我国不同工业类型铅锌矿床的地质特征

我国不同工业类型铅锌矿床的地质特征一、前言铅锌作为一种重要的金属矿产资源，在世界各国的国民经济建设中发挥了重要作用。我国目前探明的铅锌储量近亿吨，工业储量4000万吨，其中铅占30%，锌占70%；铅锌产量仅次于澳大利亚、加拿大、美国、居世界第四位；我国是一个铅锌低消耗的国家，近年来已达基本自给的水平。我国的铅锌资源，主要分布在祁连山、鲁中地块、华北古陆、阴山构造带一带的华北地区和华南的康滇地轴、南岭地区。国内比较有名的铅锌矿床主要有：康滇地轴的甘络赤普(沉积改造型)、宁南雀珠山(低温热液型)、会东大梁子(构造岩－热液型)；滇中断陷盆地的云南姚安(斑岩型)；秦岭褶皱带的西成(海相碎屑岩系)；华北古陆的辽宁柴河(岩浆热液型)、辽宁恒仁(矽卡岩型)、辽宁关门山(热卤水型)；兰坪－思茅坳陷的云南金顶(产于陆相岩系)；祁连山－柴达木地区的青海锡铁山(岩浆热液型)、甘肃小铁山(岩浆热液型)；江西的冷水坑(斑岩型)；湖南的黄沙坪(岩浆热液型)、水口山－康家湾(花岗岩型)；南岭地区的广东凡口(沉积－改造型)、大宝山(沉积－改造岩浆热液叠加型)；广西的四顶、佛子冲等大型铅锌矿床。下图为我国铅锌矿床分布图。铅锌矿床的类型众多，主要类型有岩浆期后型、层控型、分化淋积型、密西西比河谷型(MVT)、沉积喷流型(SEDEX)、典型块状硫化物型(VHMS)等。不同成因类型的规模大小、品位高低都具有很大的差异。如：MVT型铅锌矿床提供了世界上约25%的铅锌资源，具有规模大、分布面积大、矿体稳定、厚度常在数十米以上、储量极大等特点，但同时具有品位较低的特点；矿物类型也具有多样化的特点，但主要以铅锌硫化物为主，还有黄铁矿、毒砂等硫化物，以及含铜、银等矿物；矿体类型也不尽相同，一般有层状、脉状、网脉状、囊状、透镜体状、竹筒状、块状等。二、几种典型铅锌矿床类型地质特征1、热液脉型铅锌矿床—湖南桃林铅锌矿床控矿构造——拆离断裂带（桃林断裂带）：是这一韧性变形带经脆性剪切破裂而成，其与上白垩—第三系中的铲形正断层组成滑脱断层系,6个串珠状矿体从西到东先后受六条滑脱断层控制。含断裂带宽200-300m，沿北东东方向延伸达20-30km。矿体呈板状或透镜状延伸达7-8km。矿体长500-1000m，厚数十米，延伸达200-400m。由于矿床经历了多次成矿作用，所以矿石构造十分复杂，常见的有条带状、浸染状、角砾状、块状、晶洞状等构造。矿石矿物以方铅矿和闪锌矿为主，矿石中伴生镓、银、铜等元素可综合利用。脉石矿物主要为石英和萤石，重晶石、方解石次之。2、岩浆热液型矿床—辽宁柴河铅锌矿床柴河铅锌矿矿区的大地构造单元位于中朝准地台一胶辽台隆一铁岭～靖宇台拱西端之沉河凹陷。北以赤峰一开原深大断裂(东部延长部为清河断裂)为界与吉黑褶皱系相邻；西以北东向依兰．伊通(郯庐断裂北东延长)断裂带为界，与华北断拗下辽河断陷相连。由于矿区所处的大地构造位置比较复杂，因此矿区的地质系统的研究。构造也比较发育。按其展布方向主要有北东和北西向两组比较发育，其次为东西和南北向，几组断裂发育处，常形成棋盘格式或“入”字型分支等构式。