陕西凤太矿集区铅锌矿床的成矿模型及其找矿意义*

2020-09-11 06:04王义天胡乔青王瑞廷高卫宏陈绍聪王长安温深文唐敏杰
矿床地质 2020年4期
关键词:千枚岩铅锌铅锌矿

王义天,胡乔青,王瑞廷,高卫宏,陈绍聪,魏 然,王长安 ,汶 博,温深文,唐敏杰

(1中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室,北京 100037;2西北有色地质矿业集团有限公司,陕西西安 710054;3宝鸡西北有色七一七总队有限公司,陕西宝鸡 721015)

凤太(凤县-太白)矿集区位于西秦岭东端的陕西省宝鸡地区,是南秦岭铅锌金多金属成矿带的重要组成部分。区内发育铅硐山-东塘子、八方山-二里河、银洞梁3个大型铅锌矿床,银母寺、手搬崖、峰崖、黑崖4个中型铅锌矿床,以及银硐山、大黑沟、寺沟、岩房湾、尖端山等20余个小型铅锌矿床及矿点。铅锌矿床中多伴生有铜、银、金、汞、锑等元素,其中八方山-二里河铅锌矿床中可圈出单独铜矿体。区内还发育八卦庙超大型金矿床、双王大型金矿床,以及丝毛岭、谭家沟、沈家湾等10余个小型金矿床和金矿点。此外,近年来发现了九子沟、太山庙、铜牌沟等多个小型铜矿床(点)。凤太矿集区累计已探明的铅锌金属储量500多万吨,金储量超过200吨(王瑞廷等,2007;李建华,2008)。自20世纪八十年代以来,许多研究者在凤太矿集区开展了大量的地质与矿产研究工作,在矿床地质和地球化学、控矿因素、矿床成因、成矿规律和找矿预测等方面取得了许多研究成果,为区内的找矿勘查工作提供了重要的理论依据。尽管如此,对于矿床成因的认识争议很大,特别是有关铅锌矿床的成因观点一直存在分歧。前人的研究主要集中在铅硐山和八方山2个大型铅锌矿床,先后提出的成因认识主要包括:①20世纪六十年代初陕西地质局第四地质队在勘查工作中提出是中低温热液交代矿床;②杨锦源等(1985)认为是沉积层控型矿床;③ 梁文艺等(1985)则认为是沉积-区域变质活化热液就地富集型层控矿床;④ 宫同伦等(1990)、杨兴科(1991)、杨兴科等(1992)提出了海底喷溢沉积-构造动力热液型的观点;⑤ 王俊发等(1987)、戴问天(1989)、张复新等(1991)、隗合明(1992)、祁思敬等(1993;1999)、薛春纪等(1996)提出是海底喷气沉积型(SEDEX),没有发生岩浆和变质等热液的叠加改造作用;⑥许多研究者认为是沉积(SEDEX)-改造(再造)型(隗合明等,1987;王海山,1988;吕仁生等,1990;王集磊等,1996;王相等,1996;方维萱等,1999;刘方杰等,1999;贾润幸等,1999;齐文等,2005;王瑞廷等,2007;陈二虎等,2007;李强等,2007;王东生等,2009;李厚民等,2009;李红中等,2009)。归纳起来,这些成因观点的根本争议主要在于2点:是同生成矿还是后生成矿,是一期成矿还是两期成矿。这2个认识分歧的存在直接影响了对本区铅锌成矿作用和成矿规律的更深入全面的理解,同时也制约了区内深部和外围进一步更有效的找矿勘查工作和找矿突破。笔者根据在凤太矿集区多年来比较全面的研究工作所获得的证据,认为区内的铅锌矿床是构造-岩浆作用控制的后生热液矿床(王义天等,2009;2013;2015;2018;Wang Y T et al.,2011;毛景文等,2012;胡乔青等,2011;2012;2013;胡乔青2015;Hu et al.,2014)。近年来,这一认识也得到了区内找矿勘查工作实践的支持(高卫宏等,2016a;2016b;张革利等,2018)。因此,本文综合近十年来凤太矿集区地质、铅锌矿床研究和找矿勘查工作的新进展,系统论述铅锌成矿作用特征,结合成岩成矿时代和成矿动力学背景,建立成矿模型,进一步深化凤太矿集区铅锌成矿理论研究,并讨论其找矿应用,为深部找矿勘查实践提供更有力的支持。

1 凤太矿集区地质

凤太矿集区所属的秦岭复合造山带(张国伟等,1996)是华北克拉通与扬子克拉通之间碰撞造山作用的产物,北以宝鸡-洛南-栾川断裂带与华北克拉通相接,南以勉略缝合带与扬子克拉通相连,中间以商丹缝合带为界,划分为北秦岭地块与南秦岭地块(图1a)。印支期扬子克拉通沿勉略缝合带与华北克拉通发生碰撞,引发强烈的变形、变质作用和大规模岩浆活动,最终奠定了秦岭造山带的基本构造格架(张国伟等,1996;2004;Meng et al.,2000;Mao et al.,2002;Dong et al.,2011;2016;Wang et al.,2013及其相关引文)。

凤太矿集区所属大地构造单元为南秦岭地块(Dong et al.,2016),位于南秦岭北缘商丹缝合带的南侧(图1a)。凤太矿集区南北均以断裂带为界,北为湘子河-黄柏塬断裂(F1),是商丹缝合带的组成部分;南为酒奠梁-江口断裂(F5),是南秦岭地块次级构造单元分界线江口-镇安-板岩镇区域断裂带的一部分。边界断裂带将凤太矿集区围限成为一个菱形构造地质体,构造线总体呈NWW向(图1b)。区内断裂构造按走向可分为4组:近EWNWW向、NW向、NE-NEE向、NNE-NS向,其中NWW向和NE向2组断裂最为发育。NWW向断裂包括修石岩-观音峡断裂(F2)、王家楞-二郎坝断裂(F3)和倒回沟-柘梨园断裂(F4)等3条主断裂(图1b),以及许多次级断层,断裂的性质多为压扭性。NE向断裂的规模远远小于NWW向断裂,但数量大、成群发育。断裂性质多为张扭性,穿切NWW向褶皱和断裂,常被岩脉所充填。NE向断裂以及节理是随着构造层次的抬升,叠加于早期NWW向脆韧性构造之上的脆性变形产物(王义天等,2018)。在构造几何学上,凤太矿集区整体上表现为一个隔档式复式褶皱,由一组NWW向紧闭复背斜和相对宽缓的复向斜相间分布组成。5个二级复背斜(隔档)自北向南依次为湘子河-苏家沟-将军台复背斜(A1)、马槽沟-桐麻沟复背斜(A2)、尖端山-白杨沟-石地沟-双王-观音峡口复背斜(A3)、梯子崖-银母寺-大黑沟-张家坡复背斜(A4)、谭家庄-铅硐山-铜牌沟-水柏沟脑复背斜(A5)(图1b)。二级复背斜长宽比多大于10∶1,为典型线型紧闭褶皱,多属于直立倾伏型和斜歪倾伏型褶皱。三级褶皱普遍发育,例如谭家庄-铅硐山-铜牌沟-水柏沟脑复背斜由南向北依次发育的三级褶皱包括铅硐山背斜、东塘子-铅硐山向斜、银洞梁-手搬崖背斜、谭家沟-手搬崖向斜、大山-尖尖山背斜、葡萄架-星红铺向斜、乔顶山-阎家桥背斜。三级褶皱多呈短轴状,长宽比约3∶1,从横截面上看,多为顶厚褶皱和等厚褶皱。通过比较系统的矿集区尺度构造测量和解析,王义天等(2009;2018)提出凤太矿集区是在南秦岭晚三叠世碰撞造山过程中,南北两条边界断裂带左行走滑运动导致在区内衍生了NNE-SSW向最大主应力(s1),随着构造层次不断抬升,脆韧性和脆性递进变形叠加,从而形成NWW向复式褶皱、脆韧性剪切带、断裂和节理(纵向破裂)、不同规模的B型线理,以及NNE向断裂和节理(横向破裂)、劈理、张裂隙等一系列变形产物,共同构成了一个大型压扭性走滑双重构造变形系统。

