闽中山后Pb-Zn矿床地质特征及成因初探

张志辉，张 达，狄永军，杜泽忠，张明超

（1.中国地质大学 （北京）地球科学与资源学院，北京 100083；2.中国地质调查局发展研究中心，北京 100037；3.国土资源部矿产勘查技术指导中心，北京 100120）

闽中山后铅锌矿是近年来发现的一个较重要的铅锌矿床，但是由于对该矿床的成因及控矿因素研究不够，影响了矿区勘探工作的进展。本次对该区区域地质背景、矿床地质特征、、矿石的结构构造、矿物成分、共生组合关系、围岩蚀变以及成矿阶段进行了初步研究，以期对矿床成因进行探讨和分析，指导矿区外围隐伏矿体的预测。

1 区域地质特征

矿区位于闽西北隆起带南沿，宁化—南平北东东向断裂带北端。矿区位置属政和—南平多金属成矿带西南部，顺昌山后—大塝铅锌Ⅲ级成矿预测区内［1］（图1）。

图1 顺昌山后－大塝铅锌Ⅲ级成矿预测区

区域内出露地层自下而上为：大金山组（Pt1d）含矽线石黑云斜长变粒岩、黑云变粒岩、黑云石英片岩夹斜长角闪片岩、大理岩；大岭组（Pt3dl）黑云钠长片岩、钠长变粒岩夹云母石英片岩；东岩组（Pt3d）钠长阳起片岩、斜长角闪片岩夹黑云斜长变粒岩、二云石英片岩；龙北溪组（P3l）石英云母片岩、二云石英片岩夹变粒岩、石英岩、大理岩；西溪组（Z1x）变质长石石英砂岩、绢云千枚岩；焦坑组（T3j）下部为复成分砾岩、中粗粒砂岩，上部为粉砂岩、泥岩含煤层；梨山组（J1l）中粗粒石英砂岩、石英砂砾岩、砾岩夹细砂岩、粉砂岩、泥岩；圆盘组（J3y）凝灰质砂砾岩、砂岩夹粉砂岩、炭质泥岩；沙县组（K1s）紫红色粉砂岩、泥岩夹砂砾岩、砂岩；崇安组（K2c）紫红色砂砾岩、砾岩夹细砂岩、粉砂岩。中－晚元古代大岭组（Pt3dl）、东岩组（Pt3d）、龙北溪（岩）组（Pt3l），为区内结晶基底，呈断块出露。原岩以中酸、中基性（细碧－角斑质）火山岩类、沙泥质岩为主夹凝灰质碎屑岩、碳酸盐岩、钙镁硅质岩，是省内铜铅锌等矿产赋存的重要层位。区域内多期次、方向各异、性质不同的断裂构造发育，以北东、北北东向为主，北西向次之，东西向少量。

侵入岩不发育，主要分布于东部八外洋和西部洋地一带，有早元古代辉石橄榄岩，二叠纪吉安单元（PJ）黑云母角闪石岩，晚侏罗世古竹超单元（J3GZ）钾长花岗岩，早白垩世玛坑超单元（K1MK）钾长花岗岩和晚白垩世石牌单元（K2S）花岗斑岩。

区域内构造发育，中－晚元古界地层出露范围广，为本区不同成因类型的各种矿床提供了良好的成矿地质条件。区域上已知矿产八外洋［2］（林仟同，2004），建阳水吉Ⅵ号矿带铅锌银矿床［3］（蔡仕明，1990），丁家山铅锌矿［4］（陈小华，2000），水吉风山林层控银铅锌矿［5］（黄树峰等），金竹坑铅锌矿［6］（刘乃忠等，2004），大金山铅锌矿［7］（刘诗光等，2003）。

