湖南省花垣縣排樓鉛鋅礦礦床地質特征及控礦因素分析

朱國勝，覃日賢，田青男

1 區(qū)域地質背景

花垣鉛鋅礦田位于武陵斷彎褶皺帶內，其北西為桑植復向斜，南東為白堊紀沉積斷陷沅麻盆地。區(qū)內出露地層主要為青白口系板溪群和南華系－志留系等海相地層。區(qū)內地殼運動活躍，主要經歷了武陵運動、雪峰運動、加里東運動、印支運動、燕山運動及喜山運動等構造運動。褶皺、斷裂構造發(fā)育，褶皺主要以古丈復背斜、禾庫復向斜、摩天嶺背斜為主，深大斷裂以張家界－花垣斷裂、兩河-民樂斷裂、麻栗場斷裂為主，構成北東往保靖、張家界收斂，南西向貴州撒開的帚狀弧形構造變形。

2 礦床地質特征

排樓鉛鋅礦床為一隱伏礦床，隱伏于地下240m ～700m。位處花垣鉛鋅礦田北東部，花垣-張家界斷裂南東側，李梅背斜南東翼。礦區(qū)西部分布有楊家寨礦區(qū)、大腦坡礦區(qū)。區(qū)內出露地層有寒武系石牌組、清虛洞組、高臺組、婁山關組及第四系。

2.1 地層

2.1.1 石牌組（∈1s）

為淺黃綠色含石英粉砂質頁巖、深灰色鈣質頁巖，風化后呈黃灰-黃褐色，頁理較發(fā)育。頂部偶夾鈣質頁巖及少量薄層灰?guī)r。厚度＞100m。

2.1.2 清虛洞組

根據巖性特征可分為2 段，下段為灰?guī)r段和上段為白云巖段。現描述如下：

（1）下段第一亞段（∈1q1-1）：深灰色薄層狀泥粉晶灰?guī)r與含泥云質灰?guī)r互層，水平層理平直。厚度52m ～110m。

（2）下段第二亞段（∈1q1-2）：下部為深灰色厚層狀條帶狀泥晶灰?guī)r，條帶較為平直；上部為深灰色厚層（豹皮狀）含礫砂屑云質灰?guī)r，云質形態(tài)呈不規(guī)則斑塊狀。厚40m ～50m。

（3）下段第三亞段（∈1q1-3）：灰-深灰色巨厚層泥-粉晶藻灰?guī)r、含生屑藻灰?guī)r、含云質粉晶藻灰?guī)r、含砂屑藻灰?guī)r，具質純、性脆等特征。厚10m ～175m。為鉛鋅礦主要含礦層。

（4）下段第四亞段（∈1q1-4）：灰色巨厚層含藻砂屑灰?guī)r、亮晶砂屑灰?guī)r、云質鮞?；?guī)r，底部為一薄層鮞粒砂屑灰?guī)r。厚41m ～79m。為鉛鋅次要含礦層。

（5）上段第一亞段（∈1q2-1）：深灰色中-厚層殘余砂屑白云巖，中晶白云巖、藻屑細晶白云巖、鮞狀白云巖。厚42m ～73m。為鉛鋅次要含礦層。

（6）上段第二亞段（∈1q2-2）：淡黃色紋層狀白云巖、深灰～淺灰色厚層細晶白云巖夾紋層狀白云、藻團粒白云巖。厚82m ～164m。

2.1.3 高臺組（∈2g）

底部為深灰色厚層斑塊狀泥質白云巖，上部為深灰色薄層紋層狀細晶白云巖。厚17m ～36m。

2.1.4 婁山關組（∈2-3l）

下段為淺灰色厚層砂礫屑白云巖、中-細晶白云巖、假鮞粒白云巖；上段為褐黃色厚層狀紋層白云巖、灰-深灰色厚層細-粉晶晶白云巖、含鮞粒砂屑白云巖。厚＞563m。

2.2 構造

2.2.1 褶皺構造

礦床內褶皺簡單，為一傾向南東的單斜構造，巖層傾角平緩，5°～10°。

2.2.2 斷裂

礦區(qū)內斷裂構造較為發(fā)育，規(guī)模較大的3 條斷層控制了礦區(qū)的主要格架。其中北部2 條斷層組成了北西側花垣-張家界斷裂帶邊界，控制了礦床北西側邊界。南部1 條涼水井斷裂控制了礦床南東側邊界。其他規(guī)模較小的斷裂使礦層上覆巖層破碎，疏松。

