李超 ，胡西順 ，范紅科，余敏，劉勇，秦永軍

(1.西安西北有色地質(zhì)研究院有限公司，陜西 西安　710054；2．江西省地質(zhì)(集團)公司，江西 南昌　330002)

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陜西省旬陽縣紅花坪鋅礦床地質(zhì)地球化學特征及成因探討

李超1，胡西順1，范紅科1，余敏2，劉勇1，秦永軍1

(1.西安西北有色地質(zhì)研究院有限公司，陜西 西安710054；2．江西省地質(zhì)(集團)公司，江西 南昌330002)

通過對陜西省旬陽縣紅花坪鋅礦床的地質(zhì)礦產(chǎn)勘查，已圈出I-1鋅礦體和一些單工程控制的規(guī)模較小的鉛鋅礦化體。已獲得鋅資源量7.43×104t；工程控制礦體長990m，斜深393m，礦體厚0.44～11.35m，平均厚2.65m，Zn含量0.96%～23.85%，平均6.14%；Pb含量0.01%～1.28%，平均0.13%。通過對紅花坪鋅礦床的礦體及礦物巖石特征、礦床地質(zhì)地球化學特征、成礦年齡及成礦溫度壓力特征等進行了分析和討論，認為該礦床為熱液改造型礦床。

鋅礦床；地質(zhì)特征；紅花坪；陜西旬陽

引文格式：李超，胡西順，范紅科， 等.陜西省旬陽縣紅花坪鋅礦床地質(zhì)地球化學特征及成因探討[J].山東國土資源，2015,31(8)：28-32.LI Chao， HU Xishun， FAN Hongke， etc. Study on Geological and Geochemical Characteristics and Origin of Honghuaping Zinc Deposit in Xunyang County of Shaanxi Province[J].Shandong Land and Resources, 2015,31(8):28-32.

陜西省旬陽縣北部鉛鋅礦集區(qū)，已發(fā)現(xiàn)或勘探了近30處鉛鋅礦床及小河、淋湘等金礦床，公館、青銅溝等汞銻礦床。前人對旬陽盆地志留系鉛鋅礦床都做了大量的研究工作，前人均傾向于旬陽盆地志留系鉛鋅礦成因類型為沉積-改造型[1-8]。筆者參與了紅花坪鋅礦床的詳查地質(zhì)工作，較系統(tǒng)地對比研究了相鄰同類型礦床與該礦床的地質(zhì)地球化學特征，提出了該礦床的成因類型①。

1　區(qū)域地質(zhì)背景

紅花坪鋅礦床位于南秦嶺印支褶皺帶留鳳關(guān)-金雞嶺褶皺束東端，地層區(qū)劃隸屬于揚子地層區(qū)南秦嶺分區(qū)迭部-旬陽地層小區(qū)。區(qū)域上寒武紀-二疊紀地層均有出露，礦區(qū)所在區(qū)域構(gòu)造發(fā)育，褶皺主要為麻坪河-旬陽復式背斜。背斜北翼地層正常，南翼地層受F1斷裂影響地層倒轉(zhuǎn)，核部地層為早志留世梅子埡組，兩翼為泥盆系，地層傾向NE，傾角一般32°～46°。褶皺脊線呈舒緩波狀起伏，軸向NWW，西部向NW翹起。紅花坪鋅礦床位于該背斜核部。北側(cè)有大嶺、趙家莊鉛鋅礦等(圖1)。斷裂主要有NW向絲鋪-麻坪斷裂和趙灣-甘溪斷裂，分布于麻坪河背斜核部兩側(cè)。斷裂主要以NW向為主，長度一般大于20km，寬2m到數(shù)十米，走向120°～140°，傾向30°～75°。2條NW向斷裂之間的次級斷裂控制了甘溪、紅花坪鋅礦的分布。

