南秦嶺礦帶旬北地區鉛鋅熱水沉積成礦與鈉長石特征分析

張宏德 胡德銀 王化鋒 李洪全

（1.陜西省地礦局第一地質隊 陜西 安康 725000；2.安康市金州礦業有限公司 陜西 安康 725000）

0 引言

該區位于揚子板塊北部被動大陸邊緣,隸屬于迭部—旬陽地層分區牛山地層小區，已知鉛鋅礦點主要沿區內漢江復背斜兩翼出露的志留紀梅子埡組層位分布，局部分布于中泥盆統石家溝組中，沉積物主要經細碎屑及泥質物質為主，攜帶少量的碳酸鹽。沉積巖石類型在垂向上的巖性變化特征為由下往上由粗變細的沉各序列，并具有多期次多旋回沉積特征。近年來，旬北鉛鋅礦集區發現了長達近百公里的鉛鋅礦帶及鈉長石巖帶，鉛鋅礦多順層整合產在以志留系為主的細碎屑巖中，沉積特征明顯，含礦層內熱水沉積巖發育，圍巖蝕變不明顯，礦體下部鈉長石巖發育，底板多見鐵碳酸鹽巖，礦層內常見熱水沉積微晶硅質巖，礦石多具塊狀、層狀、層紋狀構造。熱水沉積可能是鉛鋅礦主要成礦方式，成礦物質來自盆下深處。

1 區域地質背景

旬北沉積盆地由寒武系到二疊系基本連續的海相頁巖、碎屑巖和碳酸鹽巖等水成沉積巖系和熱水巖系組成，沉積建造屬次穩定型，沉積盆地具裂谷—裂陷性質[2]。

中晚遠古代由裂谷火山巖系組成的過度型基底，對區內古生代盆地的形成和演化重要影響。其過渡性基底由晚元古代鄖西群、耀嶺河群變質碳酸鹽、碎屑巖、中基性火山巖及沉積凝灰巖構成。蓋層由平行不整合于過渡性基底之上的下寒武統——中泥盆統碳酸鹽巖—碎屑巖系構成過渡性基底地層為晚元古代鄖西群、耀嶺河群變質碳酸鹽巖、碎屑巖、中基性火山巖及沉凝灰巖構成。蓋層自寒武紀開始接受沉積，中上志留統——下泥盆統地層發育不全。古生界與震旦系沉積連續，發育炭硅質（頁）巖和火山凝灰巖層，伸展背景下的火山活動及海底熱水沉積較明顯。早古生代，紫陽—嵐皋地區發育大量的堿性巖漿活動；東鄰的武當陸塊順層侵入的基性侵入巖群，說明南秦嶺古生代存在深部巖漿向上發生過底侵作用，地幔巖漿上涌和地幔柱活動是明顯的。泥盆紀開始，再伸展構造背景下，同沉積（基底）構造形成盆地內地塹—地壘式構造，自東向西，在區內形成向西緩傾“鏟式”裂陷盆地，演化出復雜的構造沉積環境[3]。中生代，華北板塊與揚子板塊碰撞，受南北向強烈擠壓作用，古生代海盆水體自東向西退去，先后結束沉積，成礦作用進入另一個重要時期。

表1 旬北地區鈉長石巖演示化學成分一覽表Tab.1 Lithochemistry of albite in the north of Xunyang

表2 旬北地區鈉長石巖的微量元素特征一覽表Tab.2 Microelements of albite in the north of Xunyang

2 礦區地質特征

2.1 含礦地層

旬陽盆地南緣從東到西，自大嶺—趙家莊—泗人溝—關子溝—小水河—南沙溝，分布長達60km的鉛鋅金礦帶。礦床層控特征明顯，梅子埡組河雙河鎮組分別控制著區內上下兩個礦帶。下志留梅子埡組由一套灰——深灰色粉砂質千枚巖、含碳絹云千枚巖夾灰綠色凝灰質變砂巖、細砂巖條帶組成，局部可見灰色薄—厚層硅質巖、含碳硅質板巖。志留紀梅子埡組鉛鎖上礦主要產在粉砂質千枚巖、絹去母千枚巖中。改組由西往東硅質巖夾層變少。目前，在這一地層中發現包括麻坪、甘溪、江坡、任家溝、黃石板等許多鉛鋅礦床。總的來說，沉積特主要經細碎屑及泥質特為主，攜帶少量的碳酸鹽。區內早志留世處于半封閉局限海盆相至次深海相沉積環境。

