湖南水口山老鸦巢金铅锌矿床构造类型及控矿特征

郭 闯

(湖南省有色地质勘查局二一七队，湖南 衡阳 421001)

0 引言

水口山矿田是我国重要的铅锌、贵金属生产基地，享有“世界铅都”、“中国铅锌工业摇篮”的美誉，自宋代已开始铅锌的开采，至今已有百年以上的历史[1]。20世纪50年代中期，水口山铅锌矿的发现立即引起了国内外的极大关注，也促进了水口山矿田的矿产勘查和研究工作，如中区铁铜铅锌硫矿床、康家湾铅锌金银矿床[2-5]、龙王山金矿床[6-8]等一大批大中型矿床的相继被发现和研究。水口山铅锌矿位于水口山矿田的中部，是由老鸦巢金铅锌矿床和鸭公塘铅锌铜硫矿床组成。截至目前，鸭公塘铅锌铜硫矿床因为种种原因已经闭坑，而老鸦巢金铅锌矿床仍在生产，并且随着勘查工作的不断进行，矿床规模已达大型，为当地经济发展做出了突出的贡献。然而，随着时间的推移，矿山也面临严重的资源危机。

作为著名的水口山铅锌矿的重要组成部分，老鸦巢金铅锌矿床自被勘查发现以来，即引起了地质学者的广泛关注，进行了较多的研究工作，内容涉及矿床地质特征、碳氧同位素特征、成岩成矿年代学、隐爆角砾岩特征、找矿标志、黄铁矿微区成分特征等各个方面[9-14]，取得了丰硕的研究成果。然而，对于矿床控矿构造类型这一重要特征却鲜有关注。本文在系统搜集近年最新勘探资料并进行二次开发基础上，结合野外调研成果，详细总结了矿床的控矿构造类型，并以此为基础，探讨构造控矿机制，总结构造控矿规律，指出找矿方向，以期能够丰富区域成矿理论，为矿区下一步找矿提供借鉴意义，最终实现找矿突破和矿山的可持续发展，为当地经济做出新的贡献。

1 矿区及矿床地质特征

1.1 矿区地质

老鸦巢金铅锌矿的大地构造位置为南岭成矿带中段北部，衡阳断陷盆地南缘，株洲—衡阳—江永NE向断层、郴州—邵阳NW向转换断层和羊角塘—五峰仙EW向断层的交汇部位[2，9，15]。矿区地层主要由古生界一套海相碳酸盐建造和海陆交互相碎屑岩建造组成，包括二叠系的栖霞组(P1q)、当冲组(P1d)和斗岭组(P2dl)(图1)。栖霞组主要为灰岩、含燧石灰岩和炭质灰岩；当冲组为含锰硅质岩、硅质岩、泥灰岩、硅质泥灰岩夹炭质页岩；斗岭组为炭质页岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩夹长石石英砂岩及石英砂岩。其中当冲组是矿区金矿体的主要赋存层位，栖霞组是矿区铅锌矿体的主要赋存层位。矿区侵入岩为分布于矿区南部的燕山中期浅成花岗闪长岩，呈岩盆状超覆产出；属贫硅、铝过饱和、富铁、钾，且偏碱性；总面积为1.8 km2，形态及产状受老鸦巢倒转背斜和F1、F2断层控制。受区域深大断裂构造、褶皱构造及双层结构推覆滑脱构造的影响，矿区构造非常发育，主要为老鸦巢倒转背斜和F1、F2断层构造。老鸦巢倒转背斜长约4 km，轴向SN，轴面向西、向东倒转，东翼倾角25°～30°，西翼倾角20°～25°，背斜东西两翼分别被F1和F2断层切割。F1断层走向NNE，向北偏向NNW，倾向西，倾角陡缓不一，北段倾角60°～70°，南段倾角20°～40°。断距不大，数十米，断层破碎带最宽达50 m，一般宽10～30 m。F2断层位于矿区西部，老鸦巢倒转背斜西翼，矿区内走向NNE至NNW，倾向东，倾角20°～45°，断距较大(700～800 m)，上下倾角较陡(约60°)，中间平缓(20°～30°)。断层破碎带最宽达25 m，使老鸦巢倒转背斜平卧于断层上盘，中段被花岗闪长岩侵蚀，深部切过F1断层。

