The metallogenic structural system and metallogenic regularity of the Huayuan lead-zinc orefield in western Hunan Province
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摘要:
湘西花垣铅锌矿田发育典型的层控型铅锌矿床，找矿潜力巨大。该区在矿床成因、控矿因素等方面存在不同认识，主要观点有密西西比河谷型、沉积型、成岩期后改造型和盆源低温热液型4种观点。通过构造测量解析和古应力场恢复，分析了构造与成矿的关系，划分出成矿前构造主压应力近似垂直层面，成矿期构造主压应力方向为北西—北北西，成矿后构造主压应力方向为北东—北北东向；成矿期构造形成了矿田内李梅平缓背斜、渔塘背斜，并在藻灰岩层内形成各类含矿角砾岩、裂隙系统，这些裂隙为热液与藻灰岩中富含的有机质发生化学反应提供了丰富的反应界面，是铅锌矿液富集的主要原因。成矿后构造主要形成于燕山期，受北北东—南南西向挤压应力作用，形成了北东走向的大型走滑正断裂带，对加里东期成矿期赋矿褶皱造成破坏改造。
Abstract:Typical stratabound lead-zinc deposits are developed in the Huayuan lead-zinc orefield, western Hunan Province, with great prospecting potential. Many researchers have systematically studied the geological characteristics of the deposits in this area, but there are different opinions on the genesis of the deposits and ore-controlling factors. There are four main viewpoints: Mississippi Valley type, sedimentary type, post-diagenetic reformation type and basin-source low-temperature hydrothermal type. In this paper, the relationship between structure and mineralization was analyzed by means of structural measurement and analysis and palaeostress field recovery, and the tectonic stress was divided into three stages: the principal compressive stress of premetallogenetic structure is in approximately vertical direction to layers, and the principal compressive stress of metallogenic period is in NW-NNW direction, the principal compressive stress after mineralization is in NE-NNE direction. The Limei gentle anticline and Yutang anticline were formed in the orefield during the metallogenic period, and various ore-bearing breccias and fracture systems were formed in the algal limestone layer. These fractures provided a rich reaction interface for the chemical reaction between the hydrothermal solution and the organic matter in algal limestone, which seems to be the main reason for the enrichment of the lead-zinc ore solution. Post-metallogenetic structure was formed during Yanshanian period. A large strike-slip normal fault zone was formed under NNE-SSW compressional stress, which destroyed and reworked the ore-bearing fold during the Caledonian period.
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致谢: 感谢矿产资源研究所肖克炎研究员在工作中给予的支持，在野外工作期间得到了湖南省地质调查院及湖南省405队余沛然总工、李胜苗、夏新阶等工程师的支持和帮助，成文期间中国科学院地质与地球物理研究所张宝林研究员多次耐心指点，在此表示衷心感谢。
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图 2 花垣-茶洞正断裂带(a、b)和麻栗场逆冲断裂带(c、d)露头与素描图
−C1s—下寒武统石牌组; −C1q1—下寒武统清虚洞组下段; −C2-3l—中上寒武统娄山关组; 1—泥质页岩; 2—灰岩; 3—白云岩; 4—断裂带; 5—走向; 6—产状; 7—滑动方向
Figure 2. Images and sketch drawing of Huayuan-Chadong fracture(a, b) and Malichang fracture(c, d)
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图 3 成矿前节理特征(a~d)、节理玫瑰花图(e)及极点等密度图(f)
Figure 3. The characteristics of joints before mineralization (a~d), the rosette (e) and pole density(f) maps of joints
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图 4 成矿期节理特征(a~d)、节理玫瑰花图(e)及极点等密度图(f)
Figure 4. The characteristics of ore-forming joints (a~d), the rosette (e) and pole density(f) diagrams of joints
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图 5 成矿后节理特征(a~d)、节理玫瑰花图(e)及极点等密度图(f)
Figure 5. The characteristics of joints after mineralization (a~d) and the rosette (e) and pole density(f) diagrams of joints
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图 6 构造裂隙系统示意图
a—各类角砾岩分布特征; b—网脉状角砾岩; c—斑脉状角砾岩; d—似层状角砾岩; e—浸染状角砾岩; f—细脉状角砾岩
−C1s—下寒武统石牌组; −C1q1—下寒武统清虚洞组下段; −C2g—中寒武统高台组; Gn—方铅矿; Sp—闪锌矿; Py—黄铁矿; Cal—方解石Figure 6. Schematic diagram of structural fracture system and various breccias
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图 7 花垣铅锌矿田构造演化简图
O-S—志留系-奥陶系; −C2-3l—中上寒武统娄山关组; −C2g—中寒武统高台组;−C1q—下寒武统清虚洞组; −C1s—下寒武统石牌组; Z—震旦系; Nh—南华系; Qb—青白口系
Figure 7. Sketch of tectonic evolution of the Huayuan lead-zinc orefield
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图版Ⅰ
a~f均为光片，d为正交光，其他为反射光下拍摄; a、b、c.网脉状、斑脉状含矿角砾岩；d.浸染状含矿角砾岩；e.似层状含矿角砾岩；f.细脉状含矿角砾岩; Gn—方铅矿; Sp—闪锌矿; Py—黄铁矿; Cal—方解石; Dol—白云石
图版Ⅰ.
