江西廣豐黑滑石礦床成因模式及找礦方向分析

張連湘， 歐陽淇生， 巫志豪

(江西有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院，江西 南昌 330001)

1 成礦地質(zhì)背景

廣豐黑滑石礦位于楊子板塊與華夏板塊的接合部位，屬于Ⅱ級構(gòu)造錢塘臺坳西南緣，萍鄉(xiāng)—廣豐深斷裂東端北側(cè)，定位于廣豐—玉山磷、滑石、膨潤土、石灰?guī)r等非金屬礦聚集區(qū)。

區(qū)域地層從中元古界薊縣系田里組開始，除三疊系、泥盆系、志留系地層缺失外，大部分地層均有出露；其中震旦系下統(tǒng)朝陽組為一套淺海相泥硅質(zhì)和碳酸鹽建造、含碳建造，為區(qū)域黑滑石容礦層位。區(qū)域上褶皺有靠坑—樟塢向斜、翁家?guī)X—周村背斜及萍塘—紀家向斜，軸向均為北東。區(qū)域黑滑石礦體受靠坑—樟塢向斜和萍塘—紀家向斜控制，呈北東向斷續(xù)分布，礦體賦存于向斜核部及兩翼。區(qū)域斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，主要有北東向、北西向兩組。以北東向為主，形成較早，控制了區(qū)內(nèi)巖漿活動，北西向斷裂形成較晚，錯動了北東向斷裂及地層，對區(qū)內(nèi)斷續(xù)出露且具有明顯錯動的滑石礦有著密切的關(guān)系。區(qū)域巖漿活動強烈，侵入巖、脈巖及火山巖均有出露，以火山巖為主，約占90%，主要分布于高塢—桃源、桐樹山—里張沅一帶，巖性主要為中—基性火山熔巖、安山巖、玄武巖等，同時有酸至中基性超淺成侵入的巖脈、巖瘤產(chǎn)出，主要有輝綠玢巖、英安玢巖等。靠坑、楊村等黑滑石礦的古蝕源區(qū)分布的大面積中基性火山巖，在古海相環(huán)境為海水提供了含有豐富的硅鎂質(zhì)來源，為礦區(qū)滑石礦床的形成提供了優(yōu)越的地質(zhì)條件。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層主要有震旦系下統(tǒng)流源組、南沱組、朝陽組，震旦系上統(tǒng)燈影組，寒武系下統(tǒng)荷塘組、中統(tǒng)楊柳崗組。其中震旦系下統(tǒng)朝陽組上段為礦區(qū)黑滑石礦之含礦層位，其主要特征：震旦系下統(tǒng)朝陽組上段(Z1c2)呈北東走向，傾向南東，傾角59°～80°。上部以灰黑色、灰白色假鮞狀硅質(zhì)巖、含滑石鈣質(zhì)硅質(zhì)巖為主；中部為滑石巖層，以黑色鱗片狀滑石巖為主、中間夾數(shù)米至數(shù)十米假鮞狀滑石巖；下部為灰黑色假鮞狀硅質(zhì)巖，巖石中鮞粒圓度較高、粒度較大，與上部假鮞狀硅質(zhì)巖相區(qū)別。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造活動頻繁，經(jīng)多次構(gòu)造運動，形成了以北東向為主體的褶皺、斷裂，形成較早，次為后期北西向斷裂，對區(qū)內(nèi)滑石礦體有明顯的控制作用。

2.2.1 褶皺

礦區(qū)發(fā)育靠坑—樟塢向斜，靠坑黑滑石礦床位于該向斜南西端。向斜軸向北東，長約10 km，向斜北西翼地層完整，礦體賦存在北西翼震旦系下統(tǒng)朝陽組地層中。北西翼地層整體傾向南東，局部受構(gòu)造影響傾向北西，傾角變化較大，由北西靠近軸部逐漸變陡，25°～80°不等；南東翼因受斷裂帶破壞，震旦系地層大部分缺失，工作區(qū)未見出露，僅楊村—樟塢一帶少部分出露，傾向南東，傾角45°～70°，由此判斷該向斜為倒轉(zhuǎn)向斜。礦區(qū)局部地段存在次一級小褶皺。

