贵州天柱云洞铅锌矿地质特征及成矿作用分析

罗邦良，杨宗文，刘 灵，石庆鹏，杨贵龙

(贵州省地质矿产勘查开发局101地质大队，贵州 凯里 556000)

近年，通过天柱地区重晶石勘查与研究，在大河边-云洞地区发现铅锌矿，铅锌矿赋存于震旦系陡山沱组碳酸盐岩中，矿体呈层状、似层状产出，延伸规模较大。前人报道了天柱大河边(云洞)地区铅锌矿的发现(刘灵 等，2017；石庆鹏 等，2018；黄林 等，2020)，认为铅锌矿形成与热水喷流作用有关(温汉捷 等，2017)。为进一步研究铅锌矿成成矿作用和矿床成因问题，本文依托《黔东震旦系铅锌矿成矿规律及靶区预测》局管科研项目，从区域地质背景、赋矿地层、控矿构造、矿体规模、矿石特征及矿化阶段等方面，通过与湘西董家河铅锌矿床对比，总结该区铅锌矿成矿作用和建立矿床模式，对开展区域成矿规律及成矿预测具有重要意义。

1 区域地质概况

云洞铅锌矿床位于扬子陆块东南缘。构造演化经历了雪峰-加里东、海西-印支-燕山和喜马拉雅构造阶段。在新元古代至早古生代大致经历了大陆裂解、裂陷、沉积盆地的演化过程，形成的沉积盆地属陆内断陷盆地，其发展与江南隆起作用相伴相生，先后经历了盆地裂陷、充填沉积和盆地关闭阶段，其中裂陷、充填沉积阶段为重晶石、铅锌成矿的重要时期。本区以雪峰-加里东期构造发育为主，发育有北东向、北东东向的褶皱和断裂构造，其中北东东向的镇远-芷江断裂可能属于湘西黔东古裂陷槽的同生断裂，该断裂可能形成于雪峰期(陈建书 等，2011)，加里东期主要表现为北东向褶皱、断裂构造，控制天柱-新晃-玉屏震旦系-寒武系沉积成矿盆地，为重晶石、铅锌成矿提供有利储矿场所。在海西-燕山期沉积了石炭系-二叠系地层，与下伏青白口系呈角度不整合接触，喜马拉雅时期为整体抬升，且后期遭受改造。

本区属于南华裂谷盆地之雪峰次级裂谷盆地(图1A)(周琦 等，2016，2017；杜远生 等，2018)。盆地的下部为陆源碎屑-火山碎屑沉积，有时盆地底部还发育磨拉石沉积；中部为炭硅泥质沉积 ；上部为碳酸盐岩与陆源碎屑岩沉积。青白口纪为一套厚度巨大的海相陆源碎屑岩与火山碎屑岩建造；南华纪为冰川-海洋杂砾岩及含锰炭泥岩建造；埃迪卡拉(震旦)纪为陆棚硅泥岩夹白云岩建造；寒武纪早期为斜坡-盆地炭泥岩夹灰岩建造，晚期为台地碳酸盐岩建造。不同时期的沉积建造，代表盆地充填序列特征。

图1 贵州天柱云洞铅锌矿床地质简图

2 矿床地质特征

2.1 赋矿地层

铅锌矿赋存于震旦系陡山沱组顶部、中部和底部。矿体顶板主要为炭质页岩，局部地段为泥质白云岩，矿层与顶板为整合接触。底板多为铅锌矿化白云岩，局部地段与南沱组直接接触，岩性为含砾砂岩，矿层与底板亦为整合接触。主要岩性由下至上为灰色中厚层细晶白云岩、硅质白云岩，泥质白云岩夹黄铁矿、炭质页岩以及粉砂岩，白云岩常发育马牙状及钩状构造，粉砂岩常发育水平细砂纹层理构造。

本区铅锌矿化主要有两层。第一层位于陡山沱组下部，容矿岩石主要为硅质白云岩和细晶白云岩，以闪锌矿为主，方铅矿为次，闪锌矿以细脉浸染状份布于白云岩裂隙中，方铅矿以团粒状嵌布，闪锌矿多数产于燧石条带间隙中，部分产于白云石脉边缘。第二层位于陡山沱组中部及上部，容矿岩石主要为白云岩，以闪锌矿为主，有两种形式，其中一种闪锌矿以星点状产于白云岩中；另一种以细脉浸染状产于白云岩裂隙中，常与白云石共生。

