广西三江老堡铅锌矿床成矿模式

廖顺妹，路启福，覃明飞，陈有大，陈文伦

（广西壮族自治区二七一地质队.广西 临桂 541100）

近年，在桂北E-W向北山-泗顶-老厂铅锌成矿带的北部，首次发现了成型的扬子型铅锌矿床——三江县老堡铅锌矿床。该区与湘鄂西铅锌成矿带的成矿环境比较类似[1]，成矿地质条件优越，找矿潜力大。从本世纪初期，广西地勘总院第一勘查院和二七一地质队先后在该矿区进行预、普查工作，将矿床金属资源量扩大至中型，预测远景可达大型规模。笔者在项目工作的基础上，对老堡铅锌矿床进行矿床地质特征解剖。同时结合前人同位素和流体包裹体研究，对矿床成因和成矿模式进行尝试性探讨，供广大同行参考。

1 区域地质背景

本区大地构造上属于上扬子陆块，雪峰东部（元宝山）陆缘裂陷区。区域出露地层有四堡群砂页岩及中-基性火山喷发岩、丹洲群砂泥质岩、震旦系砾质岩、砂泥质岩、硅质岩、局部白云岩，寒武系砂泥质岩、局部灰岩、白云岩等[2]。区内构造活动频繁，褶皱断裂发育，总体呈NE-NNE向展布。主要褶皱有元宝山穹隆及次级老堡、同乐复式向斜；断裂构造以NE-NNE向最为发育，构成密集断裂带，其中的三江－融安区域性深大断裂具多期、多阶段活动特点，控制区域岩浆岩、沉积岩和矿产的分布。区域岩浆活动强烈，以四堡期和雪峰期为主。四堡期和雪峰早期以海底喷发作用为主，形成一系列超基性、中基性火山岩小岩体和岩脉；雪峰晚期开始有大规模的重熔型花岗岩浆侵入，以元宝山花岗岩基为代表。区域矿产主要有铅、锌、钒、磷、重晶石、石煤等，主要赋存于下寒武统清溪组下段、为震旦系下统陡山陀组和上统老堡组中，本区已知有铅锌矿床、矿（化）点7处，其中小型铅锌矿床1处（老堡），矿（化）点5处。

相对于地壳丰度 （Pb 12.5×10-6、Zn 70×10-6）[3]，区内地层的成矿元素含量略高，桂北寒武系地层Pb 含量为 33.6×10-6，Zn 含量为 82.9×10-6；震旦系地层 Pb含量为 21.8×10-6，Zn含量为 65.9×10-6；丹洲群地层 Pb含量为 28.4×10-6，Zn含量为83.3×10-6；四堡群地层 Pb 含量为 29.8×10-6，Zn 含量为66.0×10-6，可能为扬子型铅锌矿床的形成提供了较丰富的金属物质。

2 矿区地质特征

矿区位于三江、平垌岭深大断裂之间。出露地层主要为南华系黎家坡组，震旦系陡山沱组、老堡组和寒武系清溪组（图1）。

图1 广西三江县老堡铅锌矿区地质简图Fig.1 Geological map of Laobao Pb-Zn deposit,Sangjiang County,Guangxi Province

黎家坡组由砾质不等粒变质杂砂岩组成，为一套滨海相碎屑岩沉积。陡山沱组从下往上细分为三层:（1）灰黑色中厚层泥岩夹薄层硅质岩:普遍见黄铁矿结核，直径数毫米-百余毫米，黄铁矿多呈它形粒状，少数呈立方体状产出，厚1.36～9.91 m；（2）白云岩层:以深灰色、灰黑色中-中厚层状白云岩为主，局部含0.2～1.4 m泥岩（或千枚岩）夹层，厚7.64～30.72 m。该层为本区铅锌矿主要赋矿岩性段，含矿1～3层不等；（3）含炭泥岩层:为黑色、深灰色、薄层状、含炭泥岩为主，常夹薄层硅质岩及2～6层厚0.29～6.85 m薄层灰黑色白云岩或细砂岩、磷质岩，有时其上部见不稳定的深灰色-灰色中厚层状白云岩。该段水平层理发育，普遍见黄铁矿结核或条带，厚58.09～98.44 m。老堡组整合于陡山沱组之上，主要岩性为深灰、灰黑色薄-中层状硅质岩，底部岩石具瘤状构造。地貌上呈奇峰陡崖出现。含矿硅质岩厚37～187 m，部分地段含矿3～4层，分别产于硅质岩底部、中下部、中上部，以底部、中下部矿层为主。清溪组下段为深黑色泥岩、薄层硅质岩、粉砂岩。

