陜西南鄭馬元鉛鋅礦床地質特征與成因分析*

曾 陽，付海平，鄭曉龍，艾昔文，朱志華，邢 偉，羅 偉，楊世彪

（1.江西銅業(yè)股份有限公司，江西 南昌 330096；2.江西省地質局物化探大隊，江西 南昌 330200；3.中國冶金地質總局浙江地質勘查院，浙江 衢州 324000；4.江西銅業(yè)股份有限公司武山銅礦，江西 瑞昌 332204；5.云南省核工業(yè)地質調查院，云南 昆明 650000；6.四川會理鉛鋅股份有限公司，四川 會理 615105）

1 引言

馬元鉛鋅礦床位于陜西省漢中市南鄭縣白玉鄉(xiāng)境內，礦床賦存于震旦系燈影組白云巖中，具有明顯的層控特征，鉛鋅礦資源潛力巨大，是近年來揚子板塊北緣鉛鋅礦找礦新發(fā)現，引起了國內外相關學者的廣泛關注。此前，相關學者對馬元鉛鋅礦床的研究主要集中在礦床的基本成礦規(guī)律［1-4］、礦床地球化學相關研究［5-7］和礦床成礦模式［8-9］。本文系統(tǒng)總結了馬元鉛鋅礦的地質特征，探討了馬元鉛鋅礦床成因類型，并總結其主要控礦因素，為下一步在區(qū)域范圍內開展找礦勘查工作提供新思路。

2 地質概況

馬元鉛鋅礦位于揚子板塊北緣，米倉山構造帶南側，區(qū)域內出露的地層由中晚元古界火地埡群變質火山碎屑巖的基底地層和震旦系-寒武系下統(tǒng)地層碳酸鹽巖-碎屑巖的蓋層組成，蓋層角度不整合于基底地層之上，區(qū)域地質圖如圖1 所示。

圖1 馬元鉛鋅礦區(qū)域地質圖

礦區(qū)內出露的地層有上震旦統(tǒng)燈影組（Z2dn）白云巖和下寒武統(tǒng)郭家壩組炭質板巖（∈1g）（見圖2）。燈影組下段（Z2dn1）下部為底礫巖，上部為含礫長石石英砂巖；燈影組上段（Z2dn2）為白云巖。根據上段巖性差異可分為四個巖性層，其中第三巖性層（Z2dn32）角礫狀白云巖是礦區(qū)內主要的含礦層位。礦區(qū)內NW 向斷裂對早期形成的礦體有進一步的改造，表現在斷裂與角礫狀白云巖的交匯部位礦體厚度增大，閃鋅礦呈網脈狀、稠密細脈狀分布，鋅礦體沿NW 向裂隙展布等特征。

圖2 馬元鉛鋅礦床楠木樹礦段16 號勘探線剖面圖（據文獻［5］修改）

礦區(qū)內共有55 個礦體，在蝕變帶共圈出49 個礦體，總體呈層狀、似層狀和透鏡狀，在空間上呈NEE 向或近EW 展布，沿走向及傾向具有明顯的分枝復核及膨縮變化現象，其中Zn1為主礦體，各主要礦體形態(tài)特征詳見表1，礦區(qū)與礦化有關的蝕變主要有碳酸鹽化和硅化。碳酸鹽化主要表現為與鉛鋅共生的熱液白云石和熱液方解石，以脈狀形式膠結白云巖角礫；硅化主要發(fā)育在礦體下盤，圍巖蝕變的范圍大小與礦體的厚度有著密切關系。

表1 馬元鉛鋅礦楠木樹礦段主要礦體特征一覽表

礦區(qū)內金屬礦物以閃鋅礦、方鉛礦和黃鐵礦為主，脈石礦物主要有白云石、方解石、石英和瀝青等。礦石主要結構呈它型-半自形粒狀結構和交代溶蝕結構；礦石構造以角礫狀構造，脈狀、浸染狀為主（圖3a-b）。

閃鋅礦：廣泛分布于各類礦石之中，呈半透明棕色、檸檬黃和深棕色，早期形成的閃鋅礦以深棕色為主，其結構以它形不等粒狀為主，粒徑約為0.01～1.2 mm，最大可達2 mm（圖3c）。

方鉛礦：為礦區(qū)主要礦物之一，呈鉛灰色，常與閃鋅礦共生，多為半自形、它形不等粒結構，粒徑約為0.005～1 mm，最大可達1.5 mm（圖3e）。

白云石：按其成因特征可分為兩種，一種為地層中的白云巖，主要呈灰白色它型-細晶白云巖，與礦化無關；另一種為白色粗粒白云石，多呈脈狀、團塊狀，與礦化關系密切，與硫化物共生，為成礦熱液的產物（圖3c）。

