陜西省鳳太礦集區鉛鋅礦床特征及找礦預測地質模型

李偉，張革利，王雷，王欣，張旭濤，董君鵬，馬雙寶

（寶雞西北有色七一七總隊有限公司，陜西 寶雞 721015）

0 引言

鳳縣-太白地區是全國著名的鉛鋅礦床集中區，已探明鉛鋅金屬儲量550萬t。自上世紀50—60年代就發現了一大批鉛鋅礦點及礦化點；70—90年代隨著勘查工作的逐步推進，在層控賦礦規律指導下發現和探明了鉛硐山、八方山、銀洞梁、銀母寺、峰崖、長溝、洞溝等大、中、小型鉛鋅礦床；本世紀初在表露礦勘查接近尾聲之際，地勘單位的找礦方向進入到了運用地、物、化多元技術方法，總結研究成礦理論預測為前提的隱伏礦找礦階段。對鉛鋅礦床的成因研究經歷了最早“中低溫巖漿熱液型”礦床的觀點，到“層控型礦床”（楊錦源和張四喜，1985），再到主流認識的“熱水噴流沉積－改造型礦床”（王瑞廷等，2007）。近年隨著區內大型礦床就礦找礦成果不斷取得突破，礦床地球化學研究逐漸深入，部分學者及勘查工作者認為，礦集區鉛鋅礦床是造山期構造和巖漿熱液的產物（胡喬青等，2013；王義天等，2015①）。

2016年開展的全國重要礦集區找礦預測工作在鳳太礦集區引入了三位一體找礦預測理論（葉天竺等，2014），本文依托項目開展中的地質成果，總結鉛鋅成礦規律，從成礦地質體、成礦構造和成礦結構面、成礦作用特征標志的概念出發，初步建立區內的找礦預測地質模型，為今后工作提供思路。

1 礦集區地質概況

鳳太礦集區地處秦嶺造山帶中部鳳縣-太白華里西-燕山期貴金屬有色金屬成礦亞帶，其大地構造位置處于秦嶺弧盆系（Ⅱ級）南秦嶺陸緣盆地（Ⅲ級）鳳縣—鎮安陸表海盆（Ⅳ級）內，北部涉及商丹蛇綠混雜巖帶（Ⅲ級）部分區域（王宗啟等，2009；潘桂堂等，2009）。受晚華力西—印支期華北板塊與揚子板塊強烈碰撞以及東部佛坪隆起和西部羅漢寺隆起的影響，中生代區內又發生強烈的陸內逆沖推覆和東西向的隆升作用，致使區內褶皺和斷裂十分發育，并形成在NE向基底隆起基礎上發育起來的NE向隆起帶和凹陷帶（盆地），奠定了區內現今的構造格局（王瑞廷等，2007）。

1.1 構造

鳳太礦集區北側為山陽-鳳鎮斷裂（F21），是商-丹縫合帶（SF）的組成部分；南以酒奠梁-江口斷裂（F22）為界圍限的一個菱形塊體，區內是以NWW 向斷裂和NWW向褶皺形成的構造組合，主構造線為NWW向（圖1）。主構造為一大型的古岔河-殷家壩復式向，兩翼次級褶皺發育，多呈緊閉線狀平行排列，常見倒轉現象，并向東西兩端傾伏。次級褶皺構造由北向南有長溝-洞溝復背斜、孟家店-渾水溝復向斜、銀母寺-大黑溝復背斜、鉛硐山-水柏溝復背斜。斷裂構造主要發育NW、NWW—EW、NE向3組。其中以NWW—EW向最為發育，且規模大，形成時間早，為區內主要斷裂，控制礦床、礦帶和巖脈帶的分布。包括寨子灣-雙王斷裂（F35）、八卦廟-王家楞-棗樹坪斷裂（F36）、東塘子-桃樹坪斷裂（F313）。NE向斷裂成群成帶等間距分布，疊加于NWW—EW向褶皺和斷裂之上，常被巖脈充填。鳳太礦集區是南秦嶺晚三疊世碰撞造山過程中，南北兩條邊界斷裂帶左行走滑運動下形成的一個大型壓扭性走滑雙重構造變形系統（王義天等，2009）。

