黃石市章山地區(qū)鉛鋅多金屬礦床成礦地質(zhì)及控礦條件分析

黃 婉，謝曉洪，吳永祥，劉 佳

（湖北省地質(zhì)局第一地質(zhì)大隊，湖北 大冶 435100）

湖北省黃石—廣濟成礦帶是鄂東南區(qū)域重要的鉛鋅礦成礦帶，在礦帶內(nèi)，目前自西向東分別發(fā)現(xiàn)了獅子立山—鳳梨山鉛鋅銀礦﹑楊武山鉛鋅礦﹑陽城鉛鋅礦（湖北省地質(zhì)科學(xué)研究所，1987），而對于位于礦帶中部的章山地區(qū)的鉛鋅多金屬礦沒有進行系統(tǒng)的評價(黃智輝等，2003)。通過對前人資料進行綜合研究整理，認為賦存在該地區(qū)的中上奧陶統(tǒng)寶塔組破碎帶地層中鉛鋅礦具一定的找礦前景，目前在鄂東南地區(qū)，對于這種賦存在破碎帶中脈狀的鉛鋅多金屬礦床的礦化特征及形成原因的研究還比較薄弱。因此在確定礦床成因類型的基礎(chǔ)上，強化分析礦床（體）的控礦因素，總結(jié)成礦規(guī)律，這對于該區(qū)的下一步找礦工作具有重要的指導(dǎo)意義，并對該區(qū)域同類型礦床的研究具有重要的啟示和借鑒意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

章山位于揚子準地臺下?lián)P子臺褶帶大冶凹褶斷束北東緣，大冶復(fù)式向斜與鄂城--大幕山隆起帶的復(fù)合部位，是一個地層出露較全﹑構(gòu)造活動強烈的地區(qū)（圖1）。

圖1 章山地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡圖（據(jù)湖北省地質(zhì)局第一地質(zhì)大隊，2018）

區(qū)內(nèi)地層出露比較全面，從寒武系至第四系，除了缺失中﹑下泥盆統(tǒng)和下石炭統(tǒng)外其余地層均有出露。其中古生界和中生界下三疊統(tǒng)分布最為廣泛，主要集中在本區(qū)中部廣大地區(qū)；黃石—大冶一線以西地區(qū)主要以中生界中--上三疊統(tǒng)﹑侏羅系和白堊系下統(tǒng)為主；新生界主要分布于大冶湖及其附近地區(qū)。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，具有多期次﹑多旋回構(gòu)造活動疊加﹑改造的特征。震旦紀以后持續(xù)抬升陸續(xù)形成淺海陸棚沉積，而后經(jīng)歷印支--燕山期由南向北的推覆剪切作用，形成北北東向略微凸出的弧形構(gòu)造格式。區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造主要包括有近東西向的汪仁--下陸復(fù)式背斜﹑大冶復(fù)式向斜；斷裂構(gòu)造主要為近東西向的下陸--章山斷裂帶及北東向的黃石--靈鄉(xiāng)斷裂帶﹑下陸--姜橋斷裂帶等。這些構(gòu)造控制了章山地區(qū)的各礦床和礦點的分布，并分別起著導(dǎo)礦﹑配礦及容礦等成礦作用（黃智輝等，2004；薛迪康等，1997；翟裕生等，1992）。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 賦礦地層

區(qū)內(nèi)奧陶系寶塔組的地層與成礦關(guān)系最為密切（圖2）。

圖2 章山鉛鋅礦床地質(zhì)圖（據(jù)湖北省地質(zhì)局第一地質(zhì)大隊，2018）

龍馬溪組(O3S1l)：上部紫灰－灰黑色含炭硅質(zhì)頁巖﹑硅質(zhì)頁巖，局部為薄層狀硅質(zhì)巖，下部為灰黃色薄層泥質(zhì)瘤狀灰?guī)r﹑泥質(zhì)灰?guī)r﹑粘土質(zhì)頁巖﹑粘土巖。

