鄂东南章山铜铅锌多金属矿床成矿地质条件与成矿规律分析

袁红伟

(湖北省地质局第一地质大队，湖北 大冶 435100)

0 引言

鄂东南章山铜铅锌多金属矿位于扬子准地台下扬子台褶带西端，大冶凹褶断束北东缘，保安—汪仁复背斜核部、黄石—武穴铅锌银成矿带中。20世纪80年代以来，多家地勘单位在区内开展地质找矿工作，对区内发现的铅锌银矿化点进行了评价，总结了成矿规律、控矿因素，初步认为矿床成因类型为沉积-热液改造型，研究比较深入。以往在本区开展的矿产地质工作主要有湖北省鄂东南地质大队于1993年提交的《章山铜铅锌矿(化)点检查地质小结》、湖北省地质调查院于2003年提交的《湖北省黄石市章山铅锌多金属矿评价地质报告》等。

本文结合前人工作及近年来的地质找矿资料[1-9]，通过对章山铜铅锌多金属矿的分布规律及成矿地质条件进行综合分析，探讨其矿化元素、围岩蚀变分带规律，总结矿床成因类型及成矿模式，并提出找矿方向。

1 区域地质背景

区域上位于扬子准地台下扬子台褶带西端，大冶凹褶断束北东缘，保安—汪仁复背斜核部。北靠黄金山向斜，南邻大冶湖新生代地堑盆地的北部边缘(图1)。

图1 鄂东南地区矿产资源分布略图

1.1 区域地质

区内地层分区属扬子区下扬子分区大冶小区，地层发育齐全，区内除缺失中、下泥盆统和下石炭统的地层外，从寒武系至第四系均有出露，以古生界和中生界为主，有少量新生界的地层分布。

下古生界的地层分布于黄石市以南的保安—章山和毛铺—两剑桥地区，以志留系最为发育。上古生界的地层分布在铁山以南的广大地区，以二叠系为主。中生界的地层分布最广，以三叠系为主，全区均有出露，侏罗系、白垩系主要分布在区内西北部的黄石—大冶—灵乡以西的地区。新生界的地层主要分布于长江沿岸、大冶湖、阳新盆地及其附近的地区。

自古生代以来，大冶凹褶断束经历了多旋回构造运动，形成了多层次、多级别、多样式构造叠加、改造的格局。其中燕山期NNE的断褶系叠加改造印支期形成的NWW—近EW向褶断束是区内地质构造的最主要特征。

区内褶皱构造有印支期形成的近EW向和NWW向的线状褶皱，燕山期改造形成总体呈NWW向展布、局部呈向北突出的弧状褶皱，燕山期形成的NNE向鼻状褶皱或斜列褶皱三种表现形式。

近EW向和NWW向的线状褶皱主要分布于大冶凹褶断束南部，形成时间较早，其轴向延伸长度较大，枢纽起伏较小，轴面多向南倾，向斜宽缓，背斜紧闭，形成隔挡式褶皱。组成褶曲的最老地层为寒武系，最新地层为中下三叠统嘉陵江组。区内的弧状褶皱主要分布于大冶凹褶断束中部，是燕山期褶皱叠加改造印支期褶皱的结果，总体呈NWW向或近EW向展布，局部由向北突出的半圆形弧状褶曲组成，弧形褶皱体的东西两端略向南收敛，南部多为近EW向的断层截切，褶皱的轴面南倾，北翼多倒转。区内的鼻状褶皱或斜列褶皱主要分布于大冶凹褶断束中西部地区，是燕山期褶皱叠加改造印支期褶皱的强烈表现，多分布于中西部NNE向主干断裂带附近，规模不大，轴向呈NNE向展布。

