非硫化物型锌-铅矿床研究现状及其进展

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(1.新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局，新疆 乌鲁木齐 830000；2.新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第八地质大队，新疆 阿克苏 843000；3.中国科学院矿产资源研究重点实验室，中国科学院地质与地球物理研究所，北京 100029；4.中国科学院大学，北京 100049)

“非硫化物”包括一系列锌、铅 “氧化物”，主要为锌硅酸盐(硅锌矿、异极矿、富Zn的黏土)，锌碳酸盐(水锌矿、菱锌矿)及稀少的锌氧化物(红锌矿、锌铁尖晶石)，含水的锌磷酸盐(三斜磷锌矿、磷钙锌矿)、富Zn的黏土(锌皂石)、白铅矿、铅矾 (HITZMAN et al.,2003; BORG et al.,2003; GILG et al.,2008)，并依其富集形成非硫化物型矿床。在19世纪及20世纪初，非硫化物矿石是Zn、Pb 的主要来源，随着20世纪早期优先浮选过程和冶炼提纯技术的提高，锌、铅 主要产出于铅锌硫化物矿石(HITZMAN et al.,2003)。近年来，由于湿法冶金的酸淋滤法、溶剂萃取法及电解技术取得新的进展，非硫化物矿床的经济利用性显著提高(LARGE,2001)。目前，锌、铅金属的来源仍然以传统的硫化物矿石为主，但非硫化物型锌-铅矿床的经济价值在逐渐增长，并且非硫化物型锌-铅矿床具有一个显著优势，即非硫化物矿石不含硫磺。因此，免于对其处置及对环境污染(BONI,2015)。此外，硫化物中提取锌、铅金属过程中产生的硫化物会造成环境污染(HITZMAN et al.,2003; GILG et al.,2008)，而非硫化物中金属的提取则产出无危害的副产物石膏(GNOINSKI,2007)。世界范围内非硫化物型锌-铅矿床分布广泛(HITZMAN et al.,2003; BONI et al.,2015; KRNER,2006; NUSPL,2009)。包括纳米比亚的Skorpion，中国的金顶和火烧云，伊朗的Angouran 和 Mehdiabad，哈萨克斯坦的Shaimerden，也门的Jabali，土耳其的Hakkari，巴西的Vazante，秘鲁的Accha、 Yanque 、Bongarà，危地马拉的Torlon Hill，墨西哥的Sierra Mojada等中-大型矿床，以及越南、泰国、土耳其、英国、摩洛哥、阿尔及利亚和埃及的小型矿床(图1)。国际上HITZMAN等(2003)在EconomicGeology对非硫化物型铅锌矿床的分类、成因等进行了综合描述。国内杨永强和李丽(2010)在《世界地质》简要报道了非硫化物型锌矿床的地质特征和成因机制。近年来，国外许多研究者对世界各地的非硫化物型锌-铅矿床进行了报道，并进一步作出非硫化物型矿床的总结。例如，BONI和MONDILLO(2015)在OreGeologyReviews，以及BORG(2015)在IrishAssociationforEconomicGeology对表生非硫化物型铅锌矿进行的总结。最近中国巨型火烧云锌-铅碳酸盐矿床的发现和进展促进了中国非硫化物型锌-铅矿床的研究，并丰富了非硫化物型锌-铅矿床的类型，具有重大的意义。笔者主要结合最新的研究成果与报道，探讨非硫化物型铅锌矿床的地质特征、地球化学特征及成因机制，并介绍中国火烧云锌-铅矿床的研究进展。

1 非硫化物型锌-铅矿床特征、分类与形成机制

根据矿床特征及形成背景，非硫化物型锌-铅矿床可以划分为表生矿床和深成矿床(HITZMAN et al.,2003; HEYL et al.,1962)。笔者对表生矿床与深成矿床特征、分类与形成机制进行分别探讨。

图1 世界上非硫化物型锌-铅矿床的分布图(表生非硫化物型矿床成矿潜力区根据有利的风化历史条件和存在的硫化物矿带在图中以紫红色进行标注，主要分布在特提斯矿带和科迪勒拉矿带(铅锌矿床名称与分类据HITZMAN et al., 2003; BONI et al., 2015; KRNER, 2006; NUSPL, 2009))Fig.1 The Location of the nonsulfide zinc-lead deposits worldwide. Potential areas for supergene-type deposits are marked in the map in purple. These areas show a favorable climatic history and existing Zn-Pb sulfide deposits,hosted along mineral belts, many of the supergene-type deposits occur in two major belts (Tethyan and Cordilleran)

