湘西地区“花垣式”铅锌矿成矿预测

杨红波，樊昂君，郑国杰

（湖南省地质矿产勘查开发局四〇五队，湖南 吉首 416007）

1 基本情况

湘西花垣县团结镇-民乐镇一带，为我国铅锌矿重要矿集区。早期发现了渔塘、李梅等多个大-超大型铅锌矿床。近年来又获得重大突破，发现了大脑坡等超大型矿床后又跨越张家界一花垣深大断裂找到了杨家寨等大型矿床，极大地拓展了“花垣式”铅锌矿的找矿空间，也在成矿规律研究、矿产预测方面提出了新的要求与挑战。

2 成矿地质背景

湘西地区位于扬子陆块东南缘湘北断褶带与雪峰构造带北西缘过渡区[1]。

区内建造主要为沉积岩（地层），岩浆岩及变质岩不发育。地层区划隶属于扬子区和江南区的过渡地带。出露地层从新元古代青白口纪-志留纪地层，其中寒武系第二统清虚洞组为区域铅锌矿含矿层。含矿层顶板为高台组（∈3g）纹层状白云岩及页岩。清虚洞组：下段为灰-深灰色中-厚层含云质灰岩（厚135.92m～271.4m）；中段为灰-浅灰色厚层藻灰岩（厚0m～215m）；上段为深灰色厚层砂屑灰岩、云质灰岩（厚60m～70m）。区内主要断裂构造：①张家界-花垣断裂：呈北东东-北东走向，为长期活动的区域性深大断裂。成矿前断裂已形成；成矿期活动活跃，为区域性导矿构造；成矿后主要表现为破矿作用，使大脑坡与杨家寨两矿床形成数千米左行平移关系。②麻栗场断裂：呈北北东走向，为逆掩断裂。为矿集区“花垣式”铅锌南东边界控制构造。该断裂带控制了早古生代寒武纪两侧沉积、古生物、构造等诸多地质要素特征与演化，断层两盘寒武纪沉积不同，为一条控岩控相控矿的同沉积断裂。③两河断裂：位于上述两断裂之间，其北东段表现为北北东向断裂与北东东断裂联合性质，南西段主要表现为北北东向断裂性质，向南西延伸至贵州，可见其与梵净山岩体联系，推断其为深大断裂，甚至区域地质报告中认为是花垣-慈利-临湘韧性推覆剪切带南边界断裂之[2]。区域航磁异常微弱、稳定，区内地层一般无磁性。1:5万水系沉积物化探显示区内铅锌异常发育。异常面积大、强度高，具有多级浓度分带，与铅锌含矿层套合较好，伴生元素Cu、Cd、Sb、Ag、Au、Mo等异常强度高。

3 成矿规律

3.1 矿产分布规律

3.1.1 垂向分布（层控性）

“花垣式”铅锌矿分布于清虚洞组中、上段厚层藻灰岩、砂屑灰岩地层中，并严格受岩石地层控制。通常矿化富集度与礁体的大小规模正相关，当藻灰岩并砂屑灰岩厚度小于100m时难见矿化。矿体呈层状、似层状多层分布，具分枝复合现象。

3.1.2 平面分布（相控性）

“花垣式”铅锌矿仅分布于清虚洞期北西地层分区碳酸盐岩台地边缘砂坝—藻礁相带内。构造位置在麻栗场断裂北西侧。已发现矿床（点）23处，大型-超大型矿床主要分布于两河断裂北西侧，代表性矿床有渔塘铅锌矿床、大脑坡铅锌矿床、杨家寨铅锌矿床等。

3.2 典型矿床特征

以大脑坡铅锌矿床为例，矿床主要特征如下：矿体主要产于寒武系第二统清虚洞组中段厚层藻灰岩内，部分矿体产于清虚洞组上段砂屑灰岩及云质灰岩，主要呈似层状，次为透镜状大致顺层产出。倾向南东，倾角一般6°～12°。单工程矿体一般有4层～7层，最多达13层，单矿体平均厚度1～10余米，间距3m～15m不等。单工程矿体累积厚度一般10m左右，最厚44.97 m（Zk5325）。单矿体长一般800m～3500m，宽500m～1000m，主要矿体规模巨大。平均品位：Zn 2.35%，Pb 0.42%。矿石具自形～半自形晶粒、他形显微晶粒、包含、填隙、溶蚀、渗透交代等11种结构类型，斑脉状、浸染状、环带状、球粒状、角砾状等构造。伴生元素Cd、Ag、Se达到工业指标综合利用要求。初步探明333+334铅锌金属资源量超过400万吨，为超大型铅锌矿床规模。

3.3 矿床成因

主张低温热卤水后生充填成因观点：整个成矿作用过程从成冰纪至早古生代，经历了南华裂谷、被动大陆边缘演化、闭合造山及应力张弛3个大地构造演化阶段。裂谷及被动大陆边缘阶段（820Ma～488Ma），地层水受构压热驱动形成深部循环流体，通过对流过程中淋滤、萃取作用，使流体呈赋矿质热卤水状态；闭合造山及应力张弛阶段（488Ma～420Ma），含矿热卤水由加压聚能到卸压释放，沿张-花、两河、麻栗场等深大断裂向上运移，且继续淋滤、萃取地层中的有用成矿元素。清虚洞组本身各种孔裂隙发育及盖层高台组隔水性好的特殊建造组合，使流体得以充盈滞留其间，大量藻等生物作用形成的还原地球化学环境，使海水中硫酸盐生成还原硫与流体中的金属离子结合形成金属硫化物。

