趙 爽，潘 文，楊勝堂，尹廷龍，蔣天銳，田景江，陳 玲，覃智貴

(1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局103地質(zhì)大隊(duì)，貴州 銅仁 554300；2.貴州省地礦局黔東地礦測(cè)試中心，貴州 銅仁 554300)

湘西—黔東北地區(qū)下寒武統(tǒng)鉛鋅礦礦床地質(zhì)特征及成因探討

趙 爽1，潘 文1，楊勝堂1，尹廷龍1，蔣天銳1，田景江1，陳 玲2，覃智貴1

(1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局103地質(zhì)大隊(duì)，貴州 銅仁 554300；2.貴州省地礦局黔東地礦測(cè)試中心，貴州 銅仁 554300)

湘西—黔東北地區(qū)下寒武統(tǒng)鉛鋅礦嚴(yán)格賦存于臺(tái)地邊緣礁灘相產(chǎn)出的藻礁灰?guī)r中，其實(shí)質(zhì)屬斷裂構(gòu)造控礦，具有MVT型礦床的典型特征。成礦時(shí)代可能為晚志留世至早石炭世。(中)低溫度、中高鹽度流體從上地殼巖石地層中浸出鉛鋅，順斷裂通道運(yùn)移至碳酸鹽巖圍巖中，圍巖受水巖反應(yīng)和交換作用釋放的海水硫酸鹽經(jīng)熱化學(xué)還原作用轉(zhuǎn)化為還原硫，還原硫與鉛鋅金屬絡(luò)合物相結(jié)合而成礦。該類成礦過程中受區(qū)域擠壓應(yīng)力影響的斷裂構(gòu)造始終起到至關(guān)重要的作用。

湘西—黔東北；下寒武統(tǒng)；鉛鋅礦；礁灘相；構(gòu)造控礦；成礦過程

1 引言

湘西—鄂西成礦帶地處上揚(yáng)子板塊東南緣，北接秦嶺造山帶，南鄰湘桂地塊，是中國(guó)重要成礦帶之一，具有良好的成礦地質(zhì)背景和控礦條件(曹亮等，2010；陳超等，2010；雷義均等，2013；劉文均，1984；芮宗瑤等，2004；周云等，2014)。其中湘西—黔東北地區(qū)下寒武統(tǒng)鉛鋅礦位于該成礦帶西南部湘黔毗鄰區(qū)，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)了李梅、芭茅寨、獅子山、清水塘、大腦坡、楊家寨、嗅腦、卜口場(chǎng)等一批鉛鋅礦床。基于這些鉛鋅礦床的地質(zhì)勘查與礦產(chǎn)開發(fā)，前人針對(duì)其地質(zhì)特征(陳明輝等，2011；羅衛(wèi)等，2009；楊邵詳?shù)龋?007)、地球化學(xué)特征(蔡應(yīng)雄等，2014；楊邵詳?shù)龋?007；李堃等，2014)、成礦作用(李宗發(fā)，1991；劉勁松等，2012；劉文均，1999；王華云，1996)、成礦時(shí)代(廖振文等，2015；周云等，2014)等進(jìn)行了大量的總結(jié)和研究工作，并取得了豐碩成果。然而提出的礦床成因類型卻是多種多樣，處于一個(gè)百家爭(zhēng)鳴的狀態(tài)，以至于該區(qū)鉛鋅礦床至今尚未建立統(tǒng)一的成礦模式。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)近年來所承擔(dān)的湘西—黔東北地區(qū)鉛鋅礦床成礦機(jī)制研究課題研究成果并結(jié)合個(gè)人以往的工作，系統(tǒng)收集整理湘西—黔東北地區(qū)下寒武統(tǒng)典型鉛鋅礦床地質(zhì)勘查成果資料，歸納總結(jié)了礦床地質(zhì)和地球化學(xué)特征，在此基礎(chǔ)上，著重討論成礦過程，望能為研究區(qū)鉛鋅礦成因類型的總結(jié)和成礦模式的建立提供一定的參考。