区内的断裂构造主要由NWW—近EW向、NE向、NW向和NNE向四个方向的断裂组成，断裂具有多期活动的特征。

大冶凹褶断束内燕山期的岩浆活动频繁，侵入岩和喷发岩均十分发育，岩浆岩的分布面积约占区内总面积的25%。自北向南依次分布有鄂城、铁山、金山店、灵乡、殷祖、阳新六大燕山期的中酸性侵入岩和130多个小岩体，并且分布有花马湖、太和两个燕山期的火山岩盆地。

根据岩体与地层的侵入关系、岩体之间的穿插关系，参考同位素年龄资料，将区内岩浆活动分为燕山期和喜山期两期，进一步划分为燕山早期、燕山晚期和喜山期三个侵入或喷发阶段，共六次岩浆侵入-喷发活动。

燕山早期的岩浆活动以侵入作用为主，有三次岩浆侵入，发生在晚侏罗世之前。第一、第二次岩浆侵入形成了灵乡、殷祖、阳新、铁山、金山店等一批中深—浅成相的侵入岩，其岩性以闪长岩、石英闪长岩为主。继大规模的岩浆侵入之后不久，第三次岩浆侵入活动开始，形成了铜山口、封山洞、铜绿山等一系列浅成—超浅成相的小斑岩体，以石英正长闪长玢岩、花岗闪长斑岩为主。

燕山晚期的岩浆活动发生在晚侏罗世以后，既有岩浆侵入作用，又有岩浆喷发活动。燕山晚期第一次岩浆侵入形成了浅成相的金山店、王豹山岩体，其岩石类型以闪长岩、石英闪长岩为主。燕山晚期第二、第三次岩浆侵入活动形成了浅成至超浅成相的鄂城花岗斑岩、花岗岩。燕山晚期，在区内西部的太和地区、东北部的花马湖地区形成由酸性—基性—中性—中酸性演化的火岩喷出岩。

喜山期的岩浆活动以裂隙喷发作用为主，主要发生在区内中部的大冶湖、阳新两个断陷盆地的中心，其岩性以碱质玄武岩为主，多呈裂隙式溢出，形成了近EW向的喷发岩墙。

1.2 区域矿产及分布规律

区内已发现和探明的矿产有黑色金属、有色金属、贵金属、化工原料、冶金辅助原料、建筑石料和地下热水等50余种矿产，矿床(点)710处，其中金属矿产地(点)345处。与岩浆侵入活动有关的铁、铜、金、铅、锌、银、钨、钼等内生金属矿产占绝大多数(图1)。

区内铁、铜、铅、锌、金、银等金属矿床，以接触交代矽卡岩型、接触交代-斑岩型、斑岩型、矿浆型、热液充填交代型和沉积热液改造型为主，多分布于燕山期侵入岩周边的接触带附近。石膏、煤等非金属矿产和能源矿产受一定的地层层位控制，石膏主要分布于上三叠统，煤主要分布于二叠系和侏罗系中。水泥用石灰岩、熔剂用灰岩、大理岩主要分布于寒武系、奥陶系、石炭系、三叠系的碳酸盐岩地层内。

区内与内生成矿作用有关的铁铜金矿床是岩浆活动特定发展阶段的产物，成矿期主要集中在燕山早、晚期岩浆侵入活动之后。区内多期次的岩浆活动导致成矿作用具有多期次的特征。成矿作用主要受断裂构造、岩浆-成矿演化系列、成矿地质背景和容矿层位四个方面的因素控制。矿床(体)在空间上分布不均衡，主要集中分布在燕山期侵入岩的周边、岩体内的围岩残留体和距岩体不远的围岩裂隙内。

2 矿区地质特征

矿区位于扬子准地台下扬子台褶带西端，大冶凹褶断束北东缘，保安—汪仁复背斜核部。北靠黄金山向斜，南邻大冶湖新生代地堑盆地的北部边缘。总体隶属黄石—广济多金属成矿带西端，汪仁—玮源口铜、铅、锌、银多金属矿化带范围内。