1—石炭-二疊系；2—上泥盆統(tǒng)；3—中、上泥盆統(tǒng)；4—雙河鎮(zhèn)組；5—梅子埡組；6—志留系；7—奧陶系；8—寒武系-奧陶系；9—硫鐵礦床；10—金礦床；11—鉛鋅礦床；12—鉛鋅礦點；13—汞銻礦床；14—地質(zhì)界線；15—斷裂；16—1∶5萬化探異常及編號：F1—南羊山斷裂；F2—大嶺-蜀河斷裂；F3—麻坪河斷裂；F4—冷水河-棕溪斷裂圖1　旬北地區(qū)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)略圖

2　礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1地層概況

主要為志留系和泥盆系。地層總體近EW向或NNW向展布，傾向N或NE，產(chǎn)狀0°～30°∠30°～72°。礦區(qū)出露地層主要為早志留世梅子埡組和中泥盆世大楓溝組。

(1)早志留世梅子埡組。為該礦區(qū)鋅礦的主要賦礦層位，分布廣，巖石組合為一套濱海細碎屑巖-碳酸鹽巖沉積建造。

(2)中泥盆世大楓溝組。分布于礦區(qū)東北角，下部為灰—灰黑色生物灰?guī)r、生物泥晶灰?guī)r、泥灰?guī)r，夾鈣質(zhì)千枚巖或呈互層；上部為灰—灰綠色千枚巖，粉砂質(zhì)千枚巖，夾鈣質(zhì)石英砂巖和生物灰?guī)r透鏡體，含大量腕足類化石，厚度303.20m。與早志留世梅子埡組呈不整合接觸。

2.2巖漿巖與脈巖

區(qū)域上巖漿活動總體較弱。在小河金礦北部下龍池有規(guī)模較小的云煌巖脈出露；小河磨場溝等地有花崗巖、閃長巖出露，出露寬度幾十米至數(shù)百米，NW—SE向產(chǎn)出，與地層展布基本一致。礦區(qū)未見巖漿巖出露。礦區(qū)常見石英脈、石英碳酸鹽脈。一般沿層間次級斷裂、巖層層理或片理充填，與圍巖界線清晰。

3　礦床地質(zhì)特征

3.1礦體特征

紅花坪鋅礦化體分布于早志留世梅子埡組絹云母千枚巖及下部的石英脈中。礦體產(chǎn)狀10°～34°∠28°～63°；地層總體呈NWW向展布，傾向NE，傾角30°～75°。礦體總體切層產(chǎn)出(圖2)，地表零星出露，經(jīng)深部鉆探和坑探工程控制，礦區(qū)內(nèi)已圈出I-1鋅礦體和一些單工程控制的規(guī)模較小的鉛鋅礦化體。I-1號鋅礦體呈脈狀產(chǎn)出，主要由含閃鋅礦化絹云千枚巖和石英脈組成。工程控制礦體長990m，斜深393m，礦體厚0.44～11.35m，平均厚2.65m，Zn含量0.96%～23.85%，平均6.14%；Pb含量0.01%～1.28%，平均0.13%。鉛礦化分布極不均勻，以鋅為主，僅個別工程中鉛的含量達到最低工業(yè)品位，并不能單獨圈出鉛礦體。

1—梅子埡組第一巖性段；2—梅子埡組第二巖性段；3—梅子埡組第三巖性段；4—志留系下統(tǒng)梅子埡組第四巖性段；5—泥盆系中統(tǒng)大楓溝組；6—石英脈；7—斷層；8—I-1鋅礦體；9—地層產(chǎn)狀圖2　紅花坪鋅礦地質(zhì)簡圖

