崇阳大坪铅锌矿地质特征及成因分析

杨 斌，李 巍，薛 哲，黄伟杰

崇阳大坪铅锌矿位于方山倒转背斜北翼，区内找矿工作始于上世纪五十年代末，八十年代中期曾对区内进行过踏勘性检查，于地表发现了铅锌矿化体，2011年～2015年对区内开展了系统的勘查工作，基本查明了该矿床的成矿地质特征及矿体分布规律。铅锌矿体主要产于震旦系下统陡山沱组底部的层间破碎带中，矿体呈似层状产出，连续性好，控制矿体走向长达1.4km。文中从铅锌矿的成矿地质条件、物化探异常特征，对大坪铅锌矿矿床地质特征进行了总结，对矿床成因、找矿标志等进行了探讨。

1 区域地质

大地构造位置位于扬子陆块区下扬子陆块幕阜山被动边缘褶冲带咸宁台坪褶皱带内的方山倒转背斜之北翼。由基底一套浅变质岩系及盖层沉积的碳酸盐岩、碎屑岩、页岩组成。

区域地层除泥盆统、石炭统缺失外，自青白口系至第四系均有出露，地层以下扬子地层为主，而寒武系及奥陶系地层分属下扬子地层分区、江南地层分区。

区内经历了多次构造运动与变形，晋宁运动造成区内基底褶皱、隆起，形成北西向紧密倒转褶皱和塑—脆性剪切带，印支运动形成北西西向紧密褶皱和挤压断裂，发育多处层间破碎带，并对早期的构造形迹叠加改造；燕山期主要以断裂为主，同时伴有大规模的岩浆侵入活动对印支褶皱形迹进行改造，新生代主要代表为大规模凹陷，形成规模较大的祟阳盆地。

区域矿产资源丰富，有金锑、钨、铌钽、铅锌、长石、萤石等矿床，金、锑、铅锌矿（床）点主要沿方山倒转背斜转折端及两翼分布，且受震旦系层位的控制。

2 矿区地质

2.1 地层

矿区出露地层为上元古界冷家溪群小木坪组，岩性为粉砂质板岩、泥质板岩、含粉砂绢云千枚状板岩；南华系下统莲沱组，下部岩性为含砾石英砂岩或石英砂岩，中部为长石石英砂岩；上部为灰色长石石英杂砂岩、粉砂岩、细砂岩； 南华系上统南沱组冰碛含砾砂岩；震旦系下统陡山沱组，下部岩性为白云岩，中部为黑色页岩、含炭质粘土岩，上部为灰质白云岩、灰岩；上统老堡组，岩性为硅质岩、页岩；寒武系下统牛蹄塘组炭质页岩、页岩、含炭质粘土岩、粉砂质粘土岩，寒武系下统石牌组页岩夹粉晶灰岩、泥质、钙质页岩。其中震旦系下统陡山沱组为区内的主要含矿层。

陡山沱组：分布于矿区中部，呈近东西向展布，倾向327°～12°，倾角29°～85°，与下伏南沱组呈平行不整合接触。根据岩性组合特征，可划分为三段。

一段：白云岩、灰-深灰色，风化后为棕褐色，微晶结构，块状构造，白云石含量达95%左右，其次为方解石3%、石英、黄铁矿及泥质、炭质物。该层底部有层间破碎带，岩石常呈破裂及角砾状，并伴有石英脉充填。近地表风化呈铁锰帽状，为层间破碎带AP1发育部位，是铅锌矿的主要赋存空间。

二段：灰黑色页岩、含炭质粘土岩，风化后呈灰白及灰色，泥质结构，平行纹层理构造，岩石由含炭质多寡而显纹层，层厚5cm～10cm，黄铁矿呈条带状及透镜状定向排列，易风化形成褐铁矿“结核”，常有石英脉穿切。

三段：灰色泥质灰岩，泥质结构，薄—中层状构造，矿物成分：方解石50%～55%，水云母、高岭石类45%～50%，黄铁矿、石英小于l%。顶部以页岩与上覆老堡组分界。

2.2 构造

2.2.1 褶皱

方山倒转背斜：其轴部位于方山，背斜轴走向约70°，受冷家溪群“基底”的影响，呈“7”字形展布，向东倾伏，向西撒开，核部由冷家溪群构成，两翼由震旦-奥陶系地层组成；东南翼倾向130°～160°，倾角30°～50°，北翼倾向170°～180°，局部倾向300°～350°，倾角较陡60°～85°。

