湘西地區(qū)“花垣式”鉛鋅礦成礦預測

楊紅波，樊昂君，鄭國杰

（湖南省地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四〇五隊，湖南 吉首 416007）

1 基本情況

湘西花垣縣團結鎮(zhèn)-民樂鎮(zhèn)一帶，為我國鉛鋅礦重要礦集區(qū)。早期發(fā)現(xiàn)了漁塘、李梅等多個大-超大型鉛鋅礦床。近年來又獲得重大突破，發(fā)現(xiàn)了大腦坡等超大型礦床后又跨越張家界一花垣深大斷裂找到了楊家寨等大型礦床，極大地拓展了“花垣式”鉛鋅礦的找礦空間，也在成礦規(guī)律研究、礦產(chǎn)預測方面提出了新的要求與挑戰(zhàn)。

2 成礦地質背景

湘西地區(qū)位于揚子陸塊東南緣湘北斷褶帶與雪峰構造帶北西緣過渡區(qū)[1]。

區(qū)內(nèi)建造主要為沉積巖（地層），巖漿巖及變質巖不發(fā)育。地層區(qū)劃隸屬于揚子區(qū)和江南區(qū)的過渡地帶。出露地層從新元古代青白口紀-志留紀地層，其中寒武系第二統(tǒng)清虛洞組為區(qū)域鉛鋅礦含礦層。含礦層頂板為高臺組（∈3g）紋層狀白云巖及頁巖。清虛洞組：下段為灰-深灰色中-厚層含云質灰?guī)r（厚135.92m～271.4m）；中段為灰-淺灰色厚層藻灰?guī)r（厚0m～215m）；上段為深灰色厚層砂屑灰?guī)r、云質灰?guī)r（厚60m～70m）。區(qū)內(nèi)主要斷裂構造：①張家界-花垣斷裂：呈北東東-北東走向，為長期活動的區(qū)域性深大斷裂。成礦前斷裂已形成；成礦期活動活躍，為區(qū)域性導礦構造；成礦后主要表現(xiàn)為破礦作用，使大腦坡與楊家寨兩礦床形成數(shù)千米左行平移關系。②麻栗場斷裂：呈北北東走向，為逆掩斷裂。為礦集區(qū)“花垣式”鉛鋅南東邊界控制構造。該斷裂帶控制了早古生代寒武紀兩側沉積、古生物、構造等諸多地質要素特征與演化，斷層兩盤寒武紀沉積不同，為一條控巖控相控礦的同沉積斷裂。③兩河斷裂：位于上述兩斷裂之間，其北東段表現(xiàn)為北北東向斷裂與北東東斷裂聯(lián)合性質，南西段主要表現(xiàn)為北北東向斷裂性質，向南西延伸至貴州，可見其與梵凈山巖體聯(lián)系，推斷其為深大斷裂，甚至區(qū)域地質報告中認為是花垣-慈利-臨湘韌性推覆剪切帶南邊界斷裂之[2]。區(qū)域航磁異常微弱、穩(wěn)定，區(qū)內(nèi)地層一般無磁性。1:5萬水系沉積物化探顯示區(qū)內(nèi)鉛鋅異常發(fā)育。異常面積大、強度高，具有多級濃度分帶，與鉛鋅含礦層套合較好，伴生元素Cu、Cd、Sb、Ag、Au、Mo等異常強度高。

3 成礦規(guī)律

3.1 礦產(chǎn)分布規(guī)律

3.1.1 垂向分布（層控性）

“花垣式”鉛鋅礦分布于清虛洞組中、上段厚層藻灰?guī)r、砂屑灰?guī)r地層中，并嚴格受巖石地層控制。通常礦化富集度與礁體的大小規(guī)模正相關，當藻灰?guī)r并砂屑灰?guī)r厚度小于100m時難見礦化。礦體呈層狀、似層狀多層分布，具分枝復合現(xiàn)象。

3.1.2 平面分布（相控性）

“花垣式”鉛鋅礦僅分布于清虛洞期北西地層分區(qū)碳酸鹽巖臺地邊緣砂壩—藻礁相帶內(nèi)。構造位置在麻栗場斷裂北西側。已發(fā)現(xiàn)礦床（點）23處，大型-超大型礦床主要分布于兩河斷裂北西側，代表性礦床有漁塘鉛鋅礦床、大腦坡鉛鋅礦床、楊家寨鉛鋅礦床等。

