西秦岭凤太矿集区八方山－二里河铅锌(铜)矿床成矿地质特征与矿床成因探讨

胡乔青，王义天，王瑞廷，李建华，代军治，王双彦，文耀辉，李 霞，李雪凯

(1.国土资源部成矿作用和资源评价重点实验室，中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037;2.西北有色地质勘查局，陕西西安 710054;3.西北有色地质勘查局717总队二里河铅锌矿，陕西宝鸡 7210041;4.宝鸡八方山铅锌矿业有限责任公司，陕西宝鸡 721703;5.中国地质大学地球科学与资源学院，北京 100083)

凤县－太白矿集区(简称凤太矿集区)位于西秦岭的东部，是秦岭铅锌金成矿带的重要组成部分。矿集区内已探明八方山－二里河、铅硐山－东塘子、银洞梁等大型铅锌矿床，银母寺、手搬崖、峰崖、黑崖等中型铅锌矿床，以及许多小型铅锌矿床及矿点;还探明有八卦庙超大型金矿床、双王大型金矿床，以及多处小型金矿床及金矿点(图1)。已探明的铅锌金属储量500多万吨，金的储量超过200t(王瑞廷等，2007;李建华，2008)。八方山－二里河铅锌(铜)矿床位于凤太矿集区的西北部，该矿床分为两个矿区，西段为八方山矿区，东段为二里河矿区。八方山矿区发现于1958年，陕西省冶金局矿山公司汉中队对八方山地区进行了地表勘探工作，随后在60年代初，由陕西省冶金局地质勘探公司汉中二队、西北冶金地勘公司物探队等进行了深入的勘探工作。20世纪80年代以来，随着八方山矿区东延的二里河矿区被发现，西北有色地勘局717总队分别于1993年和2000年完成了二里河矿区的地质详查报告和矿床东延的地质详查报告。八方山－二里河为大型铅锌(铜)多金属矿床，主要有用组分为锌(平均品位7.35%)、铅(平均品位 1.27%)、铜(平均品位0.87%)，此外伴生的Ag、Au、Cd和 Hg可综合回收利用。很多研究者从成矿地质环境、控矿特征、地球化学特征、矿床成因等方面入手，重点对其中的八方山矿区进行了研究工作，对于矿床的成因提出了几种不同观点。地勘单位在20世纪50年代勘查阶段提出是中温热液交代矿床;70年代后，认为是层控型矿床(杨锦源和张四喜，1985);随后研究者们相继提出了沉积－区域变质作用末期变质活化热液就地改造型层控铅锌矿床(梁文艺等，1985)，海底喷气－沉积型(SEDEX)矿床(戴问天，1989;祁思敬等，1993;祁思敬和李英，1999;薛春纪等，2000);许多学者普遍认为其与矿集区的其它铅锌矿床一样，为热水喷流沉积(SEDEX)－改造(再造)型矿床(张复新和王俊发，1988，1991;隗合明和吕仁生，1990;王集磊等，1996;王相等，1996;方维萱，1999;贾润幸等，1999;李建华，1999;刘方杰，2001;姚书振等，2002;齐文和侯满堂，2005;李强等，2007;王瑞廷等，2007;何进忠等，2008;李红中等，2009;李厚民等，2009;王东生等，2009)，他们认为本区的铅锌矿形成与西秦岭泥盆纪海底喷流沉积作用有关，喷流沉积作用形成铅锌的初步富集，导致初始矿源层的发育。也有研究者认为该矿床为构造－岩浆作用控制的后生热液充填矿床(王义天等，2009;胡乔青等，2011;Wang et al.，2011)。总之，成因认识的根本分歧主要在于铅锌矿床是同生的，还是后生的。

前人研究主要集中于八方山－二里河铅锌矿床的八方山矿区，对二里河矿区的研究相对薄弱，本次工作主要对二里河矿区开展详细成矿地质研究工作，并结合前人研究成果，初步探讨其成因，以期为矿集区内同类矿床的成矿作用研究提供新的证据。

1 区域地质概况

凤太矿集区地处秦岭铅锌金多金属成矿带西部，位于商丹缝合带南侧，构造线总体呈NWW向。南北均以深大断裂为界(图1)，北为湘子河－黄柏塬断裂(F1)，即商丹缝合带的组成部分，南为酒奠梁－江口断裂(F5)。区内较大断裂有修石岩－观音峡断裂(F2)、王家楞－二郎坝断裂(F3)及倒回沟－柘梨园断裂(F4)。矿集区基本构造格架为古岔河－殷家坝复式向斜，次级褶皱和断裂发育。王义天等(2009)综合分析了凤太矿集区内发育的褶皱、断裂、节理、线理等构造要素性质和组合特征，认为整个凤太矿集区为一个大型的走滑双重构造。