2 區(qū)域地質(zhì)背景

湘西—黔東北地區(qū)下寒武統(tǒng)鉛鋅礦位于揚(yáng)子微板塊(揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái))—上揚(yáng)子地塊東南部邊沿與江南地塊的過渡帶上。區(qū)內(nèi)地層除缺失石炭系、侏羅系和第三系外，自元古界至新生界均有分布，以寒武系地層發(fā)育最完整，分布最為廣泛；巖漿活動(dòng)不明顯，局部地區(qū)發(fā)現(xiàn)有小規(guī)模的基性—超基性巖體。受武陵、雪峰—加里東、海西、印支—燕山—喜馬拉雅多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的疊加影響，區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂發(fā)育。北東向古丈復(fù)背斜和桑植復(fù)向斜是區(qū)域上主要褶皺；以三陽斷裂(花垣—張家界斷裂)、保銅玉屏斷裂(麻栗場(chǎng)斷裂)主干深大斷裂和紅石斷裂(兩河—長(zhǎng)樂斷裂)區(qū)域性地表斷裂為主體構(gòu)造，總體構(gòu)成了向北東張家界方向收斂、向南西貴州撒開的帚狀弧形北東向構(gòu)造格架。該構(gòu)造嚴(yán)格控制著區(qū)域內(nèi)地層巖性、巖相古地理和一系列次級(jí)斷裂、褶皺構(gòu)造發(fā)育與展布，還控制著區(qū)域內(nèi)眾多的物化探異常、礦(化)點(diǎn)和礦(床)體的空間分布及其發(fā)育(圖1)。

圖1 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖及鉛鋅礦分布圖

Fig.1 Geological sketch map and the lead-zinc deposits distribution of the target area

1—白堊系；2—志留系；3—奧陶系；4—上寒武統(tǒng)；5—中-上寒武統(tǒng)；6—中寒武統(tǒng)；7—中-下寒武統(tǒng)；8—下寒武統(tǒng)；9—寒武系；10—震旦系；11—青白口系板溪群；12—地層界線；13—斷層；14—省界；15—小型礦床(點(diǎn))；16—中-大型礦床；F1—三陽斷裂(花垣-張家界斷裂)；F2—紅石斷裂(兩河-長(zhǎng)樂斷裂)；F3—保銅玉屏斷裂(麻栗場(chǎng)斷裂)

3 礦床地質(zhì)

3.1 容礦地層

湘西—黔東北地區(qū)下寒武統(tǒng)鉛鋅礦主要產(chǎn)于清虛洞組，該組與下伏石牌組(黔東北稱杷郎組)和上覆高臺(tái)組為連續(xù)沉積，呈整合接觸。該組巖性可分為上下兩段，下段灰?guī)r段可分為4個(gè)亞段，上段白云巖段可分為2個(gè)亞段。

3.2 控礦構(gòu)造

區(qū)內(nèi)鉛鋅礦體嚴(yán)格賦存于下寒武統(tǒng)清虛洞組藻灰?guī)r內(nèi)，藻礁體的生長(zhǎng)、發(fā)育受控于當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境。麻栗場(chǎng)斷裂(保靖—銅仁—玉屏斷裂)主干深大斷裂作為本區(qū)寒武紀(jì)沉積相分界線，控制了臺(tái)盆格局及臺(tái)緣礁灘相的展布，因而也就決定了區(qū)內(nèi)鉛鋅礦體的具體空間產(chǎn)出部位。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，常形成被一系列斷層切割的斷塊構(gòu)造，規(guī)模較大的斷裂多期活動(dòng)，促使這些斷塊之間的相互運(yùn)動(dòng)，在各個(gè)巖層斷塊中形成一系列稀疏不一的次級(jí)小斷裂、小裂隙、節(jié)理、層間破碎帶等構(gòu)造，為含礦熱液的運(yùn)移和聚集儲(chǔ)存提供了通道和容礦空間。一般情況下，斷裂及裂隙構(gòu)造發(fā)育的地方礦化作用較強(qiáng)，特別是小構(gòu)造密集發(fā)育成網(wǎng)的地方，常形成較富的鉛鋅礦體。

