陜西南鄭馬元鉛鋅礦床地質(zhì)特征與成因分析*

曾 陽(yáng)，付海平，鄭曉龍，艾昔文，朱志華，邢 偉，羅 偉，楊世彪

（1.江西銅業(yè)股份有限公司，江西 南昌 330096；2.江西省地質(zhì)局物化探大隊(duì)，江西 南昌 330200；3.中國(guó)冶金地質(zhì)總局浙江地質(zhì)勘查院，浙江 衢州 324000；4.江西銅業(yè)股份有限公司武山銅礦，江西 瑞昌 332204；5.云南省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，云南 昆明 650000；6.四川會(huì)理鉛鋅股份有限公司，四川 會(huì)理 615105）

1 引言

馬元鉛鋅礦床位于陜西省漢中市南鄭縣白玉鄉(xiāng)境內(nèi)，礦床賦存于震旦系燈影組白云巖中，具有明顯的層控特征，鉛鋅礦資源潛力巨大，是近年來(lái)?yè)P(yáng)子板塊北緣鉛鋅礦找礦新發(fā)現(xiàn)，引起了國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者的廣泛關(guān)注。此前，相關(guān)學(xué)者對(duì)馬元鉛鋅礦床的研究主要集中在礦床的基本成礦規(guī)律［1-4］、礦床地球化學(xué)相關(guān)研究［5-7］和礦床成礦模式［8-9］。本文系統(tǒng)總結(jié)了馬元鉛鋅礦的地質(zhì)特征，探討了馬元鉛鋅礦床成因類型，并總結(jié)其主要控礦因素，為下一步在區(qū)域范圍內(nèi)開(kāi)展找礦勘查工作提供新思路。

2 地質(zhì)概況

馬元鉛鋅礦位于揚(yáng)子板塊北緣，米倉(cāng)山構(gòu)造帶南側(cè)，區(qū)域內(nèi)出露的地層由中晚元古界火地埡群變質(zhì)火山碎屑巖的基底地層和震旦系-寒武系下統(tǒng)地層碳酸鹽巖-碎屑巖的蓋層組成，蓋層角度不整合于基底地層之上，區(qū)域地質(zhì)圖如圖1 所示。

圖1 馬元鉛鋅礦區(qū)域地質(zhì)圖

礦區(qū)內(nèi)出露的地層有上震旦統(tǒng)燈影組（Z2dn）白云巖和下寒武統(tǒng)郭家壩組炭質(zhì)板巖（∈1g）（見(jiàn)圖2）。燈影組下段（Z2dn1）下部為底礫巖，上部為含礫長(zhǎng)石石英砂巖；燈影組上段（Z2dn2）為白云巖。根據(jù)上段巖性差異可分為四個(gè)巖性層，其中第三巖性層（Z2dn32）角礫狀白云巖是礦區(qū)內(nèi)主要的含礦層位。礦區(qū)內(nèi)NW 向斷裂對(duì)早期形成的礦體有進(jìn)一步的改造，表現(xiàn)在斷裂與角礫狀白云巖的交匯部位礦體厚度增大，閃鋅礦呈網(wǎng)脈狀、稠密細(xì)脈狀分布，鋅礦體沿NW 向裂隙展布等特征。

圖2 馬元鉛鋅礦床楠木樹(shù)礦段16 號(hào)勘探線剖面圖（據(jù)文獻(xiàn)［5］修改）

礦區(qū)內(nèi)共有55 個(gè)礦體，在蝕變帶共圈出49 個(gè)礦體，總體呈層狀、似層狀和透鏡狀，在空間上呈NEE 向或近EW 展布，沿走向及傾向具有明顯的分枝復(fù)核及膨縮變化現(xiàn)象，其中Zn1為主礦體，各主要礦體形態(tài)特征詳見(jiàn)表1，礦區(qū)與礦化有關(guān)的蝕變主要有碳酸鹽化和硅化。碳酸鹽化主要表現(xiàn)為與鉛鋅共生的熱液白云石和熱液方解石，以脈狀形式膠結(jié)白云巖角礫；硅化主要發(fā)育在礦體下盤(pán)，圍巖蝕變的范圍大小與礦體的厚度有著密切關(guān)系。

