陳迎培，楊錦坤，李家清

（湖南省有色地質(zhì)勘查局二四五隊(duì)，湖南 吉首 416007）

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)東南緣，湘西弧形構(gòu)造帶上，構(gòu)造位于區(qū)域性古丈-吉首深大斷裂的南東部[1]（圖1），該構(gòu)造嚴(yán)格控制著區(qū)域內(nèi)巖相古地理和一系列次級(jí)斷裂、褶皺構(gòu)造的展布。區(qū)內(nèi)出露白堊系、震旦系及寒武系地層。

圖1 區(qū)域構(gòu)造綱要圖

區(qū)內(nèi)方解石礦主要分布于中溫?zé)嵋旱V床的外圍，且有距NNE、NE向深大斷裂構(gòu)造帶越遠(yuǎn)方解石礦脈變小的趨勢(shì)。方解石礦主要集中在NE向花垣-張家界深大斷裂、古丈-吉首深大斷裂帶、桑植復(fù)式向斜、古丈復(fù)式背斜附近及其后期次一級(jí)張性斷裂裂隙中，方解石礦脈多填充于較為直立的張性斷裂、斷裂裂隙中，表明構(gòu)造斷裂帶對(duì)方解石的成礦有較大的影響[2]。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層除沿河谷分布的第四系殘坡積物外，主要為寒武系地層，巖性基本情況如下：①寒武系上統(tǒng)車夫組（∈3c）：由薄層泥質(zhì)條帶狀灰?guī)r夾厚層角礫狀灰?guī)r、竹葉狀灰?guī)r及白云巖組成，底部有一層厚約30m～40m的白云巖；②寒武系上統(tǒng)比條組（∈3b）：由青灰色厚層，塊狀致密灰?guī)r及細(xì)粒結(jié)晶灰?guī)r組成，下部灰?guī)r呈瘤狀或條帶狀構(gòu)造，夾假鮞狀灰?guī)r。上部灰?guī)r常具斜交的泥質(zhì)紋帶，夾數(shù)層中至粗粒結(jié)晶白云巖。

2.2 賦礦層位

區(qū)內(nèi)方解石礦主要賦存于斷裂裂隙中，賦礦地層為寒武系上統(tǒng)比條組（∈3b），礦體頂?shù)装宓貙泳鶠楹湎瞪辖y(tǒng)比條組（∈3b）灰色、青灰色中厚層灰?guī)r，在底板見斷層泥、巖粉、泥礫和角礫。

2.3 構(gòu)造

礦區(qū)褶皺構(gòu)造不發(fā)育，斷裂構(gòu)造較發(fā)育,為張性斷裂，主要發(fā)育于測(cè)區(qū)北東部、中部及南西部，以NNE-NE向斷裂為主。

F1張性斷裂大致走向30°，傾向300°左右，傾角42°～58°，破碎帶寬6m～38m，延伸長度約為750m，斷裂面見斷層泥、巖粉、泥礫、角礫和角礫狀方解石，為方解石礦主要控礦斷層（控礦斷裂裂隙）。

F2張性斷裂大致走向35°～80°，傾向305°～350°左右，傾角43°～69°左右，破碎帶寬6m～8m，延伸長度約為800m，斷裂面見斷層泥、巖粉、泥礫、角礫和角礫狀方解石，為方解石礦主要控礦斷層（控礦斷裂裂隙）。

F3張性斷裂大致走向45°，傾向310°左右，傾角46°，破碎帶寬4m～9m，延伸長度約為300m，斷裂面見斷層泥、巖粉、泥礫、角礫和角礫狀方解石，為方解石礦主要控礦斷層（控礦斷裂裂隙）。

F4張性斷裂大致走向30°～74°左右，部分地段近于直立，破碎帶寬4m～12m，延伸長2600m，斷裂面見斷層泥、巖粉、泥礫、角礫和角礫狀方解石，為方解石礦主要控礦斷層（控礦斷裂裂隙）。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體（層）特征