由于强烈的构造运动及岩浆活动，矿区形成了NE、NEE、NW、NNW、SN及近EW向的次级断层构造，密集地发育在倒转背斜轴部、倒转翼，F1、F2断层旁以及岩体接触带附近，断层规模比较小，长数米至数十米，倾角较陡(45°～85°)，是成矿的有利构造。

1.2 矿床地质

老鸦巢矿区内共发现铅锌硫矿体17个，金矿体15个，铅锌累计探明储量超过50万吨，金累计探明储量超过25 t，属大型多金属矿床。铅锌硫矿体主要受岩体接触构造控制，沿花岗闪长岩体外接触带分布，少量矿体受构造裂隙控制；矿体呈筒柱状、扁豆状、囊状、脉状及不规则状，矿石类型主要为块状矿石、浸染状矿石和角砾状矿石。金矿体主要受断层及次级断层控制，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ号金矿体全部赋存于F1断层及次级裂隙形成的破碎带中，少量矿体受裂隙构造控制，赋存于栖霞组碳酸盐岩和当冲组硅质岩中；矿体形态呈透镜状、似层状、不规则囊状，沿走向、倾向有分支复合和尖灭再现现象，矿石类型主要为角砾岩型金矿石和破碎蚀变岩型金矿石。

图1 老鸦巢金铅锌矿区Ⅺ中段地质平面图

矿床在平面上呈现一定的分布规律，矿体主要围绕花岗闪长岩体和F1断层分布，集中分布于花岗闪长岩体的北侧、东侧和F1断层的北段，其中花岗闪长岩体的东北角是矿体最为发育的部位。从矿床成因来看，矿区西侧铅锌矿属于中高温热液交代型，东侧金矿属于中低温热液交代充填型。从矿化蚀变类型来看，自西向东呈现黄铁矿化→铅锌黄铁矿化→铅锌矿化→金矿化的渐变过程；从围岩蚀变特征来看，自岩体接触带向外依次为绿泥石化、硅化→矽卡岩→角岩化→硅化；从矿体类型特征来看，自岩体内部向外呈现云英岩型→矽卡岩型→热液交代充填型→热液充填型的递变规律。

矿床在垂向上具有一定的分带特征(图2)：①地表(0中段)附近，次生富集作用形成大量铁帽，以黑土夹角砾为主要特征；原生金矿为中温岩浆热液型金矿床，经风化淋滤、迁移、富集形成铁帽型氧化金矿；②Ⅵ中段以上以铅锌矿化、黄铁矿化为主，矿体类型为矽卡岩型、热液交代充填型和热液充填型，形成众多的铅锌矿体和铅锌黄铁矿体；③Ⅶ～ⅩⅢ中段以金矿化为主，少量的铅锌黄铁矿化；矿体类型主要为隐爆角砾岩型和热液充填型，次为矽卡岩型和热液交代充填型，主要为金矿体，次为铅锌矿体和铅锌黄铁矿体；④ⅩⅢ中段以下矿化蚀变减弱，矿体数量减少，品位降低，厚度变薄。

图2 老鸦巢金铅锌矿区矿体纵投影图(据文献[15]修改)

2 控矿构造类型

老鸦巢金铅锌矿床构造控矿作用十分明显，控矿构造对矿体的空间展布、矿化富集以及垂向分带特征等均有明显的控制作用。矿区控矿构造主要有四种类型：①褶皱构造控矿；②岩体接触构造控矿；③断裂构造控矿；④裂隙构造控矿。不同类型的控矿构造对矿化蚀变类型、矿体形态、矿体空间展布、矿化富集规律以及垂向分带特征等的控制有明显的差异。