表1 馬元鉛鋅礦楠木樹(shù)礦段主要礦體特征一覽表

礦區(qū)內(nèi)金屬礦物以閃鋅礦、方鉛礦和黃鐵礦為主，脈石礦物主要有白云石、方解石、石英和瀝青等。礦石主要結(jié)構(gòu)呈它型-半自形粒狀結(jié)構(gòu)和交代溶蝕結(jié)構(gòu)；礦石構(gòu)造以角礫狀構(gòu)造，脈狀、浸染狀為主（圖3a-b）。

閃鋅礦：廣泛分布于各類礦石之中，呈半透明棕色、檸檬黃和深棕色，早期形成的閃鋅礦以深棕色為主，其結(jié)構(gòu)以它形不等粒狀為主，粒徑約為0.01～1.2 mm，最大可達(dá)2 mm（圖3c）。

方鉛礦：為礦區(qū)主要礦物之一，呈鉛灰色，常與閃鋅礦共生，多為半自形、它形不等粒結(jié)構(gòu)，粒徑約為0.005～1 mm，最大可達(dá)1.5 mm（圖3e）。

白云石：按其成因特征可分為兩種，一種為地層中的白云巖，主要呈灰白色它型-細(xì)晶白云巖，與礦化無(wú)關(guān)；另一種為白色粗粒白云石，多呈脈狀、團(tuán)塊狀，與礦化關(guān)系密切，與硫化物共生，為成礦熱液的產(chǎn)物（圖3c）。

黃鐵礦：呈亮黃色，主要呈它型粒狀結(jié)構(gòu)，粒徑約為0.05～0.10 mm，呈浸染狀分布于膠結(jié)物中，且多與閃鋅礦和方鉛礦共生（圖3d,f）。

石英：呈它形粒狀它型結(jié)構(gòu)，主要呈細(xì)脈狀分布于膠結(jié)物中，在膠結(jié)物中與硫化物共生（圖3d）。

圖3 馬元鉛鋅礦石特征圖

3 控礦因素及礦床成因

3.1 地層-巖性對(duì)礦床的控制

馬元鉛鋅礦床賦存在震旦系燈影組白云巖中，燈影組下部為底礫巖，其滲透性較好，可作為成礦流體的運(yùn)移通道。上部地層為寒武系郭家壩組炭質(zhì)板巖，其透水性較差，可作為成礦流體的遮擋層。同時(shí)，白云巖地層硬度小，化學(xué)性質(zhì)活潑、遇酸易溶解，在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過(guò)程中容易產(chǎn)生張性裂隙，后期當(dāng)含礦流體運(yùn)移至碳酸鹽巖地層中時(shí)，容易產(chǎn)生溶解擴(kuò)容的現(xiàn)象，可為成礦物質(zhì)提供沉淀場(chǎng)所。此外，白云巖中Mg2+可作為硫酸鹽熱化學(xué)還原反應(yīng)的催化劑［10］，有利于金屬硫化物的沉淀。

3.2 構(gòu)造對(duì)礦床的控制

馬元鉛鋅礦床與斷裂構(gòu)造關(guān)系密切，在構(gòu)造交匯部位形成厚大礦體。斷層附近的地層層理消失，通常發(fā)育構(gòu)造角礫巖和碎裂白云巖，鉛鋅等硫化物以膠結(jié)物形式膠結(jié)沉積白云巖，后生熱液充填特征明顯。然而，離斷裂帶較遠(yuǎn)的地層，層理較好礦化較弱，主要為細(xì)脈狀或浸染狀礦石。通常巖石越破碎鉛鋅礦化越富集，在構(gòu)造交匯部位尤其明顯，容易形成厚大礦體。此外，礦區(qū)構(gòu)造除斷層外，節(jié)理及裂隙等小構(gòu)造也十分發(fā)育，含礦裂隙和節(jié)理長(zhǎng)度約數(shù)米到數(shù)厘米，發(fā)育在含礦蝕變帶（角礫狀白云巖）中。

3.3 礦床成因初探

礦床基礎(chǔ)地質(zhì)特征：馬元鉛鋅礦床金屬礦物主要以閃鋅礦、方鉛礦為主，脈石礦物以石英、方解石、白云石為主，圍巖蝕變較弱以碳酸鹽化為主，鉛鋅礦化主要呈（網(wǎng)）脈狀充填于白云巖角礫中，與構(gòu)造關(guān)系密切，具有后生熱液充填特征，與典型MVT 鉛鋅礦床基本特征一致（見(jiàn)表2）。

