喀喇昆仑中生代铅锌矿控矿因素 及成矿演化模式分析

田江涛 徐仕琪

摘  要：通过对火烧云、宝塔山等典型矿床地质特征的总结分析，从区域构造、沉积盆地演化及岩浆活动与成矿之间的关系等方面开展了区域控矿地质因素研究，建立了中生代铅锌矿成矿演化模式。提出沉积建造的双层结构，下部砾岩层，上部灰岩层，砾岩层充当高渗透性通道，灰岩层作为地球化学障为成矿物质的卸载提供条件;火山活动之后的强烈热液活动期，为流体循环提供充足的热源，断裂构造为流体的下渗和上移提供通道，持续缓慢的拉张背景，为成矿作用的持续稳定进行提供必要的构造背景条件。结合研究成果认为：乔尔天山、河尾滩断裂带中各有两处铅锌矿化集中区，虽然矿化类型差异显著，但为在同一构造背景下形成的中生代铅锌矿床成矿系列。

关键词：喀喇昆仑;铅锌矿;成矿模式;控矿因素;中生代

1999年国土资源大调查全面启动，由中国地质调查局统一部署，区域化探在新疆地质工作程度最低、工作环境最为恶劣的西昆仑地区全面展开、有序推进，为矿产资源调查评价和基础地质研究提供了系统地球化学资料，圈定了一些规模巨大的元素富集区带及大量有找矿意义的异常[1]，估算了岔路口-甜水海一带铅、锌物质供应量分别达到14.86×108 t，19.2×108 t，资源潜力综合排序在新疆名列第一，资源潜力巨大[2]。近年来，在乔尔天山-林济塘中生代陆缘盆地[3]，相继发现落石沟、多宝山、宝塔山、长山岭、天神、天神北、驼峰岭、鸡冠石、火烧云、甜水海等铅锌矿床[4-7]，其中，火烧云Pb-Zn矿床资源量已超过1 600×104  t，为超大型Pb-Zn矿床[6]。本文通过对西昆仑林济塘一带中生代铅锌成矿地质环境和控矿因素进行分析，建立铅锌成矿演化模式，为区域地质找矿工作服务。

1  区域地质环境

研究区位于西昆仑欧亚大陆与冈瓦纳大陆的结合部位，是开展全球古板块研究的重要地区之一，国内许多地质学家对此开展了研究工作[8-13]。研究区为三叠纪晚期以来发育在前寒武地块上的前陸盆地，志留系为复理石建造，下二叠统下部陆缘碎屑岩建造，上部为火山岩-复理石建造;三叠纪转为海相复理石建造沉积;中生代构造演化与研究区铅锌成矿关系密切，三叠纪为被动大陆边缘的沉积环境，沉积形成一套典型的深水-半深水复理石建 造[14]，在三叠纪末期之前，是羌塘陆块北部被动大陆边缘;晚三叠世末，该陆块与北面的塔里木板块南缘岛弧发生碰撞;晚三叠世末—侏罗纪进入前陆的逆冲、褶皱、抬升剥蚀和前陆盆地形成演化阶段[15];三叠纪末的碰撞挤压，在早—中侏罗世出现了地壳应力的松弛，在喀喇昆仑山地体上，这个拼合后的陆壳板块边缘，出现了广泛分布的浅海陆棚相碳酸盐岩-碎屑岩沉积[8]。中侏罗统龙山组、上侏罗统红其拉甫组及上白垩统铁龙滩组，均呈现下部为粗碎屑岩建造，上部为碳酸盐岩建造;从其分布来看，龙山组分布最为广泛，铁龙滩组主要分布于乔尔天山断裂一带，红其拉甫组分布于两条断裂之间的区域 （图1）;中侏罗统龙山组及上白垩统铁龙滩组中下部夹基性火山熔岩及火山碎屑岩组合，同时也是中生代铅锌矿的主要赋矿层位。

区域地球化学成果显示，以二叠纪为界，地层中Pb、Zn含量前后存在显著差异，前二叠纪的地层铅锌含量略高于正常值，二叠系以后地层铅锌同时富集，铅的富集倍数为2.69～4.04，锌的富集倍数为1.35～2.67，侏罗系龙山组和白垩系铁龙滩群富集程度最高[16]。良好的地球化学背景条件，为研究区铅锌富集成矿提供了丰富的物源条件。

