黃石市章山地區鉛鋅多金屬礦床成礦地質及控礦條件分析

黃 婉，謝曉洪，吳永祥，劉 佳

（湖北省地質局第一地質大隊，湖北 大冶 435100）

湖北省黃石—廣濟成礦帶是鄂東南區域重要的鉛鋅礦成礦帶，在礦帶內，目前自西向東分別發現了獅子立山—鳳梨山鉛鋅銀礦﹑楊武山鉛鋅礦﹑陽城鉛鋅礦（湖北省地質科學研究所，1987），而對于位于礦帶中部的章山地區的鉛鋅多金屬礦沒有進行系統的評價(黃智輝等，2003)。通過對前人資料進行綜合研究整理，認為賦存在該地區的中上奧陶統寶塔組破碎帶地層中鉛鋅礦具一定的找礦前景，目前在鄂東南地區，對于這種賦存在破碎帶中脈狀的鉛鋅多金屬礦床的礦化特征及形成原因的研究還比較薄弱。因此在確定礦床成因類型的基礎上，強化分析礦床（體）的控礦因素，總結成礦規律，這對于該區的下一步找礦工作具有重要的指導意義，并對該區域同類型礦床的研究具有重要的啟示和借鑒意義。

1 區域地質背景

章山位于揚子準地臺下揚子臺褶帶大冶凹褶斷束北東緣，大冶復式向斜與鄂城--大幕山隆起帶的復合部位，是一個地層出露較全﹑構造活動強烈的地區（圖1）。

圖1 章山地區地質構造簡圖（據湖北省地質局第一地質大隊，2018）

區內地層出露比較全面，從寒武系至第四系，除了缺失中﹑下泥盆統和下石炭統外其余地層均有出露。其中古生界和中生界下三疊統分布最為廣泛，主要集中在本區中部廣大地區；黃石—大冶一線以西地區主要以中生界中--上三疊統﹑侏羅系和白堊系下統為主；新生界主要分布于大冶湖及其附近地區。

區內構造復雜，具有多期次﹑多旋回構造活動疊加﹑改造的特征。震旦紀以后持續抬升陸續形成淺海陸棚沉積，而后經歷印支--燕山期由南向北的推覆剪切作用，形成北北東向略微凸出的弧形構造格式。區內褶皺構造主要包括有近東西向的汪仁--下陸復式背斜﹑大冶復式向斜；斷裂構造主要為近東西向的下陸--章山斷裂帶及北東向的黃石--靈鄉斷裂帶﹑下陸--姜橋斷裂帶等。這些構造控制了章山地區的各礦床和礦點的分布，并分別起著導礦﹑配礦及容礦等成礦作用（黃智輝等，2004；薛迪康等，1997；翟裕生等，1992）。

2 礦區地質特征

2.1 賦礦地層

區內奧陶系寶塔組的地層與成礦關系最為密切（圖2）。

圖2 章山鉛鋅礦床地質圖（據湖北省地質局第一地質大隊，2018）

龍馬溪組(O3S1l)：上部紫灰－灰黑色含炭硅質頁巖﹑硅質頁巖，局部為薄層狀硅質巖，下部為灰黃色薄層泥質瘤狀灰巖﹑泥質灰巖﹑粘土質頁巖﹑粘土巖。

寶塔組(O2-3b)。第三巖性段：灰黃色薄層泥質瘤狀灰巖﹑泥質灰巖﹑粘土質頁巖﹑粘土巖。為區內主要賦礦層位。第二巖性段：青灰－紫紅色中厚層狀龜裂紋灰巖﹑瘤狀灰巖。為區內主要賦礦層位。第一巖性段：淺灰色網眼狀白云質灰巖。為區內主要賦礦層位。

上覆的龍馬溪組為一套灰黑色含炭硅質頁巖﹑硅質頁巖，下部為灰黃色薄層泥質瘤狀灰巖﹑粘土質頁巖。與下伏的寶塔組為整合接觸。

2.2 控礦構造

主要的控礦斷裂是東西向的鐵山—四棵斷裂帶東段，該斷裂帶走向為近乎于東西向，斷面傾角50°～80°，總體傾向南。斷裂主要切割了奧陶系中—上統，為一系列順層平行斷裂組成，表現為一組密集的裂隙帶；具有明顯的層間滑動特征和多期活動性。斷裂帶巖石破碎強烈，角礫巖極為發育，寬達幾米至幾十米不等，由硅化角礫巖，構造透鏡體及節理密集帶組成，且可見方鉛礦﹑閃鋅礦充填（圖3）。斷層性質以逆斷層為主。