麻坪河-旬陽復式背斜核部次級斷裂(F3)，直接控制了I-1鋅礦體的空間展布和產(chǎn)出形態(tài)。該斷裂帶寬1.20～9.40m，斷面傾向NE，傾角23°～36°，沿走向、傾向斷面具波狀彎曲，傾角變化較大，其產(chǎn)狀與礦體的產(chǎn)狀一致。斷層帶內(nèi)充填石英脈，見有構(gòu)造片理化帶和構(gòu)造角礫巖，局部見有碳化斷層泥。礦體形態(tài)較簡單，總體呈層狀、似層狀產(chǎn)出，總體切巖層產(chǎn)出；在空間上有分支、復合現(xiàn)象。礦體并非平坦的“板層狀”，具波狀彎曲，沿傾向、走向傾角變化較大。礦體延伸較為穩(wěn)定，無較大斷層切割或穿插破壞礦體的情況。礦體與圍巖界線清楚，受構(gòu)造控制明顯。圍巖蝕變較簡單，蝕變強度較弱，礦體下盤蝕變較上盤要強。礦體下盤的圍巖蝕變主要有強硅化、碳酸鹽化、黃鐵礦化、絹云母化和綠泥石化等。硅化與鉛鋅礦化關(guān)系密切，硅化體基本控制了礦化體的形態(tài)與展布，為找礦勘查的直接標志。

3.2礦石特征

礦石礦物成分簡單，金屬礦物主要為閃鋅礦、黃鐵礦，次為方鉛礦、黃銅礦、磁黃鐵礦，少量菱鋅礦、菱鋅錳礦、鉛菱鋅錳礦、褐鐵礦、鈦鐵礦、毒砂；偶見白鐵礦、斑銅礦等；常見脈石礦物以石英、絹云母為主，次為方解石、白云母、長石等。

礦石結(jié)構(gòu)主要呈不等粒鱗片變晶結(jié)構(gòu)、他形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)和鱗片變晶結(jié)構(gòu)；構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、細脈浸染狀構(gòu)造等(表1)。

表1　紅花坪鋅礦床礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造反映了熱液成因，熱液改造的多期次性，后期多期熱液對礦床的形成起著積極的作用。

3.3礦床地球化學特征

泗人溝、黃沙溝、黃石板和任家溝鉛鋅礦與紅花坪鋅礦位于同一層位，且類型相同可類比。

(1)金屬來源。紅花坪鋅礦化體分布于早志留世梅子埡組絹云母千枚巖及下部的石英脈中，通過對區(qū)內(nèi)梅子埡組地層中的巖石微量元素分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明(表2)[4]，該組地層中鉛平均含量22.63×10-6，鋅平均含量112.88×10-6，均高于區(qū)域志留紀地層中鉛鋅元素的背景值[10](鉛17×10-6，鋅100×10-6)[11]；和地殼克拉克值(鉛15×10-6，鋅86×10-6)[12]。該區(qū)志留紀地層賦存較多的鉛鋅礦(點)床，會直接導致整個地層的高背景。說明梅子埡組地層是區(qū)內(nèi)鉛鋅礦的主要賦礦層位之一，成礦金屬來源于下伏地層或巖漿。

表2　梅子埡組地層Pb，Zn微量元素分析

(2)硫來源。泗人溝、黃沙溝、黃石板鉛鋅礦礦石中閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦件S同位素分析結(jié)果δ34S值(表3)為(-9.81～11.4)×10-3，平均1.34×10-3，離差為21.21×10-3，其中閃鋅礦平均為3.93×10-3，方鉛礦平均為3.83×10-3；黃鐵礦平均為6.81×10-3，屬于混合型[3]。熱液改造成礦作用形成的汞銻礦(公館、青銅溝)礦石中δ34S值為(4.88～8.66)×10-3(楊志華等，1991)[5]，與該區(qū)的δ34S值相當，表明礦床中的硫大部分是地殼深部或上地幔帶來的硫與地層中硫的混合。

