，，， ，，

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京 100083; 2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所,北京 100081; 3.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所,北京 100037; 4.長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院,陜西 西安 710064)

0 引 言

湘西花垣鉛鋅礦田李梅礦區(qū)鉛鋅遠(yuǎn)景資源儲(chǔ)量在1 000萬(wàn)t以上，潛在價(jià)值達(dá)數(shù)千億元，是全國(guó)罕見(jiàn)的超大型鉛鋅礦區(qū)，具有進(jìn)一步尋找鉛鋅礦的巨大潛力。近年來(lái)，吸引了一大批學(xué)者對(duì)該區(qū)進(jìn)行了研究(劉文均等，2000a、b；楊紹祥等，2006,2007a、b；付勝云等，2006；張長(zhǎng)青等，2009；羅衛(wèi)等，2009；周云等，2011；蔡應(yīng)雄等，2014)。然而對(duì)李梅礦區(qū)成礦特征與控礦要素至今仍有不少爭(zhēng)議，為礦產(chǎn)資源的進(jìn)一步開發(fā)帶來(lái)了諸多難題。因此，研究探明李梅礦區(qū)鉛鋅礦成礦控礦要素、構(gòu)造與礦床的成因聯(lián)系及其演化，具有重要的地質(zhì)科學(xué)研究意義和勘查找礦價(jià)值。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于揚(yáng)子陸塊東南緣的湘西北地區(qū)、江南地塊以西的加里東期褶斷帶上。震旦紀(jì)—早古生代,湘西地區(qū)為揚(yáng)子板塊東南緣的被動(dòng)大陸邊緣,形成了自西向東依次為淺水碳酸鹽臺(tái)地、邊緣斜坡帶、深水盆地的古地理格局。加里東期末,由于華夏板塊與揚(yáng)子板塊的碰撞拼合所產(chǎn)生的向西的逆沖推覆作用,邊緣斜坡帶褶皺隆起形成著名的“江南古陸”,其西側(cè)出現(xiàn)若干由NE向的逆沖斷裂和褶皺組成的邊緣褶斷帶。晚古生代早期，這里未接受沉積,直到晚期才有厚度不大的淺水沉積出現(xiàn)。印支—燕山運(yùn)動(dòng)中,區(qū)內(nèi)繼續(xù)有向西的逆沖推覆作用，造成了中新生代的隆起斷陷狀態(tài)(劉文均等,2000a、b)。

本區(qū)域地層為一套沉積巖—淺變質(zhì)的海相沉積巖分布區(qū)。地層自元古界板溪群—三疊系均有分布，其中又以寒武系發(fā)育最為完整，分布最廣泛(圖1)。區(qū)域構(gòu)造以發(fā)育NE—NNE向斷裂為特征，主要有茶洞—花垣—張家界深大斷裂、麻栗場(chǎng)斷裂和古丈—吉首斷裂，它們具多期活動(dòng)特征，構(gòu)成了湘西弧形構(gòu)造帶，與成礦關(guān)系密切,為區(qū)域控礦控相斷裂。褶皺主要為古丈復(fù)背斜、摩天嶺背斜和鳳凰復(fù)背斜等，褶皺軸部是重要的賦礦部位。此外，區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育有交織成網(wǎng)分布的節(jié)理、裂隙及縫合線構(gòu)造,它們?cè)诔傻V過(guò)程中亦起著重要作用。

圖1 花垣鉛鋅礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地層與含礦巖系

礦區(qū)內(nèi)地層主要有古生界寒武系下寒武統(tǒng)石牌組、清虛洞組、中寒武統(tǒng)高臺(tái)組、中上寒武統(tǒng)婁山關(guān)組,新生界第四系。新生界第四系殘坡積物分布面積小且與本區(qū)鉛鋅礦關(guān)系不密切。

含礦的寒武系剖面自上而下描述如下(圖2)。

(1) 中上寒武統(tǒng)婁山關(guān)組(C-3-4l):主要分布于花垣縣城以西、張家界—花垣—茶洞大斷裂以北的大面積地區(qū)以及花垣縣城以南至道二鄉(xiāng)一帶。巖性為灰白色，厚層紋層狀白云巖，巖石性脆，節(jié)理極其發(fā)育，厚900～1 700 m。