区内次级褶皱和断裂发育，老堡向斜是本区构造主干，它是由两个次级长轴向斜和一个次级背斜组成复式向斜，呈 20°～25°走向，长 70 km，宽 6～8 km，为一紧密复式褶皱，老堡向斜核部为寒武系清溪组（Cq）地层，倾角一般40°～50°。断裂构造主要以一系列多期活动的NNE向逆断层为主，规模较大的断裂主要有和里－培秀及泗里口逆断层（F1），位于矿区西北侧的桂塘冲一带，断层呈20°～35°方向展布，倾向NW，倾角50°～70°，长度大于5.5 km，宽度大于10 m，沿断层带岩层次级褶皱较发育，岩石破碎。老堡向斜内层间构造（层间破碎、剥离、虚脱、裂隙等）发育，是本区最主要的储矿构造。矿区未见岩浆岩出露。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

目前在矿区范围内已控制铅锌矿化脉带5条，圈定铅锌矿体11个，其中产于陡山沱组下部白云岩中的矿体7个，产于老堡组硅质岩中的矿体4个，以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ-1号矿体为主。矿体呈层状和似层状产出，总体与地层产状一致，局部与地层小角度斜交（图2）。矿体长100～1250 m，平均厚1.78 m，Pb+Zn平均品位2%～4%，在次级背、向斜转折处虚脱、破碎和穿层裂隙构造发育处变厚变富，在褶皱翼部剥离、虚脱部位变薄。矿体与地层围岩常呈渐变过渡关系。

Ⅰ号矿体呈20°～50°方向展布，倾向NW，倾角56°～75°。矿体呈层状、似层状产于陡山沱组下部白云岩层间破碎带中，控制长1250 m，倾向延深大于110 m，厚1.02～6.70 m，平均1.47 m，Pb品位0.06%～3.33%，平均 0.94%，Zn品位 0.82%～4.98%，平均1.87%。

Ⅱ号矿体产状多变，展布方向大致15°～63°，倾向NW及SE，倾角20°～65°。矿体呈似层状、透镜状产于陡山沱组下层白云岩层间破碎带中，控制长 920 m，厚 1.0～2.50 m，平均厚 1.75 m，Pb品位0.46%～2.34%，平均 1.06%，Zn品位 0.28%～7.88%，平均2.54%。

Ⅲ-1号矿体展布方向大致30°～60°，倾向NW，倾角50°～58°。矿体呈层状、似层状产于陡山沱组白云岩中，控制长580m，倾向延深大于120 m，厚1.11 m，Pb品位0.20%～5.32%，平均2.78%，Zn品位1.08%～7.83%，平均4.49%。

3.2 矿石特征

图2 老堡铅锌矿区115号勘探线剖面图Fig.2 The profile of prospecting Line No.115 in Laobao Pb-Zn ore deposit

老堡矿床矿石的矿物成分比较简单，常见金属矿物有闪锌矿（图3左）、方铅矿，次为黄铁矿，局部见少量黄铜矿。闪锌矿、方铅矿有两个世代，早世代矿物主要见于浸染状、条带状矿石中，粒度细小，其中闪锌矿呈深棕色、深褐色，半自形粒状到它形粒状，粒径0.03～0.05 mm，方铅矿呈它型粒状，粒径0.016～0.16 mm。晚世代矿物主要见于块状、脉状或角砾状矿石中，粒度稍粗，闪锌矿呈浅棕色、浅棕褐色，粒径0.5～22 mm，方铅矿粒径在0.5～3.0 mm之间，最大可达5 mm。黄铁矿常与闪锌矿、方铅矿伴生。据容矿围岩的不同，非金属矿物组合有所差别。围岩为白云岩的矿体，非金属矿物主要有白云石、石英和方解石，其次有绢云母；围岩为硅质岩的矿体，非金属矿物主要有石英，其次有重晶石、绢云母。在硅质岩矿体矿石中，还存在一些碳沥青（图3右），它们往往出现在矿化末期。梁金城等（2009）[4]还在矿石中发现了石墨和炭质集合体。