圖3 章山鉛鋅礦床發育的礦化角礫巖

該斷裂帶至少經歷了三期活動：早期表現為壓扭性；中期表現為張性；晚期表現為壓性。

另有一組北北東向斷層，組中F2﹑F3﹑F4斷層為平移逆斷層，水平錯距50m～100m，斷面呈波狀彎曲，局部見有透鏡狀﹑扁豆狀的碎裂巖分布，成分主要為碳酸鹽，局部見含銅重晶石脈順斷層產出。

2.3 圍巖蝕變

礦區內近礦圍巖蝕變較為強烈，主要包括有碳酸鹽化﹑硅化﹑重晶石化及螢石化等。其中與礦化關系密切的是硅化﹑重晶石化﹑及螢石化等蝕變（圖4）。

硅化：巖石中石英一般呈脈狀產出，石英脈分為兩種：①與成礦有關，主要分布在F1破碎帶中，呈暗灰—煙灰色，石英透明度高；②與礦化無關，主要分布在研究區南部地層中，分布范圍廣，規模小。一般呈混濁的乳白色，質純，石英透明度低。

重晶石化是區內僅次于硅化的一種圍巖蝕變，通常和石英脈（脈狀的硅化）﹑碳酸鹽化﹑白云石化相伴出現。主要與區內鋅礦化關系較為密切，重晶石多呈復脈狀或星點狀分布于礦化圍巖中。

碳酸鹽化以在碳酸鹽巖地層中以脈狀充填為特征（圖4a，4b）。

圖4 章山鉛鋅礦床典型巖心照片

2.4 礦體特征

區內共圈定6個大小不等的礦體，其中工業礦體5個（1號﹑2號﹑3號﹑4號﹑6號），低品位礦體1個（5號）。區內1號礦體相對規模較大。

1號銀鉛礦體分布在2線至1線向東25m之間，礦體由1線TC1301﹑0線TC1303﹑2線TC1306工程揭露，為工業礦體。

礦體賦存在由斷層F1形成的破碎帶中。礦體走向與斷層F1大體一致，總體走向近東西向，走向長141m。礦體埋深不大，主要分布于地表附近，礦體走向上受地形影響。礦體傾向南，傾角70°～75°，沿傾向延伸30m；礦體厚度2.16m～12.67m，平均厚度7.42m，厚度變化系數100.23%；賦存標高+80至+40m左右，埋深在0m至25m左右。整體而言，礦體中鉛﹑銀品位變化呈中部高兩側低地趨勢。礦體鉛品位變化系數為78.494%，伴生銀品位變化系數為72.62%。

其余礦體為單工程控制礦體，具體特征見表1。

表1 章山礦床其他小礦體地質特征簡表

2.5 礦石特征

2.5.1 礦石類型

（1）角礫（碎裂）狀礦石。該類型礦石是本區最重要，也是最為最普遍的一種礦石類型，礦石礦物主要為角礫狀的方鉛礦和黃鐵礦。礦石與圍巖界線多呈漸變關系，無明確的界線。礦石由角礫和膠結物兩部分組成，角礫含量80%左右，主要以不規則的灰巖角礫為主；膠結物是主要的賦礦部位，由方鉛礦﹑閃鋅礦﹑或白鐵礦和其它混合物組成，膠結物含量約20%。

（2）細脈浸染狀礦石。該類型礦石主要以細脈浸染狀方鉛礦礦石和細脈浸染狀閃鋅礦礦石為主，整體來看，礦石品位較低，產出于含礦角礫巖中，其中金屬礦物沿巖石裂隙連續充填為細脈狀，不連續時為稀疏浸染狀，主要礦石礦物包含方鉛礦﹑閃鋅礦及黃鐵礦等；脈石礦物主要為方解石，另有少量重晶石﹑天青石等。

2.5.2 礦石組成

礦石中見有16種礦物，主要金屬礦物有方鉛礦﹑閃鋅礦﹑黃鐵礦，非金屬礦物主要有方解石﹑白云石﹑重晶石等。

礦石礦物組合有兩種，一為銀砷黝銅礦—黃銅礦—方鉛礦多硫化物組合；一為黃銅礦—方鉛礦（閃鋅礦）—黝銅礦—孔雀石組合（表2）。

表2 礦石礦物分類統計表

2.5.3 主要礦物特征

（1）方鉛礦（PbS）。鉛灰色，金屬光澤，常呈它形粒狀，局部偶見呈自形晶產出。其粒徑一般在0.1mm～0.2mm。方鉛礦主要呈細脈狀集合體充填于礦石空隙間。部分角礫巖礦石中方鉛礦較為均勻的散布于含碳質方解石為主的膠結物中，呈似海綿隕鐵結構。礦石中一般細脈狀侵染狀方鉛礦品位較高。