(2) 中寒武統(tǒng)高臺(tái)組(C-3g):主要分布于花垣縣城西南大營(yíng)盤—萬(wàn)米山—中棚一帶，灰色-灰黑色泥質(zhì)白云巖,風(fēng)化面紫紅色或灰黑色，節(jié)理發(fā)育，厚6～45 m。

圖2 李梅礦區(qū)實(shí)測(cè)剖面圖

(3) 下寒武統(tǒng)清虛洞組(C-2q)自上而下可分為3段。

上部：白云巖段(C-2q3):主要分布于螺螄塘—麻三灣—角弄村及其以西一線，清虛洞組上段主要巖性為灰白色，厚層狀紋層白云巖,節(jié)理發(fā)育，形似“刀砍紋”，厚70～120 m，在其頂部局部可見(jiàn)有假鮞粒發(fā)育。

中部：藻礁灰?guī)r段(C-2q2):主要分布于老鴨塘—團(tuán)結(jié)鎮(zhèn)—李梅—耐子堡—火焰土一帶，清虛洞組中段主要巖性為灰黑色，厚層狀、塊狀藻礁灰?guī)r、砂屑灰?guī)r，局部可見(jiàn)角礫灰?guī)r，為主要礦化層位，方解石脈極發(fā)育，大致為順層和切層2組，局部可見(jiàn)雁列式方解石脈。厚100～300 m。終端頂部發(fā)育有一層鮞?；?guī)r段，巖性為灰白色厚層-塊狀亮晶鮞粒-碎屑灰?guī)r，厚約3～10 m，為中段與上段的界限標(biāo)志。

下部：薄層條帶灰?guī)r段(C-2q1):主要分布于太平村—巖坳—易家寨—白巖村一帶，清虛洞組下段分為2個(gè)主要巖性段：下部為深灰色，薄層狀泥質(zhì)條帶灰?guī)r,厚50～100 m；上部為深灰色，豹皮狀泥晶灰?guī)r，厚10～50 m。由下至上泥質(zhì)條帶逐漸減少。

(4) 下寒武統(tǒng)石牌組(C-2s):露頭較少，主要分布于張家界—花垣大斷裂以南，上水村—巖坳等低洼地帶，灰色-灰黑色薄層泥質(zhì)頁(yè)巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖,厚160～200 m。

李梅超大型鉛鋅礦賦存于寒武系下統(tǒng)清虛洞組中段。巖性以灰色-灰黑色厚，巨厚層狀灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、藻礁灰?guī)r為主,具質(zhì)純、性脆等特征。其他巖性有藻屑灰?guī)r、砂礫屑灰?guī)r、角礫灰?guī)r、條帶狀云質(zhì)灰?guī)r及鮞?；?guī)r等。從剖面中可以看出，采礦區(qū)清虛洞組中段的厚度較大，達(dá)100～200 m。

2.2 礦區(qū)構(gòu)造

張家界—花垣—茶洞大斷裂在研究區(qū)出露較好，是區(qū)域上主要的控礦斷裂。走向北東向30°～50°，傾角變化較大，45°～80°不等。多處露頭可見(jiàn)明顯擦痕，產(chǎn)狀多為沿走向小角度傾伏，指示可能為以左行走滑為主的正斷層。整體上斷裂帶破碎強(qiáng)烈，局部寬度可達(dá)200 m左右。局部露頭可大致判斷存在2期斷裂(圖3)。

圖3 永豐村以北C-2s中發(fā)育的2期斷裂素描圖

張家界—花垣—茶洞大斷裂產(chǎn)生的2組次級(jí)節(jié)理，局部可能產(chǎn)生了滑動(dòng)：一組為近南北向的近直立的節(jié)理；另一組為順層節(jié)理，并且可能對(duì)含礦方解石脈的形成起到了至關(guān)重要的作用(圖4)。

圖4 楊家寨村旁C-3-4l中發(fā)育的斷裂帶及局部擦痕素描圖

礦區(qū)褶皺不太發(fā)育，規(guī)模較小，主要有李梅背斜，為一條起伏很小的彎窿狀構(gòu)造。礦區(qū)內(nèi)巖層傾角平緩,為3°～10°。次級(jí)斷裂和裂隙構(gòu)造發(fā)育，斷距小。礦床主要發(fā)育在褶皺軸部，其余僅在局部可見(jiàn)小尺度褶皺。

