湘西铅锌矿地质特征与成矿作用

徐耀鉴，杨 柳＊，尹 萍，郑 平，JASMI Hafiz Abdul Aziz

（1.湖南工程职业技术学院，湖南 长沙 410151；2.马来西亚大学理学院地质系，马来西亚 吉隆坡 50603）

董家河铅锌矿位于湖南沅陵县南东，是湘西地区大型铅锌矿山之一。该矿山是湘西地区震旦系唯一的大型铅锌矿山，并且以强烈的硅化及黄铁矿化显著区别于湘西地区寒武系及奥陶系内的铅锌矿。前人围绕湘西地区铅锌矿开展了大量研究，但较少涉及产于震旦系内的铅锌成矿[1]。因此本文在总结董家河铅锌矿床的成矿地质特征的基础上，结合湘西区域地质背景，探讨矿床成因机制，以期为本区铅锌成矿研究及震旦系铅锌资源潜力评估提供新的信息。

1 区域地质背景

湘西地区位于扬子地块东南缘，是鄂西-湘西北铅锌成矿带的重要组成部分。本区以近NE的湘黔深大断裂为界，西北部隶属上扬子地块武陵构造带，东南部为下扬子地块雪峰山构造带。该区经历了多个构造发展阶段，逐步由从陆缘转变至陆内环境。本区于中元古代末期因扬子-华夏联合陆块的裂解而处于拉张环境。震旦纪至中寒武世时期，裂谷逐渐活动结束，本区处于被动大陆边缘，沉积作用由陆源碎屑向碳酸盐沉积过渡。直至早奥陶世，本区沉积了广阔的碳酸盐台地。中奥陶纪至志留纪，扬子与华夏陆块发生碰撞，使扬子陆块边缘斜坡带褶皱隆起形成江南古陆，本区隆起并开始了长期风化剥蚀过程。

湘西地区出露有新元古代板溪群至侏罗系各期地层，但局部缺失泥盆系及石炭系地层。新元古代板溪群为一套碎屑岩-火山碎屑岩。震旦系下统南沱组为复成分底砾岩-砂砾岩-长石石英砂岩-砂岩夹泥岩组合，局部夹火山岩；震旦系上统自下而上分为陡山沱组、灯影组，前者含有较多的黑色页岩，而后者则以大套白云岩为特征。寒武系在湘西地区为一套以碎屑岩及碳酸盐岩为主的浅海沉积建造。奥陶系为浅海碳酸盐岩建造。其中前寒武系—奥陶系地层厚约5000m，碳酸盐十分发育，是湘西地区铅锌矿的主要含矿地层[2]。晚古生代期间则由海相沉积过渡到海陆交互相沉积。

本区构造格架以北东向的褶皱变形和深大断裂为主，发育有花垣-张家界断裂、吉首-古丈断裂、麻栗场断裂等-系列北北东-北东-北东东向弧形展布断裂带。本区岩浆岩活动较弱，仅局部有零星基性超基性岩岩脉发育于板溪群地层中。

2 矿床地质特征

湘西董家河铅锌矿位于湖南省怀化市沅陵县筲箕湾镇境内董家河背斜北东段。矿区范围内出露地层新元古代板溪群、震旦系（下统南沱组、上统陡山沱组及灯影组）、寒武系和第四系。矿区主要构造为董家河背斜，该背斜轴向北东60°。该背斜在矿区内轴面倾向南东，呈斜歪背斜。北西翼较陡（50°～70°），南东翼较缓（30°～50°），向北东端略有倾伏。

2.1 矿体特征

董家河铅锌矿矿体赋存于震旦系陡山沱组下段底部白云岩中，赋矿围岩为陡山沱组下段微晶白云岩。铅锌矿化多见于董家河背斜的轴部及两翼层间破碎带及层间滑动面或节理带内，黄体矿、闪锌矿锌及方铅矿三种矿化产出紧密“共生”，以脉状、团块状、透镜状沿着白云岩层间裂隙及层间滑动面交代充填，形成三种矿化共生的“综合”矿体。

矿区内目前已圈出10个矿体，多呈似层状近东西向发育于背斜轴部和两翼。矿体严格受地层控制，产状（走向、倾向）与地层产状基本一致，变化较小（图1）。受董家河背斜两翼产状控制，北西翼一般为50°～70°，局部较陡近直立；南东翼一般为30°～50°。矿区主矿体延展规模大，沿走向长达1600m，最大控制斜深470m。矿层厚度为0.81m～5.51m，平均厚1.39m，Zn+Pb平均品位＞2.76%。

2.2 矿石特征

矿区氧化矿及混合矿少见，主要以原生矿为主。原生矿矿物成分比较简单，矿石矿物主要以黄铁矿和闪锌矿为主，少量方铅矿。脉石矿物以白云石和方解石为主，次为石英和玉髓，少量绢云母和白云母等粘土矿物。

黄铁矿多为浅铜黄色，微晶及细晶为主，部分为中粗晶。自形-半自形粒状或是半自形-它形粒状集合体。自形晶为立方体或五角十二面体，它形晶形则为针状、柱状、竹叶状、皮壳状及粉末状等。呈条带状、条纹状、浸染状、块状和脉状等形态产出。

闪锌矿以棕黄色、棕红色为主，次为棕黑色和浅黄色。以细晶和中晶为主，粗晶为次。分布很不均匀。晶形以等轴粒状为主，完整晶形比较少见，次为不规则他形粒状。以浸染状、脉状和块状等方式产出。