（2）閃鋅礦（ZnS）。棕褐色﹑棕黃色，樹脂光澤，呈它形粒狀，粒徑多在0.02mm～0.1mm，與方鉛礦相伴呈細脈狀充填于巖礦石中。

（3）白鉛礦（PbCO3）。分布于礦區地表淺部，多沿方鉛礦的解理及邊緣交代。

2.5.4 礦石結構構造

礦石主要結構有粒狀結構（圖5a）﹑交代結構（圖5b﹑d）。同時也有少部分包裹（圖5c）﹑膠狀﹑鮞狀﹑放射狀結構等，其中粒狀結構金屬礦物主要是方鉛礦﹑閃鋅礦﹑白鐵礦等，部分呈他形晶；交代結構表現為黃鐵礦被方鉛礦（圖5d）﹑閃鋅礦交代而成殘留狀﹑孤島狀。

圖5 章山鉛鋅礦床典型礦石結構

礦石構造主要有角礫狀構造﹑脈狀構造和浸染狀構造等，其中角礫狀﹑浸染狀最為常見。

3 礦床成因初探

近年研究鉛鋅礦床的類型時，主要是以海相火山作用﹑層控理論和多成因觀點為起點，考慮圍巖和地球化學特征（如同位素﹑微量元素等)，同時結合礦床的地質特征﹑成礦流體特征﹑成礦作用﹑成礦環境等進行鉛鋅礦床類型的劃分(林孝先，2014)。根據含礦建造的不同，綜合礦床的地質特征，通常將鉛鋅礦床主要分為SEDEX型﹑MVT型﹑VMS型﹑砂頁巖容礦的沉積或沉積—變質型礦床﹑與巖漿巖有關的斑巖﹑矽卡巖﹑熱液交代型礦床和陸相火山巖型礦床和非硫化物鋅礦床。

章山鉛鋅礦床的基本地質特征：

（1）章山礦床礦體賦存于奧陶系碳酸鹽地層的角礫巖中。而奧陶系是區域上一個重要的礦源層，特別是寶塔組(O2-3b)碳酸巖中，該層位的Pb﹑Zn﹑Ag平均含量遠高于周邊地層。主要巖性是一套白云巖﹑白云質灰巖﹑泥質灰巖的海相蒸發巖沉積建造，并且賦礦部位發生強烈的角礫巖化。角礫巖帶滲透率高，有利于成礦流體進入，由于硫化物沉淀是一個生酸的過程，因此在硫化物沉淀過程中形成的酸會進一步造成碳酸鹽巖地層的溶解，進一步發生性角礫巖化。礦體底板是奧陶系上統龍馬溪組(O3S1l)泥頁巖，對含礦熱液有較好的屏蔽作用（表3）。

表3 章山鉛鋅礦礦體附近圍巖成礦元素含量一覽表（蔡恒安，2014）

（2）章山礦床礦體產出在空間上和東西向構造帶密切相關，礦化多見于裂隙充填物中，裂隙呈網脈狀，充填以含方鉛礦的碳酸鹽為主，常凸出于巖石表面。層間構造一般可識別，但也有地段被破壞，使巖石造成一種“角礫巖化”，形成廣義的同生沉積角礫巖；礦體的形態﹑產狀嚴格受破碎帶制約，近東西向構造帶為導礦和容礦構造。

褶皺構造與礦體的關系：礦區位為汪仁復背斜的東段，在向斜軸的兩側常伴有東西向縱向斷裂構造，使層間發生破碎，初步形成的容礦空間。同時，早期存在巖石中的元素在經過構造變動后，形成近距離的遷移，并沿裂隙富集。這是區內的第一期改造富集階段，這期次構造導致三疊系碳酸鹽地層中地表巖溶現象較為普遍，由巖溶作用形成的角礫巖也較為常見。但是角礫巖中礦化微弱，特別是在滲濾層中基本不見鉛鋅礦化，但在鐵泥質膠結角礫巖中，可見星點狀﹑浸染狀方鉛礦化，區內5號礦體產于該部位，該處產出的礦體多較薄，且礦石品位較低。

