南秦岭矿带旬北地区铅锌热水沉积成矿与钠长石特征分析

张宏德 胡德银 王化锋 李洪全

（1.陕西省地矿局第一地质队 陕西 安康 725000；2.安康市金州矿业有限公司 陕西 安康 725000）

0 引言

该区位于扬子板块北部被动大陆边缘,隶属于迭部—旬阳地层分区牛山地层小区，已知铅锌矿点主要沿区内汉江复背斜两翼出露的志留纪梅子垭组层位分布，局部分布于中泥盆统石家沟组中，沉积物主要经细碎屑及泥质物质为主，携带少量的碳酸盐。沉积岩石类型在垂向上的岩性变化特征为由下往上由粗变细的沉各序列，并具有多期次多旋回沉积特征。近年来，旬北铅锌矿集区发现了长达近百公里的铅锌矿带及钠长石岩带，铅锌矿多顺层整合产在以志留系为主的细碎屑岩中，沉积特征明显，含矿层内热水沉积岩发育，围岩蚀变不明显，矿体下部钠长石岩发育，底板多见铁碳酸盐岩，矿层内常见热水沉积微晶硅质岩，矿石多具块状、层状、层纹状构造。热水沉积可能是铅锌矿主要成矿方式，成矿物质来自盆下深处。

1 区域地质背景

旬北沉积盆地由寒武系到二叠系基本连续的海相页岩、碎屑岩和碳酸盐岩等水成沉积岩系和热水岩系组成，沉积建造属次稳定型，沉积盆地具裂谷—裂陷性质[2]。

中晚远古代由裂谷火山岩系组成的过度型基底，对区内古生代盆地的形成和演化重要影响。其过渡性基底由晚元古代郧西群、耀岭河群变质碳酸盐、碎屑岩、中基性火山岩及沉积凝灰岩构成。盖层由平行不整合于过渡性基底之上的下寒武统——中泥盆统碳酸盐岩—碎屑岩系构成过渡性基底地层为晚元古代郧西群、耀岭河群变质碳酸盐岩、碎屑岩、中基性火山岩及沉凝灰岩构成。盖层自寒武纪开始接受沉积，中上志留统——下泥盆统地层发育不全。古生界与震旦系沉积连续，发育炭硅质（页）岩和火山凝灰岩层，伸展背景下的火山活动及海底热水沉积较明显。早古生代，紫阳—岚皋地区发育大量的碱性岩浆活动；东邻的武当陆块顺层侵入的基性侵入岩群，说明南秦岭古生代存在深部岩浆向上发生过底侵作用，地幔岩浆上涌和地幔柱活动是明显的。泥盆纪开始，再伸展构造背景下，同沉积（基底）构造形成盆地内地堑—地垒式构造，自东向西，在区内形成向西缓倾“铲式”裂陷盆地，演化出复杂的构造沉积环境[3]。中生代，华北板块与扬子板块碰撞，受南北向强烈挤压作用，古生代海盆水体自东向西退去，先后结束沉积，成矿作用进入另一个重要时期。

表1 旬北地区钠长石岩演示化学成分一览表Tab.1 Lithochemistry of albite in the north of Xunyang

表2 旬北地区钠长石岩的微量元素特征一览表Tab.2 Microelements of albite in the north of Xunyang

2 矿区地质特征

2.1 含矿地层

旬阳盆地南缘从东到西，自大岭—赵家庄—泗人沟—关子沟—小水河—南沙沟，分布长达60km的铅锌金矿带。矿床层控特征明显，梅子垭组河双河镇组分别控制着区内上下两个矿带。下志留梅子垭组由一套灰——深灰色粉砂质千枚岩、含碳绢云千枚岩夹灰绿色凝灰质变砂岩、细砂岩条带组成，局部可见灰色薄—厚层硅质岩、含碳硅质板岩。志留纪梅子垭组铅锁上矿主要产在粉砂质千枚岩、绢去母千枚岩中。改组由西往东硅质岩夹层变少。目前，在这一地层中发现包括麻坪、甘溪、江坡、任家沟、黄石板等许多铅锌矿床。总的来说，沉积特主要经细碎屑及泥质特为主，携带少量的碳酸盐。区内早志留世处于半封闭局限海盆相至次深海相沉积环境。