2.1 褶皱构造控矿

褶皱构造是水口山铅锌金银矿田中最为重要的控矿构造。已有资料显示，大中型铅、锌、金银矿床主要赋存于矿田次级短轴倒转背斜中，受倒转背斜构造控制强烈。例如康家湾大型铅锌金银矿床受康家湾隐伏短轴倒转背斜控制，鸭公塘铅锌铜硫矿床、中区铁铜铅锌硫矿床受鸭公塘倒转背斜控制，仙人岩金矿床受仙人岩Ⅱ级倒转背斜控制，老鸦巢金铅锌矿床亦是如此(图3)。老鸦巢倒转背斜是矿区主要的控岩控矿构造，矿区花岗闪长岩体以及金铅锌矿床的产出位置和空间展布均受老鸦巢倒转背斜控制，花岗闪长岩体沿老鸦巢倒转背斜的轴部侵入，铅锌矿赋存于老鸦巢倒转背斜的核部，金矿体赋存于倒转背斜的东翼，倒转背斜的轴部发育脉状金矿体。究其原因，主要是受构造应力的影响，老鸦巢倒转背斜的翼部和轴部易产生层间虚脱空间，形成层间滑脱带和褶曲顶部虚脱带，而顶部易形成规模较大的层间破碎带，均是矿液沉淀的有利场所，易形成透镜状的厚大矿体。另外，倒转背斜轴部由于受挤压作用，易形成规模较大的张裂带，是脉状矿体富集的有利空间。

图3 水口山矿田褶皱与成矿关系图(据文献[7]修改)

2.2 岩体接触构造控矿

岩体接触构造是老鸦巢矿区内重要的控矿构造，其控制的矿体规模最大，主要分布于4号花岗闪长岩体周围，集中于北侧，近EW走向(图4)。矿区受岩体接触构造控制的矿体主要是Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ、Ⅺ、Ⅻ号铅锌矿体，占矿区铅锌总储量的90%以上；次为金矿体，包括Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号金矿体，占矿区金总储量的近90%，所以研究岩体接触构造控矿规律对于矿区内找矿具有十分重要的意义。赋存于岩体接触构造内的矿体多呈囊状、扁豆状、脉状及不规则状，矿体产状和形态受接触带产状控制，东部矿体走向NW50°～60°，倾向SW，倾角上陡下缓；中部走向近乎SN，倾向SSW，倾角约60°；西北矿体走向为NE70°，倾向ES，倾角40°～80°。

图4 老鸦巢金铅锌矿区Ⅶ中段矿体分布平面图(据文献[15]修改)

矿区花岗闪长岩体具有侵入浅、内压大、外压低、温度高、爆发式上升的特点，在花岗闪长岩体与碳酸盐围岩侵入接触时，形成围绕岩体边部的大规模侵入破碎带，是铅、锌、金、黄铁矿成矿的有利空间，金铅锌矿体即赋存于接触破碎角砾岩中；而花岗闪长岩体的凹部、超覆接触部位、接触-断层叠加复合部位以及碳酸盐岩等有利岩层与花岗闪长岩体的交接部位，更有利于矿液活动和矿质的沉淀、堆积，所以往往形成的矿体规模更大、品位更富。例如，Ⅵ号金矿体形成于花岗闪长岩体外接触带与F1断层的叠加复合部位，矿体规模非常大，储量约占总储量的75%，金的平均品位可达5.61×10-6；而花岗闪长岩体与栖霞组灰岩形成的北部接触带内包含的矿体规模和数量，均远大于与当冲组硅质岩形成的东部接触带。所以，各种构造叠加部位、有利岩层与花岗闪长岩体的交接部位往往是矿区内最理想的储矿场所。

2.3 断裂构造控矿

断裂构造是矿区内另一类重要的控矿构造，其控制的矿体规模仅次于岩体接触构造，控制的矿体类型为金矿体。矿区内断层主要为NNE向的F1断层及其次级断层，F1断层受多期次火成岩侵入和断层活动影响，上盘大理岩破碎成为角砾状大理岩，下盘硅质泥灰岩、硅质岩在隐爆作用下，形成隐爆角砾岩和震碎角砾岩，是矿区金矿体的主要赋存层位。F1断层的次级断层非常发育，尤其在岩体的南、北两端接触带，产生了规模较大的破碎带，是矿区金矿体的次要赋存层位。