花垣-張家界斷裂帶走向60°～70°，傾向北西，傾角45°～70°，斷裂帶兩盤均為婁山關組，北西盤下降，南東盤上升，垂直斷距達500m 以上，為多期次活動區(qū)域大斷裂。斷裂兩側均分布有鉛鋅金屬礦床，為一區(qū)域性導礦構造。

2.2.3 小型構造

礦床內小型構造主要有層間破碎帶、縫合線構造、孔隙構造、巖溶構造角礫等。縫合線構造與層間破碎帶、孔隙構造等常常交織在一起，形成鉛鋅礦容礦構造。

（1）層間破碎：層間破碎廣泛分布于礦區(qū)內含礦巖層和上覆巖層中。層間破碎帶中乳白色方解石脈、白云石脈及少量重晶石脈發(fā)育，多呈不規(guī)則團塊狀、細脈狀充填于層間破碎角礫之間。層間破碎特征有三個較為明顯特征：一是形成層間破碎角礫巖；二是巖石中擠壓形成破裂紋；三是在成礦期后的層間破碎構造作用，形成角礫狀構造礦石。

（2）縫合線構造：礦區(qū)內不規(guī)則鋸齒狀縫合線構造在礦區(qū)內含礦巖層和上覆巖層中分布較為廣泛。一般認為縫合線構造是巖石在固結成巖的初期階段在壓溶作用形成的，絕大多數縫合線構造大致順層分布，垂直層理的縫合線構造分布較少。在含礦巖中，縫合線構造與層間破碎構造、孔隙構造經常交織在一起，形成了礦區(qū)內常見的細脈狀鉛鋅礦石。

（3）孔隙構造：主要為分布在清虛洞組藻屑灰?guī)r的藻腐孔和砂屑灰?guī)r的粒間孔隙等，常常與縫合線構造形成孔隙-縫合線系統(tǒng)，發(fā)育斑點狀-細脈狀礦石，局部形成網狀礦石。

（4）巖溶構造角礫有兩個特點：一是分布無規(guī)律；二是分布的地方發(fā)育有地下溶洞。當溶洞頂板承受不住上覆巖層的重壓，發(fā)生崩塌，巖石碎塊與地表崩塌的粘土經過一段時間的地下流水搬運、在低洼處沉積形成巖溶角礫巖。

2.3 圍巖蝕變

圍巖蝕變發(fā)育范圍較廣，總體程度較弱，主要為方解石化，次為白云石化、黃鐵礦化，少見重晶石化、螢石化、褪色化等。

（1）方解石化：多發(fā)育于清虛洞組灰?guī)r，下段第三、第四亞段多見，呈淺灰-白色，多呈斑塊狀、脈狀分布，方解石與圍巖接觸部位多見細粒閃鋅礦集合體，與礦化關系密切，有礦化處一般有方解石，但有方解石不一定有礦化，如第一亞段薄層灰?guī)r中方解石均無礦。根據野外觀察，方解石可分為成礦前-成礦期方解石和成礦后方解石兩類。前者多為網脈狀、花斑狀、斑脈狀及細脈狀，常有鉛鋅礦沿著其邊緣產出；后者多呈高角度細脈狀，不含礦或切割礦脈。

（2）白云巖化：廣泛分布于上覆巖層中，一般為后生熱液蝕變階段形成的白云石，主要分布在層間破碎帶角礫之間的空隙、或沿巖石中的節(jié)理裂隙充填。在角礫之間空隙的白云石多呈不規(guī)則團塊狀脈分布，在節(jié)理裂隙充填的白云石呈細脈狀分布。在被云巖化的含礦巖層中（主要是在清虛洞組下段第四亞段中）白云石多呈粉晶、細晶狀沿各種孔隙或微裂隙交代原巖，形成大小不等的團塊，有時交代范圍較大而形成交代白云巖，與礦化關系不密切。