该区的主要断裂构造为NEI断裂，基本控制了小西沟和关门山的矿体的产出，认为该断裂是矿区内与成矿关系最为密切的一条主要控矿断裂。柴河铅锌矿受NEI断裂控制柴河铅锌矿床中的铅锌矿石的模式年龄变化于1500．1620Ma，这些年龄值与中元古界泥质岩和火山岩的铷一铝等时线年龄十分接近(1400一1700Ma)。这说明就主要工业矿石铅而言。是在高于庄组沉积一成岩之后不久沉淀的。但主要工业矿石沉淀以后，叠加矿化曾持续相当长时间，直至467Ma左右还有矿化发生。用以下互不干扰的多组份体系：斑铜矿+黄铁矿一黄铜矿、菱铁矿一黄铁矿(f02=10-40)、赤铁矿一黄铁矿(f02=10—40)、黄铁矿一磁黄铁矿、辰砂一自然汞、辉银矿一自然银、方铅矿一自然铅、闪锌矿一磁黄铁矿等，可求得柴河铅锌矿床矿石的硫逸度，在100-200"C时。fs2=10．14—10-22，这是柴河铅锌矿床主要硫化物的稳定共生条件。同样，用以下互不干扰的多组份体系：方铅矿一硫酸铅、赤铁矿一磁铁矿石墨一二氧化碳、磁黄铁矿一磁铁矿+自然硫、黄铁矿一赤铁矿+自然硫、自然硫黄铁矿等，可求得柴河铅锌矿床矿石的氧逸度，在100．200℃时，柴河铅锌矿床主要金属矿物形成的氧逸度为10．55．10-35。由于柴河铅锌矿床缺乏明显的为成活动，成矿溶液明显为热卤水。成矿金属主要来自白云岩及基底岩石，通过萃取方式进入卤水。硫来自中元古代海水硫酸盐的还原。由于构造活动产生的断裂切割了深部地层，热卤水便被引入白云岩层之中，这种富金属的上升热卤水在矿源层中吸附了其中的有用金属，并与强烈还原的浅部地下水相遇，不可避免地发生两种溶液的混合，从而导致金属硫化物矿石在有利部位沉淀。见成矿模式图见下3、沉积-改造型-广东凡口铅锌矿床凡口矿区位于粤北曲仁上古生界断陷盆地北缘，出露地层以晚古生代地层为主；寒武系八村群分布于矿区的西北角，与泥盆系桂头组呈角度不整合接触，岩石为一套板岩化巨厚浊积岩(砂岩、粉砂岩、页岩)，由于多次受构造运动影响，岩层褶皱强烈，倾向变化大，倾角较陡。铅锌矿体分布于中泥盆统东岗岭组至中上石炭统壶天群底部地层中，主要含矿地层为泥盆系，次为石炭系。其中整个泥盆系是一个完整的沉积旋回，岩性则由碎屑岩到碳酸盐岩再到碎屑岩。断裂发育有SN．NNE向、NE向、NNW向三组，SN-NNE向断裂主要有F1～F5等，NE向断裂主要有F101F102F105NNW向断裂主要是F203F208等。其中SN．NNE向的F3F4F5断裂为矿区主要的控矿断裂。（见下图）SN—NNE向断裂规模大，延伸稳定，数量多，断裂之间间隔有规律；构造线具有一定的弧形弯曲，断裂的北部为NNE走向，南部转为SN向，到南端则转呈NNW向；该断裂组在地史时期发生过多次活动，其中晚期活动切断NE向断裂和NW向断裂组。目前，凡口铅锌矿区已发现的铅锌矿体均位于F加，断层上盘的含矿层位中，而断层下盘的地层还未发现铅锌矿化。在236勘探线探矿Zk01(孔深1l11m)穿过F203断层，该断层下盘出现明显的地层重复，泥盆系中统东岗岭组(D：d)白云质粉砂岩、白云岩、纹层状白云质粉砂岩被错动使该地层加厚。