南秦嶺礦帶旬北地區(qū)鉛鋅熱水沉積成礦與鈉長石特征分析

張宏德 胡德銀 王化鋒 李洪全

（1.陜西省地礦局第一地質(zhì)隊 陜西 安康 725000；2.安康市金州礦業(yè)有限公司 陜西 安康 725000）

0 引言

該區(qū)位于揚(yáng)子板塊北部被動大陸邊緣,隸屬于迭部—旬陽地層分區(qū)牛山地層小區(qū)，已知鉛鋅礦點(diǎn)主要沿區(qū)內(nèi)漢江復(fù)背斜兩翼出露的志留紀(jì)梅子埡組層位分布，局部分布于中泥盆統(tǒng)石家溝組中，沉積物主要經(jīng)細(xì)碎屑及泥質(zhì)物質(zhì)為主，攜帶少量的碳酸鹽。沉積巖石類型在垂向上的巖性變化特征為由下往上由粗變細(xì)的沉各序列，并具有多期次多旋回沉積特征。近年來，旬北鉛鋅礦集區(qū)發(fā)現(xiàn)了長達(dá)近百公里的鉛鋅礦帶及鈉長石巖帶，鉛鋅礦多順層整合產(chǎn)在以志留系為主的細(xì)碎屑巖中，沉積特征明顯，含礦層內(nèi)熱水沉積巖發(fā)育，圍巖蝕變不明顯，礦體下部鈉長石巖發(fā)育，底板多見鐵碳酸鹽巖，礦層內(nèi)常見熱水沉積微晶硅質(zhì)巖，礦石多具塊狀、層狀、層紋狀構(gòu)造。熱水沉積可能是鉛鋅礦主要成礦方式，成礦物質(zhì)來自盆下深處。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

旬北沉積盆地由寒武系到二疊系基本連續(xù)的海相頁巖、碎屑巖和碳酸鹽巖等水成沉積巖系和熱水巖系組成，沉積建造屬次穩(wěn)定型，沉積盆地具裂谷—裂陷性質(zhì)[2]。

中晚遠(yuǎn)古代由裂谷火山巖系組成的過度型基底，對區(qū)內(nèi)古生代盆地的形成和演化重要影響。其過渡性基底由晚元古代鄖西群、耀嶺河群變質(zhì)碳酸鹽、碎屑巖、中基性火山巖及沉積凝灰?guī)r構(gòu)成。蓋層由平行不整合于過渡性基底之上的下寒武統(tǒng)——中泥盆統(tǒng)碳酸鹽巖—碎屑巖系構(gòu)成過渡性基底地層為晚元古代鄖西群、耀嶺河群變質(zhì)碳酸鹽巖、碎屑巖、中基性火山巖及沉凝灰?guī)r構(gòu)成。蓋層自寒武紀(jì)開始接受沉積，中上志留統(tǒng)——下泥盆統(tǒng)地層發(fā)育不全。古生界與震旦系沉積連續(xù)，發(fā)育炭硅質(zhì)（頁）巖和火山凝灰?guī)r層，伸展背景下的火山活動及海底熱水沉積較明顯。早古生代，紫陽—嵐皋地區(qū)發(fā)育大量的堿性巖漿活動；東鄰的武當(dāng)陸塊順層侵入的基性侵入巖群，說明南秦嶺古生代存在深部巖漿向上發(fā)生過底侵作用，地幔巖漿上涌和地幔柱活動是明顯的。泥盆紀(jì)開始，再伸展構(gòu)造背景下，同沉積（基底）構(gòu)造形成盆地內(nèi)地塹—地壘式構(gòu)造，自東向西，在區(qū)內(nèi)形成向西緩傾“鏟式”裂陷盆地，演化出復(fù)雜的構(gòu)造沉積環(huán)境[3]。中生代，華北板塊與揚(yáng)子板塊碰撞，受南北向強(qiáng)烈擠壓作用，古生代海盆水體自東向西退去，先后結(jié)束沉積，成礦作用進(jìn)入另一個重要時期。

表1 旬北地區(qū)鈉長石巖演示化學(xué)成分一覽表Tab.1 Lithochemistry of albite in the north of Xunyang

