湖南常宁康家湾铅锌矿床角砾岩成因及其与成矿的关系

左昌虎，屈金宝，左中勇，左 宗，李德鹏

(1.湖南水口山有色金属集团公司，湖南衡阳 421513；2.内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室，南京大学地球科学与工程学院, 江苏南京 210093)



湖南常宁康家湾铅锌矿床角砾岩成因及其与成矿的关系

左昌虎1,2，屈金宝1，左中勇1，左 宗1，李德鹏1

(1.湖南水口山有色金属集团公司，湖南衡阳 421513；2.内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室，南京大学地球科学与工程学院, 江苏南京 210093)

康家湾铅锌矿是一个大型多金属矿床，矿区内发育有大面积角砾岩。本文在详细地质工作的基础上，参照前人研究成果，探讨了该角砾岩成因及其与成矿的关系。根据角砾成分和空间分布等特征，矿区内角砾岩可划分为层间硅化角砾岩(Qb)、岩溶角砾岩(Kb)、崩塌角砾岩(Ba)和断层角砾岩(Bf)四种类型。分析认为角砾岩主要由构造与热液双重作用形成，分别经历构造破碎、热液交代及后期岩溶改造三个阶段。矿体主要赋存于层间硅化角砾岩中，少量角砾状矿石赋存于岩溶角砾岩中。据上认为，该套角砾岩成因与康家湾铅锌矿具有密切成因关系。

角砾岩 类型及成因 与成矿的关系 康家湾铅锌矿床 湖南常宁

1 前言

康家湾铅锌矿位于湖南省常宁市水口山矿田内，是一个大型的铅、锌、金、银多金属矿床。历经近40年的勘探与开发，诸多专家和学者对康家湾矿开展了大量的地质研究工作,并取得了大量成果：在矿床成因(杨传益，1985；石静坤等，1986；钟文华等，1991①；毕华，1995；李能强等，1996；Zhuetal., 1997；张庆华，1999；Zengetal., 2000；胡志坚等，2005)、成矿流体研究(王卿铎等，1992；刘伟，1994；Zhangetal., 2007；谢焱石等，2008)和同位素地球化学 (湖南冶金地质勘探217队，1982②；申志军等，1992；胡志坚等，2005；李永胜等，2013；左昌虎等，2014)等方面都取得了很多研究成果。此外，矿区内分布有大量的角砾岩,并且矿主要赋存于其中。有关角砾岩类型和成因前人也开展了不少研究工作，如：刘省三(2007)将水口山矿田内的硅化角砾岩体(带)分为层间破碎带型、断层破碎型和溢流硅帽泉华型三类；钟文华等(1991①)把康家湾矿角砾岩分为构造角砾岩、洞屑角砾岩及正常沉积角砾岩；湖南省有色地质勘查局217队(1996③)提出古热水循环成因；刘清双(1986)、林清茶等(2014)提出构造-塌积作用和古岩溶作用成因；许德如等(2002)提出地洼成因等认识。

刘静等(1998)、周泉宇等(2009)还对含矿带硅化角砾岩开展了天然热释光研究。尽管如此，康家湾矿区角砾岩的分类和成因，迄今未能获得较为一致的或被多数人所接受的认识。主要原因：一是角砾岩分布广，类型多而杂，与成矿的关系较为复杂；二是耗费时间多，工作难度大。在前人研究的基础上，结合矿区生产实践，作者对矿区内角砾岩开展细致的地质调查研究工作，并根据角砾岩的地质和分布特征，以及角砾成分进行分类，探讨其成因及与成矿的关系，研究将有助于指导矿山找矿。