广东凡口铅锌矿区地质构造略图4、MVT型铅锌矿床—川滇黔铅锌矿床川滇黔多金属成矿区在大地构造位置上处于扬子地块曲靖台褶带西北部，其范围为普渡河断裂以东、寻甸-宣威断裂北西的广大滇东、滇东北地区，东东和北面分别延伸入贵州省和四川省境内。该区进一步划分为3个次级构造单元，即昆明台褶束、滇东北台褶束和会泽台褶束。川、滇、黔交界地区在太古宙—中元古代形成了以中-低变质岩为主的褶皱基底，晋宁运动以后，本区开始了被动大陆边缘演化阶段（张云湘等，1988），震旦纪至三叠纪总体上处于拉张状态，属于地裂发展旋回（杨应选，1994）。晚震旦世开始，由于古上扬子海的不断海侵，该区出现了一个广阔的浅海台地，形成了一套以震旦系碳酸盐岩为主的沉积地层（夏文杰等，1994）；寒武纪—二叠纪，大部分地区接受沉积，部分地区由于地壳的抬升缺失上奥陶统—石炭系沉积；二叠纪的地幔物质上涌，火山喷发，形成了峨眉山玄武岩；晚二叠世晚期至早、中三叠世又为一次海侵过程，本区部分地区接受碎屑岩沉积；三叠纪末期，由于中特提斯洋壳沿金沙江向东俯冲消减，扬子大陆边缘的攀西裂谷大幅度裂陷，开始形成裂陷型盆地，与此同时还发育了四川盆地；晚三叠世末期，随着北特提斯边缘海盆的褶皱关闭，攀西裂谷盆地转化为内陆凹陷盆地（张云湘等，1988）。晚三叠世，扬子地台西缘经历了一个由拉张到挤压的完整的构造旋回（云南省地质矿产局，1990）；在侏罗纪，扬子地台西缘仍受到来自西古特提斯洋演化的强烈影响，构造运动总的趋势是间歇性的抬升，为大陆内部的发展阶段，以陆相沉积为主，属台地型沉积（地质矿产部成都地质矿产研究所，1987）；早白垩世，西侧的甘孜陆块及盐源-丽江断块向攀西-滇中推覆碰撞，形成龙门山-锦屏山造山带；始新世时，印度板块向欧洲大陆俯冲碰撞，导致龙门山-锦屏山造山带进一步隆升。MVT（密西西比河谷型）矿床是一类主要赋存于白云岩中以铅锌为主要矿产的后生热液矿床。在空间上基本分布于古老克拉通的边缘及内部（Brabbonetal.，1992；Eisenlohretal.，1994；Rambozetal.，1988）。川滇黔多金属成矿区处于扬子地台西南缘，为克拉通边缘地带，这与世界其他地区的MVT铅锌矿床所处的地质背景相似。矿床在构造上主要受褶皱和断层的控制，主要分布于向斜和背斜的轴部、翼部以及断层的两侧部位。（下图下表）二级深大断裂的交汇地段及区域性背斜的倾伏端控制矿群或矿田的分布，例如：在宁南、巧家地区的矿床位于SN向小江断裂和NW向则木河断裂的交汇地带；会泽矿群位于小江断和NE向的威信-会泽断裂、金牛厂断裂的交汇地段＠。褶皱和断裂的复合部位或构造破碎带往往是良好的定位空间。如天宝山矿床受控于天宝山复式向斜SE翼的次一级倾伏背斜和SN向益门断裂派生的NWW向隐伏断裂的复合部位（王小春，1992）；金沙厂矿床位于巧家-莲峰二级深大断裂派生的金沙逆断层与金盆短轴背斜倾伏端的交汇处，矿化在背斜轴部和倾伏端最强；茂租矿床位于巧家-莲峰二级深大断裂派生的茂租断裂和甘树林复式向斜的复合部位；大梁子矿床则位于断裂所造成的地堑式破碎带中（林方成，1994）。层间构造和断裂是有利的储矿空间，层状矿体是矿化沿层间滑动、层间虚脱和层间破碎带发育造成的，矿体形状基本上与地层产状一致；脉状矿体则是矿液沿次级断层充填交代而成（刘文周等，1994）。