2.2.2 断裂

区内断裂构造主要为东西向断裂构造F1。

F1：位于矿区中部，产于南华系南沱组底部，走向呈近东西向，倾向328°～11°，局部倾向137°～200°，倾角55°～80°，长约4.2km，宽2m～10m，断裂破碎带由破裂岩、角砾岩、碎裂岩等构成，角砾多为板岩、砂岩、冰碛含砾砂岩等，呈次棱角状，大小混杂，以硅质、碎屑等胶结；下盘界面较粗糙，上盘接触面较平直，破碎带上下盘接触带具揉皱，且裂隙发育，裂隙内多由石英脉充填。断裂早期表现为压扭性，晚期表现为张扭性，为一压扭性逆断层，造成莲沱组地层基本缺失，使南沱组冰碛含砾砂岩与冷家溪群板岩直接接触。

2.2.3 层间破碎带

层间破碎带AP1：为本区的主要控矿构造，贯穿全区，向东西两侧延伸至区外，地表破碎带宽0.5m～5.85m，平均2.60m，倾向以330°～15°为主，局部倾向170°～180°，倾角60°～86°。地表破碎带经风化淋滤后形成土状的棕褐色铁锰帽，破碎带内见大量脉状、团块状石英。

深部破碎带宽0.57m～10.52m，倾向330°～15°，局部南倾，倾角向深部逐渐变陡，倾角79°～87°，局部近直立。破碎带由碎裂白云岩组成，具硅化、黄铁矿化等蚀变。深部沿倾向呈逐渐增厚趋势，破碎带石英脉、方解石脉发育，黄铁矿呈团块状、细脉状分布，铅锌矿体呈团块状、脉状、浸染状分布。

2.3 脉岩

主要为闪斜煌斑岩脉，一般沿不同岩性接触面出现，厚度1m～2m，矿物成分为斜长石40%～50%、角闪石30%～40%，石英1%～5%、褐铁矿、磁铁矿1%～3%，地表由于次变原因，角闪石已被氧化铁取代，长石几乎全部形成绢云母。

2.4 蚀变

主要为硅化、黄铁矿化、绢云母化、重晶石化、碳酸盐化等，其中硅化、黄铁矿化与铅、锌矿化关系密切。

硅化：主要分布于断裂破碎带、层间破碎带中，多呈细脉状产出。呈乳白色、少量呈灰白色，脉宽0.1cm～0.5cm，最宽达2cm，延伸不等，长几厘米至数米。

黄铁矿化：主要有二期，早期与各地层成岩同期形成，呈颗粒状；晚期多沿破碎带及围岩裂隙分布，通常与硅化相伴。

早期黄铁矿多呈颗粒状、晶体状，分布于各地层岩石中，大小0.5mm～3mm，结晶程度高，立方晶型完整，地表多氧化为褐色褐铁矿，保留有黄铁矿晶体残像。

晚期黄铁矿呈细脉状、浸染状、颗粒状分布于破碎带及围岩的裂隙中，其中细脉状、浸染状、星点状黄铁矿多为半自形晶粒状。浅表黄铁矿多氧化成褐色-褐黄色团块状、不规则状褐铁矿，保留黄铁矿假象，深部以浸染状、细脉状黄铁矿为主，偶见由星点状集合体组成细脉状、条带状黄铁矿。

碳酸盐化：呈脉状分布。主要分布于层间破碎带和煌斑岩中，层间破碎带中主要为白云石化，白云石多呈脉状产出，脉宽0.1cm～1cm，杂乱分布，并常被石英脉切穿。煌斑岩中主要以方解石化为主，斜长石强方解石化，局部方解石呈脉状分布。

2.5 地球物理特征

区内实施的激电中梯、激电测深物探综合剖面成果显示，激电中梯的视电阻率及视极化率异常分布位置与电测深视电阻率断面等值线形态基本一致，与地层剖面地层分布特征吻合。其低阻、高极化异常均为隐伏的陡山沱组炭质页岩及炭质粘土岩等低阻地层所引起，高阻、低极化异常为小木坪组粉砂质板岩及绢云千枚状板岩及震旦系陡山沱组白云岩地层所引起。

2.6 地球化学特征

根据区内岩石地球化学背景值圈出了4处原生晕异常，其中2处铅异常（Pb1、Pb2），2处锌异常（Zn1、Zn2）。Pb、Zn异常大致呈带状，分布范围与陡山沱地层及层间破碎带AP1一致，异常受地层影响明显。

