湖南省临湘市桃林铅锌矿成矿模式及找矿标志

康 博, 颜志强, 李恋宇

(湖南省地质矿产勘查开发局 四○二队,湖南 长沙 410014)

湖南省临湘市桃林铅锌矿成矿模式及找矿标志

康 博, 颜志强, 李恋宇

(湖南省地质矿产勘查开发局 四○二队,湖南 长沙 410014)

桃林铅锌矿控矿因素以构造为主,也受岩浆岩活动、地层、岩性等条件控制,矿床成因属多期多阶段、多来源的岩浆期后中低温热液充填矿床。根据矿床地质特征、成矿物理化学条件、成矿物质及流体来源等因素,初步提出桃林铅锌矿床成矿模式和找矿标志,指出下一步找矿方向在北矿带边深部寻找隐伏铅锌矿体。

桃林铅锌矿;控矿因素;矿床成因;成矿模式;找矿标志;找矿方向

图1 桃林铅锌矿区域地质图Fig.1 Regional geological map of Taolin lead-zinc deposit1.第四系；2.上白垩系—下第三系；3.上泥盆统—上三叠统；4.震旦—志留系；5.元古界冷家溪群；6.时代未明花岗岩；7.燕山晚期花岗岩；8.燕山早期花岗岩；9.闪长岩；10.压扭性断裂或冲断裂；11.背斜；12.向斜(倒转)；13.弧形向斜；14.压扭性断裂；15.区域性隐伏断裂；16.性质不明断裂；17.实、推测地质界线；18.推测向斜。

桃林铅锌矿床早在上世纪50年代就已经探明为一大型低品位铅锌萤石矿床[1],其后有多家地质队和科研单位对该区开展了勘探和研究工作,积累了大量宝贵的资料,结合湖南省地质矿产勘查开发局四○二队近几年来在矿区边深部的找矿成果,笔者综合分析和总结了这些地质勘查及科研成果,对控矿条件、成矿机制、成矿模式、找矿标志及找矿方向提出了一些新的认识。

1 区域地质背景

桃林铅锌矿位于扬子准地台江南地轴南缘中段的湘东北台拱带北部,即临湘东西向构造带边缘,该区是湖南省十分重要的钨、铜、铅、锌等多金属成矿带。区内出露地层由老至新为冷家溪群、震旦系—志留系、上泥盆统—上三叠统、上白垩系—下第三系、第四系(图1)。其中震旦系是区域内铅锌矿床主要控矿地层;前泥盆地层构成加里东期变质褶皱基底,岩性主要为板岩、粉砂质板岩夹浅变质砂岩、千枚岩、砂岩、硅质岩等;泥盆纪—三叠纪地层为相对稳定发展阶段的浅海相沉积盖层;白垩系—第三纪地层为活动大陆边缘相盆地碎屑岩沉积。区内褶皱构造主要有临湘东西向复式向斜、土马坳扇形背斜、大药姑山倒转向斜,大云山倒转向斜;断裂构造十分发育,主要有路口—幕阜山断裂(F1)、石田畈—邱坪坳入字型构造(F6)及公田断裂(F7),其中石田畈—邱坪坳入字型构造与区内成矿密切相关。矿床东侧有幕府山岩体分布,为燕山中晚期产物,属于陆壳重熔型复式岩基。

2 矿床地质特征*❶ 陈美吉,湖南临湘县桃林铅锌矿区外围普查设计书,湖南省地质矿产局402队,1986。湖南省临湘县桃林地区普查补充设计书，湖南省地质矿产局402队,1988。湖南省临湘县桃林铅锌矿地质勘探报告，中南地质局405队,1957。

桃林铅锌矿床由南、北两个矿带[2]构成,其中北矿带沿北东向的石田畈—邱坪坳入字型断裂(F6)展布(图2),由南西向北东方向依次有石田畈、刘家坪、官山、上塘冲、银孔山、杜家冲、邱坪坳等七个矿段,至2007年累计探明B+C+D级铅锌金属量98.16万t。而南矿带主要沿白羊田—冷水坑断裂(F3)展布(图1),仅地表见微弱铅锌矿化。

图2 桃林铅锌矿北矿带矿体分布图Fig.2 Distribution map of northern mining zone of Taolin lead-zinc deposit1.白垩系上统；2.震旦系上统；3.冷家溪群；4.燕山晚期二长花岗岩；5.地质界线；6.实测不整合界线；7.推测不整合界线；8.压扭性断裂；9.张性断裂；10.P片解译断裂；11.矿体水平投影边界。

