湘西鉛鋅礦地質特征與成礦作用

徐耀鑒，楊 柳＊，尹 萍，鄭 平，JASMI Hafiz Abdul Aziz

（1.湖南工程職業技術學院，湖南 長沙 410151；2.馬來西亞大學理學院地質系，馬來西亞 吉隆坡 50603）

董家河鉛鋅礦位于湖南沅陵縣南東，是湘西地區大型鉛鋅礦山之一。該礦山是湘西地區震旦系唯一的大型鉛鋅礦山，并且以強烈的硅化及黃鐵礦化顯著區別于湘西地區寒武系及奧陶系內的鉛鋅礦。前人圍繞湘西地區鉛鋅礦開展了大量研究，但較少涉及產于震旦系內的鉛鋅成礦[1]。因此本文在總結董家河鉛鋅礦床的成礦地質特征的基礎上，結合湘西區域地質背景，探討礦床成因機制，以期為本區鉛鋅成礦研究及震旦系鉛鋅資源潛力評估提供新的信息。

1 區域地質背景

湘西地區位于揚子地塊東南緣，是鄂西-湘西北鉛鋅成礦帶的重要組成部分。本區以近NE的湘黔深大斷裂為界，西北部隸屬上揚子地塊武陵構造帶，東南部為下揚子地塊雪峰山構造帶。該區經歷了多個構造發展階段，逐步由從陸緣轉變至陸內環境。本區于中元古代末期因揚子-華夏聯合陸塊的裂解而處于拉張環境。震旦紀至中寒武世時期，裂谷逐漸活動結束，本區處于被動大陸邊緣，沉積作用由陸源碎屑向碳酸鹽沉積過渡。直至早奧陶世，本區沉積了廣闊的碳酸鹽臺地。中奧陶紀至志留紀，揚子與華夏陸塊發生碰撞，使揚子陸塊邊緣斜坡帶褶皺隆起形成江南古陸，本區隆起并開始了長期風化剝蝕過程。

湘西地區出露有新元古代板溪群至侏羅系各期地層，但局部缺失泥盆系及石炭系地層。新元古代板溪群為一套碎屑巖-火山碎屑巖。震旦系下統南沱組為復成分底礫巖-砂礫巖-長石石英砂巖-砂巖夾泥巖組合，局部夾火山巖；震旦系上統自下而上分為陡山沱組、燈影組，前者含有較多的黑色頁巖，而后者則以大套白云巖為特征。寒武系在湘西地區為一套以碎屑巖及碳酸鹽巖為主的淺海沉積建造。奧陶系為淺海碳酸鹽巖建造。其中前寒武系—奧陶系地層厚約5000m，碳酸鹽十分發育，是湘西地區鉛鋅礦的主要含礦地層[2]。晚古生代期間則由海相沉積過渡到海陸交互相沉積。

本區構造格架以北東向的褶皺變形和深大斷裂為主，發育有花垣-張家界斷裂、吉首-古丈斷裂、麻栗場斷裂等-系列北北東-北東-北東東向弧形展布斷裂帶。本區巖漿巖活動較弱，僅局部有零星基性超基性巖巖脈發育于板溪群地層中。

2 礦床地質特征

湘西董家河鉛鋅礦位于湖南省懷化市沅陵縣筲箕灣鎮境內董家河背斜北東段。礦區范圍內出露地層新元古代板溪群、震旦系（下統南沱組、上統陡山沱組及燈影組）、寒武系和第四系。礦區主要構造為董家河背斜，該背斜軸向北東60°。該背斜在礦區內軸面傾向南東，呈斜歪背斜。北西翼較陡（50°～70°），南東翼較緩（30°～50°），向北東端略有傾伏。