3.2 典型礦床特征

以大腦坡鉛鋅礦床為例，礦床主要特征如下：礦體主要產(chǎn)于寒武系第二統(tǒng)清虛洞組中段厚層藻灰?guī)r內(nèi)，部分礦體產(chǎn)于清虛洞組上段砂屑灰?guī)r及云質灰?guī)r，主要呈似層狀，次為透鏡狀大致順層產(chǎn)出。傾向南東，傾角一般6°～12°。單工程礦體一般有4層～7層，最多達13層，單礦體平均厚度1～10余米，間距3m～15m不等。單工程礦體累積厚度一般10m左右，最厚44.97 m（Zk5325）。單礦體長一般800m～3500m，寬500m～1000m，主要礦體規(guī)模巨大。平均品位：Zn 2.35%，Pb 0.42%。礦石具自形～半自形晶粒、他形顯微晶粒、包含、填隙、溶蝕、滲透交代等11種結構類型，斑脈狀、浸染狀、環(huán)帶狀、球粒狀、角礫狀等構造。伴生元素Cd、Ag、Se達到工業(yè)指標綜合利用要求。初步探明333+334鉛鋅金屬資源量超過400萬噸，為超大型鉛鋅礦床規(guī)模。

3.3 礦床成因

主張低溫熱鹵水后生充填成因觀點：整個成礦作用過程從成冰紀至早古生代，經(jīng)歷了南華裂谷、被動大陸邊緣演化、閉合造山及應力張弛3個大地構造演化階段。裂谷及被動大陸邊緣階段（820Ma～488Ma），地層水受構壓熱驅動形成深部循環(huán)流體，通過對流過程中淋濾、萃取作用，使流體呈賦礦質熱鹵水狀態(tài)；閉合造山及應力張弛階段（488Ma～420Ma），含礦熱鹵水由加壓聚能到卸壓釋放，沿張-花、兩河、麻栗場等深大斷裂向上運移，且繼續(xù)淋濾、萃取地層中的有用成礦元素。清虛洞組本身各種孔裂隙發(fā)育及蓋層高臺組隔水性好的特殊建造組合，使流體得以充盈滯留其間，大量藻等生物作用形成的還原地球化學環(huán)境，使海水中硫酸鹽生成還原硫與流體中的金屬離子結合形成金屬硫化物。

3.4 成礦要素及找礦標志

3.4.1 成礦要素

湘西“花垣式”鉛鋅礦床成礦要素分成礦地質環(huán)境、成礦地質體、成礦結構面、成礦作用機制四個方面，分必要、重要、次要三類要素，具體如下：

（1）成礦地質環(huán)境：①大地構造位置：揚子地塊東南緣，湘北斷褶帶與雪峰構造帶結合部拉張裂谷帶（必要）；②主要控礦構造：張家界—花垣斷裂、兩河斷裂、麻栗場斷裂（必要）；③主要賦礦地層：北西地層區(qū)寒武紀第二世清虛洞組中、上段；④巖相古地理及建筑：開闊碳酸鹽臺地邊緣砂壩—藻礁相（漁塘—李梅礁、角弄—毛溝礁等）藻灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、云質灰?guī)r等碳酸鹽巖建造（必要）；⑤成礦時代：加里東期（必要）。

（2）成礦地質體：①圍巖：厚層藻礁灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、白云質灰?guī)r等巖石組合（必要）。方解石化、白云石化、重晶石化、褪色化等圍巖蝕變（次要）；②礦體：空間形態(tài)呈似層狀、脈狀、透鏡狀，沿走向和傾向具分支復合現(xiàn)象（重要）。礦物組合：主要礦石礦物閃鋅礦，次為方鉛礦等，脈石礦物為方解石，次為白云石等（次要）。

（3）成礦結構面：①原生結構面：巖層面、縫合線、藻腐孔、原生溶蝕孔（鳥眼狀孔隙等）、氣孔等（必要）；②次生結構面：斷裂面、張扭性節(jié)理、破裂面、劈理（必要）。

（4）成礦作用機制：①成礦流體與成礦物源：裂谷及被動大陸邊緣階段沉積盆地流體。地層水沿深斷裂向下滲透，淋濾及溶解了各地層中的鹵素、鉛鋅元素以及硫酸鹽，形成了含礦低溫熱鹵水（必要）。②流體運移與礦物質再富集機制：在深-淺溫壓差熱驅動下沿深斷裂及其派生斷裂構成的空間體系中循壞運移，繼續(xù)淋濾及溶解有用物質，同時從上地幔深部補充部分成礦物質（必要）。

