李江力，劉文文，周曉寧，妙 超，冷雙梁，魏四華

(1.湖北省地質(zhì)調(diào)查院(湖北省地質(zhì)勘查工程技術(shù)研究中心)，湖北 武漢 430034；2.中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心陜西總隊(duì)，陜西 西安 710003)

我國(guó)綠松石礦資源量最為集中的地帶是東秦嶺，主要分布在陜西與湖北交界的武當(dāng)山隆起西南緣[1]。湖北十堰地區(qū)綠松石礦最為有名，綠松石礦床具有數(shù)量多、品質(zhì)好、資源量大等特點(diǎn)。綠松石礦床(點(diǎn))達(dá)60余處，總體具有點(diǎn)多規(guī)模小，成礦地質(zhì)條件復(fù)雜的特征，其中開(kāi)展過(guò)地質(zhì)勘查工作的僅不到20處，僅少量達(dá)到普查工作程度。前人對(duì)十堰地區(qū)綠松石礦床地質(zhì)特征、地球化學(xué)特征及礦床成因等進(jìn)行了不同層次的研究，但缺乏對(duì)綠松石礦找礦思路與找礦方向的思考。

通過(guò)對(duì)湖北省竹溪縣徐家灣地區(qū)開(kāi)展民采老硐調(diào)查、大比例地質(zhì)填圖、槽探等工作，圈定了3條綠松石礦化帶。本文對(duì)區(qū)域成礦地質(zhì)條件、礦床地質(zhì)特征、礦床成因等進(jìn)行綜合分析，結(jié)合礦區(qū)勘查工作方法及經(jīng)驗(yàn)，提出了就礦找礦—水文地質(zhì)環(huán)境—巖性組合、構(gòu)造、礦化帶圈定—坑探為主的綜合找礦思路，探討了找礦方向，以期指導(dǎo)下一步找礦工作。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

兩竹地區(qū)位于南秦嶺—大別造山帶(II)武當(dāng)—隨州陸內(nèi)裂谷(II1)之北大巴山推覆構(gòu)造帶、蒼狼山—柳林推覆構(gòu)造帶(圖1)。區(qū)域北西向商丹斷裂、白河—石花街?jǐn)嗔?、安康—竹溪斷裂及襄廣斷裂構(gòu)造與近東、北東向脆性斷裂相互交切形成的條塊狀網(wǎng)格結(jié)構(gòu)[2-5]。區(qū)域地層主要為元古界至志留系中—淺變質(zhì)地層，兩竹地區(qū)廣泛發(fā)育一套寒武系—奧陶系的陸棚—半深海盆地相硅質(zhì)巖、含炭硅質(zhì)板巖、炭質(zhì)泥巖為主的巖石組合[6]。

綠松石礦床主要分布在白河—石花街?jǐn)嗔?、安康—竹山斷裂附近寒武系莊子溝組中，莊子溝組為一套以炭硅質(zhì)板巖、含炭硅質(zhì)巖為主的黑色巖系，這套巖性組合富含銅、磷等成礦元素，既為成礦提供了物質(zhì)來(lái)源，又是賦礦載體[6]。莊子溝組地層展布特征與區(qū)域構(gòu)造線基本一致，主要分布在區(qū)域性斷裂夾持區(qū)域，地層內(nèi)部普遍發(fā)育北西向、北東向斷裂及褶皺構(gòu)造，并疊加層間破碎帶、節(jié)理、裂隙，這些構(gòu)造形成了有利的導(dǎo)礦、容礦構(gòu)造[6-10]。

根據(jù)十堰地區(qū)成礦地質(zhì)條件及礦床(點(diǎn))分布特征，大體可分為兩大綠松石成礦帶：一是分布于觀音寨—云蓋寺—小溝呈北西向展布的兩鄖綠松石成礦帶；二是分布在文峰—喇叭山—德勝—江家灣一帶呈北西向展布的竹山綠松石成礦帶。竹溪縣徐家灣綠松石礦床位于竹山綠松石成礦帶的南緣(圖1)。