1.1 表生非硫化物型铅-锌矿床

表生非硫化物型矿床分布广泛，成矿潜力区主要分布在特提斯矿带和科迪勒拉矿带(图1)，是非硫化物型矿床的主要类型。其主要形成于硫化物矿床的氧化带中, 由原生硫化物和非硫化物矿床氧化作用形成，多发育于新生代(HITZMAN et al.,2003; BONI et al.,2015; BORG,2015; BONI et al.,2003; COPPOLA et al.,2008; BALASSONE et al.,2008; REICHERT et al.,2008; SANTORO et al.,2013; MONDILLO et al.,2014)。表生矿床赋存于多种岩石类型中，与原生硫化物矿床围岩具有一致性。大部分表生非硫化物型矿床发育于围岩碳酸盐岩中，由碳酸盐矿物与源于硫化物矿体分解作用的酸性、氧化、富Zn与Pb的流体的相互作用形成(HITZMAN et al.,2003)。表生矿床的形成的有利条件是(HITZMAN et al.,2003；REICHERT et al.,2008; THORNBER,1992)：①先期存在的锌-铅硫化物矿床。②由于构造抬升或者深部的风化过程促进有效的氧化作用。③碳酸盐脉石和围岩促进表生成矿，渗透性好的围岩有利于地下水转移。④有效圈闭成矿位置。⑤有效保存表生富Zn流体的水文地质环境。⑥热带潮湿气候高温及高降雨量条件下地下水中富含微生物和腐殖酸，为硫化物、伴生的脉石矿物及围岩矿物中元素的流动性、分散、淋滤提供有利条件。表生矿床的矿物学变化范围大，主要的金属矿物为菱锌矿、异极矿、水锌矿和锌蒙脱石(HITZMAN et al.,2003)。表生环境温度25℃，一个大气压下，TAKAHASHI(1960)认为周围地下水中的pH、CO2活动性、SiO2活动性是Zn非硫化物共生组合和分布的主要控制因素。尤其是如下的菱锌矿向水锌矿的反应(图2)(HITZMAN et al.,2003; TAKAHASHI,1960)：

5ZnCO3+6H++3CO32-= Zn5(CO3)2(OH)6+6CO2(gas)

(1)

反应进程受pH和CO2分压控制。由于成因不同，表生非硫化物型锌-铅矿床可以分为直接交代型、围岩交代型、残余-岩溶充填型矿床(HITZMAN et al.,2003; HEYL et al.,1962)。

a为 25 ℃下不含SiO2溶液中菱锌矿、水锌矿及 Zn(OH) 2的稳定区间；b为25 ℃下 SiO2饱和溶液中异极矿、菱锌矿、水锌矿及 Zn(OH) 2的稳定区间。图中稳定域分界等值线以Zn的含量(mol/l)进行度量图2 表生非硫化物型锌矿物稳定域图(据HITZMAN et al., 2003; TAKAHASHI, 1960)Fig.2 Stability fields of minerals in supergene nonsulfide zinc deposits

1.1.1直接交代型矿床

直接交代型矿床即为富Zn的铁帽(KELLY,1958)。直接交代作用(图3a)即硫化物由于表生氧化作用发生硫化物矿床的分解，被碳酸盐及氧化物取代(HITZMAN et al.,2003)。直接交代型矿床主要形成于原生硫化物矿床的上部风化部分(NUSPL,2009)。由于地下水的溶解与淋滤，硫化物矿床的上部氧化带中铅、银、 锌和硫 等发生风化，而铁、镁、钙在氧化带得以保存(SANGAMESHWAR et al.,1983)。当铅、银在上部氧化带沉淀时，锌和硫保持着溶解的状态，由于对硫化物(黄铁矿等)的氧化产生酸及Fe3+，使得闪锌矿氧化形成锌非硫化物(图3a)(NUSPL,2009)。硫化物矿体中若发育碳酸盐脉石，且硫化物含量相对较低，则易发生交代作用形成直接交代型矿床(HITZMAN et al.,2003)。直接交代型矿床多形成于MVT型与碳酸盐交代型硫化物矿床的氧化作用，其中MVT型矿床氧化作用形成的直接交代型矿床中矿物种类简单，以菱锌矿、异极矿和水锌矿为主；由于碳酸盐交代型矿床中其他金属的赋存(铜-铁硫化物等)，其经氧化作用形成直接交代型矿床矿物学方面较为复杂(MEGAW et al.,1988)。

