庐枞地区西湾铅锌矿床与MVT型铅锌矿床地质特征对比研究

杜东旭，张建明，程培生，李壮，汪曙潮，顾大年

（安徽省勘查技术院，安徽 合肥 230031）

0 引言

安徽庐枞火山岩盆地是长江中下游成矿带的一个重要矿集区（常印佛等，1991；任启江和徐兆文，1991），中生代期间,该区处于强烈的板内变形阶段，发生强烈的构造、岩浆活动，形成了一系列的北北东—北东向构造岩浆带，并发育了丰富的铁、铜、硫、铅、锌、银、金、硬石膏等矿产（常印佛等，1991；任启江和徐兆文，1991；吴明安等，2007），已探明的有罗河、龙桥、大鲍庄大型铁矿，大鲍庄、何家小岭、黄屯大型硫铁矿，沙溪、井边中型铜矿，岳山、朱岗中-大型铅锌银矿（蔡晓兵等，2015）等，主要的矿床类型有矿浆-岩浆热液型（罗河铁矿、大鲍庄铁矿、黄屯硫铁矿）、斑岩型（沙溪铜矿床、岳山铅锌银矿床、朱岗铅锌矿）以及沉积-热液叠改型（龙桥铁矿）。西湾铅锌矿床位于庐枞火山岩盆地北东缘，经过近几年的勘查工作，初步估算4个主矿体铅锌矿333+334类资源量达97.4万t（李壮等，2020），规模已达大型，但是其矿床类型尚未确定，通过对其成矿特征进行总结，发现西湾铅锌矿与庐枞地区已发现的矿床类型皆不相同，而与MVT型铅锌矿床在多方面具有相似特征，本文从构造背景、容矿围岩、成矿特征、与岩浆岩的关系、矿体的产状形态特征、矿物组合特征、矿石结构、控矿因素以及成矿流体来源等9个方面将西湾铅锌矿与MVT型铅锌矿床进行对比研究，初步判定西湾铅锌矿为MVT型铅锌矿床，是区内新型矿床类型，这一认识丰富了庐枞矿集区矿床类型种类，对在本区寻找相似类型矿床具有借鉴意义。

1 区域地质背景

庐枞火山岩盆地位于长江中下游断陷带内，地处扬子板块北缘，西接郯庐断裂带，是一个北东向展布的中生代火山岩盆地（图1）。盆地内的地层属于下扬子地层分区，自古生代以来，庐枞地区长期处于拗陷状态，接受了巨厚沉积，地层发育较全（常印佛等，1991；杜玉雕和魏国辉，2018）。庐枞盆地的岩石地层单元主要可以划分为：前寒武纪的变质结晶基底，震旦纪到中侏罗世的沉积盖层，晚侏罗世到早白垩世火山岩盖层以及第四纪的沉积物（温冰冰等，2018），中三叠世东马鞍山组为一套海陆交互相碎屑岩夹碳酸盐岩沉积建造（吴明安等，2007），夹有膏盐层，主要分布在盆地的北部边缘，是铅锌等矿体的主要含矿层位。

盆地内部主要为早白垩世陆相火山岩，由老到新分别为龙门院组、砖桥组、双庙组和浮山组，呈半环形，从盆地北、东和南部向盆地西部及中心地区依次分布（杜玉雕和魏国辉，2018）。各组之间均为喷发不整合接触,构成四个旋回（任启江和徐兆文，1991；周涛发等，2008）。

盆地内构造活动强烈，边界被四组深大断裂所控制，其北西边界为NNE走向的罗河-裴岗-练潭断裂，南东边界为NEE走向的沿江断裂，东界为近SN走向的襄安镇-大通镇断裂，北界为近EW走向的陈陂湖-黄姑闸-芜湖断裂（陈志洪等，2016）。

盆地中的侵入岩按其侵入时间的早晚可以分为两期：早期的二长岩类、闪长岩类侵入体，分布于盆地的北部；晚期的正长岩和A型花岗岩，分布于盆地的南部（汪晶等，2014；温冰冰等，2018）。

2 矿床地质特征

西湾铅锌矿床位于长江中下游成矿带庐枞盆地北东缘（图1）。矿体主要赋存于三叠系东马鞍山组角砾状灰岩地层中的层间破碎带，上部次火山岩、龙门院组火山岩盖层和下伏东马鞍山组膏溶角砾岩中也有脉状铅锌矿（化）体分布（李壮等，2020）。