（3）黃鐵礦化：分成巖期的黃鐵礦和成礦期的黃鐵礦，前者多沿壓溶縫合線分布，后者多與鉛鋅礦伴生，且富集鉛鋅。成礦期黃鐵礦，細-中細粒，在脈狀、網脈狀、斑脈狀、致密塊狀礦石中均較發(fā)育，常與閃鋅礦共生，分布于鉛鋅礦與圍巖接觸部位，此類型黃鐵礦在整個成礦過程中均有形成。

（4）重晶石化：常與方解石共生，呈網脈狀、花斑狀及斑脈狀。重晶石化與成礦關系密切，是富礦階段熱液蝕變的重要標志之一。重晶石化發(fā)育的地方往往是富礦產出的位置，而呈小斑塊狀散布的重晶石化地段礦化微弱。

（5）螢石化：螢石呈紫色、黑色或無色粒狀、團塊狀分布，與礦化關系密切，常與方解石脈共生，螢石化發(fā)育的地段鉛鋅礦品位相對較高。

（6）褪色化：礦區(qū)普遍發(fā)育，表現為靠近礦化部位圍巖受熱液作用影響，由深灰色-灰黑色變?yōu)闇\灰色。褪色化蝕變作為礦區(qū)重要的找礦標志之一，其形成原因可能有兩種，一是成礦熱液熱力對巖石的烘烤，二是熱液直接與巖石發(fā)生交代作用，前者與礦化無明顯關系，后者與礦化關系密切，這也是礦區(qū)有褪色化的地方不一定有礦，而有礦的地方必定有褪色化的原因。

2.4 礦（化）層及礦體特征

礦床內含礦層由下至上有5 個礦化部位，12 個礦化層。其中下段第三亞段礦3 個礦化部位，8 個礦化層；下段第四亞段礦1個礦化部位，2 個礦化層；上段第一亞段1 個礦化部位，2 個礦化層。鉛鋅礦體主要分布在下段第三亞段礦化部位中。

礦體均為隱伏，形態(tài)簡單，主要呈似層狀、透鏡狀礦體。在靠近涼水井斷裂附近，礦體走向北東，傾向南東，傾角5°～12°；其余地段，礦體走向北西-南東，傾向北東，傾角3°。礦體規(guī)模以小型為主，次為中、大型。礦床內共圈定礦體21 個，其中大型礦體3 個，長約800m，寬約500m，資源量49.43 萬噸，占資源總數73%，中型礦體5 個，長300m ～800m，寬200m ～500m，資源量16.91 萬噸，占資源總數25%；小型礦體13 個，占資源總數2%。礦塊厚度1.04m ～6.17m，平均2.72m。Pb 品位0.14%～3.00%，平均0.68%。Zn 品位0.11%～4.77%，平均1.84%。

2.5 礦石質量特征

2.5.1 礦石組成

礦石礦物成分簡單，礦石礦物主要為閃鋅礦，次為方鉛礦、黃鐵礦，少量褐鐵礦。脈石礦物主要為方解石，次為白云石，少量的重晶石、螢石、石英。礦物生成順序為：黃鐵礦-閃鋅礦-方鉛礦。

（1）閃鋅礦：多為淡黃色～米黃色，肉眼可辨，多呈不規(guī)則粒狀、半自形-它形粒狀，粒徑為0.05mm ～2.0mm，閃鋅礦多呈集合體沿巖石裂隙充填呈脈狀，交代黃鐵礦，并被方鉛礦交代。含量比例一般為5%～20%，最高可達70%。

（2）方鉛礦：呈不規(guī)則粒狀、自形狀分布于方解石或白云石等透明礦物中，其集合體呈細脈狀裂隙充填，交代黃鐵礦及閃鋅礦，粒徑為0.02mm ～0.5mm。含量比例一般在1%～10%之間。

（3）黃鐵礦：呈半自形-它形粒狀，粒徑0.02mm ～0.8mm。

2.5.2 礦石組構

礦石結構主要為半自形～他形粒狀結構，少量梳狀脈結構、細脈狀結構、碎裂結構、填隙結構、脈狀結構、交代結構。礦石構造主要有斑點狀構造、斑點-細脈狀構造、細脈狀構造、角礫狀構造、環(huán)帶狀構造和網脈狀構造等。

