江西冷水坑银铅锌矿床层状矿体的成矿模式及深部勘查方向

骆学全，张雪辉，徐贻赣，孙建东，李春海，郭维民，万浩章，肖茂章，郑承意

(1.中国地质调查局南京地质调查中心，江苏南京 210016;2.江西省地矿局912地质大队，江西鹰潭 335001;3.中国地质大学，北京 100083)

0 引言

江西省冷水坑特大型银铅锌矿床地处扬子地块与华夏地块拼接带的南侧(图1)，矿床伴生铜金等有用组分。勘查前期发现的浅部矿体产于银路岭晚燕山期花岗斑岩体内及其接触带，矿体群整体与花岗斑岩体产状一致，规模大，埋藏浅。热液蚀变和银铅锌多金属矿化都围绕斑岩体呈环带状展布。矿石构造主要为细脉－浸染状，品位低而稳定。具有明显的斑岩矿床特征①②③④(黄振强，1993;董绍芳，1994;孟祥金等，2007)，主导成矿作用的银路岭花岗斑岩体为地壳重熔型浅成－超浅成酸性侵入岩(齐进英，1987;刘迅等，1991a，1991b;徐文炘等，2001;左力艳等，2008;左力艳，2008)，矿床属于构造－岩体－矿床“三体一位”的次火山热液矿床。

随着地质勘查的推进，1984年以来先后发现了下鲍矿段和银珠山矿段呈层状产出的银铅锌矿体。层状矿体隐伏于矿床较深部位，硫化物成分比较简单。虽已查明的银和铅锌资源量仅占全矿床的1/4，但矿体厚度大，连续性好，矿石品位高，具有突出的经济意义，引起了一批地质学者的高度关注。由于矿体中含有大量的铁锰碳酸盐角砾，一些研究者称其为“碳酸盐型”矿体，认为是火山气液交代火山湖相碳酸盐的成矿产物(黄振强，1992;魏明秀，1997);勘查单位认为是燕山晚期的斑岩含矿热液充填交代层间碳酸盐破碎带形成的银铅锌矿体(赵志刚，2008)，称之为“层控叠生型”矿体。二者共同认为层状矿体与斑岩型矿体形成于同一次火山期后热液作用。

笔者通过细致的野外观察和室内研究认为:冷水坑矿床的两种矿体分属于不同的成因，具有不同的成矿作用和定位机制。矿区132号勘探线显示F2截断了下鲍矿段A7层状矿体后，被成矿斑岩体充填，三者间关系清楚(图2)。产在斑岩及接触带的由细脉－浸染状矿石组成的矿体具有斑岩型矿体的一般地质特征。而层状银铅锌矿体的基本地质特征明显有别于斑岩型矿体，其定位空间严格受控于上侏罗统打鼓顶组晶屑凝灰岩中的集块－角砾岩夹层，具有火山喷溢矿床特征，以某次火山喷发活动为主要成矿作用，以相应的火山粗碎屑岩相为矿体的定位空间。现已发现的仅仅是近古火山口集块－角砾岩相层状矿体的一部分，下一步应当用火山构造－岩浆成矿系统的概念和理论为指导，以完整的火山机构及集块－角砾岩相为主导性控矿要素，寻找新的矿体，有可能取得该矿床深部及区域找矿的重大突破。

图2 下鲍矿段132号勘探线剖面略图(据江西912地质大队资料修编)Fig.2 Generalized profile along the No.132 line in the Xiabao ore block(after No.912 Geological Brigade of Jiangxi)

