广西北山铅锌、硫铁矿矿床地质特征及找矿远景分析

廖维能，庞运权，聂舒静

1.广西正屹工程技术咨询有限公司，广西 南宁 530022

2.广西矿产资源储量评审中心，广西 南宁 530022

3.广西三〇七地质大队，广西 贵港 537000

北山铅锌、硫铁矿是一个开采多年的老矿山，由北山、新发、锌源、钢山、才秀等矿段组成。20 世纪80 年代，广西第七地质队在这些矿段开展过详细勘探，探获了大型铅锌、黄铁矿。近几年在其深边部勘探取得了较大的突破。目前，北山矿床勘探范围及深度较局限，有较大的找矿空间。研究小组通过对北山矿床地质特征及近年找矿成果的分析、总结，研究矿床成因及控矿因素，探讨北山矿床的找矿远景及找矿方向。

1 矿区地质背景

北山铅锌、硫铁矿床位于环江毛南族自治县352°方向47 km、驯乐苗族乡205°方向25 km，才秀至钢山村一带，地处扬子陆块南缘与南华活动带交界处的桂中凹陷盆地的北部边缘，北山—泗顶铅锌硫铁矿成矿区的西段。桂中凹陷盆地是一个晚古生代沉积盆地，凹陷北部边缘出露沉积基底震旦系至寒武系浅变质岩，志留系、奥陶系地层缺失，泥盆系地层角度不整合覆盖于寒武系之上；北山地区泥盆系为浅海—滨海相碳酸岩建造、生物礁建造。区内褶皱主要为印支—海西期形成的轴向NE 的平缓短轴背斜和向斜，褶皱运动伴随断裂活动，NE 向的上甫—川山—驯乐为区域主干断裂，断裂旁侧分布有数个铅锌、硫铁矿点。区域内尚未发现与铅锌多金属成矿作用相关的岩浆岩，铅锌矿床的形成与岩浆活动无直接关系，但根据航磁和重力推测，可能存在隐伏花岗岩体[1]。

2 矿区地质特征

2.1 地 层

矿区地层有泥盆系中、上统的东岗岭组和上统桂林组、融县组，主要为滨海相碳酸盐建造。中泥盆统的东岗岭组下段第一分层为灰色中厚层状灰岩、生物屑灰岩夹泥质灰岩及泥灰岩，中部夹白云岩，底部为粉砂岩、泥质粉砂岩或砂岩及含砾砂岩；下段第二分层为深灰色中—厚层状灰岩、生物碎屑灰岩及含生物屑灰岩。上段第一分层为灰色、深灰色厚层状灰岩夹生物碎屑灰岩，底部为一层厚 0.5～7 m 的含泥质石英砂岩；上段第二分层为灰黑色泥岩、泥灰岩夹灰岩，近礁部分夹塌积岩。

上泥盆统的桂林组下段为深灰—黑灰色薄—中厚层状泥灰岩、泥质灰岩、燧石灰岩、同生砾状灰岩；上段为深灰色薄—厚层状灰岩、泥质灰岩、扁豆状灰岩、条带状灰岩。上泥盆统融县组为灰—灰白色厚层状、块状灰岩夹白云质灰岩、白云岩透镜体。

在东岗岭组上段至桂林组下段第二分层发育着数百米厚的生物礁。礁体南北长4.5 km、东西宽约1 km，北高南低、近SN 走向；生物礁由礁底、礁核、礁顶构成；礁底为灰黑色枝状层孔虫泥晶灰岩，礁核为深灰色礁灰岩，礁顶主要为枝状层孔虫细晶白云岩、球状层孔虫细晶白云岩、含炭泥质白云岩、假构造角砾白云岩。生物礁厚度＞564 m。生物礁顶部发育一层白云岩，礁顶白云岩是该区铅锌、硫铁矿体的主要赋存层位。

