齊釩宇，張 志，祝新友，李永勝,4，甄世民,4，公凡影,4，鞏小棟

1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，北京 100037 2.全國(guó)地質(zhì)資料館，北京 100037 3.北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院，北京 1000124.國(guó)土資源部礦產(chǎn)勘查技術(shù)指導(dǎo)中心，北京 1000835.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，成都 610081

0 引言

湖南省寶山銅鉛鋅多金屬礦床位于我國(guó)南嶺成礦帶中段北緣，是湘南地區(qū)具有代表性的多金屬礦床之一。寶山銅鉛鋅多金屬礦床于20世紀(jì)50年代初被發(fā)現(xiàn)[1]，經(jīng)過(guò)多年開(kāi)采，礦山資源保有儲(chǔ)量嚴(yán)重不足，近年經(jīng)國(guó)家危機(jī)礦山專(zhuān)項(xiàng)研究后，在其深部發(fā)現(xiàn)了大型鉛鋅銀礦床，顯示礦區(qū)深部巨大的找礦前景，有效地緩解了礦山資源危機(jī)。在區(qū)域上，南嶺地區(qū)與寶山銅鉛鋅多金屬礦床類(lèi)似的矽卡巖型礦床數(shù)量眾多，比如黃沙坪鎢鉬鉛鋅多金屬礦床[2]、水口山鉛鋅礦床[3-4]等。

前人[5-6]對(duì)寶山銅鉛鋅金屬礦床的礦床特征、成巖年代、巖石地球化學(xué)等方面進(jìn)行了研究，認(rèn)為礦床形成主要與燕山期巖漿作用有關(guān)，銅礦是巖漿期后高中溫?zé)嵋航佑|交代型礦床，鉛鋅礦是受構(gòu)造控制的中低溫?zé)嵋好}狀充填交代型礦床。寶山銅鉛鋅多金屬礦床與成礦相關(guān)的巖漿巖均為燕山早期超淺成中酸性小巖體，成巖年齡為173.3～158.0 Ma[7-9]。相比之下，該礦床礦物學(xué)方面的研究較為欠缺。本文旨在通過(guò)對(duì)寶山銅鉛鋅多金屬礦床礦物學(xué)特征研究，揭示該礦床礦床成因以及成礦特征。

1 成礦地質(zhì)背景

寶山銅鉛鋅多金屬礦床位于南嶺成礦帶中段北緣，揚(yáng)子板塊與華夏板塊交接部位(圖1a)。兩大板塊的邊界呈SW—NE走向，沿資興—郴州—臨武深大斷裂帶展布[11]。該斷裂帶是湘南一條重要的成巖-成礦帶，形成了一個(gè)包括兩大成礦系統(tǒng)的礦集區(qū)(圖1b)：一是黃沙坪、騎田嶺等花崗質(zhì)巖漿所形成的鎢錫多金屬礦床；另一是寶山、水口山等花崗閃長(zhǎng)質(zhì)巖漿所形成的銅、鉛鋅、金多金屬礦床[12]。

1.1 地層

寶山礦區(qū)出露地層有泥盆系和石炭系。泥盆系在礦區(qū)出露較少，主要出露在寶山礦床東部；石炭系在寶山礦床分布廣泛，主要由下石炭統(tǒng)的孟公坳組(C1m)、石磴子組(C1sh)、測(cè)水組(C1c)及梓門(mén)橋組(C1z)和中—上石炭統(tǒng)的壺天群(C2+3H)組成。孟公坳組巖性主要為砂巖夾頁(yè)巖、泥灰?guī)r夾頁(yè)巖；石磴子組巖性主要為厚層灰?guī)r；測(cè)水組巖性主要為砂頁(yè)巖；梓門(mén)橋組巖性主要為白云巖。壺天群大致可劃分為兩段：下段為白云巖；上段為灰?guī)r與白云巖互層。寶山礦床礦體均賦存于石炭系中。石炭系石磴子組灰?guī)r、測(cè)水組砂頁(yè)巖、梓門(mén)橋組白云巖為主要賦礦地層巖性[13-15]。

