廣西北山鉛鋅、硫鐵礦礦床地質特征及找礦遠景分析

廖維能，龐運權，聶舒靜

1.廣西正屹工程技術咨詢有限公司，廣西 南寧 530022

2.廣西礦產資源儲量評審中心，廣西 南寧 530022

3.廣西三〇七地質大隊，廣西 貴港 537000

北山鉛鋅、硫鐵礦是一個開采多年的老礦山，由北山、新發、鋅源、鋼山、才秀等礦段組成。20 世紀80 年代，廣西第七地質隊在這些礦段開展過詳細勘探，探獲了大型鉛鋅、黃鐵礦。近幾年在其深邊部勘探取得了較大的突破。目前，北山礦床勘探范圍及深度較局限，有較大的找礦空間。研究小組通過對北山礦床地質特征及近年找礦成果的分析、總結，研究礦床成因及控礦因素，探討北山礦床的找礦遠景及找礦方向。

1 礦區地質背景

北山鉛鋅、硫鐵礦床位于環江毛南族自治縣352°方向47 km、馴樂苗族鄉205°方向25 km，才秀至鋼山村一帶，地處揚子陸塊南緣與南華活動帶交界處的桂中凹陷盆地的北部邊緣，北山—泗頂鉛鋅硫鐵礦成礦區的西段。桂中凹陷盆地是一個晚古生代沉積盆地，凹陷北部邊緣出露沉積基底震旦系至寒武系淺變質巖，志留系、奧陶系地層缺失，泥盆系地層角度不整合覆蓋于寒武系之上；北山地區泥盆系為淺海—濱海相碳酸巖建造、生物礁建造。區內褶皺主要為印支—海西期形成的軸向NE 的平緩短軸背斜和向斜，褶皺運動伴隨斷裂活動，NE 向的上甫—川山—馴樂為區域主干斷裂，斷裂旁側分布有數個鉛鋅、硫鐵礦點。區域內尚未發現與鉛鋅多金屬成礦作用相關的巖漿巖，鉛鋅礦床的形成與巖漿活動無直接關系，但根據航磁和重力推測，可能存在隱伏花崗巖體[1]。

2 礦區地質特征

2.1 地 層

礦區地層有泥盆系中、上統的東崗嶺組和上統桂林組、融縣組，主要為濱海相碳酸鹽建造。中泥盆統的東崗嶺組下段第一分層為灰色中厚層狀灰巖、生物屑灰巖夾泥質灰巖及泥灰巖，中部夾白云巖，底部為粉砂巖、泥質粉砂巖或砂巖及含礫砂巖；下段第二分層為深灰色中—厚層狀灰巖、生物碎屑灰巖及含生物屑灰巖。上段第一分層為灰色、深灰色厚層狀灰巖夾生物碎屑灰巖，底部為一層厚 0.5～7 m 的含泥質石英砂巖；上段第二分層為灰黑色泥巖、泥灰巖夾灰巖，近礁部分夾塌積巖。

上泥盆統的桂林組下段為深灰—黑灰色薄—中厚層狀泥灰巖、泥質灰巖、燧石灰巖、同生礫狀灰巖；上段為深灰色薄—厚層狀灰巖、泥質灰巖、扁豆狀灰巖、條帶狀灰巖。上泥盆統融縣組為灰—灰白色厚層狀、塊狀灰巖夾白云質灰巖、白云巖透鏡體。

在東崗嶺組上段至桂林組下段第二分層發育著數百米厚的生物礁。礁體南北長4.5 km、東西寬約1 km，北高南低、近SN 走向；生物礁由礁底、礁核、礁頂構成；礁底為灰黑色枝狀層孔蟲泥晶灰巖，礁核為深灰色礁灰巖，礁頂主要為枝狀層孔蟲細晶白云巖、球狀層孔蟲細晶白云巖、含炭泥質白云巖、假構造角礫白云巖。生物礁厚度＞564 m。生物礁頂部發育一層白云巖，礁頂白云巖是該區鉛鋅、硫鐵礦體的主要賦存層位。