2.2 构 造

矿区位于上甫—肯跃背斜南端东翼近轴部，背斜轴从矿区肯跃村通过。此背斜是该区主要褶皱构造，长＞32 km，宽8 km，轴向NE，两翼地层产状较平缓，岩层倾角为8°～30°。褶皱轴部出露最老地层为泥盆系上统桂林组下段第一分层，往西北、东南依次出露下段第二、三分层及泥盆系上统融县组等地层。次级褶皱发育，呈复式背斜构造，但规模小，轴向与主褶皱轴向基本一致。矿区断裂以NE 向正断层为主，有F3、F4、F36、F37 等断层，其中F4为区域主干断裂，NE—SW 纵贯该区中东部。断层沿走向及倾向呈舒缓波状，破碎带劈理发育，方解石细脉沿劈理充填或呈网状穿插，一般可见到白云岩化、黄铁矿化，偶可见铅锌矿化。NE 向正断层构成的张性断层带控制了矿体的分布范围及矿体的形态（见图1）。

图1 北山铅锌、硫铁矿地质简图

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

北山矿床位于才秀至钢山一带，南北长近3 000 m，东西宽100～600 m，赋矿层位主要为中泥盆统东岗岭组顶部至上泥盆统桂林组底部的礁灰岩之上的白云岩。矿体主要受NNE向断层及次级背斜所形成的层间破碎带控制，矿体形态主要为似层状、透镜状。矿区已发现5个铅锌矿带，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号矿带赋存于F4上升盘，Ⅷ号矿带赋存于F4 下降盘。已探明工业矿体近20 个，主要矿体有8 个，以Ⅱ号矿体规模最大，分布于5～63 线间，长924 m，宽70～398 m，厚1.39～46.25 m，平均品位硫23.628%、铅0.769%、锌5.107%[2]；矿体赋存于F3 与F4 之间，总体延长方向32°，倾向SE，倾角0°～30°，与地层产状基本一致（见图2）。在矿区开采及近年的深边部找矿过程中，发现受断裂控制的矿体倾角较陡，单个矿体形态为脉状、筒状。

图2 北山矿区3 线地质剖面简图

3.2 矿石矿物特征及结构构造

矿石的矿物组分较简单，主要有用矿物为黄铁矿、闪锌矿，其次为方铅矿；脉石矿物主要为白云石、方解石等。矿石结构有他形—半自形粒状变晶结构、压裂—碎裂结构、变余细中晶结构，以他形—半自形粒状变晶结构为主。矿石构造有致密块状、斑杂状、条带状、浸染状、同心环状构造。闪锌矿和方铅矿通常与黄铁矿紧密连生，或沿黄铁矿的裂隙充填交代；闪锌矿有被晚期黄铁矿切割和交代的现象。

3.3 围岩蚀变

矿区主要的围岩蚀变为白云岩化，划分为3 期[3]。（1）早期成岩白云岩化。这种白云岩化是发生在生物礁终止后，因为礁灰岩含镁离子比较高，所以在上部盖层的压力下，置换灰泥内文石中的钙离子而成，即成岩白云岩。根据矿区外围钻孔观察，此类白云岩颜色较深，白云石呈完好的自形菱面体，孔隙度较大，为后期矿液沉淀或充填提供了一定空间。（2）结晶白云岩化。主要是后期重结晶作用，其次是含矿、含镁质溶液交代作用。该期白云岩化与成矿关系密切，是矿液叠加作用同时发生的。根据坑道观察，此类白云岩一般颜色较浅，白云石结晶较粗大。（3）后期白云岩化。这是在主要成矿阶段之后，白云岩呈白色细脉或网脉状穿插、交代原岩和矿石。

4 矿床成因及控矿因素

4.1 矿床成因

武宣—象州地区和北山—泗顶地区铅锌矿床的成矿作用与桂中凹陷盆地在演化过程中形成的盆地流体有密切的关系，属密西西比河谷（MVT）型铅锌矿床。矿床经历了两大成矿作用的影响，在沉积成岩阶段黄铁矿、闪锌矿及方铅矿初步富集，成岩期后受盆地热卤水的改造，发生了金属硫化物的进一步富集而形成工业矿体，成矿温度以中温为主；成矿物质除主要来源于上地壳—赋矿地层本身外，还有相当一部分成矿物质来自地幔物质；桂中盆地边缘由寒武系碎屑岩及泥盆系碳酸盐构成的角度不整合面，以及不整合面附近的断裂构造是导致铅锌矿床形成的主要流体通道系统[1]。