凤太矿集区内主要发育中－上泥盆纪地层(图1)，由老到新为中泥盆统王家楞组细碎屑岩和古道岭组碳酸盐岩，上泥盆统星红铺组浅变质碎屑沉积岩夹碳酸盐岩和九里坪组细碎屑岩。在矿集区外围，前寒武系变质岩出露于商丹缝合带(湘子河－黄柏塬断裂)北侧。矿集区西北侧出露中、下石炭统碳酸盐岩夹碎屑岩，以及下白垩统砾岩夹粉砂岩。矿集区西南侧出露石炭统海相碳酸盐岩夹陆相碎屑岩，二叠统石英砂岩及砂质板岩，三叠统砂岩、板岩及灰岩(图1)。

区内岩浆岩发育，主要有矿集区中东部沿NWW构造线方向展布的西坝中酸性岩体(图1)，岩性主要为中－细粒花岗闪长岩、二长花岗岩，局部见石英闪长岩、英云闪长岩，不同类型岩性间呈渐变过渡关系。此外，花岗斑岩脉、闪长玢岩脉、煌斑岩脉等岩脉在整个矿集区中普遍发育，常呈小规模不连续的脉状充填于NWW向和NE向断裂中，宽度几十厘米至几米不等，相对集中的分布于铅锌矿床与金矿床附近。

2 矿区地质特征

2.1 地层

八方山－二里河矿区内出露地层为一套碳酸盐岩及浅变质细碎屑岩建造。除局部断层接触外，各岩性层均整合接触。地层由老到新依次为:中泥盆统古道岭组上段(D2g2)，岩性为结晶灰岩、生物灰岩，局部大理岩化，顶部常见生物碎屑灰岩，少量碳质灰岩;地表仅在八方山矿区有出露，呈一不规则的椭圆状(图2)，向东西两侧倾伏，总体走向与构造线方向一致，产状近直立;该层厚度大于150 m，其顶部为本区主要的含矿层位。上泥盆统星红铺组(D3x)在矿区地表分布最广(图2)，岩性为一套浅变质泥砂质碎屑岩夹薄层灰岩，总体走向NWW，与构造线方向一致，与其下伏古道岭组地层总体上呈整合接触，可分为两个岩性段;下段(D3x1)下层()为铁白云质－碳质绢云母千枚岩夹粉砂质千枚岩，为矿体顶板近矿围岩，也是矿区主要出露的地层，与D2g2总体整合接触，局部断层接触;上层()为方解石绢云母千枚岩、粉砂质千枚岩夹薄层灰岩，该层分布于矿区背斜南北两翼，基本对称，与整合接触。D3x上段(D3x2)下层()分布于矿区南北两侧，出露不全，岩性为绿泥石绢云母千枚岩夹少量结晶灰岩，与整合接触;上层)分布于矿区北侧，岩性为碳质千枚岩、绢云母千枚岩夹薄层灰岩，与整合接触(图2)。

2.2 构造

矿区构造非常发育，总体为一背斜，同时发育多组断裂构造，主构造线方向与矿集区构造线方向一致(图2)。

图1 西秦岭凤太矿集区地质矿产简图(修编自王相等，1996)Fig.1 Sketch map of geology and mineral deposits in the Fengxian － Taibai ore concentration area of West Qinling(modified from Wang et al.，1996)

矿区发育的八方山－二里河背斜是凤太矿集区古岔河－殷家坝复式向斜北翼的组成部分，西起八方山矿区西端，东至二里河矿区以东，全长3000多米。背斜脊线中间拱起，东西两端向深部倾伏，倾伏角15°～30°，背斜轴走向105°～120°。背斜两翼总体对称分布，北翼倾向15°～30°，倾角 70°～85°，局部倒转;南翼倾向 195°～215°，倾角 60°～70°，两翼夹角31°～60°，属较紧闭背斜(田民民等，2004)。