2.2 控矿构造

区内发育北东走向-宽缓背斜褶皱构造，背斜轴部出露地层为南华系和震旦系，两翼近于对称，出露地层为寒武系。断裂构造呈北东走向，其中F1、F3分布于背斜两翼，为逆断层性质，且与背斜变形同期； F2为分布于背斜核部，为正断层，形成晚于背斜褶皱，对铅锌矿具控矿作用。

2.3 矿体形态、产状及规模

矿体形态呈层状、似层状、透镜状产于震旦系陡山沱组顶部、中部和底部白云岩裂隙中，主要以闪锌矿为主，偶见方铅矿。其中。产于陡山沱组底部(Ⅰ号矿体)和中部(Ⅱ号矿体)的矿(化)层厚度、品位相对较稳定。顶部矿(化)层厚度、品位极不稳定，呈透镜状分布。

2.4 矿石特征

矿石矿物：主要由闪锌矿、黄铁矿、白铁矿、少量方铅矿及黄铜矿组成，脉石矿物主要由石英(燧石)、白云石、方解石、重晶石及沥青。闪锌矿矿物有两种形式，一种呈米黄色细晶与黄铁矿、方解石和石英共生构成稠密浸染状构造，另一种棕黄色闪锌矿-黄铁矿与白云岩构成条纹状构造；黄铁矿主要呈自形立方体状结构，其中主矿化阶段的黄铁矿主要为细粒状及块状，部分黄铁矿在闪锌矿表面形成镶边结构；白铁矿呈针状、柱状与细晶黄铁矿、闪锌矿共生；石英为白色和烟灰色两种，主要与主矿化阶段的硫化物共生，部分石英生长纹层中常充填有硫化物(闪锌矿)及重晶石；方解石和白云石呈团块状和细晶状两种，团块状方解石和白云石生长在硫化物(闪锌矿、黄铁矿)及石英的裂隙中呈细粒状方解石和白云石与细晶闪锌矿和黄铁矿交代生长，部分肉眼看上去为烟灰色-浅灰色。石膏和重晶石为白色，主要呈块状与硫化物共生，部分呈纹层状分布在石英生长纹理之间。黄铁矿与闪锌矿共生。沥青为黑色粒状分布在石英晶隙中，部分沥青还包含黄铁矿、闪锌矿等硫化物。暗示成矿作用可能有沥青参与硫酸盐还原成S2-过程。

矿石结构构造：矿石构造主要有碎裂状和网脉状两种，前者为米黄色闪锌矿呈浸点状构造(图2a)，后者为棕黄色闪锌矿网脉状状构造(图2b)；矿石结构有粗晶结构和细晶结构两种，前者为粗晶结构(图2c)，闪锌矿与方解石共生；后者为细晶结构(图2d)与白云石共生。

图2 天柱云洞铅锌矿床矿石结构构造特征

矿石类型：矿石自然类型以浸点状矿石、脉状矿石为主，少量见角砾状矿石；工业类型为硫化矿石。

围岩蚀变：主要以硅化和黄铁矿化为主，少量方解石化(白云石化)、重晶石化。硅化是本区最主要蚀变现象，黄铁矿化有两种，一种是成岩期黄铁矿化，与地层岩石同时形成；另一种是成矿热液期的黄铁矿化，与闪锌矿、方铅矿关系密切。

2.5 矿化阶段

矿物生成序列可分为成岩阶段、早成矿阶段、主成矿阶段及晚成矿阶段。成岩阶段的矿物组合主要为草莓状黄铁矿散布在含炭页岩、泥岩与粉砂岩互层的砂岩层及白云岩中，白云岩中见少量重结晶的方解石。早成矿阶段以团块状、粗晶黄铁矿居多，夹杂少量棕黄色闪锌矿，并伴有大量石英沉淀(强硅化现象)，这一阶段主要是对陡山沱组地层的部分金属元素进行萃取活化。主成矿阶段主要矿物组合为细晶黄铁矿、白铁矿、细晶(米黄色)闪锌矿及少量方铅矿；与细晶硫化物共生的主要为方解石和石英，方解石、石英围绕闪锌矿等硫化物生长或充填在硫化物果粒之间；晚成矿阶段为方铅矿、黄铜矿和粗晶立方体状黄铁矿充填在早阶段已有矿物之中，伴有大量重晶石、方解石、白云石和沥青沉淀，多分布在已形成的硫化物裂隙中，或者呈团块状分布在矿脉中。