北山矿床成矿模式为：桂中凹陷盆地演化过程中形成的盆地流体，在盆地北部边缘由寒武系—泥盆系角度的不整合面、断裂构造等组成的流体通道系统内循环流动，在矿源层发生水—岩反应，将矿物质从矿源层活化、萃取出来，形成含矿热卤水，向降温、减压及浓度密度降低的方向运移，随后在层间破碎带或构造破碎带，因为物理、化学条件的骤然改变，而产生沉淀富集，形成工业矿体。

4.2 控矿因素

4.2.1 构造和层间破碎带

与大多数MVT 型铅锌矿床类似，构造和层间破碎带是北山矿区重要的控矿因素，矿体主要产于构造活动形成的层间破碎带。该区域构造活动主要表现为张性断层带和褶皱。张性断层带主要由F4 及其次级正断层组成。张性断层带形成的裂隙属含矿热卤水，是输导体系的一部分，在断层破碎带中一般可见到白云岩化、黄铁矿化，偶见铅锌矿化。在断层交汇部位和背斜虚脱部位，构造应力集中形成的层间破碎带是有利的储矿空间。北山矿床的层控型矿体主要赋存于张性断层带内的层间破碎带，而远离张性断层带的白云岩层一般既无破碎也无明显矿化，属早期成岩白云岩。同时，最近的深部勘查成果表明，张性断层形成的破碎带本身也是含矿构造，北山矿区已发现由断层破碎带控制的矿体。

4.2.2 岩性组合

北山矿区矿体主要产于东岗岭组顶部和桂林组底部的礁顶白云岩中，白云岩层厚数米至几十米，其底部为生物礁灰岩、顶部为泥灰岩。未蚀变、溶蚀的白云岩孔隙度达10%，经过溶蚀、蚀变的白云岩层孔隙度则更大。在顶部及底部为厚大岩层的情况下，薄的、孔隙度大的白云岩层，在构造应力和上覆地层重力持续作用下，易形成层间破碎带或溶塌角砾岩。孔隙度较大的白云岩本身就是含矿热卤水运移的输导层，其形成的层间破碎带是有利的储矿空间，而其顶部的泥灰岩作为相对隔水层可以阻挡含矿热卤水的运移。

4.2.3 古地理环境和沉积相

MVT 型铅锌矿床产于造山带边缘前陆环境或靠近克拉通一侧的沉积盆地环境，沉积相突然变化产生强烈的渗透率反差，是导致矿物沉淀的有利条件[4]。该矿床位于扬子陆块南缘与南华活动带交界处的桂中凹陷盆地的北部边缘，盆地台地边缘发育SN 向线状生物礁（北山—洞忙礁），该生物礁控制了北山矿床的形成。在生物礁相沉积环境中，形成了生物礁灰岩、礁顶白云岩、泥灰岩等，有利成矿的岩性组合。盆地沉积基底的岩浆岩含矿物质丰富，经长期风化剥蚀，为成矿提供了物质基础。生物礁体含有大量生物有机质，有机质及其演化产物在层控型铅锌矿形成过程中起了积极的作用[5]。

各控矿因素之间相互关联，礁灰岩、礁顶白云岩、泥灰岩组合属生物礁沉积相的一部分，同时生物礁沉积相与台地古地理环境有关，张性断层带与盆地边缘台地发生构造弯曲有关，层间破碎带的形成与岩性组合、构造活动密切相关。MVT 铅锌矿床并不受单一因素的控制，几个控矿因素的联合作用对矿石的形成至关重要[4]。