铅异常（Pb1）：（异常与锌异常Zn1叠加）异常长2600m，宽10m～80m，最小值57.3×10-6，最大值133.9×10-6，平均值81.6×10-6，呈东西向展布，异常范围与震旦系陡山沱组层间破碎带AP1及陡山沱组地层出露围吻合较好。锌异常Zn1，异常长700m，宽60m，最小值185.0×10-6，最大值为1782.6×10-6，锌异常平均值755.7×10-6。

锌异常（Zn2）：（异常与铅异常Pb2叠加）呈东西向展布，长2700m，宽20m～60m，最小值84.0×10-6，最大值292.3×10-6，平均值208.1×10-6，异常范围与震旦系陡山沱组层间破碎带AP1及陡山沱组地层出露吻合较好。铅异常Pb2，异常长800m，宽60m，最小值36.50×10-6，最大值为277.4×10-6，锌异常平均值173.3×10-6。

3 矿体地质特征

矿区共圈出地表氧化铅矿体9个，矿体编号PbⅠ-1～PbⅠ-9。深部原生铅锌矿体3个，编号为PbZnⅡ、PbZnIII-1、PbZnIII-2。

3.1 氧化铅矿体特征

地表氧化铅矿体9个，矿体主要分布于区内中部的双港桥至西冲一带，赋存于震旦系下统陡山沱组底部近东西向层间破碎带AP1的氧化层中，呈简单的层状、似层状，倾向320°～25°，倾角47°～82°，矿体长70m～1870m，厚1.11m～5.39m，Pb+Zn品位1.5%～3.38%，含矿岩性由碎裂白云岩组成，地表风化呈土状的棕褐色铁锰帽，破碎带具硅化、褐铁矿化；底板为冰碛含砾砂岩，界线清晰，顶板为白云岩，大部分地段呈过渡渐变关系，仅局部界线清楚。

3.2 原生铅锌矿体特征

深部圈出铅锌矿体3个，即PbZnⅡ、PbZnIII-1、PbZnIII-2矿体。

PbZnⅡ号矿体。

为本区主矿体，分布于矿区中部，矿体赋存于震旦系下统陡山沱组底部近东西向层间破碎带AP1中，走向近东西向，矿体呈简单的层状、似层状，矿体长1420m，倾向北，倾角81°～89°，向深部逐渐变陡呈近直立；矿体厚0.33m～2.49m，Zn品位0.74%～6.76%，Pb品位0.34%～2.6%。

PbZnIII-1矿体。

由钻孔揭露，矿体长220m，走向近东西向，矿体呈简单的层状、似层状，倾向北，倾角85°，厚2.30m，锌品位2.06%，铅品位2.62%。

PbZnIII-2矿体

由钻孔揭露，矿体长300m，走向近东西向，矿体呈简单的层状、似层状，倾向北，倾角79°～89°，厚1.57～1.92m，Zn品位1.58%～1.86%，Pb品位0.14%～1.24%。

矿体岩性为含铅锌矿化碎裂白云岩、碎裂白云岩，矿体直接底板为南华系南沱组的冰碛含砾砂岩，界线清晰，顶板为震旦系陡山沱组的白云岩，界线较清晰，局部呈过渡渐变关系。

伴生有益元素主要为银、钴，Ag品位1g/t～29.20g/t，平均8.4g/t；钴品位0.01%～0.08%，平均0.02%，均达到综合回收利用要求。

据探矿工程揭露的情况分析，矿体整体上，沿倾向厚度逐渐变厚，品位呈逐渐增高趋势。

3.3 矿石特征

浅表氧化铅锌矿矿石矿物为方铅矿、闪锌矿和褐铁矿，以褐铁矿为主。脉石矿物为石英（脉）、绢云母1%～10%、粘土质等；原生铅锌矿矿石矿物成份较简单，金属矿物为闪锌矿、方铅矿和黄铁矿，脉石矿物主要为白云石、石英及方解石等。

浅表氧化铅锌矿矿石结构以碎裂结构为主，多氧化呈土状结构。矿石构造为网脉状构造、团块状构造。

原生铅锌矿矿石结构主要为自形—它形粒状结构、碎裂结构，方铅矿、闪锌矿、黄铁矿等金属矿物呈半自形—它形粒状结构，粒径大小不一。矿石构造主要为浸染状构造、细脉状构造、角砾状构造，块状构造。