2 地质背景

图1 水口山矿田地质简图(据左昌虎等，2014)Fig.1 Geological sketch map of the Shuikoushan ore field (after Zuo et al., 2014) 1-白垩系东井组；2-侏罗系高家田组；3-三叠系大冶组；4-二叠系长兴组；5-二叠系斗岭组；6-二叠系当冲组；7-二叠系栖霞组；8-石炭系壶天群；9-石炭系石磴子组；10-泥盆系锡矿山组；11-英安岩；12-石英斑岩；13-花岗闪长岩；14-花岗斑岩；15-花岗闪长斑岩；16-断层，17-地质界线；18-不整合界线；19-矿区位置1-Cretaceous Dongjing Formation； 2-Jurassic Gaojiatian Formation； 3-Triassic Daye Formation； 4-Permian Changxing Formation； 5-Permian Douling formation； 6-Permian Dangchong Formation； 7-Permian Qixia Formation； 8- Carboniferous Hutian Formation； 9-Carboniferous Shidengzi Formation； 10-Devonian Xikuangshan Formation; 11-dacite； 12-quartz porphyry； 13-granodiorite Pryodacite； 14-granite porphyry； 15-granite diorite porphyry； 16-fault； 17-conformity geological boundary； 18-unconformity geological boundary； 19-mining location

水口山矿田位于华夏陆块北缘中段(图1)，耒阳-临武南北向褶断带北部，是一个重要的多金属矿田，面积约240km2，分布有水口山铅锌矿床、康家湾铅锌矿床、石坳岭铅锌矿床、龙王山金矿床和仙人岩金矿床等(图1)。康家湾铅锌矿床位于水口山矿田北东部，西距老盟山流纹英安岩体约1 km，东距水口山花岗闪长岩体约2.5 km，矿区地表全部被侏罗系高家田组和白垩系东井组覆盖，深部有石炭-二叠系地层。断裂构造主要为近SN向和NNE-NE向，及少量NW，并发育有大量角砾岩。但矿区迄今未发现岩浆岩。

康家湾矿床主要赋存于二叠系当冲组硅质岩、泥灰岩，栖霞组灰岩的硅化角砾岩带中。迄今共发现大小矿体61个，其中7个为主矿体，其次为小矿体。除铅锌矿产资源以外，矿床中还伴生金和银等有用矿产资源。7个主矿体中，除Ⅵ、Ⅶ产于隐伏倒转背斜倾伏部位的当冲组下段泥灰岩层间破碎带中外，其余Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五个矿体均产于倒转背斜轴部及两翼的硅化角砾岩带中(图2)。其中Ⅰ-1、Ⅳ-1、Ⅴ-2号矿体产于隐伏倒转背斜轴部和东翼的含燧石硅化灰岩角砾岩底部与下伏碳酸盐岩接触界面间，称第一矿层，是本区主要富矿体含矿层位，Pb+Zn品位一般达10%～40%。I-1、I-2、V-1、V-3号矿体产于倒转背斜轴部和西翼的硅化角砾岩与含燧石硅化灰岩角砾岩的接触界面，称第二矿层，Pb+Zn品位一般3%～6%，局部富集>10%。它们各自有着不同的富集特点(湖南省有色地质勘查局217队,2005④)。

3 角砾岩特征及分类

在野外地质工作基础上，参照前人研究成果，康家湾矿区角砾岩可划分为层间硅化角砾岩(Qb)、岩溶角砾岩(Kb)、崩塌角砾岩(Ba)和断层角砾岩(Bf)等(图3，表1，图4)。

3.1 层间硅化角砾岩(Qb)

层间硅化角砾岩是康家湾矿区最发育、分布范围最广的角砾岩，展布于康家湾倒转背斜两翼(图3)，呈层状分布于侏罗系砂岩-粉砂岩与二叠系(下统栖霞组灰岩、当冲组泥灰岩、泥质岩；上统斗岭组石英砂岩、砂页岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩)不整合面附近，与上覆侏罗系地层呈假整合接触(图2)，走向为NE20°、倾角为55°～75°。角砾岩带南北长约3600 m、东西宽400m～800m，厚约12m，沿走向自北至南，厚度逐渐变薄，最薄处1m～2m(许德如等，2002)，是矿区主要的容矿层位。虽然经多次硅化叠加，角砾的原岩成分已发生改变，但肉眼或显微镜下仍可根据角砾及其中的微生物化石等特征辨别原岩性质。按照层间硅化角砾岩的地质特征和赋存部位自下而上可划分为三层：