表 1 花垣铅锌矿田节理分期特征
Table 1 Characteristics of joint stages in the Huayuan lead-zinc orefield
节理与矿化时间关系 节理特征 节理分布层位 走向/° 倾向 倾角/° 填充物 含矿性 延展性 力学性质 成矿前节理 10~20 SEE 70~86 方解石 不含矿 短 张性 −C1q2 105~110 NNE 74~85 无 不含矿 长 剪性 −C1q1 298~307 NE 83~90 方解石 不含矿 短 张性 −C1q2 335~357 W 65~80 无 不含矿 短 张性 −C1s—−C1q1 成矿期节理 3~15 NWW 84~90 方解石宽脉 含矿 长 张性 −C1q2 20~45 SE 9~15 方解石斑脉 含矿 短 压扭性 −C1q2 88~100 S 50~63 方解石细脉 含矿 长 张剪性 −C1q2 310~334 SW 68~80 方解石细脉 含矿 长 张剪性 −C1q2 成矿后节理 289~305 SW 71~87 无 不含矿 短 引张性 −C2g—−C2-3l 300~320 NE 53~58 无 不含矿 短 引张性 −C2g—−C2-3l 330~345 SW 48~62 无 不含矿 长 剪性 −C1q1—−C2-3l 330~347 NEE 74~86 无 不含矿 长 剪性 −C1q1—−C2-3l 85~90 S 83~86 无 不含矿 长 剪性 −C2g—−C2-3l 105~119 NNE 51~78 无 不含矿 长 剪性 −C2-3l 30~45 SE 68~88 无 不含矿 长 张剪性 −C1s—−C2-3l 30~50 NW 64~83 无 不含矿 长 张剪性 −C2g—−C2-3l 60~68 SE 56~70 无 不含矿 长 剪性 −C1s—−C2-3l 350~10 W 60~84 无 不含矿 长 剪性 −C2g—−C2-3l 注：−C1q1—清虚洞组下段；−C1q2—清虚洞组上段；−C1s—石牌组；−C2g—高台组；−C2-3l—娄山关组 
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表 2 研究区共轭节理古应力场特征
Table 2 Characteristics of paleostress field of conjugate joints in the study area
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表 3 研究区断层擦痕古应力场特征
Table 3 Characteristics of paleostress field of fault striations in the study area
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表 4 花垣铅锌矿田土地坪矿段含矿角砾岩硫同位素组成
Table 4 Sulfur isotope composition of ore-bearing breccia in Tudiping ore block of the Huayuan lead-zinc orefield
样品原号 矿区 矿物 检测结果
δ34S/‰TDP-01 土地坪 闪锌矿 27 TDP-02 土地坪 闪锌矿 30.1 TDP-03 土地坪 闪锌矿 30.9 TDP-04 土地坪 闪锌矿 32.9 TDP-05 土地坪 闪锌矿 33.2 TDP-06 土地坪 闪锌矿 33 TDP-07 土地坪 闪锌矿 32.5 TDP-08 土地坪 闪锌矿 33 TDP-09 土地坪 闪锌矿 32.4 TDP-010 土地坪 闪锌矿 31.9 TDP-11 土地坪 方铅矿 28.3 TDP-12 土地坪 方铅矿 27.3 TDP-13 土地坪 方铅矿 28 TDP-14 土地坪 方铅矿 27.8 TDP-15 土地坪 方铅矿 28.2 TDP-16 土地坪 方铅矿 27.9 TDP-17 土地坪 方铅矿 27.9 TDP-18 土地坪 方铅矿 27.6 TDP-19 土地坪 方铅矿 27.6 TDP-20 土地坪 方铅矿 27.7 TDP-21 土地坪 方铅矿 27.1 TDP-22 土地坪 方铅矿 24.5 TDP-23 土地坪 方铅矿 25.5
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