矿石的化学成份，以富硅、铝、钾，而贫钙、镁为特征。有用组份除铅锌矿外，伴生有银、钴、镉和硫。整个矿床地表氧化矿以铅为主，深部硫化矿以锌为主，仅局部铅较高。

矿石类型：根据矿区矿石矿物成份，地表氧化矿矿石自然类型为褐铁矿方铅矿闪锌矿矿石。硫化矿矿石自然类型为黄铁矿闪锌矿方铅矿矿石、黄铁矿方铅矿闪锌矿矿石。

根据矿石中有用组分的不同，主要有含铅锌矿石、含锌铅矿石、铅锌矿石、锌铅矿石。浅表氧化矿以铅为主的铅锌矿石、硫化矿以锌为主的锌铅矿石。

4 矿床成因探讨

4.1 控矿因素

4.1.1 地层与成矿

矿体赋存于震旦系下统陡山沱组地层中，矿床的化探浓集中心分布规律与赋矿地层的分布特征一致，Pb、Zn成矿元素平均含量为克拉克值的几倍，表现出局部明显富集，是本区主要成矿元素的矿源层。矿体顶板震旦系陡山沱组的白云岩、页岩等所起的屏蔽作用亦为不可缺少的因素。

4.1.2 构造与成矿

区内断裂F1及层间破碎带AP1具多期次活动特征，F1后期张扭性裂隙发育，形成含矿热液有利的运输通道，是本矿区的导矿构造，成矿热液沿着层间破碎带运移、铅锌矿体主要赋存于层间破碎带AP1张性、张扭性裂隙中，层间破碎带AP1是铅锌矿的导矿、容矿构造。

4.2 矿床成因

4.2.1 成矿物质来源

矿区出露岩性均为沉积岩，未见岩浆岩，局部见有煌斑岩脉出露。因此矿物质来自岩浆及岩浆热液的可能性极小，在陡山沱地层中的白云岩地层中Pb、Zn元素的平均含量为地壳中Pb、Zn元素克拉克值的几倍，呈相对富集状态，使本区具备了成矿物质来源条件。

4.2.2 同位素特征

前人测定层间破碎带矿石中黄铁矿的硫同位素为δS34‰为14.38～28.45，属于沉积—浅变质岩的范围，石英氧同位素δO18‰值为15.51～20.15，成矿物质来源于沉积—变质岩类地层，为变质作用及构造作用产生的热水溶液成矿。

4.2.3 成矿温度及成矿压力

层间破碎中流体包裹体以液体包裹体为主，含少量液体CO2包裹体，未发现气相包裹体。成矿流体温度245℃～100℃，压力360巴～500巴，属中浅成、中低温热液。

4.2.4 成矿构造

矿床主要受构造控制，矿体赋存于震旦系下统陡山沱组一段底部层间破碎带AP1中。因此AP1层间破碎带既是导矿构造也是容矿构造。

综合上述特征，该矿床可初步定义为碳酸盐岩型层控矿床，区内震旦系陡山沱组为一套碳酸盐岩地层，为本矿区的矿源层，晋宁-印支时期形成的形成的基底构造及层间破碎带，构造运动导致地层及构造中的地下水热液活动，使成矿元素在地层中初步富集，燕山运动时期构造复活，并有煌斑岩脉贯入，在热液作用下，对地层中初步富集的铅、锌成矿元素进行溶滤、萃取，在一定温度、压力条件作用下，含矿热流体沿构造通道运移，于层间破碎带裂隙中汇集成矿。

成因类型为：中低温热液充填层间破碎带型铅锌矿床。

4.3 找矿标志

区内铅锌矿主要产于下震旦统陡山沱组底部层间破碎带碎裂白云岩中，区内的找矿标志总结如下：

区内陡山沱组白云岩是本区重要的含矿地层，其层间破碎带AP1是铅锌多金属矿的主要赋存空间，地表深褐色铁锰帽是区内寻找铅锌矿的直接标志。区内围岩蚀变以硅化、毒砂化、黄铁矿化、碳酸盐化为主，其中硅化、黄铁矿化与铅、锌矿化关系密切，是寻找铅锌矿的一项重要标志。

5 结论

大坪铅锌矿床为严格受层位及构造控制的中低温热液充填层间破碎带型铅锌矿床，地表深褐色铁锰帽是区内寻找铅锌矿的直接标志，矿体整体上沿倾向厚度逐渐变厚、品位逐渐增高，深部是寻找工业矿体的有利部位，同时层间破碎带沿方山背斜两翼延伸稳定，为主要找矿方向。