2.2.2 斷裂

礦區(qū)發(fā)育北東向、北西向兩組斷裂。區(qū)域北東向壓扭性斷裂(F3)從礦區(qū)通過，傾向南東，傾角70°～80°。與F3硅化破碎帶平行的次級壓扭性斷層成組出現(xiàn)。北西向平移斷層(F14、F15)形成較晚，錯切北東向M1和M2滑石礦體，斷層附近礦體缺失，F(xiàn)14、F15平移斷層控制了區(qū)內(nèi)M1和M2滑石礦體的分布形態(tài)，是區(qū)內(nèi)滑石礦的主要控礦構(gòu)造；北東向斷裂(F12、F13)控制了滑石礦體的深部形態(tài)，呈透鏡狀形態(tài)尖滅；另外北西向硅化破碎帶(F8)對M1南段滑石礦體有較大影響，導致礦體產(chǎn)狀發(fā)生較大變化，扭轉(zhuǎn)呈北西走向，傾向北東，產(chǎn)狀較陡，傾角75°～87°，該斷層對滑石礦體有一定的控制作用。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)南東邊緣及外圍(古蝕源區(qū))巖漿活動頻繁，分布于高塢—桃源一帶青白口系上墅組中，主要有粗安巖、晶屑巖屑凝灰?guī)r、玄武巖、安山巖、安山玢巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r等中基性火山巖，次為侵入相的各種脈巖，如輝綠巖、變輝石煌斑巖、閃長玢巖等。在中基性火山巖中含有豐富的硅鎂質(zhì)，為礦區(qū)滑石礦床的形成提供了優(yōu)越的成礦物質(zhì)來源。

2.4 礦體特征

礦區(qū)有黑滑石礦體M1和M2兩條。主礦體M1位于靠坑村至桃源采石場一帶，賦存于靠坑—樟塢向斜北西翼震旦系下統(tǒng)朝陽組上段中下部，呈“鉤狀”延長1 200 m，分南北兩段。其中北段總體走向42°，延長約800 m，礦體沿走向和傾向上均受不同程度構(gòu)造影響，沿走向被斷層F14破壞，發(fā)生錯斷、向南平移現(xiàn)象，斷層附近礦體缺失尖滅；礦體傾向南東，傾角120°～150°，傾角變化較大，沿走向和傾向逐漸變小(76°～37°)；礦體呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，厚度逐漸變薄至尖滅，一般30～70 m，平均厚度48 m。主要有益組分滑石含量一般在55%～70%之間，平均品位61.41%，品位變化系數(shù)13%，屬有用組分均勻型。礦體沿北東走向延伸方向有變薄(地表寬110～20 m)、品位變低(滑石77%～40%)的趨勢；M1南西靠坑段礦體位于向斜揚起端，表現(xiàn)為礦體厚大(地表寬130～280 m)、品位高(60%～80%)。M1南段礦體位于靠坑村，延長約200 m，礦體受F8硅化破碎帶影響，產(chǎn)狀發(fā)生較大變化，總體走向110°，傾向北東，傾角從地表往深部由陡逐漸變緩(78°～40°)，厚度從地表往深部逐漸變大(30.06～55.26 m)，滑石含量較穩(wěn)定，一般在55%～65%之間，平均品位60.36%。

礦體頂?shù)装鍑鷰r為灰黑色假鮞狀硅質(zhì)巖、含滑石假鮞狀硅質(zhì)巖，其產(chǎn)狀與礦體一致，礦體與圍巖呈漸變關(guān)系，礦體及其頂、底板圍巖中均發(fā)育有假鮞狀結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)了兩者的一致性。

3 礦床成因及成礦模式

3.1 礦床成因

通過對礦區(qū)的地質(zhì)勘查和綜合研究，對礦床成因從以下幾個方面進行分析探討：

3.1.1 區(qū)域地質(zhì)演化史

從中元古代到晚元古代是一較長而又復雜的地殼演化階段，也是本區(qū)褶皺基底形成階段。早期為裂陷槽形成期，形成田里海盆，主要巖性為薊縣系田里巖組云母石英片巖。中元古代末期是一個強烈造山期，出現(xiàn)強烈的構(gòu)造運動，即晉寧運動Ⅱ幕，形成揚子地塊的褶皺基底。進入晚元古代，火山噴發(fā)形成上墅組火山巖，地殼活動差異明顯，廣豐地塊局部出現(xiàn)坳陷，形成一套陸相碎屑巖建造，并以明顯的角度不整合于田里組變質(zhì)巖和上墅組火山巖之上。本區(qū)經(jīng)晉寧運動后抬升并遭受較長時間的風化、剝蝕夷平后，震旦紀地塊開始出現(xiàn)裂陷，從而形成一套粗碎屑巖、碎屑巖和沉凝灰?guī)r建造；在晚震旦世，地殼下降，廣泛海侵，從而沉積了一套以淺海相泥硅質(zhì)和碳酸鹽建造、含碳建造為主的朝陽組和燈影組，晚震旦世的朝陽期為本區(qū)黑滑石、磷、鐵、錳等的重要成礦時期。