2  典型矿床特征

2.1  火烧云铅锌矿

该矿床位于河尾滩断裂带东段南部，矿区出露上三叠统克勒青河组和中侏罗统龙山组（图2）[6]。克勒青河组为一套细碎屑岩沉积;龙山组下部砂砾岩段岩性组合为砾岩、砂砾岩、长石石英砂岩、细砂岩，上部灰岩段岩性组合为中-薄层状粉晶灰岩、微晶灰岩、灰岩、鲕粒灰岩、生物碎屑灰岩，铅锌矿体即产出于该段。主矿区共发现上、下两个铅锌矿化层，总体形态呈缓倾近水平板状、层状产出，与地层（岩层）产状近一致，主矿体长 1 440 m，宽约900 m，厚3.47～36.33 m。Pb品位0.25%～13.30%、Zn品位为0.80%～17.95%，矿体主要赋存于泥晶灰岩层，次为细晶灰岩、泥灰岩，含矿层位稳定。底板为灰黑色厚层状微晶灰岩，顶板为浅黄褐色碎裂岩化泥页岩、泥质灰岩，沉积层位较稳定，主矿层向下距离侏罗系龙山组与三叠系克勒青河组之间的不整合面约50～80 m。矿石矿物以菱锌矿、白铅矿为主，并发育少量后期的铅锌硫化物脉等。矿石结构多为他形粒状、半自形-自形粒状结构、细粒、微细粒结构;矿石构造类型以条带状、纹层状、皮壳状、溶蚀角砾状构造等最常见。条带状、纹层状构造多见于菱锌矿与白铅矿中分布不均匀，各以一定宽度、不同颜色不规则出现，在富铅锌矿矿石中褐色菱锌矿与白色白铅矿呈细薄纹层状相间产出。矿床类型属喷流-沉积型碳酸盐岩型铅锌矿床。

2.2  宝塔山铅锌矿

该矿床位于乔尔天山断裂西段南侧。矿区出露地层主要有上白垩统铁龙滩组（图3）[5]，下部为砾岩层，局部夹砂岩、泥岩、基性火山岩，火山岩具绿帘石化、绿泥石化、阳起石化蚀变;上部为块状泥晶灰岩、粒屑灰岩、砂屑灰岩夹生物碎屑灰岩，受后期构造作用发育碎裂岩化。NW向次级断裂构造发育，沿断裂带发育碎裂岩化。赋矿岩石主要为褐铁矿化灰岩、碎裂化灰岩及灰岩碎裂岩，次为碎裂化强蚀变玄武岩。矿区铅锌矿化带有3条，以产于Zn-Ⅱ矿（化）带内Zn2-2矿体规模最大，矿体总长700 m，厚5.30～22.57 m，平均厚11.86 m。整体呈似层状、大透镜状产出，Zn品位1.61%～7.34%，平均品位2.86%，局部见块状硫化物矿石。Zn-Ⅰ、Zn-Ⅲ矿化带，分别产于基性火山岩南部和北部与围岩断层连接处，含矿岩性为黄褐色褐铁矿化灰岩碎裂岩，局部为碎裂化强蚀变火山岩。矿体顶板多为灰色细晶灰岩，底板多为碎裂状灰岩，只有Zn-Ⅰ矿体底板为基性火山岩。矿石中主要金属矿物有：方铅矿、闪锌矿、菱锌矿、菱铁矿等，矿石结构为自形-他形粒状结构，矿石构造以浸染状、星点状、斑状构造为主。矿床类型属层控型碳酸盐岩型硫化物铅锌    矿床。

3  控矿因素分析

3.1  构造对成矿的控制作用

研究区断裂构造发育，根据断裂与成矿关系分析，主要有3类，一类为控制断陷盆地并与成矿关系密切的NW向区域性断裂，第二类为后期推覆作用形成的NW向逆冲断裂，第三类为区域旋转构造挤压作用形成的NE走向的走滑断裂。第一类为成矿期构造，与成矿关系密切。后两者分别对原沉积盆地和矿体具较大的破坏作用。虽然受后二者影响，在空间上，仍能辨别出成矿期构造对成矿的控制作用。已知铅锌矿在区域空间上，具NW走向斜列分布特点，成矿作用具显著的线状分布和聚集分布特征，呈“大杂居、小聚居”，相互交错的产出特征。

