貴州內生礦產礦床類型及成礦作用

白培榮,陶 平

(1.貴州省地質調查院,貴州 貴陽 550081;2.自然資源部基巖區礦產資源勘查工程技術創新中心,貴州 貴陽 550081;3.貴州省戰略礦產智慧勘查重點實驗室,貴州 貴陽 550081)

關于礦床類型劃分,自世界著名礦床學家W.Lindgreen(1911)正式提出礦床分類至今已有110多年的歷史(戴問天,1979)?！顿F州省區域礦產志》(貴州省地質礦產局,1986)按礦床成因進行了全省礦床類型的初步劃分。王硯耕(1999)和馮學仕等(2004)按成礦物質來源及大地構造背景、成礦物理化學條件等進行了全省礦床類型的進一步劃分?！吨袊V產地質志·貴州卷》項目(2014—2023)遵循《中國礦產地質志·省級礦產地質志研編技術要求》(中國礦產地質志項目辦公室,2016)、《礦產資源工業要求參考手冊》編委會,2021),在前人研究基礎上,吸納和充分發掘貴州礦產最新勘查實踐研究成果,系統進行了貴州省各種礦產的礦床類型劃分。本文系統闡述了貴州內生礦產礦床類型劃分方案,并對主要礦產的礦床類型、成礦作用、含礦地質體及區域分布等進行分析總結。

1 貴州內生礦產礦床類型概況

貴州省礦產資源豐富,迄今已發現礦產137種,其中有50余種礦產的一部分或全部礦床形成于內生成礦作用(陳毓川等,2015)。

中國礦產地質志項目辦公室(2016)在《中國礦產地質志·省級礦產地質志研編技術要求》中列出了以主要成礦作用為據獲得的“中國礦產地質志”礦床(成因/工業)類型劃分表?！吨袊V產地質志·貴州卷》作為《中國礦產地質志》的子項目,遵循該礦床類型劃分方案,進行了貴州內生礦產的礦床(成因/工業)類型劃分(表1)及更具體研究。

表1 貴州內生礦產礦床(成因/工業)類型簡表

貴州發現與內生成礦作用有關礦產共計50余種,包括3個二級分類和8個三級分類,容礦地質體有多種巖類(表1),廣布于全省各地。其中:

1.1 巖漿作用礦床

該類礦床在貴州具有礦床類型復雜、查明礦產地少、礦床規模小、勘查及研究程度不高等特點。至今,貴州主要發現有巖漿型礦床、偉晶巖型礦床、云英巖型礦床、接觸交代型礦床、巖漿熱液型礦床、陸相火山巖型礦床等6類,共計20余種礦產,主要分布于梵凈山地區和從江地區,以及貴州西部二疊紀峨眉山玄武巖分布區。

1.2 變質作用礦床

在《中國礦產地質志·省級礦產地質志研編技術要求》中,僅有受變質型礦床,因為接觸交代變質作用形成的礦床已經納入巖漿作用礦床大類的接觸交代型礦床中。對于受變質型礦床,在貴州發現有近10種礦產,主要分布于梵凈山地區和從江地區,而其它地區產出較少。

1.3 含礦流體作用礦床(非巖漿—非變質作用礦床)

特別說明,上述礦床類型劃分只是根據中國礦產地質志項目辦公室(2016)發布的《中國礦產地質志·省級礦產地質志研編技術要求》所進行的概略性分類。實際上,成礦作用是復雜的,成礦物質來源是多源的,而且往往彼此有重復或疊加。因此,貴州許多礦床往往同時具有內生礦床、外生礦床的某些屬性,或者是兩、三種成礦作用疊加形成的。例如,歸屬于生物化學沉積礦床的煤礦實際疊加了變質成礦作用過程,歸屬于淺成中—低溫熱液型礦床的金礦實際可能有變質水(黔東南石英脈型)或巖漿水(黔西南水銀洞金礦)參與成礦(陶平等,2019),歸屬于淺成中—低溫熱液型礦床的菜園子式鐵礦實際是沉積成礦—熱液改造成礦的疊生礦床,歸屬于化學沉積型礦床的大塘坡式錳礦和大河邊式重晶石礦實際是內生外成型礦床等(Zhou et al.,2022;周琦等,2017、2023)。