黃鐵礦：呈亮黃色，主要呈它型粒狀結構，粒徑約為0.05～0.10 mm，呈浸染狀分布于膠結物中，且多與閃鋅礦和方鉛礦共生（圖3d,f）。

石英：呈它形粒狀它型結構，主要呈細脈狀分布于膠結物中，在膠結物中與硫化物共生（圖3d）。

圖3 馬元鉛鋅礦石特征圖

3 控礦因素及礦床成因

3.1 地層-巖性對礦床的控制

馬元鉛鋅礦床賦存在震旦系燈影組白云巖中，燈影組下部為底礫巖，其滲透性較好，可作為成礦流體的運移通道。上部地層為寒武系郭家壩組炭質板巖，其透水性較差，可作為成礦流體的遮擋層。同時，白云巖地層硬度小，化學性質活潑、遇酸易溶解，在構造運動過程中容易產生張性裂隙，后期當含礦流體運移至碳酸鹽巖地層中時，容易產生溶解擴容的現象，可為成礦物質提供沉淀場所。此外，白云巖中Mg2+可作為硫酸鹽熱化學還原反應的催化劑［10］，有利于金屬硫化物的沉淀。

3.2 構造對礦床的控制

馬元鉛鋅礦床與斷裂構造關系密切，在構造交匯部位形成厚大礦體。斷層附近的地層層理消失，通常發(fā)育構造角礫巖和碎裂白云巖，鉛鋅等硫化物以膠結物形式膠結沉積白云巖，后生熱液充填特征明顯。然而，離斷裂帶較遠的地層，層理較好礦化較弱，主要為細脈狀或浸染狀礦石。通常巖石越破碎鉛鋅礦化越富集，在構造交匯部位尤其明顯，容易形成厚大礦體。此外，礦區(qū)構造除斷層外，節(jié)理及裂隙等小構造也十分發(fā)育，含礦裂隙和節(jié)理長度約數米到數厘米，發(fā)育在含礦蝕變帶（角礫狀白云巖）中。

3.3 礦床成因初探

礦床基礎地質特征：馬元鉛鋅礦床金屬礦物主要以閃鋅礦、方鉛礦為主，脈石礦物以石英、方解石、白云石為主，圍巖蝕變較弱以碳酸鹽化為主，鉛鋅礦化主要呈（網）脈狀充填于白云巖角礫中，與構造關系密切，具有后生熱液充填特征，與典型MVT 鉛鋅礦床基本特征一致（見表2）。

表2 馬元鉛鋅礦床與典型MVT 鉛鋅礦床特征對比

成礦流體性質：礦石構造以脆性裂隙充填及膠結白云巖角礫為特征，礦石礦物和脈石礦物明顯是熱液活動的產物，因此流體活動是成礦的必要條件。劉淑文等［6］發(fā)現馬元鉛鋅礦床成礦流體的δ18O水值介于6.03～12.73，δ18D 值介于-92‰～113‰，遠離大氣降水線，靠近有機水范圍，成礦溫度為100℃～300℃，鹽度介于7.9‰～17.6‰，成礦流體與盆地鹵水相似。礦區(qū)內部分鉛鋅礦與瀝青共生，通常瀝青被認為是古石油的變質產物。據此推斷，在成礦流體運移到破裂裂隙中沉淀閃鋅礦時，古石油也運移到同一破裂裂隙中，并在成礦熱液的熱動力作用下變質為固體瀝青，由此推斷有機質可能參與了成礦。

成礦物質來源：礦石中C、O 同位素組成表明成礦流體中的C 來源于沉積碳酸鹽巖溶解作用，Pb 同位素值范圍較窄，在Pb 同位素組成模式圖中主要落入地幔與上地殼之間，具有造山帶混合特點，表明 Pb 來自于上地殼，而礦區(qū)內燈影組白云巖中Pb、Zn 豐度平均值均低于地殼克拉克值，而基底地層Pb、Zn 豐度值高于地殼2～12 倍。因此，基底地層可能為礦床提供金屬來源。

成礦作用過程：發(fā)育在揚子克拉通北緣沉積的上震旦統(tǒng)燈影組碳酸鹽巖，構造背景相對較穩(wěn)定。區(qū)域地球化學特征表明上震旦統(tǒng)燈影組白云巖中Pb、Zn 背景含量高于地殼數十個數量級。此外，鉛鋅礦鉛模式年齡為420～637 Ma［11］，晚于賦礦圍巖形成的地質時代，其成礦作用過程可概括為，加里東期揚子板塊北緣不均勻隆升，碑壩穹隆形成，發(fā)育在揚子克拉通北緣沉積成巖后的地下鹵水，在構造應力的驅動下沿著基底與燈影組角度不整合面運移，并在運移過程中萃取了基底地層中的Pb、Zn，進而形成富含金屬離子的含礦流體。當含礦流體沿著斷裂運移至燈影組角礫狀白云巖裂隙發(fā)育的地段時，其物理化學等條件發(fā)生變化，從而導致金屬硫化物沉淀，形成角礫狀礦石和脈狀鋅礦石。

4 結論

馬元鉛鋅礦床賦存于震旦系燈影組白云巖中，礦床與斷裂關系密切，礦物組合簡單，金屬礦物以閃鋅礦、方鉛礦和黃鐵礦為主；脈石礦物主要有白云石、方解石、石英等，礦石構造以角礫狀為主；硫化物以膠結形式膠結沉積白云巖角礫，具有后生熱液充填成礦的特點，成礦流體性質與盆地鹵水相似，成礦物質來源于基底地層，其基本地質特征和地球化學特征與典型MVT 鉛鋅礦床相似。因此，馬元鉛鋅礦床應屬于MVT 型鉛鋅礦床。