2.1 地层

矿区内地层主要出露一套下古生代碎屑岩及碳酸盐岩。寒武系受构造破坏，仅出露中上统，奥陶系出露完整，志留系则以下统高家边群分布为特征(图2)。区内地层总体呈EW向展布。其中，中上奥陶统宝塔组第三岩性段(O2-3b3)、下奥陶统大湾组(O1d)为赋矿层位。

图2 章山铜铅锌矿区地质简图

2.2 构造

矿区位于保安—汪仁复背斜的东段核部，下陆—章山断裂带的东部，褶皱和断裂构造十分发育(图2)。区内构造线的展布受区域下陆—章山东西主干断裂构造制约。

2.2.1 褶皱

主要为章山倒转背斜，北靠黄金山向斜，南与大冶湖隐伏向斜毗邻。背斜轴展布于汪仁、章山一线。汪仁复背斜轴向总体呈近EW向，章山地区背斜轴向呈向北突出的弧形弯曲，向东、向西延伸出工作区范围。背斜的轴面南倾，核部地层为中上寒武统，南翼为第四系覆盖，仅在大冶湖边出露零星志留系；北翼较完整，由奥陶系和志留系组成，地层倾向南，倾角40°～70°。背斜的核部发育有近EW向的走向断裂，两翼发育有NW、NE向的共轭压扭性断裂(图3)。

图3 章山矿区倒转背斜示意图

2.2.2 断裂

区内断裂发育，按断裂方向，主要为近EW向、NNE向、NE向、NW向四组构造。

EW向断裂带(F1)：位于章山倒转背斜的近轴部两侧，由多条顺层平行断裂组成。具有明显的层间滑动特征，表现为密集的裂隙带、角砾岩发育，同时具有多期活动性。断裂带走向为近EW向，断面总体倾向南，倾角50°～80°，断裂主要切割了中上奥陶统。断裂带岩石破碎强烈，宽达几米至几十米，由硅化角砾岩，构造透镜体及节理密集带组成，且可见方铅矿、闪锌矿充填。断层性质以逆断层为主，是本区重要的控矿构造带，区内矿(化)体分布于带内。该断裂带至少经历了三期活动：早期表现为压扭性；中期表现为张性；晚期表现为压性。

NNE向断层(F2、F3、F4)：F2、F3、F4断层分布在章山林场—石质铺一带，为平移逆断层，水平错距50～100 m，断面呈波状弯曲，局部见有透镜状、扁豆状的碎裂岩分布，成分主要为碳酸盐，局部见含铜重晶石脉顺断层产出。

2.3 岩浆岩

矿区范围内无地表岩体出露。据1996年湖北省地质局第一地质大队完成的《湖北省大冶市章山地区金异常一级查证小结》反映，在章山南坡硅化破碎带中有中酸性岩脉出露，沿含矿构造带向西延伸至周兰逊一带。结合2013年湖北省地质局第一地质大队在矿区开展普查时，在矿区西部圈定的重力异常反映及钻探工程验证，在钻孔40～200 m处发现大规模的溶蚀区，岩石角砾岩化较为发育，推测深部可能有隐伏岩体存在。

2.4 矿(化)体特征

2.4.1 矿化体特征

矿区范围内已发现铜、铅、锌、银矿(化)体(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)三个(图2)。矿体走向近EW，总体倾向南，倾角约60°。在走向上呈藕节状，加之地表剥蚀程度不一，矿(化)体仅在局部地段出露，且多为NE和NW向断裂构造错位移动。矿(化)体的空间展布严格受地层、EW向断裂构造及硅化破碎带制约，张性改造及NNE向断裂叠加部位矿化富集，形成工业矿体。矿(化)体主要赋存于中上奥陶统宝塔组及下奥陶统大湾组泥质瘤状灰岩、龟裂纹灰岩、网状白云质灰岩、薄—中厚层灰岩中的碎裂岩，角砾岩发育地段，矿石多呈脉状、细脉浸染状、角砾状，局部呈块状产出。各矿(化)体特征[10]如下：