中国川滇黔地区主要铅锌矿床分布图川滇黔地区MVT铅锌矿床地质特征表4、矽卡岩型—保山镇康地块铅锌矿床保山地块东临兰坪一思茅地块，西临腾冲一瑞丽地块，向南延伸至缅甸境内(Yeeta1．，2011)，是西南“三江”地区重要的古生代沉积盆地之一。本区核桃坪与芦子园矽卡岩型铅锌矿床地质特征极其相似，赋矿围岩均以寒武系碳酸盐岩为主，其中核桃坪矿床赋矿围岩为上寒武统核桃坪组，为一套灰白色中厚层大理岩化灰岩和泥质岩，局部夹厚层状鲕粒灰岩、纹层状泥灰岩(厚753．97m)，规模最大的矿体为v号矿体，呈似层状、层状、透镜状产于白冲河背斜东翼F1断层破碎带中，断层的周期性错移使该矿床呈雁列式展布，矿体与地层产状一致，沿走向和倾向均有膨大收缩、尖灭再现的现象，与围岩的界线大多清晰，呈突变接触，据工程揭露显示，矿体地表长590m，厚30m左右，最大斜深大于150m(朱余银等，2006；薛传东等，2008)。芦子园赋矿围岩为上寒武统沙河厂组，为灰色大理岩与灰绿色绿泥石石英片岩、板岩的互层，矿区分为I、Ⅱ和Ⅲ3个矿带，其中Ⅱ矿带规模最大(包括Ⅱ一V1--5矿体)，呈似层状、脉状产于镇康复背斜核部层问破碎带中，并呈带状分布，矿体与片理产状一致，而与围岩界线较为明显，Ⅱ矿带总长约2300m，平均厚6．55m左右，最大斜深为370m(夏庆霖等，2005；董文伟等，2007)。此外，铅锌矿石Pb+Zn品位分别为5％～11％(核桃坪)和2．32％～15．91％(芦子园)，其中Zn的含量普遍高于Pb，即Zn／Pb比值大于1，保山核桃坪铅锌矿床Zn／Pb比值在6--42．5之间，而芦子园铅锌矿床Zn／Pb比值在1．04-4．76之问(云南省地质矿产局第四地质大队，19930；夏庆霖等，2005)。对比研究发现，两个矿床矿石矿物均以闪锌矿(深棕色)、方铅矿、黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿(芦子园)、斑铜矿(核桃坪)为主；脉石矿物包括方解石、石英等，并含较多矽卡岩矿物，如石榴石、透辉石、阳起石、绿泥石、透闪石、绿帘石、黑柱石(核桃坪)等，矿床金属硫化物多与矽卡岩矿物和石英脉共生。矿石具粒状结构、交代结构和残余结构，且具稀疏一稠密浸染状、致密块状、条带状构造和脉状构造。矿床围岩蚀变复杂、强度大、范围广，与铅锌成矿有关的蚀变主要为矽卡岩化、硅化、黄铁矿化及大理岩化。其中矽卡岩化是区内最普遍的蚀变类型，从矿体到近围岩再到边缘几乎都有矽卡岩化现象，尤其在碳酸盐岩地方矽卡岩化尤为强烈，形成以阳起石为主的矽卡岩(芦子园)和透辉石一石榴石、角闪石一阳起石一透闪石、阳起石一绿帘石一绿泥石及绿帘石一绿泥石矽卡岩矿物组合(核桃坪)；硅化在铅锌矿体或围岩中广泛分布，常见闪锌矿、黄铜矿和方铅矿与石英共生，且铅锌硫化物大小往往与石英结晶大小呈正相关关系；黄铁矿化较普遍，主要见于矿体和矿体周边的围岩中，核桃坪矿区存在两期黄铁矿，早期与铅锌硫化物共生，晚期呈网脉状穿插于铅锌矿体中；大理岩化在核桃坪与芦子园矿区均有分布，其中芦子园矿区大理岩化更强，几乎所有灰岩都发生了大理岩化，在铅锌矿体中常出现大理岩化“包裹体”。