2.2 礦體特征

目前已在區內發現的家周溝等鉛鋅礦點，其礦化特征為礦石礦特羅簡單主要有閃鋅礦、方鉛礦、少量黃鐵礦、磁黃鐵礦；脈石礦物有絹云母、石英、白云石、重晶石等。礦石結構以中—細粒結構為主，礦石構造以塊狀為主，局部為角礫狀、脈狀、層紋狀、浸染狀。層紋狀構造主要由鋅礦層紋、條帶狀硅質巖、泥質板巖、千枚巖等構成。礦石表現出同生沉積成礦特點。礦石以鋅為主，鉛鋅共生。鉛鋅礦體主要呈似層狀、透鏡狀產出。和圍巖地層呈整合接觸，界限明顯。而且比較穩定。初步認為其成因類型主要為熱水沉積——構造改造型鉛鋅礦。

2.3 礦石特征

區內礦石礦物成分較簡單，主要為方鉛礦、閃鋅礦，其次為黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁黃鐵礦及黃銅礦；脈石礦物主要為石英，其次為絹云母、鐵白云石、鐵方解石、綠泥石、蛭石、電氣石、炭質等。礦石結構主要有它形粒狀結構、不等粒晶粒結構，其次有花崗變晶結構、顯微花崗鱗片變晶結構；礦石構造主要有侵染狀構造、塊狀構造，其次有脈狀構造、層紋狀構造、千枚狀構造。礦石具同生沉積特點。

礦石自然類型以硫化物礦石為主，主要為閃鋅礦型，方鉛礦閃鋅礦混合礦石較少，地表有少量氧化礦石，氧化深度一般小于10m。

2.4 圍巖蝕變

研究區內圍巖蝕變主要為硅化、絹云母化、石榴子化、黃鐵礦化、碳酸鹽化、磁鐵礦化、白云母化等。其中以硅化、絹云母化、石榴子石化與鉛鋅礦化關系最為密切，蝕變帶多與構造帶一致，經常吾帶狀、不規則狀。

3 熱水沉積鈉長石巖特征

旬北地區伸展構造或剝離斷層較為發育，伸展體制下形成了該區早期的拉張盆地，古生代沉積盆地內形成了鈉長石巖、硅巖、重晶石巖、鐵錳碳酸鹽巖為代表的一系列熱水沉積巖。

3.1 鈉長石巖的巖石類型

旬北地區的鈉長石巖類型主要有鈉長石巖、石英鈉長石巖、方解石鈉長石巖、黑云母鈉長石巖、鈉長石角礫巖等，以石英鈉長石巖為主體。總體構成旬陽長沙—棕溪—蜀河—白河小雙—黃石板一帶長達近百公里的鈉長石巖帶。

3.2 鈉長石巖的巖石學特征

3.2.1 幾乎全部由微晶粒狀鈉長石組成（含量78-95），含少量的石英、鐵白云石、鐵方解石、黑云母、白云母等同生礦物。

3.2.2 普遍含有電氣石、金紅石，以短柱狀、細針狀自形晶為主，含量分別達到3-4%，最高可達10%。

3.2.3 鈉長石微晶具優選方位，尤其在垂直壓應力方向具拉長現象，鱗片狀礦物優選方位更加明顯。

3.2.4 受熱液疊加，局部鐵白云石（鐵方解石）、石英、白云母組成的脈體膠結鈉長石角礫。

3.2.5 普遍具有2-5%的磁黃鐵礦。

3.3 鈉長石巖的組構

結構：鈉長石巖呈淺灰色、肉紅色，具中粗粒花崗變晶結構，斑狀結構。礦物成分以鈉長石為主（78-90%）、次為石英（10-20%）、鐵白云石（10%）、電氣石，含少量的黑云母、白云母、金紅石、綠泥石、磁黃鐵礦等。

鈉長石巖一般呈塊狀，不顯層，局部地段呈層狀，與圍巖產態近于一致。巖石具有塊狀構造、角礫狀構造、層狀構造、板狀構造。

3.4 鈉長石巖巖石的化學成分特征

巖石化學成分表明：SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、Na2O、K2O、TiO2等主要組分與鈉長（板）巖或粘土巖相近，而與長英斑巖等酸性巖脈差異很大（表1）。

與粘土巖相比明顯貧 Al2O3、FeO、Fe2O3、K2O、TiO2，而富CaO、MgO、Na2O等。區內鈉長石巖的巖石化學成分中Al、K、Fe等易溶組分強烈帶出，而Na、Ca、Mg等組分富集。這與鈉長石巖具較強的碳酸鹽化、蛭石化、綠泥石化有關。