（1）礦石結構。①半自形～他形粒狀結構：閃鋅礦、方鉛礦呈半自形—它形粒狀結構分布于透明礦物中，閃鋅礦集合體具脈狀特征，交代黃鐵礦，在斑脈狀、網脈狀礦石中的閃鋅礦和方鉛礦晶形較好。②梳狀脈結構：閃鋅礦集合體與黃鐵礦集合體沿巖石裂隙對稱生長，構成梳狀脈結構。③細脈狀結構：主要為閃鋅礦被方鉛礦沿裂隙及邊緣交代。④碎裂結構：主要為閃鋅礦碎裂，黃鐵礦被閃鋅礦交代。⑤填隙結構：主要為閃鋅礦呈不規(guī)則粒狀分布于透明礦物中，呈填隙結構。⑥脈狀結構：主要為閃鋅礦集合體呈脈狀結構穿插呈于巖石裂隙中，交代黃鐵礦。⑦交代結構：主要為閃鋅礦交代黃鐵礦，被方鉛礦交代。

（2）礦石構造。①斑點狀構造：閃鋅礦、方鉛礦和乳白色斑點方解石較均勻的呈斑點狀星散分布于深灰色灰?guī)r中。②斑點-細脈狀構造：分布的閃鋅礦與縫合線構造發(fā)育關系密切，乳白色方解石脈沿縫合線構造裂隙充填，多數閃鋅礦和方鉛礦呈斑點狀分布于方解石脈中。③細脈狀構造：淡黃色脈狀閃鋅礦集合體和乳白色不規(guī)則團塊狀方解石脈緊密共生在一起，沿著構造裂隙充填，呈脈狀分布。④角礫狀構造：角礫呈多邊形棱角狀，膠結物多為方解石，沿著角礫裂隙充填，閃鋅礦和方鉛礦呈角礫狀分布在方解石邊緣。⑤環(huán)帶狀構：閃鋅礦、黃鐵礦或方鉛礦，一種或多種礦物圍繞角礫或某一核部分布，形成封閉的環(huán)帶。⑥網脈狀構造：主要由閃鋅礦，次為方鉛礦及黃鐵礦與方解石、白云石、重晶石、螢石等脈石礦物一道沿圍巖縱橫交錯的各種裂隙交代充填而成的一種構造。

2.5.3 礦物伴生組分

礦石中達到評價指標要求的有用組分有：三種組分，低于評價指標要求的組分有：S、In、Cu、Mo、Se。其中Ag、Cd、Se均以類質同像的形成存在于鉛或鋅的礦物晶格中，可以在冶煉過程中綜合回收利用。礦石中有害組分含量低，主要有Al2O3、SiO2、Fe 等。

3 控礦因素分析

3.1 地層、巖性、巖相對成礦的控制

地層對成礦的控制表現在礦體僅分布在寒武系下統(tǒng)清虛洞組下段第三、四亞段及上段第一亞段，礦化不像花垣礦田其他礦區(qū)嚴格受第三、四亞段藻礁灰?guī)r控制。巖性對礦體的控制表現在賦礦巖性多為質純性脆、化學性質活潑、易破碎的藻屑灰?guī)r和少數孔隙發(fā)育的藻屑白云巖。成礦熱液沿著巖石孔隙運移、沉淀，并產生蝕變、礦化，礦化富集時則形成礦體。

巖相對成礦作用的控制表現在礁體控制礦床及礦帶。本礦床基本受到巖相的控制，見礦鉆孔基本主要分布在藻礁相上，而未見礦鉆孔基本為礁前砂壩相；花垣礦田中，角弄-毛溝藻礁體控制了大腦坡、排樓鉛鋅礦床；李梅-漁塘礁體控制了漁塘-芭茅寨-李梅鉛鋅礦床。巖相控制礦帶表現為貴州嗅腦-湖南花垣-湖南永順一帶鉛鋅礦基本沿著寒武系臺地邊緣礁灰?guī)r帶分布。