3.3 礦體特征

區(qū)內(nèi)鉛鋅礦體總體具有相似的礦體特征：大多數(shù)礦體形態(tài)簡(jiǎn)單，以層狀、似層狀為主，順層透鏡體狀、脈狀次之。層狀、似層狀礦體受含礦巖層控制，其產(chǎn)狀與圍巖基本一致；順層透鏡體狀礦體產(chǎn)出與含礦巖層接近整合狀；脈狀礦體在容礦巖層中沿裂隙分布，產(chǎn)狀呈無規(guī)律的變化。局部地段受斷層影響導(dǎo)致礦體傾角突變，或含礦巖層呈緩波狀彎曲，致使礦體的傾向及走向不明顯。

圖2 研究區(qū)鉛鋅礦含礦層野外照片及薄片照片

3.4 礦石特征

各礦床礦石類型及構(gòu)造比較相似。礦石礦物主要有閃鋅礦，次為方鉛礦、黃鐵礦，微量礦物有磁鐵礦、黃銅礦、白鐵礦、磁黃鐵礦等。脈石礦物主要有方解石，次為白云石，少量重晶石、石英、螢石、瀝青、石膏。一般方解石、白云石、閃鋅礦、黃鐵礦分布廣，瀝青主要分布于含礦體頂部，方鉛礦含量在含礦體內(nèi)含量自上而下總體上降低。礦石結(jié)構(gòu)以自形—半自形晶粒結(jié)構(gòu)為主，少量他形顯微晶粒結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、溶蝕結(jié)構(gòu)、滲透交代結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、乳濁狀結(jié)構(gòu)、變膠狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、揉皺結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造以斑脈狀為主，脈狀次之，浸染狀占比例少，偶見環(huán)帶狀、球粒狀、角礫狀、晶洞狀等構(gòu)造。

3.5 礦化蝕變類型

區(qū)內(nèi)礦床普遍存在方解石化、白云石化、黃鐵礦化、重晶石化、瀝青化、褪色化、硅化等蝕變類型。

方解石化分布最為廣泛，出現(xiàn)頻率最高，其生成世代長(zhǎng)遠(yuǎn)，按其形成時(shí)間分為成礦前—成礦期方解石脈與成礦后方解石脈。前者常為大致順層分布而形成網(wǎng)脈狀、斑點(diǎn)狀、花斑狀，另為沿高角度張節(jié)理或張性斷裂破碎帶產(chǎn)出，其與成礦關(guān)系密切，邊緣與圍巖之間常見鉛鋅礦化，容礦層內(nèi)礦化的強(qiáng)弱與該類型方解石化呈正相關(guān)關(guān)系。后者以線狀為主，網(wǎng)脈狀次之，花斑狀極少見，不含礦，常切割礦脈。

黃鐵礦化可大致分為兩大類，第一類為成巖過程中形成的黃鐵礦，其顆粒一般很細(xì)、多為粉末狀，多沿成巖壓溶縫合線呈草霉?fàn)钚螒B(tài)分布，與成礦無關(guān)；第二類為成礦期形成的黃鐵礦，為細(xì)—中粗晶粒狀結(jié)構(gòu)，常與鉛鋅礦化相伴出現(xiàn)。

重晶石化分布較為局限，常呈粗大的板柱狀晶形，多呈網(wǎng)脈狀與不規(guī)則斑塊狀集合體分布，但其與鉛鋅礦成礦關(guān)系密切，常與方解石脈共生，與方解石化時(shí)間相當(dāng)，重晶石化發(fā)育的地方往往是鉛鋅相對(duì)富礦產(chǎn)出的位置。