礦區(qū)主要分布4條方解石礦脈，編為V1、V2、V3號(hào)和V4號(hào)礦脈，礦脈近乎平行展布。礦體（層）呈脈狀產(chǎn)于寒武系上統(tǒng)比條組（∈3b）地層的張性斷裂裂隙中，總體呈“長條”形脈狀展布。據(jù)探槽及鉆探工程證實(shí)，礦體嚴(yán)格受張性斷裂控制，其傾向、傾角與張性斷裂保持一致；礦體（厚）寬深部變化情況與地表基本一致，即地表礦體膨大地段，在深部同樣膨大。礦體（層）走向方向相對(duì)穩(wěn)定，控制的4條礦脈長度在300m～2600m之間，礦體兩端見有尖滅現(xiàn)象，礦體厚度2.0m～38.0m，這與張性斷裂形成時(shí)地層被撕裂的寬度有直接聯(lián)系，張性斷裂為方解石礦的主要容礦空間；傾向方向礦體下部近圍巖處，通常有灰?guī)r角礫包裹體或角礫狀方解石及圍巖碎屑，方解石礦品質(zhì)相對(duì)較差，中部及頂部方解石相對(duì)較純，結(jié)晶程度也較好，方解石礦均為透明、半透明狀三方晶系[2]。礦體（層）與圍巖接觸界線分明，圍巖無明顯的蝕變及過渡帶。從探槽及鉆探工程揭露情況統(tǒng)計(jì)各礦體（層）特征見表1。

表1 大坪方解石礦各礦體（層）特征一覽表

3.2 礦石質(zhì)量

礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造：礦石構(gòu)造以塊狀、條柱狀構(gòu)造為主，少量條紋狀構(gòu)造；礦石結(jié)構(gòu)以自形結(jié)構(gòu)為主，次為半自形結(jié)構(gòu)[3]。

礦物成分：礦石的主要礦物成分為透明至半透明的方解石三方晶系組成。

礦石化學(xué)成分：分析樣品CaO、白度、Fe2O3和S，分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表2。由表2可知，礦體CaO含量53.03%～55.87%,平均54.75%；白度80.68%～91.50%，平均88.18%；Fe2O3含量0.016%～0.3075%，平均0.097；S含量0.05%～0.096%，平均0.089%。

4 控礦因素

區(qū)內(nèi)方解石礦床呈脈狀產(chǎn)出，其成礦過程主要是：中低溫汽水熱液沿導(dǎo)礦斷裂上升，對(duì)兩側(cè)的碳酸鹽巖產(chǎn)生溶蝕、林濾和褪色作用；再加上地表水和大氣降水的風(fēng)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、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，主要的控礦因素為：地層巖性、構(gòu)造及賦礦場(chǎng)所。

4.1 地層巖性因素

湘西地區(qū)大面積分布碳酸鹽巖，特別是寒武系地層中的灰?guī)r，灰?guī)r厚度較大，灰?guī)r成份主為碳酸鈣（CaCO3），這為方解石礦提供了豐富的物質(zhì)來源[2]。區(qū)內(nèi)方解石礦體（層）產(chǎn)于寒武系上統(tǒng)比條組（∈3b）灰?guī)r地層中，賦礦圍巖巖性主要為灰色、青灰色中厚層灰?guī)r。圍巖巖性對(duì)方解石礦礦石的品質(zhì)影響較大，即純灰?guī)r內(nèi)礦石白度及碳酸鈣含量明顯較高。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(duì)方解石成礦最為有利。

4.2 構(gòu)造因素

區(qū)內(nèi)發(fā)育的NNE-NE向斷裂構(gòu)造是本區(qū)內(nèi)方解石成礦的重要控礦因素。區(qū)域性NE向花垣-張家界深大斷裂、古丈-吉首深大斷裂帶、桑植復(fù)式向斜、古丈復(fù)式背斜及其后期次一級(jí)張性斷裂、裂隙嚴(yán)格控制區(qū)內(nèi)方解石礦床成礦，斷裂裂隙中灰?guī)r較為發(fā)育，為成礦熱液和淺表飽和碳酸鈣溶液提供了運(yùn)移通道和儲(chǔ)存空間。