2.1 地层

矿区出露地层主要有中元古界冷家溪群Ptln、震旦系上统(Zb)、白垩系上统分水坳组(K2f)及第四系(Q)。其中冷家溪群第三岩组主要分布在石田畈—邱坪坳断裂及岩体接触带附近,岩性为板岩、千枚岩、片岩、石英千枚岩等;震旦系上统沿幕阜山岩体北西缘零星分布,主要岩性为硅质炭质板岩、硅质板岩、粉砂质板岩及泥质硅质岩等。震旦系与冷家溪群为角度不整合接触。白垩系上统分水坳组广泛分布,呈角度不整合覆于冷家溪群之上。岩性为泥质砾岩、花岗质杂砾岩夹少量杂砂岩及钙质砂岩、泥质杂砾岩等;第四系多为砂砾堆积层及粘土层。

2.2 构造

区内构造以断裂为主,按走向可分为北东向及北西向两组。

北东向主要发育有石田畈—邱坪坳断裂(F6)：该断裂位于北矿带内,长>14 km,走向北东东,倾向北西,倾角30°～45°,是一条多次活动、力学性质经扭—压扭—张扭多次转化由南向北逐步扩展的断裂带;断裂带呈舒缓波状分布,其构造岩膨缩、尖灭再现明显,具由东向西侧伏的特征。该断裂带是区内的主要容矿构造,严格控制了北矿带各矿段的展布。

北西向主要发育有白羊田断裂(F3):该断裂位于南矿带内,断裂走向310°,倾向南西,倾角29°～50°,断裂南西盘为白垩系上统分水坳组红层,北东盘为燕山晚期花岗岩,受断裂的影响常形成花岗碎裂岩及糜棱岩。沿断裂断续可见残存的冷家溪群、震旦系上统及零星出露的寒武系中、下统。断裂带宽2～5 m,岩石普遍挤压破碎,并可见到多处与断裂平行的构造透镜体组成的角砾状构造岩,地表局部见微弱铅锌矿化。

2.3 岩浆岩

燕山晚期幕阜山岩体在区内大面积出露,桃林矿区即位于该岩体北西舌状体的北西缘,岩性主要为二云母二长花岗岩和黑云母二长花岗岩。该岩体侵入冷家溪群及震旦系,接触面一般倾向围岩,倾角30°～85°不等。

2.4 矿体地质特征

桃林铅锌矿体主要赋存在冷家溪群、震旦系与花岗岩接触带附近的北东—北东东向的石田畈—邱坪坳入字型断裂构造带中,局部产于白垩系红色砾岩及花岗岩中,地表出露长200～800 m,深部沿走向控制长480～1 900 m,矿体厚0.67～12.86 m,产状稳定,倾向北西,倾角30°～45°,多呈扁豆状、不规则状,沿走向和倾向有膨胀、收缩、尖灭再现现象和由东向西侧伏规律。目前控制矿体最大斜深1 060 m,最低标高为-460 m(上塘冲矿段),矿化主要为方铅矿化、闪锌矿化、萤石矿化及黄铁矿化，少量黄铜矿化、重晶石化,矿床铅平均品位为1.22×10-2,锌平均品位为1.12×10-2,伴生萤石品位15.77×10-2,伴生铜品位0.1×10-2。

2.5 矿石特征

本矿区矿石矿物主要是方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿、辉银矿、辉银铅铋矿、石英、萤石、重晶石、金、方解石。次生矿物有白铅矿、铅矾、孔雀石、兰铜矿、褐铁矿、菱锌矿、菱铁矿等。矿石结构主要有自形晶粒结构、半自形晶粒结构、它形晶粒结构等,矿石构造主要是角砾状构造、条带状构造、块状构造、浸染状构造等。

2.6 围岩蚀变

硅化、绿泥石化、绢云母化普遍,次为萤石化、重晶石化、黄铁矿化及碳酸盐化。以绿泥石化、弱硅化、萤石化与成矿关系最为密切,叠加蚀变对成矿更为有利;绿泥石化碎裂岩多具铅锌矿化;重晶石化分布在硅化带和红层铅锌矿体的上下盘、两侧或顶部。绿泥石化、角砾岩化是矿区主要的找矿标志,而硅化强的地方不含矿或只见星点状铅锌矿、黄铁矿。