外圍礦點(diǎn)主要位于北北東向的摩天嶺背斜東翼的相關(guān)地層中。所有礦床及礦點(diǎn)集中產(chǎn)出于清虛洞組中段,即沿大陸邊緣呈北北東向分布的丘-礁相藻灰?guī)r、邊緣灘相鮞粒灰?guī)r及其間的泥質(zhì)灰?guī)r中。礦體多呈層狀整合產(chǎn)出,層數(shù)多,范圍大,空間上多數(shù)集中于平緩背斜的近軸部位置。

2.3 礦層(體)特征

賦礦層礦化普遍,具有多層性,礦化強(qiáng)度不均勻,以下部和中上部為主。礦體呈似層狀、順層分布的透鏡狀和順層分布的囊狀、脈狀(圖5)。

圖5 李梅礦區(qū)第9勘探線富礦體剖面圖

2.4 礦石組分與結(jié)構(gòu)

礦床有用組分以鉛鋅為主,品位較高。礦石礦物主要有方鉛礦、閃鋅礦,次為黃鐵礦，約占礦石10%～40%不等(圖6)。脈石礦物主要有方解石,次為白云石、石英,少量螢石、石膏。

礦石結(jié)構(gòu)以自形-半自形晶粒結(jié)構(gòu)為主。主要礦石礦物方鉛礦結(jié)晶較粗,自形立方體狀，一般粒徑為0.25～2.00 cm,約占70%,肉眼清晰易辨。閃鋅礦結(jié)晶較差，主要沿方解石脈周圍發(fā)育，呈網(wǎng)脈狀、斑脈狀，分布不規(guī)則，約占20%。局部可見(jiàn)黃鐵礦，結(jié)晶較好，自形-半自形晶粒結(jié)構(gòu)。脈石礦物主要為隱晶、泥晶、粉晶方解石，自形程度差。

礦石構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、斑狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造及角礫狀構(gòu)造。

3 礦床控礦要素探討

我國(guó)層控型鉛鋅礦床主要分布于相對(duì)穩(wěn)定的淺水碳酸鹽巖臺(tái)地邊緣, 主要賦存于碳酸鹽巖中，與巖漿活動(dòng)在成因上聯(lián)系不大。湘西北李梅鉛鋅礦床是中國(guó)著名的層控型鉛鋅礦床, 其地質(zhì)特征類似于美國(guó)的MVT(密西西比河谷型)礦床(李發(fā)源等，2002；張長(zhǎng)青等，2009)。前人對(duì)MVT 礦床的研究, 已經(jīng)在成礦的地質(zhì)特征、地球化學(xué)特征、成礦時(shí)代、流體運(yùn)移機(jī)制、硫化物沉淀機(jī)制、成礦模式等方面做了相當(dāng)細(xì)致的研究工作，取得了很大進(jìn)展。前人關(guān)于該類礦床的地質(zhì)地球化學(xué)特征、部分礦床成礦時(shí)代的測(cè)定及流體運(yùn)移和硫化物沉淀的模式的研究成果, 為該類礦床的成因機(jī)制研究提供了重要依據(jù)。由于MVT 礦床所涉及的地質(zhì)因素較多, 不同礦集區(qū)之間存在較大差異,很難建立像斑巖銅礦、塊狀硫化物礦等礦床那樣統(tǒng)一適用的成礦模式。關(guān)于該區(qū)控礦因素的問(wèn)題至今依然存在不小爭(zhēng)議，導(dǎo)致對(duì)其礦床成因理論依然很不完善。

