廣西三江老堡鉛鋅礦床成礦模式

廖順妹，路啟福，覃明飛，陳有大，陳文倫

（廣西壯族自治區(qū)二七一地質(zhì)隊(duì).廣西 臨桂 541100）

近年，在桂北E-W向北山-泗頂-老廠鉛鋅成礦帶的北部，首次發(fā)現(xiàn)了成型的揚(yáng)子型鉛鋅礦床——三江縣老堡鉛鋅礦床。該區(qū)與湘鄂西鉛鋅成礦帶的成礦環(huán)境比較類似[1]，成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，找礦潛力大。從本世紀(jì)初期，廣西地勘總院第一勘查院和二七一地質(zhì)隊(duì)先后在該礦區(qū)進(jìn)行預(yù)、普查工作，將礦床金屬資源量擴(kuò)大至中型，預(yù)測(cè)遠(yuǎn)景可達(dá)大型規(guī)模。筆者在項(xiàng)目工作的基礎(chǔ)上，對(duì)老堡鉛鋅礦床進(jìn)行礦床地質(zhì)特征解剖。同時(shí)結(jié)合前人同位素和流體包裹體研究，對(duì)礦床成因和成礦模式進(jìn)行嘗試性探討，供廣大同行參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

本區(qū)大地構(gòu)造上屬于上揚(yáng)子陸塊，雪峰東部（元寶山）陸緣裂陷區(qū)。區(qū)域出露地層有四堡群砂頁巖及中-基性火山噴發(fā)巖、丹洲群砂泥質(zhì)巖、震旦系礫質(zhì)巖、砂泥質(zhì)巖、硅質(zhì)巖、局部白云巖，寒武系砂泥質(zhì)巖、局部灰?guī)r、白云巖等[2]。區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)頻繁，褶皺斷裂發(fā)育，總體呈NE-NNE向展布。主要褶皺有元寶山穹隆及次級(jí)老堡、同樂復(fù)式向斜；斷裂構(gòu)造以NE-NNE向最為發(fā)育，構(gòu)成密集斷裂帶，其中的三江－融安區(qū)域性深大斷裂具多期、多階段活動(dòng)特點(diǎn)，控制區(qū)域巖漿巖、沉積巖和礦產(chǎn)的分布。區(qū)域巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，以四堡期和雪峰期為主。四堡期和雪峰早期以海底噴發(fā)作用為主，形成一系列超基性、中基性火山巖小巖體和巖脈；雪峰晚期開始有大規(guī)模的重熔型花崗巖漿侵入，以元寶山花崗巖基為代表。區(qū)域礦產(chǎn)主要有鉛、鋅、釩、磷、重晶石、石煤等，主要賦存于下寒武統(tǒng)清溪組下段、為震旦系下統(tǒng)陡山陀組和上統(tǒng)老堡組中，本區(qū)已知有鉛鋅礦床、礦（化）點(diǎn)7處，其中小型鉛鋅礦床1處（老堡），礦（化）點(diǎn)5處。

相對(duì)于地殼豐度 （Pb 12.5×10-6、Zn 70×10-6）[3]，區(qū)內(nèi)地層的成礦元素含量略高，桂北寒武系地層Pb 含量為 33.6×10-6，Zn 含量為 82.9×10-6；震旦系地層 Pb含量為 21.8×10-6，Zn含量為 65.9×10-6；丹洲群地層 Pb含量為 28.4×10-6，Zn含量為83.3×10-6；四堡群地層 Pb 含量為 29.8×10-6，Zn 含量為66.0×10-6，可能為揚(yáng)子型鉛鋅礦床的形成提供了較豐富的金屬物質(zhì)。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)位于三江、平垌嶺深大斷裂之間。出露地層主要為南華系黎家坡組，震旦系陡山沱組、老堡組和寒武系清溪組（圖1）。

圖1 廣西三江縣老堡鉛鋅礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Geological map of Laobao Pb-Zn deposit,Sangjiang County,Guangxi Province