3.1.2 成礦物質(zhì)來源

區(qū)內(nèi)巖漿活動強烈，在靠坑黑滑石礦的南東側(cè)(古蝕源區(qū))高塢—桃源一帶青白口系上墅組中，見有大面積出露的中—基性火山巖，包括粗安巖、玄武巖、安山巖以及輝綠巖、變輝石煌斑巖等脈巖。巖漿巖的造巖元素主要有O，Si，Al，F(xiàn)e，Mg，Ca，Na，K，Ti 等，在中—基性巖漿巖中硅、鎂質(zhì)含量較充分， SiO2、MgO分別占巖漿巖平均化學成分的34%～75%和1%～25%，而靠坑黑滑石礦石中SiO2和MgO的平均含量分別為68.24%和24.68%(見表1)，說明黑滑石礦中的硅鎂質(zhì)有可能來源于基底火山巖。

從晉寧期到晚震旦世，基底中—基性火山巖經(jīng)過風化剝蝕、海侵、海底熱流等作用，使硅鎂質(zhì)不斷向海盆遷移，為黑滑石成礦提供物質(zhì)來源。

表1 礦石中主要化學成分平均含量統(tǒng)計表

3.1.3 巖相古地理環(huán)境

研究區(qū)位于下?lián)P子板塊與殘留華南盆地的結(jié)合帶上，為殘留華南海邊緣(圖1)。礦區(qū)早震旦世處于沉降的濱海、淺海環(huán)境，并曾一度處于冰磧沉積；進入晚震旦世，沉降幅度加大，氣候轉(zhuǎn)暖，低等生物開始大量繁殖，這時的沉積主要為泥砂質(zhì)、硅質(zhì)、碳酸鹽、磷酸鹽、鎂硅酸鹽、有機質(zhì)等，具有清晰的水平層理，且在硅質(zhì)巖和鎂硅酸鹽巖中較普遍的發(fā)育假鮞狀結(jié)構(gòu)和條帶狀構(gòu)造，說明礦區(qū)此時處在略具動蕩的淺海氧化-還原環(huán)境。在這樣的古地理及沉積動力條件下，海水中Mg、Si的濃度增加，pH值由酸性漸變成堿性，導致Mg2+與膠體二氧化硅結(jié)合，在有利的部位分異沉淀，對滑石礦的形成起著決定性的作用，是有利于黑滑石礦床沉積形成的巖相古地理環(huán)境。

圖1 中國南方新元古代晚期燈影期巖相古地理圖

3.1.4 含礦層位

靠坑滑石礦以及鄰近溪灘黑滑石礦、萍塘滑石礦、楊村超大型黑滑石礦均賦存于震旦系下統(tǒng)朝陽組上段中，嚴格受層位的控制，其他地層中未發(fā)現(xiàn)有同類型的礦床(與下二疊統(tǒng)茅口組鎂質(zhì)黏土或稱黑滑石的礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造不同)。黑滑石礦體產(chǎn)狀與圍巖一致，礦體與圍巖呈漸變關(guān)系，礦體及其頂、底板圍巖中均發(fā)育有假鮞狀結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)了兩者的一致性，表明是在同樣的淺海水動力條件下沉積形成的。組成礦石的脈石礦物白云石、石英、有機質(zhì)等，均屬典型的同生沉積礦物，即為沉積—成巖作用的產(chǎn)物。顯微鏡下觀察，黑滑石礦石和白云巖中并未出現(xiàn)交代生成的大量方解石、鈣質(zhì)硅酸鹽、蝕變礦物綠泥石等，也沒有明顯的交代結(jié)構(gòu)，具有典型的沉積鮞粒粒屑結(jié)構(gòu)，宏觀和微觀的特征都說明了黑滑石礦可能由沉積作用而形成。

3.1.5 構(gòu)造改造

震旦紀沉積形成的黑滑石礦僅在Ⅱ級構(gòu)造錢塘臺坳西南緣的萍鄉(xiāng)—廣豐深大斷裂東端北側(cè)的廣豐、玉山及上饒朝陽等地出露，江西省的其他地區(qū)及鄰省均未發(fā)現(xiàn)，在區(qū)域上同類型黑滑石礦床均受不同程度構(gòu)造影響、控制，尤其北東向褶皺、斷裂構(gòu)造控制明顯。礦區(qū)構(gòu)造較發(fā)育，礦體受北東向和北西向構(gòu)造控制；后期構(gòu)造運動使礦石結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，由鮞粒結(jié)構(gòu)變?yōu)樽冃熙b狀和鱗片狀結(jié)構(gòu)，以致礦石具強片理化、揉皺折曲現(xiàn)象普遍，礦石中的礦物具有褶皺及卷曲構(gòu)造、定向構(gòu)造，且具不清晰的壓力影構(gòu)造。礦體沿走向、傾向厚度變化較大，在區(qū)域上及礦區(qū)礦體走向上受構(gòu)造錯動明顯，斷續(xù)出露，傾向上受構(gòu)造破壞呈透鏡狀尖滅；礦體的頂?shù)装鍘r石裂隙發(fā)育、較破碎，呈碎裂狀、碎塊狀，穩(wěn)定性較差，這些均說明礦床受構(gòu)造影響強烈。