圖1 區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)地層由老到新為新元古界南華系耀嶺河組、震旦系江西溝組和霍河組；早古生界寒武系楊家堡組、莊子溝組、竹山組、志留系梅子埡組(圖2、表1)。莊子溝組主要分為上、下兩段，上段厚度≥57.4m，巖性為灰黑色、深灰色薄—中層狀炭質(zhì)板巖、炭硅質(zhì)板巖夾灰黑色中—厚層狀硅質(zhì)板巖，局部夾少量的含炭質(zhì)泥質(zhì)粉砂質(zhì)板巖、灰?guī)r透鏡體等；下段厚度21～52m，巖性為灰黃色、灰黑色含炭粉砂質(zhì)板巖、炭質(zhì)板巖，灰黑色、深灰色薄—中層狀硅質(zhì)巖、炭硅質(zhì)板巖夾中—厚層狀硅質(zhì)巖夾粉砂質(zhì)板巖、千枚巖及灰?guī)r透鏡體。莊子溝組呈北西向展布，長(zhǎng)度約為4km，總體傾向北東，傾角變化較大。上、下段巖性較為相似，分布不均勻，順層變形較強(qiáng)，發(fā)育順層剪切褶皺，厚度變化較大。與下伏楊家堡組為整合接觸關(guān)系，局部以滑脫型剪切帶為界。

表1 綠松石物理性質(zhì)一覽表

圖2 礦區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)簡(jiǎn)圖

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)以北西向斷裂構(gòu)造為主，規(guī)模較大的斷裂為F1、F3、F6、F7，其中F3、F6斷裂控制了莊子溝組地層、礦化帶的展布，與成礦關(guān)系較為密切。莊子溝組地層受北西向、北東向斷裂構(gòu)造的疊加作用，切層節(jié)理、裂隙普遍發(fā)育，形成網(wǎng)格狀破碎，尤其在中—厚層狀硅質(zhì)巖與薄—中層狀炭質(zhì)板巖、硅質(zhì)板巖接觸帶附近，形成較為封閉的層間構(gòu)造，這些構(gòu)造發(fā)育地段為成礦提供了運(yùn)移通道和容礦空間。

護(hù)駕山—靳家寨斷裂(F1)貫穿整個(gè)礦區(qū)，地貌上呈現(xiàn)出北西向負(fù)地形及北東向?qū)︻^溝，地形反差較大，沿?cái)嗔寻l(fā)育有寬10～30m的擠壓破碎帶，主要由碎裂巖等組成，北東盤(pán)中次級(jí)斷裂和牽引褶皺普遍發(fā)育。該斷裂早期具右行走滑性質(zhì)，晚期北東盤(pán)向南西逆沖，并經(jīng)歷了脆性改造，為一多期次、多層次活動(dòng)斷裂。斷裂面傾向北東，傾角40°～65°，斷層面舒緩波伏，總體顯示北東向南西逆沖的逆斷層性質(zhì)。

F3、F2為同一斷層，受平移斷層F7錯(cuò)動(dòng)，將礦區(qū)一分為二，形成“北東陡坡、南西平緩”的地形標(biāo)志，地層缺失，志留系地層與南華系地層直接接觸，斷裂帶附近普遍發(fā)育碎裂巖化、片理化、石英脈、碳化及擠壓褶皺構(gòu)造，局部可見(jiàn)少量的角礫，斷裂面呈北西—南東向波狀起伏，傾向呈現(xiàn)出北東向—南西向—北東向轉(zhuǎn)變，傾角約為38°～60°。該斷裂為壓性斷裂，后期又具有張性活動(dòng)。