3.1.1  成矿的带状分布特征

与成矿关系密切的区域性大断裂分别为乔尔天山-岔路口断裂和河尾滩断裂，二者分别为乔尔天山-甜水海前陆盆地的北缘和南缘边界断裂，两断裂之间限定了区域百分之九十以上的侏罗系。区内已发现的铅锌矿床均沿这两大断裂带分布。在乔尔天山-岔路口断裂带上，自NW向SE已发现铅锌矿产地有天神、宝塔山、落石沟、长山岭、多宝山、甜水海等矿床，称之为北带，以层控型碳酸盐型硫化物矿床（MVT）为主。在河尾滩断裂带上自NW向SE已发现化石山、萨岔口、火烧云、来贺山等矿床，称之为南带，以喷流-沉积成矿作用形成碳酸盐型非硫化物铅锌矿床为主。通过南、北两带成矿对比分析，北带具有矿产地数量多、单个矿床资源量较小、多为白垩纪及以新成矿、且以铅锌硫化物为主、矿体产状较陡、受后期构造影响大、赋矿岩石普遍发育碎裂岩化等特点;南带矿产地数量少、单个矿床资源量大、品位富，成矿时代为侏罗纪、以非硫化物铅锌碳酸盐为主、矿体层位稳定、产状缓、赋矿岩石相对完整等特点。这种分布特征充分展现了乔尔天山和河尾滩断裂在成矿过程中的绝对控制作用，但二者存在差异性，说明中侏罗世、晚白垩世成矿作用主要沿河尾滩断裂和乔尔天山断裂发生，北带受后期叠加构造作用强烈。

3.1.2  成矿的聚集分布特征

從已知矿产地来看，在北侧的乔尔天山-岔路口断裂带中，形成两处集中分布区——落石沟（Ⅴ-1）和甜水海（Ⅴ-2）（图1）。在落石沟区已发现铅锌矿产地16处，主要矿产地有落石沟、天神等铅锌矿，主要产出于下白垩统铁龙滩组中，矿化类型主要有碳酸盐岩和硫化物型;在甜水海区已发现矿产地5处，主要有甜水海、多宝山等铅锌矿。它们均产于下白垩统铁龙滩组中，矿化类型为碳酸盐岩型和硫化物型铅锌矿。在南侧的河尾滩断裂带中亦形成两处铅锌成矿集中区——河尾滩 （Ⅴ-3）和火烧云（Ⅴ-4）。目前，在河尾滩区仅发现化石山铅锌矿，极具进一步找矿潜力;火烧云区已发现火烧云、萨岔口等铅锌矿床。赋矿地层为中侏罗统龙山组，矿化类型主要为碳酸盐岩型铅锌矿化特征。

3.2  沉积环境及沉积建造对成矿的控制作用

研究区主要赋矿建造为一套碳酸盐岩建造，是一种在相对稳定的相对较浅水环境中沉积的碳酸盐岩层位，主要分布于中侏罗统龙山组和上白垩统铁龙滩群地层中。

3.2.1  沉积环境及沉积建造特征

中侏罗世沉积了龙山组，早期多为复成分砾岩，局部见含砾粗砂岩、石英砂岩、岩屑石英砂岩等。砾岩成分复杂，磨圆度差或中等，结构成熟度低，表明岩石搬运距离不远。由于砾岩沉积厚度较大，反映沉积物源充沛，综合判断龙山组一段为山间辫状河流沉积环境。晚期区内成为怒江洋北侧的陆表海，沉积了一套碳酸盐岩，岩性主要为生物碎屑灰岩、砂屑灰岩、鲕粒灰岩、细砂岩等，生物碎屑灰岩指示了水体适宜生物生存，而沉积时期强大的水动力条件使得生物被击碎，生物保存不完整;鲕粒灰岩形成于浪基面以上水动力条件很强的环境，亮晶灰岩、砂屑灰岩、细砂岩、粉砂岩等均属于高能环境产物，属浅海台地相。龙山组玄武岩夹层中微量元素判别为大陆板内拉张环境。龙山组中较高的Pb、Zn背景值，也说明了研究区内在这一时期普遍发育Pb、Zn成矿物质的富集过程。

晚侏罗世，浅海盆地保持不变，但范围有所缩小，沉积红其拉甫组。主要岩性为生物碎屑灰岩、生物灰岩、微晶灰岩等。该组生物化石量大且多样，表明该环境下氧气充分、阳光充足，适宜生物生存。生物化石大多较为破碎且保存不完整，说明该水体环境较浅，较强的水动力条件使得生物破碎，属浅海相环境沉积的一套碳酸盐岩建造。早白垩世盆地大为缩小，绝大部分地区上升为陆，仅局部保留海盆。晚白垩世早期，盆地中海水退出，转变为陆地山间盆地;晚白垩世晚期，研究区成为雅鲁藏布江洋北侧的陆表海，沉积了铁龙滩组海相碳酸盐岩建造。主要岩性为微晶灰岩、泥灰岩、泥质灰岩、结晶灰岩，局部见亮晶灰岩、含砾灰岩、生物灰岩、鲕粒灰岩等。大量生物碎屑灰岩与生物灰岩表明水体环境较浅，阳光充分、氧气充足，适宜生物生存。灰岩的多样化表明水体环境在变化，水体较深时沉积微晶灰岩，水体较浅时沉积鲕粒灰岩、生物碎屑灰岩等。整体来讲，铁龙滩组应属浅海环境下的局限碳酸盐台地相，向南西有超覆现象。侏罗—白垩纪沉积盆地，主要沿近NW-SE向断裂呈带状分布，盆地有南高北低的箕状特点，对应水体而言，南浅北深，具向北迁移特点。