矿区断裂构造根据产状及其与八方山－二里河背斜的空间关系可分为两类，一类是NWW向纵断层，一类是NE向横断层(图2)。纵断层不发育，只见于矿区北部。横断层在矿区较发育，垂直背斜轴和地层走向，以逆断层和平移逆断层为主，倾角往往大于50°，断距不大，规模亦不大。大体上平行排列，以300～400m等间距分布，多被闪长玢岩脉、花岗斑岩脉或厚大石英脉充填。西部的八方山矿区和东部的二里河矿区即以NE向断层Fb6为界(图2)。

2.3 岩浆岩

矿区内地表未见大的岩体，但侵入岩脉较发育，包括闪长玢岩脉、花岗斑岩脉以及煌斑岩脉，沿NWW向顺层充填或沿NE向裂隙充填。坑道中可见NE向闪长玢岩脉切穿矿体(例如，图3中137线剖面)，未对矿体造成明显破坏作用，厚度1 m左右，规模不大且不连续，常有分枝复合现象。与围岩界线截然，接触灰岩处常发生大理岩化，接触千枚岩处无明显蚀变。闪长玢岩脉呈灰白色至浅灰绿色，斑状结构，致密块状构造。主要矿物为斜长石(65% ～70%)、绿泥石(5% ～10%)，其次为方解石、石英、黄铁矿、绢云母、褐铁矿，都以细粒集合体形式产出。其中，斜长石为半自形－它形板状，粒度1～5 mm，常发生碳酸盐化和绢云母化;绿泥石可能为角闪石或黑云母蚀变形成，粒度小于0.1 mm，呈不规则集合体。花岗斑岩脉和煌斑岩脉出露于矿体东南约2km处，产于千枚岩中，宽1 m左右，未见与矿体直接接触。

图2 八方山－二里河铅锌(铜)矿床地质图(修编自田民民等，2004)Fig.2 Geological map of the Bafangshan-Erlihe Pb-Zn(-Cu)deposit(modified from Tian et al.，2004)

3 成矿地质特征

3.1 矿体产出特征

八方山－二里河铅锌(铜)矿体主要赋存于下部中泥盆统古道岭组生物碎屑灰岩与上部上泥盆统星红铺组千枚岩接触带之间的构造破碎带内(图3)，少量赋存于接触带两侧的地层中，直接容矿岩石主要为硅化灰岩、硅化千枚岩及石英脉。因此，按产出位置从下部到上部矿体可分为三类:(1)赋存于接触带下部灰岩网状裂隙中的矿体，以闪锌矿为主;(2)赋存于灰岩与千枚岩接触带中的矿体，为铅锌主矿体;(3)赋存于接触带上部千枚岩层间裂隙中的矿体，以黄铜矿、方铅矿为主。铅锌主矿体位于八方山－二里河背斜的核部，在剖面上主矿体呈鞍状(图3)。

图3 二里河铅锌(铜)矿区综合剖面图Fig.3 Composite profiles of the Erlihe Pb －Zn(－Cu)deposit

第2类矿体的Ⅱ1号矿体是矿区中唯一主矿体(图3、4)，走向NWW，同区域构造线方向一致，延伸超过3km。矿体呈鞍状向东倾伏，倾伏角14°～25°，平均22°。矿体厚度不稳定，变化在 0.32～31.5m之间，整体西宽东窄，地表投影宽度90～300m。矿体沿走向总体连续分布，局部出现尖灭再现，受NE向断层影响，局部发生走滑错动，但断距较小，一般几米到十几米。主矿体的铅锌品位沿矿体走向自西向东由高变低，与矿体厚度变化基本一致，向两翼矿体延深变小至尖灭。黄铜矿分布零星，形态不规则，从八方山矿区到二里河矿区(即从西向东)铜矿化规模逐渐变小。靠近背斜两翼的铅锌矿化不均匀，常伴有大量具有多阶段特征的石英－硫化物脉。在背斜北翼可见千枚岩与灰岩整合接触(图5a)，灰岩一侧常发育含碳蚀变岩，颜色发黑，部分石墨化，没有发育任何矿化和蚀变，而在其东西两侧则又出现矿体。在次级褶皱发育的地方，铅锌矿体总是产于各次级背斜的核部，而向两翼深部逐渐趋于尖灭(图3中的145勘探线剖面)。

图4 二里河主矿体(Ⅱ1号矿体)北翼纵投影图Fig.4 Longitudinal projection diagram of the north wing of the main ore bodyⅡ1 in the Erlihe deposit