3.2 構造對成礦的控制

（1）礦床內部，花垣-張家界斷裂與涼水井斷裂構成了礦區(qū)構造格架，為礦床一級導礦構造。次一級相互切割、交錯的伴生或從生斷裂，為礦液在礦床內部運移提供了通道，節(jié)理-孔隙-縫合線-層間破碎帶-構造巖溶角礫構造系統(tǒng)進一步為礦液運移、沉淀提供了空間。節(jié)理、孔隙等小構造越密集地方，尤其是網狀裂隙密集發(fā)育地方，常常見富礦。

（2）區(qū)域上，花垣-張家界大斷裂控制了花垣鉛鋅礦床及礦化的分布。①斷裂帶兩側均分布有鉛鋅礦床，北部主要為楊家寨鉛鋅礦床，南部為大腦坡-李梅-漁塘鉛鋅礦床。②越接近斷裂帶，其礦床越富，礦體長度、寬度越大，礦層數越多；從花垣-張家界斷裂由北往南到清水塘礦區(qū)，其Pb、Zn 品位由Zn/Pb（5.0 ～2.0）變?yōu)閆n/Pb（2.0 ～1.0），有變低趨勢；③根據花垣礦田包裹體測溫結果，由北往南李梅礦床-芭茅寨礦床-漁塘礦床-清水塘礦床，成礦溫度逐漸降低，暗示著礦液由北向南運移過程。

3.3 圍巖蝕變對成礦的控制

礦體的形成與蝕變關系密切，無蝕變的巖石，基本未見鉛鋅礦化。成礦前-成礦期方解石作為本礦床最普遍且與礦化最密切的蝕變，控制了鉛鋅礦的產出部位。礦床內的富礦常常產出在方解石、黃鐵礦化、重晶石化發(fā)育的地方。

4 礦床成因

排樓鉛鋅礦床成礦年齡應受到花垣鉛鋅礦田成礦年齡制約，約為410Ma，屬后生礦床；花垣礦田Pb 同位素主要來自上地殼；S 同位素來自下伏地層板溪群馬底驛組-寒武系地層中的硫酸鹽，成礦流體主要為地層水、大氣降水和少量變質水，成礦溫度為99℃～197℃，屬低溫，成礦壓力低，成礦深度為1.3km。上述前人測試分析結合本礦床地質礦產特征，認為本礦床具有MVT型鉛鋅礦床特征。

結合大地構造演化，此時湘西北地區(qū)正處于加里東期下的前陸盆地環(huán)境；成礦熱液在構造擠壓和構造熱的作用下，沿著花垣-張家界斷裂及其次級斷裂向上運移，當成礦熱液運移至清虛洞組藻灰?guī)r、藻屑白云巖時，受到礦層頂、底低滲透地層阻擋，礦液沿著高-低滲透巖性界面發(fā)生橫向運移，在各種藻腐孔隙、鮞粒間的空隙、各種構造巖溶角礫、裂隙、層間破碎帶及縫合線中運移和沉淀。這可能也是清虛洞組上段第一亞段藻屑白云巖成礦的原因。

5 結論

（1）排樓鉛鋅礦賦礦地層為清虛洞組下段第三、四亞段和上段第一亞段，含礦巖性多為藻灰?guī)r、含藻砂屑灰?guī)r、鮞?；?guī)r和藻屑白云巖。礦體呈似層狀、透鏡狀分布；礦石礦物主要為閃鋅礦，次為方鉛礦、黃鐵礦；脈石礦物主要為方解石，次為白云石、重晶石。礦石結構以半自形～他形粒狀結構為主，少量梳狀脈結構、細脈狀結構、碎裂結構、填隙結構、脈狀結構、交代結構等類型；礦石構造主要有斑點狀、斑點-細脈狀構造、細脈狀構造、角礫狀構造、環(huán)帶狀構造和網脈狀構造。

（2）根據礦床地質特征與控礦因素，本區(qū)具有巖相控礁、礁控礦床特征，同時構造、蝕變發(fā)育部位往往是礦化富集部位。因此，進行地層巖性、巖相、構造、蝕變的綜合分析有利于隱伏礦床的找礦工作。

（3）綜上所述，排樓鉛鋅礦床具有典型的MVT 型鉛鋅礦床成礦特征。