F6呈北西—南東向展布，斷層破碎帶寬1～20m，斷層造成南華系、震旦系、寒武系地層之間錯(cuò)動(dòng)接觸，斷裂帶內(nèi)發(fā)育碎裂巖、構(gòu)造磨礫巖(擠壓透鏡體)等，局部見(jiàn)牽引褶皺和不對(duì)稱褶皺，斷層面傾向北東，傾角40°～60°，局部可見(jiàn)少量擦痕及階步，表現(xiàn)出由北向南西的逆沖特征。

F7斷層走向?yàn)楸北睎|向，斷層切割南華系、震旦系、寒武系、志留系地層及北西向斷裂構(gòu)造，并發(fā)生明顯錯(cuò)動(dòng)，造成寒武系地層北西向延伸的斷失，斷層沿線巖石碎裂巖化極為發(fā)育，巖層脆性變形彎曲，局部可見(jiàn)發(fā)育少量的石英脈和小型褶皺，該斷層為平移斷層。

3 綠松石礦化帶特征

3.1 綠松石礦化帶

含礦巖系主要位于莊子溝組下段中下部，為深灰色、灰黑色薄—中層狀炭硅質(zhì)板巖、含炭硅質(zhì)巖及中—厚層狀硅質(zhì)巖，相對(duì)穩(wěn)定，但含礦極不均勻，總體呈北西向展布。

礦區(qū)內(nèi)圈定了3條綠松石礦化帶。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ礦化帶均分布在莊子溝組下段中—下部，礦化帶中綠松石礦呈單體或以松軟的炭質(zhì)、泥砂質(zhì)、巖屑、鐵質(zhì)等包裹的集合體賦存在含礦巖系中或含礦巖系形成的層間破碎帶、節(jié)理、裂隙內(nèi)，普遍發(fā)育褐鐵礦、黃鐵礦、石英、高嶺土、黃鉀鐵釩、水鋁英石及炭泥質(zhì)等次生風(fēng)化淋慮型表生礦物。

(1)Ⅰ礦化帶。

Ⅰ礦化帶位于徐家灣一帶，呈北西向似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，傾向?yàn)?0°～60°，傾角平均為36°，長(zhǎng)約358m，厚度為1.81～8.64m，平均厚度為4.76m。

礦化帶由下往上分為4層：底部為灰黃色、紫紅色、灰黑色含炭粉砂質(zhì)板巖， 厚度約為0～1m，可見(jiàn)少量的高嶺土、鐵質(zhì)及炭泥質(zhì)。下部為層間破碎帶，主要由灰黑色、灰黃色含炭質(zhì)粉砂質(zhì)板巖、硅質(zhì)巖角礫、砂質(zhì)、泥質(zhì)、鐵質(zhì)、鈣質(zhì)、粘土等組成，局部含炭粉砂質(zhì)板巖板理發(fā)育(圖3a)，呈透鏡狀、似層狀產(chǎn)出，厚度為0.7～1.4m，該層為主要的綠松石賦礦層位，綠松石多以結(jié)核狀包裹在炭泥質(zhì)的集合體中產(chǎn)出，可見(jiàn)少量的脈狀綠松石(圖3b)。破碎帶內(nèi)褐鐵礦化、黃鐵礦化極為發(fā)育。中部為深灰色、灰黑色中—厚層狀硅質(zhì)巖，呈層狀、似層狀產(chǎn)出，厚度為0～5m。綠松石呈脈狀、薄膜狀，少量結(jié)核狀、豆?fàn)?圖3c)。節(jié)理、裂隙內(nèi)發(fā)育黃鐵礦化、褐鐵礦化、高嶺土化，張性節(jié)理、裂隙內(nèi)充填高嶺土、鈣質(zhì)、炭質(zhì)及鐵質(zhì)等集合體，亦可見(jiàn)綠松石。上部為深灰色、灰黑色薄-中層狀炭硅質(zhì)巖組成層間破碎帶，呈似層狀，厚度為0～1m。碎裂巖化發(fā)育，風(fēng)化面顏色混雜，層間夾粉砂質(zhì)、泥質(zhì)、鈣質(zhì)、高嶺土及鐵質(zhì)夾層，綠松石以脈狀、結(jié)核狀產(chǎn)出(圖3d)。