3 与董家河矿床对比

通过云洞铅锌矿赋矿地层、容矿岩石、矿体特征、矿石特征、蚀变特征、矿体顶底板及夹石、地球化学特征与湖南董家河铅锌矿床特征(曾勇 等，2007；汤朝阳 等，2009；左勇 等，2015；陈寅萨 等，2017；司妍博 等，2018)对比研究。

表1 天柱云洞铅锌矿特征与湖南董家河铅锌床特征对比表

综上所述，从两矿床的矿石结构构造、矿物组合，围岩蚀变及流体包裹体特征来看，表明矿床的成矿流体属中低温成矿流体，成矿作用受地层、岩相及构造热液双重因素控制，矿床成因为低温沉积改造型矿床(段其发，2014)。

4 成矿作用分析

4.1 成矿控制

(1)地层控矿

铅锌矿床严格受地层层位控制，具层控型矿床特点，赋矿层位为震旦系陡山沱组底部的白云岩中，顶板为灰色泥质白云岩，与白云岩的界线不明显。泥质白云岩的厚度变化大，向上出现暗色泥质页岩，底板为冰为在云洞矿区，扰动层的扰动程度不强，主要是形成顺层的裂隙-充填构造，“角砾化”的程度不高。裂隙间的充填物和其他地区盖帽白云岩中扰动层的充填物一致，早期为乳白色白云石，晚期为烟灰色的燧石、石英，在构造裂隙中，早期乳白色白云石不发育。

(2)沉积相控矿

埃迪卡拉纪-寒武世时期，该区处于盆地边缘斜坡。在盆地边缘斜坡带上老堡组沉积了厚度较大的硅质岩夹炭页岩组合，发育滑塌滑移构造，局部形成滑塌角砾岩，代表斜坡相特征。而在盆地边缘斜坡下部陡山沱组主要没积了碳酸盐岩夹少量陆源碎屑岩组合，碳酸盐岩以泥质白云岩为主，碎屑岩以粉砂岩为主，发育水平层理和细粒黄铁矿纹理，代表浅海陆棚相特征(图3a)。

图3 天柱大河边-云洞铅锌矿床成矿模式图Fig.3 Mineralization model of Dahebian-Yundonglead-zinc deposit in Tianzhu

(3)构造控矿

铅锌矿床主要产于北东走向背斜内部，在背斜轴部发育一个大型正断层，两翼发育平行褶皱枢纽的逆断层，后者可能与褶皱构造变形同期，而正断层晚于褶皱形成，切穿褶皱。该区褶皱及断层主要为浅表层构造样式，与江南加里东期构造特征一致，背斜构造是内生热液矿床的主要控矿构造。本区铅锌矿主要围绕云洞背斜核部分布，在背斜核部或近核部两侧矿化较强，品位较富；远离背斜构造，矿化相对较弱，若在背斜核部有断层叠加对矿化更有利，如F2断层破碎带中见到铅锌矿化，表明铅锌矿化与构造关系密切。

4.2 矿床成因分析

5 成矿模式

云洞铅锌矿床受地层、岩相及构造热液作用的双重控制，矿床成因属中低温热液改造矿床。成矿物质来源主要来源于下伏含矿地层，部分来自基底变质岩。成矿经历了沉积成岩和后期热液改造阶段，在沉积成岩阶段，本区可能存在富含Pb、Zn的沉积地层，成岩后的低温盆地内热卤水作用以及构造热液活动使下伏岩石、赋矿围岩及局部基低变质岩石中Pb、Zn元素发生了活化迁移而在有利的层位(陡山沱组)及容矿岩石(白云岩)最终富集成矿(图3b)。

6 结论

天柱云洞铅锌矿床赋存于震旦系陡山沱组，严格受地层层位控制，具有浅海陆棚相控矿特征，其受构造控矿明显。成矿物质主要来源于震旦系陡山沱组，部分来自于基底变质岩，铅锌矿成矿作用成矿经历了沉积成岩和后期热液改造阶段，矿床成因属中低温沉积改造矿床。