湘西黔東地區鉛鋅礦床與古油藏關系初探

劉勁松，鄒先武，湯朝陽，崔 森,2，夏 杰,3，甘金木，趙武強，金世超,2

（1.武漢地質礦產研究所，武漢 430205；2.中國地質大學研究生院，武漢 430074；3.成都理工大學，成都 610059）

有機質與金屬成礦的關系從上世紀九十年代起就一直是研究的熱點問題之一[1-3]，我國學者對二者的關系也做了大量的探索工作[4-6]，金屬礦床中的有機質尤其是固體瀝青可以用來指導金屬找礦工作[7]。湘西黔東地區是我國重要的鉛鋅多金屬礦集區，礦床中普遍可見共生的固體瀝青，在該地區下古生界地層中分布有大量的古油藏，其中包括大型的麻江古油藏，前人對該區鉛鋅礦床[8-11]和古油藏[12-17]做了較多的研究工作，但總體來看對于二者的關系論述的較少，且存在不同的認識:一種認為鉛鋅礦與古油藏的關系不密切[18-19]，另一種認為二者存在較為密切的關系[11,20]。弄清楚二者的關系，不僅有助于鉛鋅礦成因的認識，而且有利于指導鉛鋅的找礦勘探工作。本文以花垣鉛鋅礦床和都勻牛角塘鉛鋅礦床為例，綜合前人的研究成果，從該區鉛鋅礦與古油藏的分布特征、鉛鋅礦源層與古油藏烴源巖、鉛鋅成礦時代與古油藏形成及破壞時間等方面來探討該地區鉛鋅礦與古油藏的關系，試圖為有機質與金屬成礦的關系提供一個范例。

1 湘西黔東地區鉛鋅礦與古油藏的分布

湘西黔東地區鉛鋅礦床和古油藏位于上揚子地塊東南緣，雪峰隆起西緣，礦床中普遍可見共生的固體瀝青，它們有些是沉積作用過程中形成，有些是古油藏破壞后的產物，大部分屬于后生-儲層瀝青，部分鉛鋅礦床的分布與古油藏的分布具有較好的吻合關系（圖1）。鉛鋅礦床主要分布在湖南花垣-貴州都勻一帶，如花垣鉛鋅礦床、都勻牛角塘鉛鋅礦床以及一系列的礦點，該區主要分布有麻江古油藏、丹寨古油藏和銅仁-萬山古油藏，其中都勻牛角塘鉛鋅礦床與麻江古油藏一部分重疊。

花垣鉛鋅礦床主要賦存于下寒武統清虛洞組藻灰巖，藻灰巖中溶蝕孔洞發育，其中充填大量固體瀝青和閃鋅礦；此外，在清虛洞組的構造裂隙中也可見固體瀝青分布，這些現象說明該區存在古油藏，劉文均等[20]認為花垣鉛鋅礦床中普遍存在的瀝青、液態-氣態烴包裹體以及黑色螢石的發現是古油藏存在的直接證據。從閃鋅礦與固體瀝青的產狀特征來看，固體瀝青主要分布在閃鋅礦的周圍，具有后生特征，說明固體瀝青的形成不晚于閃鋅礦的形成。都勻牛角塘鉛鋅礦位于麻江古油藏分布范圍內，鉛鋅礦主要賦存在下寒武統清虛洞組的藻類白云巖中，大量瀝青有機質主要分布在清虛洞組含藻白云巖孔隙或硫化物與白云石間隙，葉霖等[11]認為這些固體瀝青是古油藏破壞后的殘留物，而麻江古油藏中的固體瀝青作為古油藏破壞的產物主要分布在奧陶系紅花園組灰巖和志留系砂巖中。

圖1 湘西黔東地區下古生界礦化與古油藏分布略圖（據王華云等[18]，略有改動）Fig.1 Sketch map showing distribution of mineralization and paleo-oil reservoir of the Lower Paleozoic in western Hunan and eastern Guizhou Province

2 鉛鋅礦源層與古油藏烴源巖

2.1 花垣鉛鋅礦礦源層與有機質來源

對于湘西黔東地區鉛鋅礦床的金屬物質來源的認識分歧較大，主要有清虛洞組地層本身[21-22]和石牌組或其以下地層等觀點[9,23]。我們對花垣鉛鋅礦床外圍嗅腦鉛鋅礦區南華系-中寒武統高臺組地層剖面進行了測量，對Pb、Zn等成礦元素含量作了分析（表1）。由表1可以看到南華系系馬底驛組、五強溪組和大塘坡組中Pb、Zn含量都較高，均高于克拉克值[24]；古城組Pb含量較高，Zn含量較低；南沱組Pb、Zn含量略高于克拉克值；震旦系陡山沱組（底部）和寒武系高臺組Pb含量與克拉克值相當，Zn含量較低；震旦-寒武系燈影組Pb、Zn含量都較低；寒武系牛蹄塘組地層Pb含量都高于克拉克值，Zn含量均值低于克拉克值，底部有兩個樣品Zn含量異常，含量分別為 120×10-6、160×10-6，頂部 Zn 含量較高。礦區外圍寒武系清虛洞組下段Pb含量略高于克拉克值，Zn含量較低，上段Pb、Zn含量都很低，僅有一個樣品Zn含量達到600×10-6，其巖性為礫屑灰巖?？偟膩砜矗樾紟r中的Pb、Zn含量要高于碳酸鹽巖地層，尤其是南華系馬底驛組、五強溪組、大塘坡組上部的碎屑巖和下寒武統石牌組碎屑巖Pb、Zn含量較高，可能為花垣地區鉛鋅礦礦源層，而鉛鋅礦中的硫一般認為是來自容礦地層的硫酸鹽[9,25]。鉛鋅礦中的瀝青可能主要來源于清虛洞組中的泥質灰巖層[26]。