圖3 Ⅰ礦化帶特征

(2)Ⅱ礦化帶。

Ⅱ礦化帶位于楠木寨，呈北西向展布，似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，傾向北東，傾角平均約為27°，長(zhǎng)約220m，厚度為1.60～6.61m。礦化帶主要為深灰色、灰黑色薄-中層狀硅質(zhì)巖、碎裂巖化硅質(zhì)巖形成的層間破碎帶中(圖4a、b)，普遍發(fā)育黃鐵礦化、褐鐵礦化、硅化、高嶺土化等(圖4c)，綠松石礦以結(jié)核狀、脈狀為主(圖4d)。

圖4 Ⅱ礦化帶特征

(3)Ⅲ礦化帶。

Ⅲ礦化帶位于白云寺一帶，呈北西向展布，似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，傾向北東東，傾角約為30°～45°，長(zhǎng)約300m，厚度為2.12～12.46m，平均厚度為6.18m。礦化帶為碎裂巖化含炭硅質(zhì)巖、硅質(zhì)板巖形成的層間破碎帶，破碎帶顏色較為雜亂，主要為灰黑色、灰褐色、灰白色、紅褐色(圖5a、c)，綠松石以結(jié)核狀、囊狀產(chǎn)出(圖5b、d)。礦化蝕變極為發(fā)育，主要為高嶺土化、黃鐵礦化、褐鐵礦化、硅化等，碎裂巖化硅質(zhì)巖中可見(jiàn)少量的玉髓。

圖5 Ⅲ礦化帶特征

3.2 礦石質(zhì)量

根據(jù)綠松礦賦存狀態(tài)、形態(tài)特征，綠松石分為結(jié)核狀、鮞狀、囊狀、脈狀、薄膜狀，其中結(jié)核狀、囊狀為主要的礦石類(lèi)型，少量的鮞狀、脈狀綠松石也可利用。礦石主要成分為綠松石，伴生礦物為褐鐵礦、黃鐵礦、石英、高嶺土、黃鉀鐵釩、水鋁英石等，一般為致密、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，風(fēng)化后呈微粒狀、纖維狀結(jié)構(gòu)，呈塊狀、結(jié)核狀、囊狀構(gòu)造、姜狀、葡萄狀構(gòu)造。鮞狀呈豆?fàn)蠲芗療o(wú)規(guī)律排列，充填在裂隙、孔隙及破碎的巖石中，為高嶺土、水鋁英石及褐鐵礦等膠結(jié)，結(jié)構(gòu)致密。

根據(jù)綠松石物理性質(zhì)特征，結(jié)核狀、鮞狀綠松石質(zhì)量較好，脈狀、薄膜狀質(zhì)量較差。

結(jié)核狀、囊狀綠松石：呈翠綠色、綠色，主要形態(tài)為半圓狀、橢圓狀、姜狀、豆?fàn)?，直徑約為1～8cm，致密、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，雜質(zhì)相對(duì)較少，純凈—較純凈，具有玻璃狀、蠟狀、油脂狀、瓷狀光澤，硬度變化較大，大于5.5以上具有較好的利用價(jià)值。

鮞狀綠松石：呈翠綠色、綠色，少量藍(lán)色，以鮞粒狀密集分布，直徑約為0.1～1cm，結(jié)構(gòu)致密，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，局部可見(jiàn)少量的鐵線，雜質(zhì)極少，純凈，具有瓷狀、玻璃狀光澤，硬度大于5.5。

4 控礦因素與找礦標(biāo)志

4.1 控礦因素

徐家灣綠松石礦床為竹山綠松石成礦帶典型的次生風(fēng)化淋濾型礦床[4，7-15]。綠松石礦床的形成主要受控于地層及其巖性組合、層間破碎帶、水文環(huán)境等因素控制(圖6)。