第1、3类矿体分布零星，规模很小，形态不规则，品位较低，工业意义不大。第1类矿体常伴随石英网脉发育，沿灰岩中裂隙充填，硫化物呈团块状产于石英脉中以及石英脉与灰岩接触部位(图5b)。第3类矿体常顺千枚岩的层间呈细脉状或透镜状产出，发育一层或多层硫化物脉，多为方铅矿脉，亦见黄铜矿－黄铁矿脉，厚度从几毫米到几厘米不等，硫化物一般结晶好、粒度大(图5c)，但规模较小，厚度变化大且不连续。在南翼紧靠顶板千枚岩中的乳白色石英－硫化物脉中含伴生金，品位可达1～2g/t。此外，在千枚岩中还可见到斑点状的闪锌矿化(图5d)。

3.2 成矿阶段

本次工作通过对二里河矿区1320中段155和153穿脉(图6)进行的系统观察、测量和采样，对铅锌矿化特征进行了详细的分析总结，依据矿石的矿物组合、结构构造、围岩蚀变，以及矿脉的相互穿插关系等特征，将其成矿作用过程划分为三个阶段:(Ⅰ)早期富闪锌矿硫化物阶段;(Ⅱ)中期石英－多金属硫化物阶段;(Ⅲ)晚期石英－碳酸盐阶段。

图5 二里河铅锌(铜)矿床的矿体产出特征Fig.5 Occurrence features of the orebodier from the Erlihe Pb-Zn(-Cu)deposit

3.2.1 早期成矿阶段(Ⅰ)

本阶段主要特征是形成富闪锌矿矿脉，赋存于背斜转折端的虚脱空间，构成开采的主矿体。

矿物组成:矿石矿物以闪锌矿为主，其次为方铅矿，偶尔见黄铁矿。闪锌矿颜色较浅，多为浅棕黄色、浅棕褐色，总体粒度为中－细粒，多以厚大的块状矿体形式产出(图7a)。大部分闪锌矿呈连续的脉状，胶结灰黑色的碳质灰岩角砾。方铅矿多呈细脉状、星散状与闪锌矿共生。黄铁矿一般呈星散状、团块状，与闪锌矿和方铅矿共生。脉石矿物主要为石英和含铁白云石，以及少量铁白云石、铁方解石及石墨。

矿石结构:主要发育结晶结构、交代结构和压力结构。(1)结晶结构包括:自形晶结构，在矿石及蚀变围岩中广泛出现自形的黄铁矿和石英;共边结构，闪锌矿、方铅矿等金属矿物之间呈共边结晶;半自形－它形晶结构，块状闪锌矿中常见中－细粒半自形闪锌矿被细粒它形闪锌矿胶结，蚀变岩中细粒石英、含铁白云石和方解石往往呈半自形－它形集合体。(2)交代结构包括:溶蚀结构，黄铁矿、石英、方解石常被闪锌矿交代溶蚀，闪锌矿被方铅矿交代溶蚀;骸晶结构，闪锌矿、方铅矿交代方解石、白云石、黄铁矿、石英等矿物而成骸晶结构(图7b、7c);似斑状结构，闪锌矿、黄铁矿、石英等矿物以单晶或集合体浸染于蚀变岩中;生物斑杂状结构，闪锌矿交代生物泥灰岩中珊瑚类生物化石(图7d、7e、7f)。(3)压力结构表现为黄铁矿的压碎结构;蚀变岩中绢云母的定向变晶结构;部分闪锌矿、石英等矿物呈碎裂结构，又被石英碳酸盐细脉充填。

图6 二里河矿区1320中段153穿脉坑道实测剖面图Fig.6 Profile of the Ort 153 on the 1320m level in the Erlihe mine section

矿石构造:矿石构造主要为块状、网脉状、角砾状、浸染状、条带状、透镜状、生物斑杂状，其中块状、角砾状和透镜状矿石主要发育在背斜转折端，条带状和网脉状矿石主要发育在背斜两翼(图6)。(1)块状构造，矿物以中－细粒浅棕色闪锌矿为主，方铅矿较少，包裹有少量斑点状和团块状的石英(图7a)，构成致密块状矿石。(2)角砾状构造，如图7g、7h所示，中－细粒闪锌矿和石英胶结含碳硅化蚀变岩的角砾，形成角砾状矿石，而被胶结的灰岩角砾常呈透镜状、棱角状、次棱角状、不规则状(图6)。(3)浸染状构造，常见闪锌矿、方铅矿、黄铁矿呈浸染状产于由石英、碳酸盐及绢云母等矿物组成的含碳蚀变岩及其角砾中(图7i)。(4)条带状构造，闪锌矿、方铅矿、石英呈条带状穿插含碳硅化蚀变岩，构成条带状构造(图7j)。(5)团块状构造，闪锌矿、方铅矿、黄铁矿呈团块状产于石英脉中。(6)透镜状构造，闪锌矿、方铅矿、石英呈透镜状产于含碳硅化蚀变岩中，延伸几十厘米至几米，以深棕色闪锌矿为主，伴生少量方铅矿和石英(或碳酸盐矿物)。(7)网脉状构造，石英、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿呈网脉状穿插于灰岩、含碳硅化蚀变岩以及千枚岩的裂隙中。