寶塔組(O2-3b)。第三巖性段：灰黃色薄層泥質(zhì)瘤狀灰?guī)r﹑泥質(zhì)灰?guī)r﹑粘土質(zhì)頁巖﹑粘土巖。為區(qū)內(nèi)主要賦礦層位。第二巖性段：青灰－紫紅色中厚層狀龜裂紋灰?guī)r﹑瘤狀灰?guī)r。為區(qū)內(nèi)主要賦礦層位。第一巖性段：淺灰色網(wǎng)眼狀白云質(zhì)灰?guī)r。為區(qū)內(nèi)主要賦礦層位。

上覆的龍馬溪組為一套灰黑色含炭硅質(zhì)頁巖﹑硅質(zhì)頁巖，下部為灰黃色薄層泥質(zhì)瘤狀灰?guī)r﹑粘土質(zhì)頁巖。與下伏的寶塔組為整合接觸。

2.2 控礦構(gòu)造

主要的控礦斷裂是東西向的鐵山—四棵斷裂帶東段，該斷裂帶走向為近乎于東西向，斷面傾角50°～80°，總體傾向南。斷裂主要切割了奧陶系中—上統(tǒng)，為一系列順層平行斷裂組成，表現(xiàn)為一組密集的裂隙帶；具有明顯的層間滑動特征和多期活動性。斷裂帶巖石破碎強烈，角礫巖極為發(fā)育，寬達幾米至幾十米不等，由硅化角礫巖，構(gòu)造透鏡體及節(jié)理密集帶組成，且可見方鉛礦﹑閃鋅礦充填（圖3）。斷層性質(zhì)以逆斷層為主。

圖3 章山鉛鋅礦床發(fā)育的礦化角礫巖

該斷裂帶至少經(jīng)歷了三期活動：早期表現(xiàn)為壓扭性；中期表現(xiàn)為張性；晚期表現(xiàn)為壓性。

另有一組北北東向斷層，組中F2﹑F3﹑F4斷層為平移逆斷層，水平錯距50m～100m，斷面呈波狀彎曲，局部見有透鏡狀﹑扁豆狀的碎裂巖分布，成分主要為碳酸鹽，局部見含銅重晶石脈順斷層產(chǎn)出。

2.3 圍巖蝕變

礦區(qū)內(nèi)近礦圍巖蝕變較為強烈，主要包括有碳酸鹽化﹑硅化﹑重晶石化及螢石化等。其中與礦化關(guān)系密切的是硅化﹑重晶石化﹑及螢石化等蝕變（圖4）。

硅化：巖石中石英一般呈脈狀產(chǎn)出，石英脈分為兩種：①與成礦有關(guān)，主要分布在F1破碎帶中，呈暗灰—煙灰色，石英透明度高；②與礦化無關(guān)，主要分布在研究區(qū)南部地層中，分布范圍廣，規(guī)模小。一般呈混濁的乳白色，質(zhì)純，石英透明度低。

重晶石化是區(qū)內(nèi)僅次于硅化的一種圍巖蝕變，通常和石英脈（脈狀的硅化）﹑碳酸鹽化﹑白云石化相伴出現(xiàn)。主要與區(qū)內(nèi)鋅礦化關(guān)系較為密切，重晶石多呈復(fù)脈狀或星點狀分布于礦化圍巖中。

碳酸鹽化以在碳酸鹽巖地層中以脈狀充填為特征（圖4a，4b）。

圖4 章山鉛鋅礦床典型巖心照片

2.4 礦體特征

區(qū)內(nèi)共圈定6個大小不等的礦體，其中工業(yè)礦體5個（1號﹑2號﹑3號﹑4號﹑6號），低品位礦體1個（5號）。區(qū)內(nèi)1號礦體相對規(guī)模較大。

1號銀鉛礦體分布在2線至1線向東25m之間，礦體由1線TC1301﹑0線TC1303﹑2線TC1306工程揭露，為工業(yè)礦體。

礦體賦存在由斷層F1形成的破碎帶中。礦體走向與斷層F1大體一致，總體走向近東西向，走向長141m。礦體埋深不大，主要分布于地表附近，礦體走向上受地形影響。礦體傾向南，傾角70°～75°，沿傾向延伸30m；礦體厚度2.16m～12.67m，平均厚度7.42m，厚度變化系數(shù)100.23%；賦存標高+80至+40m左右，埋深在0m至25m左右。整體而言，礦體中鉛﹑銀品位變化呈中部高兩側(cè)低地趨勢。礦體鉛品位變化系數(shù)為78.494%，伴生銀品位變化系數(shù)為72.62%。