圖1 鳳太礦集區大地構造位置圖（a）及區域地質礦產圖（b）（修編自李偉等，2020年）

1.2 地層

區內主要出露泥盆系地層，為一套淺變質濱淺海相碳酸鹽巖-泥質碎屑巖建造。自上而下有中泥盆統馬槽溝組（D2m）中厚層變長石雜砂巖，薄層砂質灰巖；中泥盆統古道嶺組（D2g）結晶灰巖、含生物碎屑灰巖，發育珊瑚、腕足、層孔蟲等生物化石。上泥盆統新紅鋪組（D3x）含碳質千枚巖、鈣質千枚巖、鐵白云質粉砂質千枚巖、綠泥石粉砂質千枚巖、薄層灰巖；上泥盆統九里坪組（D3j）砂巖-砂質千枚巖-粉砂質碳酸鹽巖的類復理石建造。山陽-鳳鎮斷裂以北出露下古生界羅漢寺巖組（Pz1l）淺變質火山巖夾沉積碎屑巖，和石炭系四峽口組(C1—2s)一套泥砂質碳酸鹽巖。

1.3 巖漿巖

礦集區內普遍發育印支期的巖漿巖，巖石類型從超基性—酸性巖均有，以中、酸性巖為主。最大巖體為東南部的西壩巖體，巖性為花崗閃長巖、石英閃長巖、二長花崗巖等。其次為西北側的何家莊巖體，巖性為黑云母花崗巖、二長花崗巖、花崗閃長巖等，北部的花紅樹坪巖體主要由中細粒的花崗閃長巖組成。同時區內各類巖脈廣泛發育，主要以NWW向花崗斑巖脈帶與NE向閃長巖脈帶分布，還有近EW向鈉長巖脈帶分布。中酸性巖體和巖脈都嚴格受區域構造控制。

2 礦集區鉛鋅礦產特征

2.1 鉛鋅礦床成礦規律

區內目前已發現銀洞梁、鉛硐山、八方山大型鉛鋅礦床3處，峰崖、銀母寺等中型鉛鋅礦床4處，具有一定規模礦體的小型礦床及礦點二十余處（圖1）。鉛鋅礦床（點）以殷家壩-古岔河向斜核部為界，在向斜兩翼形成南北兩個礦產集中區。集中區內的鉛鋅礦床（點）又表現出沿NWW向褶皺斷裂組合呈帶狀分布的特征。北部集中區沿構造分布4個鉛鋅礦帶，即：長溝-洞溝-柳樹溝-洞溝鉛鋅礦帶、尖端山-八方山-二里河鉛鋅礦帶、三角崖-甘溝鉛鋅銅礦帶、銀母寺-大黑溝鉛鋅礦帶；南部集中區沿構造分布麻溝-鐵盧灣鉛鋅礦帶、鉛硐山-銅牌溝鉛鋅銅礦帶。南北礦產集中區位于區域上深大斷裂（山陽-鳳鎮斷裂F21、酒奠梁-江口斷裂F22）旁側一定范圍內，區域上鉛鋅礦床（點）受深大斷裂控制。從礦床的尺度上看，鉛鋅礦床（點）產于區內NWW向脆—韌性剪切帶和一般性斷裂旁側，并且多發育在有一定級別的NE向斷裂疊加部位，空間上形成格子狀分布特征。主要鉛鋅礦體均產于NWW向Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級緊閉背斜的鞍部和翼部，背斜構造直接控制了鉛鋅礦體的規模和形態。部分小規模礦體受走向斷層控制。認為區內斷裂構造為礦液的運移提供了通道，間接控制了鉛鋅礦床（點）的空間分布，背斜構造直接控制了礦體的就位空間。

