湖南隆回縣楓木嶺方解石礦礦床地質(zhì)特征及成因分析

王希林

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四一八隊，湖南 婁底 417000）

1 區(qū)域地質(zhì)

區(qū)域構(gòu)造位置處于華南加里東褶皺帶、湘中南祁陽弧(祁陽山字型)的前弧和反射弧的褶皺軸部，主要構(gòu)造形跡呈向西凸出的弧形山字型，即“祁陽山字型構(gòu)造”（見圖1）。該構(gòu)造南、北端發(fā)育有完好的反向反射弧；中部內(nèi)側(cè)受應力產(chǎn)生共軛扭裂，形成棋盤式斷裂構(gòu)造；前弧和棋盤式構(gòu)造之間受它形構(gòu)造影響形成一個形狀不規(guī)則的馬蹄形盾地，盾地內(nèi)旋轉(zhuǎn)構(gòu)造和旋扭斷裂發(fā)育。區(qū)域內(nèi)出露地層較齊全，除志留系和第三系缺失外，由晚元古界的震旦系—新生界第四系均有出露。晚古生界的泥盆至石炭系淺中海相碳酸鹽夾碎屑沉積地層組成區(qū)域內(nèi)主要蓋層，大面積廣泛分布，與區(qū)域內(nèi)外生非金屬礦產(chǎn)成礦關(guān)系極為密切。

2 礦區(qū)地質(zhì)

（1）地層。礦區(qū)出露地層由老至新為泥盆系中統(tǒng)跳馬澗組（D2t）、棋梓橋組（D2q）；泥盆系上統(tǒng)錫礦山組（D3x）。現(xiàn)從老至新分述如下：

跳馬澗組（D2t）：僅分布于礦區(qū)北東角，為紫紅色中至厚層狀不等粒石英砂巖、中細粒石英砂巖、鐵泥質(zhì)石英粉砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)頁巖、泥巖呈往復式不等厚韻律；與棋梓橋組（D2q）呈斷層接觸[1，2]。

棋梓橋組（D2q）：大面積分布于礦區(qū)，為本區(qū)方解石礦的主要賦礦層位，巖性為灰色厚層狀塊狀粉晶白云質(zhì)灰?guī)r與含生物屑白云質(zhì)灰?guī)r、含生物屑灰?guī)r互層。與錫礦山組（D3x）呈斷層接觸。

錫礦山組（D3x）：僅分布于礦區(qū)南東角，為本區(qū)方解石礦的次要賦礦層位，巖性為深灰色中－厚層狀陸屑灰?guī)r、含陸屑粒屑灰?guī)r、亮晶粒屑灰?guī)r夾瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r與鈣質(zhì)泥巖。

（2）構(gòu)造。勘查區(qū)構(gòu)造形態(tài)總體為一傾向南西的單斜構(gòu)造，巖層傾角28～45°，次級褶皺不發(fā)育。斷裂較發(fā)育，礦區(qū)發(fā)育9條斷裂，2條區(qū)域性斷裂，7條礦脈斷裂，礦脈斷裂均為北東向，均為容礦構(gòu)造，斷裂發(fā)育破碎帶，破碎帶以灰?guī)r發(fā)生碎裂巖化，裂隙被后期方解石脈充填。另外2條區(qū)域性斷裂一條分布于勘查區(qū)南東部邊緣，走向北東，走向長大于7km，傾向南東，具正斷層性質(zhì)，地表表現(xiàn)為地層缺失。另一條分布于勘查區(qū)北部邊緣，走向近南北，走向長約2km，屬西盤上升的走向逆斷層。平面上錯距約900m。

（3）巖漿巖。礦區(qū)無巖漿巖出露[1，2]。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦（脈）體特征

礦體產(chǎn)于棋梓橋組灰?guī)r的張性裂隙中，礦體主要受北西向斷裂構(gòu)造控制。目前礦區(qū)已發(fā)現(xiàn)方解石礦脈9條，其中具有較大規(guī)模的有3條。各礦體主要特征如下:

（1）①號礦（脈）體：地表長800m，出露最高標高432m，控制最低標高348m（ZK10101），走向北東，傾向北西，傾角50～77°，鉆孔控制走向長約200m，控制斜深47～57m，見礦厚度5.47～5.86m。平均5.66m。CaO品位54.97～55.80×10-2，平均55.54×10-2，白度86.50～95.80%，平均91.61%。

（2）②號礦（脈）體：地表長2.2km，出露最高標高516m，控制最低標高380m（ZK20102），走向北東，傾向南東，傾角55～70°，鉆孔控制走向長約800m，控制斜深30～117m，見礦厚度4.86～9.08m。平均6.61m。CaO品位54.91～ 55.91×10-2，平均55.47×10-2，白度85.00～ 96.40%，平均91.35%。

（3）③號礦（脈）體：地表走向長1.4km，出露最高標高512m，控制最低標高386m（ZK30303），走向北東,傾向北西，傾角57～74°，鉆孔，控制走向長約1000m，控制斜深43～97m，見礦厚度4.79～7.28m,平均5.71m。CaO品位54.98～ 55.64×10-2，平均55.47×10-2，白度85.37～ 96.12%，平均91.46%。