黎家坡組由礫質(zhì)不等粒變質(zhì)雜砂巖組成，為一套濱海相碎屑巖沉積。陡山沱組從下往上細(xì)分為三層:（1）灰黑色中厚層泥巖夾薄層硅質(zhì)巖:普遍見黃鐵礦結(jié)核，直徑數(shù)毫米-百余毫米，黃鐵礦多呈它形粒狀，少數(shù)呈立方體狀產(chǎn)出，厚1.36～9.91 m；（2）白云巖層:以深灰色、灰黑色中-中厚層狀白云巖為主，局部含0.2～1.4 m泥巖（或千枚巖）夾層，厚7.64～30.72 m。該層為本區(qū)鉛鋅礦主要賦礦巖性段，含礦1～3層不等；（3）含炭泥巖層:為黑色、深灰色、薄層狀、含炭泥巖為主，常夾薄層硅質(zhì)巖及2～6層厚0.29～6.85 m薄層灰黑色白云巖或細(xì)砂巖、磷質(zhì)巖，有時(shí)其上部見不穩(wěn)定的深灰色-灰色中厚層狀白云巖。該段水平層理發(fā)育，普遍見黃鐵礦結(jié)核或條帶，厚58.09～98.44 m。老堡組整合于陡山沱組之上，主要巖性為深灰、灰黑色薄-中層狀硅質(zhì)巖，底部巖石具瘤狀構(gòu)造。地貌上呈奇峰陡崖出現(xiàn)。含礦硅質(zhì)巖厚37～187 m，部分地段含礦3～4層，分別產(chǎn)于硅質(zhì)巖底部、中下部、中上部，以底部、中下部礦層為主。清溪組下段為深黑色泥巖、薄層硅質(zhì)巖、粉砂巖。

區(qū)內(nèi)次級(jí)褶皺和斷裂發(fā)育，老堡向斜是本區(qū)構(gòu)造主干，它是由兩個(gè)次級(jí)長軸向斜和一個(gè)次級(jí)背斜組成復(fù)式向斜，呈 20°～25°走向，長 70 km，寬 6～8 km，為一緊密復(fù)式褶皺，老堡向斜核部為寒武系清溪組（Cq）地層，傾角一般40°～50°。斷裂構(gòu)造主要以一系列多期活動(dòng)的NNE向逆斷層為主，規(guī)模較大的斷裂主要有和里－培秀及泗里口逆斷層（F1），位于礦區(qū)西北側(cè)的桂塘沖一帶，斷層呈20°～35°方向展布，傾向NW，傾角50°～70°，長度大于5.5 km，寬度大于10 m，沿?cái)鄬訋r層次級(jí)褶皺較發(fā)育，巖石破碎。老堡向斜內(nèi)層間構(gòu)造（層間破碎、剝離、虛脫、裂隙等）發(fā)育，是本區(qū)最主要的儲(chǔ)礦構(gòu)造。礦區(qū)未見巖漿巖出露。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

目前在礦區(qū)范圍內(nèi)已控制鉛鋅礦化脈帶5條，圈定鉛鋅礦體11個(gè)，其中產(chǎn)于陡山沱組下部白云巖中的礦體7個(gè)，產(chǎn)于老堡組硅質(zhì)巖中的礦體4個(gè)，以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ-1號(hào)礦體為主。礦體呈層狀和似層狀產(chǎn)出，總體與地層產(chǎn)狀一致，局部與地層小角度斜交（圖2）。礦體長100～1250 m，平均厚1.78 m，Pb+Zn平均品位2%～4%，在次級(jí)背、向斜轉(zhuǎn)折處虛脫、破碎和穿層裂隙構(gòu)造發(fā)育處變厚變富，在褶皺翼部剝離、虛脫部位變薄。礦體與地層圍巖常呈漸變過渡關(guān)系。