其余礦體為單工程控制礦體，具體特征見表1。

表1 章山礦床其他小礦體地質(zhì)特征簡表

2.5 礦石特征

2.5.1 礦石類型

（1）角礫（碎裂）狀礦石。該類型礦石是本區(qū)最重要，也是最為最普遍的一種礦石類型，礦石礦物主要為角礫狀的方鉛礦和黃鐵礦。礦石與圍巖界線多呈漸變關(guān)系，無明確的界線。礦石由角礫和膠結(jié)物兩部分組成，角礫含量80%左右，主要以不規(guī)則的灰?guī)r角礫為主；膠結(jié)物是主要的賦礦部位，由方鉛礦﹑閃鋅礦﹑或白鐵礦和其它混合物組成，膠結(jié)物含量約20%。

（2）細脈浸染狀礦石。該類型礦石主要以細脈浸染狀方鉛礦礦石和細脈浸染狀閃鋅礦礦石為主，整體來看，礦石品位較低，產(chǎn)出于含礦角礫巖中，其中金屬礦物沿巖石裂隙連續(xù)充填為細脈狀，不連續(xù)時為稀疏浸染狀，主要礦石礦物包含方鉛礦﹑閃鋅礦及黃鐵礦等；脈石礦物主要為方解石，另有少量重晶石﹑天青石等。

2.5.2 礦石組成

礦石中見有16種礦物，主要金屬礦物有方鉛礦﹑閃鋅礦﹑黃鐵礦，非金屬礦物主要有方解石﹑白云石﹑重晶石等。

礦石礦物組合有兩種，一為銀砷黝銅礦—黃銅礦—方鉛礦多硫化物組合；一為黃銅礦—方鉛礦（閃鋅礦）—黝銅礦—孔雀石組合（表2）。

表2 礦石礦物分類統(tǒng)計表

2.5.3 主要礦物特征

（1）方鉛礦（PbS）。鉛灰色，金屬光澤，常呈它形粒狀，局部偶見呈自形晶產(chǎn)出。其粒徑一般在0.1mm～0.2mm。方鉛礦主要呈細脈狀集合體充填于礦石空隙間。部分角礫巖礦石中方鉛礦較為均勻的散布于含碳質(zhì)方解石為主的膠結(jié)物中，呈似海綿隕鐵結(jié)構(gòu)。礦石中一般細脈狀侵染狀方鉛礦品位較高。

（2）閃鋅礦（ZnS）。棕褐色﹑棕黃色，樹脂光澤，呈它形粒狀，粒徑多在0.02mm～0.1mm，與方鉛礦相伴呈細脈狀充填于巖礦石中。

（3）白鉛礦（PbCO3）。分布于礦區(qū)地表淺部，多沿方鉛礦的解理及邊緣交代。

2.5.4 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石主要結(jié)構(gòu)有粒狀結(jié)構(gòu)（圖5a）﹑交代結(jié)構(gòu)（圖5b﹑d）。同時也有少部分包裹（圖5c）﹑膠狀﹑鮞狀﹑放射狀結(jié)構(gòu)等，其中粒狀結(jié)構(gòu)金屬礦物主要是方鉛礦﹑閃鋅礦﹑白鐵礦等，部分呈他形晶；交代結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為黃鐵礦被方鉛礦（圖5d）﹑閃鋅礦交代而成殘留狀﹑孤島狀。

圖5 章山鉛鋅礦床典型礦石結(jié)構(gòu)