3.2 礦石特征

礦石礦物成分：主要礦物為方解石；雜質(zhì)礦物含量甚微，包括鐵質(zhì)污染物、高嶺石、褐鐵礦、黃鐵礦等；此外，還有黃銅礦、閃鋅礦等微量礦物。

礦石結(jié)構(gòu)：自形～半自形粒狀結(jié)構(gòu)礦石中大部分方解石呈形態(tài)較為規(guī)則的自形～半自形晶產(chǎn)出，而它們的集合體則多為不規(guī)則的團塊狀。

礦石構(gòu)造：浸染狀構(gòu)造鐵質(zhì)物等雜質(zhì)礦物呈星散浸染狀、細脈狀集合體沿方解石邊緣、粒間或裂隙充填分布。薄膜狀構(gòu)造鐵質(zhì)物呈污染狀、皮膜狀不均勻分布附著在部分方解石的表面或裂隙。

礦石品位：CaO品位54.91～55.91×10-2，平均55.47×10-2，白度85.00～96.40%，平均91.35%。

礦石圍巖：多為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，礦體與圍巖界線清楚，圍巖蝕變主要為碳酸鹽化。夾層較少，一般＜2層，主要為（碎裂化）灰?guī)r、（碎裂化）白云巖，厚度一般＜2.00m。

4 礦床成因分析

區(qū)內(nèi)方解石礦床呈厚大脈狀產(chǎn)出，其成礦過程主要是：中低溫汽水熱液沿導礦斷裂上升，對兩側(cè)的碳酸鹽巖產(chǎn)生溶蝕、淋濾和褪色作用；再加上地表水和大汽降水的風化、淋蝕作用，使碳酸鹽巖中的碳酸鈣重溶；形成富碳酸鈣溶液，于半開放式的節(jié)理、裂隙、斷裂帶或巖溶洞穴中聚集；在飽和狀態(tài)下碳酸鈣產(chǎn)生重結(jié)晶而形成方解石；呈脈狀、帶狀、層狀或巖體狀，集中賦存于碳酸鹽巖中，形成形態(tài)各異的方解石礦床。其成礦過程和產(chǎn)出形態(tài)受多種因素控制，最主要的控礦因素為：地層巖性、構(gòu)造及賦礦場所。

（1）地層巖性因素。區(qū)內(nèi)方解石礦脈體產(chǎn)于泥盆系棋梓橋組灰?guī)r地層中。賦礦圍巖巖性主要為淺灰、灰白色厚層灰?guī)r為主夾白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r。圍巖巖性對方解石礦石的品質(zhì)影響較大，即：純灰?guī)r段內(nèi)礦石白度及碳酸鈣含量明顯高于其他巖性段。因此，區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育的鈣質(zhì)碳酸鹽巖，特別是純灰?guī)r出露地段對高品質(zhì)方解石成礦最為有利。

（2）構(gòu)造因素。區(qū)內(nèi)發(fā)育的斷裂構(gòu)造是本區(qū)內(nèi)方解石成礦的重要控礦因素。各礦脈斷裂嚴格控制區(qū)內(nèi)方解石礦床成礦，各礦脈斷裂發(fā)育于灰?guī)r中，兩側(cè)形成一系列次級裂隙，為成礦熱液和淺表飽和碳酸鈣溶液提供了運移通道和存儲空間。

（3）賦礦場所。碳酸鹽巖發(fā)育區(qū)的巖石中，方解石脈、團塊往往隨處可見，但能形成上規(guī)模的方解石礦體卻很少，其主要原因就是賦礦聚集場所的制約。不論地下汽水熱液上升重溶圍巖而形成的富碳酸鈣溶液，還是大汽降水和淺表水對碳酸鹽巖的風化、淋蝕而產(chǎn)生的富碳酸鈣溶液，均有就近于儲藏空間聚集的特性。即儲礦空間的性質(zhì)、形態(tài)、大小決定了飽和碳酸鈣溶液重結(jié)晶形成方解石礦的產(chǎn)出形態(tài)及規(guī)模。因此，碳酸鹽巖區(qū)向上開放的張性區(qū)域性斷裂和復式褶皺軸部的層間滑動往往易形成厚、大的儲藏空間，對形成上規(guī)模的方解石成礦有利。

（4）礦床成因類型。本區(qū)內(nèi)方解石礦床形成于泥盆紀的碳酸鹽巖中，礦體形態(tài)及規(guī)模受構(gòu)造控制，具有以下特征：①發(fā)育于巖溶殘丘地貌地區(qū)；②礦體埋藏較淺，局部露出地表；③礦體規(guī)模較大，形態(tài)以厚層狀、大脈狀和厚體狀為主；④礦石多呈白色，亦有微透明或半透明者。方解石結(jié)晶粗大，均為原地生成。因此，認為本區(qū)方解石礦床成因類型為低溫熱液充填型。