1 层状矿体地质特征

1.1 含矿集块－角砾岩层

矿床已查明产于含矿集块－角砾岩层的下鲍矿段A7、银珠山矿段A7两个层状矿体。含矿集块－角砾岩呈层状，夹于厚层的打鼓顶组晶屑凝灰岩中，属一套岩石类型和韵律结构均较复杂的火山碎屑岩建造，含矿层与顶底板岩石完整，具有明显的沉积接触关系(图4a)。火山集块主要是铁锰碳酸盐岩石;角砾成分则较为复杂，以铁锰碳酸盐、晶屑凝灰岩为主，次有硅质岩、花岗质混合岩、千枚岩、脉石英、白云岩、碧玉岩等;呈棱角状－尖棱角状，无定向排列，大小悬殊，无分选，无磨圆，具有快速的混杂堆积特点，属于爆发相火山碎屑岩的崩落堆积亚相，含矿集块－角砾岩有局部性的碎屑粒序现象。在下鲍矿段－144－CM29至少可见两个下粗上细的粒径变化结构韵律。

其内的铁锰碳酸盐角砾不仅分布于含矿层，还可见于矿层之上的晶屑凝灰岩中，其特征与矿层中的碳酸盐角砾完全一致。碳酸盐角砾边界清晰，与凝灰质填隙物之间没有强烈的交代接触现象，明显是一种沉积碎屑物而不是交代残余角砾。矿床的300多个勘查工程和矿山大断面的采掘工程中，没有一个工程揭露出未经角砾化的完整的铁锰碳酸盐岩层。

1.2 矿体产状、形态与规模

银珠山A7矿体具有层状矿体的代表性(表1)，矿体内基本无或无夹石，组分均匀，呈层状－似层状。银珠山矿段A7矿体未受到断裂破坏，具有完好的形态，北东最长800m，北西最宽606m，规模大，厚度变化小，银矿体属于厚度稳定类型，铅锌为较稳定型;由厚度中心向外逐渐变薄，直至尖灭，总体上为一个近水平产状的缓波状薄板(图3)。下鲍A7矿体北西侧被F2断层错断(图2)，残留部分形似一只展翅的蝙蝠，以ZK13209厚度和品位中心，向北东、南东、南西减薄，品位变贫⑤。与矿床浅部的斑岩型矿体比较起来，层状矿体形态非常简单。

层状矿体仅靠近斑岩体部位的铁锰碳酸盐有重结晶和转变成磁铁矿的现象(赵志刚等，2008);远离斑岩体，只有碳酸盐化、弱硅化和绢云母化，没有明显而强烈的热液交代蚀变现象。

表1 银珠山矿段A7矿体主要块段厚度、品位数据表(据江西912地质大队资料)Table 1 Thickness and grade data of main sections of the A7 ore body in the Yinzhushan ore block(after No.912 Geological Brigade of Jiangxi)

1.3 矿体与含矿集块－角砾岩层的空间关系

层状矿体随含矿集块－角砾岩层的增厚而增厚，随含矿集块－角砾岩层的尖灭而尖灭。下鲍矿段A7层状矿体与含矿集块－角砾岩同空间等体积产出，含矿集块－角砾岩的边界即是矿体边界。银珠山矿段A7层状矿体产于含矿集块－角砾岩层的上部，二者顶界面重合;虽然下部角砾岩的银铅锌等有用组分达不到工业品位的要求，但却有普遍的矿化。

矿体的厚度与矿石品位密切相关。所有的层状富矿都出现在矿体厚大的部位，且主要位于矿体的核心部位⑥，银珠山矿段131～147勘探线地段表现得最为典型。

2 层状矿体矿石特征

2.1 结构构造

层状矿体的矿石主要为角砾状、块状、条带状构造，银珠山矿段的条带状矿石较为普遍。条带均为不规则形状，一是表现为相对集中的碳酸盐不规则层，二是表现为硫化物含量变化，三是岩矿石颜色深浅不同。具有比较明显的沉积构造特征(图4b)。矿石普遍具有典型的火山碎屑结构。火山碎屑以角砾为主(图4c)，在下鲍矿段的矿体下部有火山集块。集块和角砾间为火山凝灰填隙物，凝灰结构普遍，晶屑、玻屑形态特征清晰(图 4d、4e、4f)。