F1断层内分布的矿体主要为Ⅰ号、Ⅳ号和Ⅴ号金矿体，分别赋存在震碎角砾岩、隐爆角砾岩和角砾状大理岩中，矿体呈似层状、透镜状、蛇形弯曲状、不规则长条状等，矿体具分支复合、收缩膨胀以及尖灭再现等特征。F1断层的次级断层内分布的主要为脉状金矿体，规模大小不一，数量众多，局部品位比较高。整体来看，矿区金矿体赋存于F1断层及其次级断层形成的破碎带中，形态、产状与规模严格受断层破碎带控制；金矿体主要分布于F1断层两侧，空间展布、形态与F1断层基本保持一致；远离F1断层，基本无金矿体形成，表明金矿体的形成与F1断层关系十分密切(图5)。

图5 老鸦巢金铅锌矿区473线地质剖面图

F1断层两侧岩石含金情况见表1。结果显示，F1断层破碎带中岩石Au的含量明显高于地壳Au的克拉克值，而断层下盘的含金量明显高于上盘，靠近断层的隐爆角砾岩和震碎角砾岩的含金量明显高于远离断层的硅质泥灰岩。表明F1断层破碎带内矿化蚀变强度明显大于带外，矿体主要赋存于断层下盘的隐爆角砾岩和震碎角砾岩中，远离F1断层矿化减弱。所以，隐爆角砾岩和震碎角砾岩是矿区内金矿较为理想的储矿场所。

2.4 裂隙构造控矿

裂隙构造是矿区内分布最为广泛的一种控矿构造，发育在老鸦巢倒转背斜的核部、两翼以及近矿围岩中。根据野外调查和矿区坑道内裂隙统计分析，矿区地层内发育五组裂隙，其优选产状分别为①335°∠76°；②42°∠50°；③360°∠70°；④290°∠52°⑤121°∠49°(图6)，其中①、②两组为褶皱早期形成的X剪节理，③是与①、②两组同期形成的张节理，④、⑤两组为岩浆作用下形成的一对X剪节理。矿区岩浆岩中发育两组裂隙，产状分别为320°∠45°和185°∠75°[16]。

图6 老鸦巢金铅锌矿区180条裂隙极点等密图(据文献[16]修改)

上述裂隙构造既是矿液运移的细微通道，又是矿液充填交代沉淀的有利场所，矿化非常发育，矿化类型既有铅锌黄铁矿化，又有金矿化，但总体规模较小，通常只发育一些小的矿体或矿化体，仅在两组裂隙交汇处才可形成较富的矿体。裂隙构造中矿体呈细脉状、透镜状、似层状、不规则状等，其主要以三种形式存在：第一种是产于岩体接触带外侧，矿化在空间上呈脉状、透镜状和不规则状，主要形成铅锌矿体，品位往往比较富；第二种是产于矿区花岗闪长岩中，矿化主要呈细脉状，品位不高，规模不大，主要是铅锌矿化；第三种是产于F1断层两侧，与Ⅵ金矿体近于平行，常形成细脉状或透镜状的小矿体，金品位一般比较低，远离F1断层矿化减弱乃至消失(图7)。

图7 老鸦巢金铅锌矿区476线(a)和475线(b)勘探线剖面图

从围岩性质来看，这些含矿的裂隙构造主要产于灰岩、含燧石灰岩、炭质灰岩、硅质岩、泥灰岩及花岗闪长岩中。从矿化种类来看，沿裂隙构造分布的金矿化整体比较弱，连续性差，规模比较小，主要为细脉状矿体，偶尔在局部地段形成透镜状小矿囊，主要因为这类构造带规模小、岩石破碎程度低、远离花岗闪长岩体，不利于含矿热液的迁移和富集。而沿裂隙构造分布的铅锌矿化虽然规模也不大，但由于岩体接触带附近岩石破碎强烈、热液贯通能力比较强且供应十分充足，利于含矿热液的富集而形成小而富的矿体，局部裂隙发育处可形成规模相当的富铅锌矿体。