Ⅰ号矿(化)体分布在石质铺—庙儿咀之间的EW向F1断裂带内。矿(化)体长约296 m，地表宽1.20～15 m，矿(化)体埋深为0～178 m。矿石品位：Pb：0.52%～3.40%，Zn：0.93%～3.56%，Ag：35.1×10-6～75.17×10-6，Cu：0.44%。

Ⅱ号矿(化)体分布在庙儿咀南东约500 m处，矿体长83 m，地表宽0.91～4.83 m，矿体倾向延伸超过400 m。矿石品位：Pb：0.55%～2.86%，Zn：0.5%～5.5%，Ag：40.05×10-6～47.21×10-6，Cu：0.2%。

Ⅲ号矿(化)体位于章山林场南约230 m处，长度100 m，地表宽度0.76 m，倾向埋深210 m。矿石品位：Cu：0.67%，Ag：49.9×10-6。

2.4.2 矿石特征

主要金属矿化为铜、铅、锌、银，次为弱金矿化。主要分布在章山林场—石质铺一带章山倒转背斜北翼的EW向断裂带中的硅化破碎岩及角砾岩内。

1)矿石或矿化类型：矿石按工业类型可划分为锌矿石、铅矿石、银铜矿石、铅锌矿石四种。矿化类型分为铜、铅、锌、银，次为弱金矿化。

2)矿石组成：矿石矿物组合有两种，一为银砷黝铜矿-黄铜矿-方铅矿多硫化物组合；二为(黄铜矿)-方铅矿(闪锌矿)-黝铜矿-孔雀石组合。矿物呈他形粒状，局部见较好晶形，粒径多小于1 mm，以团粒状、细脉浸染状产于角砾岩中。地表矿石氧化后，脉石矿物以方解石、重晶石、莹石多见。矿石中的有益组分主要为铜、银、铅等。铜矿物主要有黄铜矿及其氧化物；铅矿物有方铅矿；银主要赋存于角银矿中，少量赋存在铜、铅等矿石矿物中，成为伴生组分，而铅由于含量较低，也只作为伴生组分。

3)矿石结构构造：矿石结构主要为他形粒状结构和交代结构。矿石构造主要有角砾状构造、脉状构造和浸染状构造等，其中角砾状、浸染状最为常见。

4)围岩蚀变特征：近矿围岩蚀变较为强烈，主要为硅化、碳酸盐化、重晶石化及萤石化等。其中硅化、重晶石化与铅锌矿化关系密切，而方解石化，莹石化则多与铜矿化有关。

2.5 矿(化)体分布规律

1)矿化分带。地表以铅为主，次为铜、银，在深部以闪锌矿、方铅矿为主，总体表现出上铜银、下铅锌的分带特征。

2)矿物分带。金属矿物以黝铜矿、黄铜矿为主的矿物组合，以方铅矿、闪锌矿为主的矿物组合，宏观上分带与成矿元素相对应。

3)矿化蚀变分带特征。矿化带中，围岩蚀变具明显分布规律：碳酸盐化主要分布在矿化带两侧及边部，以方解石、白云石为主的蚀变矿物多呈脉状、网脉状产于断裂及两侧破碎的围岩中，与铜矿化关系密切。硅化、重晶石化及萤石化则主要分布在矿化带中部，萤石常与重晶石相伴，也见有少量独立的萤石脉，在重晶石、萤石脉中普遍见有不同程度的铜矿化。

2.6 控矿因素分析

2.6.1 地层控矿因素

1)成矿元素在地层中分布特征。章山铜铅锌矿赋矿层位为奥陶系中上统宝塔组及下统大湾组，区域上杨武山铅锌矿赋矿层位为下三叠统大冶组第三、四岩性段及中下三叠统嘉陵江组第一岩性段，可以认为矿体的产出是受层位控制的(表1)。