围岩蚀变:蚀变广泛发育于矿体中的围岩角砾以及顶底板的近矿围岩，蚀变类型以硅化、白云石化、绢云母化、石墨化为主。蚀变强度总体表现为越接近矿脉蚀变越强，远离矿脉蚀变则迅速减弱;背斜转折端部位蚀变较强，向两翼延伸则蚀变减弱。蚀变岩含碳质较高，主要矿物成分为微－细粒的石英、方解石和含铁白云石，常伴生浸染状的中－细粒硫化物矿物(图7k、7l)。

3.2.2 中期成矿阶段(Ⅱ)

本阶段以富黄铜矿、方铅矿、磁黄铁矿为特征，矿化规模较小，往往呈网脉状叠加到上一阶段矿体之上。矿脉产状主要为北东向，其次为北西西向，倾角近直立，形态不规则，宽度几厘米至几米，延伸几米到十几米，规模较小。富黄铜矿的石英－硫化物脉往往见于背斜南翼靠近顶板千枚岩一侧(图8a)。在背斜转折端附近也可见富黄铜矿的硫化物脉贯穿早阶段浅棕色闪锌矿体，并使其重结晶为黑色或深褐色(图8b、8c)。

图7 I成矿阶段矿化特征Fig.7 Mineralization characteristics of the metallogenic stage I

矿物组成:矿石矿物以黄铜矿、方铅矿、闪锌矿为主，其次为毒砂、黄铁矿、磁黄铁矿。黄铜矿大多产于背斜南翼石英－硫化物脉中，常呈半自形－它形中－细粒集合体，常与黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿伴生，在八方山矿区地表附近能见到极少量的黝铜矿、斑铜矿、辉铜矿和铜蓝，应为次生氧化作用的产物。脉石矿物以石英、含铁白云石、铁白云石为主，其次为方解石、石墨。

矿石结构:主要发育结晶结构、交代结构、固溶体分离结构、压力结构。(1)结晶结构包括:自形晶结构，多金属硫化物脉中的闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、毒砂、石英等矿物呈自形晶结构;半自形－他形晶结构，黄铜矿、闪锌矿、石英等矿物常见半自形－它形粒状结构产于石英脉中。(2)交代结构包括:溶蚀结构，黄铜矿交代溶蚀磁黄铁矿、黄铁矿、毒砂、石英、方解石、铁白云石等矿物，接触界线不规则;交代残余结构，石英、含铁白云石被黄铜矿、磁黄铁矿交代形成残余体，闪锌矿被黄铜矿、方铅矿交代形成残余体;似斑状结构，黄铜矿、闪锌矿、黄铁矿、石英等矿物以单晶或集合体浸染于蚀变岩中形成了似斑状结构。(3)固溶体分离结构主要表现为乳滴状结构，黄铜矿中含有乳滴状方铅矿，闪锌矿中含有星散状或乳滴状黄铜矿，方铅矿中含乳滴状黄铜矿(图8d)。(4)压力结构包括:蚀变岩中绢云母的定向变晶结构;黄铁矿的斑状压碎结构;方铅矿三角孔发生弯曲呈揉皱状结构;石英脉中常见石英、黄铁矿呈斑状压碎结构;偶见石英的碎裂结构，呈大小不一的棱角状碎块，其空隙填充了后期的石英、硫化物和碳酸盐。