圖6 綠松石礦分布規(guī)律

(1)地層及巖性組合控礦：綠松石礦主要賦存在莊子溝組地層中，莊子溝組炭硅質(zhì)板巖、硅質(zhì)巖既是礦源層又是含礦載體，尤其薄層狀炭硅質(zhì)板巖與中—厚層狀硅質(zhì)巖接觸帶附近，有利于成礦場(chǎng)所的形成。綠松石礦是一種含水銅鋁磷酸鹽的隱晶質(zhì)礦物集合體，主要成礦元素Cu、P在空間上具有明顯的富集分布規(guī)律，與寒武系黑色巖系、綠松石礦床(點(diǎn))分布基本一致(圖7)。兩竹地區(qū)寒武系地層Cu平均值為80.72ppm，P平均值為1 260.42ppm，礦區(qū)Cu、P平均值分別為98.1ppm、2 713ppm，高值頂分別為2 944ppm、5 100ppm，表明礦區(qū)炭硅質(zhì)板巖、硅質(zhì)巖等巖石Cu、P元素富集程度高。

圖7 竹山綠松石成礦帶南緣Cu、P含量異常區(qū)

(2)構(gòu)造控礦：兩竹地區(qū)綠松石礦床展布特征與區(qū)域斷裂構(gòu)造展布一致，明顯受控于區(qū)域斷裂構(gòu)造，派生次級(jí)層間破碎帶或?qū)娱g破碎帶、節(jié)理、裂隙內(nèi)的擠壓透鏡體內(nèi)形成了一個(gè)低溫低壓的封閉空間，有利于成礦溶液遷移和富集。

(3)水文地質(zhì)環(huán)境控礦：礦區(qū)山脊線呈北西向，坡向主要為北東向、北西向，莊子溝組地層主要分布在海拔600m以上至山頂?shù)囟危貏?shì)相對(duì)較高，地表水流向以北東向、北西向?yàn)橹?，潛水面?biāo)高隨地勢(shì)起伏、構(gòu)造作用影響，基本位于550～700m之間，總體呈現(xiàn)出由北西至南東逐漸降低的趨勢(shì)，由徐家灣—白云寺—楠木寨一帶已見(jiàn)地表礦化帶標(biāo)高一般在800～850m、740～800m、600～680m，且均多分布在地勢(shì)凹洼處。潛水面之上的包氣帶地表水以垂直運(yùn)動(dòng)為主，以氧化—淋濾作用為主；潛水面之下飽水帶，水以水平運(yùn)動(dòng)為主，含氧少、以鹽類(lèi)為主，呈弱酸性—弱堿性，以還原—沉淀為主。因此綠松石礦形成在潛水面之上，受枯水期與豐水期影響，潛水面位置高低變化，對(duì)礦化帶的高低分布也造成一定的影響。

(4)成礦環(huán)境；兩竹地區(qū)地表水PH值約為7～8.3，為中—堿性，地表水NO3-、NO2-超標(biāo)，黑色巖系在受到表生風(fēng)化作用下，黃鐵礦、含磷結(jié)核等物質(zhì)形成富含Cu、Al、Fe、P、S等元素的風(fēng)化帶，在受到大氣降水、地表水淋濾作用，發(fā)生氧化反應(yīng)水環(huán)境由中性向弱酸性變化，形成PO33-、Al3+、Cu2+等含礦溶液，含礦溶液在沿?cái)嗔褬?gòu)成派生的節(jié)理、裂隙下滲過(guò)程中，不斷溶解基巖中的Cu、Al、P，在一定的溫度、壓力條件下，PO33-、Al3+、Cu2+等含礦溶液在潛水面之上有利的封閉構(gòu)造環(huán)境中達(dá)到飽和，進(jìn)一步發(fā)生氧化反應(yīng)通過(guò)沉淀而富集成礦。