2 矿床地质特征

矿区内出露地层主要为上元古界的一套中浅变质岩系。自下而上为龙北溪组（Pt3l），主要岩性为石英云母片岩、二云石英片岩夹变粒岩、石英岩、大理岩。东岩组（P3d）根据岩性组合，东岩组（P3d）自下而上可分为三个岩性段：第一段（Pt3d1）：岩性为黑云斜长变粒岩、钠长变粒岩夹两层绿片岩。绿片岩呈北东东向展布，与地层产状一致，长850～1350m，宽40～210m，岩性为（绿帘）斜长角闪片岩、（绿帘）斜长阳起片岩夹透闪透辉石岩，含有5个铅锌矿化体；第二段（Pt3d2）：岩性为二云石英片岩、黑云（石英）片岩夹钠长变粒岩和绿片岩。其中绿片岩含矿带主要分布于F1与F2两条北东东向，高角度断层的断块间，呈北东东向断块展布，长约1600m，宽50～220m。岩性组合以斜长（钠长）阳起片岩为主，其次为斜长角闪片岩、绿帘阳起片岩等组成，夹（透闪）透辉石岩、大理岩，含有15个铅锌矿（化）体；第三段（Pt3d3）：岩性为钠长、斜长变粒岩夹黑云石英片岩和二云石英片岩。大岭组（Pt3dl）分布于测区南部。岩石组合以黑云斜长（钠长）片岩、黑云石英片岩、二云石英片岩为主，夹黑云斜长变粒岩、钠长变粒岩。地层总体呈北东东向带状展布（图2），变质程度为绿片岩相-低角闪岩相，具带状分布特点，原岩为浅海相沉积－火山建造。其中东岩组第二、三段绿片岩中的斜长角闪片岩、长阳起片岩与透辉（透闪）岩组合为主要含矿层位。

图2 顺昌山后矿区地质图（据福建地质调查院修改）

经多期构造作用，矿区褶皱比较发育，轴向北东－北东东。断裂构造主要见有两条北东东向压扭性断裂（F1、F2），呈近平行展布，控制了东岩组第二段含矿绿片岩带的展布（图2）。

F1断裂：位于Ⅰ号矿带北侧，呈北东东向展布，长约650m，宽0.5～1m，呈上宽下窄的特征，产状165～185°∠50～85°。该断裂是区内的主要控矿断裂。断裂带内岩石破碎，由断层角砾岩、方解石脉和断层泥组成。硅化、碳酸盐岩化蚀变强烈，风化后可见强烈的褐铁矿化（可能为硫化物氧化所致），断层角砾岩的角砾多呈次棱角状，大小不一，一般在0.5～6cm之间，角砾成分为钠长角闪（阳起）片岩，胶结物为泥质和少量硅质。由断层牵引褶曲和阶步可判断断裂具正断层性质（图3～4）；断层泥的出现及沿走向和倾向呈舒缓波状表明该断裂又具有逆断层性质。而现在断层表现出较多的正断层性质。因而该断裂具多期活动的特点，可能早期为压扭性，晚期为张性。F2断裂：位于Ⅰ号矿带南侧，呈近东西向展布，与F1断裂控制了东岩组第二段含矿绿片岩系的展布。断裂带长约650m，宽0.45～1m，呈上宽下窄的特征，产状165°～180°∠55～75°。断裂带特征与F1基本相同。断裂带充填有石英脉，有的石英脉已变成角砾，仅在断层面上见有薄层断层泥。根据石英脉发生拖曳及断层泥（图5），F2断裂早期也可能为逆断层，晚期为正断层，但仅在PD001见到，有待于进一步证实。

图3 山后矿区PD101F1断裂破碎带

图4 山后矿区PD301F1断层面上的阶步

区内未见侵入岩体出露，仅见一些中酸性岩脉。

图5 山后矿区PD001F2断裂破碎带

通过对光片、薄片的观察研究，矿石矿物主要为方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿和黄铁矿，偶见黄铜矿。闪锌矿在显微镜下呈棕褐色，多为粗粒，以他形粒状为主，颗粒周围普遍有磁黄铁矿（图6）。可见矿物中包裹有粒状黄铁矿或与半自形粒状的磁黄铁矿。黄铁矿：半自形－它形粒状，颗粒也较大。可见黄铁矿穿插交代磁黄铁矿（图7）。磁黄铁矿：以他形粒状为主，少量半自形粒状，见有细脉状。见被闪锌矿、方铅矿、自形－半自形黄铁矿交代（图8），方铅矿有时呈脉状贯入交代（图9）。方铅矿：他形粒状，少数半自形粒状结构。镜下可见半自形方铅矿穿插磁黄铁矿（图9），表明其结晶晚。黄铜矿：呈微粒状出现，很少。