由直接交代硫化物矿体形成的表生矿床主要包括秘鲁的Accha矿床(BONI et al.,2009)，Mehdiabad矿床(CHAPPLE,2009)，中国的金顶矿床(LI et al.,1998)，爱尔兰的Tynagh 和 Silvermines矿床(BONI et al.,2003)，波兰的Upper Silesian矿床(BONI et al.,2003)。

a. 直接交代型矿床，菱锌矿和异极矿交代硫化物形成，铅在矿体中往往位于原位；b. 围岩交代型矿床，为硫化物矿体中Zn等受到风化作用，并运移到相邻的围岩碳酸盐岩中交代方解石和白云石，形成菱锌矿；c.残余与岩溶充填型矿床，为喀斯特环境下，硫化物发生风化作用，形成的直接或者围岩交代型的矿床，喀斯特系统的演化会造成物理溶蚀，使Zn氧化物等发生富集图3 表生非硫化型锌-铅矿床成矿模型(HITZMAN et al., 2003; HEYL et al., 1962)Fig.3 Models of the formation of supergene types of nonsulfide zinc-lead deposits

1.1.2围岩交代型矿床

围岩交代型矿床，即围岩由于为富金属(主要为锌)流体交代形成的矿床。其位置邻近硫化物矿体及其直接交代型矿体。随着硫化物矿体被地下水氧化，其中的金属元素并随着酸性地下水向富Ca的围岩中运移并在此沉淀形成锌碳酸盐(图3b)(HITZMAN et al.,2003)。矿床的构造抬升、潜水带的下降及渗透性的围岩促进Zn流体由原生硫化物矿床向围岩的运移(HITZMAN et al.,2003)。高渗透性、低缓冲性围岩促进了金属的转移，缺乏碳酸盐脉石，高硫化物含量也会促进富金属流体转移发生围岩交代形成围岩交代型矿床。高铁含量的硫化物矿石在氧化过程中产生Fe3+并释放大量酸，有利于远端的围岩交代作用；接近围岩的围岩交代作用，低铁含量的硫化物矿石则会发育近端的围岩交代作用(HITZMAN et al.,2003)。含锌的硫酸盐与碳酸盐围岩接触时，碱度增加到8，菱锌矿取代围岩中的方解石与白云石(LARGE,2001)。碳酸盐围岩中的硅酸盐成分在较低pH值时沉淀异极矿(NUSPL,2009)。由于金属溶解性不同，溶解、运移和再沉淀过程将Zn与Pb、Cu、Ag、Fe发生分离(图3b)(SANGAMESHWAR et al.,1983)。因此，围岩交代型矿床具有更简单的矿物学特征与更高品位的锌碳酸盐，Pb则更易于在铁帽中以白铅矿的形式存在。源于MVT型矿床的围岩交代型矿床中矿物以菱锌矿为主；而源于碳酸盐交代型矿床的氧化作用的围岩交代型矿床矿物以铁菱锌矿和锰菱铁矿为主。围岩交代型矿石普遍发育块状和条带状的结构，矿石呈现白色-暗黄色，如果含Fe或者含Mn，则为棕色-棕黄色(HITZMAN et al.,2003)。

围岩交代型矿床主要包括犹他州Tintic地区的表生矿床(LINDGREN et al.,1919; BUSH et al.,1960; HEYL,1963; MORRIS,1968; SHEPARD et al.,1968; MORRIS et al.,1979)，美国科罗拉多州Leadville地区的表生矿床(HEYL,1964; BEATY et al.,1990; THOMPSON et al.;1990)，墨西哥的Sierra Mojada矿床(MEGAW et al.,1988)，Sardinian的部分非硫化物矿床(BONI et al.,2003; BONI,2001)，阿尔及利亚的Hammam N’Baïls 矿床(BOLFA,1953)，土耳其中部非硫化物矿床(MARINOS,1950)，希腊的Thassos矿床(BAGUETTE,1947)，也门的Jabali矿床(AL GANAD et al.,1994)，伊朗的Kuh-e-Surmeh矿床(LIAGHAT et al.,2000)，泰国的Padaeng矿床(REYNOLDS et al.,2003)，缅甸的Long Keng矿床(GRIFFITH,1956)，纳米比亚的Skorpion矿床(BORG et al.,2003)。