表3　旬陽鉛鋅礦δ34S統(tǒng)計分析

(3)成礦流體來源。泗人溝、黃沙溝、黃石板和任家溝鉛鋅礦礦石中9件樣品的δD值平均為-81×10-3，δ18O平均值為18.30×10-3，該區(qū)鉛鋅礦成礦流體可能來源于變質(zhì)水、巖漿水和大氣水的混合物[4]。變質(zhì)水可能為沿構(gòu)造上來的地下封存的變質(zhì)流體[5]。巖漿水伴隨著構(gòu)造運動形成的裂隙向上運移與變質(zhì)流體混合，萃取地層中的金屬礦物富集成礦。在成礦過程中有大氣降水的參與。

(4)7件鉛鋅礦石樣品全分析結(jié)果見表4，層控和熱液型鉛鋅礦判別標志見表5[11]。Ge含量(1.2～1.4)×10-6，平均值為1.31×10-6；Ga(3.1～40)×10-6,平均值19.84×10-6；Mn平均值為0.53%；Mn，Ge，Ga均落在熱液型鉛鋅礦范圍內(nèi)。In含量(0.13～6.6)×10-6，In平均值為3.7%；Ga/In值為5.36；In含量和Ga/In值落在層控型鉛鋅礦范圍內(nèi)。Ge/In值為0.36介于層控和熱液型之間。而通過巖石微量元素的對比，得出的結(jié)論為紅花坪鋅礦介于層控型—熱液型之間。

表4　紅花坪鉛鋅礦石全分析結(jié)果wB/10-2

注：數(shù)據(jù)分析由有色金屬西北礦產(chǎn)地質(zhì)測試中心完成，F(xiàn)eO用滴定法測定，其他元素用X熒光光譜儀測定。

表5　紅花坪閃鋅礦中微量元素及判別標志

注：數(shù)據(jù)分析由有色金屬西北礦產(chǎn)地質(zhì)測試中心完成，2009年。

3.4同位素年齡

根據(jù)方鉛礦鉛同位素組成求得的泗人溝礦區(qū)模式年齡為980Ma(新元古代早期),南沙溝礦區(qū)為555Ma。根據(jù)黃鐵礦鉛同位素組成求得的泗人溝礦區(qū)模式年齡為445Ma。反映了礦床中的原始鉛可能來源于深部不同時代的老地層，相當于早志留世-寒武紀，甚至更早。黃鐵礦另一數(shù)據(jù)鉛同位素組成求得的泗人溝礦區(qū)模式年齡為320Ma。南沙溝礦區(qū)主礦化期含礦石英脈石英閃鋅礦單礦物Ra-Sr等時線年齡為(260±7)Ma[4]。通過分析所測年齡均不在同生沉積年代。只可能是后期，即320Ma左右到260Ma左右的華力西運動中晚期。從晚石炭世開始到晚三疊世，秦嶺洋全面閉合碰撞造山[13]。志留紀、泥盆紀地層形成一系列逆沖推覆構(gòu)造和剝離斷層。為后期熱液富集成礦提供了空間。

3.5成礦溫度與壓力特征

(1)泗人溝、黃沙溝、黃石板和任家溝鉛鋅礦礦石中石英(9件)、閃鋅礦(4件)共13件包裹體溫度、壓力樣品[3]，測試結(jié)果表明250～320℃為主成礦溫度(為熱液改造的成礦溫度)，屬中偏高溫熱液成礦；130～250℃為熱液后期溫度。

(2)其成礦時壓力范圍在2.85×104～3.02×104kPa[3]。同位素分析年齡320Ma左右到260Ma左右為中石炭世到二疊紀早期。而在中石炭世到二疊紀早期，旬陽盆地開始逐漸抬升[9]。根據(jù)P=ρɡH。當時成礦時期已抬升為陸地ρ=2.7×103kg/m3，推算的成礦深度為1.08～1.14km，為淺成熱液。