图6 磁黄铁矿穿插闪锌矿

图7 黄铁矿穿插磁黄铁矿

图8 黄铁矿穿插交代磁黄铁矿

图9 方铅矿穿插磁黄铁矿

脉石矿物主要有绿泥石、碳酸盐矿物（方解石）、透辉石、石英、绿帘石，次为阳起石、透闪石和长石等。绿泥石：绿色，花瓣状、放射状或呈绿泥石脉。碳酸盐：无色，不规则状，解理发育，正中突起；正交偏光下，高级白干涉色。呈脉状。透辉石：灰白色，单偏光镜下无色，短柱状，半自形－他形。多包裹于石英和碳酸盐中。阳起石：浅绿色，呈纤维状，常被碳酸盐矿物交代，为铁阳起石。绿帘石：浅绿色，单偏光镜下呈浅黄绿色或无色，不见解理，常包裹于石英和碳酸盐中。

矿石结构主要为半自形－它形结构，碎裂结构等。矿石构造主要为块状构造、浸染状构造、斑杂状构造、角砾状构造（图10）、团块状构造（图11）、脉状构造（图12）、交代构造（图13）。

该区矿石可分为氧化矿石和硫化矿石两种类型。①氧化矿石：是原生的硫化物矿体在地表遭受不同程度氧化，形成氧化带，从施工的硐探资料说明，矿体氧化带斜深10～32m，地表矿石多已氧化为褐铁矿，形成铁帽。向下氧化作用逐渐减弱，矿石自然类型由氧化矿过渡到硫化矿。②硫化矿石：主要为绿泥透闪石型铅锌矿石，铅锌矿以小团块状为主，局部为浸染状、细脉状。

图10 矿化脉里的围岩角砾

图12 脉状构造

图13 铅锌矿脉交代大理岩

根据目前的研究程度，可大致推测脉石矿物和矿石矿物的生成顺序：脉石矿物的生成顺序：角闪石→透辉石（阳起石、透闪石）→绿帘石→绿泥石→石英→碳酸盐（方解石）。石英脉包裹了透辉石（图14）；绿泥石呈花瓣状包裹在石英和碳酸盐脉中（图15），或绿泥石细脉被石英细脉切割（图16），表明绿泥石的前体比石英和碳酸盐形成早，原来可能为角闪石，在热液作用下蚀变为绿泥石。石英细脉被碳酸盐细脉切割。碳酸盐包裹透辉石或透闪石、绿帘石，交代透辉石，呈透辉石假象（图17）。矿石矿物的生成顺序：闪锌矿→磁黄铁矿→黄铁矿→方铅矿（新老顺序见图6～9）。

图14 石英包裹了透辉石

图15 绿泥石呈花瓣状包裹于石英细脉中

图16 绿泥石细脉被石英细脉切割

图17 碳酸盐包裹交代透辉石，呈透辉石假象

矿体的围岩为斜长角闪（片）岩，具片理或不发育片理。斜长角闪（片）岩，黑绿色，变晶结构，主要由角闪石、斜长石、钠长石和绿泥石组成。角闪石，含量75%～80%，绿色，粒度细小，为镁角闪石；斜长石（An＝26～34），它形粒状；钠长石（Ab＝98.8），它形粒状，两者含量约15%。长石具绢云母化。裂隙中充填有碳酸盐细脉。

