甘肅廠壩鉛鋅礦床地質特征、礦床成因及成礦模式的探討

王錦濤

（甘肅省有色金屬地質勘查局蘭州礦產勘查院，甘肅 蘭州 730046）

關健詞：廠壩鉛鋅礦；接替資源勘查；多元成礦；熱水噴流

1 礦區地質特征

西成礦田區域上地層屬于秦祁昆地層大區的秦嶺地層區中的中秦嶺地層分區（Ⅱ），北以武山～徐家店（商丹）深大斷裂帶為界與北秦嶺地層分區（Ⅰ）為界，南以宕昌～江洛～風縣斷裂與澤庫地層分區（Ⅲ）相鄰。中秦嶺地層在西成地區主要出露泥盆系(D)[1-3]。

1.1 地層

礦區含礦地層為泥盆系中統安家岔組廠壩層（D2a1），為海相過渡相沉積，其巖石以碎屑巖、碳酸鹽巖為主。

下部為白色中細粒晶質大理巖。厚度660m；

中部為灰白色不純結晶灰巖，局部夾石英片巖扁豆體。厚度420m；

上部為云母方解石片巖、云母石英片巖、夾石英巖、白云灰巖透鏡體。千枚巖夾砂巖、結晶灰巖透鏡體。厚度1400m。

1.2 構造

礦區范圍內斷層較為發育，尤以西部斷層多期活動，交相切割。石鼓子斷裂為礦區內同生斷裂（基底斷裂），控制沉積盆地和沉積相。規模大，斷層形成應早于其他斷層。其余F1、F2、F3、F4、F10、F11、F12規模較大，對礦體的破壞和影響也較大。

1.3 巖漿巖

礦區侵入巖較發育，主要有印支期黃渚關花崗閃長巖（γδ15）、廠壩二長花崗巖（ηγ15）。一般認為，本區的巖漿活動對鉛鋅成礦后期疊加改造作用明顯，與鉬、鎢鈹礦的成礦關系密切[4,5]。

2 礦床地質特征

2.1 礦區礦體數目

本次通過接替資源勘查項目的實施，將廠壩、小廠壩、李家溝鉛鋅礦床礦體進行重新梳理、合并，在采礦證范圍內有37條工業礦體[6]。

2.2 礦體賦存特征

區內鉛鋅礦體分別產于兩個含礦層系統中，礦體受層位和巖性控制，大部分呈層狀、似層狀產出，與圍巖界面明顯。產于Ⅰ號大理巖含礦系統中的礦體有Ⅰ、李Ⅰ、ⅩⅦ、ⅩⅨ等礦體、厚度比較穩定；產于Ⅱ號片巖含礦系統中的礦體有Ⅱ、李Ⅱ、Ⅲ2、Ⅲ7、Ⅲ8、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ、Ⅻ、ⅩⅣ、ⅩⅤ、ⅩⅥ等礦體，形態比較規整，與圍巖界線較清晰，沿走向及傾向均有明顯的膨縮現象。

2.3 礦體規模、形態、產狀

2.3.1 規模

Ⅰ號礦體，地表出露在29線～69線，礦體長950m，斜深929m，通過本次勘查，在鉆孔ZK45-10和ZK45-11見到Ⅰ號礦體，斜深增加316m，礦體在標高534m未封閉并有向下延深的趨勢。

李Ⅰ號礦體，地表出露于73線～105線，長820m。本次深部（900m標高以下）在53線～69線300m～900m標高礦體長805m，平均水平厚度16.83m，通過本次勘查礦體斜深增加528m。

2.3.2 形態、產狀

Ⅰ號礦體較規則，為層狀、似層狀，厚0.7m～71m，一般7m～20m，平均23.77m，礦體沿走向和傾向延伸均比較穩定，平均走向N73°W，向SW陡傾，傾角75°～85°，相對上緩下陡，局部近于直立，礦體產狀與地層相一致，與圍巖一致呈舒緩波狀產出。

李Ⅰ號礦體較規則，為層狀、似層狀，沿走向和傾向延伸均比較穩定，厚1.3m～53.94m，一般7m～25.9m，平均厚21.72m，平均走向N73°W，向SW陡傾，傾角75°～85°，相對上緩下陡，西緩東陡，局部近于直立。礦體產狀與地層相一致，與圍巖一致呈舒緩波狀產出。有的地段受構造影響，在一定范圍內與圍巖產生同步褶曲。

3 礦床成因的探討

廠壩鉛鋅礦床成因歷來爭論較大，在資料大量累積過程中逐步形成一個較為完整的看法，即“多元成礦”。礦床是在一個漫長的地質歷史過程中經混漿期后氣液成礦作用、熱液改造作用、變質再造成礦作用和次生變化等形成的。

3.1 混漿期后氣液成礦作用

3.1.1 成礦早期

成礦早期主要是由同生成礦階段和成巖成礦階段構成。由于混漿后氣液形成高硫鹵水具間隙性噴溢，在中泥盆世曾多次成礦。從礦產與地層的關系推斷，初期噴溢的高硫熱鹵水中以鉛鋅為主，后期噴溢以鉛鋅（銅）為主；形成安家岔組地層中的礦產以鉛鋅礦為主。見成礦模式圖1。