1.1.3残余-岩溶充填型矿床

残余-岩溶充填型矿床为锌矿物发生机械或者化学搬运聚集于岩溶凹陷或在洞穴系统中(图3c)(HITZMAN et al.,2003)。此类矿床多出现于热带的抬升地区，硫化物矿体的氧化形成酸性、氧化流体，促进岩溶的发育(THORNBER et al.,1992)。在高降雨量的地区，Zn相对较快的与其他金属发生分离，并在岩溶洞穴中形成高品位菱锌矿体(ROSE et al.,1979)。菱锌矿的多次淋滤过程与伴生的水锌矿促进其向喀斯特溶洞的迁移，溶洞的崩塌也促进菱锌矿的机械聚集(HITZMAN et al.,2003)。喀斯特充填矿床在规模上相对较小，在形状上不规则，但品位较高(HITZMAN et al.,2003; NUSPL,2009)。典型的残余-岩溶充填型矿床是越南北部Cho Dien地区的表生矿床(FEDIUK et al.,1967)。

1.2 深成非硫化物型Zn-Pb矿床矿床特征及形成机制

深成非硫化物矿床较为少见，非硫化物矿物并非直接源于硫化物矿体(HITZMAN et al., 2003; BRUGGER et al., 2003)。深成矿床主要赋存于碳酸盐岩中。其形成与温度高于150℃、氧化、富硅且具有较低的HS-含量的流体作用及其与围岩碳酸盐岩之间的相互作用有关(BRUGGER et al., 2003; SCHNEIDER et al., 2008; HITZMAN, 2001)。部分深成矿床发育脉体及不规则岩筒。主要的金属矿物包括硅锌矿或硅锌矿-锌铁尖晶石-红锌矿组合；而异极矿、水锌矿和锌蒙脱石则较为少见。高温、较弱的S活动性及相对较高的氧逸度促进硅锌矿的沉淀，而非闪锌矿与红锌矿的沉淀(NUSPL, 2009)。目前，研究的深成矿床多发育于中元古代—寒武纪(HITZMAN et al., 2003)。根据矿床成因及流体混合位置的差异，深成非硫化物型锌-铅矿床可以分为构造控制型和层状(喷流)矿床(HITZMAN et al., 2003)。

1.2.1 构造控制型矿床

构造控制型矿床形成于还原性、富Zn、Pb、贫S热液溶体与高度氧化的流体沿着断层带混合作用，并为热液白云石化带与硅化带包围(图4a)(HITZMAN et al., 2003; NUSPL, 2009)。主要金属矿物为硅锌矿，硅锌矿来源于温度(<100℃)至250℃的成矿流体，可能交代先期形成的硫化物组合，也可能与闪锌矿共生。与闪锌矿共生组合是由于氧化性流体中含S形成，氧化流体可以是海水，地下水，或者盆地卤水(HITZMAN et al., 2003)。此类矿床可能与硫化物矿床位于同一地区。例如，Vazante矿床(HITZMAN et al., 2003; MONTEIRO et al., 2006)。构造控制型矿床主要有巴西Vazante矿床(MONTEIRO et al., 2006)，澳大利亚Beltana矿床(GROVES et al., 2002)，纳米比亚Berg Aukus、Abenab矿床(CAIRNCROSS, 1997)，赞比亚Kabwe矿床(KAMONA, 1993)。

1.2.2 层状(喷流)矿床

层状(喷流)型矿床主要由层控原生富Zn矿物透镜体组成(图4b)(HITZMAN et al., 2003)。主要金属矿物为硅锌矿、锌铁尖晶石、红锌矿以及大量含Mn和Fe的氧化物。HITZMAN等(2003)认为其形成于富Mn，Fe， Pb，Zn的还原性流体与氧化的，贫硫化物的流体混合(图4b)。层状矿床主要有美国新泽西州Franklin锌矿与Sterling Hill锌矿(JOHNSON et al.,2003)，苏丹的Abu Samar矿床(El Samani et al., 1986)，美国加利福尼亚南部的Desert View矿床的硅锌矿-锌铁尖晶石-红锌矿矿体(LEAVENS et al.,2000)，中国火烧云矿床(董连慧等, 2015)。其中，JOHNSON(2001)提出Franklin和Sterling Hill矿床为贫S盆地中直接喷流形成的锌碳酸盐-硅酸盐-氧化物矿体。董连慧等(2015)认为火烧云铅锌矿的锌-铅碳酸盐矿体也形成于直接的喷流作用。