2.2 矿体特征

目前已在区内发现的家周沟等铅锌矿点，其矿化特征为矿石矿特罗简单主要有闪锌矿、方铅矿、少量黄铁矿、磁黄铁矿；脉石矿物有绢云母、石英、白云石、重晶石等。矿石结构以中—细粒结构为主，矿石构造以块状为主，局部为角砾状、脉状、层纹状、浸染状。层纹状构造主要由锌矿层纹、条带状硅质岩、泥质板岩、千枚岩等构成。矿石表现出同生沉积成矿特点。矿石以锌为主，铅锌共生。铅锌矿体主要呈似层状、透镜状产出。和围岩地层呈整合接触，界限明显。而且比较稳定。初步认为其成因类型主要为热水沉积——构造改造型铅锌矿。

2.3 矿石特征

区内矿石矿物成分较简单，主要为方铅矿、闪锌矿，其次为黄铁矿、磁黄铁矿、磁黄铁矿及黄铜矿；脉石矿物主要为石英，其次为绢云母、铁白云石、铁方解石、绿泥石、蛭石、电气石、炭质等。矿石结构主要有它形粒状结构、不等粒晶粒结构，其次有花岗变晶结构、显微花岗鳞片变晶结构；矿石构造主要有侵染状构造、块状构造，其次有脉状构造、层纹状构造、千枚状构造。矿石具同生沉积特点。

矿石自然类型以硫化物矿石为主，主要为闪锌矿型，方铅矿闪锌矿混合矿石较少，地表有少量氧化矿石，氧化深度一般小于10m。

2.4 围岩蚀变

研究区内围岩蚀变主要为硅化、绢云母化、石榴子化、黄铁矿化、碳酸盐化、磁铁矿化、白云母化等。其中以硅化、绢云母化、石榴子石化与铅锌矿化关系最为密切，蚀变带多与构造带一致，经常吾带状、不规则状。

3 热水沉积钠长石岩特征

旬北地区伸展构造或剥离断层较为发育，伸展体制下形成了该区早期的拉张盆地，古生代沉积盆地内形成了钠长石岩、硅岩、重晶石岩、铁锰碳酸盐岩为代表的一系列热水沉积岩。

3.1 钠长石岩的岩石类型

旬北地区的钠长石岩类型主要有钠长石岩、石英钠长石岩、方解石钠长石岩、黑云母钠长石岩、钠长石角砾岩等，以石英钠长石岩为主体。总体构成旬阳长沙—棕溪—蜀河—白河小双—黄石板一带长达近百公里的钠长石岩带。

3.2 钠长石岩的岩石学特征

3.2.1 几乎全部由微晶粒状钠长石组成（含量78-95），含少量的石英、铁白云石、铁方解石、黑云母、白云母等同生矿物。

3.2.2 普遍含有电气石、金红石，以短柱状、细针状自形晶为主，含量分别达到3-4%，最高可达10%。

3.2.3 钠长石微晶具优选方位，尤其在垂直压应力方向具拉长现象，鳞片状矿物优选方位更加明显。

3.2.4 受热液叠加，局部铁白云石（铁方解石）、石英、白云母组成的脉体胶结钠长石角砾。

3.2.5 普遍具有2-5%的磁黄铁矿。

3.3 钠长石岩的组构

结构：钠长石岩呈浅灰色、肉红色，具中粗粒花岗变晶结构，斑状结构。矿物成分以钠长石为主（78-90%）、次为石英（10-20%）、铁白云石（10%）、电气石，含少量的黑云母、白云母、金红石、绿泥石、磁黄铁矿等。

钠长石岩一般呈块状，不显层，局部地段呈层状，与围岩产态近于一致。岩石具有块状构造、角砾状构造、层状构造、板状构造。

3.4 钠长石岩岩石的化学成分特征

岩石化学成分表明：SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、Na2O、K2O、TiO2等主要组分与钠长（板）岩或粘土岩相近，而与长英斑岩等酸性岩脉差异很大（表1）。

与粘土岩相比明显贫 Al2O3、FeO、Fe2O3、K2O、TiO2，而富CaO、MgO、Na2O等。区内钠长石岩的岩石化学成分中Al、K、Fe等易溶组分强烈带出，而Na、Ca、Mg等组分富集。这与钠长石岩具较强的碳酸盐化、蛭石化、绿泥石化有关。

