湘西鉛鋅礦地質(zhì)特征與成礦作用

徐耀鑒，楊 柳＊，尹 萍，鄭 平，JASMI Hafiz Abdul Aziz

（1.湖南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410151；2.馬來西亞大學(xué)理學(xué)院地質(zhì)系，馬來西亞 吉隆坡 50603）

董家河鉛鋅礦位于湖南沅陵縣南東，是湘西地區(qū)大型鉛鋅礦山之一。該礦山是湘西地區(qū)震旦系唯一的大型鉛鋅礦山，并且以強(qiáng)烈的硅化及黃鐵礦化顯著區(qū)別于湘西地區(qū)寒武系及奧陶系內(nèi)的鉛鋅礦。前人圍繞湘西地區(qū)鉛鋅礦開展了大量研究，但較少涉及產(chǎn)于震旦系內(nèi)的鉛鋅成礦[1]。因此本文在總結(jié)董家河鉛鋅礦床的成礦地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合湘西區(qū)域地質(zhì)背景，探討礦床成因機(jī)制，以期為本區(qū)鉛鋅成礦研究及震旦系鉛鋅資源潛力評估提供新的信息。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

湘西地區(qū)位于揚(yáng)子地塊東南緣，是鄂西-湘西北鉛鋅成礦帶的重要組成部分。本區(qū)以近NE的湘黔深大斷裂為界，西北部隸屬上揚(yáng)子地塊武陵構(gòu)造帶，東南部為下?lián)P子地塊雪峰山構(gòu)造帶。該區(qū)經(jīng)歷了多個(gè)構(gòu)造發(fā)展階段，逐步由從陸緣轉(zhuǎn)變至陸內(nèi)環(huán)境。本區(qū)于中元古代末期因揚(yáng)子-華夏聯(lián)合陸塊的裂解而處于拉張環(huán)境。震旦紀(jì)至中寒武世時(shí)期，裂谷逐漸活動(dòng)結(jié)束，本區(qū)處于被動(dòng)大陸邊緣，沉積作用由陸源碎屑向碳酸鹽沉積過渡。直至早奧陶世，本區(qū)沉積了廣闊的碳酸鹽臺(tái)地。中奧陶紀(jì)至志留紀(jì)，揚(yáng)子與華夏陸塊發(fā)生碰撞，使揚(yáng)子陸塊邊緣斜坡帶褶皺隆起形成江南古陸，本區(qū)隆起并開始了長期風(fēng)化剝蝕過程。

湘西地區(qū)出露有新元古代板溪群至侏羅系各期地層，但局部缺失泥盆系及石炭系地層。新元古代板溪群為一套碎屑巖-火山碎屑巖。震旦系下統(tǒng)南沱組為復(fù)成分底礫巖-砂礫巖-長石石英砂巖-砂巖夾泥巖組合，局部夾火山巖；震旦系上統(tǒng)自下而上分為陡山沱組、燈影組，前者含有較多的黑色頁巖，而后者則以大套白云巖為特征。寒武系在湘西地區(qū)為一套以碎屑巖及碳酸鹽巖為主的淺海沉積建造。奧陶系為淺海碳酸鹽巖建造。其中前寒武系—奧陶系地層厚約5000m，碳酸鹽十分發(fā)育，是湘西地區(qū)鉛鋅礦的主要含礦地層[2]。晚古生代期間則由海相沉積過渡到海陸交互相沉積。

本區(qū)構(gòu)造格架以北東向的褶皺變形和深大斷裂為主，發(fā)育有花垣-張家界斷裂、吉首-古丈斷裂、麻栗場斷裂等-系列北北東-北東-北東東向弧形展布斷裂帶。本區(qū)巖漿巖活動(dòng)較弱，僅局部有零星基性超基性巖巖脈發(fā)育于板溪群地層中。

2 礦床地質(zhì)特征

湘西董家河鉛鋅礦位于湖南省懷化市沅陵縣筲箕灣鎮(zhèn)境內(nèi)董家河背斜北東段。礦區(qū)范圍內(nèi)出露地層新元古代板溪群、震旦系（下統(tǒng)南沱組、上統(tǒng)陡山沱組及燈影組）、寒武系和第四系。礦區(qū)主要構(gòu)造為董家河背斜，該背斜軸向北東60°。該背斜在礦區(qū)內(nèi)軸面傾向南東，呈斜歪背斜。北西翼較陡（50°～70°），南東翼較緩（30°～50°），向北東端略有傾伏。