a. 深成构造控制型矿床，由还原性富Zn、贫S热液流体与高度氧化性的流体在断裂带发生混合形成的硅锌矿矿体；b. 深成层状矿床，为还原性富Zn、贫S热液流体与氧化性且贫S水体发生混合形成的层控非硫化型铅锌矿床图4 深成非硫化型铅锌矿床成矿模型(Hitzman et al., 2003)Fig.4 Models of the formation of hypogene types of nonsulfide zinc-lead deposits

2 非硫化物型锌-铅矿的稳定同位素地球化学特征

稳定同位素研究可以揭示矿化温度、成矿物质来源及演化过程、矿石沉淀机制及围岩蚀变模式等(OHMOTO et al., 1979) 。对于非硫化物型铅-锌矿床，稳定同位素研究可以区分表生矿床和深成矿床，评价氧化的热效应及其微生物的在硫化物氧化的作用，并判断硫化物氧化过程中的流体类型，示踪金属富集或缺失过程(GILG et al., 2008)。

2.1 表生非硫化物型矿床的稳定同位素特征

表生非硫化物型矿床，即硫化物矿床表生氧化带的菱锌矿与白铅矿呈现相近且有规律的C-O同位素组成(图5)(BORG et al., 2003; GILG et al., 2008; BONI et al., 2003; COPPOLA et al., 2008; ROBINSON, 1974; LIAKOPOULOS, 1987; VIVALLO et al., 1993; MELCHIORRE et al., 2001)。同一个表生矿床中碳酸盐矿物的O同位素组成变化较小；白铅矿的δ18O值较共生菱锌矿及水锌矿低11‰±1‰，比方解石低7.5‰±0.5‰；许多矿床中表生菱锌矿、方解石、角铅矿的C同位素组成变化范围较大(-12‰～0‰)；但是白铅矿具有较低的δ13C 值(-21‰～-6‰)(图5)(GILG et al., 2008)。

图5 一些铅-锌矿床的表生氧化带的白铅矿与菱锌矿的C-O同位素组成图(同位素数据依据BORG et al., 2003; GILG et al., 2008; BONI et al., 2003; COPPOLA et al., 2008; ROBINSON, 1974; LIAKOPOULOS, 1987; VIVALLO et al., 1993; MELCHIORRE et al., 2001)Fig.5 Carbon and oxygen isotope composition of smithsonites and cerussites from supergene oxidation zones of several Pb-Zn deposits

硫化物矿床氧化带中菱锌矿的O同位素组成变化较小，指示氧化流体相对连续的同位素组成及其连续变化的温度，即来自于大气水(GILG et al., 2008)；硫化物矿床氧化带中菱锌矿的C同位素值与白铅矿有差异，且其变化范围均较大，说明碳酸盐岩形成过程中至少存在了2种C源(BONI et al., 2003)，且2种矿物的C同位素分馏系数有显著差异(GILG et al., 2008)。菱锌矿中13C亏损的组分与C3 植物的氧化相关，或者与硫化物氧化作用中的微生物有关(MELCHIORRE et al., 2001；MELCHIORRE et al., 2003; CERLING, 1984)；菱锌矿中13C富集的组分可能有3种来源：来自围岩碳酸盐岩的CO2；大气CO2；C4植物分解形成的土壤CO2(CERLING, 1984)；且认为硫化物氧化形成的酸溶液与围岩反应释放的CO2为其中最可能的来源(GILG et al., 2008)。

2.2 深成非硫化物型矿床的稳定同位素特征

对深成锌-铅碳酸盐矿物的C-O同位素研究较少，但也具有一些显著的特征。对伊朗的Angouran锌矿床(GILG et al., 2003a; GILG et al., 2004; BONI et al., 2007)的研究，发现早期的菱锌矿出现范围大的O同位素组成，并伴随较小范围C同位素组成。在纳米比亚 Tsumeb矿床深氧化带中的白铅矿和菱锌矿的O同位素值具有很大的变化范围(GILG et al., 2003b)，且其白铅矿和钼铅矿显微测温显示最低形成温度为50 ℃(GILG et al., 2008)。葡萄牙的Neves-Corvo 矿中深成菱锌矿具有异常低的O同位素值(17.0‰)(RELVAS et al., 2006)，意大利撒丁岛的Montevecchio矿的铁菱锌矿也具有较低的O同位素值(20.4 ‰)(BONI et al., 2003)。中国的火烧云铅锌矿中的菱锌矿与白铅矿具有较大范围且较高的δ18O值与δ13C值(董连慧等, 2015)。这些特征指示深成矿床可能具有较大的δ18O值变化范围，深成与表生非硫化物矿床的稳定同位素特征还需要进一步研究。