总之，本区围岩蚀变类型并非单一类型，往往在构造破碎带中矿化与蚀变最强，远离构造破碎带其强度逐渐减弱，不仅影响铅锌成矿，而且影响铅锌矿石的品位，如芦子园矿床Ⅱ号矿体矿化强于I、Ⅲ号矿体矿化，离开背斜轴部矿化减弱，而核桃坪矿靠近F1断裂矿化明显增强(朱余银等，2006；董文伟2007)镇康地区区域地质简图桃坪矿区(a)与芦子园矿区(b)地质简图5、块状硫化物型—甘肃花牛山铅锌矿床根据赋矿岩系和矿化元素组合可分为两种类型：即银铅锌型(一、二矿区)和银铜锌(铅)型(三矿区)。一、二矿区矿化岩石以泥质条带状薄层大理岩为主，次为绢云母千枚岩和变粉砂岩等。矿体多呈似层状，次为扁豆状、透镜体状，少量为囊状、柱状等，与围岩产状基本一致。矿石矿物主要有黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿；脉石矿物主要为方解石、锰方解石、铁白云石，石英、绢云母、石膏等。矿石以块状一条带状构造为近矿围岩蚀变主要以铁自云石化为主，矿石以闪锌矿富铁、锰，低镉，方铅矿中银含量较高和地表氧化带铁锰帽发育为特征。三矿区矿化岩石主要为硅质板岩、千枚岩、条带状薄层大理岩透镜体及其热液角砾岩，次为安山玄武岩。矿体规模均较小，产状变化较大，形态以囊状、脉状和柱状为主，受层位与断裂破碎带双重控制，既有顺层矿体，又有穿层矿体。矿石物质组分与组构同一、二矿区大体一致，但亦有差异，其不同在于：(1)矿石以Zn—Pb—Cu型矿石为主，矿石中铁闪锌矿占绝对优势，方铅矿含量显著减少而黄铜矿明显增加，并出现自然金和金银矿等独立金矿物；(2)矿化部位热液角砾岩发育，并伴有较强的透辉石化、硅化、萤石化、绿泥石化等热液蚀变。以上各类型矿化最有利的赋矿部位是碎屑岩(或火山岩)与碳酸盐岩两种岩性的接触带或附近层间破碎带。其空间分布具如下规律：(1)铁铜矿化产于厚层玄武岩内底部的硅质板岩夹层中；(2)铅锌矿化主要赋存于白云质大理岩与绢云千枚岩二者接触破碎带或附近两种岩性的层间破碎带内，多呈似层状及脉状产出；(3)金银矿化主要赋存于浅变质细碎屑岩夹薄层大理岩接触带部位的层状夕卡岩、角砾状硅化灰岩和强硅化粉砂泥质板岩中；(4)金属元素矿化具明显的分带性。自南而北(自古火山喷发中心一古沉积盆地)形成一个较完整的金属元素空间分带：南部(三矿区)为与安山玄武岩一变粉砂岩夹大理岩和硅质板岩有关的脉状一似层状铜一锌(铅银)一铁矿化；中部为与绢云千枚岩一白云质大理岩有关的层状、似层状黄铁矿一银铅锌矿化(一、二矿区)；北部及西部为与千枚岩一白云质大理岩有关的层状含金(钴)磁黄铁矿化(四矿区)和层控热液改造型银金矿化(南泉)。6、斑岩型—江西冷水铅锌矿床矿区发育两种矿化类型，即斑岩型矿化与层状改造型矿化，此两种均与碱性花岗斑岩有关。矿化以Pb、Zn、Ag为主，伴生少量的Cu、Au。斑岩型的铅锌银矿化发生在斑岩体内以及接触带中，具有面型矿化特点并展示出明显的矿化分带性。层状改造型以铁锰银铅锌矿化为主，矿体均为隐伏状分布于碱性花岗斑岩附近的火III岩含铁锰地层中，产状与火山岩地层一致。铁锰碳酸盐铅锌银矿体在靠近斑岩体时，银铅锌矿化相应逐渐增强，而远离花岗斑岩体，矿化明显较弱。