方铅矿铅灰色，常于闪锌矿紧密共生，含量少，分布也很不均匀。有时集中形成块状，但多分散呈星点状。晶形为立方体，但多为半自形——他形粒状。

白云石白色、乳白色，以微晶为主，次为细晶和粗晶。菱面体晶形。微晶白云岩中的白云石多为半自形粒状，常见镶嵌结构，脉状和矿体中的白云石往往晶形较粗，有交代环带状石英和玉髓的现象。

方解石乳白色、白色，分布不均匀，常与金属硫化物共生于脉体中，晶形为菱面体，半自形粒状者多。晶形有细晶、中晶和粗晶，以前二者为主。集合可达5cm以上。

根据矿石的矿物成分组合和结构、构造特点划分，区内矿石自然类型主要有致密块状黄铁矿石、浸染状黄铁矿石、团块状黄铁矿石、条纹条带状黄铁矿石、块状黄铁—闪锌矿矿石、斑块状黄铁—闪锌矿矿石和脉状闪锌矿矿石等。

致密块状黄铁矿石多见于矿体底部，含黄铁矿近70%，其次为白云石，不大于28%，再次为石英、炭泥质等，偶见闪锌矿或方铅矿。半自形-他形粒状结构，块状构造。浸染状黄铁矿石多矿体顶部和底部，其中黄铁矿15%～35%，白云石40%～65%，少量石英和炭泥质半自形-他形粒状结构，浸染状构造。

团块状黄铁矿石多见于矿体下部，黄铁矿含量为20%～50%，白云石含量为50%～80%，方解石含量＜5%，石英+炭泥质含量＜5%，偶见闪锌矿及方铅矿。微晶及细晶黄铁矿呈集合体团块嵌布于白云岩中。

条纹条带状黄铁矿石，多见于矿体上部。黄铁矿含量为12%～50%，白云石为60%～80%，石英和方解石含量＜2%，炭泥质含量＜5%。微晶或细晶，半自形粒状结构、条纹或条带构造。

块状黄铁-闪锌矿矿石多见于矿体中部。黄铁矿含量为5%～80%，闪锌矿为1%～20%，少量方铅矿；白云石含量5%～50%，另有少量方解石、石英和绢云母。黄铁矿为微晶或细晶，闪锌矿为粗晶，半自形粒状变代镶嵌结构，块状构造。

斑块状黄铁-闪锌矿矿石主要分布于矿体中下部，与块状黄铁-闪锌矿矿石呈过渡趋势。此类矿石含黄铁矿5%～30%、闪锌矿1%～16%，零星方铅矿。白云石含量可达80%，另有少量石英、重晶石及绢云母等。黄铁矿以细晶为主，闪锌矿为中粗晶，斑杂结构。

脉状闪锌矿矿石多见于矿体上部。矿石含闪锌矿为1%～20%、黄铁矿少于8%、零星方铅矿，白云石为50%～80%、少量石英、玉髓及方解石。中细粒结构，细脉状或网脉状构造。

2.3 围岩蚀变及成矿阶段

矿区围岩蚀主要有白云石化、黄铁矿化、硅化、绿泥石化、碳酸盐化等，其中与矿化关系密切的是白云石化、黄铁矿化、硅化等。据矿体特征、矿物组合特征及室内岩相学研究，可将董家河铅锌矿床大致分为三个成矿阶段：

（1）石英-黄铁矿阶段：成矿早期阶段，由含矿热液沿断裂通道运移至董家河背斜内裂隙较发育的微晶白云岩中以充填或交代方式形成条带状、层状或脉状矿石。金属矿物为黄铁矿，非金属矿物为石英。矿石结构主要为自形-半自形、它形粒状及压碎结构。

（2）多金属硫化物阶段：主成矿阶段，多金属硫化物热液沿着薄层白云岩层间裂隙充填至背斜轴部、倾伏端和虚脱部位，部分沿着石英-黄铁矿阶段石英裂隙充填交代，形成块状、浸染状、角砾状、脉状团块状及网脉状矿石。金属矿物为黄铁矿、闪锌矿、方铅矿，非金属矿物主要为石英、少量方解石。矿石结构为他形粒状结构、填隙结构、交代残余结构或穿插结构。

（3）碳酸盐岩阶段：成矿晚期阶段，热液沿着白云岩层裂隙及早期矿体中的构造裂隙充填。主要以碳酸盐岩、石英及少量方铅矿为主，偶见黄铁矿及闪锌矿。

3 成矿作用

湘西地区震旦系陡山沱组中白云岩岩层较为发育。因结晶的白云石晶面多呈马鞍状弯曲，相对于普通灰岩，白云岩层孔隙更为发育。加之白云岩比石灰岩硬度更高，脆性更大，在外力情况下更容易破裂，在构造作用下断裂或裂隙更为发育。并且白云石在中温下比方解石更容易溶解，而形成溶蚀通道。因此在湘西地区，除了藻灰岩，白云岩相对于其他岩石渗透条件最为优越。

加里东运动期间，江南古陆隆起，在湘西雪峰山一带形成大量褶皱构造。在重力及盆地周缘构造变形的驱动下，源自基底的流体携带大量的金属物质以金属有机络合物的方式从盆地中心向台地边缘长距离运移[3]。因此震旦系陡山沱组白云岩层中白云岩矿物颗粒之间的缝隙成了含矿流体迁移最好的通道。当富含有机质的成矿流体沿着通道迁移，一旦遇到褶皱及其衍生的断裂系统层间构造虚脱带，导致压力减低，并与储存在白云岩孔隙内的富还原硫的早期流体发生混合，成矿流体中金属有机络合物的稳定性遭到破坏，大量金属元素与硫结合并发生沉淀富集成矿