矿集区内主要出露中-上泥盆统地层,为一套低绿片岩相浅变质滨-浅海相碎屑岩-碳酸盐岩建造。自下而上包括:中泥盆统马槽沟组(D2m)中厚层-块状变长石石英杂砂岩、石英杂砂岩夹变质粉砂岩、薄层砂质灰岩;中泥盆统古道岭组(D2g)深灰色中厚层-块状结晶灰岩、生物碎屑灰岩,发育比较丰富的腕足、珊瑚、层孔虫等生物化石;上泥盆统星红铺组(D3x)碳质千枚岩、钙质千枚岩、铁白云质千枚岩、绿泥石千枚岩、粉砂质千枚岩夹粉砂岩、薄层灰岩;上泥盆统九里坪组(D3j)灰白色中厚层-厚层状变长石石英砂岩、中厚-中薄层变细砂岩、深灰色粉砂质板岩。在矿集区外围,北侧湘子河-黄柏塬断裂以北出露前寒武系秦岭群变质岩、中-下石炭统碳酸盐岩夹碎屑岩、下白垩统东河群(K1d)砾岩夹粉砂岩;南侧酒奠梁-江口断裂以南出露石炭系海相碳酸盐岩夹陆相碎屑岩、二叠系石英砂岩及砂质板岩、三叠系留凤关群砂岩、板岩及灰岩(图1b)。

图1 凤太矿集区大地构造位置略图(a)和地质矿产略图(b)(修编自Chen et al.,2020)1—白垩系;2—三叠系;3—二叠系;4—石炭系;5—泥盆系;6—前寒武系;7—三叠纪花岗岩类;8—断裂及编号;9—二级复背斜及编号;10—缝合带;11—铅锌矿床及编号;12—金矿床(点)及编号断裂:F1—湘子河-黄柏塬断裂(商丹缝合带的组成部分);F2—核桃坝-修石岩-观音峡断裂;F3—白杨沟-王家楞-二郎坝断裂;F4—纸房坝-兴隆寺-柘梨园断裂;F5—酒奠梁-江口断裂二级复背斜:A1—湘子河-苏家沟-将军台复背斜;A2—马槽沟-桐麻沟复背斜;A3—尖端山-白杨沟-石地沟-双王-观音峡口复背斜;A4—梯子崖-银母寺-大黑沟-张家坡复背斜;A5—谭家庄-铅硐山-铜牌沟-水柏沟脑复背斜矿床(点):1—谭家沟金;2—银洞梁铅锌;3—峰崖铅锌;4—手搬崖铅锌;5—铅硐山-东塘子铅锌;6—太山庙铜;7—苇子坪铜;8—尖端山铅锌;9—八方山-二里河铅锌银铜;10—丝毛岭金;11—长沟铅锌;12—银洞山铅锌;13—柴蚂金;14—八卦庙金;15—银母寺铅锌;16—大黑沟铅锌;17—岩房湾铅锌;18—双王金;19—马槽沟金;20—古迹金;21—老铁厂金;22—红水河金Fig.1 Sketch maps of regional geology(a)and ore distribution in the Fengtai ore concentration area(b)(modified after Chen et al.,2020)1—Cretaceous;2—Triassic;3—Permian;4—Carboniferous;5—Devonian;6—Pre-Cambrian;7—Triassic granitoid;8—Fault and its serial number;9—Secondary anticlinorium and its serial number;10—Suture zone;11—Lead-zinc deposit and its number;12—Gold deposit(ore spots)and its numberFaults:F1—Xiangzihe-Huangbaiyuan fault(part of the Shangdan suture zone);F2—Hetaoba-Xiushiyan-Guanyinxia fault;F3—Baiyanggou-Wangjialeng-Erlangba fault;F4—Zifangba-Xinglongsi-Zheliyuan fault;F5—Jiudianliang-Jiangkou faultSecondary anticlinoriums:A1—Xiangzihe-Sujiagou-Jiangjuntai;A2—Machaogou-Tongmagou;A3—Jianduanshan-Baiyanggou-Shidigou-Shuangwang-Guanyinxiakou;A4—Tiziya-Yinmusi-Daheigou-Zhangjiapo;A5—Tanjiazhuang-Qiangdongshan-Tongpaigou-ShuibogounaoDeposits(ore spots):1—Tanjiagou Au;2—Yindongliang Pb-Zn;3—Fengya Pb-Zn;4—Shoubanya Pb-Zn;5—Qiandongshan-Dongtangzi Pb-Zn;6—Taishanmiao Cu;7—Weiziping Cu;8—Jianduanshan Pb-Zn;9—Bafangshan-Erlihe Pb-Zn;10—Simaoling Au;11—Changgou Pb-Zn;12—Yindongshan Pb-Zn;13—Chaima Au;14—Baguamiao Au;15—Yinmusi Pb-Zn;16—Daheigou Pb-Zn;17—Yanfangwan Pb-Zn;18—Shuangwang Au;19—Machaogou Au;20—Guji Au;21—Laotiechang Au;22—Hongshuihe Au

矿集区内普遍发育印支期岩浆岩,主要有NW向呈岩基产出的西坝岩体,其岩性为花岗闪长岩、石英闪长岩、二长花岗岩,以及NW向呈小岩株产出的花红树坪花岗闪长岩体,这2个岩体展布于矿集区的中部,与区内主构造线方向基本一致。同时,区内各类岩脉广泛发育,以单条岩脉或岩脉群的形式出现,侵位于NWW向和NE向2组方向的断层中,宽度几十厘米至几米,长度几十米到4 km不等。岩性主要有花岗斑岩、花岗岩、花岗闪长斑岩、闪长玢岩、石英钠长岩、煌斑岩等。在F3和F4断裂之间、尖端山-白杨沟-石地沟-双王-观音峡口复背斜(A3)的南翼(图1b),形成一条NW向洞沟-浑水沟岩脉带,长度超过20 km,最宽处近4 km,带内NWW向和NE向2组各类岩脉皆有发育,西坝岩体即位于其东南端。此外,在矿集区外围的西北侧发育何家庄岩体,东北侧发育太白岩体(图1b)。