层状矿体的矿石中没有主成矿期形成的大规模脉体产出，缺乏含矿热液注入构造裂隙发生充填交代成矿的脉状矿床应有的基本标志。局部可见陡立产出的微细石英－硫化物脉稀疏分布在角砾状矿石中，细脉同时切穿火山角砾及砾间的含矿凝灰填隙物，脉壁平直而清晰(图4c)，脉宽一般不超过2mm，与斑岩体外接触带晶屑凝灰岩中的石英－硫化物细脉具有相同产状和特征，是层状矿体主成矿期后斑岩成矿期的产物。

方铅矿、闪锌矿等金属硫化物主要分布于火山集块、角砾等粗碎屑间的凝灰质填隙部位，与凝灰物质重结晶形成的弥散状石英和方解石矿物共生，少量呈断续细脉产出。产在砾间凝灰填隙物部位的硫化物以它形粒状为主(图4g)，见有大量碎屑颗粒状的闪锌矿(图4h)，表明有早期铅锌矿石再破碎作用。

2.2 矿物组份及标型意义

金属矿物主要是螺硫银矿、自然银、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、磁铁矿和赤铁矿，次为毒砂、黄铜矿、深红银矿、硫银锡矿、脆银矿、硫锑铜银矿，微量银黝铜矿、金银矿和银金矿;非金属矿物主要有铁锰碳酸盐、长石、石英、绿泥石和绢云母。其中银矿物、方铅矿、闪锌矿与凝灰物质重结晶形成的石英、方解石共生，说明它们是同一平衡相的矿物组合，形成于同一物理化学环境，火山角砾岩的成岩作用即是有用矿物的结晶成矿作用，具有火山沉积－成岩矿化类型特征。

银矿物是含银矿床中常见的标型矿物。据矿床勘查资料⑦⑧，冷水坑矿床层状矿体的银矿物以共生的标型低温矿物螺状硫银矿、自然银为主，螺状硫银矿占银矿物的65.66%，自然银占33.10%，次为硫银锡矿、脆银矿、深红银矿、硫锑铜银矿等硫盐矿物;而斑岩型矿体中的银矿物以中高温辉银矿、自然银为主，硫化银矿物占73.67%，自然银占24.93%。层状矿体和斑岩型矿体之间有截然不同的银矿物组成。

3 斑岩型矿体与层状矿体的关系

3.1 矿化类型及相互关系

矿区勘查资料②③④⑤及研究表明，斑岩体及其围岩中普遍分布有细脉－浸染状的石英－硫化物细脉。细脉均呈陡立产状，钻孔轴心角一般小于30°。在斑岩接触带附近的石英－硫化物细脉密集部位，硫化物含量较高，银铅锌元素较富，形成斑岩型矿体。在远离斑岩体的围岩中，石英－硫化物细脉及浸染状硫化物稀疏产出，有用组分未能富集成矿体。

在下鲍矿段层状矿体内及围岩中，可见由斑岩侵入活动引起的石英－硫化物细脉比较均匀地分布于层状矿体内部及其顶、底板围岩中，其形成于层状矿体之后，对于层状矿体成矿具有一定的微弱叠加作用。

以上两种矿化类型之间没有明显的制约关系。

3.2 成矿时代分析

本次研究对下鲍矿段层状矿体直接顶板晶屑凝灰岩及含矿花岗闪长斑岩进行了锆石U－Pb年龄测定。测试样品均在完成镜下岩石鉴定后，送实验室作处理。样品测试单位为南京大学内生金属矿床成矿机制研究实验室，测试仪器为激光电感耦合等离子体质谱仪(LA－ICP－MS)，同位素质量分馏校正采用国际标准锆石91500，样品的同位素比值及元素含量计算采用 Glitter(ver.4.0)软件，使用ComPbCorr#3_15G程序进行普通铅校正，年龄及谐和图绘制采用Isoplot(ver3.70)程序。