3.5 钠长石岩的微量元素特征

钠长石岩与赋矿围岩绢云片岩相比，Au、Sb、Zn、As、B 富集，而 Cu、Hg、Ba、Mn、Ni、Ge 等亏损。

上述情况表明，钠长石岩与赋矿岩石中Au、Sb、Zn等成矿元素富集，与热水沉积有关的B、As、Ba较富集，而与沉积有关的 Cu、Mn、Hg、Co、Ni等亏损。

3.6 钠长石岩的稀土元素特征

对黄石板铅锌矿的赋矿岩石及钠长石岩，进行了稀土元素分析和计算（图 1、2）。

结果表明：（1）钠长石岩与赋矿岩石稀土配分模式相近，稀土总量（ΣREE）为 202-220×10-6，富集轻稀土，稀土配分模式呈右倾型。稀土元素含量与大陆壳接近，明显富铕。（2）钠长石岩下盘围岩硅质岩稀土元素含量、配分模式，与钠长石岩、绢晕千枚岩（片岩）等明显不同，稀土总量（ΣREE）为28.565×10-6，稀土配分模式呈低缓平坦右倾型，稀土元素含量、配分模式与上地幔相近。（3）钠长石岩与赋矿岩石稀土配分模式相近，但稀土总量较低，明显贫重稀土，负铕，两者具有一定差异。（4）区内La/Sm高，Eu/ΣREE低，Sm/Nd小于0.3（大洋玄武岩0.244-0.425，各类沉积岩及壳源花岗岩一般远小于0.3，反映赋矿围岩来自浅部）。从钠长石岩—矿化蚀变围岩—围岩，La/Sm由高到低（应由低到高），反映钠长石岩与围岩发生了强烈的热水交代作用。

图1 黄石板铅锌矿稀土元素分配模式Fig.1 Distribution of rare earth elements elements of lead-zinc ore in Huangshiban

图2 南沙沟铅锌矿稀土元素分配模式Fig.2 Distribution of rare earth of lead-zinc ore in Nanshagou

3.7 钠长石岩成因认识

海底热水喷流沉积块状硫化物矿床，伴生一套热水沉积岩，主要是硅质岩类、钠长石岩类、重晶石岩类、电气石岩类、铁碳酸盐岩类等，钠长石岩是目前普遍认同的典型热水沉积岩[7]，也是区别于其他类型矿床的重要标志与特征之一。

4 钠长石岩与热水沉积成矿

4.1 钠长石岩产出的地质背景

旬北古生代沉积盆地是一个向西缓倾“铲式”裂陷盆地，随着构造活动的加剧和同声断裂活动，热水沉积矿床的热液体系随着盆地的发展而演化。早古生代，在盆地南部平利—牛山高地以南，沉积了一套以硅质岩、碳硅质板岩、灰岩及中基性火山岩为代表的炭硅泥岩型热水沉积建造，素有“黑色岩系”之称，地层中 Au、Zn、Ag、Ba、Hg、Sb、As 等元素富集，这一巨厚的下伏沉积层，不仅是晚古生代—中生代热水成矿重要的矿源层，也是区域上重要的重晶石、毒重石赋存层位之一[1]。

图3 黄石板铅锌矿2号勘探线剖面图Fig.3 Section along exploratory line 2 of the lead-zinc deposit in Huangshiban

在盆地东部白河一带，由于毗邻武当古陆，晚元古代过渡型基底发育一套富含钠质的双峰式中基性火山岩，其富含的高钠质成分沿同生断裂上涌、喷溢，可能是形成区内热水沉积钠长石岩主要物质来源。

4.2 钠长石岩与铅锌矿时空演化

钠长石岩产于铅锌矿体下盘，并与地层产态近于一致。钠长石岩以块状、层状、角砾状产出，平面上总体呈带状，有多层产出并具分支复合现象；剖面上与围岩呈锯齿状、层状接触（图 3）。

铅锌矿体常呈密集的矿体群分布，盲矿体较多，单个矿体规模小，但厚度大，延伸往往大于延长；部分矿体下部为块状矿体，上部为脉状或层纹状矿体；矿石构造下部多以块状、侵染状、角砾状为主，上部为脉状或层纹状构造。矿体下盘围岩蚀变以钠化、绿泥石化、石榴子石化、硅化为主，上盘以蛭石化、黑云母化、贴碳酸盐化为主。