表2 旬北地區(qū)鈉長石巖的微量元素特征一覽表Tab.2 Microelements of albite in the north of Xunyang

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 含礦地層

旬陽盆地南緣從東到西，自大嶺—趙家莊—泗人溝—關(guān)子溝—小水河—南沙溝，分布長達(dá)60km的鉛鋅金礦帶。礦床層控特征明顯，梅子埡組河雙河鎮(zhèn)組分別控制著區(qū)內(nèi)上下兩個礦帶。下志留梅子埡組由一套灰——深灰色粉砂質(zhì)千枚巖、含碳絹云千枚巖夾灰綠色凝灰質(zhì)變砂巖、細(xì)砂巖條帶組成，局部可見灰色薄—厚層硅質(zhì)巖、含碳硅質(zhì)板巖。志留紀(jì)梅子埡組鉛鎖上礦主要產(chǎn)在粉砂質(zhì)千枚巖、絹去母千枚巖中。改組由西往東硅質(zhì)巖夾層變少。目前，在這一地層中發(fā)現(xiàn)包括麻坪、甘溪、江坡、任家溝、黃石板等許多鉛鋅礦床?？偟膩碚f，沉積特主要經(jīng)細(xì)碎屑及泥質(zhì)特為主，攜帶少量的碳酸鹽。區(qū)內(nèi)早志留世處于半封閉局限海盆相至次深海相沉積環(huán)境。

2.2 礦體特征

目前已在區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的家周溝等鉛鋅礦點(diǎn)，其礦化特征為礦石礦特羅簡單主要有閃鋅礦、方鉛礦、少量黃鐵礦、磁黃鐵礦；脈石礦物有絹云母、石英、白云石、重晶石等。礦石結(jié)構(gòu)以中—細(xì)粒結(jié)構(gòu)為主，礦石構(gòu)造以塊狀為主，局部為角礫狀、脈狀、層紋狀、浸染狀。層紋狀構(gòu)造主要由鋅礦層紋、條帶狀硅質(zhì)巖、泥質(zhì)板巖、千枚巖等構(gòu)成。礦石表現(xiàn)出同生沉積成礦特點(diǎn)。礦石以鋅為主，鉛鋅共生。鉛鋅礦體主要呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出。和圍巖地層呈整合接觸，界限明顯。而且比較穩(wěn)定。初步認(rèn)為其成因類型主要為熱水沉積——構(gòu)造改造型鉛鋅礦。

2.3 礦石特征

區(qū)內(nèi)礦石礦物成分較簡單，主要為方鉛礦、閃鋅礦，其次為黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁黃鐵礦及黃銅礦；脈石礦物主要為石英，其次為絹云母、鐵白云石、鐵方解石、綠泥石、蛭石、電氣石、炭質(zhì)等。礦石結(jié)構(gòu)主要有它形粒狀結(jié)構(gòu)、不等粒晶粒結(jié)構(gòu)，其次有花崗變晶結(jié)構(gòu)、顯微花崗鱗片變晶結(jié)構(gòu)；礦石構(gòu)造主要有侵染狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造，其次有脈狀構(gòu)造、層紋狀構(gòu)造、千枚狀構(gòu)造。礦石具同生沉積特點(diǎn)。

礦石自然類型以硫化物礦石為主，主要為閃鋅礦型，方鉛礦閃鋅礦混合礦石較少，地表有少量氧化礦石，氧化深度一般小于10m。

2.4 圍巖蝕變

研究區(qū)內(nèi)圍巖蝕變主要為硅化、絹云母化、石榴子化、黃鐵礦化、碳酸鹽化、磁鐵礦化、白云母化等。其中以硅化、絹云母化、石榴子石化與鉛鋅礦化關(guān)系最為密切，蝕變帶多與構(gòu)造帶一致，經(jīng)常吾帶狀、不規(guī)則狀。

3 熱水沉積鈉長石巖特征

旬北地區(qū)伸展構(gòu)造或剝離斷層較為發(fā)育，伸展體制下形成了該區(qū)早期的拉張盆地，古生代沉積盆地內(nèi)形成了鈉長石巖、硅巖、重晶石巖、鐵錳碳酸鹽巖為代表的一系列熱水沉積巖。

3.1 鈉長石巖的巖石類型

旬北地區(qū)的鈉長石巖類型主要有鈉長石巖、石英鈉長石巖、方解石鈉長石巖、黑云母鈉長石巖、鈉長石角礫巖等，以石英鈉長石巖為主體?？傮w構(gòu)成旬陽長沙—棕溪—蜀河—白河小雙—黃石板一帶長達(dá)近百公里的鈉長石巖帶。