矿体呈北东东向展布，南西从5线开始，一直沿北东东方向延伸至44线，共10条勘探线控制（图2）。

图2 西湾铅锌矿区地质简图及矿床水平投影图

西湾铅锌矿沿走向断面形态呈V字型（图3），共圈定4个主矿体（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）和35个小矿体（1～35）。各矿体规模、大小不一，形态复杂，具膨胀、收缩、尖灭再现、分叉等现象，呈似层状、透镜体、薄板状产出。矿体整体走向北东东（近60°方位），倾向北西，倾角2°～62°，呈带状展布；矿体沿走向最大延伸约2470 m，最大宽度约725 m，最小宽度约84 m，平均约199 m，长宽比为12∶1；矿床工程控制顶板最小埋深96.48 m（ZK1601孔），底板最大埋深831.03 m（ZK2004孔），矿体埋深在96.48～831.03 m之间，标高为-89.73～-824.23 m；最小视厚度1.07 m，最大视厚度85.20 m。4 个主矿体铅锌矿推断资源量达50万吨以上，为大型规模。

图3 西湾铅锌矿纵Ⅱ线地质剖面图

矿体以铅锌矿为主，部分为单铅或单锌矿体，局部含硫铁矿、重晶石矿；脉石矿物主要为方解石和白云石，产在次火山岩中的矿体脉石矿物主要为斜长石和钾长石。

矿石构造主要有细脉浸染状构造、脉（网脉）状构造、团块状构造等（图4）。

图4 西湾铅锌矿矿石手标本照片

矿石的结构主要有：自形—半自形晶粒状结构、浸（溶）蚀结构、乳滴状结构等（图5）。

图5 西湾铅锌矿镜下照片

3 西湾铅锌矿与MVT型铅锌矿床特征对比

3.1 MVT型铅锌矿床基本特征

根据传统定义，MVT型铅锌矿指赋存于台地碳酸盐岩中成因与岩浆活动无关的浅成后生层状铅锌矿床，是在50°～250°条件下从稠密的盆地卤水中沉淀形成的（Leach et al.,2005；姚凤良和孙丰月，2006）。

MVT铅锌矿床主要地质特征如下：

（1）矿床产于地台边缘的沉积盆地中，含矿岩系成带状沿盆地边缘分布，一般都含海相蒸发岩；

（2）矿床产于一定层位地层中，容矿围岩为未变质的沉积岩，以厚层白云岩为主,次为石灰岩；

（3）矿体大多以开放空隙充填方式形成，具有后生特征，其形成与岩浆活动无直接联系；

（4）可发育层控的、断层控制以及受喀斯特地形控制的矿体，矿体形态变化较大，可以为层状、筒状、透镜状、不规则状等；

（5）矿物组合简单，主要为闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、白铁矿、白云石、方解石和石英，仅在少数矿床/矿区发育重晶石和萤石；

（6）硫化物通常交代碳酸盐岩或充填开放孔隙空间，组构变化较大，矿石由粗粒到细粒,由块状到浸染状；

（7）最重要的控矿因素为断层、破碎带和溶解坍塌角砾岩等；

（8）成矿流体为低温中高盐度盆地流体，源自沉积建造水，成矿过程中演化为含矿热卤水，温度一般为50～250 ℃，盐度 w（NaCleq）一般为10%～30%（Leach et al.,2005；姚凤良和孙丰月，2006；张长青等，2009）。

3.2 地质特征对比

从构造背景、赋矿围岩、岩浆活动的关系、成矿特征、矿体形态、矿物组合、矿石组构、容矿-控矿构造、成矿流体来源等9个方面将西湾铅锌矿床和MVT型铅锌矿床进行对比（表1）。

表1 MVT型铅锌矿床与西湾铅锌矿床对比表

3.3 比较分析

西湾铅锌矿床与MVT型铅锌矿床相比，具有如下相同点：

（1）相似的大地构造背景，都处于盆地环境；

（2）容矿围岩均为碳酸盐岩；

（3）均为后生成矿，与岩浆活动无直接关系；

（4）矿体形态均变化较大，为层状、透镜状、不规则状等；

（5）矿物组合均较简单，矿石矿物主要为方铅矿、闪锌矿，脉石矿物主要为白云石、方解石；

续表1

（6）矿石组构特征相似，矿石结构主要为粒状，矿石构造由脉状到浸染状；

（7）控矿构造主要为断层、破碎带以及角砾岩；

（8）成矿流体均为低温盆地流体。

4 成矿物质和流体来源

4.1 成矿物质来源

西湾铅锌矿床的硫化物分析测试结果显示硫化物的硫同位素组成变化范围在-4.7‰～10.6‰之间，分布的峰值区间为2‰～6‰。硫同位素组成特征变化范围大，反应其硫源相对复杂。

西湾铅锌矿床方解石脉发育，通过对17个方解石和3个灰岩样品进行碳氧同位素实验测试分析，将该矿床方解石和灰岩的δ13CPDB值投至不同成因碳的δ13CPDB组成图上（图6），可以看出该矿床的δ13CPDB表现为海相碳酸盐岩地层特征。