3.2.2  有利含矿沉积建造特征

中侏罗统龙山组主要赋矿层位为二段碳酸盐岩建造中，主要岩性为白云质灰岩为主。晚白垩统铁龙滩组赋矿层位也是碳酸盐岩建造，部分在下部砾岩中，其碳酸盐岩主要为微晶灰岩或细晶灰岩。

研究区有利含矿层位具以下特征：①下部均有一套砾岩层，广泛发育磨拉石建造，并具一定蚀变和矿化特征，局部可达矿体（甜水海矿区），该层岩石为高渗透性岩石，为海水下渗和富含成矿物质流体的上升提供了通道;②在砾岩中普遍发育小规模透镜状基性火山岩，主要为玄武岩，在部分矿区该套层位中亦有矿化特征，如在红顶山矿区即存在以玄武岩为容矿岩石的矿体，通常火山活动后即进入强烈的热液活动期，为下渗海水提供了充足热源，为热流体的对流循环和喷流沉积成矿提供了充足的热源保障;③赋矿岩石为碳酸盐岩类，其形成环境为一种滨浅海相环境，沉积物为碳酸质，少量泥质成分，水体较深，环境相对稳定;④赋矿岩石顶部多为生物屑灰岩，含丰富的化石，并见热水沉积岩类，主要为石膏层，个别地段为重晶石岩层和赤铁矿-磁铁矿层。

3.3  岩浆岩对成矿的控制作用

研究区侵入岩不发育，火山岩有小规模喷发，主要呈透镜状夹层分布于龙山组和铁龙滩组中。从火山岩分布特征来看，其喷发时代分别为中侏罗世早期和晚白垩世早期阶段，从其产出特征及与已知矿产的分布及地球化学成果可知，研究区的火山喷发与成矿作用关系密切。

燕山期火山岩主要分布在侏罗纪和白垩纪地层中，以火山岩夹层或火山角砾岩形式出现。两个阶段火山岩岩石类型一致，主要为杏仁状玄武岩，玄武质岩屑凝灰火山角砾岩及玻屑凝灰岩，岩石地球化学数据显示，均落在陆内碱性玄武岩区。从其产出位置看，多呈夹层状分布于下部砾岩层中，少量位于上部的碳酸盐层中，含矿地层均位于玄武岩夹层上部层位。

对区内铅锌矿床研究显示，铅锌成矿作用流体具岩浆热源特征[18]，区内侵入岩不甚发育，恰好与火山活动后期强烈的热液活动时间耦合。在中侏罗世海相沉积中夹大量的基性火山岩，代表盆地的进一步成熟，火山活动发育，通常在岩浆喷发活动之后即是热液活动高峰期。但限于板内，火山活动的强度有限，这种火山活动在某种程度上反而有利于热量的持续供应[19]，在对现代洋底研究后指出在现代玄武质洋壳的各种构造背景下均发现正在活动的热水沉积[20]。研究区内的火山活动为海底热卤水喷流循环系统的形成提供了能量基础[21]。因此，认为火山活动之后的热液强烈活动阶段，为海水下渗加热，流体循环系统的持续进行提供了充足热源，保证了喷流-沉积成矿作用的持续进行。红顶山铅锌矿区中，在玄武岩中亦见铅锌矿化特征，为后期热液叠加所致。

4  区域成矿演化模式

研究区为三叠纪晚期以来发育在古生代褶皱基底之上的前陆盆地，基底为一套富含铅锌的碳酸盐岩-细碎屑岩建造。三叠纪末的碰撞挤压，在早—中侏罗世表现为地壳应力的松弛，使区内呈现一种拉张环境，受全球海侵影响，海水自西向东侵入形成混积陆表海[22]。随着盆地的持续拉张，区域性、继承性断裂的持续活动，间歇性岩浆喷发活动，为后期成矿作用的进行提供了充足的热量。粗碎屑岩的高渗透性，为上升的热流体和下渗的冷海水提供了通道，海水下渗过程中萃取地层中的Pb、Zn等成矿物质，火山期后热液持续活动，对下渗流体进行加热，断裂带逐渐成为区域富含成矿流体的排泄区，使成矿物质沿河尾滩断裂向上运移至水岩截面，成矿流体与富集CO32-的海水相互作用并沉淀形成火烧云式碳酸盐型铅锌矿床。而远离断裂带，这种成矿作用则变弱或无。当拉张作用结束，也预示着成矿作用终结，开始接受正常碎屑岩沉积。