由此可見，花垣鉛鋅礦礦源層和古油藏烴源巖差別較大，鉛鋅可能來源于基底巖系、南華系大塘坡組上部的碎屑巖或下寒武統石牌組碎屑巖，硫源為碳酸鹽巖中的硫酸鹽，古油藏中的瀝青可能主要來源清虛洞組主巖中的泥質灰巖層。

2.2 牛角塘鉛鋅礦床礦源層與古油藏烴源巖

王華云等[18]根據鉛同位素特征，認為貴州丹寨、三都、都勻地區鉛鋅礦床的金屬物質來源于下寒武統（主要是石牌組）的碎屑巖和下江群淺變質巖，硫可能主要（或部分）來自于古油藏；葉霖等[10]對牛角塘鉛鋅礦鉛和硫同位素研究認為，成礦物質主要源于賦礦層位下伏地層烏訓組（即石牌組），硫主要來源于寒武系地層硫酸鹽或油田鹵水?？梢?，牛角塘鉛鋅礦成礦物質可能主要來自基底或下寒武統石牌組碎屑巖，而硫可能源自地層硫酸鹽或古油藏中的油田鹵水。在黔東地區對于麻江古油藏的研究較為詳細，且牛角塘鉛鋅礦位于該古油藏分布范圍內，該區主要存在三套烴源巖，即下震旦統扎拉溝組、下寒武統牛蹄塘組和下志留統龍馬溪組，一般認為該古油藏的烴源巖為牛蹄塘組[13,15]，但也存在下寒武統與下志留統雙源供烴的證據[14,27]。綜合前人研究成果，牛角塘鉛鋅礦的成礦物質可能來自基底或下寒武統石牌組碎屑巖，而古油藏的烴源巖可能為有機質含量較高的下寒武統牛蹄塘組黑色巖系，下志留統龍馬溪組也可能參與供烴。

表1 黔東嗅腦鉛鋅礦區地層鉛、鋅成礦元素含量（×10-6）Table 1 Values of Pb,Zn elements in the strata of Xiunao Pb-Zn deposit in eastern Guizhou Province

通過花垣鉛鋅礦床和都勻牛角塘鉛鋅礦床的成礦物質來源以及與之有關的古油藏的烴源巖的分析對比可知，湘西黔東地區鉛鋅礦礦源層與古油藏烴源巖不同，可能為新元古代基底巖系或下寒武統石牌組碎屑巖，鉛鋅礦中的硫既可能來源于容礦地層中的硫酸鹽也可能來源于古油藏中的油田鹵水。盡管這兩個典型礦床中的有機質來源有所差別，但是結合湘黔地區的震旦系及下古生界古油藏的來源多認為與下寒武統牛蹄塘組黑色巖系有關，且其是花垣鉛鋅礦區包體的氣態烴的重要來源[20]，并不能排除花垣地區存在來源于牛蹄塘組的古油氣藏，我們認為湘西黔東地區的古油藏主要來源于下寒武統牛蹄塘組。

3 鉛鋅礦成礦時代與古油藏形成及破壞時間

王華云[8]根據鉛同位素研究認為黔東鉛鋅成礦帶形成在加里東期，花垣魚塘鉛鋅礦成礦年齡為439～529 Ma，都勻牛角塘鉛鋅礦為466～506 Ma；葉霖等[10]通過對牛角塘鉛鋅礦同位素研究認為其成礦年齡在433～510 Ma，即加里東運動的中晚期；由此可見，湘西黔東地區鉛鋅礦可能在加里東中晚期形成。

湘西黔東地區對于與牛角塘有關的麻江古油藏形成和破壞研究的較為詳細，一般認為寒武系烴源巖在晚寒武世進入生烴門限，在奧陶世末進入生排烴高峰期[13]，在加里東期晚期成藏[12]；由于加里東運動導致油藏抬升和剝蝕導致破壞，在后期的構造運動中破壞作用得到了加強[12-13]。盡管存在印支期或印支-燕山早期成藏和燕山晚期或燕山晚期-喜馬拉雅早期破壞的觀點[16,17,28]，我們認為與鉛鋅礦有關的古油藏的形成和破壞主要在加里東期，劉勁松等[29]根據野外地質特征、巖相觀察以及礦物包裹體的分析提供了加里東期形成和破壞的古油藏的新證據。由于研究對象以及所采用的研究方法的差別，不同學者對于麻江古油藏的形成和破壞時間得出的結論不盡相同，綜合前人的研究成果來看，麻江古油藏可能具有多來源、多期次成藏和多期次被破壞的特點，盡管如此，鉛鋅成礦時代與加里東期成成或破壞的古油藏成藏在時間上較為一致。