3 控矿因素

桃林铅锌矿的形成主要受构造、岩浆活动、物化条件、地层的控制,其中,构造是控矿的主导因素。

3.1 地层条件

据前人实测与对比,认为矿区“蚀变矿化带”应归属于上震旦统—下寒武统底部层位。控矿岩石主要由泥质硅质岩、硅质板岩、硅质炭质板岩、粉砂质板岩及其受混合岩化作用与动力变质作用所形成的绢云母绿泥石石英(片)岩、千枚岩、绢云母板岩和碎裂化石英岩或角砾岩组成。研究查明,在震旦系上统硅质炭质板岩、硅质板岩、粉砂质板岩及泥质硅质岩中,成矿元素Pb+Zn+Cu平均含量为234.7×10-6～624.9×10-6;在下寒武统炭质粉砂质板岩中,Pb+Zn+Cu平均含量亦达401×10-6,其余各地层位岩石成矿元素含量甚微,故认为上述成矿元素含量较高的地层就是该区初始的矿源层,矿体则主要赋存在上震旦统海相泥质、硅质岩层中。赋矿地层的缺失、矿(化)体亦缺失;赋矿地层在走向上的侧伏,也意味着矿(化)体的侧伏。

3.2 构造条件

区域上北西向幕阜山—路口断裂对区内内生矿产的控制作用甚为明显[3],为导矿构造;北东向石田畈—邱坪坳入字型构造为容矿构造,形成桃林北东东向展布的铅锌矿带。北东向主干断裂压扭性主结构面之下的花岗岩被压碎,矿物呈定向排列,具片状、片麻状构造,结构面上盘的岩石往往形成强硅化糜棱质构造角砾岩,有少量黄铁矿化及微弱的铅锌矿化。但不形成工业矿体。在主干断裂北西侧的近东西向分枝断裂与主干断裂呈锐角相交,由于近东西向分支断裂迁就、利用、改造原来的东西向压扭性断裂,所以具有延伸长、下切深的特点,后来由于主干断裂发生顺钟向扭动而进一步张开,形成张性构造角砾岩带。角砾大小混杂,角砾间孔隙经矿液多次上升充填,形成铅锌工业矿体。

3.3 岩浆岩条件

幕阜山岩体为一多期次岩浆活动产物,属于改造型花岗岩。在花岗岩化期后,不仅提供部分矿源,而且提供热动力,岩浆分异作用形成的汽化热液进一步从围岩中获得成矿物质,从导矿的北西向断裂进入北东向断裂,由于温度、压力等物理化学条件的变化,运移至距岩体一定距离的近东西向分支断裂裂隙中渗透充填。由于构造和岩浆岩的多期性,经过多次充填富集而形成铅锌矿床。

3.4 物化条件

据13个重晶石包裹体分析资料[4],包裹体含Pb、Zn、Cu成矿元素之和平均为60.5×10-6;成矿温度：据均一法测定为 380°～130°;成矿压力：180 bar。溶液盐度：据冷冻法测定为7.0%～19.5%。上述数据表明,成矿溶液为一种多组分的富含CO2的Ca2+—F-—Na+型、中盐度、弱酸性的中低温含矿热液(表1)。

表1 桃林铅锌矿石英、重晶石包裹体成分表Table 1 Composition table of inclusion of quartz und barite

4 矿床成因

据前人研究成果[5-6],本区成矿演化大体经历了断裂破碎硅化、热液硫化物成矿及表生氧化三个阶段。根据矿物组合、矿石结构及矿物相互穿插关系,热液硫化物阶段又可分为三个脉动性的构造热液活动期。

第一期：开始形成铅锌工业矿体,并伴生无色或浅绿及浅蓝色萤石，构成网脉状、不规则状矿脉，局部地段可形成富矿,成矿温度189～227 ℃。

第二期：构造—热液叠加,形成的铅锌矿体规模大,并伴生有蓝绿色萤石,形态不规则,常见分支复合现象,均一法测温为187～199 ℃。

第三期：成矿温度降至100～173 ℃,仅有少量铅锌矿生成,并伴生重晶石化和紫色萤石。

成矿物质同位素研究成果表明：矿物中的硫分别来源于地壳深部和围岩;矿石铅和长石铅同位素值较稳定且接近,表明与花岗岩中铅有共同来源,即成矿物质主要来自地层(花岗岩为壳源型花岗岩)；矿床氢、氧、碳同位素研究,反映成矿作用早期岩浆热液起主导作用,后阶段则主要是雨水起作用。

根据前述矿床的产出条件、成矿作用特征和成矿物质来源分析,本矿床为一多期多阶段、多来源的岩浆期后中低温热液充填矿床。

5 成矿模式

如前所述,桃林铅锌矿床成矿物质具有多源性,成矿作用具有多阶段的特点。根据矿床地质特征、成矿物理化学条件、成矿物质及流体来源以及主要成矿作用,初步提出桃林铅锌矿床成矿模式如图3。该模式反映出：

图3 桃林铅锌矿成矿模式图Fig.3 Metallogenic model of Taolin lead-zinc deposit1.砂砾岩；2.板岩；3.硅质板岩；4.炭质板岩；5.粉砂质板岩；6.花岗斑岩。