2 主要礦種礦床類型及成礦作用分析

貴州內生礦床種類眾多,其成礦物質來源、成礦作用及其所形成的礦床類型等往往也是復雜多樣的。因此,本文在《中國礦產地質志·貴州卷》研編項目成果基礎上,對貴州省主要內生礦產的礦床類型、成礦作用及產出特征等作了進一步綜合分析、整理、匯編(表2)。在貴州,由于成礦地質背景千差萬別,成礦作用錯綜復雜,成礦物質來源多樣,而且往往彼此有重復或疊加(王硯耕,1999)。因此,下文重點對礦床類型及成礦作用等認識較模糊或有爭議的礦種進行討論。

表2 貴州主要內生礦產礦床類型及產區明細表

2.1 能源礦產

能源礦產主要為外生礦床,而內生能源礦床較少,主要有一部分鈾、釷及地熱產地。

鈾、釷:貴州內生作用形成的鈾礦有巖漿作用礦床、淺成中—低溫熱液礦床兩類。其中,巖漿作用礦床均為巖漿型礦床,容礦巖石為酸性巖類中的碰撞造山S型花崗巖,屬巖漿氣液交代成礦;淺成中—低溫熱液型鈾礦均為熱液充填交代型礦床,含礦地質體不同則礦種組合各異,如白云巖中產汞鈾鉬礦,灰巖中產鈾礦,灰巖—砂質巖中產鈾鉬礦。貴州內生作用形成的釷礦有巖漿作用(基性巖)礦床和淺成中—低溫熱液礦床兩類,僅見為礦點。

地熱:貴州已發現地熱均為水熱型地熱,即地下熱水,并且全屬低溫地熱資源(<90℃),是大氣降水、地表水、地下水參與水總循環的深層循環水,在深部進行復雜循環過程中吸收了上地幔與熱巖體的熱源加溫后形成,其中六大熱儲單元和若干深大斷裂在地下熱水形成過程中起了關鍵作用。貴州地下熱水資源較為豐富,分布廣泛,可用于供熱供暖、洗浴、康養、種植養殖等。截至2019年12月,貴州已有地熱井195口處,累計查明地熱資源量23 644.82萬m3/a(貴州省自然資源廳,2019)。

此外,貴州優勢礦種煤礦雖然歸屬于外生礦產,主要為生物化學沉積礦床成礦。但是,除褐煤外都經歷過變質成礦作用,因此也可歸屬于外生—內生成礦作用形成的疊生礦床。

2.2 金屬礦產

貴州省與內生成礦作用有關的金屬礦產有鐵、錳、鉛、鋅、鎢、錫、銅、鎳、鉬、汞、銻、金、銀、鋰等。它們多數為含礦流體作用礦床類的淺成中—低溫熱液型礦床,少數為巖漿作用礦床類的巖漿型礦床、偉晶巖型礦床、云英巖型礦床、接觸交代型礦床、巖漿熱液型礦床,以及變質作用礦床類的受變質型礦床。

鐵:貴州內生鐵礦主要有受變質型(九星式)、淺成中—低溫熱液型(菜園子式)兩種。其中,九星式鐵礦為次要類型,屬于沉積—變質熱液改造成因,產于甲路組(QbXj)(從江地區)和紅子溪組(QbBh)(梵凈山地區)變質巖中;菜園子式鐵礦為主要類型,屬于沉積—淺成中—低溫熱液改造成因,其菱鐵礦體產于獨山組雞泡段(D2d1)、龍洞水組(D2l)、舒家坪組(D1sh)、擺佐組(C1-2b)白云巖類巖石中,礦體呈脈狀、似層狀、層狀產出。據廖士范等(1980),鐵礦山、菜園子等鐵礦床,先期為沉積型層狀、似層狀礦體,后來疊加構造熱液蝕變作用并沿切層斷裂、層間剝離空間形成脈狀礦體,故可歸屬于疊生礦床。