5 深边部找矿远景分析

（1）北山矿区矿体主要产于礁顶白云岩中。以往普遍认为F4 为同沉积断裂，控制了生物礁体的产出，生物礁沿断裂上升盘的台地边缘呈产出线状[1]。正因为如此，以往找矿主要集中于F4的上升盘，地质工作者相继探获Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号铅锌、硫铁矿带。随着近年探矿工作的深入，地质工作者发现下降盘同样存在生物礁体和礁顶白云岩层，并在下降盘也取得了较大的找矿突破。在矿区北矿段，在F4 断裂的下降盘探获了Ⅷ号铅锌、硫铁矿矿带；Ⅷ号矿带长700 余米，宽300 余米[6]，评审资源储量达中型规模。根据坑道观察，F4 断层直接错断了礁顶白云岩层，Ⅷ号矿带与Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等上升盘矿带产于同一层礁顶白云岩中。根据最新区域资料，F4 为多期活动的断裂，其有可能既是导矿通道也是破矿断裂。北山矿区礁顶白云岩层整体呈现出南低北高的态势，北段北部上升盘已出露地表，经风化林滤局部堆积形成铁矿，而下降盘仍深埋地下。综合分析，F4 断层下降盘勘探程度较低，仍有较大的找矿空间。

（2）在深部勘探中，地质工作者发现生物礁体并不全是由生物礁灰岩组成，礁体局部夹白云岩及泥灰岩层，这可能由短暂的海退形成。在深部的钻孔中，目前已发现厚几十米的白云岩层；深部白云岩层孔隙度及渗透率较大，其上部岩层为泥灰岩。在礁体内白云岩层中，个别钻孔中揭露了工业矿体，数个钻孔揭露了矿化体。研究小组综合分析认为，北山生物礁局部夹规模较大的白云岩层，其下部孔隙度及渗透率较大的白云岩层与上部相对不透水的泥灰岩组合特征属有利控矿因素，并已通过钻孔揭露了矿（化）体，在构造有利部位有可能形成工业矿体，因此北山矿区深部仍有找矿的希望。

（3）在矿区南段勘探中，地质工作者发现矿体形态为筒状的铅锌矿、硫铁矿矿体，其最大厚度为170 多米[7]，评审资源储量达中型规模。地质工作者根据资料分析，发现该矿体靠近F4 断裂，且矿体倾向与断裂基本一致，推测其为受断裂控制的矿体。该矿体目前尚未开采，仅为钻孔控制，且控制程度和研究程度较低。如此厚大的矿体在北山地区尚属首次发现，该矿体尚未圈闭，因此矿段南部仍有较大的找矿空间。

（4）北山矿区及周边褶皱较发育，其轴向NNE，与矿区主要断裂一致。在褶皱转折部位，特别是背斜核部一般为构造应力集中的地方，易形成层间虚脱、滑动，叠加NNE 向断裂可成为储矿有利的部位。上甫—肯跃背斜轴从矿区西部肯跃村通过，地表出露为桂林组下段第一分层和第二分层，生物礁所在的东岗岭组顶部及桂林组底部被覆盖，同时矿区西部次一级背向斜发育，与F4 断裂平行的断裂（如F5、F6 等）也较发育。因此在矿区西部也有较大的找矿空间，背斜核部叠加NE 向断裂为有利的找矿靶区。

6 结 语

北山矿床属典型的MVT 型矿床，矿床地质特征与其他地区的MVT 型铅锌矿有很多相似之处。其主要控矿因素为在特定古地理环境下沉积的有利岩性组合以及在构造活动下形成的有利构造组合；找矿方向主要为生物礁分布范围的构造有利部位，构造有利部位主要为NNE 向张性断层带、次级背斜及其附近的层间破碎带。F4 断层下降盘、断层南段及矿区西部褶皱、次级断裂发育部位是北山矿床深边部的找矿方向。矿床南端及北端开展过大功率瞬变电磁法和双频激电法[8]野外工作，根据物探数据圈定的异常基本得到了验证，取得了较好的找矿效果。因此，在有利找矿靶区，通过物探定位和钻探验证等探矿手段，该区域深边部仍有找矿的希望。