通过图5、表2，图6、表3显示，层状矿体顶板晶屑凝灰岩的锆石U－Pb年龄值为155.1±1.2Ma，含矿花岗斑岩锆石 U－Pb年龄值为 150.3±1.6Ma。说明层状矿体的主成矿期早于斑岩成矿作用，这与图2所示的矿体空间关系是吻合的。

图5 层状矿体顶板晶屑凝灰岩锆石阴极发光电子图像及U－Pb年龄谐和图Fig.5 Zircon U －Pb concordia diagram and cathodoluminesence electron image for samples bedded ore body roof crystal tuff

4 成因类型及成矿模式

4.1 成因类型

综上所述，隐伏于冷水坑矿床深部的层状矿体严格受控于晚侏罗世巨厚的火山晶屑凝灰岩中的一层火山集块－角砾岩夹层;该集块－角砾岩层整体含矿，与顶底板围岩为沉积接触关系;矿层中大量存在的铁锰碳酸盐角砾，也存在于层状矿体顶板及以

上的晶屑凝灰岩中，表明其来自于火山喷发活动而不是构造角砾;矿层内少有石英－硫化物、硫化物－碳酸盐等脉体产出，热液蚀变不强但均匀，不具有热液充填－交代成因矿床会有大规模脉体产出的特征，表明没有或至少没有发生过大规模的成岩期后热液充填－交代成矿作用。矿体呈层状产出，厚度稳定，铅锌银组分均匀。银矿物地质温度计显示为低温成矿环境。砾间凝灰填隙物中有碎屑状闪锌矿颗粒产出，说明在形成含矿角砾岩的火山喷发之前，在火山通道经过的某个部位曾经有铅锌成矿作用。矿石的结构构造和银矿物标型都与产于矿床浅部的斑岩型矿体有明显区别，表明两类矿体形成于各不相同的成矿环境、流体活动过程和成矿作用。因此，我们认为层状矿体主要是陆相火山喷发沉积－成岩成矿的产物，应当归属于火山喷溢矿床类型。

表2 冷水坑银铅锌矿床层状矿体顶板LA－ICP－MS锆石U－Pb同位素分析结果Table 2 LA－ICP－MS analyses of zircon U－Pb isotopes of the bedded ore body roof crystal tuff from the Lengshuikeng Ag－Pb－Zn deposit

表3 冷水坑银铅锌矿床含矿花岗斑岩LA－ICP－MS锆石U－Pb同位素分析结果Table 3 LA－ICP－MS analyses of zircon U－Pb isotopes of ore-bearing granite porphyry from the Lengshuikeng Ag－Pb－Zn deposit

图6 含矿花岗斑岩锆石阴极发光电子图像及U－Pb年龄谐和图Fig.6 Zircon U －Pb concordia diagram and cathodoluminesence electron image for samples ore-bearing granite porphyry

4.2 成矿模式

矿床的形成固然是多种地质要素的耦合结果，但从矿产勘查的角度出发，重点是要抓住决定矿体空间分布规律的主要要素。冷水坑银铅锌矿的层状矿体，由火山喷发沉积的含矿火山碎屑岩经成岩阶段的成矿作用富集而成。成矿作用发生在燕山运动早期晚阶段陆内拉伸构造环境，大规模的壳源流纹质岩浆发生在多阶段的间歇性喷发的背景下。主要的成矿要素及成矿模式可分四阶段描述(图7):①在强烈的火山喷发间歇期，尚在侵入过程中的岩浆在地壳中持续不断的演化和分异，银铅锌金等金属元素在岩浆侵入系统的顶端部位高度聚集，形成赋矿岩浆及局部铅锌矿体;在岩浆热动力驱动下的热水喷出地表，在前期火山口中沉积富含铁锰的碳酸盐;②高度富集成矿元素的富矿岩浆发生爆发性的喷溢，在喷发通道中形成筒状，而在喷发口附近形成层状的含矿火山集块－角砾堆积物;③ 再次发生火山活动部分地冲破了前期火山机构并形成上伏厚大的火山碎屑沉积层，含矿堆积物在上覆火山沉积物的封闭下发生成岩，成矿物质结晶富集形成筒状和层状矿体;④晚燕山期斑岩侵入时，次火山热液沿构造裂隙侵入，形成斑岩型矿体的同时，在层状矿体上叠加了轻微的细脉－浸染状矿化作用。