1.2 構(gòu)造

寶山銅鉛鋅多金屬礦床的構(gòu)造背景比較復(fù)雜。區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要形成于印支—燕山期，由一系列的倒轉(zhuǎn)背、向斜及壓性、壓扭性斷裂構(gòu)造所構(gòu)成。礦區(qū)主構(gòu)造線方向?yàn)镾W—NE。后期橫斷層F3將礦區(qū)劃分為南北兩區(qū)(圖2)。礦區(qū)斷裂根據(jù)其走向可分為NE組和NW組。NE組斷裂多為早期形成的壓扭性走向逆沖斷層，主要有F21、F0、F1等；NW組斷裂為晚期形成的橫向平移-旋轉(zhuǎn)張扭性正斷層，該組斷裂多傾向NE，少數(shù)傾向SW，主要有F3、F4、F5等。其中NE組斷裂與成礦較密切。

1.3 巖漿巖

寶山銅鉛鋅多金屬礦床內(nèi)巖石類(lèi)型以花崗閃長(zhǎng)斑巖為主，并伴有少量的花崗斑巖。成礦花崗閃長(zhǎng)斑巖為隱伏于寶嶺倒轉(zhuǎn)背斜中的花崗閃長(zhǎng)斑巖脈，蝕變嚴(yán)重。北部花崗閃長(zhǎng)斑巖無(wú)蝕變和礦化，是成礦熱液的阻擋層，鉛鋅礦體分布于巖體上下盤(pán)。南西部花崗閃長(zhǎng)斑巖巖體輕微蝕變，整個(gè)巖體具鉀長(zhǎng)石化。北部與南西部花崗閃長(zhǎng)斑巖巖體是成礦后期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

中區(qū)花崗閃長(zhǎng)斑巖巖體隱伏于寶嶺倒轉(zhuǎn)背斜中，呈巖脈產(chǎn)出，走向長(zhǎng)400 m,傾斜延伸約1 200 m，傾向E，傾角58°。巖石呈深灰色-煙灰色，斑晶多為中長(zhǎng)石，具有環(huán)帶構(gòu)造，少量為更長(zhǎng)石，另有少量的鉀長(zhǎng)石。斑晶體積分?jǐn)?shù)為20%～30%，其次為石英、黑云母、角閃石?；|(zhì)為石英、長(zhǎng)石、角閃石(圖3a)。

中區(qū)花崗斑巖寶山中區(qū)花崗斑巖也是中部銅鉬礦床成礦巖體之一。巖體呈煙灰色，斑狀結(jié)構(gòu)。斑晶以鉀長(zhǎng)石為主，次之為石英、黑云母；基質(zhì)為長(zhǎng)石、石英。巖體普遍具有黃鐵礦化、黃銅礦化，局部見(jiàn)輝鉬礦化(圖3b)。

未蝕變花崗閃長(zhǎng)斑巖寶山北部發(fā)育有多期次的花崗閃長(zhǎng)斑巖巖體。多數(shù)巖體無(wú)礦化，較為新鮮，少數(shù)巖體邊緣有輕微蝕變。斑晶多以長(zhǎng)石，石英和黑云母組成(圖3c,d)。

1.研究區(qū)域；2.花崗巖體；3.花崗閃長(zhǎng)質(zhì)巖體；4.斷層。據(jù)文獻(xiàn)[10]修編。圖1 寶山銅鉛鋅多金屬礦床構(gòu)造位置圖Fig.1 Regional tectonic position of the Baoshan Cu-Pb-Zn polymetallic deposit

1.泥盆系錫礦山組；2.石炭系孟公坳組；3.石炭系石磴子組；4.石炭系測(cè)水組；5.石炭系梓門(mén)橋組；6.石炭系壺天群；7.花崗閃長(zhǎng)斑巖；8.礦物組合；9.向斜；10.倒轉(zhuǎn)向斜；11.倒轉(zhuǎn)背斜；12.正斷層；13.逆斷層；14.地層界線。據(jù)文獻(xiàn)[16]修編。圖2 寶山銅鉛鋅多金屬礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2 Sketch geological map of the Baoshan Cu-Pb-Zn polymetallic deposit