表2 馬元鉛鋅礦床與典型MVT 鉛鋅礦床特征對(duì)比

成礦流體性質(zhì)：礦石構(gòu)造以脆性裂隙充填及膠結(jié)白云巖角礫為特征，礦石礦物和脈石礦物明顯是熱液活動(dòng)的產(chǎn)物，因此流體活動(dòng)是成礦的必要條件。劉淑文等［6］發(fā)現(xiàn)馬元鉛鋅礦床成礦流體的δ18O水值介于6.03～12.73，δ18D 值介于-92‰～113‰，遠(yuǎn)離大氣降水線，靠近有機(jī)水范圍，成礦溫度為100℃～300℃，鹽度介于7.9‰～17.6‰，成礦流體與盆地鹵水相似。礦區(qū)內(nèi)部分鉛鋅礦與瀝青共生，通常瀝青被認(rèn)為是古石油的變質(zhì)產(chǎn)物。據(jù)此推斷，在成礦流體運(yùn)移到破裂裂隙中沉淀閃鋅礦時(shí)，古石油也運(yùn)移到同一破裂裂隙中，并在成礦熱液的熱動(dòng)力作用下變質(zhì)為固體瀝青，由此推斷有機(jī)質(zhì)可能參與了成礦。

成礦物質(zhì)來(lái)源：礦石中C、O 同位素組成表明成礦流體中的C 來(lái)源于沉積碳酸鹽巖溶解作用，Pb 同位素值范圍較窄，在Pb 同位素組成模式圖中主要落入地幔與上地殼之間，具有造山帶混合特點(diǎn)，表明 Pb 來(lái)自于上地殼，而礦區(qū)內(nèi)燈影組白云巖中Pb、Zn 豐度平均值均低于地殼克拉克值，而基底地層Pb、Zn 豐度值高于地殼2～12 倍。因此，基底地層可能為礦床提供金屬來(lái)源。

成礦作用過(guò)程：發(fā)育在揚(yáng)子克拉通北緣沉積的上震旦統(tǒng)燈影組碳酸鹽巖，構(gòu)造背景相對(duì)較穩(wěn)定。區(qū)域地球化學(xué)特征表明上震旦統(tǒng)燈影組白云巖中Pb、Zn 背景含量高于地殼數(shù)十個(gè)數(shù)量級(jí)。此外，鉛鋅礦鉛模式年齡為420～637 Ma［11］，晚于賦礦圍巖形成的地質(zhì)時(shí)代，其成礦作用過(guò)程可概括為，加里東期揚(yáng)子板塊北緣不均勻隆升，碑壩穹隆形成，發(fā)育在揚(yáng)子克拉通北緣沉積成巖后的地下鹵水，在構(gòu)造應(yīng)力的驅(qū)動(dòng)下沿著基底與燈影組角度不整合面運(yùn)移，并在運(yùn)移過(guò)程中萃取了基底地層中的Pb、Zn，進(jìn)而形成富含金屬離子的含礦流體。當(dāng)含礦流體沿著斷裂運(yùn)移至燈影組角礫狀白云巖裂隙發(fā)育的地段時(shí)，其物理化學(xué)等條件發(fā)生變化，從而導(dǎo)致金屬硫化物沉淀，形成角礫狀礦石和脈狀鋅礦石。

4 結(jié)論

馬元鉛鋅礦床賦存于震旦系燈影組白云巖中，礦床與斷裂關(guān)系密切，礦物組合簡(jiǎn)單，金屬礦物以閃鋅礦、方鉛礦和黃鐵礦為主；脈石礦物主要有白云石、方解石、石英等，礦石構(gòu)造以角礫狀為主；硫化物以膠結(jié)形式膠結(jié)沉積白云巖角礫，具有后生熱液充填成礦的特點(diǎn)，成礦流體性質(zhì)與盆地鹵水相似，成礦物質(zhì)來(lái)源于基底地層，其基本地質(zhì)特征和地球化學(xué)特征與典型MVT 鉛鋅礦床相似。因此，馬元鉛鋅礦床應(yīng)屬于MVT 型鉛鋅礦床。