矿石构造:矿石构造主要为团块状、网脉状、浸染状、细脉状、斑杂状等，其中团块状、网脉状、细脉状、斑杂状构造主要发育在石英脉中，浸染状构造发育在石英脉两侧蚀变岩中。(1)团块状构造，方铅矿、黄铜矿、闪锌矿、磁黄铁矿、黄铁矿、含铁白云石呈团块状赋存于厚大石英脉中(图6)。(2)细脉状构造，黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿以细脉状穿插蚀变岩。(3)浸染状构造，方铅矿、黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿、毒砂等呈浸染状产于硅化蚀变岩中(图8d、8e)。(4)网脉状构造，黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂、方铅矿、闪锌矿与石英呈网脉状穿插于早期矿体及蚀变岩中(图8f)。(5)斑点状构造，闪锌矿呈斑点状产于顶板千枚岩中(图5d)。(6)斑杂状构造，黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿呈斑杂状赋存于石英脉或硅化蚀变岩中。(7)树枝状构造，方铅矿呈树枝状分散于石英脉中。

围岩蚀变:蚀变广泛发育在顶底板近矿围岩，与石英网脉关系密切，蚀变类型以硅化、铁白云石化、黄铁矿化为主。蚀变强度从背斜两翼向转折端逐渐增强，往往使围岩强烈硅化，且转折端顶板的千枚岩发生斑点状、浸染状闪锌矿化(图5d)，远离矿体方向千枚岩中矿化明显减弱。蚀变岩往往为灰黑色－浅灰色，矿物以微－细粒石英和含铁白云石为主，其次为方解石、铁白云石和少量硫化物，相比上一阶段蚀变岩颜色较浅，石英含量较高。

3.2.3 晚期成矿阶段(Ⅲ)

以石英－碳酸盐脉形式产出，穿插了围岩以及早阶段和中阶段矿体，石英为乳白色。闪锌矿和方铅矿为星散状、团块状产于石英－碳酸盐岩脉中。矿脉产状多为北东向，倾角近直立，形态较平直，厚度几十厘米至几米，规模较小。

矿物组成:矿石矿物含量较少，主要有闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、辉锑矿。脉石矿物主要为石英、方解石、含铁白云石、绢云母等。

矿石结构:矿石结构主要发育结晶结构、压力结构。(1)结晶结构包括:自形晶结构，石英、方解石、含铁白云石、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、毒砂、辉锑矿、白云母等矿物呈自形晶结构产于石英脉及晶洞中，往往以粒状集合体形式产出;半自形－它形结构，石英脉中零星分布半自形－它形的黄铜矿、磁黄铁矿。(2)压力结构包括:石英、方解石的压碎结构，破碎裂隙中又充填了石英、硫化物及碳酸盐矿物(图9a);绢云母的定向变晶结构等。

矿石构造:矿石构造发育脉状、团块状、星散状构造，以及晶簇构造(图6)。(1)脉状构造，石英、闪锌矿、黄铁矿、方铅矿、黄铜矿、绢云母以及碳酸盐矿物等，呈平直厚大的脉状产于矿体及围岩裂隙。(2)团块状构造，黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、黄铜矿等矿物在石英－碳酸盐脉中呈团块状产出，分布零星(图9a)。(3)晶簇构造，晶簇状石英、方解石，偶见自形粒状黄铁矿、方铅矿、细针状辉锑矿(图9b)等产于晶洞中。

围岩蚀变:蚀变不明显。

4 矿床成因讨论

4.1 矿床地质特征的成因意义

4.1.1 矿体产出

八方山－二里河铅锌(铜)矿床的矿体主要赋存于下部古道岭组灰岩与上部星红铺组千枚岩的接触带中，同时在星红铺组内部的千枚岩与灰岩透镜体的接触部位也见有铅锌矿体，这种产出特征表明千枚岩与灰岩的接触部位是主要赋矿空间，暗示了不同岩性因能干性不同而在接触带部位易于形成构造扩容空间，为成矿流体提供运移通道和沉淀空间。在区域构造作用下形成八方山－二里河背斜的过程中，在灰岩与千枚岩的岩性界面上易形成虚脱空间，从深部向上运移的成矿流体在其中沉淀成矿，形成鞍状主矿体(图3)。如果是同生的热水沉积成矿，早期形成的层状矿体在后期的褶皱作用中应随着地层同时变形，在背斜和向斜中都会有矿体出现，而不可能仅仅出现在背斜的核部。此外，在灰岩内部发育网脉状矿化，在千枚岩中发育顺层充填的矿体，这同样是两种岩石的构造性质不同而导致成矿流体沿不同路径运移和沉淀的结果。因为灰岩在构造作用下易发生脆性破裂，渗透性好，形成网状裂隙;而千枚岩由于含泥质成分较多，渗透性差，在构造作用下易发生韧性变形和层间滑动，而不易形成多组裂隙。

