黔东铅锌矿床地质特征与分布规律及成因分析

彭 松，金中国，刘开坤，王 琼

(1.贵州省有色金属和核工业地质勘查局核资源地质调查院，贵州 贵阳 550005；(2.贵州省有色金属和核工业地质勘查局，贵州 贵阳 550005)

0 引言

近年来，随着贵州五指山地区纳雍枝大型铅锌矿床的发现，打破了贵州无大型铅锌矿床的历史，引起地质学界的热议。众多专家学者从矿床特征[1-5]、控矿因素[6-7]、成矿过程[8]、成矿模式[4，7，9]、成矿地质条件[7，10]等方面对五指山矿集区作了大量的研究。但由于缺乏年代学证据，成矿带归属问题尚未定论，王生伟等[11]利用Rb-Sr等时线法获得其成矿年龄为(458.2±2.9)Ma，韦晨等[12]通过对比研究，认为五指山矿集区应属黔东成矿带，第一次提出成矿带归属。黔东成矿带多为矿点、小型矿床及少数中型矿床，如牛角塘、铜仁塘边、卜口长、嗅脑等矿床，将五指山矿集区成矿带归属于黔东成矿带，填补了湘西—黔东成矿带在贵州境内无大型铅锌矿床的空白，更使黔东成矿带地域上向西延伸至普定五指山地区。结合前人对黔东铅锌矿的研究，对黔东成矿带内几个典型矿床成矿地质背景、矿床地质特征、矿床地球化学特征及矿床空间分布规律进行初步总结，分析其矿床成因类型，并尝试探讨其成矿过程。

1 区域地质背景及矿床分布规律

1.1 区域地质背景

黔东成矿带位于扬子陆块东南缘，与江南造山带西部相接。区域性构造为NE向木黄-贵阳-普安大断裂和三都—万山大断裂及以其为中心的断裂-褶皱系。木黄-贵阳-普安大断裂经印江木黄、石阡、贵阳、安顺、普安等地斜贯贵州全境，南延云南师宗，北延湖南慈利，走向北东，为一条岩石圈深大断裂。三都—万山大断裂经铜仁、玉屏、台江、丹寨、三都及独山基长等地，北东走向，斜贯省境的一条多期活动的隐伏岩石圈深大断裂，始于雪峰-加里东期[13]。

区内除志留系缺失外，从新元古界到第四系均有出露，而下古生界沉积的碳酸盐岩厚度达上千余米[14]，其中震旦系灯影组与寒武系清虚洞组为区内铅锌的主要赋矿层位(图1)。

图1 黔东大地构造位置图(a)及铅锌矿床分布地质简图(b)

1.2 矿床分布规律

从空间上看，铅锌矿的分布与区内的断裂构造密切相关，矿床(点)的分布受NE向的深大断裂控制。西部铅锌矿床沿木黄-贵阳-普安大断裂北西侧分布，东部铅锌矿床分布以NE向三都—万山断裂为中心呈带状展布。

区内NE向的深大断裂控制了次级构造单元的发育，铅锌矿床的空间分布明显受区域构造格架的控制，NE向的断层-褶皱构造组合为区内主要控矿构造。纳雍枝矿床形成于五指山背斜和NE向次级断层组成的构造中，都匀牛角塘铅锌矿床受控于狮子洞背斜和NE向的早楼断裂及其次级断裂构造组合，竹子寨—大雅背斜和NE向的松桃—水田断裂及其次级断裂控制嗅脑铅锌矿床，塘边、卜口场矿床受偏岩背斜和NE向铜仁—玉屏大断裂及其NE向断层的构造控制。

2 矿床地质特征

研究区除志留系缺失外，从新元古界到白垩系地层均有出露，岩性以碳酸盐岩为主，泥(页)岩、砂岩次之。区域性构造木黄-贵阳-普安大断裂和三都—万山大断裂呈NE向贯穿研究区，受武陵—喜山期构造运动影响，矿床分布区域构造变形复杂，主体构造为轴向NE的背斜(五指山背斜、偏岩背斜)和切穿背斜的NE向断层。区内岩浆活动弱，西部地区仅出露上二叠统峨眉山玄武岩，且在五指山地区被剥蚀殆尽，东部地区在梵净山一带见花岗岩体产出，在凯里—镇远、雷山一带见钾镁煌斑岩出露。

2.1 赋矿层位及岩性

黔东铅锌矿床(点)主要产于碳酸盐岩地层中，白云岩、灰岩为主要的赋矿岩性，赋矿层位为震旦系灯影组至寒武统清虚洞组。五指山背斜北东端杜家桥矿床铅锌产于震旦系灯影组中，赋矿围岩为白云岩；纳雍枝、都匀牛角塘矿床产于下寒武统清虚洞组白云岩中；铜仁塘边、卜口场、嗅脑、广龙坡等矿床铅锌均产于下寒武统清虚洞组灰岩中(表1)。