Ⅰ號(hào)礦體呈20°～50°方向展布，傾向NW，傾角56°～75°。礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)于陡山沱組下部白云巖層間破碎帶中，控制長1250 m，傾向延深大于110 m，厚1.02～6.70 m，平均1.47 m，Pb品位0.06%～3.33%，平均 0.94%，Zn品位 0.82%～4.98%，平均1.87%。

Ⅱ號(hào)礦體產(chǎn)狀多變，展布方向大致15°～63°，傾向NW及SE，傾角20°～65°。礦體呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)于陡山沱組下層白云巖層間破碎帶中，控制長 920 m，厚 1.0～2.50 m，平均厚 1.75 m，Pb品位0.46%～2.34%，平均 1.06%，Zn品位 0.28%～7.88%，平均2.54%。

Ⅲ-1號(hào)礦體展布方向大致30°～60°，傾向NW，傾角50°～58°。礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)于陡山沱組白云巖中，控制長580m，傾向延深大于120 m，厚1.11 m，Pb品位0.20%～5.32%，平均2.78%，Zn品位1.08%～7.83%，平均4.49%。

3.2 礦石特征

圖2 老堡鉛鋅礦區(qū)115號(hào)勘探線剖面圖Fig.2 The profile of prospecting Line No.115 in Laobao Pb-Zn ore deposit

老堡礦床礦石的礦物成分比較簡(jiǎn)單，常見金屬礦物有閃鋅礦（圖3左）、方鉛礦，次為黃鐵礦，局部見少量黃銅礦。閃鋅礦、方鉛礦有兩個(gè)世代，早世代礦物主要見于浸染狀、條帶狀礦石中，粒度細(xì)小，其中閃鋅礦呈深棕色、深褐色，半自形粒狀到它形粒狀，粒徑0.03～0.05 mm，方鉛礦呈它型粒狀，粒徑0.016～0.16 mm。晚世代礦物主要見于塊狀、脈狀或角礫狀礦石中，粒度稍粗，閃鋅礦呈淺棕色、淺棕褐色，粒徑0.5～22 mm，方鉛礦粒徑在0.5～3.0 mm之間，最大可達(dá)5 mm。黃鐵礦常與閃鋅礦、方鉛礦伴生。據(jù)容礦圍巖的不同，非金屬礦物組合有所差別。圍巖為白云巖的礦體，非金屬礦物主要有白云石、石英和方解石，其次有絹云母；圍巖為硅質(zhì)巖的礦體，非金屬礦物主要有石英，其次有重晶石、絹云母。在硅質(zhì)巖礦體礦石中，還存在一些碳瀝青（圖3右），它們往往出現(xiàn)在礦化末期。梁金城等（2009）[4]還在礦石中發(fā)現(xiàn)了石墨和炭質(zhì)集合體。

礦石結(jié)構(gòu)以熱液結(jié)晶結(jié)構(gòu)為主，常見它型粒狀結(jié)構(gòu)和共結(jié)邊結(jié)構(gòu)，次為半自形粒狀結(jié)構(gòu)。在成礦作用較強(qiáng)的地方，壓碎結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)可能會(huì)占主導(dǎo)地位。此外，黃鐵礦的草莓結(jié)構(gòu)也比較常見。礦石構(gòu)造比較復(fù)雜，以浸染狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、脈狀（或細(xì)脈狀）以及它們的疊加構(gòu)造為主，局部見角礫狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造等。

3.3 圍巖蝕變

礦區(qū)鉛鋅礦體主要產(chǎn)于震旦系上統(tǒng)老堡組硅質(zhì)巖、下統(tǒng)陡山沱組下部白云巖層系中，其主要圍巖為白云巖、硅質(zhì)巖，次為板巖。礦床圍巖蝕變相對(duì)較弱，不同的圍巖，其蝕變有所區(qū)別，在老堡組硅質(zhì)巖中，蝕變以硅化為主，伴隨輕微絹云母化；陡山沱組白云巖中的蝕變略微復(fù)雜一些，主要為白云石化和方解石化，次為硅化和黃鐵礦化，局部地區(qū)見絹云母化和綠泥石化。在礦體附近的板巖中，也見到一些硅化、絹云母化、綠泥石化和黃鐵礦化。一般而言，構(gòu)造變形程度越高，則圍巖蝕變相對(duì)越強(qiáng)，礦化越好。