2.1 礦體特征

董家河鉛鋅礦礦體賦存于震旦系陡山沱組下段底部白云巖中，賦礦圍巖為陡山沱組下段微晶白云巖。鉛鋅礦化多見于董家河背斜的軸部及兩翼層間破碎帶及層間滑動(dòng)面或節(jié)理帶內(nèi)，黃體礦、閃鋅礦鋅及方鉛礦三種礦化產(chǎn)出緊密“共生”，以脈狀、團(tuán)塊狀、透鏡狀沿著白云巖層間裂隙及層間滑動(dòng)面交代充填，形成三種礦化共生的“綜合”礦體。

礦區(qū)內(nèi)目前已圈出10個(gè)礦體，多呈似層狀近東西向發(fā)育于背斜軸部和兩翼。礦體嚴(yán)格受地層控制，產(chǎn)狀（走向、傾向）與地層產(chǎn)狀基本一致，變化較小（圖1）。受董家河背斜兩翼產(chǎn)狀控制，北西翼一般為50°～70°，局部較陡近直立；南東翼一般為30°～50°。礦區(qū)主礦體延展規(guī)模大，沿走向長達(dá)1600m，最大控制斜深470m。礦層厚度為0.81m～5.51m，平均厚1.39m，Zn+Pb平均品位＞2.76%。

2.2 礦石特征

礦區(qū)氧化礦及混合礦少見，主要以原生礦為主。原生礦礦物成分比較簡單，礦石礦物主要以黃鐵礦和閃鋅礦為主，少量方鉛礦。脈石礦物以白云石和方解石為主，次為石英和玉髓，少量絹云母和白云母等粘土礦物。

黃鐵礦多為淺銅黃色，微晶及細(xì)晶為主，部分為中粗晶。自形-半自形粒狀或是半自形-它形粒狀集合體。自形晶為立方體或五角十二面體，它形晶形則為針狀、柱狀、竹葉狀、皮殼狀及粉末狀等。呈條帶狀、條紋狀、浸染狀、塊狀和脈狀等形態(tài)產(chǎn)出。

閃鋅礦以棕黃色、棕紅色為主，次為棕黑色和淺黃色。以細(xì)晶和中晶為主，粗晶為次。分布很不均勻。晶形以等軸粒狀為主，完整晶形比較少見，次為不規(guī)則他形粒狀。以浸染狀、脈狀和塊狀等方式產(chǎn)出。

方鉛礦鉛灰色，常于閃鋅礦緊密共生，含量少，分布也很不均勻。有時(shí)集中形成塊狀，但多分散呈星點(diǎn)狀。晶形為立方體，但多為半自形——他形粒狀。

白云石白色、乳白色，以微晶為主，次為細(xì)晶和粗晶。菱面體晶形。微晶白云巖中的白云石多為半自形粒狀，常見鑲嵌結(jié)構(gòu)，脈狀和礦體中的白云石往往晶形較粗，有交代環(huán)帶狀石英和玉髓的現(xiàn)象。

方解石乳白色、白色，分布不均勻，常與金屬硫化物共生于脈體中，晶形為菱面體，半自形粒狀者多。晶形有細(xì)晶、中晶和粗晶，以前二者為主。集合可達(dá)5cm以上。

根據(jù)礦石的礦物成分組合和結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特點(diǎn)劃分，區(qū)內(nèi)礦石自然類型主要有致密塊狀黃鐵礦石、浸染狀黃鐵礦石、團(tuán)塊狀黃鐵礦石、條紋條帶狀黃鐵礦石、塊狀黃鐵—閃鋅礦礦石、斑塊狀黃鐵—閃鋅礦礦石和脈狀閃鋅礦礦石等。

致密塊狀黃鐵礦石多見于礦體底部，含黃鐵礦近70%，其次為白云石，不大于28%，再次為石英、炭泥質(zhì)等，偶見閃鋅礦或方鉛礦。半自形-他形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。浸染狀黃鐵礦石多礦體頂部和底部，其中黃鐵礦15%～35%，白云石40%～65%，少量石英和炭泥質(zhì)半自形-他形粒狀結(jié)構(gòu)，浸染狀構(gòu)造。

團(tuán)塊狀黃鐵礦石多見于礦體下部，黃鐵礦含量為20%～50%，白云石含量為50%～80%，方解石含量＜5%，石英+炭泥質(zhì)含量＜5%，偶見閃鋅礦及方鉛礦。微晶及細(xì)晶黃鐵礦呈集合體團(tuán)塊嵌布于白云巖中。

條紋條帶狀黃鐵礦石，多見于礦體上部。黃鐵礦含量為12%～50%，白云石為60%～80%，石英和方解石含量＜2%，炭泥質(zhì)含量＜5%。微晶或細(xì)晶，半自形粒狀結(jié)構(gòu)、條紋或條帶構(gòu)造。