（1）同生成礦階段：地殼深處巖石在高溫高壓下重融形成混漿和氣液，氣液在混合巖化及運移過程中獲取大量金屬元素形成礦液，礦液沿導礦基底斷裂與鹵水混合噴溢到海體中形成熱鹵水，隨著溫度降低到200C°～300C°，這種富含氣體的熱鹵水轉化為高密度的海底鹵水，隨著底流搬運到停滯洼地中以硫化物形式隨同沉積物一塊沉積成礦。在同生成礦階段形成的礦床特點是在導礦基底斷層旁側的沉積海盆洼地中心形成與地層基本整合的塊狀硫化物礦床具塊狀、條帶狀及條紋狀構造；那些遠離洼地中心地段只能形成一些條紋狀、浸染狀礦石。

（2）成巖成礦階段：在成巖過程中，成礦元素的定位起著重要作用，被封存的鹵水在新的條件下重新溶解地層中的成礦元素，滲透、遷移到儲礦空間。

3.1.2 成礦晚期

此成礦晚期僅包括熱液成礦作用。在中泥盆世以后的地殼強烈運動時期同樣會形成混漿，產生遷移型巖漿巖和礦液活動，由于礦液不是在海底混同海水噴溢的方式形成熱鹵水成礦，而是以礦液在早已形成的巖石中沿導礦構造遷移，并在有利的儲礦構造空間及有利巖性中充填交代成礦。因此礦床受構造、巖性等條件控制。

3.2 熱液改造作用

礦質還來自區內黃渚關花崗閃長巖體、廠壩二廠花崗巖體等，經采樣測試，其巖體中鉛含量是地殼中中酸性巖平均含量的8倍。銅、鋅含量是中酸性巖平均含量的一倍多，而且巖體邊緣含量有增高趨勢。云煌斑巖脈局部含細粒浸染狀方鉛礦，其含Pb2.98%，含Zn0.07%。巖漿活動使區內鉛鋅礦疊加富集。從圍巖蝕變特征看，硅化、碳酸鹽化、絹云母化、角巖化、大理巖化、黃鐵礦化、重晶石化等顯示了典型的中低溫熱液蝕變特征。從深部鉆孔ZK69-21鉛鋅礦化與白云母關系密切，說明巖漿熱液對廠壩鉛鋅礦床后期改造作用明顯。

3.3 變質再造成礦作用

變質再造成礦作用是指在變質作用過程中，由于地下水滲流循環溶解圍巖中的成礦物質，形成Na-Ca-Cl型變質鹵水遷移到不同巖性接觸部，背斜鞍部及斷裂裂隙中成礦。變質再造成礦作用的特點是往往不會單獨形成礦床，長疊加在成礦早期或成礦晚期形成的礦床中，以含鉛鋅石英方解石脈型礦化的形式出現，此類礦化在廠壩-李家溝礦床中很普遍。

3.4 次生變化

圖1 廠壩鉛鋅礦成礦模式簡圖

次生變化在廠壩鉛鋅礦床內普遍存在，特別是對于一些長期暴露于地表及地表水能涉及到的礦體，在含有游離氧和二氧化碳的大氣降水的作用下，遭受氧化而分解，從而產生具有更大破壞力的“礦液”，使得早以形成的礦體被淋濾，地層中的成礦元素被溶解。

這種含礦溶液自氧化帶滲透到地下水面活動帶中，因初步失去氧、二氧化碳，并含有足夠多的被溶鹽類及其他化合物，從而使“礦液”由酸性變為中性至弱堿性，那些被溶鹽類及其他化合物和原生硫化物發生化學反應，形成新的次生硫化物，使有用金屬富集成礦。

4 成礦模型的建立

根據以往資料和本次工作認知，礦區西側的石鼓子斷裂為礦區同生斷裂，暫不能確定其為巖漿熱液運移的“黑煙囪”或“白煙囪”，但至少可肯定石鼓子斷裂為廠壩滯留盆地的形成有一定的作用，斷裂的東部盆地沉陷，接受沉積。礦區廠壩層大理巖下部層發現斷續沉積的重晶石脈（層），說明一個噴流沉積的開始或旋回。

根據鉛鋅礦石的類型即水平分帶性，以大理巖含礦系統內的李Ⅰ號礦體為例，礦體底部至頂部依次礦石為隱爆角礫狀礦石～塊狀礦石～條帶狀礦石～浸染脈狀，正好表明為一噴流沉積的旋回。

根據上述特征，參照典型熱水沉積礦床特征，做了廠壩鉛鋅礦床成礦模式圖1。海西期含礦巖漿熱液沿同生斷裂向上運移，同時可能也萃取了老基底地層白龍江群中的鉛鋅等成礦元素，運移至泥盆統碳酸鹽巖或碎屑巖地層中，形成了礦體。

除石鼓子斷裂外，目前也沒在礦區內發現同生斷裂，也沒有發現巖漿熱液運移的“黑煙囪”或“白煙囪”，這些問題有待于以后的工作來解決。

5 結論

（1）廠壩鉛鋅礦床受控于一相對封閉的沉積盆地，該盆地海水南淺北深，為含礦金屬硫化物噴流沉積和鹵素交換提供場所，同生斷裂為鹵素離子交換提供熱源。

（2）巖漿巖上侵造成吳家山背斜的頂部或轉折端地層虛脫，熱液與地層發生交代作用，使鉛、鋅、銅等有用元素富集成礦，地層虛脫部位為鉛、鋅等元素富集沉淀提供場所。

（3）廠壩礦區西側的石鼓子逆斷裂控制了廠壩凹陷盆地和沉積相，為廠壩超大型鉛鋅礦床的分水嶺。斷裂以西至今尚未發現有規模的熱水沉積鉛鋅礦床（不包括熱液型礦點），以東則發現廠壩-李家溝鉛鋅礦床。