4.3 賦礦場(chǎng)所

碳酸鹽巖發(fā)育區(qū)域的巖石中，方解石脈、團(tuán)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(chǎng)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，均有就近于儲(chǔ)藏空間聚集的特性。即儲(chǔ)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)向上開放的張性斷裂、裂隙和復(fù)式褶皺的層間滑動(dòng)往往易形成厚、大的儲(chǔ)藏空間，對(duì)形成上規(guī)模的方解石成礦有利。

5 礦床成因

在區(qū)域性NE向花垣-張家界深大斷裂、古丈-吉首深大斷裂帶、桑植復(fù)式向斜、古丈復(fù)式背斜形成后，地下熱液活動(dòng)相對(duì)較活躍，在其后的NE-NNE向的張性次一級(jí)張性斷裂、裂隙形成時(shí)，大量的碳酸鈣熱液通過拉張斷層及斷裂裂隙從礦床下部周邊通過斷裂進(jìn)入圍巖，當(dāng)溫度適宜時(shí)，結(jié)晶形成方解石礦（成因模擬如圖2所示），成因類型為地下“熱液成因”[2]，主要特征如下。

表2 大坪礦區(qū)方解石礦化學(xué)成分統(tǒng)計(jì)

圖2 結(jié)晶形成方解石礦模型

①方解石礦呈條柱狀結(jié)構(gòu)，說明方解石在冷卻成礦過程中為有確定流動(dòng)方向的，物源具流動(dòng)性；②方解石礦體（層）與圍巖接觸界線分明，圍巖無明顯的蝕變及過渡帶；③在張性斷裂拉張過程中，將產(chǎn)生圍巖角礫及碎屑，角礫及碎屑在熱液入侵時(shí)，在重力作用下會(huì)下沉，因此，角礫及碎屑會(huì)富集于斷裂下盤（即礦層底板），形成角礫狀方解石，近上盤的礦層頂板處方解石礦結(jié)晶程度都相對(duì)較高，礦石品質(zhì)也較好；④方解石礦體（層）產(chǎn)狀與圍巖（灰?guī)r）產(chǎn)狀為斜交，與張性斷裂產(chǎn)狀一致,方解石礦產(chǎn)狀較陡（局部地段近于直立），圍巖（灰?guī)r）產(chǎn)狀較緩，證明方解石礦體（層）非圍巖經(jīng)改造重結(jié)晶形成，而是物源通過地下熱液的方式從下部隨斷裂導(dǎo)礦，在適宜的溫度條件下冷卻結(jié)晶富集于斷裂裂隙中形成。因此，認(rèn)為本區(qū)方解石礦床成因應(yīng)屬中低溫?zé)嵋毫严冻涮钚偷V床。

6 結(jié)論

①大坪方解石礦位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)東南緣，湘西弧形構(gòu)造帶上，構(gòu)造位于區(qū)域性古丈-吉首深大斷裂的南東部，賦礦地層為寒武系上統(tǒng)比條組（∈3b）灰?guī)r，方解石礦體（層）呈脈狀產(chǎn)于張性斷裂裂隙中；②方解石礦的形成與NE向區(qū)域性深大斷裂帶、復(fù)式向斜背斜及其后期次一級(jí)張性斷裂、裂隙有關(guān)；③湘西地區(qū)的方解石礦成因類型主要為地下“熱液成因”型；④方解石礦的物質(zhì)來源主要為下部碳酸鈣熱液，非圍巖蝕變形成；⑤認(rèn)為本區(qū)方解石礦床成因應(yīng)屬“中低溫?zé)嵋毫严冻涮钚汀钡V床。希望通過本文的論述和分析，可作為本區(qū)或類似地區(qū)尋找同類型礦床研究和參考。