廣西北山鉛鋅硫鐵礦床礦石礦物特征及成因分析

龍永鋒

（廣西壯族自治區(qū)地球物理勘察院，廣西 柳州 545005）

廣西北山鉛鋅礦床位于江南古陸的南西段，是一個(gè)與巖漿作用無直接聯(lián)系的鉛鋅、硫鐵大型礦床，本文在結(jié)合前人研究工作的基礎(chǔ)上，通過對含礦地層巖石組合特征、控礦構(gòu)造體系及蝕變礦化特征進(jìn)行了分析研究，并將前人對該礦床成礦物質(zhì)、成礦流體的分析進(jìn)行了系統(tǒng)梳理，力圖進(jìn)一步探討總結(jié)該礦床的成礦條件、成礦規(guī)律及礦床作用，為今后的深部找礦提供一定的參考依據(jù)。

1 礦床地質(zhì)特征

1.1 礦區(qū)地層

北山鉛鋅礦床產(chǎn)于所處大地構(gòu)造位置為江南古陸的南西端，上甫—肯躍—川山背斜東翼，礦區(qū)內(nèi)出露地層主要為中泥盆統(tǒng)東崗嶺組、上泥盆統(tǒng)桂林組、融縣組及生物礁相“北山礁”和“洞芒礁”[1]，其中中泥盆統(tǒng)的東崗嶺組及上泥盆統(tǒng)的桂林組為主要的賦礦地層，且具有明顯的巖石組合控礦特征，北面含礦蓋層主要由一套中泥盆統(tǒng)東崗嶺組上段及上泥盆統(tǒng)桂林組下段中的薄—中厚層狀深灰色含泥泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r等組成。南面由上泥盆統(tǒng)桂林組下段的泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r組成；容礦層為礁頂具殘余砂、礫屑的細(xì)—粗晶白云巖，白云質(zhì)灰?guī)r；容礦層下部巖石：為一套厚度＞500m的生物礁、灘相層控巖石，中-厚層生物屑灰?guī)r、灰?guī)r夾白云質(zhì)灰?guī)r[2-4]。

1.2 礦區(qū)構(gòu)造

北山礦床位于上朝-川山主背斜東翼。背斜為長軸不對稱背斜，其間發(fā)育軸向相同的次級褶皺、層間虛脫和層間破碎帶等，這些構(gòu)造為礦液活動(dòng)和礦質(zhì)沉淀的有利部位，此外沿背斜軸部發(fā)育北北東向和北西向兩組斷裂，其中北北東向的上甫-上朝摳扭斷裂（F4）從礦區(qū)中穿過。北山鉛鋅硫鐵礦床絕大部分工業(yè)礦體均產(chǎn)于F3與F4之間。它切斷礁白云巖及早期形成的礦體，從其構(gòu)造角礫結(jié)構(gòu)可以看出是一條多次活動(dòng)的斷層，亦是晚期疊加礦液的通道（圖1）。

圖1 北山鉛鋅硫鐵礦床4號勘探線剖面圖

1.3 礦體特征

礦區(qū)范圍內(nèi)已探明14個(gè)工業(yè)礦體,其中Ⅰ和Ⅱ號礦體為最大，最大礦體呈似層狀，長2124m，寬50m～398m，厚度1.39m～46.25m，礦體總的走向32°，東冀傾向99°～115°，傾角33°～80°，西冀傾向280°～283°，傾角23°～29°。礦體形態(tài)受上甫—肯躍背斜東翼上的次級褶皺所控制，呈似層狀、透鏡狀，連續(xù)性較好,具明顯的層控和巖控特征，礦化分布與巖性界面及斷裂旁的裂隙相關(guān)，礦體主要賦存于陡傾斜正斷裂（F3、F4）旁生物礁體頂部的白云巖化礁巖中，少量位于裂隙中。控礦斷裂兩側(cè)常形成大范圍的礦化角礫巖層，礦體厚度與碳酸巖層厚度成正比[5]。

1.4 礦石組構(gòu)特征

礦石多呈塊狀、角礫狀，次為脈狀。礦石中的礦物組分較簡單，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，少量方解石，及泥質(zhì)粘土礦物等。礦石結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分為他形晶粒狀結(jié)構(gòu)、自形晶～半自形晶粒狀結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、交代溶蝕結(jié)構(gòu)、交代骸晶結(jié)構(gòu)、交代包含結(jié)構(gòu)、交代網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)、文象狀結(jié)構(gòu)、星狀結(jié)構(gòu)等。礦石的構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈狀構(gòu)造、星狀構(gòu)造等（圖2）。

1.5 圍巖蝕變

圍巖蝕變主要有白云巖化、黃鐵礦化，次為方解石化、退白云石化；其中白云巖化貫穿整個(gè)成礦過程，以成礦期白云巖化規(guī)模最大，且與成礦關(guān)系密切，常見較粗粒的白云石顆粒間賦存淺褐色、淺黃色粗粒閃鋅礦，黃鐵礦化多見于破碎帶中，成細(xì)脈狀、斑點(diǎn)狀產(chǎn)出，方解石化主要表現(xiàn)于灰?guī)r中成密集不規(guī)則網(wǎng)脈狀分布，多與成礦無關(guān)。

2 成礦階段劃分

由礦床地質(zhì)特征、礦石組構(gòu)、礦物共生組合及其先后生成順序，表明北山鉛鋅黃鐵礦床的形成經(jīng)歷多期多階段性。進(jìn)而將該礦床的成礦期可劃分為以下四期：沉積礦化期→成巖改造富集成礦期→成礦晚期→表生期。