图8 Ⅱ成矿阶段矿化特征Fig.8 Mineralization characteristics of the metallogenic stageⅡ

图9 Ⅲ成矿阶段矿化特征Fig.9 Mineralization characteristics of the metallogenic stageⅢ

沿矿体走向方向，铅锌矿化并非连续产出，例如，在勘探线115线至119线之间的背斜北翼，千枚岩与灰岩整合接触的部位无矿化和蚀变现象(图5a)，构造变形亦较弱，而其东西两侧又出现了矿体，这种地质现象一方面说明构造是主要的控矿因素，另一方面也佐证了二里河铅锌矿床并未经历过同生的热水沉积成矿作用，围岩地层应属正常的海相沉积岩，是在沉积成岩后经历了构造变形和热液充填交代成矿作用。而同生沉积矿床的矿体往往在同一层位连续产出，矿化和蚀变也连续分布。

八方山－二里河铅锌(铜)矿床各成矿阶段的闪锌矿、方铅矿等硫化物结晶程度高，矿物粒度多为中粒，个别可达到粗粒。而同生沉积铅锌矿床的硫化物矿物多为微细粒，这是由于中高温气液喷出海底与海水接触后迅速冷却，硫化物结晶往往较差，粒度小。

4.1.2 围岩蚀变

八方山－二里河铅锌(铜)矿床的围岩蚀变普遍发育，主要表现为矿体底板灰岩的硅化、褪色化、石墨化，矿体顶板千枚岩的硅化、绢云母化及叶腊石化，在背斜核部的顶板处发育有斑点状的闪锌矿化。并且，背斜核部的蚀变强，厚度可达十米左右，矿化亦强;而翼部蚀变较弱，厚度较小，矿化也变弱。上述围岩蚀变特征都指示了它们是在构造变形过程中成矿流体充填交代的产物。而一般的，同生沉积的铅锌矿床仅发育底板围岩蚀变，顶板围岩往往蚀变不发育。

在背斜核部和翼部，前人认为的热水沉积硅质岩或微石英岩的展布往往与石英－多金属硫化物脉密切相关，即越靠近石英－多金属硫化物脉，硅化越强，矿化也越强，而远离热液脉的部位硅化和矿化都减弱。围岩蚀变的厚度变化范围为1～30 m，向背斜两翼急剧减薄。这反映了其形成是富硅质的热液交代围岩的结果，因此是一种硅化蚀变岩。此外，硅化蚀变岩中常出现闪锌矿交代生物介壳的假象结构(图7d)，无论是围岩还是生物化石，均发生交代作用，这表明蚀变交代作用发生于沉积成岩之后。

此外，在二里河铅锌矿的1320中段155穿脉，灰岩与千枚岩接触带之间靠近灰岩一侧发育含碳质成分较高的黑色蚀变岩，部分石墨化，这可能是构造流体活动过程中灰岩脱碳作用的产物。大量顺层闪锌矿化就发育在这些富碳质的蚀变岩周围，这种矿化及蚀变为早期成矿阶段的产物。从图7g、7h可明显的看出，富碳质的灰岩角砾被块状闪锌矿胶结，而非与闪锌矿同生沉积的，这是在灰岩成岩后经构造－热液交代的产物。灰岩与千枚岩接触带靠近千枚岩一侧，多见闪锌矿与方铅矿共生的矿脉，两侧围岩硅化较强，褪色化明显，呈灰白色、烟灰色，硫化物含量很少，这种蚀变为中期成矿阶段热液交代作用的产物。

4.1.3 石英 －硫化物脉

在二里河铅锌矿1320中段153穿脉中可见古道岭组灰岩上部发育含珊瑚化石的生物灰岩，生物灰岩上部出现了多期的、顺层及切层的石英－硫化物脉(图6)，脉体中含有大量硅化蚀变岩的角砾。灰岩与石英脉接触部位闪锌矿化和硅化均较强，石英脉中黄铜矿发育，见黄铁矿、磁黄铁矿与之共生，硫化物呈团块状(图8a)。脉体上部直接与顶板千枚岩接触(图6)，在靠近千枚岩一侧有硅化蚀变千枚岩角砾，千枚岩内部偶见顺层及切层的石英－硫化物脉。这些广泛发育的石英－硫化物脉是后生热液成矿作用的最直接的有力证据。