2.2 構 造

礦區位于上甫—肯躍背斜南端東翼近軸部，背斜軸從礦區肯躍村通過。此背斜是該區主要褶皺構造，長＞32 km，寬8 km，軸向NE，兩翼地層產狀較平緩，巖層傾角為8°～30°。褶皺軸部出露最老地層為泥盆系上統桂林組下段第一分層，往西北、東南依次出露下段第二、三分層及泥盆系上統融縣組等地層。次級褶皺發育，呈復式背斜構造，但規模小，軸向與主褶皺軸向基本一致。礦區斷裂以NE 向正斷層為主，有F3、F4、F36、F37 等斷層，其中F4為區域主干斷裂，NE—SW 縱貫該區中東部。斷層沿走向及傾向呈舒緩波狀，破碎帶劈理發育，方解石細脈沿劈理充填或呈網狀穿插，一般可見到白云巖化、黃鐵礦化，偶可見鉛鋅礦化。NE 向正斷層構成的張性斷層帶控制了礦體的分布范圍及礦體的形態（見圖1）。

圖1 北山鉛鋅、硫鐵礦地質簡圖

3 礦床地質特征

3.1 礦體特征

北山礦床位于才秀至鋼山一帶，南北長近3 000 m，東西寬100～600 m，賦礦層位主要為中泥盆統東崗嶺組頂部至上泥盆統桂林組底部的礁灰巖之上的白云巖。礦體主要受NNE向斷層及次級背斜所形成的層間破碎帶控制，礦體形態主要為似層狀、透鏡狀。礦區已發現5個鉛鋅礦帶，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號礦帶賦存于F4上升盤，Ⅷ號礦帶賦存于F4 下降盤。已探明工業礦體近20 個，主要礦體有8 個，以Ⅱ號礦體規模最大，分布于5～63 線間，長924 m，寬70～398 m，厚1.39～46.25 m，平均品位硫23.628%、鉛0.769%、鋅5.107%[2]；礦體賦存于F3 與F4 之間，總體延長方向32°，傾向SE，傾角0°～30°，與地層產狀基本一致（見圖2）。在礦區開采及近年的深邊部找礦過程中，發現受斷裂控制的礦體傾角較陡，單個礦體形態為脈狀、筒狀。

圖2 北山礦區3 線地質剖面簡圖

3.2 礦石礦物特征及結構構造

礦石的礦物組分較簡單，主要有用礦物為黃鐵礦、閃鋅礦，其次為方鉛礦；脈石礦物主要為白云石、方解石等。礦石結構有他形—半自形粒狀變晶結構、壓裂—碎裂結構、變余細中晶結構，以他形—半自形粒狀變晶結構為主。礦石構造有致密塊狀、斑雜狀、條帶狀、浸染狀、同心環狀構造。閃鋅礦和方鉛礦通常與黃鐵礦緊密連生，或沿黃鐵礦的裂隙充填交代；閃鋅礦有被晚期黃鐵礦切割和交代的現象。

3.3 圍巖蝕變

礦區主要的圍巖蝕變為白云巖化，劃分為3 期[3]。（1）早期成巖白云巖化。這種白云巖化是發生在生物礁終止后，因為礁灰巖含鎂離子比較高，所以在上部蓋層的壓力下，置換灰泥內文石中的鈣離子而成，即成巖白云巖。根據礦區外圍鉆孔觀察，此類白云巖顏色較深，白云石呈完好的自形菱面體，孔隙度較大，為后期礦液沉淀或充填提供了一定空間。（2）結晶白云巖化。主要是后期重結晶作用，其次是含礦、含鎂質溶液交代作用。該期白云巖化與成礦關系密切，是礦液疊加作用同時發生的。根據坑道觀察，此類白云巖一般顏色較淺，白云石結晶較粗大。（3）后期白云巖化。這是在主要成礦階段之后，白云巖呈白色細脈或網脈狀穿插、交代原巖和礦石。

4 礦床成因及控礦因素

4.1 礦床成因

武宣—象州地區和北山—泗頂地區鉛鋅礦床的成礦作用與桂中凹陷盆地在演化過程中形成的盆地流體有密切的關系，屬密西西比河谷（MVT）型鉛鋅礦床。礦床經歷了兩大成礦作用的影響，在沉積成巖階段黃鐵礦、閃鋅礦及方鉛礦初步富集，成巖期后受盆地熱鹵水的改造，發生了金屬硫化物的進一步富集而形成工業礦體，成礦溫度以中溫為主；成礦物質除主要來源于上地殼—賦礦地層本身外，還有相當一部分成礦物質來自地幔物質；桂中盆地邊緣由寒武系碎屑巖及泥盆系碳酸鹽構成的角度不整合面，以及不整合面附近的斷裂構造是導致鉛鋅礦床形成的主要流體通道系統[1]。