(1) 矿床生成围岩为上震旦统硅质炭质板岩、硅质板岩、粉砂质板岩及泥质硅质岩,在区域变质和多期构造活动所产生的变质热液和热动力作用下,地层中Pb、Zn、Cu、S元素被淋滤—萃取、迁移—富集,参与成矿。

(2) 石田畈—邱坪坳入字型构造不仅是容矿构造,也是导矿、导热的通道。多期次的构造运动和强烈的岩浆热液活动,主干断裂发生顺钟方向扭动而进一步张开,形成张性构造角砾岩带,近东西向分枝断裂迁就、利用、改造原来的东西向压扭性断裂,使得深部热液流体沿主干断裂上涌,促进了Pb、Zn、Ca2+、F-在分枝断裂中进一步迁移、沉淀与富集。

(3) 燕山期幕阜山岩体多阶段侵入,不仅提供了部分矿质来源,而且提供了热源动力。特别是在花岗岩化期后,促使地层中铅锌等元素活化、迁移、富集而成矿。

(4) 在成矿过程中,大气降水与深部热流体混溶,积极参与了成矿作用。越到成矿晚期,大气降水比例越大。

6 找矿标志及找矿方向

6.1 找矿标志

(1) 花岗岩体与围岩内外接触蚀变带。

(2) 花岗岩体与围岩呈断层接触的断裂蚀变带。

(3) 矿化角砾岩带是矿体赋存的空间,是找矿的直接标志,角砾岩化愈发育,绿泥石化愈强,矿化愈强。

(4) 硅化带是矿带底板,岩石坚硬,地貌上成陡岭山地,是很直观的间接找矿标志。

6.2 找矿方向

根据矿床成矿条件、成矿模式、找矿标志,结合近几年在矿区外围及边深部找矿地质成果*康博等,湖南省临湘市桃林矿区外围铅锌矿普查设计,湖南省地质矿产勘查开发局402队,2014。,笔者认为:

(1) 根据桃林铅锌矿体具有等距分布及向西侧伏规律,沿着各矿段侧伏方向上寻找隐伏萤石铅锌矿体潜力较大。

(2) 根据预查成果,首次在花岗岩体里面控制到硅化构造破碎带型铅锌工业矿体,在花岗岩体里面寻找萤石铅锌矿具有一定的找矿远景,开拓了桃林地区找矿新思路。

[1] 张乐凯.对湖南桃林铅锌矿床成矿模式的重新认识[J].宜昌矿产研究所所刊,1993(19):37-48.

[2] 宁钧陶,康博,高卓龙，等.湖南桃林铅锌矿区矿体赋存规律及找矿方向[J].城市建设理论研究,2011(12):66-67.

[3] 喻爱南,叶柏龙，彭恩生.湖南桃林大云山变质核杂岩构造与成矿关系[J].大地构造与成矿学,1998(1):82-88.

[4] 张九龄.湖南桃林铅锌矿床控矿条件及成矿预测[J].地质与勘探,1989(4):1-7.

[5] 谭汉光.桃林铅锌矿成因及找矿方向探讨[J].矿山地质,1993(4):166-171.

[6] 张九龄.临湘县桃林铅锌矿矿床成矿条件及成因的重新探讨[J].湖南地质,1987(3):14-22.

(责任编辑：于继红)

KANG Bo, YAN Zhiqiang, LI Lianyu
(402GeologicalBrigade,HunanBureauofGeologyandMineralResourcesExplorationandDevelopment,Changsha,Hunan410014)

Metallogenic Model and Prospecting Criteria of Taolin Lead-zinc Deposit in Xianglin City,Hunan Province

The ore-controlling factors of Taolin lead-zinc deposit is influenced by magmatic activity,stratum,lithology and other conditions.Deposit cause belongs to hydrothermal filling in low temperature deposit during which is a multi-phase,multi-stage,multi-source post-magmatic period.Based on the geological characteristics of the deposit,physical and chemical conditions of mineralization,source of minerals and fluids as well as other factors,this paper initially comes up with Taolin lead-zinc mineralization model and prospecting criteria,and points out the direction of next stage is in the northern edge of the deep ore zone,to seek for hidden lead-zinc body.

Taolin lead-zinc deposit; ore-controlling factors; deposit cause; metallogenic model; prospecting criteria; prospecting direction

2014-09-10；改回日期：2014-10-13

康博(1986-),男,工程师,勘查技术与工程专业，从事矿产地质调查工作。E-mail:258507515@qq.com

P618.42； P618.43

A

1671-1211(2015)02-0160-04

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150204.1046.018.html 数字出版日期:2015-02-04 10:46