至晚侏罗世，受南部乔戈里-空喀山口-龙木错-双湖-怒江洋闭合的远程挤压效应，甜水海微陆块发生隆起，海侵逐渐缩小，仅在前陆盆地中沉积了晚侏罗世红旗拉甫组，缺失早白垩世地层。

早白垩世末期，受南部区域上雅江洋伸展的远程效应，再次进入拉张背景，乔尔天山-岔路口再次活化，岩浆火山活动提供丰富热源，铁龙滩组底部砾岩等高渗透性岩石，碳酸盐岩建造沉积等多因素的耦合，在研究区内，沿乔尔天山-岔路口断裂及其次级断裂流体聚集成矿，形成宝塔山式铅锌硫化物矿床（图4），但随着成矿物质条件的改变，成矿强度远远弱于侏罗纪时期。

虽然南、北两个铅锌矿带具成矿时代、矿化类型的差异性，无论是铅锌碳酸盐岩型矿化还是铅锌硫化物型矿化，无论是侏罗纪成矿还是白垩纪成矿，均同一构造背景条件下，不同时间，构造演化阶段、地质环境及后期构造改造作用下形成的同一成矿系列的不同铅锌矿化类型。

5  结论

（1） 河尾滩断裂和乔尔天山-岔路口断裂为乔尔天山-甜水海前陆盆地北缘和南缘边界断裂，沿断裂带分别发育侏罗纪喷流-沉积型碳酸盐岩型铅锌矿床和白垩纪及以新的层控型硫化物型铅锌矿床。二者均是在同一地质构造背景下，在不同演化阶段、地质环境及后期构造改造作用下形成各具特征的铅锌矿床成矿系列。

（2） 沉积建造的双层结构特征，下部砾岩层，上部灰岩层，砾岩层为海水的下渗和富含成矿物质流体的上升提供了高渗透性通道，灰岩层作为地球化学障为成矿物质的卸载提供条件;重要赋矿岩石为泥晶灰岩（火烧云），形成环境相对稳定。

（3） 中侏罗世、晚白垩世火山活动之后的热液强烈活动阶段，为海水下渗加热，流体循环系统的持续进行提供了充足热源，保证了喷流-沉积成矿作用的持续进行。

（4） 同沉积断裂发育，成为热水流体运动的诱发因素和流体上升、喷溢通道。区域地壳的持续拉张，前陆盆地的缓慢沉降，为喷流-沉积成矿作用的持续稳定进行提供了必要的构造背景条件。

致谢：董连慧教授级高级工程师、高永锋高级工程师对本文进行了认真审阅，提出的宝贵的修改意见，在此表示衷心的感谢！

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Analysis of Ore Controlling Factors and Metallogenic Evolution Model of Mesozoic Pb-Zn Deposits in Karakorum

Tian Jiangtao1，Xu shiqi2，3，Tang Yi1，Zhang Xiaojun1

（1.Geological Survey Institute of Xinjiang，Urumuqi，Xinjiang，830000，China;2.School of Earth Sciences and Resources，China University of Geosciences，Beijing，100083，China;3.Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resources exploration and Development，Urumqi，Xinjiang，830000，China）

Abstract：According to summary and analysis of the geological characteristics of Huoshaoyun，Baotashan and other typical deposits，the paper studied the regional ore controlling geological factors，regional structure，sedimentary basin evolution and the relationship between magmatism and mineralization，metallogenic evolution model of Mesozoic Pb-Zn deposits is established.The author proposed double layer structure of sedimentary formation：lower conglomerate layer and the upper limestone layer.As a geochemical barrier，limestone provides conditions for the unloading of ore-forming materials.after volcanic activity，there was a period of intense hydrothermal activity which provides sufficient heat source for fluid circulation.The faulted structure provides a channel for fluid infiltration and upward movement.The continuous and slow extension background provides the necessary structural background conditions for the continuous and stable mineralization.According to the research results，there are two Pb-Zn mineralization concentration areas in Qiaoer Tianshan and Heweitan fault zones.Although there are significant differences in mineralization types，Mesozoic lead-zinc metallogenic series were formed under the same tectonic background.

Key words：Karakorum;Lead zinc ore;Metallogenic model;Ore controlling factors;Mesozoic