3.4 成礦期次

礦床的形成主要經(jīng)歷了熱水沉積礦化期及熱液疊加礦化期。

熱水沉積礦化期:是成礦物質(zhì)的初始富集，以出現(xiàn)大量層狀-星散狀的草莓狀黃鐵礦為特征，同時(shí)沉積形成少量微細(xì)粒浸染狀硫化物硅質(zhì)巖礦石、條帶狀硫化物硅質(zhì)巖礦石（局部發(fā)育紋層構(gòu)造）。

熱液疊加礦化期表現(xiàn)為各類脈狀鉛鋅礦化，常疊加在沉積期之上，該期分五個(gè)階段:a、碳酸鹽巖-石英-黃鐵礦階段:白云石、方解石、石英、黃鐵礦沉淀形成不規(guī)則細(xì)脈；b、石英-黃鐵礦-閃鋅礦階段:少量石英、黃鐵礦、淺黃色閃鋅礦呈微細(xì)脈狀、浸染狀產(chǎn)出；c、黃鐵礦-方鉛礦-閃鋅礦階段:該礦化階段為成礦的主要礦化階段，棕色閃鋅礦、方鉛礦等形成細(xì)脈浸染狀、條帶狀礦石；d、石英－重晶石－方鉛礦階段:石英、重晶石、黃鐵礦、方鉛礦等形成細(xì)脈或團(tuán)塊膠結(jié)破碎后的早期礦石，形成脈狀、碎裂狀、角礫狀構(gòu)造；e、方解石－黃鐵礦－石英階段:為無礦階段，與第一個(gè)階段不同的是該期脈體常常穿切第一階段脈體。

4 礦床成因

郜兆典等（2004）[5]研究認(rèn)為，本區(qū)黑色巖系（硅質(zhì)巖、炭質(zhì)泥巖等）為熱水沉積巖，賦存于其中的重晶石、釩礦等礦產(chǎn)為熱水沉積礦產(chǎn)。老堡礦床發(fā)育有紋（微）層構(gòu)造的微細(xì)粒浸染狀、條帶狀的硅質(zhì)巖礦石，具備同生沉積礦石特點(diǎn)，應(yīng)為熱水沉積產(chǎn)物。

圖3 硅質(zhì)巖礦體中的脈狀礦石（左，以閃鋅礦為主；右，含有碳瀝青.）Fig.3 Siliceous rock-type ore-bodies（left:Sphalerite;right:Anthraxolite-bearing）

對(duì)于熱液疊加成礦期，礦區(qū)圍巖蝕變常與礦體圍巖協(xié)調(diào)變化，礦化晚期能見到碳瀝青，顯示鉛鋅礦化與地層內(nèi)熱液活動(dòng)密切相關(guān)。前人研究顯示[4]，礦體石英包裹體均一溫度波動(dòng)范圍較大，均一溫度在115～344℃之間，平均157～211℃，指示成礦溫度為中低溫。石英包裹體成礦流體鹽度（wt%NaCl）介于3.72%～5.80%之間，最高達(dá)13.40%，說明成礦流體以低鹽度鹵水為主。流體包裹體液相成分主要是H2O，氣相成分主要為CO2和CH4，陽離子K+＞Na+＞Ca2+＞Mg2+，陰離子 Cl-＞ F-，指示成礦流體屬于NaCl-KCl-MgCO3-H2O體系，為富鹵素、富堿質(zhì)的溶液，與深部環(huán)流熱鹵水成分相當(dāng)。穩(wěn)定同位素方面，梁金城等（2009）[4]對(duì)老堡礦床硫同位素研究發(fā)現(xiàn)，礦體上下盤圍巖中星散狀、層狀黃鐵礦δ34S值為17.8‰、21.9‰。礦體中黃鐵礦δ34S值為12.0‰～20.3‰，平均為15.4‰，多與震旦系硫酸鹽硫同位素值接近或相當(dāng)，說明礦體中的硫多源于地層，少量來自熱液流體。石英內(nèi)流體包裹體δDH2O較為穩(wěn)定，介于-58‰～-61‰，對(duì)應(yīng)的δ18OH2O變化較大，為1.5‰～8.41‰,指示成礦流體為地層中的環(huán)流熱鹵水。在成礦作用發(fā)生之前，這些流體已經(jīng)與圍巖發(fā)生一定程度的氧同位素交換。