3 构造控矿机制探讨

在加里东基底构造期，水口山铅锌金银矿田受湘中异地地体株洲—衡阳NE向断层及郴州—邵阳NW向转换断层和羊角塘—五峰仙EW向断层联合控制，成为地壳软弱带幔隆区，深部长期处于热聚集地带，是燕山期岩浆活动的重要场所。印支期及燕山早—中期运动，使得区域泥盆系—三叠系形成一系列大小不一的褶皱和与褶皱相应配套的断层，贯通深部断裂和各地层，同时在地层中形成大量的构造角砾岩带，为后期岩浆的侵位和矿床的形成提供良好的通道。

燕山运动中—晚期，大规模的构造运动使得壳幔混合型的“Ⅰ”型花岗岩浆由深部向地表迁移并沿上述通道上升而导入矿田，在矿田的双层结构滑覆构造带和次级倒转背斜轴部等构造有利部位定位，形成花岗闪长岩体，并且在岩体周围形成大规模的接触破碎带和一系列的围岩蚀变。岩浆多次侵位上升过程中，伴随岩浆演化，后期形成大量富含Au、Pb、Zn元素的热水溶液，这些热水溶液沿着断层运移，温度、压力和盐度急剧下降，Au、Pb、Zn成矿元素溶解度下降，并且在富含SiO2的二叠系的参与下，沿断层、背斜核部虚脱空间、构造角砾岩裂隙等部位发生沉淀，形成金铅锌矿体。

4 找矿方向

1)作为矿区最为重要的控矿构造，老鸦巢倒转背斜控制的矿体主要分布于倒转背斜的翼部和轴部的虚脱空间以及倒转背斜轴部的张裂带，所以今后找矿仍然应该围绕老鸦巢倒转背斜的轴部和翼部进行。

2)矿区的铅锌矿体主要围绕花岗闪长岩体分布，且主要分布于花岗闪长岩体北侧，产于岩体接触破碎带及超覆部位，远离岩体接触带矿化减弱；花岗闪长岩体的凹部、超覆接触部位、接触-断层叠加复合部位是最有利的成矿空间，而经过几十年的地质工作，花岗闪长岩体的凹部、接触-断层叠加复合部位勘查程度已经非常高，因此今后铅锌矿的找矿工作应该围绕花岗闪长岩体超覆接触部位进行。

3)NNE向的F1断层及其次级断层控制着矿区主要金矿体的分布，而F1断层下盘的隐爆角砾岩和震碎角砾岩是金矿体最有利的赋存层位，远离F1断层则几乎很难有大规模的金矿化形成，所以F1断层下盘的隐爆角砾岩和震碎角砾岩依旧是今后寻找金矿体的主要部位。

4)受裂隙构造控制的矿体主要赋存在栖霞组的厚层灰岩、炭质灰岩以及当冲组的硅质岩，灰岩以及硅质岩为有利的容矿围岩，成矿规律不够明显。这类矿体规模小、埋藏深、不易开采，但数量多、品位高，局部可能形成规模可观的富矿体。矿区铅锌资源日益枯竭，加强对该种类型矿体的研究，实现找矿突破，将成为矿山可持续发展的重要途径。

5 结论

1)老鸦巢矿区内共发现铅锌硫矿体17个，金矿体15个；矿床在垂向上具有一定的分带特征。

2)矿区控矿构造主要有四种类型，包括褶皱构造、岩体接触构造、断裂构造和裂隙构造；其中褶皱构造是区域性的控矿构造，岩体接触构造是矿区重要的控矿构造，断裂构造是矿区次要控矿构造。

3)今后找矿应该围绕老鸦巢倒转背斜的轴部和翼部进行，花岗闪长岩体超覆接触部位是今后寻找铅锌矿体的有利部位，F1断层下盘的隐爆角砾岩和震碎角砾岩是今后寻找金矿体的主要部位。

4)裂隙构造控制的矿体数量多，品位高，局部可能形成规模可观的富矿体，加强对该种类型矿体的研究，是应对矿区铅锌资源日益枯竭、实现矿山可持续发展的重要途径。