北山礦床成礦模式為：桂中凹陷盆地演化過程中形成的盆地流體，在盆地北部邊緣由寒武系—泥盆系角度的不整合面、斷裂構造等組成的流體通道系統內循環流動，在礦源層發生水—巖反應，將礦物質從礦源層活化、萃取出來，形成含礦熱鹵水，向降溫、減壓及濃度密度降低的方向運移，隨后在層間破碎帶或構造破碎帶，因為物理、化學條件的驟然改變，而產生沉淀富集，形成工業礦體。

4.2 控礦因素

4.2.1 構造和層間破碎帶

與大多數MVT 型鉛鋅礦床類似，構造和層間破碎帶是北山礦區重要的控礦因素，礦體主要產于構造活動形成的層間破碎帶。該區域構造活動主要表現為張性斷層帶和褶皺。張性斷層帶主要由F4 及其次級正斷層組成。張性斷層帶形成的裂隙屬含礦熱鹵水，是輸導體系的一部分，在斷層破碎帶中一般可見到白云巖化、黃鐵礦化，偶見鉛鋅礦化。在斷層交匯部位和背斜虛脫部位，構造應力集中形成的層間破碎帶是有利的儲礦空間。北山礦床的層控型礦體主要賦存于張性斷層帶內的層間破碎帶，而遠離張性斷層帶的白云巖層一般既無破碎也無明顯礦化，屬早期成巖白云巖。同時，最近的深部勘查成果表明，張性斷層形成的破碎帶本身也是含礦構造，北山礦區已發現由斷層破碎帶控制的礦體。

4.2.2 巖性組合

北山礦區礦體主要產于東崗嶺組頂部和桂林組底部的礁頂白云巖中，白云巖層厚數米至幾十米，其底部為生物礁灰巖、頂部為泥灰巖。未蝕變、溶蝕的白云巖孔隙度達10%，經過溶蝕、蝕變的白云巖層孔隙度則更大。在頂部及底部為厚大巖層的情況下，薄的、孔隙度大的白云巖層，在構造應力和上覆地層重力持續作用下，易形成層間破碎帶或溶塌角礫巖。孔隙度較大的白云巖本身就是含礦熱鹵水運移的輸導層，其形成的層間破碎帶是有利的儲礦空間，而其頂部的泥灰巖作為相對隔水層可以阻擋含礦熱鹵水的運移。

4.2.3 古地理環境和沉積相

MVT 型鉛鋅礦床產于造山帶邊緣前陸環境或靠近克拉通一側的沉積盆地環境，沉積相突然變化產生強烈的滲透率反差，是導致礦物沉淀的有利條件[4]。該礦床位于揚子陸塊南緣與南華活動帶交界處的桂中凹陷盆地的北部邊緣，盆地臺地邊緣發育SN 向線狀生物礁（北山—洞忙礁），該生物礁控制了北山礦床的形成。在生物礁相沉積環境中，形成了生物礁灰巖、礁頂白云巖、泥灰巖等，有利成礦的巖性組合。盆地沉積基底的巖漿巖含礦物質豐富，經長期風化剝蝕，為成礦提供了物質基礎。生物礁體含有大量生物有機質，有機質及其演化產物在層控型鉛鋅礦形成過程中起了積極的作用[5]。

各控礦因素之間相互關聯，礁灰巖、礁頂白云巖、泥灰巖組合屬生物礁沉積相的一部分，同時生物礁沉積相與臺地古地理環境有關，張性斷層帶與盆地邊緣臺地發生構造彎曲有關，層間破碎帶的形成與巖性組合、構造活動密切相關。MVT 鉛鋅礦床并不受單一因素的控制，幾個控礦因素的聯合作用對礦石的形成至關重要[4]。