全球幾個(gè)典型礦床的形成時(shí)代研究表明, 它們與全球大尺度收縮匯聚構(gòu)造有著直接的聯(lián)系。就單個(gè)礦床或礦集區(qū)而言, 最重要的控制因素仍是張性斷層。相對(duì)于沉積相而言, 圍巖地層的巖性(或滲透性) 對(duì)礦體的展布有著更重要的作用(湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1988；湯朝陽(yáng)等，2012)。目前, 國(guó)內(nèi)外對(duì)其礦床特征尚無(wú)統(tǒng)一意見(jiàn)。因此, 在研究鉛-鋅礦床成因歸類時(shí)務(wù)必慎之又慎。對(duì)此，多數(shù)學(xué)者承認(rèn)了構(gòu)造在該區(qū)控礦過(guò)程中發(fā)揮著主導(dǎo)作用(付勝云等，2006；楊紹祥等，2006，2007a、b；張長(zhǎng)青等，2009；周云等，2011)。但關(guān)于該區(qū)成礦因素的問(wèn)題依然存在不小爭(zhēng)議，由于礦床中有機(jī)質(zhì)(瀝青)的廣泛發(fā)育，有學(xué)者認(rèn)為花垣鉛鋅礦床中存在著不同方式的硫酸鹽熱化學(xué)還原反應(yīng),為礦床硫化物的沉淀提供了豐富的硫源(劉文均等，2000a、b)，強(qiáng)調(diào)了生物化學(xué)作用和有機(jī)成礦作用的重要性。也有學(xué)者認(rèn)為化學(xué)和生物化學(xué)作用以及元素的沉積交代作用可能是沉積成礦的主導(dǎo)因素，成礦完全受巖相控制(羅衛(wèi)等，2009；蔡應(yīng)雄等，2014)。

結(jié)合前人的研究成果，對(duì)李梅礦區(qū)地質(zhì)特征做如下探討。

(1) 李梅礦床賦礦層位主要位于清虛洞中段藻礁灰?guī)r中，屬臺(tái)地邊緣藻礁相、礁間通道相。巖相控礦似乎不言而喻，并獲得了長(zhǎng)期勘查實(shí)踐的驗(yàn)證，然而在清虛洞上段及以上地層白云巖中雖未形成礦體，但有微弱礦化或局部礦點(diǎn)(勞可通等，1991；蔡應(yīng)雄等，2014)。同時(shí)區(qū)域上洛塔鉛鋅礦田含礦地層位于奧陶系下統(tǒng)南津關(guān)組生物碎屑灰?guī)r、中厚層砂屑灰?guī)r中，屬于潮上-潮間泥坪相；鳳凰鉛鋅礦田含礦地層位于敖溪組頂部，主要巖性為深灰色薄層—中厚層紋層狀粉晶白云巖，屬于斜坡相；保靖鉛鋅礦田含礦地層則既有清虛洞中段藻礁灰?guī)r，又有南津關(guān)組生物碎屑灰?guī)r(楊紹祥等，2007a、b)，可見(jiàn)，巖相的變遷并沒(méi)有影響鉛鋅礦床的發(fā)育和空間展布，不同巖相可以在同一地區(qū)、同一時(shí)代成礦。而藻礁相、潮上-潮間泥坪相、斜坡相的一個(gè)共同特點(diǎn)是高孔隙度(包括原生孔隙、次生孔隙)，而空隙的來(lái)源很可能是基于同沉積構(gòu)造(如重力流、滑塌、角礫巖帶)或后生構(gòu)造(褶皺、節(jié)理、裂隙)的響應(yīng)。與其說(shuō)是沉積巖相控礦，不如說(shuō)是巖石孔隙控礦。

(2) 礦體形態(tài)主要有層狀、似層狀、透鏡狀；沿構(gòu)造裂隙充填的脈狀、囊狀、交錯(cuò)裂隙等，而在整個(gè)區(qū)域上，礦體有著這樣的規(guī)律：層狀、似層狀、透鏡狀礦體中Pb、Zn品位較低；構(gòu)造裂隙中礦體的Pb、Zn品位較高。就李梅礦區(qū)而言，層狀、似層狀礦體中Pb平均品位0.36%～1.00%，Zn平均品位1.59%～2.56%;構(gòu)造裂隙礦體中Pb平均品位3.99%～4.24%，Zn平均品位5.57%(蔡應(yīng)雄等，2014)。構(gòu)造裂隙成礦作用明顯強(qiáng)于順層成礦作用，這一點(diǎn)很難用單純的巖相控礦去理解，只能是外來(lái)礦液，在裂隙中由于空間較大而易于成富礦，以脈狀產(chǎn)出；而在裂隙相對(duì)不太發(fā)育的層狀灰?guī)r層內(nèi)則以交代、滲透作用成礦，品位較低，故而應(yīng)該是構(gòu)造對(duì)成礦起到了更關(guān)鍵的作用。