3 非硫化物型锌-铅矿床与 锌-铅 硫化物矿床的相关性

表生非硫化物型矿床多由于硫化物矿床的氧化作用形成，并赋存于其表生氧化带中。深成非硫化物矿床与硫化物矿床一般无直接关系，但其成矿的富 Zn、Pb 流体可能来自于周边的 锌-铅硫化物矿床，或与周边硫化物矿床具有相似的流体来源。例如，Vazante矿床北部约 100 km 处发育的Morro Agudo 锌-铅矿床，它们可能具有类似的流体来源(HITZMAN et al., 2003; HITZMAN et al., 1995; HITZMAN et al., 1996)；有些深成矿床中非硫化物矿物与硫化物矿物共生，可是并无成因上的直接联系。例如，Angouran 矿床、Vazante 矿床、 Berg Aukas 矿床、Kabwe 矿床。深成Angouran 矿床中 锌碳酸盐局部与铅-锌硫化物伴生，深成锌碳酸盐矿石多在硫化物阶段末期形成，随着闪锌矿的沉淀H2S/S2-含量降低，大量的CO2/HCO3-即可参与反应；由于Zn2+含量多于S2-，富金属流体与低盐度冷却的富CO2/HCO3-水体快速混合沉淀出锌碳酸盐(DALIRAN et al., 2013)。Kabwe 矿床中硫化物与非硫化物矿物的伴生与氧化性流体中S的含量有关，氧化性流体中S的含量较大，可形成闪锌矿-(硅锌矿)矿床，以闪锌矿为主，含少量硅锌矿(HITZMAN et al., 2003; KAMONA, 1993)。Vazante 与 Berg Aukas 矿床随着氧化性流体中S 被消耗，早期闪锌矿成矿阶段后会发生硅锌矿的沉淀，形成硅锌矿-(闪锌矿)矿床(HITZMAN et al., 2003; MONTEIRO et al., 2006; CAIRNCROSS, 1997)。最近，新发现的中国深成火烧云铅锌矿床发育锌-铅碳酸盐矿体和铅-锌硫化物矿体，但其非硫化物矿物与硫化物矿物并无空间上的共生，也无成因上的直接联系；碳酸盐矿体与硫化物矿体均形成于流体的喷流-混合作用，且硫化物矿体形成晚于碳酸盐矿体(董连慧等, 2015)，其中机制尚有待进一步研究。

4 中国西昆仑地区火烧云铅锌碳酸盐矿床研究进展

4.1 火烧云铅锌矿位置与区域成矿背景

火烧云铅锌矿位于位于和田市223°方向，直线距离约240 km，海拔5 100～5 700 m。火烧云铅锌矿床位于青藏高原北缘喀喇昆仑地区乔尔天山断裂以南，大地构造位置为羌塘-三江造山系甜水海地块之乔尔天山-林济塘中生代盆地(潘裕生，1990；董连慧等，2010；PAN et al., 2012)。近年来，除火烧云铅锌矿外，在喀喇昆仑地区沿乔尔天山断裂还发现了多宝山、宝塔山、甜水海、落石沟与长山岭等硫化物铅锌矿(徐仕琪等，2013，2014)，共同构成喀喇昆仑铅锌成矿带。区域上喀喇昆仑成矿带是特提斯成矿带的一部分(董连慧等，2015)。火烧云铅锌矿已探明铅+锌金属资源量大于1 600万t，已成为中国新的最大铅锌矿。火烧云铅锌矿亦为亚州第二大铅锌矿，是特提斯铅锌矿带重要组成部分。