总之，上述成矿地质特征(表1)均暗示了八方山－二里河铅锌矿床后生流体成矿作用的存在，及其与褶皱构造发育的同时性。即在凤太矿集区区域褶皱构造形成过程中，成矿流体沿着断裂和裂隙系统向上运移，直至背斜核部的虚脱空间，最终主要在背斜核部和两翼部位沉淀富集成矿，并交代上下盘围岩。

4.2 成矿时代

关于八方山－二里河铅锌(铜)矿的形成时代，以往缺少直接的同位素测年工作，主要是根据对矿床的成因认识而间接确定的:对于喷流沉积型的观点，成矿时代被认为是与围岩的成岩时代接近，即中－晚泥盆世;对于喷流沉积－改造型的观点，成矿时代被认为是前期与围岩成岩一致，后期改造发生在印支期(王瑞廷等，2007;王东生等，2009)。而后生热液成因的观点则认为成矿时代为印支期(Zhang et al.，2011;胡乔青等，2012)。

表1 二里河铅锌(铜)矿床的成矿特征与典型Sedex型铅锌矿床对比Table 1 Metallogenic characteristics of the Erlihe Pb－Zn(Cu)deposit compared with the SEDEX－type Pb－Zn deposits

Zhang et al.(2011)获得了二里河矿区主成矿阶段的黄铁矿Re-Os等时线年龄为226±17Ma，可作为成矿年龄的直接证据，但误差范围较大。胡乔青等(2012)获得了二里河矿区主成矿阶段的闪锌矿Rb-Sr等时线年龄为220.7±7.3Ma，进一步厘定了成矿时代为印支期。对比凤太矿集区金矿床的成矿时代，冯建忠等(2003)测得凤太矿集区八卦庙金矿床石英40Ar－39Ar等时线年龄为 222.14±3.45Ma，毛景文(2001)，Mao et al.(2002)认为西秦岭地区造山型金矿床的形成与晚三叠世－中侏罗世期间扬子克拉通与华北克拉通及北秦岭的后碰撞过程密切相关。前人研究显示，切穿二里河矿区主矿体的闪长玢岩脉的SHRIMP锆石U-Pb年龄为221±3Ma(Zhang et al.，2011)，La-ICP-MS 锆石 U-Pb年龄为214±2Ma(王瑞廷等，2011)，二里河矿区内花岗斑岩的La-ICP-MS锆石U-Pb年龄为217.9±4.5Ma(王瑞廷等，2011)，凤太矿集区东南部出露的西坝岩体的二长花岗岩La-ICP-MS锆石U-Pb年龄为219±1Ma，花岗闪长岩为218±1Ma(张帆等，2009)。王义天等(2009)认为凤太矿集区是由区域左行走滑构造体制下的变形分解作用形成的一个走滑双重构造，区内各种构造样式与构造组合均以南北两条区域性断裂带的左行走滑运动为主导，形成最大主压应力为NE向的局部构造应力场，区内Pb-Zn-Cu多金属成矿作用在时空上与区域构造活动相耦合。在区域上，整个西秦岭地区花岗岩带的形成时间为 220～205Ma(孙卫东等，2000，陈衍景，2010)，且西秦岭地区褶皱造山作用发生于中三叠世(张国伟等，2001)。因此，八方山－二里河铅锌(铜)矿的成矿时代与区域构造活动、岩浆作用和成矿作用在时间上基本一致。

总之，八方山－二里河铅锌(铜)矿床是印支期构造－岩浆－热液活动的产物，是一个后生的流体充填交代矿床。

5 结论

八方山－二里河铅锌(铜)矿床是西秦岭凤太矿集区中一个代表性的铅锌矿床，根据矿石的矿物组合、结构构造、围岩蚀变，以及矿脉的相互穿插关系等特征，将成矿阶段划分为早期富闪锌矿硫化物阶段、中期石英－多金属硫化物阶段和晚期石英－碳酸盐阶段。对每个成矿阶段的矿化特征进行了详细的研究分析，并结合前人在成矿时代、构造样式和演化、岩浆活动等方面的研究成果，以及与典型Sedex型铅锌矿床的特征对比，认为该矿床是印支期构造－岩浆－热液活动的产物，是一个后生的流体充填交代矿床。这一认识对理解凤太矿集区中发育的成矿地质特征与八方山－二里河铅锌(铜)矿床相似的其它铅锌矿床具有一定的借鉴意义。

致谢西北有色地质勘查局717总队和八方山－二里河铅锌矿的有关领导和技术人员在野外工作期间给予了很大的支持和帮助，两位审稿人对文章提出了宝贵的意见和建议，在此一并致谢!

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