綜上所述，靠坑黑滑石礦是受層位控制，經(jīng)歷了同生沉積后又受到后期強烈的構(gòu)造作用的疊加形成了以片理化為主的滑石巖，礦床成因類型應(yīng)屬于層控沉積型黑滑石礦床。

3.2 礦床成礦模式分析

我國黑滑石資源十分豐富，目前所發(fā)現(xiàn)的黑滑石礦床均分布在我國的中南地區(qū)和西南地區(qū)，主要有江西廣豐、九江，湖南卡棚，川東南南川縣、重慶市南桐區(qū)，廣西上林、平南和陸川，廣東平遠等黑滑石礦床，按礦床成因可分為區(qū)域變質(zhì)型、熱液交代型和沉積型三大類型。

在沉積型黑滑石礦中，川東南黑滑石礦床賦存于二疊系下統(tǒng)茅口組中，在這些礦床的內(nèi)外圍均無巖漿巖，滑石中的鎂質(zhì)來自白云石，而硅質(zhì)來自含硅的生物——如硅藻，成因類型為海相生物化學沉積成因礦床。九江黑滑石礦床同樣賦存于二疊系下統(tǒng)茅口組，其硅、鎂成礦物質(zhì)來源于海水，為沉積碳酸鹽型風化殘余礦床。廣豐靠坑、溪灘、萍塘、楊村等黑滑石礦床具有相同區(qū)域成礦地質(zhì)背景、含礦層位，礦體、圍巖、礦石等地質(zhì)特征基本相同，為同類型沉積礦床，與川東南和九江黑滑石礦床具有不同成礦地質(zhì)背景、成礦時代及成礦物質(zhì)來源。廣豐黑滑石礦床的南東古蝕源區(qū)均出露有大面積古火山巖系，其中中—基性火山巖為滑石礦的形成提供了豐富的硅鎂物質(zhì)來源，硅鎂結(jié)合后在有利于賦礦的褶皺核部及兩翼富集沉淀，而震旦系下統(tǒng)朝陽組上段頂部和底部硅質(zhì)巖之間是滑石成礦的有利部位，在這樣的半封閉淺海氧化—還原環(huán)境下硅鎂結(jié)合并結(jié)晶固結(jié)成巖而成礦，故滑石礦體賦存于朝陽組上段中下部，礦體在經(jīng)過后期強烈的構(gòu)造影響而大部分片理化，形成以片狀為主的滑石巖。因此，在中—基性火山巖分布區(qū)外圍淺海相泥硅質(zhì)和碳酸鹽建造為主的朝陽組地層出露地段，加之向斜核部及兩翼有利的成礦部位使硅鎂結(jié)合結(jié)晶沉積成礦，即為廣豐黑滑石礦床的“廣豐式”沉積成礦模式，其成礦演變模式如圖2。

圖2 “廣豐式”黑滑石礦成礦模式示意圖

1—震旦系下統(tǒng)朝陽組上段假鮞狀硅質(zhì)巖、黑滑石巖；2—震旦系下統(tǒng)朝陽組下段含碳粉砂質(zhì)泥巖、白云巖；3—震旦系下統(tǒng)南沱組凝灰質(zhì)含礫泥巖；4—震旦系下統(tǒng)流源組粗砂巖；5—青白口系羅村組泥質(zhì)粉砂巖；6—青白口系翁家?guī)X組雜砂巖；7—青白口系上墅組粗安巖、玄武巖、火山碎屑巖；8—薊縣系田里組云母石英片巖；9—黑滑石礦體

4 找礦方向分析

廣豐滑石礦賦存于震旦系下統(tǒng)朝陽組上段中下部，嚴格受地層的控制，層位固定而穩(wěn)定，且構(gòu)造對礦床控制明顯，黑滑石礦的成礦物質(zhì)來源于中—基性火山巖，因此在大面積分布的中—基性火山巖外圍震旦系下統(tǒng)朝陽組上段滑石巖、假鮞狀硅質(zhì)巖層為尋找黑滑石礦的標志層位，在該地層中構(gòu)造發(fā)育地段尤其褶皺的核部及兩翼為尋找“廣豐式”黑滑石礦的有利部位，為該類型黑滑石礦今后的找礦方向。