3.5 鈉長石巖的微量元素特征

鈉長石巖與賦礦圍巖絹云片巖相比，Au、Sb、Zn、As、B 富集，而 Cu、Hg、Ba、Mn、Ni、Ge 等虧損。

上述情況表明，鈉長石巖與賦礦巖石中Au、Sb、Zn等成礦元素富集，與熱水沉積有關的B、As、Ba較富集，而與沉積有關的 Cu、Mn、Hg、Co、Ni等虧損。

3.6 鈉長石巖的稀土元素特征

對黃石板鉛鋅礦的賦礦巖石及鈉長石巖，進行了稀土元素分析和計算（圖 1、2）。

結果表明：（1）鈉長石巖與賦礦巖石稀土配分模式相近，稀土總量（ΣREE）為 202-220×10-6，富集輕稀土，稀土配分模式呈右傾型。稀土元素含量與大陸殼接近，明顯富銪。（2）鈉長石巖下盤圍巖硅質巖稀土元素含量、配分模式，與鈉長石巖、絹暈千枚巖（片巖）等明顯不同，稀土總量（ΣREE）為28.565×10-6，稀土配分模式呈低緩平坦右傾型，稀土元素含量、配分模式與上地幔相近。（3）鈉長石巖與賦礦巖石稀土配分模式相近，但稀土總量較低，明顯貧重稀土，負銪，兩者具有一定差異。（4）區內La/Sm高，Eu/ΣREE低，Sm/Nd小于0.3（大洋玄武巖0.244-0.425，各類沉積巖及殼源花崗巖一般遠小于0.3，反映賦礦圍巖來自淺部）。從鈉長石巖—礦化蝕變圍巖—圍巖，La/Sm由高到低（應由低到高），反映鈉長石巖與圍巖發生了強烈的熱水交代作用。

圖1 黃石板鉛鋅礦稀土元素分配模式Fig.1 Distribution of rare earth elements elements of lead-zinc ore in Huangshiban

圖2 南沙溝鉛鋅礦稀土元素分配模式Fig.2 Distribution of rare earth of lead-zinc ore in Nanshagou

3.7 鈉長石巖成因認識

海底熱水噴流沉積塊狀硫化物礦床，伴生一套熱水沉積巖，主要是硅質巖類、鈉長石巖類、重晶石巖類、電氣石巖類、鐵碳酸鹽巖類等，鈉長石巖是目前普遍認同的典型熱水沉積巖[7]，也是區別于其他類型礦床的重要標志與特征之一。

4 鈉長石巖與熱水沉積成礦

4.1 鈉長石巖產出的地質背景

旬北古生代沉積盆地是一個向西緩傾“鏟式”裂陷盆地，隨著構造活動的加劇和同聲斷裂活動，熱水沉積礦床的熱液體系隨著盆地的發展而演化。早古生代，在盆地南部平利—牛山高地以南，沉積了一套以硅質巖、碳硅質板巖、灰巖及中基性火山巖為代表的炭硅泥巖型熱水沉積建造，素有“黑色巖系”之稱，地層中 Au、Zn、Ag、Ba、Hg、Sb、As 等元素富集，這一巨厚的下伏沉積層，不僅是晚古生代—中生代熱水成礦重要的礦源層，也是區域上重要的重晶石、毒重石賦存層位之一[1]。

圖3 黃石板鉛鋅礦2號勘探線剖面圖Fig.3 Section along exploratory line 2 of the lead-zinc deposit in Huangshiban

在盆地東部白河一帶，由于毗鄰武當古陸，晚元古代過渡型基底發育一套富含鈉質的雙峰式中基性火山巖，其富含的高鈉質成分沿同生斷裂上涌、噴溢，可能是形成區內熱水沉積鈉長石巖主要物質來源。

4.2 鈉長石巖與鉛鋅礦時空演化

鈉長石巖產于鉛鋅礦體下盤，并與地層產態近于一致。鈉長石巖以塊狀、層狀、角礫狀產出，平面上總體呈帶狀，有多層產出并具分支復合現象；剖面上與圍巖呈鋸齒狀、層狀接觸（圖 3）。

鉛鋅礦體常呈密集的礦體群分布，盲礦體較多，單個礦體規模小，但厚度大，延伸往往大于延長；部分礦體下部為塊狀礦體，上部為脈狀或層紋狀礦體；礦石構造下部多以塊狀、侵染狀、角礫狀為主，上部為脈狀或層紋狀構造。礦體下盤圍巖蝕變以鈉化、綠泥石化、石榴子石化、硅化為主，上盤以蛭石化、黑云母化、貼碳酸鹽化為主。