5 深部勘查方向

按照上述的成矿模式，中生代大规模的陆相火山盆地中的火山机构，是冷水坑集块－角砾岩型银铅锌矿体的直接定位空间。在火山喷发机构中，如果不是被后期喷发活动破坏，有喷出相就会有火山颈的次火山岩相。对于火山喷溢矿床(既便是喷发期后火山热液矿床)来说，次火山相建造与喷发相建造大致具有相同和相似的矿体定位条件，喷出地表的火山集块－角砾岩中产出了层状矿体，与之相应的次火山岩相很可能构成同类型的筒柱状矿体。

在冷水坑矿床中，迄今只发现了层状和似层状集块－角砾岩矿体，尚未见到相应的含矿次火山角砾岩筒。下鲍矿段A7矿体及含矿层在ZK13209附近厚度大，火山集块多，矿石品位高，显示出比较明显的近火山口喷发相特征。因此，深入调查和研究火山碎屑岩相的空间分布规律，查清已经发现的含矿层所代表的火山机构及火山建造的时空定位，有望发现次火山角砾岩筒状矿体和新的火山集块－角砾岩层状矿体，扩大矿床的资源远景。

已发现的下鲍矿段A7矿体北西侧紧靠着F2断裂，被断裂所截断，矿体遭到破坏，但F2主断裂面产状平缓，与下鲍矿段A7矿体含矿层配套的火山通道相次火山岩筒有可能还在F2断裂上盘的掩盖之下，值得探索。从矿体的空间分布分析，银珠山矿段的A7与下鲍矿段的A7层状矿体属于同阶段的不同火山机构和建造，应该会有各自完整的岩相建造。通过火山岩相建造分析，顺藤摸瓜地寻找直立或陡立筒柱状矿体，是矿床的深部找矿勘查方向。

以探矿工程为主的地质勘查手段，比较容易发现水平或缓倾板状体，而直立的或陡立的筒柱状矿体则不易被揭露。因此，在冷水坑矿区及外围，应采用大比例尺高密度测点的电法和磁法测量，通过寻找地球物理异常的途径来探求可能存在的次火山岩相含矿地质体。

致谢 工作中得到了江西912地质大队刘建光总工程师、何细荣副总工程师、江西银海矿业公司邹隆铭副总经理和惠元贞工程师等地质同行的大力支持，南京地质调查中心黄光昭研究员为岩矿石的鉴定作出了大量的指导工作，特致谢意!

［注释］

① 江西912地质大队.1971.贵溪县冷水坑银路岭铅锌矿区普查报告

② 江西912地质大队.1984.江西省贵溪县冷水坑矿区铅锌(银)矿详细普查地质报告

③ 江西912地质大队.1988.银路岭银(铅锌)矿勘探地质报告

④ 江西省地质矿产勘查开发局.1994.冷水坑银矿地质研究报告

⑤ 江西912地质大队.2004.江西省贵溪市冷水坑矿田下鲍矿区银铅锌矿130—144线详查报告

⑥ 江西912地质大队.2009.江西省贵溪市冷水坑矿田银珠山矿区北矿段铅锌银矿详查地质报告

⑦ 江西912地质大队.2004.江西省贵溪市冷水坑矿田下鲍矿区银铅锌矿130－144线详查报告

⑧ 江西912地质大队.2005.江西省贵溪市鲍家银铅锌矿区100至120线扩大矿区范围储量地质报告

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