瀝青化主要與含有機(jī)炭的深色灰?guī)r產(chǎn)生褪色化析出有關(guān)，常呈黑色斑點(diǎn)狀及不規(guī)則團(tuán)塊分布，以藻腐孔、微裂隙、縫合線內(nèi)多見，一般與鉛鋅礦化呈共生關(guān)系。

褪色化主要表現(xiàn)為藻灰?guī)r原巖顏色為灰—深灰色，經(jīng)蝕變后常成淺灰色—灰白色，但原巖的結(jié)構(gòu)尚未發(fā)生變化，在化學(xué)成分上有機(jī)炭含量相對(duì)減少。單一的褪色化一般不具鉛鋅礦化，它與其它蝕變類型結(jié)合才能形成礦化。

硅化主要發(fā)生在斷裂帶附近，使白云石、重晶石等微弱硅化，巖石變硬，與礦化無明顯關(guān)系。

4 礦床地球化學(xué)

4.1 成礦流體特征

4.2 同位素地球化學(xué)

表1 研究區(qū)主要鉛鋅礦床鉛、硫同位素組成

王華云，1993；王育民，1988；蔡應(yīng)雄，等，2014；蔡應(yīng)雄，等，2014。

5 礦床成礦過程討論

5.1 礦床特征

綜上所述，湘西—黔東北地區(qū)上寒武統(tǒng)鉛鋅礦床具有以下特征：礦床多產(chǎn)于清虛洞組下段(灰?guī)r段)第三亞段較厚的藻礁灰?guī)r中，具有較明顯的巖控或?qū)涌靥卣?；所有礦床均受一定的斷裂系統(tǒng)的控制，礦體賦存于該構(gòu)造空間之中；礦床具有后生成礦的特點(diǎn)；礦物組合簡(jiǎn)單，主要為閃鋅礦、方解石，次為方鉛礦、白云石、黃鐵礦，少量重晶石、石英、螢石、瀝青、石膏，礦物結(jié)晶較粗，肉眼清晰易辨；絕大多數(shù)礦床以富鋅為主，富鉛次之，僅少數(shù)為單鋅礦床；共(伴)生礦產(chǎn)主要有銀、鎘等，其中銀多具有工業(yè)規(guī)模價(jià)值。礦床主要礦物的流體包裹體均一溫度為(中)低溫，中高鹽度。系列同位素地球化學(xué)分析表明鉛源多為上地殼及造山帶，硫源多為同時(shí)代的海水硫酸鹽，成礦流體在主成礦早中期及之前以地層封存水為主體，后期伴有大氣降水的滲入。以上特征均符合典型MVT型礦床的特征。

5.2 成礦時(shí)代

鉛鋅礦床中缺少常用定年礦物，因而同位素測(cè)年技術(shù)在鉛鋅礦定年方面得到了廣泛的推進(jìn)與應(yīng)用，其定年方法多種多樣，又以Rb-Sr測(cè)年應(yīng)用最為廣泛(李發(fā)源等，2003)。全球MVT型礦床主要成礦時(shí)代為泥盆紀(jì)—三疊紀(jì)早期和白堊紀(jì)—第三紀(jì)兩個(gè)時(shí)期，又以泥盆紀(jì)—三疊紀(jì)早期為主，其成礦與全球大尺度匯聚構(gòu)造密切相關(guān)(Leach D L et al.，2001；Braley D C et al.，2003)。廖振文等(2015)認(rèn)為黔東北地區(qū)卜口場(chǎng)鉛鋅礦床形成于加里東運(yùn)動(dòng)后期之華夏板塊與揚(yáng)子板塊后碰撞過程中，閃鋅礦的Rb-Sr等時(shí)線年齡為349.6±9.1 Ma。周云等(2014)獲得湘西地區(qū)獅子山鉛鋅礦床閃鋅礦Rb-Sr同位素等時(shí)線年齡為409±11 Ma。