2.2 鉛鋅礦體產出類型

區內鉛鋅礦體依據賦存部位、礦體規模、礦體形態、礦化特征等可劃分為3種不同的產出類型。按礦體賦存部位自上而下劃分如下。

（1）礦體賦存于新紅鋪組上段或者下段灰巖透鏡體中或條帶狀灰巖與鈣質千枚巖接觸部位，受背斜翼部的層間斷裂控制，呈脈狀、透鏡狀、似層狀。一般礦化較弱、礦體規模小，具尖滅再現特征。礦石多為自形—半自形粒狀結構，浸染狀、脈狀構造。圍巖蝕變較弱，主要為硅化、鐵白云石化。此種類型在礦集區內礦化規模較小，大多不具備工業價值，同時勘查程度低，多為礦點或礦化點，如崖房灣鉛鋅礦點、鐵盧灣鉛鋅礦點（高衛宏和陳明壽，2007）、柴瑪鉛鋅礦化點等。

（2）礦體賦存于古道嶺組灰巖與星紅鋪組千枚巖接觸帶中，嚴格受背斜控制，產于背斜核部及兩翼，呈馬鞍狀、層狀、似層狀，礦體規模多為中、大型。礦石發育他形粒狀結構、交代結構、碎裂結構；構造以塊狀、透鏡狀、浸染狀為主。圍巖蝕變常見面狀的硅化、鐵白云石化，其次見石英、方解石呈脈狀穿插。礦集區內主要鉛鋅資源均產于此種類型礦體，如鉛硐山-東塘子鉛鋅礦床、八方山-二里河鉛鋅礦床（田民民等，2004）、銀母寺鉛鋅礦床等。

（3）礦體賦存于中泥盆統古道嶺組灰巖地層中或結晶灰巖與泥灰巖接觸部位，受背斜內的層間斷裂控制，呈透鏡狀、似層狀，沿走向及傾向有分支復合，尖滅再現。礦體一般傾向延伸大于走向延伸，規模多為中、小型。礦石以他形粒狀結構為主，少量交代結構、填隙結構。脈狀、網脈狀、角礫狀構造，圍巖蝕變常見硅化、鐵白云石化，礦體內多發育石英方解石脈、重晶石脈，部分礦體下盤灰巖具大理巖化。礦集區長溝-洞溝-柳樹溝-水晶溝鉛鋅礦帶中均為此種，如柳樹溝鉛鋅礦床（白新營等，2016）、水晶溝鉛鋅礦床（李云濤等，2019）、銀洞山鉛鋅礦床等。

一般在大型礦床中上述3種礦體類型均有產出，中小型礦床（點）產出其中的一種或兩種礦體類型。古道嶺組灰巖與新紅鋪組千枚巖是區內鉛鋅礦體的主要控礦地層，成礦物質沿斷裂構造運移，在褶皺轉折端、層間滑脫帶等部位在偏堿性的Ca質巖石和Si質的巖石間形成了一個Si/Ca界面聚集成礦。

2.3 典型礦床

八方山-二里河鉛鋅礦床位于鳳太礦集區北部，礦體產于八方山-二里河背斜核部及北翼次級褶皺彎曲部位（圖2），主要賦存于下部中泥盆統古道嶺組生物碎屑灰巖與上部上泥盆統星紅鋪組千枚巖接觸帶之間的虛脫空間中，少量賦存于古道嶺組灰巖或星紅鋪組千枚巖裂隙中。礦區出露地層為中泥盆統古道嶺組和上泥盆統星紅鋪組，褶皺構造為尖端山-八方山背斜，背斜軸向105°～120°，北翼陡或向南倒轉，傾角75°～90°。南翼較緩，傾角50°～70°。背斜向東、西兩端傾伏，傾伏角15°～30°。斷裂構造可分為兩類，一類是縱斷層，分布在背斜兩側，NWW向大致與地層走向一致；另一類是橫斷層，較發育，垂直背斜軸和地層,大體上以300～400 m等間距分布。礦區內巖漿巖多為脈巖，包括閃長玢巖脈、花崗斑巖脈以及煌斑巖脈充填于兩組斷裂中。