4.2 火烧云铅锌矿床地质特征

(1)容矿建造：根据最新的岩石学研究成果，火烧云铅锌矿赋存于早侏罗世巴工布兰莎组浅海相碳酸盐岩沉积地层中(图6a)，不同于董连慧等(2015)提出的围岩为中侏罗统龙山组灰岩地层。该碳酸盐岩建造在矿区西部的岔路口一带发育有玄武岩夹层、在鸡冠石附近有少量紫红色英安斑岩出露(王炬川等，2004)。

图6 (a)火烧云锌-铅矿床矿体分布(b)矿体中纹层状菱锌矿与白铅矿矿石(c)块状菱锌矿矿石中发育的鲕状菱锌矿图(据董连慧等, 2015)Fig. 6 (a)Distribution of orebodies of the Huoshaoyun deposit(b) with laminated smithsonite and cerussite ore(c)oolitic smithsonite of massive ore

(2)矿床储量与品位：根据最新的勘探成果，铅与锌估算资源量大于1 800万t，其中以铅锌碳酸盐矿石为主，其金属储量为资源量的95%，而铅锌硫化物矿石的金属储量约为5%。

(3)成矿矿物与矿石成分类型：火烧云矿区矿石矿物以菱锌矿、白铅矿为主，并发育少量的铅锌硫化物(以方铅矿为主)等；脉石矿物主要为方解石，并发发育少量沉积碎屑(董连慧等，2015)。根据成矿矿物组成来分，矿石类型有铅锌碳酸盐矿石、铅锌硫化物矿石、含碎屑铅锌碳酸盐矿石与含方解石的铅锌碳酸盐矿石(与灰岩呈过渡关系)。火烧云矿区的铅锌碳酸盐矿石与铅锌硫化物矿石多独立产出，铅锌碳酸盐矿体中几乎不含铅锌硫化物，矿区不发育水锌矿及残余黏土的氧化作用矿物组合。铅锌碳酸盐矿物为原生矿物，而不是硫化物的氧化-碳酸盐化表生矿物。

(4)矿石结构构造与类型：根据矿石的构造，在董连慧等研究的(2015)基础上进行部分调整，矿区铅锌碳酸盐矿石主要分为3种类型：①纹层状矿石,包括单矿物纹层与2种矿物纹层。由菱锌矿纹层与白铅矿纹层构成的互层状矿石是矿区的主要矿石类型之一(图6b)。菱锌矿呈黄色、棕色、黄棕色、红棕色等，白铅矿为白色；单矿物层状矿石主要分别菱锌矿层，菱锌矿呈黄色、棕色、黄棕色等(董连慧等，2015)。②块状矿石，包括块状菱锌矿与白铅矿、块状菱锌矿、块状白铅矿。菱锌矿呈黄色、黄棕色等，白铅矿呈白色。③脉状矿石，以菱锌矿脉和方铅矿脉为主。菱锌矿脉发育于灰岩中，呈黄棕色，棕色等，宽约1～15 cm；菱锌矿以微-细粒结构为主，直径多小于1mm。矿区铅锌硫化物矿石主要分为3种类型：①层状矿石，主要为方铅矿层。方铅矿呈黑色(董连慧等，2015)。②脉状矿石，主要为方铅矿脉，方铅矿脉发育于灰岩与菱锌矿中，呈黑色，宽约3 mm～10 cm，方铅矿以微-细粒结构为主，直径多小于1mm。③角砾状矿石，以角砾状铅锌硫化物矿石为主，其以黄棕色菱锌矿为角砾，直径为3～10 cm，黑色硫化物为胶结物。

(5)矿体产状与围岩：矿区内铅锌矿体呈层状产出，呈近于水平膨大减薄或者略有舒缓波状起伏的板状、层状、饼状体产出(董连慧等，2015)，矿体产状与地层产状一致(图6a)。围岩主要为白云质灰岩，部分层状矿体中含有泥质岩夹层。

(6)矿体类型与分布：根据矿石的矿物组成，火烧云矿床的矿体可明显分为铅锌碳酸盐矿体与硫化物矿体(董连慧等，2015)。其中硫化物矿体仅见于地表一矿体的顶部及与其相连的成矿流体通道(为角砾状与脉状矿石充填)，而余者均为铅锌碳酸盐(菱锌矿与白铅矿)矿体。II矿体、III与V 矿体西侧为块状铅锌碳酸盐矿石组成的矿体；I矿体、IV 矿体、III与V 矿体东侧为层状铅锌碳酸盐矿石组成的矿体(图6a)。层状矿石围岩新鲜、没有蚀变，V号矿体中块状矿石下盘灰岩有明显的蚀变(图6a)。