早古生代沉積盆地的地熱異常和構造活動導致下滲海水對流，來自于深部的熱水體系，在沿同生構造活動逐步上涌、噴溢過程中，萃取晚元古代過渡型基底富含鈉質中基性火山巖中的鈉質成分，早期流經巖層淋慮出的CaO、Na2O、SiO2、FeO、MgO、CO2等，溫度較低，對流較弱熱水與泥砂質圍巖作用，形成鈉長石巖下盤的綠泥千枚巖和條帶狀鐵碳酸鹽巖，拉開了熱水沉積的序幕；噴流到海底的流體交代熱液通道及其附近的巖石，形成塊狀石英鈉長石巖、方解鈉長石巖；隨著對流的發展，溫度升高，壓力增大，流體沸騰使通道附近的巖石發生破碎，形成鈉長角礫巖；隨著同生構造的活動加劇，海水進一步加深，無引爆作用發生，形成層狀的鈉長石巖。在對流循環主期，溫度升高，流體從圍巖中淋慮出Pb、Zn、Fe等金屬與海水高溫還原的H2S作用，在海底沉積形成層狀鉛鋅礦體及磁黃鐵礦體。晚期，以熱水噴氣作用為主，形成鐵碳酸鹽脈和鎂電氣石、金紅石及鈉長板巖，熱水沉積作用結束。石英鈉長石巖、方解鈉長石巖、層狀鈉長石巖、鈉長石角礫巖和層狀鉛鋅礦體是熱水體系發展到不同階段的產物。

4.3 熱水沉積與成礦

旬北地區志留系以鈉長石巖、重晶石巖系列和泥盆系以鐵錳碳酸鹽巖、硅質巖系列為主的熱水沉積巖中，形成了區內眾多的鉛鋅金鋇等熱水沉積礦產。成礦熱水流體的成分自寒武紀—泥盆紀即有繼承性，又有差異性，以鉛、鋅、金、鋇及鈉、硅質繼承性最為明顯，鈉質來源于晚元古代富鈉質中基性火山巖，在志留紀時出現并較為發育；鋇質在寒武紀出現，在志留紀發育，形成重晶石巖、毒重石巖及石膏；鐵錳質主要在泥盆紀進入流體。流體中成礦物質主要是地下熱水在運移循環過程中，從流經的基底地層中溶慮出來的，流體成礦方式主要是從同生斷裂通道噴出，流體噴出活動的間歇性及流體成分的差異性造成成礦物質與正常沉積物成互層交替產出，造成礦體呈清楚的層狀韻律或條帶狀構造。在海底洼地或斜坡上沉積成層狀厚大礦體，噴流通道的碎裂巖中交代充填形成網脈狀礦體。流體成礦旋回性造成區內多個不同的成礦層位，形成了旬北地區兩種類型三個含礦層位三個礦帶的鉛鋅礦。

5 結語

早古生代加里東期發生的構造——巖漿活動頗具特點，構造事件對盆地演化及礦礦起著重要作用，盆地沉降過程中形成的韌性剪切變形——變質構造帶控制了礦化的發生及礦體的形態和展布情況。旬北熱水沉積成礦作用發生在一個伸展構造背景下的海盆環境中，鉛鋅礦多順層整合產在以志留系為主的細碎屑巖中，沉積特征明顯，含礦層內熱水沉積巖發育，圍巖蝕變不明顯，礦體下部鈉長石巖發育，底板多見鐵碳酸鹽巖，礦層內常見熱水沉積微晶硅質巖，礦石多具塊狀、層狀、層紋狀構造。熱水沉積可能是鉛鋅礦主要成礦方式，來自盆下深處的成礦物質，沿同生斷裂噴溢沉積，在造山過程中礦體的改造及重結晶作用較為明顯。旬北地區下志留統地層分布著東西長近百公里的鈉長石巖帶，構成了以鈉長石巖、方解鈉長石巖為代表的熱水沉積巖系，具有多層產出，與其它熱水沉積巖共同構成了熱水沉積體系。鈉長石巖可能沿伸展構造體制下的隱伏同生斷裂發育，鉛鋅礦多產于鈉長石巖上盤，與其關系密切。志留紀—泥盆紀沉積盆地是在前古生界過渡性基底上發展起來的，形成正常的碎屑巖—泥質巖—碳酸鹽巖沉積與鈉長石巖—硅質巖—重晶石巖—鐵碳酸鹽巖等熱水沉積體系共同構成的盆地沉積。

［1］薛春紀.秦嶺泥盆紀熱水沉積[M].西安：西安地圖出版社，1997.

［2］薛春紀，劉淑文.南秦嶺下古生界鉛鋅礦床地質[M].2003，7.

［3］唐永忠.鎮旬盆地南西緣泥盆紀碳酸鹽巖臺緣生物礁與層控鉛鋅礦[J].陜西地質，2002，18（2）.

［4］宋小文，候滿堂，等.陜西旬陽地區志留系鉛鋅礦集區特征及成因初探[J].陜西地質，2003，21（1）.

［5］唐永忠，候滿堂，等.南秦嶺古生代沉積盆地沉積：構造事件與熱水沉積成礦[J].礦產與地質，2006，20（2）.

［6］候滿堂，唐永忠，等.陜西旬陽地區志志留系鉛鋅礦地質特征及找礦方向[J].地質通報，2007，26（2）.

［7］李紅陽，楊秋榮，李英杰，等.現代成礦理論[M].北京：地震出版社，2006.