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦床分帶特征

寶山銅鉛鋅多金屬礦床可分為中部銅鉬礦區(qū)和東部、西部、北部鉛鋅銀共4個(gè)礦區(qū)，外圍還有低溫金(大坊金礦)、錳礦(六合錳礦)，具有一個(gè)以銅鉬礦為中心的水平分帶特征[17]。

寶山銅鉛鋅多金屬礦區(qū)是一個(gè)與隱伏花崗閃長(zhǎng)斑巖有一定成因聯(lián)系的多金屬礦區(qū)。礦區(qū)內(nèi)成礦元素水平分帶性明顯，由隱伏巖體向外依次為高中溫巖漿熱液矽卡巖型鎢、鉍、鉬、銅多金屬硫化物礦床→中溫?zé)嵋恒~鉛鋅硫化物礦床→中低溫?zé)嵋恒U鋅銀硫化物礦床→低溫銀、錳礦床，相應(yīng)的圍巖蝕變?yōu)槲◣r化→綠泥石化→大理巖化→鐵錳碳酸鹽化。

垂向方向上亦具有明顯的分帶特征，自上而下呈金、錳-鉛、鋅、銀-銅、鉬的分帶特征。

2.2 礦體及礦石特征

銅礦體主要產(chǎn)于背斜的核部及正常翼, 一般位于F0斷層的下部, 主要受層間小斷層和軸面劈理及共軛節(jié)理裂隙的控制。礦體形態(tài)為脈狀、復(fù)脈狀, 分支復(fù)合現(xiàn)象明顯。鉛鋅礦體主要賦存在梓門(mén)橋組白云巖、測(cè)水組砂頁(yè)巖、石磴子組灰?guī)r和斷裂破碎帶中。

鉛鋅礦石主要呈致密塊狀(圖4a)和脈狀(圖4b)。金屬礦物主要有方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、黃銅礦，非金屬礦物主要有石英、方解石、螢石等。

2.3 成礦期次劃分及矽卡巖礦物生成順序

根據(jù)寶山銅鉛鋅多金屬礦床的產(chǎn)出特征和礦物結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征及礦物特征，結(jié)合鏡下鑒定，認(rèn)為寶山礦床的形成主要經(jīng)歷了矽卡巖階段、退變質(zhì)與氧化物階段、硫化物階段。礦物生成順序見(jiàn)表1。

矽卡巖階段：此階段是典型矽卡巖礦物生成的時(shí)期。早期透輝石和石榴子石發(fā)育。石榴子石自形程度高，韻律環(huán)帶明顯，為早期形成的鈣鐵石榴子石。

退變質(zhì)與氧化物階段：矽卡巖形成后，含礦溶液對(duì)已成礦的矽卡巖發(fā)生作用，形成交代石榴子石、透輝石的退變質(zhì)礦物，以陽(yáng)起石和透閃石為主，含綠簾石，生成少量白鎢礦。退變質(zhì)作用晚期形成一些輝鉬礦、微量輝鉍礦。這一過(guò)程或略晚，形成黃鐵礦、黃銅礦，主要以細(xì)脈浸染狀分布于矽卡巖中，形成明顯晚于矽卡巖及退變質(zhì)階段的磁鐵礦，但由于主要分布于矽卡巖中，因此將其納入退變質(zhì)與氧化物階段。

硫化物階段：方鉛礦、閃鋅礦和載銀礦物主要的形成時(shí)期，主要礦物包括黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦。分布于矽卡巖外圍的灰?guī)r及斷裂裂隙中，多呈不規(guī)則脈狀，部分呈不規(guī)則小脈或浸染狀。

3 礦物成分分析

通過(guò)對(duì)矽卡巖中石榴子石、透輝石等礦物電子探針?lè)治雠c化學(xué)分子式計(jì)算，對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)和探討。電子探針實(shí)驗(yàn)在核工業(yè)北京地質(zhì)研究所完成。儀器型號(hào)為JXA-8100；工作條件為加速電壓20 kV、探針?biāo)倭?×10-8A；電子束出射角度為40°；對(duì)數(shù)據(jù)的處理采用ZAF修正法。