4.3 火烧云铅锌矿床成因类型

基于上述火烧云铅锌矿床基本特征与非硫化物型铅锌矿床的分类，火烧云铅锌矿床的成因特征可概括为。

(1)矿床成矿矿物以菱锌矿与白铅矿为主，含有少量方铅矿与闪锌矿，主要经历2期成矿作用：早期的铅锌碳酸盐阶段(主要)与晚期的硫化物阶段。铅锌碳酸盐为原生深成成因、而不是硫化物表生氧化成因。

(2)矿床中纹层状结构、沉积超覆与冲刷构造、粒序结构、含不同成分环带的鲕状结构(图6c)等热液沉积结构构造发育，块状矿石与纹层状矿石呈侧向相变分布而表现出Sedex型矿床近喷口相与远喷口相的矿床组合(LYDON, 1995；GOODFELLOW et al., 2007；董连慧等，2015)，铅锌碳酸盐矿体中含有泥质岩夹层，铅锌碳酸盐岩与灰岩渐变过渡。这些特征意味着火烧云铅锌矿床可能为深成层状(喷流)的非硫化物型铅锌矿床(HITZMAN et al., 2003; LEACH et al., 2005)。

(3)矿床的C-O同位素特征(LINDGREN W et al., 1919)显示火烧云铅锌碳酸盐的C-O同位素组成与表生非硫化物型铅锌矿不同，而与深成非硫化物型铅锌矿相近。

作为发育深成铅锌碳酸盐矿床，火烧云铅锌矿床是全世界范围内的第二例，且其铅、锌金属资源量大于1 700万t，为世界首位。之前发现的伊朗Angouran矿床中的锌碳酸盐(菱锌矿)同为深成热液成因，其Pb+Zn金属量为760万t(PRIDE et al., 2003)。火烧云层状深成非硫化物型铅锌碳酸盐矿的发现与厘定是铅锌矿成矿学研究的重大进展，为铅锌矿的找矿理论创新开辟了新的方向。

5 结语与展望

随着近些年非硫化物型锌-铅矿床经济利用性的提高，其研究程度在逐渐加深。中国锌-铅矿床的研究仍然以 锌-铅硫化物矿床为主，但火烧云铅锌矿床的发现与研究进展促进了中国非硫化物型锌-铅矿床的研究，丰富了非硫化物型矿床的类型。结合最新的研究进展与成果，非硫化物型锌-铅矿床的研究依然存在一些亟待思考和探讨的科学问题。

(1)SCHNEIDER等(2008)揭示深成硅锌矿的Rb-Sr定年能够对成矿年龄进行限定，但是深成的 锌、铅碳酸盐矿物尚未报道对成矿年龄进行准确限定的方法，只能通过矿床中或者周边其他的碎屑岩、岩浆岩进行定年而不能准确直接反应成矿年龄(DALIRAN et al., 2013)。深成的 锌、铅碳酸盐矿物定年方法的实验和厘定是一项需要解决的科学问题。

(2)表生非硫化物型矿床的构造背景多受制于相应原生硫化物矿床的构造背景；而深成非硫化物型矿床的构造背景并未进行系统的研究，因此其构造背景研究是一个重要的研究方向。

(3)深成非硫化物型矿床形成于还原性、富Zn、Pb、贫S热液溶体与高度氧化的流体的混合作用，矿物沉淀与流体温度、压力、CO2活动性、SiO2饱和程度有关(HITZMAN et al., 2003; DALIRAN et al., 2013)，但成矿流体的运移机制尚需进一步研究。

(4)表生非硫化物型矿床成矿物质多来源于原生硫化物矿床与大气水等的相互作用(HITZMAN et al., 2003)，而深成非硫化物矿床的成矿物质可能与周围硫化物矿床有关或者有相似来源，也可能为其他来源(HITZMAN et al., 2003; HITZMAN et al., 1995; HITZMAN et al., 1996)，C-O同位素可以揭示其 C、O 物质来源(GILG et al., 2008)，但对于深成矿床中金属元素来源，还需进行Zn 同位素等非传统稳定同位素研究。

致谢：新疆地矿局第八地质大队野外一线地质工作者多年来在喀喇昆仑火烧云矿区进行的艰苦卓绝工作，为火烧云的研究工作提供了大量素材，在此表示崇高的敬意和衷心的感谢。

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