由表1可见，Cu、Pb、Zn、Ag元素高含量值主要分布在龙马溪组(O3S1l)中，次为大湾组及宝塔组中，显示出本区成矿元素在奥陶系中具明显富集的特征。

表1 不同地层层位微量元素含量Table 1 Contents of trace elements in the different strata

2)成矿元素在不同岩性中分布特征。区内与成矿元素有关的岩性主要为瘤状灰岩、网眼状灰岩、龟裂纹灰岩及含生物碎屑灰岩。铅、锌主要集中分布在龟裂纹灰岩及含生物碎屑灰岩，次为瘤状灰岩中，铜则产于瘤状灰岩及网眼状灰岩中。

2.6.2 构造控矿因素

矿体产出在空间上与EW向(东端为NW向)构造带密切相关，矿体的形态、产状严格受破碎带制约，近EW向构造带为导矿和容矿构造。

1)区域构造与成矿关系：区域下陆—章山近EW向断裂带为一多期次活动的深大断裂构造，控制着黄石—广济多金属成矿带西段矿化分布，是区内主要的导岩、导矿构造。

2)断裂构造与成矿关系：矿(化)体的分布与汪仁—章山近EW向断裂—构造破碎带展布相一致，且主要成矿元素高含量值则受控于该断裂带内的硅化角砾岩、节理、裂隙密集带。构造破碎带中是铜、铅、锌矿(化)体主导的控矿构造和储矿构造，NNE向断裂叠加、改造部位，矿体厚度大，品位富。

2.6.3 岩体控矿因素

区内地表没有岩体出露，据以往物探重力异常反映及钻探工程验证，在钻孔40～200 m处发现大规模的溶蚀区，岩石角砾岩化较为发育，推测深部可能有隐伏岩体的存在，推测深部岩体可能对成矿作用有较为密切的关系。

结合矿石组合来看，矿石矿物均为低温热液型矿物，成矿与热液活动关系密切。从矿体矿物组合、地层变质、围岩蚀变特征以及地表发育有岩脉等现象来看，热液与岩浆活动有关，且章山地表发育有大面积的硅帽，而硅帽即是一种岩浆岩矿床的远程找矿标志。

2.7 矿床成因

关于矿床成因，存在着不同认识。黄智辉、李均等依据矿体赋存部位、矿石组合、成矿物质来源等特征，认为“章山铅锌矿成因类型为沉积-(热液)改造型”[11]；蔡恒安、阮启林等根据章山铅锌矿热液蚀变发育、矿化与热液脉体密切伴生的特征，认为“章山铅锌矿为一典型的热液矿床[12]”。结合矿石矿物均为低温热液型矿物，并和本区已知沉积-热液改造型狮子立山锶铅锌矿床类比，比较认可前者的观点，即认为本区铜、铅、锌、银多金属矿的成因类型为沉积-热液改造型。但与典型的沉积-热液改造型矿床[13-20]相比，层控特点不够典型。

3 成矿模式探讨

参照以上认识，试概括如下成矿模型(图4)。

图4 章山铜铅锌多金属矿综合成矿模式图

4 找矿思路及找矿方向

4.1 找矿思路

1)章山铜铅锌多金属矿矿(化)体产出在空间上和EW向构造带密切相关，矿体的形态、产状严格受破碎带制约，近EW向构造带为导矿和容矿构造。受构造活动的影响，成矿热液携带来Pb、Zn、Ag、Cu、Au等矿质，通过热液循环在有利的部位形成工业矿体。

2)章山铜铅锌多金属矿具有矿化分带特征，地表以铅为主，次为铜、银，在深部以闪锌矿、方铅矿为主，总体表现出上铜银、下铅锌的分带特征。

3)章山铜铅锌多金属矿矿体赋矿部位为奥陶系，在EW向断裂带已发现的矿体均没有脱出本层位，可以认为矿体的产出是受层位控制的，部分矿质来自于矿源层本身携带的Pb、Zn等矿质。