(3) 礦石結(jié)構(gòu)包括自形-半自形粒狀、隱晶微粒狀；礦石構(gòu)造包括致密塊狀、浸染狀、角礫狀、斑脈狀、網(wǎng)脈狀及條帶狀。礦石是成礦的最小載體，礦石組構(gòu)可以微妙地反映出成礦過(guò)程的細(xì)微作用。角礫狀、斑脈狀、網(wǎng)脈狀的礦石或礦脈不大可能是原始沉積成礦的結(jié)果，而更可能是對(duì)構(gòu)造成礦的一種響應(yīng)。

(4) 方解石化、黃鐵礦化、白云石化、瀝青化。其中方解石化分為2種：一種為網(wǎng)脈狀、斑脈狀的方解石細(xì)脈，其邊緣常見(jiàn)鉛鋅分布(圖7)；另一種為高角度交叉的張性含礦方解石脈。這樣產(chǎn)出的方解石脈既破壞了原有的成巖巖石，又在其接觸部位發(fā)生了成礦作用，那么礦液的來(lái)源應(yīng)該是外來(lái)的。前人通過(guò)區(qū)域地層中鉛鋅含量的對(duì)比發(fā)現(xiàn)所謂的含礦巖系清虛洞組鉛鋅含量并沒(méi)有明顯異常，峰值集中到了含礦層之下的震旦系—下寒武統(tǒng)中，鉛鋅來(lái)源只能是位于含礦層之下成礦元素高含量的震旦系—下寒武統(tǒng)中(楊紹祥等，2007a、b；鐘九思等，2007)。那么成礦必然經(jīng)過(guò)了一次大規(guī)模的熱液上涌，淋濾了下部地層中的Pb、Zn元素，而這樣的活動(dòng)離不開構(gòu)造作用。

圖7 井下含礦層網(wǎng)狀方解石脈

(5) 礦體產(chǎn)出部位大多數(shù)礦體位于平緩背斜的近軸部位置。平緩背斜反映了一期成巖期后的構(gòu)造活動(dòng)，使得儲(chǔ)礦層在此部位加厚，并具備了良好的圈閉效果，便于熱液儲(chǔ)集。深大斷裂可以為熱液提供向上運(yùn)移的通道，直至高孔隙度的巖石，在圈閉條件良好的背斜富集成礦。

綜上所述，筆者認(rèn)為對(duì)于李梅鉛鋅礦區(qū)，構(gòu)造是最重要的成礦控礦要素。區(qū)內(nèi)以張家界—花垣—茶洞大斷裂為主，節(jié)理-裂隙-縫合線構(gòu)造分布普遍，它們對(duì)區(qū)內(nèi)的成礦起著至為關(guān)鍵的作用。張家界—花垣—茶洞大斷裂構(gòu)造在礦田內(nèi)主要起著導(dǎo)礦的作用，為礦液上涌提供了動(dòng)力與通道；李梅平緩背斜為熱液的儲(chǔ)集提供了有利的圈閉空間；而在其藻礁相灰?guī)r內(nèi)大量交織成網(wǎng)分布的節(jié)理、裂隙及縫合線構(gòu)造系統(tǒng)為區(qū)內(nèi)含礦熱液的進(jìn)一步運(yùn)移擴(kuò)散提供了理想的成礦空間。所謂的巖相控礦可能只是對(duì)巖石孔隙控礦和背斜軸部控礦的一種誤解，而巖石次生孔隙(節(jié)理、層內(nèi)裂隙、斑裂脈)與背斜褶皺可能只是同一期構(gòu)造在不同級(jí)次的發(fā)育狀態(tài)。

4 結(jié) 論

在前人研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)野外地質(zhì)勘察、剖面實(shí)測(cè)、構(gòu)造測(cè)量,分別從成礦背景、賦礦特點(diǎn)、礦區(qū)構(gòu)造、礦體特征、礦石組構(gòu)等方面明確了李梅礦區(qū)的礦床地質(zhì)特征;并據(jù)此對(duì)李梅礦區(qū)成礦控礦因素做了相應(yīng)探討，分析了構(gòu)造作用在礦床地質(zhì)特征中的諸多響應(yīng)，認(rèn)為構(gòu)造斷裂、褶皺和裂隙系統(tǒng)構(gòu)成了礦區(qū)主要的導(dǎo)礦、容礦空間，是該鉛鋅礦區(qū)主要的控礦要素，而且很可能是區(qū)域成礦的主要作用，希望能為以后的找礦研究工作提供借鑒和指導(dǎo)。

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