2 矿床地质

2.1 构造控矿特征

在矿集区尺度上,区内铅锌成矿作用表现出集中成带的产出特征,已发现的铅锌矿床(点)大致可分为北、中、南3个矿带,与构造线方向一致呈NWW向展布。北矿带位于F2断裂与洞沟-浑水沟岩脉带之间的尖端山-岩房湾一带,发育八方山-二里河大型矿床,尖端山、银硐山、长沟、白杨沟、甘沟、岩房湾、水晶沟、核桃沟等10余个小型矿床及矿点。中矿带位于洞沟-浑水沟岩脉带与F4断裂之间的银母寺-大黑沟一带,发育银母寺中型矿床,关门沟、大黑沟等几个小型矿床及矿点。北、中矿带占区内探明铅锌资源量的三分之一。南矿带位于F5断裂北侧的晏家河-杜家河一带,发育银洞梁、铅硐山-东塘子大型矿床,峰崖、手搬崖、黑崖中型矿床,寺沟、晏家河、铁炉湾等几个小型矿床及矿点。南矿带占区内探明铅锌资源量的三分之二。

北、中、南3个铅锌矿带的产出与二级复背斜的分布一致,它们分别对应于尖端山-白杨沟-石地沟-双王-观音峡口复背斜(A3)、梯子崖-银母寺-大黑沟-张家坡复背斜(A4)和谭家庄-铅硐山-铜牌沟-水柏沟脑复背斜(A5)(图1b)。北、中矿带的复背斜表现为紧闭褶皱,翼部发育NWW向脆韧性剪切带和片理化带,密集的NE向张剪性节理(断层)叠加在前两类构造之上;褶皱枢纽和B型皱纹线理等通常向SEE方向倾伏,倾伏角一般为10°~30°。南矿带铅锌矿床集中分布于构造菱形体西南端的收敛部位(图1b),构造样式与北、中矿带类似,但变形更强,复背斜更为紧闭,片理化更强,NE向张剪性构造更密集;褶皱枢纽和B型皱纹线理倾伏向为NWW,倾伏角小于北、中矿带,一般为5°~20°。整体上,凤太矿集区自东北向西南变形变质强度增强,铅锌成矿作用的强度与变形变质强度之间表现出正相关关系。

在矿床尺度上,主要铅锌矿体的产出受背斜构造控制,次要矿体的产出受断层和裂隙的控制。这里以区内的八方山-二里河、铅硐山-东塘子和崖房湾3个代表性铅锌矿床为例具体说明。

八方山-二里河大型铅锌矿床产于八方山-二里河背斜(图2a),背斜走向NWW,延伸大于3 km。铅锌(铜)主矿体位于背斜核部下部古道岭组灰岩与上部星红铺组千枚岩接触带之间的虚脱空间及两翼,在剖面上呈鞍状(图2b、c),向两翼逐渐变薄至尖灭;沿背斜轴向,矿体随背斜向SEE倾伏,倾伏角15°~30°;铅锌矿体下部发育脉状黄铜矿体,自西向东逐渐减薄。在次级褶皱中,如在145勘探线剖面中(图2c),主矿体同样产于次级背斜的核部,次级向斜中则无矿。在陡倾的北翼(倾角75°~90°),常发育小规模的从属褶皱,褶皱波幅5~20 m,波幅和波长比为0.86~1.30,翼间角30°~60°,同主背斜一样,其枢纽向SEE倾伏。从属褶皱中发育的铅锌矿体或是与主矿体连为一体,或是在主矿体变薄尖灭处,经过一定长度的无矿段之后再出现。此外,在主矿体下部的古道岭组灰岩的纵张裂隙中发育小规模的脉状和网脉状矿体,在上部的星红铺组千枚岩中发育少量的层间裂隙脉状矿体和斑点状闪锌矿,在星红铺组内部灰岩透镜体与千枚岩接触部位发育小规模的似层状、透镜状和脉状矿体。矿区内同时发育许多NE向断层和节理,穿切了NWW向构造和铅锌矿体,其中部分NE向断层中充填闪长玢岩脉(图2a、b),为成矿后的岩浆活动产物。

图2 八方山-二里河铅锌(铜)矿床地质图(a)及勘探线剖面图(b、c)(修编自胡乔青等,2013)1—上泥盆统星红铺组中段上层碳质千枚岩、绢云母千枚岩夹薄层灰岩;2—上泥盆统星红铺组中段下层,绿泥石绢云母千枚岩;3—上泥盆统星红铺组下段上层,方解石绢云母千枚岩夹薄层灰岩;4—上泥盆统星红铺组下段下层,铁白云质、碳质绢云母千枚岩;5—中泥盆统古道岭组上段,中厚层结晶灰岩、生物灰岩;6—闪长玢岩脉;7—地质界线;8—断裂;9—铅锌矿体;10—铜矿体;11—地质产状Fig.2 Geological map(a)and geological section along the exploration line(b,c)of the Bafangshan-Erlihe Pb-Zn-Cu deposit(modified after Hu et al.,2013)1—The upper layer,middle section of Upper Devonian Xinghongpu Formation,carbon-bearing phyllite,sericite phyllite with thin limestone;2—The lower layer,middle section of Upper Devonian Xinghongpu Formation,chlorite-sericite phyllite;3—The upper layer,lower section of Upper Devonian Xinghongpu Formation,calcite-sericite phyllite with thin limestone;4—The lower layer,lower section of Upper Devonian Xinghongpu Formation,dolomitic-carbonaceous sericite phyllite;5—The upper section of Middle Devonian Gudaoling Formation,medium-thick crystalline limestone,bioclastic limestone;6— Dike of diorite porphyrite;7—Geological boundary;8—Fault;9—Pb—Zn orebody;10—Cu orebody;11—Geological attitude