表1 黔东铅锌矿床地质特征

2.2 矿体特征

铅锌矿体多为层状、似层状、透镜状产于白云岩、灰岩中，矿体产状与赋矿围岩一致，倾角较小。少数矿体呈脉状产出于断层破碎带中，矿体产状呈高角度陡倾，如纳雍枝铅锌矿床[9]。层状、似层状矿体空间上呈多层分布，如杜家桥、纳雍枝、牛角塘等矿床分为三层矿体[2，4，15-16]，塘边、卜口场、嗅脑等矿床呈现上下两层矿体[17-19]。矿体走向延伸数十米至上千米，矿床铅、锌品位变化范围较大，介于百分之零点几至百分之二十几之间。产于震旦系灯影组中的矿体主要以铅为主，锌含量较低，如杜家桥矿床；产于下寒武统清虚洞组中的矿体则以锌为主，铅含量相对较低，如纳雍枝、牛角塘、塘边、卜口场等矿床。

2.3 矿石特征

矿石组成及共生矿物组合相对简单，主要以闪锌矿、方铅矿为主，矿石具自形粒状、自形—他形粒状、碎裂、交代残余结构和块状、浸染状、脉状构造。通过对区内部分矿床进行统计研究，不同时代围岩中矿床的矿物组成略有差别，产于震旦系灯影组的杜家桥矿床矿石矿物主要为方铅矿，次为闪锌矿，脉石矿物则常见白云石、石英[3，15]；寒武系清虚洞组的纳雍枝、牛角塘、塘边、嗅脑等矿床矿石矿物则主要为闪锌矿，方铅矿、黄铁矿次之，脉石矿物多为方解石、白云石、重晶石及碳泥质[9，16-21]。至于为何不同时代围岩中矿床的矿物组成呈现出的这一差别，有待进一步研究。

2.4 矿化蚀变类型

矿床围岩蚀变普遍较弱，主要有白云石化、方解石化、黄铁矿化等。不同岩性的围岩蚀变类型也略有差异，产于白云岩中的矿床，一般蚀变类型为白云石化、方解石化、黄铁矿化及弱硅化；产于灰岩中的矿床，矿化蚀变类型一般为方解石化、白云石化及碳泥质(有机质)。白云石化普遍存在，在空间上从西往东白云石化有变弱的趋势，笔者认为是由围岩的性质所导致的这一现象。

3 矿床地球化学特征

3.1 碳氧同位素地球化学特征

陈国勇等[6]对纳雍枝矿床碳氧同位素进行研究表明，白云石脉的δ13CPBD值范围为-1.02‰～-0.26‰，δ18OSMOW值范围为19.42‰～24.89‰；白云岩中δ13CPBD值为-0.21δ‰，δ18OSMOW值为25.80‰。都匀牛角塘方解石脉中的δ13CPBD值-0.18‰，δ18OSMOW值为20.72‰；围岩白云岩中的δ13CPBD值为0.43‰～0.87‰，δ18OSMOW值为20.19‰～20.63‰[21]；铜仁塘边方解石脉中的δ13CPBD值范围为0.5‰～1.5‰，δ18OSMOW值范围为22.2‰～25.1‰，围岩中的δ13CPBD值为-1.16‰～1.70‰，δ18OSMOW值为20.57‰～22.52‰[18，23]。松桃嗅脑方解石脉状中δ13CPBD值为-0.32‰～0.42‰，δ18OSMOW值为16.89‰～18.25‰；围岩中δ13CPBD值为-0.25‰～1.45‰，δ18OSMOW值范围为19.63‰～22.42‰[23]。

单个矿床矿石和围岩中的δ13CPBD、δ18OSMOW值差别并不大，认为流体中的C与赋矿地层同源或流体在运移过程中与围岩发生水-岩反应。在δ13CPBD- δ18OSMOW图解(图2)上，以上几个矿床的C、O同位素组成投点主要落入或靠近海相碳酸盐岩的范围，并且呈近似水平分布，矿体呈层状、似层状产出，而成矿期与沉积成岩期为不同时期，矿体的形成明显晚于围岩，说明成矿流体与碳酸盐岩发生水-岩反应，成矿流体中的C主要来自碳酸盐围岩，是碳酸盐岩溶解作用形成。

图2 黔东铅锌矿床δ13CPBD - δ18OSMOW图解

3.2 硫同位素地球化学特征

本区内铅锌矿床硫同位素均为正值，纳雍枝、杜家桥铅锌矿床δ34S范围为+15.94‰～+23.40‰[15，24]，集中分布于+21‰～+26‰之间。牛角塘δ34S值变化范围为+10.03‰～+32.82‰，变化范围较大，具塔式分布特征，集中分布区间为+22‰～+30‰[25]。嗅脑δ34S值变化范围为+26.30‰～+34.90‰[26]。塘边δ34S值变化范围为+25.20‰～+36.10‰[19]。卜口场δ34S值变化范围为+22.80‰～+38.00‰[21，26]。该区内δ34S范围在+18.23‰～+36.39‰之间，富集重硫，空间上由西往东形成逐渐变高趋势(表2)。