矿体围岩蚀变主要见有：碳酸盐化、（磁）黄铁矿化、硅化、透辉石化、绿帘石化、绿泥石化、透闪石化、阳起石化、钾长石化及绢云母化。其中（磁）黄铁矿化、碳酸盐化、硅化、透辉石化与铅锌矿化关系密切，为近矿围岩蚀变。地表则形成以胶状、蜂窝状、条带状褐铁矿化为特征的矿化蚀变带。

山后矿床的蚀变矿物辉石也分为钙铁辉石和透辉石，钙铁辉石与透辉石相比，Fe、Mn高而Ca、Mg和SiO2低；蚀变矿物绿帘石相对闽中地区其它铅锌矿床中的绿帘石FeO略低，而Al2O3略高；由斜长角闪片岩暗色矿物经热蚀变而来的绿泥石MnO含量是二云石英片岩中绿泥石的2倍还多，MgO含量也比二云石英片岩中绿泥石的高。

3 控矿条件研究

3.1 岩性条件

矿化带及铅锌矿矿体均分布于绿片岩系中，具有一定的层控性质，这可能有两方面的原因，一是绿片岩系由斜长角闪片岩和大理岩组成，其原岩为海相基性火山岩和碳酸盐岩，野外现象表明，矿化体产于大理岩与绿片岩之间的不规则接触面上，矿石主要呈现团块状构造，可能阐示硫化物是由海相火山喷流－沉积形成的。在绿片岩与大理岩的接触部位为薄弱带，含矿物质的酸性流体易在此与围岩发生交代反应，导致含矿介质的性质发生改变，矿物质得以沉淀，形成钙铁辉石、透辉石、透闪石、阳起石、绿泥石和绿帘石等蚀变矿物，还可以形成一些碳酸盐化。镜下观察显示绿泥石被包裹在石英细脉和碳酸盐中，其为角闪石的蚀变产物。

3.2 构造条件

在3线PD301穿脉口看到矿体受F1断裂控制（图18～21），矿体在此处宽2～3m，走向70°，总体向南陡倾，局部变缓。而在PD101穿脉F1断裂破碎带风化后呈强烈的褐铁矿化，可能表明在PD101穿脉F1断裂破碎带也具有矿化迹象。所有地表发现的矿（化）体和碳酸盐化蚀变带均位于F1断裂上盘，在其以北则无碳酸盐化蚀变发育。矿体一般倾向于北西，若倾向南，则倾角一般在60°以上。大部分采矿老硐延伸方向均指向F1断裂。以PD101穿脉90号样附近的矿脉为例，受裂隙控制的矿体产状354°∠40°，斜交片理（此处斜长角闪片岩产状为351°∠73°），可见矿体下盘与围岩呈渐变接触，由铅锌矿脉向下盘先变化为碳酸盐化和磁黄铁矿化带，再变化为围岩。这些矿化裂隙均位于F1断裂带上盘，可分为三组，第一组走向变化于NE45°～110°，倾向北西或陡倾向南，该组为主要控矿裂隙，如：控制PD101穿脉中90号样附近的矿脉的裂隙（图22）；第二组走向变化于345°～20°，倾向西或南西西，为控矿的次要裂隙；第三组走向变化于310°～318°，倾向南西。