圖2 八方山-二里河鉛鋅礦床地質圖（a）與聯合剖面圖（b）

礦體形態嚴格受背斜虛脫空間控制，地表由于剝蝕而呈環狀，東西兩端與背斜一起傾伏。礦體在背斜核部呈“八字型”，在北翼呈“S型”。主要圈定了II-1、II-2兩條礦體，II-1礦體產于背斜核部，礦體長3300 m，地表出露長度650 m，背斜北翼延伸一般300～400 m。平均品位Pb 1.77%、Zn 9.46%，平均厚度9.66 m。II-2鉛鋅礦體產于北翼揉皺部位，礦體長1200 m，傾向延伸62～124 m，平均品位Pb 1.46%、Zn 4.73%，平均厚度2.64 m。礦床的成礦作用過程可以劃分為3個階段，即（Ⅰ）早期富閃鋅礦硫化物階段；（Ⅱ）中期石英－多金屬硫化物階段；（Ⅲ）晚期石英－碳酸鹽階段（胡喬青，2015）。

3 “三位一體”成礦特征

3.1 成礦地質體

葉天竺等（2014）提出成礦地質體是指與礦床形成在時間、空間和成因上有密切聯系的地質體，是把成礦物質集聚成工業礦床，匯聚并提供能量的地質體。成礦地質體是成礦作用發生的根源，成礦地質體和礦床有著直接的因果關系。因此確定成礦地質體直接關系到確定找礦方向。

（1）礦床類型的確定

準確劃分找礦預測礦床類型是確定成礦地質體的基本前提，目前區內礦床成因認識主要分為熱水噴流沉積改造型礦床和后生熱液型礦床。噴流沉積改造型礦床觀點認為礦床的形成受早期初始富集成礦和晚期造山改造就位的二元因素控制（王東生等，2009），經歷了熱水沉積和構造改造兩個階段，沉積階段金屬元素在中泥盆世地層中初始富集提供物質來源，改造階段在巖漿活動的作用下，熱鹵水溶液萃取金屬元素在構造空間成礦（王瑞廷等，2011）。而后生熱液型礦床觀點認為的礦床是印支期構造－巖漿－熱液活動的產物，是一個后生的流體充填交代礦床，是一期成礦的產物（王義天等，2020）。上述兩種不同觀點的成因認識中，對于印支期的巖漿侵入地質作用使得成礦物質最終匯聚在一起，形成具如今有工業價值的礦床的認識是統一的。因此，以找礦預測為目的，通過成礦地質作用的分類來劃分找礦預測礦床類型（葉天竺等，2017）。首先依據學者以往的研究認識，區內鉛鋅礦床成因上有顯著的巖漿熱液參與現象，侵入巖漿地質作用使分散的成礦物質聚集成有工業價值的礦床（王瑞廷等，2011；王義天等，2020）；其次根據鳳太礦集區找礦預測項目開展的專項地質填圖、典型礦床研究、樣品分析測試等成果認識。最終確定礦集區礦床類型為“（層控）巖漿期后熱液型”，成礦地質體為侵入巖體（張革利等，2019②）。

（2）地質體與鉛鋅礦床形成時代對比研究

礦集區周邊發育有大規模的中酸性侵入巖體，鉛鋅礦床內及周邊均不同程度的發育有花崗斑巖脈和閃長玢巖脈，通過同位素測年可知西壩巖體二長花崗巖、花崗閃長巖鋯石U-Pb年齡為（218±1）Ma和（219±1）Ma（張帆，2010），花紅樹坪巖體的花崗閃長巖鋯石U-Pb年齡為（214.3±2.7）Ma（張亞峰等，2018），對區內廣泛發育的巖脈測年顯示年齡也多集中在214～220 Ma（王瑞廷等，2011）。近年，運用新的測試方法對八方山、鉛硐山及銀洞山鉛鋅礦床礦石中的閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦進行Rb-Sr同位素測定成礦年齡集中在198～226 Ma（胡喬青等，2012；胡喬青，2015）。以上同位素年齡表明巖漿侵位作用和成礦作用均發生于三疊紀（印支期），成礦稍微滯后于成巖。因此區內巖漿巖體作為成礦地質體，通過巖漿侵入地質作用使成礦物質聚集形成工業礦體，從時間角度是成立的。