①下部含燧石硅化灰岩角砾岩：颜色呈浅灰黑色，致密坚硬，角砾状构造(表1，图3a)，主要由燧石和灰岩角砾组成，呈棱角状或次棱角状，砾径

图2 康家湾铅锌矿床主矿体纵剖面示意图(据左昌虎等，2014)Fig.2 Longitudinal profile of the Kangjiawan lead-zinc ore body (after Zuo et al., 2014) 1-矿体及编号；2-地质界线；3-断层及编号；4-不整合地质界线;K1d-白垩系东井组；J1g-侏罗系高家田组；P2dl-二叠系斗岭组；P1d -二叠系当冲组；P1q-二叠系栖霞组；C2+3ht-石炭系壶天群；Qb-层间硅化破碎带；Kb-岩溶角砾岩 1-orebody and the serial number; 2-geological boundary; 3-fault and serial number; 4-unconformity geological boundaries; K1d-Cretaceous Dongjing Formation； J1g-Jurassic Gaojiatian Frmation； P2dl-Permian Douling Formation； P1d- Permian Dangchong Formation； P1q-Permian Qixia For-mation； C2+3ht-Carboniferous Hutian Formation； Qb-interlayer silicified breccia； Kb-karst breccia

3cm～5cm不等，胶结物为硅质和泥质。镜下统计角砾与碎屑约为50%(其中角砾约40%、碎屑约10%，湖南省有色地质勘查局217队，1996③)，依照碎屑和部分角砾中的生物残体碎片，推测角砾的原岩为栖霞组上段厚层状含燧石灰岩、燧石岩。与下伏岩层呈过渡关系无明显界线，呈面状分布于矿区十一中段以上(Ⅱ号矿体赋存于其中，图4b)。

②中部燧石角砾岩：颜色呈黑色，致密坚硬，角砾状构造(表1，图3b)。绝大部分由黑色燧石角砾组成，偶夹极少量其它成分角砾(其中常夹有纯燧石角砾)。角砾呈棱角状或次棱角状，砾径大小不等，胶结物主要为硅质。角砾岩主要呈透镜体产出，也有的呈条带状。依据地质特征，推测角砾原岩为栖霞组上段含燧石灰岩中的燧石岩透镜体，分布于矿区103、105、107、109、133、139等勘探线之间。

③上部硅化硅质角砾岩：颜色呈灰-灰白色，致密坚硬，角砾状构造(表1，图3c)。主要由硅质岩、硅质页岩和燧石角砾组成，有的角砾中含不规则团块状绢云母集合体，与上覆地层接触处局部地段混有侏罗系底砾岩。角砾主要呈尖棱角状或次棱角状，砾径大小不等，大的为岩块，小的呈米粒状(一般为3cm～10cm)，胶结物主要为硅质。依照地质特征，推测角砾的原岩为下二叠系当冲组含铁锰硅质岩、硅质页岩。分布于十一中段以上的III-1、III-2、V-1、V-2矿体顶板(图2，图4)，与矿体关系密切。

3.2 岩溶角砾岩(Kb)

岩溶角砾岩包括溶蚀角砾岩和溶蚀层。溶蚀角砾岩颜色呈灰褐色，角砾状构造(表1，图3d)，结构松散(呈蜂窝状)，由灰岩、砂岩，方解石和矿石(黄铁矿)等角砾组成，呈棱角状、浑圆状；泥质胶结为主，次为硅质或硫化物胶结，位于溶蚀层上部，在岩溶边部至中心形成粗至细的韵律分布，并局部具有层理构造(图3e，图5b)。溶蚀层呈白色、紫褐色、黑色，角砾状构造；由灰岩和硅质岩及少量黄铁矿角砾组成，呈棱角状及次棱角状，砾径1cm至数十厘米；胶结物为结晶方解石，位于溶洞底部，一般与栖霞组灰岩接触。依照地质特征推测岩溶角砾岩的角砾原岩为栖霞组上段含燧石灰岩下部的厚层灰岩，主要分布于康家湾倒转背斜硅质角砾岩带与栖霞灰岩接触部位(图3e，图3f，图4)。

图3 康家湾铅锌矿角砾岩照片Fig.3 Photos of breccia in the Kangjiawan lead-zinc deposit a-含燧石硅化灰岩角砾岩；b-燧石角砾岩；c-硅化硅质角砾岩；d-溶蚀角砾岩；e-溶蚀层；f-崩塌角砾岩；g-断层角砾岩；h-含条带 燧石硅化灰岩a-flint silicified limestone breccia; b-chert breccia; c-silicified siliceous breccia; d-karst breccia; e-corrosion layer; f-collapse breccia; g-fault breccia; h-containing chert bands silicified limestone