2.1 礦體特征

董家河鉛鋅礦礦體賦存于震旦系陡山沱組下段底部白云巖中，賦礦圍巖為陡山沱組下段微晶白云巖。鉛鋅礦化多見于董家河背斜的軸部及兩翼層間破碎帶及層間滑動面或節理帶內，黃體礦、閃鋅礦鋅及方鉛礦三種礦化產出緊密“共生”，以脈狀、團塊狀、透鏡狀沿著白云巖層間裂隙及層間滑動面交代充填，形成三種礦化共生的“綜合”礦體。

礦區內目前已圈出10個礦體，多呈似層狀近東西向發育于背斜軸部和兩翼。礦體嚴格受地層控制，產狀（走向、傾向）與地層產狀基本一致，變化較小（圖1）。受董家河背斜兩翼產狀控制，北西翼一般為50°～70°，局部較陡近直立；南東翼一般為30°～50°。礦區主礦體延展規模大，沿走向長達1600m，最大控制斜深470m。礦層厚度為0.81m～5.51m，平均厚1.39m，Zn+Pb平均品位＞2.76%。

2.2 礦石特征

礦區氧化礦及混合礦少見，主要以原生礦為主。原生礦礦物成分比較簡單，礦石礦物主要以黃鐵礦和閃鋅礦為主，少量方鉛礦。脈石礦物以白云石和方解石為主，次為石英和玉髓，少量絹云母和白云母等粘土礦物。

黃鐵礦多為淺銅黃色，微晶及細晶為主，部分為中粗晶。自形-半自形粒狀或是半自形-它形粒狀集合體。自形晶為立方體或五角十二面體，它形晶形則為針狀、柱狀、竹葉狀、皮殼狀及粉末狀等。呈條帶狀、條紋狀、浸染狀、塊狀和脈狀等形態產出。

閃鋅礦以棕黃色、棕紅色為主，次為棕黑色和淺黃色。以細晶和中晶為主，粗晶為次。分布很不均勻。晶形以等軸粒狀為主，完整晶形比較少見，次為不規則他形粒狀。以浸染狀、脈狀和塊狀等方式產出。

方鉛礦鉛灰色，常于閃鋅礦緊密共生，含量少，分布也很不均勻。有時集中形成塊狀，但多分散呈星點狀。晶形為立方體，但多為半自形——他形粒狀。

白云石白色、乳白色，以微晶為主，次為細晶和粗晶。菱面體晶形。微晶白云巖中的白云石多為半自形粒狀，常見鑲嵌結構，脈狀和礦體中的白云石往往晶形較粗，有交代環帶狀石英和玉髓的現象。

方解石乳白色、白色，分布不均勻，常與金屬硫化物共生于脈體中，晶形為菱面體，半自形粒狀者多。晶形有細晶、中晶和粗晶，以前二者為主。集合可達5cm以上。

根據礦石的礦物成分組合和結構、構造特點劃分，區內礦石自然類型主要有致密塊狀黃鐵礦石、浸染狀黃鐵礦石、團塊狀黃鐵礦石、條紋條帶狀黃鐵礦石、塊狀黃鐵—閃鋅礦礦石、斑塊狀黃鐵—閃鋅礦礦石和脈狀閃鋅礦礦石等。

致密塊狀黃鐵礦石多見于礦體底部，含黃鐵礦近70%，其次為白云石，不大于28%，再次為石英、炭泥質等，偶見閃鋅礦或方鉛礦。半自形-他形粒狀結構，塊狀構造。浸染狀黃鐵礦石多礦體頂部和底部，其中黃鐵礦15%～35%，白云石40%～65%，少量石英和炭泥質半自形-他形粒狀結構，浸染狀構造。

團塊狀黃鐵礦石多見于礦體下部，黃鐵礦含量為20%～50%，白云石含量為50%～80%，方解石含量＜5%，石英+炭泥質含量＜5%，偶見閃鋅礦及方鉛礦。微晶及細晶黃鐵礦呈集合體團塊嵌布于白云巖中。

條紋條帶狀黃鐵礦石，多見于礦體上部。黃鐵礦含量為12%～50%，白云石為60%～80%，石英和方解石含量＜2%，炭泥質含量＜5%。微晶或細晶，半自形粒狀結構、條紋或條帶構造。

