集安正岔铅锌矿床成因讨论

赵华伟，臧兴运，宋 爽，马春生

1.吉林省地质调查院，吉林 长春 130102；2.吉林省地质矿产勘查开发研究院，吉林 长春 130061

0 引言

位于集安市头道镇的正岔铅锌矿床，经过多年的开采面临资源危机，目前已处于停产状态。多年来，各地勘单位及科研院所对本矿床进行了多次研究工作，认为该矿床成因类型为矽卡岩型[1-4]，一定程度上限制了矿区的进一步找矿工作。本文从赋矿层位，矿体产状，矿石类型，结合区域铅锌矿床特征，初步认为本矿床为沉积变质型，并受到燕山期花岗斑岩叠加成矿作用，从而为本区外围铅锌矿的找矿工作提供一些线索与思路。

1 矿区地质

正岔铅锌矿床位于吉南辽吉裂谷中部，中生代集安火山—沉积盆地内。营口—长白PbZnFeAuAgUB菱镁矿滑石成矿带中段。构造岩浆发育，成矿地质条件较好，已发现矿床（点）较多，如与荒岔沟组地层有关的复兴屯铅锌矿床、集安市老平坨铅矿点、集安市米架锌矿点、集安腰营南岔铅矿点等，与珍珠门组有关的荒沟山铅锌矿、四道河子小西沟铅矿点等。

1.1 地层

区域上出露以古元古界集安岩群为主。荒岔沟岩组为一套含石墨岩系，主要岩石类型为石墨变粒岩、石墨黑云变粒岩、石墨透闪透辉变粒岩、石墨大理岩、斜长角闪岩、灰白色均质混合岩。原岩恢复为中基性火山岩、复碎屑岩夹少量碳酸盐岩，火山活动由基性向中偏酸性演变。

集安岩群荒岔岩组与铅锌矿成矿关系密切，为铅锌多金属矿的矿源层。

1.2 构造

该区褶皱构造较为复杂，断裂构造相当发育，具多期次、继承性特点，并控制区域内矿床的分布。

褶皱构造：第一期褶皱变形为古元古代末的集安运动时期复式平卧褶皱及倒转褶皱，轴向走向北北西，规模较大。主要有正岔近似复式平卧褶皱和虾蜢沟倒转褶皱。正岔近似复式平卧褶皱控制着正岔铅锌矿床的分布；第二期褶皱变形为老岭运动时期的西岔—正岔倒转褶皱。第一、二两期变形，受后期构造叠加，使其形迹受到严重破坏，只有局部尚且残存褶皱原貌；第三期褶皱变形为海西期，主要有虾蜢沟—四道阳岔弧形倾没背斜，褶皱规模较大，保存完整，奠定了矿区地层空间分布形态；第四期褶皱变形为燕山早期的北东向宽缓开阔褶皱，该褶皱规模较大，保存完好。

断裂构造：区内主体断裂构造为一组北东向、北北东向构造，该组断裂对褶皱具有破坏作用，为一组压性为主并兼有扭性的压扭性断裂构造，断裂规模较大，多期次，继承性明显，断裂带控制着钠长斑岩、闪长玢岩等脉岩的分布，长10～20 km，宽5～100 m。走向15°～30°。是区域内的主要储矿构造。次要构造主要有东西向断裂构造～推覆断裂构造，北西向断裂构造、南北向断裂构造。

1.3 侵入岩

区内岩浆岩主要以早白垩世侵入岩为主。与集安群呈侵入接触关系，主要岩石类型有闪长岩、斑状花岗岩、斜长花岗斑岩、花岗斑岩等，花岗斑岩与成矿关系密切，是成矿物质来源之一。