5.3 成礦物質(zhì)來源

硫同位素特征指示硫主要來源于同時(shí)代的海水硫酸鹽，碳、氧同位素分析結(jié)果證明了成礦流體和圍巖的水巖反應(yīng)和交換作用的存在性，即是圍巖(容礦地層)是最有可能的硫源。鉛同位素組成特征表明鉛主要來源于上地殼地層，少量來源于造山帶。清虛洞組地層鉛鋅含量均值并未出現(xiàn)異常高的豐度，普遍低于克拉克值，其提供成礦物質(zhì)的可能性較小，也就是鉛鋅成礦元素在就位于清虛洞組容礦地層之前，至少有過一次初始富集的過程(陳詳倫，1991；鐘九思等，2007)，其中下寒武統(tǒng)牛蹄塘組最有可能是區(qū)內(nèi)的主要礦源層(湯朝陽等，2012；雙燕等，2014)，同時(shí)震旦系碳酸鹽巖在內(nèi)的下伏地層也具有成為礦源層的可能性(廖振文等，2015)。

5.4 成礦過程認(rèn)識(shí)

前人對(duì)于湘西—黔東北地區(qū)下寒武統(tǒng)鉛鋅礦床為后成礦床的觀點(diǎn)趨于一致。各礦床之間本身存在諸多差異，致使在成因方面仍有不同的認(rèn)識(shí)。筆者在總結(jié)前人成果和實(shí)地考察、室內(nèi)分析的基礎(chǔ)上，認(rèn)為湘西—黔東北地區(qū)下寒武統(tǒng)鉛鋅礦床成礦過程按大致時(shí)間可以簡(jiǎn)化為：藻灰?guī)r沉積→鉛鋅析出→成礦流體浸入→鉛鋅沉淀→富集成礦。

保靖—銅仁—玉屏斷裂為本區(qū)寒武紀(jì)沉積相分界線，至早寒武世(中)晚期，該斷裂帶西北為上揚(yáng)子碳酸鹽巖臺(tái)地相，向東南依次為臺(tái)地邊緣礁灘相—保靖—銅仁—玉屏深大斷裂帶—碳酸鹽巖臺(tái)地邊緣斜坡相。藻灰?guī)r即為臺(tái)地邊緣礁灘相的產(chǎn)物，其分布呈北東向帶狀、環(huán)于臺(tái)地相邊緣。

至中奧陶世—早志留世期間，較為穩(wěn)定的沉積環(huán)境轉(zhuǎn)為區(qū)域擠壓為主的構(gòu)造背景，構(gòu)造(巖漿)增熱推進(jìn)鉛鋅礦源層中的膨脹粘土向非膨脹粘土、進(jìn)而向云母的轉(zhuǎn)變。當(dāng)溫度達(dá)到95℃大大地促進(jìn)蒙脫石轉(zhuǎn)變成伊利石時(shí)，鉛鋅礦源層的孔隙流體具有最大的含氯量，鉛鋅礦質(zhì)已開始從非膨脹粘土中浸出；進(jìn)一步增溫過程中，含氯濃度會(huì)輕微變小，直到當(dāng)離子滲濾濃縮的影響超過由硅酸鹽礦物脫水釋放結(jié)構(gòu)水稀釋的影響時(shí)，這濃度便可以持續(xù)到更大的深度和較高的溫度；當(dāng)溫度達(dá)到110℃蒙脫石完全轉(zhuǎn)變成伊利石后，在非膨脹粘土轉(zhuǎn)變?yōu)樵颇钙陂g，便能從非膨脹粘土中有效地浸出鉛鋅礦質(zhì)。