上述矿体受裂隙控制的特点，表明F1断裂可能是主要的导矿和容矿断裂，所有的矿（化）体应趋向于与其连接（图23～26）。

图18 F1断裂控制的矿体（已采空）

图19 F1断裂上盘未采掉的稠密浸染状矿石

图20 F1断裂控制的矿体

图21 与F1断裂相连的矿化支脉，产状308°∠41°，与片理产状一致，沿走向和斜向上均延伸不远

图22 裂隙控制的矿脉

图23 山后铅锌矿矿床1号勘探线剖面图（引自福建省地质调查研究院）

4 找矿标志

1）氧化带铁帽：发育于地表的硫化物矿体，由于氧化作用形成了由褐铁矿－赤铁矿－白铅矿－软锰矿等组成的铁帽，为寻找深部原生硫化矿体的标志。

2）古采硐或冶炼炉渣：在Ⅰ号矿带附近，见有大量古人开采矿石的老硐、残坑和遗留下的大量炉渣，此对进一步找矿具有指示意义。

3）围岩蚀变标志：区内近矿围岩蚀变主要为绿泥石化、透闪石化、透辉石化、褐铁矿化、（磁）黄铁矿化、碳酸盐化，是寻找铅锌矿体的标志。

4）地层、断裂标志：区内铅锌矿（化）体多产在东岩组绿片岩层中，而Ⅰ号矿带绿片岩主要分布于F1和F2北东东向断裂间，因而绿片岩带及F1、F2北东东向断裂所形成的断块是重要的找矿地段。

图24 山后铅锌矿矿床3号勘探线剖面图（引自福建省地质调查研究院）

图25 山后铅锌矿床1号勘探线剖面图（据断裂控制的特征圈定的矿体）

图26 山后铅锌矿床3号勘探线剖面图（据断裂控制的特征圈定的矿体）

5）土壤Pb、Zn元素高浓度区为找矿的间接标志。

5 矿床成因探讨

区内铅锌矿（化）体多产在东岩组第二、三段地层中的绿片岩内，明显受绿片岩中的斜长角闪片岩、钠长阳起片岩、透闪透辉石层位控制。东岩组地层中的钙镁硅质岩其亲硫元素丰度较高，为富含Pb、Zn、Ag、Fe元素的海相火山喷流－沉积建造，为铅锌多金属矿床形成的矿源层。在漫长的地质年代中经受了区域变质作用［8］（吴淦国等，2004），在一定的温度压力下，金属离子在活化、运移过程中不断接纳新的矿质，并在相应的物化条件下和构造空间中形成新的矿物相和矿物组合，导致部分矿质聚集、叠加、重结晶、富集或造就新的矿层。区域变质和热液作用，可使原矿变厚、变富，也可使原矿缺失、贫化或异地迁移成矿。初步认为本矿床属海底火山喷流－沉积－改造型。新元古代海底火山喷流－沉积形成的初始矿源层或矿胚层，经后期热液叠加改造，或再活化，重新定位而形成。

主要证据：矿体主要赋存于绿片岩系中，具有条带状构造和团块状构造，这与闽中八外洋，梅仙（吴志强，2003；张立公等，1995）等相似［9－10］，所以初步认为存在早期海相火山喷流－沉积形成初始矿源层。

6 结论

1）初步认为本矿床属海底火山喷流－沉积－改造型。新元古代海底火山喷流－沉积形成的初始矿源层或矿胚层，经后期热液叠加改造，或再活化，重新定位而形成。

2）区内近矿围岩蚀变主要为绿泥石化、透闪石化、透辉石化、褐铁矿化、（磁）黄铁矿化、碳酸盐化，是寻找铅锌矿体的标志。

致谢：在工作中得到师兄张祥信博士、汪群峰硕士、黄火剑硕士和付强同学的帮助，谨表感谢。

［1］张达，吴淦国，彭润民，等.闽中地区马面山群东岩组变质岩形成的古构造环境研究［J］.地学前缘，2005，12（1）：310-320.

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［3］蔡仕明.福建建阳水吉Ⅵ号矿带铅锌银矿床地质特征［J］.福建地质，1990，9（4）：256-265.

［4］陈小华.福建省丁家山铅锌矿床地质特征及成因［J］.福建地质，2000，19（2）：57-65.

［5］黄树峰，蔡仕明，黄新源.建阳水吉风山林层控银铅锌矿成矿机制及演化模式［J］.福建地质，1990，9（1）：1-13.

［6］刘乃忠，刘诗光.福建浦城金竹坑铅锌矿床地质特征及成因初探［J］.福建地质，2004，23（2）：59-66.

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［10］张立公，李盛汉.梅仙大型铅锌银矿成矿地质与物化探异常特征［J］.物探与化探，1995，19（6）：449-455.