（3）地質體與成礦物質成分的對比研究

胡喬青（2015）根據收集到的礦集區內鉛鋅銅礦石H-O同位素數據，結合有機水、原生巖漿水、變質水、盆地鹵水的變化范圍，推測區內成礦流體是巖漿水、盆地鹵水、變質水的混合流體。張革利等（2018）對鉛硐山-東塘子礦鉛鋅礦床H-O同位素的研究表明，成礦流體早期來源于巖漿水，晚期有地層水和大氣水的混入。張革利等（2020）通過對鉛硐山-東塘子礦鉛鋅礦床主成礦階段鉛鋅礦石開展S、Pb同位素分析，顯示出海水硫酸鹽（蒸發膏巖）與巖漿硫的混合來源特征，鉛源來自于上地殼與深部。綜合以上觀點，認為成礦地質體，也就是侵入巖體為鉛鋅成礦提供了熱源，同時也提供了部分的流體和成礦元素。

（4）地質體與礦床（體）空間距離研究

研究區內鉛鋅礦床地表及深部暫未發現規模較大的同期中酸性侵入巖體，發育的中酸性巖脈還不足以為大、中型礦床提供能量。依據礦集區巖漿巖的分布特征和礦區地表發育的中酸性脈巖特點，均能反映出深部有大規模隱伏巖體的存在，鉛硐山探礦鉆孔在礦床深部已經控制到厚60 m的花崗巖。本人所參與的鳳太礦集區找礦預測項目通過開展的高精度磁法測量，和大比例尺的重力測量，在礦集區內也推斷出有隱伏巖體。礦體與隱伏巖體空間距離的影響因素較復雜，按照典型的中低溫巖漿熱液礦床統計，成礦物質一般距離侵入接觸帶2～3 km（葉天竺等，2014），礦集區內的巖體都遠離鉛鋅礦床，因此推斷成礦地質體是位于礦床深部且在一定空間距離的中酸性隱伏巖體。

3.2 成礦構造和成礦結構面

成礦構造與成礦結構面研究的目的是直接解決礦體空間賦存位置、形態、規模和產狀等特征，是找礦預測的直接目的（葉天竺等，2014）。鳳太礦集區泥盆系碳酸鹽巖-碎屑巖建造是鳳縣-鎮安陸表海盆環境沉積產物，三疊紀區內強烈的陸內逆沖推覆和東西向的隆升造山作用，形成了本區NWW向褶皺、斷裂組合和NE向斷裂的構造系統。區內構造演化階段與區內成礦地質體及成礦時間上是耦合的。前述區內鉛鋅礦床的分布與NWW向斷裂存在著一種制約性聯系，鉛鋅礦體直接受NWW向背斜控制，同時NWW向斷裂也控制了巖漿巖及巖脈帶的分布，因此認為礦集區的成礦構造為NWW斷裂與褶皺組成的構造系統。依據區內鉛鋅礦體產出類型，主要鉛鋅礦體的成礦結構面是中泥盆統古道嶺組灰巖與上泥盆統星紅鋪組千枚巖接觸部位的“硅鈣面”，該硅鈣面即是物理化學條件轉換界面，又是構造活動過程中褶皺形成的層間滑動帶和虛脫空間，為鉛鋅成礦流體提供了儲存空間；其次在古道嶺組及星紅鋪組內部的巖性差異的層間斷裂部位也存在類似的“硅鈣面”；因此認為礦集區的成礦結構面為“硅鈣面”。

3.3 成礦作用特征標志

礦床成帶成群分布，受褶皺斷裂構造系統控制。主礦體產于古道嶺組灰巖與星紅鋪組千枚巖背斜核部的虛脫部位及層間滑脫帶的“硅鈣面”中，次要礦體產于古道嶺組與星紅鋪組內部差異巖性的層間斷裂帶的“硅鈣面”中。成礦方式為熱液充填、交代。礦體呈鞍狀、似層狀、透鏡狀、脈狀。金屬礦物主要有閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦，次要有黃鐵礦、白鐵礦、毒砂等。脈石礦物主要有石英、方解石、鐵白云石。礦石結構以自形—半自形粒狀結構、碎裂結構、充填結構、交代結構。礦石構造以塊狀、條帶狀、浸染狀為主。平面上，鉛鋅礦體與Pb、Zn、Cu、Ag、Sb、As元素關系密切，礦床垂向上自上而下有Sb-Zn-As-Ag-Cu-Pb-Hg的元素分帶。圍巖蝕變主要黃鐵礦化、硅化、碳酸鹽化、鐵白云石化、絹云母化。成礦過程基本都經歷了富閃鋅礦硫化物階段、多金屬硫化物-石英階段、石英-碳酸鹽階段。成礦流體具有巖漿水、有機水、大氣降水的混合來源，成礦溫度總體位于中溫范圍，Pb同位素的組成特征顯示了上地殼源區混合鉛的特征。成礦物質可能主要來源于古老大陸地殼。