图4 康家湾矿九-十二中段地质平面(局部)透视图Fig.4 Perspective of nine-twelve level geologic planes (local) in the Kangjiawan lead-zinc deposit 1-白垩系东井组；2-侏罗系高家田组；3-二叠系斗岭组；4-二叠系当冲组；5-二叠系栖霞组；6-石炭系壶天群；7-层间硅化角砾岩带；8-断层角砾岩；9-岩溶角砾岩；10-崩塌角砾岩；11-断层；12-地质界限；13-矿体及编号1-Cretaceous Dongjing Formation； 2-Jurassic Gaojiatian Formation； 3-Permian Douling Formation； 4-Permian Dangchong Formation； 5-Permian Qixia Formation； 6-Carboniferous Hutian Formation； 7-interlayer silicified breccia； 8-fault breccia； 9-karst breccia； 10-collapse breccia； 11-fault； 12-conformity geological boundary； 13-ore body and its number

3.3 崩塌角砾岩(Ba)

颜色主要呈灰黑色，角砾状构造，结构松散(表1，图3f)。角砾成分较为复杂，主要由硅质岩、灰岩、砂岩和矿石等角砾组成，角砾上小下大，主要呈棱角状、次棱角状，胶结物为泥质或钙质。分布于康家湾倒转背斜的轴部和东翼溶洞中的溶蚀层下部，以及硅质角砾岩内断层边部(图2，图4，图6)。

3.4 断层角砾岩(Bf)

颜色呈杂色，角砾状构造，结构松散(表1，图3g)。由硅质页岩、燧石、硅化灰岩、页岩、碳质泥岩等角砾组成，呈棱角状、半棱角状等。分选性较差，砾径从1cm至数十厘米不等，胶结物为硅质和泥质等，沿断裂带或周边呈定向分布，局部见有黄铁矿化(图2，图4)。

表1 康家湾矿区角砾岩特征表Table 1 Breccia characteristics of the Kangjiawan lead-zinc deposit

4 角砾岩成因

对照康家湾矿区硅化角砾岩地质特征，及与湖南省有色地质勘查局217队和矿山地质专家交流，笔者认为康家湾矿层间硅化角砾岩的成因主要由构造与热液双重作用形成。依照地质特征，康家湾角砾岩形成可以分为以下几个阶段：

4.1 构造演化与角砾形成

印支中期，华南地区在EW向水平挤压应力作用F，使得湘南地区(包括水口山地区)地层发生强烈的近SN向褶皱和断裂，以及大面积岩层挤压破碎。印支晚期，由构造挤压松弛形成的断陷盆地内沉积了侏罗系高家田组泥质砂岩-砂岩，以及与其相伴的石炭系-二叠系海相碳酸盐岩不均一性层间滑动形成角砾。

4.2 热液改造阶段与层间硅化角砾岩形成

燕山早期湘南地区发生了大规模岩浆作用，使得来自深部的岩浆热液在构造应力和热力驱动下沿区内断裂上涌，并受到白垩系及侏罗系砂泥岩盖层的屏蔽，致二叠系地层及角砾岩得到充分交代和强烈改造，形成大规模层间硅化角砾岩。晚期的含矿热液在减压降温条件下，沿着硅化角砾岩的裂隙或层间薄弱面沉淀成矿。从坑道地质剖面素描图来看，103B线、105B线(图5a，图5b)从东至西由栖霞组含燧石条带硅化灰岩(图3h)逐步向燧石角砾岩过渡，之后由黄铁矿矿化向富含铅锌矿的(含燧石)硅化角砾岩过渡，角砾由粗变细，同时矿化也由黄铁矿化-铅锌矿化向铅锌黄铁矿体演变，并且在栖霞组地层中可见燧石结核，证明康家湾矿区硅质角砾岩(主要为沉积岩)是经热液交代形成，研究结果与水口山矿田的硅质角砾岩一致(刘顺生等，1996)。