2 矿体地质

2.1 矿体特征

矿体主要赋存于斜长角闪岩夹石墨大理岩层中。已发现矿体48条，赋于荒岔沟岩组上段和中段，形成上、下两个含矿段。上含矿层发现工业矿体35条，下含矿层发现工业矿体13条。矿体呈似层状，扁豆状、受一定层位控制，与地层同步褶曲。有时形成与褶皱形态一致的鞍状矿体，明显地展现出受地层控制的特征，见图2。上含矿层矿体最长416 m，一般73～96 m，最大延深478 m，一般25～183 m，矿体一般沿走向变化小，沿倾向变化大，厚度最大6.66 m，平均1.75 m，矿石中铅最高品位6.38%，平均1.66%，锌最高品位13.85%，平均2.24%，铅锌比值1∶13；下部含矿层矿体长100～500 m不等，厚0.3～9.02m。矿石中铅品位0.43%～3.09%，最高达6.38%，锌品位0.51%～4.35%，最高达13.85%。铜品位0.35%～4.66%，银品位 (44.00～155.00 )×10-6，金品位 (0.05～0.21)×10-6，钼品位 0.04%～0.055%。

图1 正岔铅锌矿区地质图(据文献[4])Fig.1 Geological map of the Zhengcha Pb-Zn mining area

图2 正岔铅锌矿床剖面图(据文献[4])Fig.2 Pro file of the Zhengcha Pb-Zn deposit

2.2 矿石特征

矿石自然类型有黄铁矿-黄铜矿矿石；方铅矿-闪锌矿-辉银矿矿石；石英-黄铁矿矿石。工业类型有矽卡岩型铅锌矿、层控型铅锌矿。

矿石矿物主要有主要有方铅矿、闪锌矿、黄铜矿，其次为磁黄铁矿、磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、白铁矿、铜蓝、白铅矿、毒砂及少量钴镍黄铁矿、自然铋、碲银矿。脉石矿物主要有钙铝—钙铁榴石、透辉石—钙铁辉石、石英、方解石，次要矿物绿泥石、透闪石、硅灰石、符山石等。

矿石结构以结晶结构、出溶结构为主，其次交代结构。矿石构造以浸染状、斑杂状构造为主，其次为块状、条带状、网脉状构造。

2.3 成矿阶段及蚀变特征

依据矿石结构、共生组合、矿物生成顺序及矿物间的穿插关系，矿床可划分为四个成矿阶段：矽卡岩阶段、闪锌矿阶段、方铅矿阶段、石英—方解石阶段。

围岩蚀变以矽卡岩化、硅化、碳酸盐化、萤石化、绿泥石化和绿帘石化为主。

3 成因讨论

3.1 成矿物质来源

3.1.1 铅锌物质来源

荒岔沟组石墨大理岩中铅高于克拉克值2.55倍，高于相邻其他地层含量的1.76～2.51倍；Zn超出克拉克值3～4倍,平均达156× 10-6，高于相邻其他地层含量的1.77～4.77倍。从区域上看，铅锌成矿物质来源主要为荒岔沟组地层。与成矿关系密切的花岗斑岩经测定成矿元素含量低于该类岩石的克拉克值，不足以为其提供所需成矿物质，从另一角度说明了成矿物质主要来源于地层[5]。

3.1.2 硫的来源

正岔铅锌矿的δ34S均为正值，变化范围3.3‰～13.4‰，硫同位素塔式效应明显，该矿床中δ34S分为还原系统和氧化系统（表1）。不同矿物的δ34S值的变化范围和均值分别为：还原系统下黄铁矿最高13.4‰，一般5.1‰～6.7‰，均值5.9‰。氧化系统下方铅矿3.3‰～4.3‰，均值3.55‰，黄铜矿6.3‰～7.8‰，均值7.4‰。还原系统的δ34S较高，与区域集安群的δ34S 基本一致，推测为早期层状矿体的残留；氧化系统的δ34S 较低，变化范围很窄，δ34S有明显的均一化特征，表现为中温热液成矿体系[1]。早期还原环境向晚期氧化系统演变过程中，有一部分大气水混合作用，氧化系统中相对较低的δ34S并不是岩浆作用所提供的硫，而是早期还原系统中的δ34S被高温效应或氧化作用发生强烈的硫同位素分馏所致[1]。