綜合分析成礦地質(zhì)背景、礦床地質(zhì)特征、礦床空間分布特點(diǎn)后認(rèn)為，巖漿活動(dòng)與兩期鉛鋅成礦作用基本無關(guān)。由此初步認(rèn)為，礦床鉛鋅成礦物質(zhì)基本都來源于地層，礦床可能為熱水沉積-中低溫?zé)嵋焊脑斐梢颉?/p>

5 成礦模式

晚元古代沉積成巖時(shí)，因三江同沉積等深大斷裂活動(dòng)，在海盆中沿?cái)嗔研纬蒒NE向斷陷盆地，沉積了一套半深海-深海相的炭質(zhì)泥巖、硅質(zhì)巖，局部夾碳酸鹽巖為主的沉積巖，富含SiO2、C、Pb、Zn、V、Mn、Ba的海底熱鹵水沿活動(dòng)大斷裂上升至盆地中，因熱鹵水鹽度高、密度大，在盆地中與海水混合，因壓力、溫度突變，在吸附作用、生物作用的促進(jìn)下，沉淀形成礦源層。印支-燕山期，本區(qū)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，斷裂復(fù)活、疊加，并形成一系列容礦構(gòu)造（層間破碎帶、層間滑動(dòng)帶、層間虛脫等）。大氣降水沿?cái)嗔选⒘严兜葮?gòu)造薄弱帶下滲升溫，在構(gòu)造等熱能的驅(qū)動(dòng)下，形成環(huán)流熱鹵水，從初始礦源層和地層中萃取Pb、Zn組分，進(jìn)而演變?yōu)楹V熱液，進(jìn)入儲(chǔ)礦構(gòu)造中。因物理化學(xué)場(chǎng)變化，加之上部封閉性的泥質(zhì)巖對(duì)含礦熱液有用組分的沉淀、交代起了良好的屏蔽作用，通過充填作用、交代作用等多期次的成礦作用過程，從而形成老堡礦區(qū)的沉積-熱液改造型鉛鋅礦床（表1和圖3）。

圖4 廣西三江縣老堡鉛鋅礦床成礦模式圖Fig.4 Ore-forming Model of Laobao Pb-Zn deposit in Shanjiang County,Guangxi Province

6 結(jié)論

三江縣老堡礦床共有鉛鋅礦體11個(gè)礦體，均呈層狀、似層狀產(chǎn)于震旦系上統(tǒng)老堡組硅質(zhì)巖、陡山沱組白云巖層間構(gòu)造中，與地層同步褶曲。礦石組分比較簡(jiǎn)單，圍巖蝕變較弱。

礦床地質(zhì)、流體包裹體和穩(wěn)定同位素等多方證據(jù)顯示，礦床存在兩期成礦作用，早期震旦紀(jì)熱水沉積形成鉛鋅礦源層，晚期印支-燕山期中低溫?zé)嵋函B加改造導(dǎo)致礦床最終形成。成礦金屬和硫源多來源于地層，少部分來自熱液流體。成礦流體為地層中的環(huán)流熱鹵水。

表1 廣西三江縣老堡鉛鋅礦床成礦模式表Table 1 Ore-forming mode of Laobao Pb-Zn deposit in Sanjiang,Guangxi province

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