早古生代沉积盆地的地热异常和构造活动导致下渗海水对流，来自于深部的热水体系，在沿同生构造活动逐步上涌、喷溢过程中，萃取晚元古代过渡型基底富含钠质中基性火山岩中的钠质成分，早期流经岩层淋虑出的CaO、Na2O、SiO2、FeO、MgO、CO2等，温度较低，对流较弱热水与泥砂质围岩作用，形成钠长石岩下盘的绿泥千枚岩和条带状铁碳酸盐岩，拉开了热水沉积的序幕；喷流到海底的流体交代热液通道及其附近的岩石，形成块状石英钠长石岩、方解钠长石岩；随着对流的发展，温度升高，压力增大，流体沸腾使通道附近的岩石发生破碎，形成钠长角砾岩；随着同生构造的活动加剧，海水进一步加深，无引爆作用发生，形成层状的钠长石岩。在对流循环主期，温度升高，流体从围岩中淋虑出Pb、Zn、Fe等金属与海水高温还原的H2S作用，在海底沉积形成层状铅锌矿体及磁黄铁矿体。晚期，以热水喷气作用为主，形成铁碳酸盐脉和镁电气石、金红石及钠长板岩，热水沉积作用结束。石英钠长石岩、方解钠长石岩、层状钠长石岩、钠长石角砾岩和层状铅锌矿体是热水体系发展到不同阶段的产物。

4.3 热水沉积与成矿

旬北地区志留系以钠长石岩、重晶石岩系列和泥盆系以铁锰碳酸盐岩、硅质岩系列为主的热水沉积岩中，形成了区内众多的铅锌金钡等热水沉积矿产。成矿热水流体的成分自寒武纪—泥盆纪即有继承性，又有差异性，以铅、锌、金、钡及钠、硅质继承性最为明显，钠质来源于晚元古代富钠质中基性火山岩，在志留纪时出现并较为发育；钡质在寒武纪出现，在志留纪发育，形成重晶石岩、毒重石岩及石膏；铁锰质主要在泥盆纪进入流体。流体中成矿物质主要是地下热水在运移循环过程中，从流经的基底地层中溶虑出来的，流体成矿方式主要是从同生断裂通道喷出，流体喷出活动的间歇性及流体成分的差异性造成成矿物质与正常沉积物成互层交替产出，造成矿体呈清楚的层状韵律或条带状构造。在海底洼地或斜坡上沉积成层状厚大矿体，喷流通道的碎裂岩中交代充填形成网脉状矿体。流体成矿旋回性造成区内多个不同的成矿层位，形成了旬北地区两种类型三个含矿层位三个矿带的铅锌矿。

5 结语

早古生代加里东期发生的构造——岩浆活动颇具特点，构造事件对盆地演化及矿矿起着重要作用，盆地沉降过程中形成的韧性剪切变形——变质构造带控制了矿化的发生及矿体的形态和展布情况。旬北热水沉积成矿作用发生在一个伸展构造背景下的海盆环境中，铅锌矿多顺层整合产在以志留系为主的细碎屑岩中，沉积特征明显，含矿层内热水沉积岩发育，围岩蚀变不明显，矿体下部钠长石岩发育，底板多见铁碳酸盐岩，矿层内常见热水沉积微晶硅质岩，矿石多具块状、层状、层纹状构造。热水沉积可能是铅锌矿主要成矿方式，来自盆下深处的成矿物质，沿同生断裂喷溢沉积，在造山过程中矿体的改造及重结晶作用较为明显。旬北地区下志留统地层分布着东西长近百公里的钠长石岩带，构成了以钠长石岩、方解钠长石岩为代表的热水沉积岩系，具有多层产出，与其它热水沉积岩共同构成了热水沉积体系。钠长石岩可能沿伸展构造体制下的隐伏同生断裂发育，铅锌矿多产于钠长石岩上盘，与其关系密切。志留纪—泥盆纪沉积盆地是在前古生界过渡性基底上发展起来的，形成正常的碎屑岩—泥质岩—碳酸盐岩沉积与钠长石岩—硅质岩—重晶石岩—铁碳酸盐岩等热水沉积体系共同构成的盆地沉积。

［1］薛春纪.秦岭泥盆纪热水沉积[M].西安：西安地图出版社，1997.

［2］薛春纪，刘淑文.南秦岭下古生界铅锌矿床地质[M].2003，7.

［3］唐永忠.镇旬盆地南西缘泥盆纪碳酸盐岩台缘生物礁与层控铅锌矿[J].陕西地质，2002，18（2）.

［4］宋小文，候满堂，等.陕西旬阳地区志留系铅锌矿集区特征及成因初探[J].陕西地质，2003，21（1）.

［5］唐永忠，候满堂，等.南秦岭古生代沉积盆地沉积：构造事件与热水沉积成矿[J].矿产与地质，2006，20（2）.

［6］候满堂，唐永忠，等.陕西旬阳地区志志留系铅锌矿地质特征及找矿方向[J].地质通报，2007，26（2）.

［7］李红阳，杨秋荣，李英杰，等.现代成矿理论[M].北京：地震出版社，2006.