图5 十二中段103B线剖面南边帮(a)，十中段105B线 剖面南边帮(b)素描图Fig.5 Skethes of 103B line profile south side in twelve level (a) and 105B line profile south side in ten level (b) 1-二叠系栖霞组灰岩；2-矿体；3-含燧石硅化灰岩角砾岩；4-含铅锌黄铁矿化燧石角砾岩及硅化硅质角砾岩；5-溶蚀层及崩塌角砾岩；6-断层角砾岩；7-崩塌角砾岩；8-断层；Py-黄铁 矿；PbZn-铅锌矿1-Permian Qixia Formation； 2-ore body； 3-Flint silicified limestone breccia； 4-including lead-zinc pyritization flint breccia and silicified siliceous breccia； 5-corrosion layer and collapse breccia； 6-fault breccia； 7-collapse breccia； 8-fault；Py-pyrite； PbZn-lead-zinc ore

4.3 岩溶角砾岩形成阶段

康家湾矿区岩溶角砾岩主要形成于成矿之后。在构造作用下，松散的岩层经地下热水侵蚀形成溶洞。由于地下热水的持续改造，使得溶洞内部和顶部松散的岩层发生崩塌，堆积形成崩塌角砾岩。其中一部分含钙质较高的角砾在地下热水改造作用下形成溶蚀层。还有一部分含泥质较高的角砾经地下水作用形成溶蚀角砾岩。从康家湾矿区-325m以下坑道揭露来看，矿区岩溶主要沿SN向展布，推测存在一条近SN向展布的隐伏断层，是由构造与地下水联合作用，形成一条岩溶角砾岩带(图4d)。103B线(图5a)剖面西端为溶洞岩溶角砾岩，溶洞的顶部及由崩塌角砾岩形成的溶蚀层中富集角砾状矿体；105B线(图5b)在剖面西端形成由细变粗韵律溶蚀角砾岩、溶蚀层及崩塌角砾岩。

5 角砾岩与成矿关系

5.1 层间硅化角砾岩与成矿的关系

从目前采矿揭露来看，康家湾铅锌矿化主要与层间硅化角砾岩(Qb，包括含燧石硅化灰岩角砾岩、含燧石硅化角砾岩和硅化硅质角砾岩)密切相关(图4，图5)。其中II号矿体赋存于含燧石硅化灰岩角砾岩中；但大部分矿体赋存于含燧石硅化角砾岩带下部与碳酸盐岩接触面或接触带，如I号、IV号矿体。其次是硅化硅质角砾岩层的下部与含燧石硅化灰岩角砾岩接触面，如III号、V矿体。而砂岩-页岩砾石角砾岩、硅质岩-钙质页岩砾石角砾岩虽然与矿化关系不大，但它们却是有利的铅锌矿体的围岩。其它硅化角砾岩基本与成矿关系不大。因此，今后在康家湾矿区及周边找矿过程中，应密切关注层间硅化角砾岩特征。

图6 109线含矿层位(角砾岩)与矿体关系剖面图 Fig.6 Ore-bearing horizon (breccia) relationship with the ore body in 109 Line section for the Kangjiawan lead-zinc deposit 1-白垩系东井组；2-侏罗系高家田组；3-二叠系斗岭组；4-二叠系当冲组；5-二叠系栖霞组；6-层间硅化角砾岩带；7-崩塌角砾岩；8-岩溶角砾岩；9-断层；10-地质界线；11-矿体；12-钻 孔及编号1-Cretaceous Dongjing Formation； 2-Jurassic Gaojiatian Formation； 3-Permian Douling Formation； 4-Permian Dangchong Formation； 5-Permian Qixia Formation； 6-interlayer silicified breccia； 7-collapse breccia； 8-karst breccia； 9-fault； 10-conformity geological boundary；11-ore body； 12-boring and its number

5.2 岩溶角砾岩(包括崩塌角砾岩)与成矿的关系

尽管岩溶角砾岩与康家湾主矿体形成没有直接关系，但是对指导找矿还是有一定意义。主要是因为溶蚀层空洞四周及顶部几米内常赋存小而富的角砾状铅锌矿体。这些矿体是早期矿石破碎或岩溶崩塌经胶结形成的角砾状矿体，凡发现这种类型矿石，表明周围可能有大的富矿体，可作为重要的找矿标志。不过在溶蚀层中常可见晚期浅色闪锌矿脉或在方解石和石英晶洞生长完好的闪锌矿单矿物晶体(图5，图3g)，这些矿化规模不大。此外，溶蚀角砾岩局部还可见黄铁矿角砾，但与康家湾铅锌矿成矿关系不大。