塊狀黃鐵-閃鋅礦礦石多見于礦體中部。黃鐵礦含量為5%～80%，閃鋅礦為1%～20%，少量方鉛礦；白云石含量5%～50%，另有少量方解石、石英和絹云母。黃鐵礦為微晶或細晶，閃鋅礦為粗晶，半自形粒狀變代鑲嵌結構，塊狀構造。

斑塊狀黃鐵-閃鋅礦礦石主要分布于礦體中下部，與塊狀黃鐵-閃鋅礦礦石呈過渡趨勢。此類礦石含黃鐵礦5%～30%、閃鋅礦1%～16%，零星方鉛礦。白云石含量可達80%，另有少量石英、重晶石及絹云母等。黃鐵礦以細晶為主，閃鋅礦為中粗晶，斑雜結構。

脈狀閃鋅礦礦石多見于礦體上部。礦石含閃鋅礦為1%～20%、黃鐵礦少于8%、零星方鉛礦，白云石為50%～80%、少量石英、玉髓及方解石。中細粒結構，細脈狀或網脈狀構造。

2.3 圍巖蝕變及成礦階段

礦區圍巖蝕主要有白云石化、黃鐵礦化、硅化、綠泥石化、碳酸鹽化等，其中與礦化關系密切的是白云石化、黃鐵礦化、硅化等。據礦體特征、礦物組合特征及室內巖相學研究，可將董家河鉛鋅礦床大致分為三個成礦階段：

（1）石英-黃鐵礦階段：成礦早期階段，由含礦熱液沿斷裂通道運移至董家河背斜內裂隙較發育的微晶白云巖中以充填或交代方式形成條帶狀、層狀或脈狀礦石。金屬礦物為黃鐵礦，非金屬礦物為石英。礦石結構主要為自形-半自形、它形粒狀及壓碎結構。

（2）多金屬硫化物階段：主成礦階段，多金屬硫化物熱液沿著薄層白云巖層間裂隙充填至背斜軸部、傾伏端和虛脫部位，部分沿著石英-黃鐵礦階段石英裂隙充填交代，形成塊狀、浸染狀、角礫狀、脈狀團塊狀及網脈狀礦石。金屬礦物為黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦，非金屬礦物主要為石英、少量方解石。礦石結構為他形粒狀結構、填隙結構、交代殘余結構或穿插結構。

（3）碳酸鹽巖階段：成礦晚期階段，熱液沿著白云巖層裂隙及早期礦體中的構造裂隙充填。主要以碳酸鹽巖、石英及少量方鉛礦為主，偶見黃鐵礦及閃鋅礦。

3 成礦作用

湘西地區震旦系陡山沱組中白云巖巖層較為發育。因結晶的白云石晶面多呈馬鞍狀彎曲，相對于普通灰巖，白云巖層孔隙更為發育。加之白云巖比石灰巖硬度更高，脆性更大，在外力情況下更容易破裂，在構造作用下斷裂或裂隙更為發育。并且白云石在中溫下比方解石更容易溶解，而形成溶蝕通道。因此在湘西地區，除了藻灰巖，白云巖相對于其他巖石滲透條件最為優越。

加里東運動期間，江南古陸隆起，在湘西雪峰山一帶形成大量褶皺構造。在重力及盆地周緣構造變形的驅動下，源自基底的流體攜帶大量的金屬物質以金屬有機絡合物的方式從盆地中心向臺地邊緣長距離運移[3]。因此震旦系陡山沱組白云巖層中白云巖礦物顆粒之間的縫隙成了含礦流體遷移最好的通道。當富含有機質的成礦流體沿著通道遷移，一旦遇到褶皺及其衍生的斷裂系統層間構造虛脫帶，導致壓力減低，并與儲存在白云巖孔隙內的富還原硫的早期流體發生混合，成礦流體中金屬有機絡合物的穩定性遭到破壞，大量金屬元素與硫結合并發生沉淀富集成礦