5 深邊部找礦遠景分析

（1）北山礦區礦體主要產于礁頂白云巖中。以往普遍認為F4 為同沉積斷裂，控制了生物礁體的產出，生物礁沿斷裂上升盤的臺地邊緣呈產出線狀[1]。正因為如此，以往找礦主要集中于F4的上升盤，地質工作者相繼探獲Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號鉛鋅、硫鐵礦帶。隨著近年探礦工作的深入，地質工作者發現下降盤同樣存在生物礁體和礁頂白云巖層，并在下降盤也取得了較大的找礦突破。在礦區北礦段，在F4 斷裂的下降盤探獲了Ⅷ號鉛鋅、硫鐵礦礦帶；Ⅷ號礦帶長700 余米，寬300 余米[6]，評審資源儲量達中型規模。根據坑道觀察，F4 斷層直接錯斷了礁頂白云巖層，Ⅷ號礦帶與Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等上升盤礦帶產于同一層礁頂白云巖中。根據最新區域資料，F4 為多期活動的斷裂，其有可能既是導礦通道也是破礦斷裂。北山礦區礁頂白云巖層整體呈現出南低北高的態勢，北段北部上升盤已出露地表，經風化林濾局部堆積形成鐵礦，而下降盤仍深埋地下。綜合分析，F4 斷層下降盤勘探程度較低，仍有較大的找礦空間。

（2）在深部勘探中，地質工作者發現生物礁體并不全是由生物礁灰巖組成，礁體局部夾白云巖及泥灰巖層，這可能由短暫的海退形成。在深部的鉆孔中，目前已發現厚幾十米的白云巖層；深部白云巖層孔隙度及滲透率較大，其上部巖層為泥灰巖。在礁體內白云巖層中，個別鉆孔中揭露了工業礦體，數個鉆孔揭露了礦化體。研究小組綜合分析認為，北山生物礁局部夾規模較大的白云巖層，其下部孔隙度及滲透率較大的白云巖層與上部相對不透水的泥灰巖組合特征屬有利控礦因素，并已通過鉆孔揭露了礦（化）體，在構造有利部位有可能形成工業礦體，因此北山礦區深部仍有找礦的希望。

（3）在礦區南段勘探中，地質工作者發現礦體形態為筒狀的鉛鋅礦、硫鐵礦礦體，其最大厚度為170 多米[7]，評審資源儲量達中型規模。地質工作者根據資料分析，發現該礦體靠近F4 斷裂，且礦體傾向與斷裂基本一致，推測其為受斷裂控制的礦體。該礦體目前尚未開采，僅為鉆孔控制，且控制程度和研究程度較低。如此厚大的礦體在北山地區尚屬首次發現，該礦體尚未圈閉，因此礦段南部仍有較大的找礦空間。

（4）北山礦區及周邊褶皺較發育，其軸向NNE，與礦區主要斷裂一致。在褶皺轉折部位，特別是背斜核部一般為構造應力集中的地方，易形成層間虛脫、滑動，疊加NNE 向斷裂可成為儲礦有利的部位。上甫—肯躍背斜軸從礦區西部肯躍村通過，地表出露為桂林組下段第一分層和第二分層，生物礁所在的東崗嶺組頂部及桂林組底部被覆蓋，同時礦區西部次一級背向斜發育，與F4 斷裂平行的斷裂（如F5、F6 等）也較發育。因此在礦區西部也有較大的找礦空間，背斜核部疊加NE 向斷裂為有利的找礦靶區。

6 結 語

北山礦床屬典型的MVT 型礦床，礦床地質特征與其他地區的MVT 型鉛鋅礦有很多相似之處。其主要控礦因素為在特定古地理環境下沉積的有利巖性組合以及在構造活動下形成的有利構造組合；找礦方向主要為生物礁分布范圍的構造有利部位，構造有利部位主要為NNE 向張性斷層帶、次級背斜及其附近的層間破碎帶。F4 斷層下降盤、斷層南段及礦區西部褶皺、次級斷裂發育部位是北山礦床深邊部的找礦方向。礦床南端及北端開展過大功率瞬變電磁法和雙頻激電法[8]野外工作，根據物探數據圈定的異常基本得到了驗證，取得了較好的找礦效果。因此，在有利找礦靶區，通過物探定位和鉆探驗證等探礦手段，該區域深邊部仍有找礦的希望。