图3 铅硐山-东塘子铅锌矿床地质图(a)、960 m中段平面图(b)及勘探线剖面图(c)(修编自唐敏杰,2013;翟义存等,2014)1—上泥盆统星红铺组中段下层,绿泥石绢云母千枚岩;2—上泥盆统星红铺组下段上层,含碳钙质绢云母千枚岩夹薄层含碳生物灰岩;3—上泥盆统星红铺组下段中层,铁白云质粉砂质绢云母千枚岩;4—上泥盆统星红铺组下段下层,含碳钙质绢云母千枚岩夹透镜状微晶灰岩;5—中泥盆统古道岭组上段,生物微晶灰岩夹含碳微晶灰岩;6—闪长玢岩脉;7—地质界线;8—断裂;9—铅锌矿体;10—勘探线Fig.3 Geological map(a),plan view of 960 m mining level(b),and geological section along the exploration line(c)of the Qiandongshan-Dongtangzi Pb-Zn deposit(modified after Tang,2013;Zai et al.,2014)1—The lower layer,middle section of Upper Devonian Xinghongpu Formation,chlorite-sericite phyllite;2—The upper layer,lower section of Upper Devonian Xinghongpu Formation,carbonaceous calcareous sericite phyllite with thin carbonaceous limestone;3—The middle layer,lower section of Upper Devonian Xinghongpu Formation,ankerite silty sericite phyllite;4—The lower layer,lower section of Upper Devonian Xinghongpu Formation,carbonaceous calcareous sericite phyllite with lenticular microcrystalline limestone;5—The upper section of Middle Devonian Gudaoling Formation,bioclastic microcrystalline limestone,carbonaceous limestone;6—Dike of diorite porphyrite;7—Geological boundary;8—Fault;9—Pb-Zn orebody;10—Eeploration line

铅硐山-东塘子大型铅锌矿床产于铅硐山复背斜,由2个次级背斜和1个次级向斜组成,在剖面上呈M形(图3)。复背斜走向近东西向,延伸大于5 km。与八方山-二里河铅锌矿床一样,铅锌主矿体位于背斜核部下部古道岭组灰岩与上部星红铺组千枚岩接触带之间的虚脱空间及两翼,在剖面上呈鞍状或八字形(图3c),向两翼逐渐变薄至尖灭。沿复背斜轴向,矿体随复背斜向西倾伏,倾伏角10°~39°。产于北侧和南侧2个次级背斜中的铅锌主矿体分别称为Ⅰ号和Ⅱ号矿体,铅锌金属储量占整个矿床的90%以上,次级向斜中基本无矿体产出。Ⅰ号矿体东段产于铅硐山矿区北侧次级背斜核部和北翼,规模大,向西隐伏于东塘子矿区并逐渐尖灭;Ⅱ号矿体东段产于铅硐山矿区南侧次级背斜南翼,规模较小,向西隐伏于东塘子矿区,在次级背斜核部和两翼都有产出,规模增大(图3a、b)。此外,在古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触带的灰岩一侧发育强烈的顺层陡倾片理化带,并有碳质析出;复背斜南翼片理化带宽8~9 m,沿片理发育脉状铅锌矿化(图3c);复背斜北翼的片理化带宽度相对较窄,沿片理发育少量的小规模的石英-硫化物-碳酸盐脉。在主矿体下部的古道岭组灰岩内部发育NWW向角砾岩带,棱角状的灰岩角砾被石英-硫化物-碳酸盐脉所胶结。在主矿体上部的星红铺组千枚岩中的层间裂隙和不规则张裂隙中发育少量铅锌矿化。

岩房湾小型铅锌矿床位于西坝岩体东北侧,距岩体边界约1 km(图1b),是区内铅锌矿床距离西坝岩体最近的一个。不同于区内其他铅锌矿床的主矿体产于古道岭组和星红铺组的接触带中,岩房湾矿体则产于银洞沟背斜倒转南翼中的星红铺组下段的中部岩性层(图4)。该岩性层下部为粉砂质绢云母千枚岩、黑云母化角岩化粉砂质绢云千枚岩,局部见结晶灰岩细条带;中部为结晶灰岩夹薄层含碳灰岩与含碳钙质板岩,灰岩整体呈透镜状,铅锌矿体呈似层状、脉状产于其中的NW向断层中;上部为角岩化绢云母千枚岩、角岩化粉砂质板岩、钙质砂板岩夹含碳钙质千枚岩。矿区北侧为NW向王家楞-二郎坝压扭性断裂(F3)(图1b),倾向NE,倾角68°~81°,断裂带内发育几米到十几米的断层角砾岩。断裂带两侧发育小规模NW向张裂隙带,由平行分布的、间距十几厘米到几米的小裂隙组成,单个裂隙长十几米、最长达上百米,裂隙中充填铅锌(铜)硫化物石英细脉(西北有色地质勘查局七一七总队,1993)。此外,矿区内发育穿切NW向构造和铅锌矿体的NE向成矿后花岗斑岩脉(图4)。

总之,凤太矿集区铅锌多金属成矿作用严格受到压扭性走滑双重构造变形机制和变形系统的多尺度(多级次)控制,表现为复背斜及其翼部的剪切构造系统控制了多金属矿床的产出与分布:二级复背斜及区内主要的NWW向压扭性剪切构造带控制了矿带的产出,三级背斜及其翼部的脆韧性变形叠加带控制了矿床的产出,背斜核部虚脱空间、背斜轴向张裂隙、剪切构造带中的断层和裂隙系统等四级构造控制了矿体的产出(王义天等,2018)。

2.2 矿化特征

按照产出位置的不同,铅锌矿体可以分为5种类型,自下而上依次为:

(1)产于古道岭组和星红铺组接触带下部的古道岭组下段灰岩内部断层和裂隙中的脉状、网脉状矿体(图5中的①),如铅硐山-东塘子灰岩中的小规模矿体;

(2)产于古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触带中的脉状、似层状主矿体(图5中的②),是凤太矿集区中的主要铅锌矿资源;

(3)产于古道岭组和星红铺组接触带上部星红铺组下段千枚岩内部层间裂隙中的细脉、网脉状矿体(图5中的③),如八方山-二里河千枚岩中的少量矿体;

(4)产于星红铺组中段灰岩透镜体中的脉状、似层状矿体(图5中的④),如崖房湾小型铅锌矿;

(5)产于星红铺组上段灰岩透镜体与千枚岩接触部位中的脉状、透镜状矿体(图5中的⑤),如水晶沟小型铅锌矿。

矿石的矿物组成 矿石矿物以闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、黄铁矿为主,其次为磁黄铁矿、菱铁矿、辉锑矿、毒砂、含银黝铜矿。脉石矿物以石英、含铁白云石、铁白云石、绢云母为主,其次为铁方解石、方解石、石墨。另外,在崖房湾铅锌矿中还发育透闪石、绿泥石、黑云母等矽卡岩化矿物。

矿石的结构构造 矿石结构主要有自形-半自形粒状、他形粒状、交代、碎裂结构,少量的熔蚀、填隙、乳滴状、压力影、包含结构(胡乔青等,2013;王义天等,2015;张革利等,2018)。矿石构造主要有块状、团块状、透镜状、浸染状、角砾状、脉状构造,少量的网脉状、细脉状、条带状构造。

围岩蚀变 主要矿体的顶底板围岩中均有发育,主要蚀变类型有硅化、铁白云石化、(铁)方解石化、黄铁矿化、大理岩化,其次为绢云母化、石墨化、褪色化等。另外,在崖房湾铅锌矿中还发育矽卡岩化,包括透闪石化、绿泥石化、黑云母化等。