塊狀黃鐵-閃鋅礦礦石多見于礦體中部。黃鐵礦含量為5%～80%，閃鋅礦為1%～20%，少量方鉛礦；白云石含量5%～50%，另有少量方解石、石英和絹云母。黃鐵礦為微晶或細(xì)晶，閃鋅礦為粗晶，半自形粒狀變代鑲嵌結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

斑塊狀黃鐵-閃鋅礦礦石主要分布于礦體中下部，與塊狀黃鐵-閃鋅礦礦石呈過渡趨勢。此類礦石含黃鐵礦5%～30%、閃鋅礦1%～16%，零星方鉛礦。白云石含量可達(dá)80%，另有少量石英、重晶石及絹云母等。黃鐵礦以細(xì)晶為主，閃鋅礦為中粗晶，斑雜結(jié)構(gòu)。

脈狀閃鋅礦礦石多見于礦體上部。礦石含閃鋅礦為1%～20%、黃鐵礦少于8%、零星方鉛礦，白云石為50%～80%、少量石英、玉髓及方解石。中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，細(xì)脈狀或網(wǎng)脈狀構(gòu)造。

2.3 圍巖蝕變及成礦階段

礦區(qū)圍巖蝕主要有白云石化、黃鐵礦化、硅化、綠泥石化、碳酸鹽化等，其中與礦化關(guān)系密切的是白云石化、黃鐵礦化、硅化等。據(jù)礦體特征、礦物組合特征及室內(nèi)巖相學(xué)研究，可將董家河鉛鋅礦床大致分為三個(gè)成礦階段：

（1）石英-黃鐵礦階段：成礦早期階段，由含礦熱液沿?cái)嗔淹ǖ肋\(yùn)移至董家河背斜內(nèi)裂隙較發(fā)育的微晶白云巖中以充填或交代方式形成條帶狀、層狀或脈狀礦石。金屬礦物為黃鐵礦，非金屬礦物為石英。礦石結(jié)構(gòu)主要為自形-半自形、它形粒狀及壓碎結(jié)構(gòu)。

（2）多金屬硫化物階段：主成礦階段，多金屬硫化物熱液沿著薄層白云巖層間裂隙充填至背斜軸部、傾伏端和虛脫部位，部分沿著石英-黃鐵礦階段石英裂隙充填交代，形成塊狀、浸染狀、角礫狀、脈狀團(tuán)塊狀及網(wǎng)脈狀礦石。金屬礦物為黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦，非金屬礦物主要為石英、少量方解石。礦石結(jié)構(gòu)為他形粒狀結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)或穿插結(jié)構(gòu)。

（3）碳酸鹽巖階段：成礦晚期階段，熱液沿著白云巖層裂隙及早期礦體中的構(gòu)造裂隙充填。主要以碳酸鹽巖、石英及少量方鉛礦為主，偶見黃鐵礦及閃鋅礦。

3 成礦作用

湘西地區(qū)震旦系陡山沱組中白云巖巖層較為發(fā)育。因結(jié)晶的白云石晶面多呈馬鞍狀彎曲，相對于普通灰?guī)r，白云巖層孔隙更為發(fā)育。加之白云巖比石灰?guī)r硬度更高，脆性更大，在外力情況下更容易破裂，在構(gòu)造作用下斷裂或裂隙更為發(fā)育。并且白云石在中溫下比方解石更容易溶解，而形成溶蝕通道。因此在湘西地區(qū)，除了藻灰?guī)r，白云巖相對于其他巖石滲透條件最為優(yōu)越。

加里東運(yùn)動(dòng)期間，江南古陸隆起，在湘西雪峰山一帶形成大量褶皺構(gòu)造。在重力及盆地周緣構(gòu)造變形的驅(qū)動(dòng)下，源自基底的流體攜帶大量的金屬物質(zhì)以金屬有機(jī)絡(luò)合物的方式從盆地中心向臺(tái)地邊緣長距離運(yùn)移[3]。因此震旦系陡山沱組白云巖層中白云巖礦物顆粒之間的縫隙成了含礦流體遷移最好的通道。當(dāng)富含有機(jī)質(zhì)的成礦流體沿著通道遷移，一旦遇到褶皺及其衍生的斷裂系統(tǒng)層間構(gòu)造虛脫帶，導(dǎo)致壓力減低，并與儲(chǔ)存在白云巖孔隙內(nèi)的富還原硫的早期流體發(fā)生混合，成礦流體中金屬有機(jī)絡(luò)合物的穩(wěn)定性遭到破壞，大量金屬元素與硫結(jié)合并發(fā)生沉淀富集成礦