3.2 鈉長石巖的巖石學(xué)特征

3.2.1 幾乎全部由微晶粒狀鈉長石組成（含量78-95），含少量的石英、鐵白云石、鐵方解石、黑云母、白云母等同生礦物。

3.2.2 普遍含有電氣石、金紅石，以短柱狀、細(xì)針狀自形晶為主，含量分別達(dá)到3-4%，最高可達(dá)10%。

3.2.3 鈉長石微晶具優(yōu)選方位，尤其在垂直壓應(yīng)力方向具拉長現(xiàn)象，鱗片狀礦物優(yōu)選方位更加明顯。

3.2.4 受熱液疊加，局部鐵白云石（鐵方解石）、石英、白云母組成的脈體膠結(jié)鈉長石角礫。

3.2.5 普遍具有2-5%的磁黃鐵礦。

3.3 鈉長石巖的組構(gòu)

結(jié)構(gòu)：鈉長石巖呈淺灰色、肉紅色，具中粗?；◢徸兙ЫY(jié)構(gòu)，斑狀結(jié)構(gòu)。礦物成分以鈉長石為主（78-90%）、次為石英（10-20%）、鐵白云石（10%）、電氣石，含少量的黑云母、白云母、金紅石、綠泥石、磁黃鐵礦等。

鈉長石巖一般呈塊狀，不顯層，局部地段呈層狀，與圍巖產(chǎn)態(tài)近于一致。巖石具有塊狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、層狀構(gòu)造、板狀構(gòu)造。

3.4 鈉長石巖巖石的化學(xué)成分特征

巖石化學(xué)成分表明：SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、Na2O、K2O、TiO2等主要組分與鈉長（板）巖或粘土巖相近，而與長英斑巖等酸性巖脈差異很大（表1）。

與粘土巖相比明顯貧 Al2O3、FeO、Fe2O3、K2O、TiO2，而富CaO、MgO、Na2O等。區(qū)內(nèi)鈉長石巖的巖石化學(xué)成分中Al、K、Fe等易溶組分強(qiáng)烈?guī)С?，而Na、Ca、Mg等組分富集。這與鈉長石巖具較強(qiáng)的碳酸鹽化、蛭石化、綠泥石化有關(guān)。

3.5 鈉長石巖的微量元素特征

鈉長石巖與賦礦圍巖絹云片巖相比，Au、Sb、Zn、As、B 富集，而 Cu、Hg、Ba、Mn、Ni、Ge 等虧損。

上述情況表明，鈉長石巖與賦礦巖石中Au、Sb、Zn等成礦元素富集，與熱水沉積有關(guān)的B、As、Ba較富集，而與沉積有關(guān)的 Cu、Mn、Hg、Co、Ni等虧損。

3.6 鈉長石巖的稀土元素特征

對黃石板鉛鋅礦的賦礦巖石及鈉長石巖，進(jìn)行了稀土元素分析和計算（圖 1、2）。

結(jié)果表明：（1）鈉長石巖與賦礦巖石稀土配分模式相近，稀土總量（ΣREE）為 202-220×10-6，富集輕稀土，稀土配分模式呈右傾型。稀土元素含量與大陸殼接近，明顯富銪。（2）鈉長石巖下盤圍巖硅質(zhì)巖稀土元素含量、配分模式，與鈉長石巖、絹暈千枚巖（片巖）等明顯不同，稀土總量（ΣREE）為28.565×10-6，稀土配分模式呈低緩平坦右傾型，稀土元素含量、配分模式與上地幔相近。（3）鈉長石巖與賦礦巖石稀土配分模式相近，但稀土總量較低，明顯貧重稀土，負(fù)銪，兩者具有一定差異。（4）區(qū)內(nèi)La/Sm高，Eu/ΣREE低，Sm/Nd小于0.3（大洋玄武巖0.244-0.425，各類沉積巖及殼源花崗巖一般遠(yuǎn)小于0.3，反映賦礦圍巖來自淺部）。從鈉長石巖—礦化蝕變圍巖—圍巖，La/Sm由高到低（應(yīng)由低到高），反映鈉長石巖與圍巖發(fā)生了強(qiáng)烈的熱水交代作用。

圖1 黃石板鉛鋅礦稀土元素分配模式Fig.1 Distribution of rare earth elements elements of lead-zinc ore in Huangshiban