矿石结构以热液结晶结构为主，常见它型粒状结构和共结边结构，次为半自形粒状结构。在成矿作用较强的地方，压碎结构、交代残余结构可能会占主导地位。此外，黄铁矿的草莓结构也比较常见。矿石构造比较复杂，以浸染状构造、条带状构造、脉状（或细脉状）以及它们的叠加构造为主，局部见角砾状构造、块状构造等。

3.3 围岩蚀变

矿区铅锌矿体主要产于震旦系上统老堡组硅质岩、下统陡山沱组下部白云岩层系中，其主要围岩为白云岩、硅质岩，次为板岩。矿床围岩蚀变相对较弱，不同的围岩，其蚀变有所区别，在老堡组硅质岩中，蚀变以硅化为主，伴随轻微绢云母化；陡山沱组白云岩中的蚀变略微复杂一些，主要为白云石化和方解石化，次为硅化和黄铁矿化，局部地区见绢云母化和绿泥石化。在矿体附近的板岩中，也见到一些硅化、绢云母化、绿泥石化和黄铁矿化。一般而言，构造变形程度越高，则围岩蚀变相对越强，矿化越好。

3.4 成矿期次

矿床的形成主要经历了热水沉积矿化期及热液叠加矿化期。

热水沉积矿化期:是成矿物质的初始富集，以出现大量层状-星散状的草莓状黄铁矿为特征，同时沉积形成少量微细粒浸染状硫化物硅质岩矿石、条带状硫化物硅质岩矿石（局部发育纹层构造）。

热液叠加矿化期表现为各类脉状铅锌矿化，常叠加在沉积期之上，该期分五个阶段:a、碳酸盐岩-石英-黄铁矿阶段:白云石、方解石、石英、黄铁矿沉淀形成不规则细脉；b、石英-黄铁矿-闪锌矿阶段:少量石英、黄铁矿、浅黄色闪锌矿呈微细脉状、浸染状产出；c、黄铁矿-方铅矿-闪锌矿阶段:该矿化阶段为成矿的主要矿化阶段，棕色闪锌矿、方铅矿等形成细脉浸染状、条带状矿石；d、石英－重晶石－方铅矿阶段:石英、重晶石、黄铁矿、方铅矿等形成细脉或团块胶结破碎后的早期矿石，形成脉状、碎裂状、角砾状构造；e、方解石－黄铁矿－石英阶段:为无矿阶段，与第一个阶段不同的是该期脉体常常穿切第一阶段脉体。

4 矿床成因

郜兆典等（2004）[5]研究认为，本区黑色岩系（硅质岩、炭质泥岩等）为热水沉积岩，赋存于其中的重晶石、钒矿等矿产为热水沉积矿产。老堡矿床发育有纹（微）层构造的微细粒浸染状、条带状的硅质岩矿石，具备同生沉积矿石特点，应为热水沉积产物。

图3 硅质岩矿体中的脉状矿石（左，以闪锌矿为主；右，含有碳沥青.）Fig.3 Siliceous rock-type ore-bodies（left:Sphalerite;right:Anthraxolite-bearing）