4 礦集區找礦預測地質模型

礦集區今后的找礦方向為隱伏礦找礦，運用勘查區找礦預測理論與方法，進行勘查區礦產預測，是找礦勘查的重要工作內容?？辈閰^找礦預測就是在構建找礦預測地質模型基礎上，結合運用物探和化探綜合方法，推斷礦體的賦存位置，通過工程驗證查明工業礦體。因此建立成礦地質模型是找礦預測的核心內容，基于鳳太礦集區找礦預測項目的研究成果（張革利等，2019②），區內是印支期的中酸性侵入巖體為成礦地質體，在碰撞造山構造環境下，礦集區形成了NWW向、NE向的褶皺和斷裂組合，巖漿沿斷裂上侵，在巖漿侵入作用的驅動下，巖漿熱液及少量成礦元素向上運移，并攜帶地層中的成礦物質共同形成了含礦流體，在成礦地質體遠端背斜構造核部及翼部的“硅鈣面”通過充填和交代方式形成了規模和產出類型不同的鉛鋅礦體。通過對（層控）巖漿期后熱液型礦床成礦地質體、成礦構造和成礦結構面、成礦作用特征標志的研究初步建立了鳳太礦集區層控巖漿期后熱液型鉛鋅礦床區域成礦要素表（表1），進一步構建了該區找礦預測地質模型（圖3）。

圖3 鳳太礦集區鉛鋅礦找礦預測地質模型圖

表1 層控巖漿期后熱液型鉛鋅礦床區域成礦要素表

5 結論

（1）鳳太礦集區目前發現的鉛鋅礦床主要分布于依據受控背斜劃分的6個成礦帶中，大多屬于地表有露頭的淺部礦。從平面上來看鉛鋅礦產集中區分布于深大斷裂的旁側；鉛鋅礦床（點）產于區內NWW向脆—韌性剪切帶和一般性斷裂旁側，并且多發育在有一定級別的NE向斷裂疊加部位；鉛鋅礦體均產于NWW向Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級緊閉背斜的鞍部和翼部。從剖面上看主要鉛鋅礦體賦存于古道嶺組灰巖與星紅鋪組千枚巖背斜核部的虛脫部位及層間滑脫帶的“硅鈣面”中，次要礦體賦存于古道嶺組與星紅鋪組內部差異巖性的層間斷裂帶的“硅鈣面”中。

（2）隨著礦集區現代分析測試手段的廣泛應用以及礦床地球化學研究的深入，廣大學者和地質工作者通過測試分析成礦流體、成礦物質的來源、成礦溫度、成礦時代等方面的證據均指明侵入巖漿活動為區內成礦提供了熱源，同時也提供了部分流體和成礦物質。巖漿侵入地質作用使得成礦物質最終匯聚在一起，形成如今具有工業價值的礦床。

（3）通過勘查區找礦預測理論與方法的指導，確定了區內鉛鋅礦類型為（層控）巖漿熱液型，成礦地質體為隱伏巖體，成礦構造為NWW向褶皺斷裂構造系統，成礦結構面為“硅鈣面”。歸納總結成礦作用特征標志后建立了鳳太礦集區鉛鋅礦找礦預測地質模型。

注 釋

①王義天,胡喬青,王長安,陳紹聰,張娟,唐敏杰,魏然.2015.陜西鳳太礦集區金鉛鋅銅多金屬礦床控礦因素及深部成礦預測研究[R].

② 張革利,王雷,田濤,王欣,李偉,張旭濤,馬雙寶等.2019.陜西省鳳太礦集區找礦預測子項目成果報告[R].寶雞:寶雞西北有色七一七總隊有限公司.