成矿阶段 胡乔青等(2013)将八方山-二里河铅锌矿的成矿过程划分为3个阶段:Ⅰ富闪锌矿块状硫化物阶段;Ⅱ石英-多金属硫化物脉阶段;Ⅲ石英-碳酸盐脉阶段。王义天等(2015)、张革利等(2018)将铅硐山-东塘子铅锌矿的成矿过程划分为4个阶段:Ⅰ富铅锌硫化物-铁白云石-石英阶段;Ⅱ石英-富黄铁矿硫化物-铁白云石阶段;Ⅲ石英-碳酸盐-贫硫化物阶段;Ⅳ石英-方解石阶段。其中前2个成矿阶段为主成矿阶段。

3 矿床地球化学

3.1 成矿流体来源

图4 岩房湾铅锌矿床地质图(a)及勘探线剖面图(b)(修编自西北有色地质勘查局七一七总队,1993)1—第四系;2—上泥盆统星红铺组下段中层上部,钙质砂质板岩夹钙质碳质千枚岩,局部角岩化;3—上泥盆统星红铺组下段中层中部,微晶灰岩、泥晶灰岩夹薄层灰岩与含碳钙质板岩,局部角岩化;4—上泥盆统星红铺组下段中层下部,粉砂质绢云母千枚岩,粉砂质板岩夹黑云母化粉砂质千枚岩,局部有钙质条带,局部角岩化;5—花岗斑岩;6—角岩化粉砂质绢云母千枚岩;7—粉砂质绢云母千枚岩;8—角岩化粉砂质绢云板岩;9—黑云母化或角岩化粉砂质钙质板岩;10—角岩化粉砂质板岩;11—粉砂质板岩;12—薄层灰岩及微晶灰岩;13—含矿硅化灰岩;14—地质界线;15—断裂;16—断层破碎带;17—地质产状;18—铅锌矿体;19—铅锌矿化体;20—勘探线Fig.4 Geological map(a)and geological section along the exploration line(b)of the Yanfangwan Pb-Zn deposit(modified after No.717 Geological Party,Northwest Bureau of Nonferrous Geological and Mining,1993)1—Quaternary;2—The upper part,middle layer,lower section of Upper Devonian Xinghongpu Formation,calcareous sandy slate with calcareous carbonaceous phyllite,local hornfels;3—The middle part,middle layer,lower section of Upper Devonian Xinghongpu Formation,microcrystalline limestone,pelsparite with thin limestone and carbonaceous calcareous slate,local hornfels;4—The lower part,middle layer,lower section of Upper Devonian Xinghongpu Formation,silty sericite phyllite,silty slate with biotitization silty phyllite,local calcareous band,local hornfels;5—Granite porphyry;6—Biotitization silty sericite phyllite;7—Silty sericite phyllite;8—Hornfelsized silty sericite slate;9— Biotitized or hornfelsized silty calcareous slate;10— Hornfelsized silty slate;11—Silty slate;12—Thin limestone and microcrystalline limestone;13—Ore-bearing silicified limestone;14—Geological boundary;15—Fault;16— Fault crushed zone;17—Geological attitude;18—Pb-Zn orebody;19—Pb-Zn mineralized body;20—Exploration line

图5 凤太矿集区赋矿地层柱状图及铅锌矿床产出位置(修编自高卫宏等,2016b)Fig.5 The stratigraphic column of host strata and the occurrence location of Pb-Zn deposits in the Fengtai ore concentration area(modified after Gao et al.,2016b)

流体包裹体测温和拉曼光谱分析表明,八方山-二里河铅锌矿床的成矿流体中富CO2,并含有CH4(Hu et al.,2014;胡乔青,2015)。流体包裹体的均一温度为 98~451℃,主要集中在 110~330℃;盐度w(NaCleq)范围0.6%~18.5%,主要集中在3%~16%;温度和盐度随成矿阶段由早到晚,具有逐渐降低的趋势,整体上为中低温、中低盐度的NaCl-H2O-CO2体系流体(王瑞廷等,2011;Hu et al.,2014;胡乔青,2015)。密西西比河谷型(MVT)铅锌矿床成矿流体的温度范围是50~250℃,大多数集中于90~150℃(Basuki et al.,2004;Leach et al.,2005);成矿流体的盐度w(NaCleq)范围是10%~30%,流体包裹体成分与油田卤水类似(Leach et al.,2005)。与之相对比,八方山-二里河铅锌矿床成矿流体的温度要高于MVT矿床,盐度则低于MVT矿床。海底喷流沉积型(SEDEX)铅锌矿床成矿流体的温度和盐度在不同矿床中的差别较大,例如澳大利亚的世纪(Century)铅锌矿带中成矿流体的温度范围是70~180℃,盐度w(NaCleq)范围是8.9%~23%;美国的红狗(Red Dog)铅锌矿床成矿流体的温度范围是100~200℃,盐度w(NaCleq)范围是14%~19%(Leach et al.,2005)。与之相对比,八方山-二里河铅锌矿床成矿流体的温度要略高于SEDEX矿床,盐度则略低于SEDEX矿床。秘鲁的塞罗德帕斯科(Cerro de Pasco)火山热液脉状铅锌多金属矿床中的块状碳酸盐岩交代型铅锌矿体的成矿流体为中低温(168~265℃)、低盐度(w(NaCleq)=0.2%~11.8%),是岩浆水与大气水混合的产物(Baumgartner et al.,2008),八方山-二里河铅锌矿床成矿流体的温度与之相近,盐度要略高。

根据所获得的氢、氧同位素数据,王瑞廷等(2011)认为八方山-二里河铅锌矿床的成矿流体是大气降水与岩浆水的混合,任鹏等(2013)则认为是大气降水与变质水的混合。Hu等(2014)、胡乔青(2015)对3个成矿阶段的石英样品进行的系统测试表明,所有样品的δ18OH2O值(4.3‰~12.1‰)均接近岩浆水的范围(5.5‰~9.5‰,Ohmoto,1986),指示了成矿过程中岩浆水的贡献。δD值范围(-97‰~-77‰)略低于岩浆水的范围(-80‰~-40‰,Ohmoto,1986),部分与有机水的氢、氧同位素组成范围一致,这与流体包裹体中含有CH4相一致。Ⅲ阶段氢、氧同位素组成显示出大气水的特征。因此,Hu等(2014)、胡乔青(2015)提出八方山-二里河铅锌矿床成矿流体是岩浆水、含有机质的变质水或盆地卤水为主导的混合流体,成矿晚期有大气水的参与,流体混合与不混溶作用是硫化物沉淀的主要机制。张革利等(2018)对铅硐山-东塘子铅锌矿床的氢、氧同位素研究表明,成矿流体早期主要来源于岩浆水,晚期有地层水和大气水的混入。刘必政等(2013)对崖房湾铅锌矿床的流体包裹体和氢、氧同位素研究结果显示,成矿流体为中低盐度、中低温度、含CO2、N2和CH4等气体的还原性流体体系,是岩浆水与变质水的混合产物。秘鲁的塞罗德帕斯科火山热液脉状铅锌多金属矿床的δ18OH2O值范围是 2.0‰~8.2‰,δD 值 范 围 是 -97‰~ -69‰(Baumgartner et al.,2008),凤太矿集区铅锌矿床的氢、氧同位素与其大部分重叠,亦暗示了岩浆水的贡献。普遍的观点认为高盐度的盆地卤水是MVT矿床成矿流体的来源,而SEDEX矿床的成矿流体主要来源于含金属的盆地热卤水(Leach et al.,2005),在这两类矿床中一般没有岩浆水和变质水。凤太矿集区铅锌矿床的氢、氧同位素组成特征指示了成矿流体中有岩浆水和变质水的参与,这与区内普遍发育的印支期岩浆岩以及低绿片岩相的浅变质作用相吻合。