圖2 南沙溝鉛鋅礦稀土元素分配模式Fig.2 Distribution of rare earth of lead-zinc ore in Nanshagou

3.7 鈉長石巖成因認(rèn)識

海底熱水噴流沉積塊狀硫化物礦床，伴生一套熱水沉積巖，主要是硅質(zhì)巖類、鈉長石巖類、重晶石巖類、電氣石巖類、鐵碳酸鹽巖類等，鈉長石巖是目前普遍認(rèn)同的典型熱水沉積巖[7]，也是區(qū)別于其他類型礦床的重要標(biāo)志與特征之一。

4 鈉長石巖與熱水沉積成礦

4.1 鈉長石巖產(chǎn)出的地質(zhì)背景

旬北古生代沉積盆地是一個向西緩傾“鏟式”裂陷盆地，隨著構(gòu)造活動的加劇和同聲斷裂活動，熱水沉積礦床的熱液體系隨著盆地的發(fā)展而演化。早古生代，在盆地南部平利—牛山高地以南，沉積了一套以硅質(zhì)巖、碳硅質(zhì)板巖、灰?guī)r及中基性火山巖為代表的炭硅泥巖型熱水沉積建造，素有“黑色巖系”之稱，地層中 Au、Zn、Ag、Ba、Hg、Sb、As 等元素富集，這一巨厚的下伏沉積層，不僅是晚古生代—中生代熱水成礦重要的礦源層，也是區(qū)域上重要的重晶石、毒重石賦存層位之一[1]。

圖3 黃石板鉛鋅礦2號勘探線剖面圖Fig.3 Section along exploratory line 2 of the lead-zinc deposit in Huangshiban

在盆地東部白河一帶，由于毗鄰武當(dāng)古陸，晚元古代過渡型基底發(fā)育一套富含鈉質(zhì)的雙峰式中基性火山巖，其富含的高鈉質(zhì)成分沿同生斷裂上涌、噴溢，可能是形成區(qū)內(nèi)熱水沉積鈉長石巖主要物質(zhì)來源。

4.2 鈉長石巖與鉛鋅礦時空演化

鈉長石巖產(chǎn)于鉛鋅礦體下盤，并與地層產(chǎn)態(tài)近于一致。鈉長石巖以塊狀、層狀、角礫狀產(chǎn)出，平面上總體呈帶狀，有多層產(chǎn)出并具分支復(fù)合現(xiàn)象；剖面上與圍巖呈鋸齒狀、層狀接觸（圖 3）。

鉛鋅礦體常呈密集的礦體群分布，盲礦體較多，單個礦體規(guī)模小，但厚度大，延伸往往大于延長；部分礦體下部為塊狀礦體，上部為脈狀或?qū)蛹y狀礦體；礦石構(gòu)造下部多以塊狀、侵染狀、角礫狀為主，上部為脈狀或?qū)蛹y狀構(gòu)造。礦體下盤圍巖蝕變以鈉化、綠泥石化、石榴子石化、硅化為主，上盤以蛭石化、黑云母化、貼碳酸鹽化為主。

早古生代沉積盆地的地?zé)岙惓：蜆?gòu)造活動導(dǎo)致下滲海水對流，來自于深部的熱水體系，在沿同生構(gòu)造活動逐步上涌、噴溢過程中，萃取晚元古代過渡型基底富含鈉質(zhì)中基性火山巖中的鈉質(zhì)成分，早期流經(jīng)巖層淋慮出的CaO、Na2O、SiO2、FeO、MgO、CO2等，溫度較低，對流較弱熱水與泥砂質(zhì)圍巖作用，形成鈉長石巖下盤的綠泥千枚巖和條帶狀鐵碳酸鹽巖，拉開了熱水沉積的序幕；噴流到海底的流體交代熱液通道及其附近的巖石，形成塊狀石英鈉長石巖、方解鈉長石巖；隨著對流的發(fā)展，溫度升高，壓力增大，流體沸騰使通道附近的巖石發(fā)生破碎，形成鈉長角礫巖；隨著同生構(gòu)造的活動加劇，海水進(jìn)一步加深，無引爆作用發(fā)生，形成層狀的鈉長石巖。在對流循環(huán)主期，溫度升高，流體從圍巖中淋慮出Pb、Zn、Fe等金屬與海水高溫還原的H2S作用，在海底沉積形成層狀鉛鋅礦體及磁黃鐵礦體。晚期，以熱水噴氣作用為主，形成鐵碳酸鹽脈和鎂電氣石、金紅石及鈉長板巖，熱水沉積作用結(jié)束。石英鈉長石巖、方解鈉長石巖、層狀鈉長石巖、鈉長石角礫巖和層狀鉛鋅礦體是熱水體系發(fā)展到不同階段的產(chǎn)物。