錳:貴州大塘坡組(Nh2d)錳礦盡管暫歸屬于外生礦產,但實際是流體噴溢沉積成礦作用形成,即內生外成:來自巖石圈深部富錳氣液流體沿同生斷裂,在次級裂谷盆地中心噴溢沉積形成菱錳礦礦床,為含烴氣液噴溢沉積型錳礦床(Zhou et al.,2022;周琦等,2017、2023))。茅口組(P2m)錳礦(遵義式)也類似,也是流體噴溢沉積成礦作用形成,即內生外成:深部富含 Si、Mn 的成礦熱液沿同沉積斷裂上升,噴溢進入地塹盆地沉積成礦,為氣液噴溢沉積型錳礦床(劉志臣,2021)。

鎢錫鈮鉭:貴州鎢、錫、鈮、鉭常?；楣舶樯V產,呈小型礦床或礦點零星分布于梵凈山地區和從江地區。礦床類型主要有云英巖型、電英巖型、偉晶巖型三種。其中,云英巖型主要有呈黑鎢礦—錫石云英巖脈產于梵凈山群板巖和砂巖中的鎢錫(銅鈮鉭)礦床(點),以及呈錫石—白鎢礦石英巖脈產于輝綠巖體中的錫鎢銅礦床;電英巖型主要有呈含礦電云英巖脈(主)和石英脈型(次)產于四堡群變質巖構造蝕變帶中的鎢礦床(點);偉晶巖型主要有呈含礦花崗偉晶巖脈產于梵凈山群變質巖中的鈮鉭(鎢錫)礦床(點)。

銻:貴州銻礦也均為內生礦床大類中的淺成中—低溫熱液型礦床,有時與螢石礦、金礦互為共伴生關系。主要有:①大廠式:產于峨眉山玄武巖組(P2-3em)火山碎屑粘土巖中的熱液充填型銻螢石礦;②半坡式:產于丹林組(D1d)硅質陸源碎屑巖中的銻礦;③八蒙式:產于平略組(QbXp)含變余石英粉砂絹云母綠泥石板巖中的銻(金)礦。

金:貴州金礦主要為內生礦產大類的淺成中—低溫熱液型礦床,但其中的貞豐縣水銀洞金礦床成礦流體中混有巖漿水,故也具有巖漿熱液型金礦床的某些特性(劉建中等,2015)。貴州內生成因金礦可細分為卡林型、石英脈型和蝕變巖型三類。其中,卡林型金礦床按容礦巖石類別可劃分為:①不純碳酸鹽巖:紫木凼式金(砷)礦、水銀洞式卡林型金(銀砷)礦、苗龍式金銻(砷)礦;②陸源硅質碎屑巖:爛泥溝式金(砷銻)礦、板其式金礦;③火山碎屑巖:泥堡式金礦。石英脈型金礦有兩種,一種是下江群(QbX)淺變質巖中的錦屏縣同古式金礦,二是產于板溪群(QbB)淺變質碎屑巖及輝綠巖中的印江縣金廠式金礦。蝕變巖型金礦為產于甲路組(QbXj)淺變質巖中的地虎式銅金(銀鉛鋅)多金屬礦床。需要說明的是,黔東南石英脈型和蝕變巖型金礦的成礦流體是大氣降水、巖層建造水、變質水及少量遠(深)源巖漿水的混合物,故具有變質作用礦床的某些特性(陶平,2012),可稱為造山型金礦床。

2.3 非金屬礦產

貴州內生作用形成的非金屬礦產包括四類:(1)工業礦物類:包括重晶石、螢石、硫鐵礦、水晶、砷礦、方解石、長石、滑石、冰洲石、石棉等;(2)工業巖石(土)類:包括各種用途的輝綠巖、花崗巖、玄武巖、大理巖、板巖、蛇紋巖、凝灰巖、脈石英等;(3)寶玉石類:包括水晶、軟玉、紫袍玉、木變石貓眼、貴翠、瑪瑙等;(4)觀賞石類:包括雞血石、辰砂、輝銻礦、水晶、石膏、方解石、冰洲石、重晶石、螢石、貴翠、黃鐵礦、雌黃、雄黃、異極礦和自然金等。

金剛石:貴州原生的金剛石礦產地僅發現1處,即鎮遠縣馬坪金剛石礦床,為巖漿作用大類的巖漿型礦床,產于開遠—平塘—玉屏斷裂帶與黃平—鎮遠斷裂帶交匯處,其容礦地質體為鉀鎂煌斑巖(橄欖金云火山巖),故也稱為鉀鎂煌斑巖型金剛石礦床。