3.2 成矿元素来源

胡乔青(2015)对区内代表性铅锌矿床硫化物的硫同位素测试结果显示,八方山-二里河矿床硫化物δ34S值范围是3.7‰~12.9‰,铅硐山-东塘子矿床是5.6‰~9.6‰,关门沟矿床是8.6‰~12.9‰,总体上具有富集重硫同位素的特征,暗示了铅锌矿床的硫主要来自于围岩地层,即泥盆纪海水硫酸盐的还原硫。全球泥盆纪海水的δ34S值在中泥盆世最小为17‰±,在晚泥盆世达到最大值30‰±(Claypool et al.,1980),远高于区内铅锌矿床的δ34S值,因此必然存在相对富集轻硫同位素的硫源加入,可能的来源是岩浆硫。在八方山-二里河铅锌矿床中与第二成矿阶段近同期的闪长玢岩脉内发育网脉状、浸染状闪锌矿和黄铁矿,其δ34S值范围是-2.5‰~6.1‰,具有典型岩浆硫的特征,是岩浆活动提供部分硫源的直接证据。王瑞廷等(2011)发现八方山-二里河铅锌矿床硫同位素组成既不同于岩浆热液矿床,也有别于沉积矿床,显示出混合硫源特征。任鹏等(2014)认为区内硫化物中的硫来自海水硫酸盐的还原硫。世界典型MVT矿床硫化物的δ34S值变化较大,在-25‰~30‰的范围内,就单个矿床或地区而言,硫可能有一个或多个来源,如含硫酸盐的蒸发岩、同生海水、成岩期硫化物、含硫有机质、H2S气体储库和分层盆地缺氧水体中的还原硫(Leach et al.,2005;张长青等,2009)。世界典型SEDEX矿床硫化物的δ34S值范围是-8‰~30‰,大多数集中于-5‰~15‰,硫的最终来源是海相硫酸盐,或是海水、孔隙水,或是如重晶石等先存的硫酸盐矿物(Leach et al.,2005)。与典型MVT和SEDEX矿床相比,凤太矿集区铅锌矿床硫化物的δ34S值分布集中,没有负值,存在岩浆硫源,暗示了区内的岩浆活动参与了成矿作用。

任鹏等(2014)获得的铅硐山、八方山和银母寺3个矿床的Pb同位素数据在Δβ-Δγ图解(朱炳泉等,1998)上主要分布在上地壳与地幔混合区(岩浆作用)及上地壳区域。胡乔青(2015)对区内代表性铅锌矿床硫化物的Pb同位素测试结果显示,八方山-二里河矿床的206Pb/204Pb=18.120~18.265,207Pb/204Pb=15.615~15.717,208Pb/204Pb=38.291~38.732;铅硐山 -东塘子矿床的206Pb/204Pb=18.142~18.245,207Pb/204Pb=15.644~15.722,208Pb/204Pb=38.322~38.566;关门沟矿床 的206Pb/204Pb=18.156~18.186,207Pb/204Pb=15.621~15.705,208Pb/204Pb=38.292~38.450。这些 Pb 同位素组成主要分布在造山带和上地壳范围内,与世界典型MVT和SEDEX铅锌矿床的Pb同位素(Leach et al.,2005)相重叠的部分区域一致,表明Pb的来源是陆壳,主要是基底。在Δβ-Δγ图解上主要分布于上地壳与地幔混合区(岩浆作用)及地幔区域,指示了起源于壳幔相互作用的岩浆活动可能提供了部分的成矿元素(胡乔青,2015)。

4 成岩成矿时代

关于凤太矿集区铅锌矿床的形成时代,在2011年以前没有同位素测年工作的报道,主要是根据对矿床的成因认识而间接确定:所持观点是喷流沉积型的,认为成矿时代与围岩成岩时代一致,即中-晚泥盆世(隗合明,1992;祁思敬等,1993);所持观点是沉积-改造(再造)型的,认为前期沉积即是围岩的成岩时代,后期改造发生在印支期(王瑞廷等,2007;王东生等,2009)。Zhang等(2011)首次报道了八方山-二里河铅锌矿床矿石中黄铁矿的Re-Os等时线年龄为(226±17)Ma,随后胡乔青等(2012)获得该矿床闪锌矿的Rb-Sr等时线年龄为(220.7±7.3)Ma。胡乔青(2015)对铅硐山-东塘子和银洞山铅锌矿床的块状、细脉浸染状、角砾状和稠密浸染状等矿石中的闪锌矿、方铅矿和黄铁矿进行了Rb-Sr同位素年龄测定,获得的等时线年龄分别为(211.6±2.6)Ma和(215.3±3.2)Ma。凤太矿集区西邻的西成(西和-成县)矿集区中的厂坝-李家沟超大型铅锌矿床的硫化物Rb-Sr等时线年龄为(222.3±2.2)Ma(Hu et al,2014)。总之,凤太矿集区铅锌矿床的成矿年龄集中于220~211 Ma。

凤太矿集区最大的西坝岩体,其二长花岗岩和花岗闪长岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为(219±1)Ma和(218±1)Ma(张帆等,2009),花红树坪花岗闪长岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(214.3±2.7)Ma(张亚峰等,2018)、(225.3±1.4)Ma(Chen et al.,2020)。对区内广泛发育的岩脉进行了许多测年研究工作。八方山-二里河铅锌矿床中穿插主矿体的闪长玢岩脉LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(214±2)Ma,SHRIMP锆石U-Pb年龄为(221±3)Ma(Zhang et al.,2011);矿区内花岗斑岩脉LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(217.9±4.5)Ma(王瑞廷等,2011)。孔棺和金铜沟NWW向花岗闪长斑岩脉LA-ICP-MS锆石UPb年龄分别为(230.7±1.8)Ma、(230.4±1.8)Ma(陈绍聪等,2018)。古迹黑云母花岗岩小岩株LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(223.7±1.0)Ma,东塘子矿床内产出的花岗斑岩脉为(221.8±1.1)Ma和(226.7±1.2)Ma,大沟闪长岩脉为(225.0±1.0)Ma、花岗闪长岩脉为(217.4±2.0)Ma(Chen et al.,2020)。矿集区北侧的太白岩体年龄为216 Ma(张宗清等,2006),太白岩体南部的黑云母二长花岗岩为(214±2)Ma(吕星球等,2014);宝鸡岩体年龄为216~210 Ma(刘树文等,2011);何家庄岩体的年龄为(248±2)Ma(Yang et al.,2014)。区域上,秦岭印支期岩浆作用强烈(图1a),分布于勉略缝合带以北并具有空间分带性(陈衍景,2010),西秦岭早中生代花岗岩类集中形成于230~200 Ma期间(孙卫东等,2000;陈衍景,2010;Wang et al.,2013)。总体上,凤太矿集区中发育的岩浆岩作为西秦岭早中生代中酸性岩浆活动的组成部分,主体形成于230~214 Ma。