在加劇的擠壓應(yīng)力作用下，主干斷裂構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈且頻繁，其周邊常形成被一系列斷層切割的斷塊構(gòu)造，這些斷塊構(gòu)造便是由一系列稀疏不一的次級(jí)小斷裂、小裂隙、節(jié)理、層間破碎帶等組成的構(gòu)造空間，主要是在近地表能干性較強(qiáng)的碳酸鹽巖層。同時(shí)成礦流體增加了自身溫度，獲得了足夠的動(dòng)力，沿主干斷裂帶從深部向淺部(縱向)運(yùn)移，到達(dá)近地表后成礦流體一部分經(jīng)切割斷塊構(gòu)造的斷裂進(jìn)行水平(橫向)運(yùn)移，另一部分便浸入斷塊內(nèi)部的構(gòu)造空間內(nèi)，待賦存環(huán)境趨于穩(wěn)定后，一定量的雨水便能向下滲入與之混合。

志留紀(jì)末期，褶皺造山主要發(fā)育在黔東南地區(qū)，區(qū)內(nèi)處于加里東造山帶外帶，構(gòu)造應(yīng)力相對(duì)消減，但仍有來自造山帶的成礦流體不斷運(yùn)移至容礦空間內(nèi)。成礦流體和碳酸鹽巖圍巖發(fā)生水巖反應(yīng)和交換作用，圍巖釋放大量的海相沉積硫酸鹽，再通過熱化學(xué)還原作用轉(zhuǎn)化為還原硫(蔡應(yīng)雄等，2014；周云等，2014；雙燕等，2014)。還原硫即促使成礦流體中的鉛、鋅礦質(zhì)沉淀。

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周云，段其發(fā)，唐菊興，等.2014.湘西地區(qū)鉛鋅礦的大范圍低溫流體成礦作用-流體包裹體研究.地質(zhì)與勘探，50(3)：515-532.

Geological Characteristics and Genesis of Lead-Zinc Deposits by Lower Cambrian in Western Hunan-Northeastern Guizhou Area

ZHAO Shuang1，PAN Wen1，YANG Sheng-tang1，YIN Ting-long1，JIANG Tian-rui1，TIAN Jing-jiang1，CHEN Ling2，QIN Zhi-gui1

(1.No.103GeologicalParty，GuizhouBureauofGeologyandMineralExploration&Development，Tongren554300，Guizhou，China；2.EasternGuizhouGeologyandMineralResourcesTestingCenter，GuizhouBureauofGeologyandMineralExploration&Development，Tongren554300，Guizhou，China)

The lead-zinc deposits by Lower Cambrian in western Hunan-northeastern Guizhou area are hosted in algal reef limestone in the platform margin reef flat facies. In fact, it belongs to the fault structure ore-control, and has the typical characteristics of Mississippi Valley-tpye lead-zine deposits. The metallogenic epoch may be from the Late Silurian to the Early Carboniferous. Fistly, Pb Zn are leached from the upper crust by middle/low temperature, high salinity fluid, secondly, this fluid migrates to the surrounding rocks consisting of carbonate rocks along the fault path, then, the sulphate that are from the surrounding rocks through water-rock reaction or exchange between it and the metallogenic fluid are trasformed into the reduced sulfur by Thermochemical Sulfate Reduction(TSR), lastly, these deposits were formed by combineing the reduced sulfur and Pb Zn metal complex. The fault structure affected by the regional extrusion stress were played a crucial role throughout this metallogenic process.

Western Hunan-northeastern Guizhou area; Lower Cambrian; Lead-zinc deposits; Reef-bank facies; Structure ore-control; Metallogenic process

貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局地質(zhì)科學(xué)研究項(xiàng)目《湘西—黔東北地區(qū)鉛鋅礦床成礦機(jī)制研究》(編號(hào)：黔地礦科合15〗02號(hào))資助。

趙爽(1988—)，男，碩士研究生，地質(zhì)工程師，從事礦床地質(zhì)工作。

P618.42；P618.43

A

1000-5943(2016)04-0257-08

[收購日期]2016-11-01