3.4 成矿要素及找矿标志

3.4.1 成矿要素

湘西“花垣式”铅锌矿床成矿要素分成矿地质环境、成矿地质体、成矿结构面、成矿作用机制四个方面，分必要、重要、次要三类要素，具体如下：

（1）成矿地质环境：①大地构造位置：扬子地块东南缘，湘北断褶带与雪峰构造带结合部拉张裂谷带（必要）；②主要控矿构造：张家界—花垣断裂、两河断裂、麻栗场断裂（必要）；③主要赋矿地层：北西地层区寒武纪第二世清虚洞组中、上段；④岩相古地理及建筑：开阔碳酸盐台地边缘砂坝—藻礁相（渔塘—李梅礁、角弄—毛沟礁等）藻灰岩、砂屑灰岩、云质灰岩等碳酸盐岩建造（必要）；⑤成矿时代：加里东期（必要）。

（2）成矿地质体：①围岩：厚层藻礁灰岩、砂屑灰岩、白云质灰岩等岩石组合（必要）。方解石化、白云石化、重晶石化、褪色化等围岩蚀变（次要）；②矿体：空间形态呈似层状、脉状、透镜状，沿走向和倾向具分支复合现象（重要）。矿物组合：主要矿石矿物闪锌矿，次为方铅矿等，脉石矿物为方解石，次为白云石等（次要）。

（3）成矿结构面：①原生结构面：岩层面、缝合线、藻腐孔、原生溶蚀孔（鸟眼状孔隙等）、气孔等（必要）；②次生结构面：断裂面、张扭性节理、破裂面、劈理（必要）。

（4）成矿作用机制：①成矿流体与成矿物源：裂谷及被动大陆边缘阶段沉积盆地流体。地层水沿深断裂向下渗透，淋滤及溶解了各地层中的卤素、铅锌元素以及硫酸盐，形成了含矿低温热卤水（必要）。②流体运移与矿物质再富集机制：在深-浅温压差热驱动下沿深断裂及其派生断裂构成的空间体系中循坏运移，继续淋滤及溶解有用物质，同时从上地幔深部补充部分成矿物质（必要）。

3.4.2 找矿标志

地质标志：深大断裂构造影响带是找矿区带选择的基本依据；寒武纪第二世清虚洞期碳酸盐岩台地边缘砂坝—藻礁复合相厚层藻灰岩建造，是寻找矿床最有效的找矿标志，通常其厚度在100m以上矿化机率高。地表铅锌矿化露头以及方解石化、白云石化、黄铁矿化等多类型围岩蚀变出现为直接找矿地质标志。

化探标志：以铅锌为主的化探异常，且异常强度高，规模大，元素组合齐全是为有效的找矿标志之一。

物探标志：因含矿层为视电高阻体，与其顶、底板岩石存在明显电性差，所以可通过发现高阻体寻找深部达一定厚度的含矿层岩石体，间接找矿。

4 湘西“花垣式”铅锌资源潜力评价

基本预测方法：通过典型矿床的系统解剖和成矿规律总结，结合区内成矿地质背景、化探特征、物探特征、遥感特征等研究，应用MRAS软件，提取矿产预测信息，建立预测模型，圈定不同类别的预测区，并预测铅锌资源量。

4.1 最小预测区圈定

根据湘西区域铅锌矿成矿地质背景、大脑坡矿床成矿规律、找矿标志及预测要素等特征，在MRAS软件平台上提取含矿地层分布区、北北东-北东向断裂影响域、藻礁灰岩厚度大于140m区域3个必要要素图层和铅锌矿点（床）、铅锌化探单元素异常2个重要要素图层，通过建模器对各预测要素进行叠加分析和预测区初圈定。根据预测模型得出的预测变量的权重，计算各预测单元的成矿概率，依据成矿概率的大小对预测区进行优选。湘西地区共圈出“花垣式”铅锌矿最小预测区15处，其中：A类7处、B类4处、C类4处。

4.2 预测资源量

4.2.1 模型区资源量及估算参数

选择大脑坡和排楼铅锌矿区为预测模型区。模型区参数：铅锌总资源量为515.58万吨；面积采用模型矿床所在最小预测区面积；延深采用模型区内模型矿床总延深；含矿系数为模型区资源总量除以模型区含矿地质体体积。

4.2.2 最小预测区资源量估算参数

根据MRAS证据权法的圈定结果，结合经验，圈定最小预测区面积；最小预测区的延深大小，以每个最小预测区的实际地质情况加以最终确定；品位和体重参数与模型区参数一致；相似系数采用的是MRAS软件中计算出来的成矿概率；最小预测区预测资源量的估算采用地质体积法，计算公式：Z体＝S体×H预×K×α。（Z体：最小预测区中含矿地质体预测资源量；S体：含矿地质体面积；H预：含矿地质体延深；K：模型区含矿地质体含矿系数；α：相似系数）。

4.2.3 预测结果

湘西地区“花垣式”铅锌矿预测总金属资源量2548.79万吨，其中探明资源量1368.89万吨。

4.3 找矿靶区优选

根据靶区优选原则，优选了肖家湾（A类）、七子岩（B类）、谷哨（B类）三个铅锌矿找矿靶区。其中肖家湾靶区预测资源量14.24万吨，七子岩靶区预测资源量45.98万吨；谷哨靶区预测资源量71.33万吨。

5 结论及建议

优选的三个找矿靶区具备成矿地质条件好、矿化蚀变强、已发现多个铅锌矿体、主要成矿元素化探异常强度高且工作程度较低等特征，建议优先考虑开展普查地质工作。