上述同位素年龄数据表明凤太矿集区铅锌成矿作用与岩浆活动在时间上相耦合,结合前述的流体包裹体和H、O、S、Pb同位素的研究结果,指示了岩浆活动不仅为铅锌成矿提供了热源,同时也提供了部分的流体和成矿元素。

5 成矿动力学背景

在世界范围内,典型SEDEX型铅锌矿床发育的构造背景主要有3种:①被动大陆边缘裂谷,在陆壳和沉积盆地的外侧是洋壳(Young,2004);②大陆裂谷,发育厚层的碎屑沉积,下部为洋壳(Goodfellow,2004);③陆内或夭折裂谷,在俯冲带的上驮板块中发育的伸展盆地,如弧后伸展沉积盆地(Large et al.,2005)。总之,SEDEX型铅锌矿床是发育在伸展构造体制中的深海-半深海沉积盆地中,除了少部分矿床形成于活动大陆边缘内部的弧后伸展盆地(如澳大利亚的Mount Isa),大部分都产于被动大陆边缘。关于凤太矿集区泥盆系的沉积环境,一些研究者开展了岩相古地理研究。杨锦源等(1985)对中泥盆统古道岭组以碳酸盐岩为主的上岩性段研究表明,不同区段分属于台地边缘生物礁相、台地边缘浅滩相、开阔台地相和局限台地相,均位于陆表海沉积区。李建中等(1993)认为西成和风太地区的中泥盆统是碳酸盐岩台地相及浅海陆棚相,位于浅水沉积区。杜远生(1996)提出西秦岭的泥盆系在中泥盆世为浅水缓坡型台地到陆棚环境的沉积,晚泥盆世为台地和台地边缘相沉积。关于南秦岭泥盆系的大地构造属性,Dong等(2011;2016)认为其属于前陆盆地,形成于南秦岭地块在泥盆纪期间沿商丹缝合带向北俯冲、碰撞的挤压构造体制下,在南秦岭地块北缘发育了中、晚泥盆世盆地沉积。因此,凤太矿集区泥盆纪碳酸盐岩-碎屑岩建造是在挤压环境下形成的前陆盆地中的滨-浅海相沉积产物,完全不同于上述典型的SEDEX铅锌矿床发育的成矿动力学背景,因此凤太矿集区泥盆纪时期不适宜热水沉积或喷流沉积成矿作用的发育。

三叠纪是秦岭造山带最重要的构造演化时期,扬子克拉通沿勉略洋向北俯冲,最终与华北克拉通(北秦岭)沿勉略缝合带汇聚碰撞联为一体,这一重要造山事件已成为共识(张国伟等,1996;2004;Meng et al.,2000;Dong et al.,2011;2016;Wang et al.,2013及其相关引文)。但是,对于这一造山过程中不同构造演化阶段的时限还存在不同认识,尤其是碰撞和后碰撞的时限争议较大。研究者们主要通过对广泛发育的三叠纪中酸性岩浆岩的成岩时代、岩石成因类型的确定,示踪它们的源区特征和构造环境,进而划分造山演化阶段。张成立等(2008)认为西秦岭225~210 Ma的花岗岩类是后碰撞阶段岩石圈拆沉作用的产物。陈衍景(2010)和Chen等(2014)认为扬子陆块与华北-秦岭联合大陆之间的碰撞始于230~200 Ma,勉略洋作为古特提斯洋的一部分自东向西呈拉链式缝合逐渐变晚。Dong等(2011;2016)提出碰撞发生在 228~210 Ma期间,210~200 Ma进入后碰撞阶段。Wang等(2015)认为具环斑结构的高分异花岗岩(卢欣祥等,1999;Wang X X et al.,2011)指示了217~209 Ma时期为后碰撞阶段。Deng等(2016)提出248~224 Ma为俯冲阶段,223~218 Ma为碰撞阶段,随后进入后碰撞阶段。Geng等(2017)提出240 Ma的黑云母二长花岗岩是俯冲阶段的产物,228 Ma的二长花岗岩形成于同碰撞阶段。Xiong等(2019)认为西秦岭的花岗岩类形成于220~216 Ma后碰撞阶段。Chen等(2020)通过对凤太矿集区花岗岩类比较系统的研究,并结合南秦岭中段的花岗岩类(Hu et al.,2016;2017)和区域上前人的认识成果,提出了西秦岭早中生代造山演化的阶段划分:248~235 Ma,扬子克拉通向北俯冲;235~225 Ma,扬子克拉通与华北克拉通(北秦岭)碰撞;225~195 Ma,后碰撞阶段俯冲板片断离;发育强烈的壳幔相互作用所引发的大规模岩浆活动,之后进入陆内演化阶段。凤太矿集区铅锌矿床的成矿年龄集中于220~211 Ma,与秦岭印支期造山运动的后碰撞阶段时限相一致。三叠纪构造演化在中国地质历史过程中具有强度大、影响广泛的特点,与三叠纪重大构造事件有关的大规模成矿作用形成了丰富的矿产资源(卢欣祥等,2008;陈衍景,2010;毛景文等,2012),其中秦岭造山带内大多数三叠纪矿产形成于碰撞造山和后碰撞构造环境(毛景文等,2012)。总之,凤太矿集区铅锌矿床是秦岭印支期造山运动过程中大规模多金属成矿作用的重要组成部分。

6 成矿模型

基于上述对凤太矿集区铅锌矿床的成矿地质背景、岩浆活动、矿床地质特征、控矿因素、成矿流体和成矿元素来源、成矿时代等方面的认识总结,并结合前人的相关研究成果,认为凤太矿集区铅锌矿床是秦岭造山带晚三叠世后碰撞阶段区域大规模构造变形变质-岩浆作用-流体活动的产物,是后生的流体充填交代型铅锌矿床,为一次成矿事件的结果。