4　討論

旬陽盆地北部志留系鉛鋅礦成礦金屬來源于下伏地層或巖漿。礦石中的δ34S值為(-9.81～11.4)×10-3，平均1.34×10-3，為地殼深部或上地幔帶來的硫與地層中硫的混合。δD值平均為-81×10-3，δ18O平均值為18.30×10-3，分析認為該區(qū)鉛鋅成礦流體可能來源于變質(zhì)水、巖漿水和大氣降水的混合物，區(qū)域上存在小的巖體，巖漿水來源于深部隱伏巖體；變質(zhì)水可能來源于地下封存的變質(zhì)流體。微量元素顯示紅花坪鋅礦介于層控型—熱液型之間。成礦溫度與成礦壓力顯示出熱液改造型。同位素年齡反映了后生成礦。礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造反映了熱液活動的多期性。

受造山運動的影響，在礦區(qū)形成褶皺、斷裂等構(gòu)造。由于硅質(zhì)巖層等與圍巖力學性質(zhì)不同，因而常形成層間破碎帶。深部巖漿熱液上升過程中攜帶變質(zhì)流體在造山運動的影響下沿著斷裂構(gòu)造向上運移，活化萃取下部地層中的鉛鋅，在特定的深度成礦流體溫度、壓力、pH值等因素變化側(cè)向逃逸，在早期層間破碎帶成礦，從而表現(xiàn)出似層狀、層狀礦體；后期在多期熱液的影響下，發(fā)生多期重結(jié)晶作用、硫化物塑性流動、組分隨熱液遷移和進一步富集、礦石角礫巖化以及礦體形態(tài)的改變。

5　結(jié)論

紅花坪鋅礦體明顯受構(gòu)造控制，礦體展布方向與F3次級構(gòu)造展布方向大體一致。在空間上含礦熱液在特定的深度溫度壓力等條件下，在早期造山運動形成的層間破碎帶中側(cè)向逃逸，從而在該區(qū)志留紀地層中顯示出層狀、似層狀。礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造顯示出成礦的多期性。成礦流體、硫同位素都證明成礦物質(zhì)來源于巖漿熱液或下伏地層。主成礦溫度為中偏高溫。同位素年齡顯示出明顯的后生成礦特征。綜上所述紅花坪鋅礦為熱液改造型鋅礦床。

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Study on Geological and Geochemical Characteristics and Origin of Honghuaping Zinc Deposit in Xunyang County of Shaanxi Province

LI Chao1， HU Xishun1， FAN Hongke1， YU Min2， LIU Yong1， QIN Yongjun1

(1. Xi′an Northest Nonferrous Geology Institute Limited Corporaton, Shanxi Xi′an 710054, China; 2.Jiangxi Geo-engineering (Group) Corporation, Jiangxi Nanchang 330002, China)

Through geological and mineral resources exploration in Honghuaping zinc deposit in Xunyang county of Shaanxi province, I-1 zinc ore body and some small magnitude ore bodies controlled by single geological construction have been circled. The already determined reserve of zinc resource is 7.43×104t, the engineering controlling length of ore body is 990m, and the inclined depth is 393m. Thickness of ore body is 0.44～11.35m, and average thickness is 2.65m; the grade of zinc is 0.96%～23.85% and average grade is 6.14%. The grade of lead is 0.01%～1.28% and average grade is 0.13%. In this paper, through analysis on characteristics of ore bodies and mineral resources, geological and geochemical characteristics, geological structures of deposits, the age of mineralization and its origin, it is regarded that Honghuaping zinc deposit is a hydrothermal-transformation type zinc deposit.

Zinc deposit; geological characteristics; Honghuaping; Xunyang county in Shanxi province

2015-03-18；

2015-04-02；編輯：曹麗麗

李超(1985—)，男，陜西安康人，助理工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查與研究工作；E-mail:343104417@qq.com

P618.4

A

① 范紅科、李超等，陜西省旬陽縣紅花坪鉛鋅礦詳查地質(zhì)報告，2012年。(注：Zn平均含量6.14%，Pb平均含量0.13%。鉛礦化分布極不均勻，僅個別工程中鉛的含量達到最低工業(yè)品位，并不能單獨圈出鉛礦體。故該文將其稱之為旬陽縣紅花坪鋅礦床)