脈石英、水晶:主要為淺成中—低溫熱液型礦床。其中,脈石英呈“脈群”產于獨山組(D2d)石英砂巖的節理裂隙中或北東—南西向斷裂破碎帶內;水晶礦則呈含晶石英脈型產于黔東新元古界淺變質巖和黔南泥盆系砂巖中。

方解石、冰洲石:均為淺成中—低溫熱液型礦床。其中,方解石礦一般呈脈狀產于各時代碳酸鹽巖構造裂隙中,而冰洲石礦產于含冰洲石的方解石脈中。

砷:除思南縣雄黃溝為獨立的砷礦床(產于湄潭組(O1-2m)泥質碎屑巖及灰巖中)外,其它多為伴生礦產,例如興仁縣紫木凼金(砷)礦床、三都縣苗龍金銻(砷)礦床、印江縣石柱巖銅(金砷銀)礦床。其中,前兩礦床為淺成中—低溫熱液型礦床,后一礦床為巖漿熱液型礦床。

長石:屬于偉晶巖型,呈鉀長石產于花崗偉晶巖脈中,該巖脈沿白崗巖巖體頂部或附近分布。

滑石:貴州內生成因的滑石礦僅見為超基性熱液蝕變型滑石礦,產于梵凈山群肖家河組第二段(QbFx2)及回香坪組(QbFh)各段的變質超基性巖中,細分為滑石巖和塊滑石兩種。

石棉:貴州石棉礦產僅有零星分布,一類為產于新元古界梵凈山群、四堡群超基性巖中的透閃石石棉,分布于梵凈山區和從江大坪;另一類為產于輝綠巖中的蛇紋石石棉,分布于羅甸新寨。

寶玉石:有軟玉、紫袍玉、木變石貓眼、貴翠、瑪瑙等。其中,軟玉屬接觸交代型礦床(陽起石型),見于羅甸—望謨輝綠巖床與四大寨組(P1-2s)外接觸帶之大理巖化帶中;紫袍玉(伊利石質淺變質巖)和木變石貓眼屬于受變質型礦床,前者產于江口縣德旺鄉紅子溪組(QbBh)板巖中,后者產于羅甸縣龍井四大寨組二段(P1-2s2)硅質碳酸鹽巖接觸蝕變帶之內帶;貴翠、瑪瑙屬于淺成中—低溫熱液型礦床,前者見于晴隆縣茅口組(P2m)與峨眉山玄武巖界面附近硅質蝕變巖體中,后者見于威寧宣威組(P3x)底部粘土質礫巖中。

其它:有花崗巖、輝綠巖、玄武巖、蛇紋巖、凝灰巖、板巖、大理巖等,分別可作為多種用途的礦產資源。其中,花崗巖、輝綠巖、玄武巖、蛇紋巖屬于巖漿型礦床;凝灰巖礦產主要屬于陸相火山巖型中的火山—沉積型礦床;板巖、大理巖屬于受變質型礦產。

3 結論

(1)貴州內生礦產的礦床(成因/工業)類型的劃分,包含一、二、三級礦床類型,即一級分類為內生礦床;二級分類包括巖漿作用礦床、變質作用礦床、含礦流體作用礦床(非巖漿非變質作用礦床);三級分類包括巖漿型礦床、偉晶巖型礦床、云英巖型礦床、接觸交代型礦床、巖漿熱液型礦床、受變質型礦床、淺成中—低溫熱液型礦床等8類。

(2)貴州省主要內生礦產的礦床類型、成礦作用、含礦地質體及礦床式、主要產區等作了進一步綜合分析、整理和匯編,各級各類的礦床類型的深入研究,揭示出它們在貴州省所表現出來的獨有特性,尤以低溫礦產特色鮮明。

(3)對貴州內生礦產的礦床類型及成礦作用等認識較模糊或有爭議的礦種進行了綜合分析和討論。反映了在貴州地質構造時空演化過程中,表現出成礦地質背景的千差萬別,成礦作用錯綜復雜,成礦類型豐富,成礦物質來源多樣,而且往往彼此有重復或疊加等特點。

以上研究成果,對貴州內生礦產的勘查、研究及區域找礦具有一定的借鑒作用。