表1 正岔铅锌矿床的硫同位素测定结果[1]Table1 Determination results of sulfur isotopes in Zhengcha Pb-Zn deposit

分析表明，正岔铅锌矿硫的来源是多源的，主要来源于地层，也有岩浆硫的加入。地层中的硫，变质均一化程度低，未达到硫同位素平衡，使δ34S具有岩浆硫相似的特点。

3.2 空间展布形态

控制矿床的构造为正岔近似复式平卧褶皱构造，致使含矿层为重复出现。目前已知的矿体中，多分布于地层中，如2、4、6号等矿体，空间分布基本沿地层及近似平卧褶皱鞍部分布（图2），矿体呈似层状、鞍状、扁豆状沿地层及层间褶皱分布，与地层层理基本一致。少部分矿体位于花岗斑岩与已矽卡岩化的接触带中，如1号矿体。

3.3 矿物组合规律

在岩体接触带上，矿物组合主要有石榴子石、方解石、石英等矽卡岩矿物和闪锌矿、方铅矿等，而远离矽卡岩带矿石矿物主要为方铅矿、闪锌矿，由此可见，矿石矿物组合并不受矽卡岩带控制。

3.4 区域铅锌矿成矿规律

与荒岔沟组同时期老岭群珍珠门组为已查明的铅锌矿赋矿层位。相关矿产有辽宁青城子、吉林荒沟山、朝鲜俭德均属层控铅锌矿床。类比认为本矿床成矿作用应为沉积变质为主。

4 成矿机制

正岔铅锌矿的形成经历了三个时期：

（1）古元古代荒岔沟期矿源层形成期：古元古代荒岔沟期为浅海盆地环境，形成一套中基性火山碎屑岩、碳酸盐建造。温暖潮湿的古气候，降水充沛，使盆地内水体淡化，低级生物大量繁衍，大量有机质堆积分解出H2S和CH4，在缺氧的还原条件下有利于碳保存和黄铁矿在地层中均匀分布[3]。由于pH和Eh的改变，促使含硫有机质对金属离子的吸附能力增强，铅锌在地层中的丰度值增高，形成了荒岔沟组以铅锌多金属为主的初始矿源层，为后期成矿奠定了物质基础。

（2）古元古代末期变形变质期：区域内地层古元古代末期区域变质变形作用，混合岩化作用，促使成矿金属元素发生活化、迁移，向相对变质低的混合岩化弱的含碳高的岩层迁移，使荒沟岔岩组内有利层位进一步富集，形成变质层控矿床。

（3）岩浆热液叠加改造成矿期：早白垩世中酸性花岗斑岩的侵入，带来大量热能和成矿热液，汇同晚期大气降水在接触面发生接触交代作用，形成矽卡岩矿床。

5 结论

（1）正岔铅锌矿床主要形成于古元古代末沉积变质作用，后期叠加早白垩世矽卡岩化成矿作用。

（2）矿体的分布并不依赖于矽卡岩接触带，地层中也有矿体分布，该矿床及外围依然具有一定的找矿前景。

[1]彭明生，赵华伟，杨红智，等.吉林老岭地区正岔夕卡岩型铅锌矿床成因与找矿标志[J].地质与资源，2013，22(3)∶185-190.

[2]冯守忠.吉林正岔铅锌矿床地质特征及成矿机理[J].地质找矿论丛，2008，23(1)∶16-21.

[3]冯守忠.吉林正岔铅锌矿床地质特征及成因机理[J].桂林工学院学报，1998，18(2)∶112-123.

[4]侯启满，刘忠，李东阳，等.吉林省集安市正岔铅锌多金属矿田大比例尺成矿预测地质报告[R].吉林省地质矿产局第四地质调查所，1988.

[5]武殿英，杨翼，宋群.吉南集安群金、铅锌层控特征[J].吉林地质，1992,(4)：8-16