对于热液叠加成矿期，矿区围岩蚀变常与矿体围岩协调变化，矿化晚期能见到碳沥青，显示铅锌矿化与地层内热液活动密切相关。前人研究显示[4]，矿体石英包裹体均一温度波动范围较大，均一温度在115～344℃之间，平均157～211℃，指示成矿温度为中低温。石英包裹体成矿流体盐度（wt%NaCl）介于3.72%～5.80%之间，最高达13.40%，说明成矿流体以低盐度卤水为主。流体包裹体液相成分主要是H2O，气相成分主要为CO2和CH4，阳离子K+＞Na+＞Ca2+＞Mg2+，阴离子 Cl-＞ F-，指示成矿流体属于NaCl-KCl-MgCO3-H2O体系，为富卤素、富碱质的溶液，与深部环流热卤水成分相当。稳定同位素方面，梁金城等（2009）[4]对老堡矿床硫同位素研究发现，矿体上下盘围岩中星散状、层状黄铁矿δ34S值为17.8‰、21.9‰。矿体中黄铁矿δ34S值为12.0‰～20.3‰，平均为15.4‰，多与震旦系硫酸盐硫同位素值接近或相当，说明矿体中的硫多源于地层，少量来自热液流体。石英内流体包裹体δDH2O较为稳定，介于-58‰～-61‰，对应的δ18OH2O变化较大，为1.5‰～8.41‰,指示成矿流体为地层中的环流热卤水。在成矿作用发生之前，这些流体已经与围岩发生一定程度的氧同位素交换。

综合分析成矿地质背景、矿床地质特征、矿床空间分布特点后认为，岩浆活动与两期铅锌成矿作用基本无关。由此初步认为，矿床铅锌成矿物质基本都来源于地层，矿床可能为热水沉积-中低温热液改造成因。

5 成矿模式

晚元古代沉积成岩时，因三江同沉积等深大断裂活动，在海盆中沿断裂形成NNE向断陷盆地，沉积了一套半深海-深海相的炭质泥岩、硅质岩，局部夹碳酸盐岩为主的沉积岩，富含SiO2、C、Pb、Zn、V、Mn、Ba的海底热卤水沿活动大断裂上升至盆地中，因热卤水盐度高、密度大，在盆地中与海水混合，因压力、温度突变，在吸附作用、生物作用的促进下，沉淀形成矿源层。印支-燕山期，本区构造活动强烈，断裂复活、叠加，并形成一系列容矿构造（层间破碎带、层间滑动带、层间虚脱等）。大气降水沿断裂、裂隙等构造薄弱带下渗升温，在构造等热能的驱动下，形成环流热卤水，从初始矿源层和地层中萃取Pb、Zn组分，进而演变为含矿热液，进入储矿构造中。因物理化学场变化，加之上部封闭性的泥质岩对含矿热液有用组分的沉淀、交代起了良好的屏蔽作用，通过充填作用、交代作用等多期次的成矿作用过程，从而形成老堡矿区的沉积-热液改造型铅锌矿床（表1和图3）。

图4 广西三江县老堡铅锌矿床成矿模式图Fig.4 Ore-forming Model of Laobao Pb-Zn deposit in Shanjiang County,Guangxi Province

6 结论

三江县老堡矿床共有铅锌矿体11个矿体，均呈层状、似层状产于震旦系上统老堡组硅质岩、陡山沱组白云岩层间构造中，与地层同步褶曲。矿石组分比较简单，围岩蚀变较弱。

矿床地质、流体包裹体和稳定同位素等多方证据显示，矿床存在两期成矿作用，早期震旦纪热水沉积形成铅锌矿源层，晚期印支-燕山期中低温热液叠加改造导致矿床最终形成。成矿金属和硫源多来源于地层，少部分来自热液流体。成矿流体为地层中的环流热卤水。

表1 广西三江县老堡铅锌矿床成矿模式表Table 1 Ore-forming mode of Laobao Pb-Zn deposit in Sanjiang,Guangxi province

[1]祝敬明,颜代蓉,张汉金,等.神农架冰洞山锌矿矿床模型[J].资源环境与工程,2009,23（2）:89－113.

[2]广西壮族自治区地质矿产局.广西壮族自治区区域地质志[M].北京:地质出版社,1985.

[3]Taylor S R.The abundance of chemical elements in the continental crust:a new table [J].Geochimica et Cosmochimica Acta,1964,28（8）:1273－1285.

[4]梁金城,刘之葵,李晓峰,等.桂北老堡铅锌矿床成因研究[J].桂林工学院学报,2009,29（2）:162－168.

[5]郜兆典,等.广西区域成矿研究报告[R].南宁:广西壮族自治区地质矿产勘查开发局，2004.