固岩蚀变作用明显，主要为绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化、硅化和黄铁矿化。矿化蚀变特征、蚀变类型与典型的斑岩型铜(钼)矿床不同，缺少斑岩铜(钼)矿床早期蚀变的钾交代作用(黑云母化与钾长石化)，发育大量铁锰碳酸盐蚀变。矿田矿化蚀变具有一定的分带性，由岩体内向外蚀变可以分为三个带：绿泥石绢云母化带、绢云母化碳酸盐化硅化黄铁矿化带和碳酸盐化绢云母化带。斑岩型矿床的铅锌银矿化与绢云母化和绿泥石化蚀变密切相关。通过对蚀变矿物绢云母的40Ar／”Ar同位素测定，获得冷水坑斑岩型铅锌银矿化年龄为162．8±1．6Ma，与含矿斑岩形成时间一致，说明冷水坑斑岩型铅锌银成矿作用发生于中国东部燕山中期陆内环境。冷水坑铅锌银矿床位于华南地块北东缘的武夷隆起区(华夏陆块北缘，李兆鼐等，2003)武夷多金属成矿带北段、月凤山中生代火山断陷盆地北西边缘。在构造上受鹰潭一安远深断裂及鹰潭一瑞昌区域性大断裂控制。矿区地层主要为震旦系变质岩与侏罗系火山岩。震旦系由一套石英云母片岩、黑云斜长片麻岩等变质岩组成。侏罗系地层为一套钙碱一碱性系列陆相火山杂岩，是冷水坑矿田的重要赋矿层位。其中，上侏罗统打鼓顶组和鹅湖岭组火山岩是冷水坑矿田铅锌银矿的直接赋矿围岩。在冷水坑矿田见有大量不规则的分布隐爆成因角砾岩。根据隐爆角砾岩的分布、产状及其成分判别，隐爆相岩石属于侵入角砾岩。主要隐蔽爆破相岩石有爆破碱性花岗斑岩、爆破凝灰岩、爆破角砾岩和震碎碱性花岗斑岩等类型。隐爆相岩石主要分布于岩体上部，尤以岩体接触带部位最为发育。在含矿斑岩体的内带为震碎碱性花岗斑岩，岩体的近根部带、前缘带和上、下接触带内侧为爆破碱性花岗斑岩，而在岩体的上、下接触带主要分布爆破凝灰岩和爆破角砾岩。矿田的隐爆作用是随着含矿斑岩体的侵位而发生的，隐爆相岩石分布较复杂，不同类型的隐爆相岩石相互叠加，隐爆作用具多期(次)性。早期隐爆作用强度大，形成大面积的爆破角砾岩与震碎花岗斑岩，而晚期形成的隐爆岩石分布范围局限，且多形成热液角砾岩，胶结物中有成矿物质，并在角砾中可见金属硫化物方铅矿、黄铁矿。斑岩型矿化为浸染状、细脉浸染状铅锌银矿化，分布在斑岩体内及其接触带上。矿体规模较大，多呈透镜状赋存于花岗斑岩前缘带、主体带及接触带附近，部分产于岩体近根部带及外带火山岩中(下图)。矿体形态相对较规则，矿体总体产状与赋矿岩体产状一致：在横向上矿体向北两倾斜，在纵向上矿体向南西略微倾伏。从矿田尺度看，斑岩型矿体产出显示出一定的递变性：自浅部至深部，自矿田中部向南西、北东两侧，矿体形态由较规则变为较复杂，厚度由厚变薄，规模由大变小。斑岩型矿床中矿石类型按矿石有用组分及含量可分为铅锌银矿石、铅锌矿石和铜矿石，以前两者为主。层状改造型矿床矿石主要为铁锰铅锌银矿石、铁(锰)铅锌银矿石。矿石矿物以硫化物为主，矿物组合依不同的矿石类型而有所不同。三、总结各类矿床皆具有一定的成因特点，这些特点具体体现在成矿围岩、矿体形状、成矿方式、矿物共生组合、围岩蚀变等方面。因此，在划分铅锌矿床工业类型时，必须注意矿床形成的地质条件，并把成矿的各个因素视为一个综合的统一体。若只是注意某一个元素，就只能是分类趋于