斷裂構造與礦體的關系：區內褶皺與斷裂屬同一構造體系，同屬于淮陽山字型構造前弧擠壓帶的基本組成部分(譚秋明，1991)。斷裂構造疊加層間破碎帶上時，從而進一步形成的容礦空間，同時驅動成礦熱液活動，成礦元素通過斷裂構造進行運移使之進一步富集，這是區內的第二期改造富集階段（李松生，1987）。這期次主要由近東西向斷裂多活動引起形成的角礫巖，具有破碎強烈的特點，角礫成分以原巖為主，角礫大小懸殊，多呈棱角狀﹑次棱角狀，膠結以鐵﹑泥質和方解石膠結為主，局部見重晶石膠結。章山礦體主要就賦存于其中，礦石均為角礫狀，礦石礦物以膠結物中多見，礦化以鉛鋅銅銀等多金屬為主。

據以上特征顯示，從礦物組合﹑圍巖蝕變特征等現象來看，本礦床與MVT鉛鋅礦床類似，本礦床的成因類型為沉積-熱液疊加改造礦床。基于此，章山礦床的成礦模式為：

在白云巖﹑灰巖等碳酸鹽巖地層在奧陶紀形成的時候，同時地層中通過沉積作用形成少量的金屬硫化物，初步富集了鉛鋅等物質。

由于印支—燕山期多期次﹑大規模的推覆活動，形成黃金山推覆滑脫構造，黃金山向斜層間滑脫﹑破碎明顯，巖石空隙率增大，在地層中形成了滲透率較高的層位。

在后期大氣降水的作用下，由于氧化還原條件的變化，地層中的硫化物進行二次富集，并形成工業礦體。

找礦標志：章山礦床的礦體賦存于奧陶系碳酸鹽巖地層中，主要的礦石礦物為閃鋅礦和方鉛礦賦存于地層角礫巖中。通過研究表明章山礦床的形成可能與巖漿活動關系不大，礦體主要賦存在碳酸鹽巖地層中，地層中有硫酸鹽和有機物可以提供還原硫。其可能是一個密西西比河谷型(MVT）鉛鋅礦床，但是這類礦床通常具有大規模出現的特征，且礦體順層分布。

章山礦床具有和典型MVT鉛鋅礦床相似的特征和形成環境，主要的區域找礦標志為：①奧陶系中上統和三疊系大冶組的存在，特別是該層位中近東西向構造破碎帶是重要的地質找礦標志。②重晶石化﹑螢石化﹑硅化為區內此類型礦床的蝕變標志。③同時低阻﹑高激化的物探異常及與Pb﹑Zn﹑Ag綜合化探異常組合是間接尋找本類型礦床的的物化探標志。

4 結論

通過對章山鉛鋅礦床詳細的礦床地質特征研究，本文主要取得了以下結論和認識：

（1）章山礦床礦體分布與地層關系密切。賦礦層位為奧陶系中上統，而奧陶系是區域上一個重要的礦源層，特別是寶塔組(O2-3b)碳酸巖中，該層位的Pb﹑Zn﹑Ag平均含量遠高于周邊地層。主要巖性是以白云巖﹑白云質灰巖﹑泥質灰巖為主的一套海相蒸發巖沉積建造。礦體底板是奧陶系上統龍馬溪組(O3S1l)泥頁巖，對含礦熱液有較好的屏蔽作用。

（2）章山礦床內礦體均賦存于含礦角礫巖中，角礫巖是沉積作用﹑巖溶作用﹑構造作用共同產物，其分布于黃金山向斜核部，或裸露于地表﹑或隱伏于地下。由于印支—燕山期多期次﹑大規模的推覆活動，形成黃金山推覆滑脫構造，黃金山向斜層間滑脫﹑破碎明顯，巖石空隙率增大，為礦液的富集提供了場所。

（3）從礦石組合來看，章山礦床礦石礦物均為低溫熱液型礦物。礦石礦物主要為閃鋅礦﹑方鉛礦以及少量的黃鐵礦，脈石礦物主要為方解石和白云石，以及極少量的螢石；礦石類型主要包含角礫巖型和脈狀充填型兩種；成礦溫度比較低；成礦物質來源有兩個方面，一方面奧陶系礦源層本身攜帶的Pb﹑Zn等礦質，另一方面受構造活動的影響，成礦熱液攜帶來Pb﹑Zn等礦質，再通過水的循環在有利部位形成工業礦體。