4 討論與結論

（1）鉛鋅礦與古油藏空間分布關系密切。

二者存在“共生”和“上油下礦”兩種關系。下寒武統清虛洞組既是鉛鋅礦的富礦層位也是古油藏的儲集層之一，二者在溶蝕孔洞或構造裂隙中密切共生，在湘西花垣地區尤為普遍；而在黔東地區古油藏儲集層除下寒武統清虛洞組外，在其上的下奧陶統紅花園組灰巖和下志留統碎屑巖也是重要的儲集層，在清虛洞組藻類白云巖中鉛鋅礦和古油藏固體瀝青共生，而在下奧陶統灰巖和志留系碎屑巖中少見鉛鋅礦分布，胡煜昭等[19]認為，都勻牛角塘鉛鋅礦與古油藏在垂向上為“上油下礦”的關系，牛角塘鉛鋅礦與麻江古油藏分布在古油水界面附近，即古油藏儲集層位于古油水界面之上，金屬礦床位于古油水界面之下；我們認為，在黔東地區，二者存在“共生”和“上油下礦”兩種關系。

（2）古油藏中的油田鹵水可能萃取了地層中的Pb、Zn成礦物質，并成為成礦物質遷移的載體。

通過前面分析可知，雖然鉛鋅礦的成礦物質來源與古油藏的烴源巖不同，但是瀝青中高含量的成礦元素以及牛角塘鉛鋅礦發現大量有機包裹體，且成礦流體組分與油田鹵水相似[30]，說明古油藏中的油田鹵水在形成過程中可能攜帶了金屬成礦物質。寒武系牛蹄塘組烴源巖在晚寒武世進入生烴門限，在晚奧陶世末達到生排烴高峰期，同時由于沉積壓實作用，地層中的建造水排出，與烴類混溶伴生并運移，運移方式可能有兩種，開始主要垂向向上運移，在這個過程中可能萃取了下寒武統石牌組中的部分Pb、Zn等成礦元素，隨著大量的烴類物質和建造水的聚集，在盆地的沉積壓實作用和熱動力條件下向盆地邊緣橫向運移，萃取了下寒武統石牌組中大量的Pb、Zn等成礦元素，形成成礦流體并運移，但是烴類物質由于浮力作用在沒有遮擋層的影響下始終向上運移，占據“有利位置”進入圈閉構造形成油氣藏。如在花垣地區，清虛洞組早藻灰巖溶蝕孔洞及裂隙發育，為成礦物質的沉淀和油氣的聚集提供了空間，高臺組白云質泥巖既是成礦流體的屏蔽層也是油氣藏的蓋層，加上麻栗場斷裂的西側的背斜部位，形成構造-巖性圈閉，有利于油田鹵水（成礦流體）和油氣藏的聚集。

（3）Pb、Zn成礦物質的沉淀可能與加里東期破壞的古油藏有關。

鉛鋅礦的成礦時代與加里東期形成或破壞的油藏時間上的一致性，結合二者的空間分布關系等方面，說明二者的形成不是偶然的，二者的關系可能存在兩種情況:一是古油藏中攜帶礦質的油田鹵水（成礦流體）在運移過程中或古油藏形成之后，由于物理化學條件改變打破了流體的平衡使得礦質沉淀，即鉛鋅礦的形成與古油藏的形成或破壞有關；二是已經形成的古油藏由于遇到較高溫度的成礦流體的活動遭到破壞導致礦質沉淀。我們認為第二種情況可能性較小，首先，黔東地區存在“上油下礦”的現象，古油藏的儲層層位高，受到下部成礦流體的影響可能性較小，其次，在下寒武統清虛洞組儲層和下奧陶統紅花園組儲層中的瀝青的反射率分別在3%和3.5%左右[18]，反映其經歷的溫度與鉛鋅礦成礦溫度較為一致，另外，從成礦流體與油田鹵水的相似性等方面都說明第一種可能是最大的。由于加里東運動的影響，在湘西黔東地區清虛洞組中的古油藏和成礦流體的平衡被打破，如溫度、壓力等，同時之前古油藏和成礦流體的氧化還原環境可能發生轉變，各種有機官能團、成礦流體的成分、酸堿度等均可能發生改變，正是由于古油藏與成礦流體之間的平衡被打破導致了鉛鋅成礦物質的沉淀，在這個過程中，古油藏中的油田鹵水可能給鉛鋅的沉淀提供了部分硫源。

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