湖南省凤凰地区汞及汞锌矿主要产于寒武系敖溪组, 勘探开采历史悠久。近年来, 前人对研究区内地层、岩相古地理、矿床开展过大量研究及探讨^{[1, 2, 3, 4]}, 但对区内寒武系敖溪组地层、岩性、岩相古地理、围岩蚀变与汞及汞锌成矿作用的关系没有深入研究和探讨。近几年, 在“ 湖南省矿产地质与区域成矿规律综合研究” 项目及“ 湖南省矿产地质志编制” 项目实施过程中, 通过收集前人相关报告、专著、文献资料, 并结合2011— 2012年1:5万凤凰矿调找矿实践经验及野外区域地质调查, 本文针对寒武系敖溪组岩性岩相围岩蚀变与汞及汞锌成矿的关系进行研究和总结, 获得的新认识可供进一步找矿借鉴。

研究区位于扬子陆块东南缘张家界— 保靖— 麻栗场— 铜仁断裂南东盘, 构造运动频繁, 经历了武陵运动、加里东运动、印支运动、燕山运动及喜山运动^[5]。区域构造主要为褶皱和断裂(图1)。其中, 断裂以NE— NNE向为主, 具多期活动特征, 为区域控岩、控相、控矿断裂, 与铅锌成矿具有内在联系; 褶皱构造的轴向均为NNE— NE, 两翼不对称, 构成较典型的侏罗山式构造^[6]。

图1

Fig.1

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	图1 区域构造及汞铅锌矿床分布[8] 1.白垩系; 2.下古生界; 3.新元古界; 4.断层; 5.背斜; 6.向斜; 7.铅锌矿; 8.汞锌矿; ①.花垣— 张家界断裂; ②.麻栗场断裂; ③.古丈— 吉首断裂; ④.沅陵— 泸溪— 麻阳断裂; ⑤.红岩溪背斜; ⑥.马蹄寨向斜; ⑦.八面山向斜; ⑧.图乍— 禾库向斜; ⑨.万岩溪背斜; ⑩.摩天岭背斜; ⑪.古丈复背斜; ⑫.凤凰复背斜Fig.1 Regional structure and distribution of Mercury-Lead-Zinc deposits[8]

区域地层主要有新元古界、下古生界、白垩系。区域寒武纪第三世台地相包括高台组和娄山关组下部, 断块内的裂堑或陆内裂谷边缘斜坡带^[7](台缘斜坡相)包括敖溪组和花桥组中下部, 盆地相为污泥塘组。

区域NE— NNE向展布、深切上地幔的断裂构造带与位于含矿层之下成矿元素含量高的早期矿源层为研究区成矿提供了丰富的矿质来源^[8], 经加里东期封存热卤水改造在敖溪组容矿层中形成汞及汞锌矿床。矿床属沉积-热卤水改造成因^[9]。湘黔汞矿带汞矿床的形成和油气的聚集一样具有“ 生、储、盖” 的成矿地质条件^[10]。

湘黔汞矿带, 虽然从板溪群到奥陶系之间各时代地层中都有汞及汞锌矿化, 但有价值的矿床(点)主要赋存于寒武系敖溪组白云岩中^[11]。凤凰地区赋矿岩石以角砾状白云岩、砾屑白云岩为主, 这些岩石不仅化学性质活泼, 还存在较大的孔隙度、渗透率, 有利于矿液的交代沉淀, 是汞及汞锌矿^[12]的重要控矿岩系。敖溪组三段( )上部(上段分界线之下10~30 m范围内)是主要含矿部位^{[13, 14]}, 含矿层岩性为角砾状云岩(图2(a))或砾屑云岩, 强“ 角砾化” 带是找富矿的直接标志; 底部、顶部含矿岩性为白云质灰岩、白云岩, 矿化均较弱, 仅形成浸染状汞锌矿化(图2(b))。容矿层厚度为70~90 m, 是富矿集中地段。

图2

Fig.2

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	图2 含矿层矿石标本[15]Fig.2 Ore samples of ore-bearing strata[15]

凤凰地区汞的成矿流体(即含汞锌热卤水)主要是以地下水为主, 同时包含油气在内的混合热液, 成矿作用是在低温、低压、高盐度的还原环境中进行的^[16]。

凤凰地区西部“ 盖” 层为含泥质较高、渗透性较差的微晶云岩、泥粉晶(云)灰岩、泥岩、碳泥质页岩等碳酸盐岩类; 成矿流体萃取“ 储” 层(角砾状云岩、砾屑云岩)中汞锌元素并沿“ 盖” 层形成似层状汞及汞锌矿体, 这就是“ 生” 矿过程。

凤凰地区东部“ 盖” 层为岩石化学活泼性极差、性脆的铝硅酸盐岩类, 因东部“ 储” 层为断裂裂隙, 成矿流体直接在断裂裂隙中沉淀“ 生” 矿, 仅形成细脉状、条带状汞锌矿化体, 没有工业价值。

凤凰地区茶田矿区锌矿体主要呈似层状、透镜状及囊状大致顺层产于寒武系敖溪组上段^[15]细— 粉晶白云岩的似层状层间破碎角砾岩化^[21]、网状方解石脉化的蚀变体或层间破碎带中, 并严格受其控制。锌矿体常与汞矿体相伴出现并在其旁侧(平面上)或者下部(剖面上)分布, 平面上主要分布于宽2~3 km的NE向断裂带中。

凤凰地区见矿化必见围岩蚀变。与汞锌矿化有关的蚀变类型主要为碳酸盐化, 次为硅化^[22], 都属于较典型的低温热液型蚀变。

(1)碳酸盐化。以白云石化为主, 方解石化次之。与汞、铅、锌矿化关系密切, 当白云石、方解石呈不规则网脉状穿插于围岩中时, 常有矿化存在。一般蚀变愈强, 矿化就愈富集。

(2)硅化。与铅、锌、铜矿有关的硅化, 一般都比较弱; 与汞矿有关者通常都有2期, 第一期使白云岩强烈硅化而成硅化白云岩乃至“ 微石英岩” , 第二期表现为乳白色石英脉呈不规则状产出, 一般汞矿化与本期硅化关系最为密切。当两期硅化叠加在一起时, 辰砂往往富集形成富矿体。

凤凰地区与汞锌矿化无关或关系不密切的蚀变类型有沥青化、黄铁矿化、重晶石化和不同程度的褪色重结晶等, 其中热液脉状铅锌铜矿化直接赋存于重晶石脉中。

(1)寒武系敖溪组上段白云岩中, 赋存沉积-热卤水改造型汞及汞锌矿床。强“ 角砾化” 带是找富矿的直接标志。汞矿及汞锌矿体呈似层状、透镜状及囊状大致顺层产于敖溪组上段角砾状云岩、砾屑云岩内; 泥灰岩作为良好的盖层, 对汞矿寻找与评价有指示意义。

(2)寒武系敖溪组岩相古地理类型为斜坡相, 汞矿及汞锌矿床(点)产于斜坡相并主要分布于陡坡与缓坡转折部位及两侧, 侧向分布范围3~5 km。敖溪组沉积晚期台地斜坡相带的中上部是成矿条件最好的部位, 该部位的明显标志是岩层中发育有大型滑塌沉积, 覆盖于敖溪组之上的各期碎屑流(砾屑灰岩、砾屑云岩)发育带, 可作为间接找矿标志。

(3)与汞矿及汞锌矿化有关的蚀变类型主要为碳酸盐化, 次为硅化。