5.3 崩塌角砾岩与成矿关系

崩塌角砾岩由成矿晚期裂隙和断层形成，局部由于矿体的崩塌并受方解石胶结形成矿体，而断层边部的崩塌角砾岩一般与成矿关系不大(图6)。

5.4 断层角砾岩与成矿的关系

断层角砾岩一般与成矿关系不甚密切，例如矿区F22、F0断层，矿体仅分布于断层角砾的下部(除矿区南部Ⅵ、Ⅶ分布于F22断层上盘)，F0断层对矿体进行了成矿后改造，而矿体内部其它发育的小断层仅对矿体有改造作用(图4，图5)。从采场观察来看，一般采至F22、F0断层处矿体即尖灭。

6 结论

在前人研究基础上，通过对康家湾角砾岩的系统研究，取得了如下认识：

(1)根据角砾岩的分布及成分等特征，康家湾铅锌矿区角砾岩可分为层间硅化角砾岩(Qb)、岩溶角砾岩(Kb)、崩塌角砾岩(Ba)和断层角砾岩(Bf)。其中层间硅化角砾岩与矿化关系密切。

(2)康家湾矿区层间硅化角砾岩主要由构造与热液双重作用形成，分别经历构造破碎和热液改造两个阶段。

(3)今后在康家湾矿区找矿工作过程中，层间硅化角砾岩可作为重要的找矿标志。

[注释]

① 钟文华, 彭明生. 1991. 康家湾铅锌金矿床Au、Ag赋存状态及富集规律研究[R]

② 湖南冶金217队. 1982. 湖南省常宁县水口山矿田康家湾铅锌金矿区评价地质报告[R]

③ 湖南省有色地质勘查局217队. 1996. 湖南水口山康家湾大型铅锌金银盲矿床地质与勘探及部分水文地质调查汇编[R]

④ 湖南省有色地质勘查局217队. 2005. 湖南省常宁市水口山铅锌矿资源储量核实报告[R]

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Genesis of Breccia and its Relationship with Mineralization in the Kangjiawan Lead-zinc Deposit of Changning County, Hunan Province

ZUO Chang-hu1,2, QU Jin-bao1, ZUO Zhong-yong1, ZUO Zong1, LI De-peng1

(1.HunanShuikoushanNonferrousMetalsGroupCo.,Ltd.,Hengyang,Hunan421513;2.StateKeyLaboratoryforMineralDepositsResearch;SchoolofEarthSciencesandEngineering,NanjingUniversity,Nanjing,Jiangsu210093)

The Kangjiawan lead-zinc mine is a large-scale polymetallic deposit, with a large area of breccia. Based on detailed geological work and previous research, this paper analyzes the genesis of breccia and its relationship with mineralization in this deposit. According to composition and spatial distribution of breccia, it can be divided into four types, i.e. interlayer silicified breccia (Qb), karst breccia (Kb), collapse breccia (Ba) and fault breccia (Bf). Our research suggests that breccia was produced by tectonic and hydrothermal dual function, which experienced three stages including tectonic fracturing, hydrothermal alteration and later karst-reformation. Ore bodies occurs mainly in the interlayer silicified breccia, while a small amount of brecciated in karst breccia. Thus the Kangjiawan lead-zinc deposit has a close genetic relationship with the interlayer silicified breccia.

breccia, type and causes, metallogenic relationship, Kangjiawan lead-zinc deposit, Changning County, Hunan province

2015-07-29；

2016-02-19；[责任编辑]陈伟军。

中国地质调查局调查项目(编号：1212011085407)资助。

左昌虎(1982年-)，男，博士，工程师，从事矿床学及矿山地质研究。E-mail：472313795@qq.com。

P614

A

0495-5331(2016)02-0251-10

Zuo Chang-hu, Qu Jin-bao, Zuo Zhong-yong, Zuo Zong, Li De-peng. Genesis of breccia and its relationship with mineralization in the Kangjiawan lead-zinc deposit of Changning County, Hunan Province[J]. Geology and Exploration, 2016,52(2):0251-0260