表2 黔东铅锌矿床硫同位素组成

以上矿床δ34S同位素均不具备δ34S黄铁矿>δ34S闪锌矿>δ34S方铅矿的特征，矿床中主要硫化物为闪锌矿、方铅矿和黄铁矿，仅少见量重晶石，未见黄铜矿等矿物，暗示硫同位素在硫化物间的分馏未达到平衡，故其均值不能代表流体δ34S∑S值。西部的杜家桥、纳雍枝、牛角塘矿床δ34S集中分布于+21‰～+30‰之间，与地层中蒸发相碳酸盐岩其δ34S组成(+24‰～+28‰)接近[12]。而东部的嗅脑、塘边、卜口场等矿床δ34S值组成范围主要分布于+26‰～+34‰之间，明显高于赋矿地层，下伏陡山沱组磷块岩δ34S值为+34.2‰～+42.4‰[27]，故认为成矿流体可能与下伏磷块岩有关。

综上研究表明，东西部矿床δ34S值空间上由西往东形成逐渐变高趋势，西部矿床δ34S值与地层中蒸发相碳酸盐岩其δ34S组成接近，认为其来源于海相碳酸盐岩；东部矿床δ34S值更接近下伏陡山沱组磷块岩中的δ34S组成，认为流体可能流经该地层，萃取其重硫导致。当流体运移至这些富重硫地层时，萃取了这其中的重硫，当发生热化学还原机制(TSR)，使富重硫的硫酸盐发生同位素分馏，从而形成接近各矿区硫化物δ34S值。

3.3 铅同位素地球化学特征

根据前人研究表明[19，24-26]，黔东成矿带铅锌矿矿床铅同位素范围206Pb/204Pb比值为17.828～18.230，207Pb/204Pb比值为15.621～15.811，208Pb/204Pb比值为37.922～38.888，单个矿床及整个成矿带矿床Pb同位素变化范围较小。

将Pb同位素组成范围投入与基地地层207Pb/204Pb -206Pb/204Pb图解中(图3)，得到的投入阴影位于上地壳Pb平均演化线上附近，表明其成矿物质具有壳源特征，将其与下方灯影组及深部基底地层进行对比[28]，结果显示与灯影组地层存在明显差别，与基底岩石部分重叠，说明其金属成矿物质主要来源于基底岩石。

图3 黔东铅锌矿床Pb同位素组成与基底地层207Pb/204Pb - 206Pb/204Pb图解

4 矿床成因分析

4.1 成矿时代

铅锌矿床的定年一直是地质学界的难题，在五指山矿田发现之初，许多的专家学者对其进行大量研究，但由于缺乏年代学证据，对其成矿时代未获得统一的认识。王生伟等(2018)[11]通过闪锌矿的Rb-Sr等时线法获得其成矿年龄为(458.2±2.9)Ma。杨红梅等(2015)[20]、于玉帅等(2017)[19]利用同样的Rb-Sr等时线法对黔东铜仁卜口场、塘边铅锌矿床进行测年，获得其成矿年龄分别为422～483 Ma和(477±5)Ma，与五指山矿田成矿时代接近。表明黔东成矿带为同一时期形成，其成矿时代为奥陶世，与加里东运动相关，也是韦晨等将五指山矿田归属于黔东成矿带的重要证据之一。

4.2 矿床成因类型

前人对密西西比河谷型(MVT)铅锌矿床研究表明，MVT型铅锌矿床在成因、成矿背景、围岩、矿体、矿石、地球化学等方面具有其独特特征[29-30]，将黔东铅锌矿床地质特征与MVT型铅锌矿床进行对比(表3)，研究表明黔东铅锌矿床与MVT型铅锌矿床具有相同的成矿机理，在成因类型上属MVT型矿床。

表3 黔东铅锌矿床与典型MVT型铅锌矿床主要特征对比

5 成矿过程讨论

加里东期，随着扬子板块与华夏板块再次汇聚、碰撞，区内的木黄-贵阳-普安大断裂和三都—万山大断裂两条岩石圈深大断裂复活、形成[13]，为深部的金属成矿物质提供上升通道，同时板块的汇集、碰撞导致的武夷—云开陆内造山事件，为成矿提供驱动热源。地层压力增加，温度升高，深部卤水携带深部金属成矿物质通过深大断裂往上运移，流体运移过程中萃取了地层中的重硫，经次级大断层将成矿物质导入矿区，再通过NE向断层进入赋矿地层，在物理化学条件变化或能量的突然释放下与围岩发生水-岩反应，铅锌等金属元素以硫化物的形式沉淀于断层-褶皱构造所产生的虚脱空间、层间破碎带内，形成层状、似层状矿体，从而形成黔东MVT型铅锌矿床。

6 结论

1)铅锌矿床沿木黄-贵阳-普安大断裂、三都—万山断裂为中心呈带状展布，分级控矿特征明显，区域性大断层控制矿床的分布；背斜-断层构造组合控制矿体的展布，是主要的控矿构造组合。

2)成矿流体中C主要来自碳酸盐围岩，是碳酸盐岩溶解作用形成；成矿物质S来源于海相碳酸盐岩，Pb同位素具壳源特征，主要来源于基底岩石。

3)黔东铅锌矿床成矿时代为加里东期(早古生代奥陶世)，是扬子板块和华夏板块碰撞、造山的产物，在成因类型上属于典型的MVT型铅锌矿床。