4)据熊继传、魏世昆提出的关于鄂东地区找矿的突破方向[21]，“根据成矿理论和矿化信息标志，鄂东南地区大岩基(体)外围是寻找隐伏的多金属矿有利部位。理论依据：一是根据深源流体与地幔热柱成矿模式，大岩基(体)外围有成矿地质条件；二是根据成矿系列理论，与热液有关的矿床，一定地区内存在一个系列在发生发展上有联系的不同类型矿床的组合；三是成矿元素分带即热液矿床沿垂直或水平方向具有分带性”。

章山铜铅锌多金属矿地处铁山岩体的南东缘，位于铁山岩体的外围；区域上已有大(中)型狮子立山锶铅锌矿床和风梨山铅锌矿床，成因类型为沉积-热液型；区内矿物分带具上铜银、下铅锌的垂直分带特征，矿化元素、围岩蚀变分带特征明显。区内矿体受岩性界面、断裂控矿作用明显，围岩蚀变强烈，地表有硅化带找矿标志，由此认为章山铜铅锌多金属矿符合深源流体成矿模式，区内具有大型沉积-热液改造型矿床的远景。

5)依据深源流体成矿理论，章山铜铅锌多金属矿可与江西银山及本区丰山洞矿床成矿模式类比，拓展找矿思路，寻求找矿方向的突破。

6)章山地区还具备寻找隐伏岩浆岩型或隐伏斑岩型的铜多金属矿床可能。一是以往工作发现的银铜矿体其矿石矿物组合为和热液有关的多硫化物组合；二是章山地表发育有大面积的硅帽，而硅帽即是一种岩浆岩矿床的远程找矿标志；三是鄂东南地区岩浆岩极为发育，已发现的内生金属矿床绝大部分均和六大岩体有关，结合湖北省地质局第一地质大队于2013—2015年在该区开展普查时，利用钻探工程对矿区西部圈定的重力低值异常进行验证，在40～200 m处发现大规模的溶蚀区，岩石角砾岩化较为发育，推测深部可能有隐伏岩体的存在，因此本区存在寻找岩浆岩型隐伏矿床的可能。

4.2 找矿方向

1)章山林场—石质铺一线EW向构造破碎带(F1)。已知矿体走倾向延伸及其成矿条件有利地段将是今后工作主要方向。区内已知矿体沿F1断裂断续分布。据钻探工程揭露，该断裂带已向下切割是-400 m仍有延伸，矿体走、倾向均未控制，其走向及深部仍有较大的找矿空间。

2)奥陶系。中上奥陶统宝塔组第三岩性段、下奥陶统大湾组是矿体赋存层位。以往认为矿体赋存部位仅为宝塔组第三岩性段，据近期普查资料反映，大湾组也是矿体赋存的主要层位；依据Cu、Pb、Zn、Ag元素分布特征，高含量值主要分布在龙马溪组中，因此龙马溪组也应引起重视。

3)在已知矿体的深部寻找斑岩型-矽卡岩型矿床。据物探异常反映及钻探工程揭露，钻孔40～200 m处见有大规模岩溶区，推测矿区深部可能存在隐伏岩体，因此寻找斑岩型-矽卡岩型矿床也是今后的找矿方向。

5 结语

章山铜铅锌多金属矿地处铁山岩体的南东部，其成矿元素、围岩蚀变具有分带特征，成矿地质环境有利。矿(化)体明显受地层、构造控制，矿(化)体延伸稳定，矿体主要赋存于奥陶系，后期NNE向断裂构造叠加、改造地段是矿体富集有利部位。围岩蚀变中硅化、重晶石化、方解石化等与矿化关系密切，是直接找矿标志。本区铜铅锌多金属矿(化)体的分布，可能与深部隐伏的岩浆岩体有成因联系，并显示出区内具有较好的找矿远景和资源潜力。

致谢：文章编写过程中得到杨伟卫、徐玮等同志的指导和帮助，在此一并致谢。