（1）沉積礦化期（黃鐵礦階段）。

圖2 北山礦區(qū)典型礦石組構(gòu)特征圖

在泥盆系沉積時(shí)，從古陸邊緣的老地層，各類巖漿巖及礦床（點(diǎn)）補(bǔ)給的Pb、Zn、S等在海盆中的臺(tái)凹區(qū)或隆起區(qū)的生物礁、灘相區(qū)，通過有機(jī)質(zhì)、泥質(zhì)及生物吸附將礦質(zhì)沉淀下來，初步形成礦化層。

（2）成巖改造富集成礦期（閃鋅礦-方鉛礦階段）。在低洼區(qū)的含瀝青質(zhì)、礦質(zhì)熱鹵水和切穿不整合面下的前泥盆紀(jì)地層斷裂的深循環(huán)地下熱水匯合形成含礦熱鹵水，在高溫、高壓、重力作用及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的作用下，使含礦熱鹵水向隆起高點(diǎn)區(qū)的背斜虛脫部位或?qū)娱g破碎帶及孔滲性能好的礁頂白云巖匯集，當(dāng)頂部有良好蓋層屏蔽時(shí)，在特定的物理化學(xué)條件下定位下來，形成礦體[6]。

（3）成礦晚期（方解石-白云石階段）。成礦期后，方解石、白云石形成細(xì)脈狀充填于巖石或礦石裂隙中。脈中有黃鐵礦，方鉛礦、閃鋅礦的星點(diǎn)分布。主要分布于礦體圍巖中。

（4）表生期：菱鋅礦、褐鐵礦形成時(shí)期.

3 成礦作用分析

3.1 成礦物質(zhì)與成礦流體來源

成礦物質(zhì)具有多源性，陳壽好（1986）等認(rèn)為成礦既有大量陸緣物質(zhì)成礦元素進(jìn)入海盆，還有通過基底斷裂的深循環(huán)熱水吸取前泥盆系巖石中的成礦元素。李永玲（2004）、甄世民（2013）硫同位素研究表明，礦石硫化物具有與地層沉積黃鐵礦相同的同位素組成，硫同位素與地層的關(guān)系較為密切，其主要來源于泥盆系。鉛同位素研究表明，成礦物質(zhì)主要來源于上地殼。碳、氧同位素表明，碳可能主要由海相沉積碳酸鹽巖經(jīng)溶解作提供。王瑞湖（2012）認(rèn)為成礦元素主要來自循環(huán)流動(dòng)于沉積盆地內(nèi)部的盆地鹵水與其中的礦源層發(fā)生水-巖反應(yīng)而將成礦物質(zhì)從源巖中活化、萃取出來，形成的“含礦熱鹵水”（盆地流體），其次是來源于盆地深部變質(zhì)基底沿著深大斷裂或盆地邊緣斷裂上升的變質(zhì)熱液和巖漿熱液。

成礦流體也具有多源性，李永玲、張振亮等認(rèn)為成礦流體的主要來源有兩個(gè)方面，一方面是來自紅層盆地的盆地鹵水，最初步的鹵水可能并不含有成礦金屬物質(zhì)，或含少量的鉛鋅金屬物質(zhì)，大量的Pb、Zn、Fe質(zhì)來自于盆地鹵水流經(jīng)的地層，即泥盆系底部的紫色砂巖。另一方面來自于生烴層，其帶來還原態(tài)的硫參與沉淀成礦。王瑞湖等證明成礦流體為不同性質(zhì)流體的混合物，具有多源性。石煥琪等證實(shí)成礦流體中的硫主要來源于碳酸鹽地層，其形成環(huán)境可能處于半封閉-開放的體系，而就本區(qū)發(fā)現(xiàn)的礦床（點(diǎn)）中有87%均分布在半局限-開闊臺(tái)地的生物礁、灘相碳酸鹽巖中，符合半封閉-開放的沉積環(huán)境。

3.2 礦床成因探討

該礦床的形成具明顯的層、構(gòu)控特征，礦體主要產(chǎn)于中泥盆統(tǒng)東崗嶺組和北山礁的礁頂白云巖及東崗嶺組中段白云質(zhì)灰?guī)r中，礦體定位受北北東向斷裂、礁灰?guī)r和古巖溶構(gòu)造控制，主要賦存于陡傾斜正斷裂（F3、F4）旁生物礁體頂部的白云巖化礁巖中，少量位于裂隙中。控礦斷裂兩側(cè)常形成大范圍的礦化角礫巖層，礦體厚度與碳酸巖層厚度成正比，多以脈狀、似層狀、透鏡狀為特征，具明顯的穿層特征，構(gòu)造控礦特征明顯，礦體的形成與控礦斷裂兩側(cè)地層巖性組合有著密切的聯(lián)系，成礦為熱液作用的結(jié)果，屬后生的。結(jié)合前人對該礦床成因的論述，并綜合分析認(rèn)為該礦床為區(qū)域盆地鹵水活動(dòng)萃取泥盆系地層中的成礦元素，而由斷裂控制形成的礦床。其礦床成因類型為密西西比河谷型（MVT）鉛鋅礦床。

4 結(jié)論

（1）礦床的成礦主要經(jīng)歷了沉積礦化期—成巖改造富集成礦期—成礦晚期—表生期四個(gè)階段的演化。

（2）礦床的形成具明顯的層控、構(gòu)控特征，背斜及其上的斷裂的構(gòu)造組合控制著礦體的產(chǎn)出形態(tài)，在背斜虛脫部位往往有厚大礦體的賦存。

（3）成礦物質(zhì)來源及成礦流體具有多源性，礦床為后生的，屬M(fèi)VT型礦床。