礦石構(gòu)造主要有角礫狀構(gòu)造﹑脈狀構(gòu)造和浸染狀構(gòu)造等，其中角礫狀﹑浸染狀最為常見。

3 礦床成因初探

近年研究鉛鋅礦床的類型時，主要是以海相火山作用﹑層控理論和多成因觀點為起點，考慮圍巖和地球化學(xué)特征（如同位素﹑微量元素等)，同時結(jié)合礦床的地質(zhì)特征﹑成礦流體特征﹑成礦作用﹑成礦環(huán)境等進行鉛鋅礦床類型的劃分(林孝先，2014)。根據(jù)含礦建造的不同，綜合礦床的地質(zhì)特征，通常將鉛鋅礦床主要分為SEDEX型﹑MVT型﹑VMS型﹑砂頁巖容礦的沉積或沉積—變質(zhì)型礦床﹑與巖漿巖有關(guān)的斑巖﹑矽卡巖﹑熱液交代型礦床和陸相火山巖型礦床和非硫化物鋅礦床。

章山鉛鋅礦床的基本地質(zhì)特征：

（1）章山礦床礦體賦存于奧陶系碳酸鹽地層的角礫巖中。而奧陶系是區(qū)域上一個重要的礦源層，特別是寶塔組(O2-3b)碳酸巖中，該層位的Pb﹑Zn﹑Ag平均含量遠高于周邊地層。主要巖性是一套白云巖﹑白云質(zhì)灰?guī)r﹑泥質(zhì)灰?guī)r的海相蒸發(fā)巖沉積建造，并且賦礦部位發(fā)生強烈的角礫巖化。角礫巖帶滲透率高，有利于成礦流體進入，由于硫化物沉淀是一個生酸的過程，因此在硫化物沉淀過程中形成的酸會進一步造成碳酸鹽巖地層的溶解，進一步發(fā)生性角礫巖化。礦體底板是奧陶系上統(tǒng)龍馬溪組(O3S1l)泥頁巖，對含礦熱液有較好的屏蔽作用（表3）。

表3 章山鉛鋅礦礦體附近圍巖成礦元素含量一覽表（蔡恒安，2014）

（2）章山礦床礦體產(chǎn)出在空間上和東西向構(gòu)造帶密切相關(guān)，礦化多見于裂隙充填物中，裂隙呈網(wǎng)脈狀，充填以含方鉛礦的碳酸鹽為主，常凸出于巖石表面。層間構(gòu)造一般可識別，但也有地段被破壞，使巖石造成一種“角礫巖化”，形成廣義的同生沉積角礫巖；礦體的形態(tài)﹑產(chǎn)狀嚴格受破碎帶制約，近東西向構(gòu)造帶為導(dǎo)礦和容礦構(gòu)造。

褶皺構(gòu)造與礦體的關(guān)系：礦區(qū)位為汪仁復(fù)背斜的東段，在向斜軸的兩側(cè)常伴有東西向縱向斷裂構(gòu)造，使層間發(fā)生破碎，初步形成的容礦空間。同時，早期存在巖石中的元素在經(jīng)過構(gòu)造變動后，形成近距離的遷移，并沿裂隙富集。這是區(qū)內(nèi)的第一期改造富集階段，這期次構(gòu)造導(dǎo)致三疊系碳酸鹽地層中地表巖溶現(xiàn)象較為普遍，由巖溶作用形成的角礫巖也較為常見。但是角礫巖中礦化微弱，特別是在滲濾層中基本不見鉛鋅礦化，但在鐵泥質(zhì)膠結(jié)角礫巖中，可見星點狀﹑浸染狀方鉛礦化，區(qū)內(nèi)5號礦體產(chǎn)于該部位，該處產(chǎn)出的礦體多較薄，且礦石品位較低。

斷裂構(gòu)造與礦體的關(guān)系：區(qū)內(nèi)褶皺與斷裂屬同一構(gòu)造體系，同屬于淮陽山字型構(gòu)造前弧擠壓帶的基本組成部分(譚秋明，1991)。斷裂構(gòu)造疊加層間破碎帶上時，從而進一步形成的容礦空間，同時驅(qū)動成礦熱液活動，成礦元素通過斷裂構(gòu)造進行運移使之進一步富集，這是區(qū)內(nèi)的第二期改造富集階段（李松生，1987）。這期次主要由近東西向斷裂多活動引起形成的角礫巖，具有破碎強烈的特點，角礫成分以原巖為主，角礫大小懸殊，多呈棱角狀﹑次棱角狀，膠結(jié)以鐵﹑泥質(zhì)和方解石膠結(jié)為主，局部見重晶石膠結(jié)。章山礦體主要就賦存于其中，礦石均為角礫狀，礦石礦物以膠結(jié)物中多見，礦化以鉛鋅銅銀等多金屬為主。