图6 西湾铅锌矿床不同成因碳的δ13CPDB组成图（据张燕群，2019）

4.2 成矿流体来源

流体包裹体的液相阴阳离子成分分析表明西湾铅锌矿床成矿流体主要为Ca2+-Na+-SO42--Cl-型流体（表2）。通过Na+/（Ca2++Mg2+）比值和Na+/K+比值进行Na+/K+-Na+/（Ca2++Mg2+）图解投点（图7），有一个方解石的投影点落在盆地热卤水区域（张燕群，2019），其它的投影点分布于岩浆热液成因与盆地热卤水成因之间，靠近盆地热卤水的区域，因此成矿流体没有岩浆热液参与，很有可能来自盆地热卤水，叠加了大气降水的改造。

图7 西湾铅锌矿床流体成分的Na+/K+-Na+/(Ca2++Mg2+)图解（张燕群，2019）

表2 西湾铅锌矿床流体包裹体液相成分分析表

5 成矿模式分析

西湾铅锌矿体主要赋存于三叠系东马鞍山组角砾状灰岩地层中，上部次火山岩、龙门院组火山岩和东马鞍山组下部石膏、硬石膏层中有少量脉状铅锌矿（化）体分布。

西湾地区东马鞍山组角砾状灰岩应为原始沉积的灰岩、白云岩地层经受两阶段改造后形成，或为两种成因的角砾状灰岩（图8）。第一阶段：原始沉积的灰岩、白云岩地层，下部为石膏及硬石膏层，石膏、硬石膏层系蒸发岩层，当其抬升至地下浅部，在地下水的作用下快速溶解流失，致使地下产生空洞，在重力作用下，围岩及其本身的沉积夹层甚至上覆岩层发生垮塌、破碎，堆积在一起，灰岩层理被完全破坏，形成人们所称的膏溶角砾岩的“雏形”，后经胶结形成膏溶垮塌角砾岩，而膏岩层局部隆起为赋矿地层的破碎提供应力条件。第二阶段：已形成的膏溶角砾岩或角砾状灰岩在地表淡水作用下，常形成具有一定规模的溶蚀空间或由很多溶蚀空间相互连接的管系统，西湾地区岩溶孔洞在石膏、硬石膏层上方规模较大，溶洞边部发育栉壳状方解石。

图8 西湾地区角砾状灰岩形成机制

上部的火山岩及次火山岩盖层，岩性为粗安斑岩及凝灰岩，孔隙率及活性较低、连通性差，是一个良好的地球化学障，可阻挡成矿流体向上扩散运移，将大部分成矿流体限制在东马鞍山组，仅有少部分成矿流体通过小规模裂隙运移至火山岩及次火山岩中，而东马鞍山组发育的角砾状灰岩，渗透率高、孔隙度大以及连通性好，含矿流体可沿角砾岩带进行流动，流动过程中，因压力、温度等条件的改变，从流体中沉淀富集成矿。两者共同为成矿提供了成矿空间及圈闭条件。

基底断裂带是庐枞盆地铅锌矿的重要控矿构造，已发现的朱岗铅锌矿、岳山铅锌矿及新发现的西湾铅锌矿均分布在黄屯-井边-石门庵-枞阳的北东向成矿带及其延伸方向上，推测北东向黄屯-枞阳基底断裂为深部成矿物质上升参与地下浅部成矿作用的重要通道。

综上所述，西湾铅锌矿床为受地层、构造双重控制的多金属矿床。大气降水等注入火山盆地，溶解了成矿物质Pb、Zn等，在火山盆地内部形成富含铅锌的流体系统，成矿流体沿断裂运移至东马鞍山组，当成矿流体与东马鞍山组碳酸盐岩中含H2S流体混合，便导致Pb、Zn硫化物在角砾状灰岩中富集成矿，形成了西湾铅锌矿床（图9）。

图9 西湾铅锌矿成矿模式图

6 结论

（1）西湾铅锌矿床的大地构造背景、容矿围岩、后生成矿特征及与岩浆活动的关系、矿体形态特征、矿物组合特征、矿石组构特征、控矿构造特征与MVT型铅锌矿床基本相似，初步判定西湾铅锌矿床属于MVT型矿床。

（2）西湾铅锌矿床产于庐枞火山岩盆地东北缘，三叠系东马鞍山组角砾状灰岩岩石孔（裂）隙发育，为西湾铅锌矿床提供了有利的矿体赋存部位，成矿流体为低温盆地流体，可能来自盆地热卤水，叠加了大气降水的改造。

（3）西湾铅锌矿为受地层、构造双重控制的多金属矿床，控矿地层为三叠系东马鞍山组，控矿断裂主要为黄屯-枞阳基底断裂。