4.2 找礦標(biāo)志

(1)地層及巖性組合標(biāo)志：綠松石礦主要賦存在寒武系莊子溝組下段中—下部，含礦巖系為深灰色、灰黑色薄—中層狀炭質(zhì)板巖、炭硅質(zhì)板巖，呈北西向展布，產(chǎn)狀穩(wěn)定，厚度變化較小。

(2)構(gòu)造標(biāo)志：莊子溝組下段中—下部形成的層間破碎帶，破碎帶內(nèi)巖系多以炭硅質(zhì)板巖為主，及破碎帶上覆硅質(zhì)巖的節(jié)理、裂隙亦可成為綠松石礦富集成礦的有利場(chǎng)所。

(3)礦物與礦化標(biāo)志：在層間破碎帶及硅質(zhì)巖節(jié)理、裂隙內(nèi)形成的零星綠松石礦，與綠松石礦伴生的表生礦物主要為褐鐵礦、黃鐵礦、石英、高嶺土、黃鉀鐵釩、水鋁英石及炭泥質(zhì)等，這些表生礦物充填在節(jié)理、裂隙內(nèi)形成“黑引”、“黃引”、“白引”、“花引”等。

(4)風(fēng)化殼標(biāo)志：在炭硅質(zhì)板巖、硅質(zhì)巖節(jié)理、裂隙發(fā)育的淺地表，易形成風(fēng)化殼，呈黑色、灰黃色、褐色、白色，由炭硅質(zhì)板巖、泥巖、粉砂質(zhì)、鐵質(zhì)、石英及少量的高嶺土組成，一般順層發(fā)育，少量的切層，深部為層間破碎帶或碎裂巖化薄—中層狀硅質(zhì)巖為主。

(5)水文與地形標(biāo)志：綠松石礦多形成于潛水面之上的包氣帶中，尤其包氣帶中低溫低壓的潮濕地帶更有利于成礦，因此綠松石礦多形成于地形凹洼處。

5 找礦思路與找礦方向

5.1 找礦思路

綠松石礦賦存地質(zhì)條件特殊，分布極不均勻，無(wú)規(guī)律性，常用的地質(zhì)找礦方法效果不佳。在生產(chǎn)勘查過(guò)程中地表探礦工程見(jiàn)礦率低，工程間距布置不合理，易忽略重要礦化帶及構(gòu)造帶，從而不能有效圈定礦化帶，出現(xiàn)礦化帶多圈或漏圈等問(wèn)題，從而影響資源遠(yuǎn)景評(píng)價(jià)工作。

在徐家灣地區(qū)通過(guò)老硐調(diào)查、大比例尺地質(zhì)測(cè)量、水文地質(zhì)調(diào)查等工作，初步掌握礦區(qū)內(nèi)民采老硐分布、含礦巖系、礦化帶、頂、底板巖性組合及構(gòu)造特征，編制區(qū)域潛水面等水位線圖，對(duì)潛水面以上含礦巖系進(jìn)行重點(diǎn)劃分；對(duì)重點(diǎn)地段以路線追索、地表工程揭露，以找?guī)r性、構(gòu)造、礦化蝕變?yōu)榫€索，優(yōu)選具有可見(jiàn)綠松石礦或礦化蝕變的地段開(kāi)展坑探工程，由近及遠(yuǎn)，邊采變探的找礦思路。

5.2 找礦方向

徐家灣—白云寺—朝陽(yáng)寨一帶潛水面標(biāo)高在680～780m，楠木寨一帶潛水面標(biāo)高在600～680m，根據(jù)潛水面標(biāo)高圈定莊子溝組地層、含礦巖系沿走向出露地段，并控制傾向延深最低標(biāo)高，3條礦化帶附近及沿走向外圍延伸地段，具有較好的找礦前景。