4.3 熱水沉積與成礦

旬北地區(qū)志留系以鈉長石巖、重晶石巖系列和泥盆系以鐵錳碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖系列為主的熱水沉積巖中，形成了區(qū)內(nèi)眾多的鉛鋅金鋇等熱水沉積礦產(chǎn)。成礦熱水流體的成分自寒武紀(jì)—泥盆紀(jì)即有繼承性，又有差異性，以鉛、鋅、金、鋇及鈉、硅質(zhì)繼承性最為明顯，鈉質(zhì)來源于晚元古代富鈉質(zhì)中基性火山巖，在志留紀(jì)時出現(xiàn)并較為發(fā)育；鋇質(zhì)在寒武紀(jì)出現(xiàn)，在志留紀(jì)發(fā)育，形成重晶石巖、毒重石巖及石膏；鐵錳質(zhì)主要在泥盆紀(jì)進(jìn)入流體。流體中成礦物質(zhì)主要是地下熱水在運(yùn)移循環(huán)過程中，從流經(jīng)的基底地層中溶慮出來的，流體成礦方式主要是從同生斷裂通道噴出，流體噴出活動的間歇性及流體成分的差異性造成成礦物質(zhì)與正常沉積物成互層交替產(chǎn)出，造成礦體呈清楚的層狀韻律或條帶狀構(gòu)造。在海底洼地或斜坡上沉積成層狀厚大礦體，噴流通道的碎裂巖中交代充填形成網(wǎng)脈狀礦體。流體成礦旋回性造成區(qū)內(nèi)多個不同的成礦層位，形成了旬北地區(qū)兩種類型三個含礦層位三個礦帶的鉛鋅礦。

5 結(jié)語

早古生代加里東期發(fā)生的構(gòu)造——巖漿活動頗具特點(diǎn)，構(gòu)造事件對盆地演化及礦礦起著重要作用，盆地沉降過程中形成的韌性剪切變形——變質(zhì)構(gòu)造帶控制了礦化的發(fā)生及礦體的形態(tài)和展布情況。旬北熱水沉積成礦作用發(fā)生在一個伸展構(gòu)造背景下的海盆環(huán)境中，鉛鋅礦多順層整合產(chǎn)在以志留系為主的細(xì)碎屑巖中，沉積特征明顯，含礦層內(nèi)熱水沉積巖發(fā)育，圍巖蝕變不明顯，礦體下部鈉長石巖發(fā)育，底板多見鐵碳酸鹽巖，礦層內(nèi)常見熱水沉積微晶硅質(zhì)巖，礦石多具塊狀、層狀、層紋狀構(gòu)造。熱水沉積可能是鉛鋅礦主要成礦方式，來自盆下深處的成礦物質(zhì)，沿同生斷裂噴溢沉積，在造山過程中礦體的改造及重結(jié)晶作用較為明顯。旬北地區(qū)下志留統(tǒng)地層分布著東西長近百公里的鈉長石巖帶，構(gòu)成了以鈉長石巖、方解鈉長石巖為代表的熱水沉積巖系，具有多層產(chǎn)出，與其它熱水沉積巖共同構(gòu)成了熱水沉積體系。鈉長石巖可能沿伸展構(gòu)造體制下的隱伏同生斷裂發(fā)育，鉛鋅礦多產(chǎn)于鈉長石巖上盤，與其關(guān)系密切。志留紀(jì)—泥盆紀(jì)沉積盆地是在前古生界過渡性基底上發(fā)展起來的，形成正常的碎屑巖—泥質(zhì)巖—碳酸鹽巖沉積與鈉長石巖—硅質(zhì)巖—重晶石巖—鐵碳酸鹽巖等熱水沉積體系共同構(gòu)成的盆地沉積。

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［2］薛春紀(jì)，劉淑文.南秦嶺下古生界鉛鋅礦床地質(zhì)[M].2003，7.

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［4］宋小文，候滿堂，等.陜西旬陽地區(qū)志留系鉛鋅礦集區(qū)特征及成因初探[J].陜西地質(zhì)，2003，21（1）.

［5］唐永忠，候滿堂，等.南秦嶺古生代沉積盆地沉積：構(gòu)造事件與熱水沉積成礦[J].礦產(chǎn)與地質(zhì)，2006，20（2）.

［6］候滿堂，唐永忠，等.陜西旬陽地區(qū)志志留系鉛鋅礦地質(zhì)特征及找礦方向[J].地質(zhì)通報，2007，26（2）.

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