據(jù)以上特征顯示，從礦物組合﹑圍巖蝕變特征等現(xiàn)象來看，本礦床與MVT鉛鋅礦床類似，本礦床的成因類型為沉積-熱液疊加改造礦床?；诖?，章山礦床的成礦模式為：

在白云巖﹑灰?guī)r等碳酸鹽巖地層在奧陶紀形成的時候，同時地層中通過沉積作用形成少量的金屬硫化物，初步富集了鉛鋅等物質(zhì)。

由于印支—燕山期多期次﹑大規(guī)模的推覆活動，形成黃金山推覆滑脫構(gòu)造，黃金山向斜層間滑脫﹑破碎明顯，巖石空隙率增大，在地層中形成了滲透率較高的層位。

在后期大氣降水的作用下，由于氧化還原條件的變化，地層中的硫化物進行二次富集，并形成工業(yè)礦體。

找礦標志：章山礦床的礦體賦存于奧陶系碳酸鹽巖地層中，主要的礦石礦物為閃鋅礦和方鉛礦賦存于地層角礫巖中。通過研究表明章山礦床的形成可能與巖漿活動關(guān)系不大，礦體主要賦存在碳酸鹽巖地層中，地層中有硫酸鹽和有機物可以提供還原硫。其可能是一個密西西比河谷型(MVT）鉛鋅礦床，但是這類礦床通常具有大規(guī)模出現(xiàn)的特征，且礦體順層分布。

章山礦床具有和典型MVT鉛鋅礦床相似的特征和形成環(huán)境，主要的區(qū)域找礦標志為：①奧陶系中上統(tǒng)和三疊系大冶組的存在，特別是該層位中近東西向構(gòu)造破碎帶是重要的地質(zhì)找礦標志。②重晶石化﹑螢石化﹑硅化為區(qū)內(nèi)此類型礦床的蝕變標志。③同時低阻﹑高激化的物探異常及與Pb﹑Zn﹑Ag綜合化探異常組合是間接尋找本類型礦床的的物化探標志。

4 結(jié)論

通過對章山鉛鋅礦床詳細的礦床地質(zhì)特征研究，本文主要取得了以下結(jié)論和認識：

（1）章山礦床礦體分布與地層關(guān)系密切。賦礦層位為奧陶系中上統(tǒng)，而奧陶系是區(qū)域上一個重要的礦源層，特別是寶塔組(O2-3b)碳酸巖中，該層位的Pb﹑Zn﹑Ag平均含量遠高于周邊地層。主要巖性是以白云巖﹑白云質(zhì)灰?guī)r﹑泥質(zhì)灰?guī)r為主的一套海相蒸發(fā)巖沉積建造。礦體底板是奧陶系上統(tǒng)龍馬溪組(O3S1l)泥頁巖，對含礦熱液有較好的屏蔽作用。

（2）章山礦床內(nèi)礦體均賦存于含礦角礫巖中，角礫巖是沉積作用﹑巖溶作用﹑構(gòu)造作用共同產(chǎn)物，其分布于黃金山向斜核部，或裸露于地表﹑或隱伏于地下。由于印支—燕山期多期次﹑大規(guī)模的推覆活動，形成黃金山推覆滑脫構(gòu)造，黃金山向斜層間滑脫﹑破碎明顯，巖石空隙率增大，為礦液的富集提供了場所。

（3）從礦石組合來看，章山礦床礦石礦物均為低溫熱液型礦物。礦石礦物主要為閃鋅礦﹑方鉛礦以及少量的黃鐵礦，脈石礦物主要為方解石和白云石，以及極少量的螢石；礦石類型主要包含角礫巖型和脈狀充填型兩種；成礦溫度比較低；成礦物質(zhì)來源有兩個方面，一方面奧陶系礦源層本身攜帶的Pb﹑Zn等礦質(zhì)，另一方面受構(gòu)造活動的影響，成礦熱液攜帶來Pb﹑Zn等礦質(zhì)，再通過水的循環(huán)在有利部位形成工業(yè)礦體。