3.4.2 找礦標志

地質標志：深大斷裂構造影響帶是找礦區(qū)帶選擇的基本依據(jù)；寒武紀第二世清虛洞期碳酸鹽巖臺地邊緣砂壩—藻礁復合相厚層藻灰?guī)r建造，是尋找礦床最有效的找礦標志，通常其厚度在100m以上礦化機率高。地表鉛鋅礦化露頭以及方解石化、白云石化、黃鐵礦化等多類型圍巖蝕變出現(xiàn)為直接找礦地質標志。

化探標志：以鉛鋅為主的化探異常，且異常強度高，規(guī)模大，元素組合齊全是為有效的找礦標志之一。

物探標志：因含礦層為視電高阻體，與其頂、底板巖石存在明顯電性差，所以可通過發(fā)現(xiàn)高阻體尋找深部達一定厚度的含礦層巖石體，間接找礦。

4 湘西“花垣式”鉛鋅資源潛力評價

基本預測方法：通過典型礦床的系統(tǒng)解剖和成礦規(guī)律總結，結合區(qū)內(nèi)成礦地質背景、化探特征、物探特征、遙感特征等研究，應用MRAS軟件，提取礦產(chǎn)預測信息，建立預測模型，圈定不同類別的預測區(qū)，并預測鉛鋅資源量。

4.1 最小預測區(qū)圈定

根據(jù)湘西區(qū)域鉛鋅礦成礦地質背景、大腦坡礦床成礦規(guī)律、找礦標志及預測要素等特征，在MRAS軟件平臺上提取含礦地層分布區(qū)、北北東-北東向斷裂影響域、藻礁灰?guī)r厚度大于140m區(qū)域3個必要要素圖層和鉛鋅礦點（床）、鉛鋅化探單元素異常2個重要要素圖層，通過建模器對各預測要素進行疊加分析和預測區(qū)初圈定。根據(jù)預測模型得出的預測變量的權重，計算各預測單元的成礦概率，依據(jù)成礦概率的大小對預測區(qū)進行優(yōu)選。湘西地區(qū)共圈出“花垣式”鉛鋅礦最小預測區(qū)15處，其中：A類7處、B類4處、C類4處。

4.2 預測資源量

4.2.1 模型區(qū)資源量及估算參數(shù)

選擇大腦坡和排樓鉛鋅礦區(qū)為預測模型區(qū)。模型區(qū)參數(shù)：鉛鋅總資源量為515.58萬噸；面積采用模型礦床所在最小預測區(qū)面積；延深采用模型區(qū)內(nèi)模型礦床總延深；含礦系數(shù)為模型區(qū)資源總量除以模型區(qū)含礦地質體體積。

4.2.2 最小預測區(qū)資源量估算參數(shù)

根據(jù)MRAS證據(jù)權法的圈定結果，結合經(jīng)驗，圈定最小預測區(qū)面積；最小預測區(qū)的延深大小，以每個最小預測區(qū)的實際地質情況加以最終確定；品位和體重參數(shù)與模型區(qū)參數(shù)一致；相似系數(shù)采用的是MRAS軟件中計算出來的成礦概率；最小預測區(qū)預測資源量的估算采用地質體積法，計算公式：Z體＝S體×H預×K×α。（Z體：最小預測區(qū)中含礦地質體預測資源量；S體：含礦地質體面積；H預：含礦地質體延深；K：模型區(qū)含礦地質體含礦系數(shù)；α：相似系數(shù)）。

4.2.3 預測結果

湘西地區(qū)“花垣式”鉛鋅礦預測總金屬資源量2548.79萬噸，其中探明資源量1368.89萬噸。

4.3 找礦靶區(qū)優(yōu)選

根據(jù)靶區(qū)優(yōu)選原則，優(yōu)選了肖家灣（A類）、七子巖（B類）、谷哨（B類）三個鉛鋅礦找礦靶區(qū)。其中肖家灣靶區(qū)預測資源量14.24萬噸，七子巖靶區(qū)預測資源量45.98萬噸；谷哨靶區(qū)預測資源量71.33萬噸。

5 結論及建議

優(yōu)選的三個找礦靶區(qū)具備成礦地質條件好、礦化蝕變強、已發(fā)現(xiàn)多個鉛鋅礦體、主要成礦元素化探異常強度高且工作程度較低等特征，建議優(yōu)先考慮開展普查地質工作。