在秦岭造山带演化的碰撞晚期至后碰撞阶段,凤太矿集区形成了由一系列NWW向复式褶皱、脆韧性剪切带、断裂和节理,以及NNE向和NE向断裂和节理组成的一个大型压扭性走滑双重构造变形系统(王义天等,2018)。扬子克拉通俯冲板片在后碰撞阶段的断离导致软流圈上涌,引发强烈的壳幔相互作用,发育大量的中酸性岩浆岩(Deng et al.,2016;Hu et al.,2017;Xiong et al.,2019;Chen et al.,2020)。在此大地构造动力学背景下,基底地层发生动力变质脱水,活化了岩石中的铅锌等成矿元素,形成含矿变质流体。同时,大规模中酸性岩浆活动不仅提供了热源,也提供了部分的流体和成矿元素。在温压梯度以及浮力效应(Cox,2007)的驱动下,含矿的变质和岩浆流体向上运移,在浅部与泥盆纪地层中的建造水发生混合。在此过程中,走滑双重构造系统为成矿流体的运移和沉淀提供了空间,同时也为岩体和岩脉提供了侵位空间。在背斜核部古道岭组灰岩和星红铺组千枚岩接触带之间由于岩石能干性不同,导致在纵弯褶皱作用中形成虚脱扩容空间,成矿流体在其中发生减压沸腾和不混溶作用,导致铅锌沉淀形成充填型的鞍状主矿体(图5、6中的②),成矿流体与围岩发生交代形成浸染状矿石。同时,部分成矿流体在流经灰岩中的轴向断层和裂隙(图5、6中的①)、千枚岩中的顺层剪破裂和轴向裂隙时(图5、6中的③),可在其中形成小规模的充填型脉状铅锌矿体。区内发育的铅硐山-东塘子、八方山-二里河和银洞梁等3个大型矿床和中型矿床普遍发育上述3种矿化类型。此外,在距离岩体较近的部位,以岩浆水为主的成矿流体在星红铺组中的灰岩条带或透镜体中形成充填交代型铅锌矿化(图5、6中的④),发育矽卡岩化,如西坝岩体附近的崖房湾小型矿床;在灰岩透镜体与千枚岩之间的扩容空间形成充填交代型铅锌矿化(图5、6中的⑤),如花红树坪小岩株附近的水晶沟、核桃沟小型矿床。上述所有铅锌矿化类型都是同一期成矿作用在不同构造部位中的产物,共同组成了一个由构造控制的后生多源流体成矿系统。

图6 凤太矿集区铅锌矿床成矿模型图(说明见正文)1—上泥盆统星红铺组千枚岩;2中泥盆统古道岭组灰岩;3—三叠纪中酸性岩体;4—三叠纪中酸性岩脉;5—断裂;6—流体运移方向;7—产于不同部位的充填交代型铅锌矿体及编号;8—矽卡岩型铅锌矿体Fig.6 A Pb-Zn metallogenic model in the Fengtai polymetallic ore concentration area(see text for explanation)1—Phyllite of Late Devonian Xinghongpu Formation;2—Limestone of Middle Devonian Gudaoling Formation;3—Triassic intermediate-acid intrusion;4—Triassic intermediate-acid dike;5—Fault;6—Direction of fluid flow;7—Filling-replacing Pb-Zn orebody occurring in different positions and serial number;8—Skarn Pb-Zn orebody

7 找矿意义

成矿模型是对矿床的地质背景、产出规律、成矿过程和机制、控矿因素等特征的高度概括,是矿床成因认识的具体表达,是矿产勘查工作的成矿理论基础。对矿床成因认识的不同,会形成不同的找矿思路和找矿方向,直接影响到矿产勘查工作的部署实施。基于本次工作所建立的凤太矿集区铅锌矿床成矿模型提出了新的找矿方向,可拓宽找矿思路和找矿范围。

构造变形是凤太矿集区铅锌成矿作用的主导控制因素,构造直接控制了矿体的产出位置、形态、产状和规模大小等,因此从构造控矿的角度出发明确找矿方向和找矿目标是非常有效的找矿方法实践。凤太矿集区大中型铅锌矿床的主矿体(图5、6中的①)由背斜控制已成为大家的共识,背斜核部古道岭组灰岩和星红铺组千枚岩之间的扩容空间一直是区内找矿的主要目标,包括在已知铅锌矿床的深部沿背斜轴向的就矿找矿,以及在已知矿床控矿背斜的两侧隐伏的平行背斜中的外围找矿勘查。此外,正如在成矿模型中所描述的,在走滑双重构造变形系统中其他部位的扩容空间也是铅锌矿体的有利赋存空间。在下部灰岩里的断层和裂隙中,虽然目前已知的矿体都是小规模的(图5、6中的①),但是由于灰岩在构造变形中易于形成较大的张性或张剪性扩容空间,同时是深部成矿流体向上运移的所经之地,因而具有一定的找矿潜力。上部千枚岩由于能干性弱,其中发育的裂隙空间(图5、6中的③)规模相对较小,因此铅锌成矿潜力不大。

后碰撞阶段强烈的壳幔相互作用所引发的大规模中酸性岩浆活动在凤太矿集区铅锌成矿作用中占有重要地位,如在岩体附近的崖房湾、水晶沟、核桃沟等小型铅锌床中发育的远端热液交代矽卡岩化,在南北矿带中发育的铜矿体(点)都是岩浆活动参与成矿的直接证据。因此,在深部中酸性岩体与古道岭组灰岩接触带附近具有发育接触交代矽卡岩型和热液脉型铅锌矿床的成矿潜力,这是一个新的找矿目标。在星红铺组中的灰岩透镜体、以及灰岩透镜体与千枚岩之间的扩容空间中发育的与岩浆热液有关的充填交代型铅锌矿体(图5、6中的④、⑤)可能限于灰岩透镜体的规模,其找矿潜力不大。

在整个凤太矿集区中,构造变形的强度总体上表现为东部弱、西部强,SW端的构造收敛部位变形最强。相应的,在构造变形强烈的地段,变质程度和蚀变强度增强,岩脉和热液脉也更发育,即变形强烈的部位正是流体活动最活跃、成矿最有利的场所。因此,西坝和花红树坪岩体的周边和深部,西坝-花红树坪一线的西部地区,特别是洞沟-浑水沟岩脉带及两侧深部、南矿带西段深部是今后铅锌矿找矿勘查的有利区段。

致 谢宝鸡西北有色七一七总队有限公司,以及二里河、东塘子、八方山、铅硐山、关门沟铅锌矿的有关领导和技术人员在野外工作中给予了大力支持和协助,审稿专家提出了宝贵的意见和建议,在此深表谢意!

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内蒙古李清地铅锌银矿床地质特征及找矿标志
内蒙古巴尔陶勒盖-复兴屯发现特大型陆相火山岩型铅锌银矿床
云南省会泽铅锌矿区深部找矿取得重大突破
千枚岩路基填料级配对路基性能研究
全球十大铅锌矿
郭家沟铅锌矿大断面硐室在千枚岩地段施工技术探讨