3.1 石榴子石

寶山銅鉛鋅多金屬礦床石榴子石可以分成兩期，早期形成鈣鐵榴石，晚期則形成鈣鋁榴石(圖4c)。早期形成的石榴子石分布廣泛，為淺紅或棕紅色，呈他形—半自形顆粒狀，環(huán)帶發(fā)育，且往往被綠泥石、綠簾石、長(zhǎng)石、石英、黃銅礦、黃鐵礦、輝鉬礦等礦物交代，甚至可見(jiàn)晚期形成的鈣鋁榴石穿插鈣鐵榴石。晚期鈣鋁榴石一般顏色較淺，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，多呈脈狀產(chǎn)出。石榴石晶體中Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與所形成的壓力條件有關(guān)：壓力大時(shí)，Al質(zhì)量分?jǐn)?shù)高[18]，本區(qū)石榴子石中Al質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，說(shuō)明形成于壓力大的環(huán)境。

電子探針結(jié)果(表2)表明: 寶山銅鉛鋅多金屬礦床石榴子石端員組分總體以鈣鐵榴石(23.48%～90.39%) 為主，其次為鈣鋁榴石(5.81%～71.27%)，屬鈣鐵榴石-鈣鋁榴石系列( Ad37-98Gr2-61Prp + Sps0.33-2.28) 。結(jié)合電子探針數(shù)據(jù)(除去1個(gè)異常值數(shù)據(jù))可將寶山矽卡巖中的石榴子石表示成Ca(2.87～2.97)Mg(0.00～0.02)Fe(0.59～2.11)Mn(0.00～0.04)Al(0.00～3.09)Ti(0.00～0.08)Si(2.98～3.33)O12。

3.2 透輝石

透輝石是矽卡巖的主要組成礦物之一，寶山銅鉛鋅多金屬礦床的輝石以透輝石為主(圖4d)。矽卡巖階段的透輝石分布廣泛，多呈灰白色-淺綠色，高正突起，有弱多色性; 正交偏光下可見(jiàn)鮮艷Ⅱ級(jí)藍(lán)、綠、紫等干涉色; 粒徑一般為0.2～0.5 mm，多呈短柱狀、他形—半自形短柱晶狀，具典型輝石式解理，橫斷面對(duì)稱(chēng)消光。透輝石分布廣泛，多與石榴子石緊密共生。

電子探針?lè)治鼋Y(jié)果(表2)表明 ，寶山銅鉛鋅多金屬礦床中輝石的透輝石端員組分變化范圍為82.76%～96.64%，鈣鐵輝石為3.28%～16.48%，錳鈣輝石為0.08%～1.27%，屬于典型的透輝石-鈣鐵榴石固溶體系列( Di61-95Hd5 -37Jo0.01-3) ，透輝石端員組分略高于國(guó)內(nèi)與鈣矽卡巖有關(guān)的矽卡巖型鐵礦的透輝石質(zhì)量分?jǐn)?shù)(Di50-90)[19-20]和世界上其他矽卡巖型鐵礦透輝石質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍(Di20-80)[21-22]，結(jié)合電子探針數(shù)據(jù)可將寶山礦床輝石表示成Ca( 0.98～1.01)Mg( 0.79～0.94)Fe( 0.03～0.16)Ti( 0.00～0.01)Si( 1.96～ 2.02)O6。

3.3 黃鐵礦

早期黃鐵礦與銅鉬共生，黃色，他形—自形晶體，多呈粒狀集合體狀分布，粒徑變化大，一般為0.15～0.50 mm，常呈脈狀或浸染狀交代矽卡巖礦物，同時(shí)它也被黃銅礦、輝鉍礦、赤鐵礦、磁鐵礦、方鉛礦等沿其壓碎裂隙進(jìn)行交代(圖4e、f)。晚期黃鐵礦與鉛鋅共生，多為五角十二面體或立方體自形晶，局部見(jiàn)草莓狀集合體，粒度小，粒徑為0.1～0.5 mm，主要呈星點(diǎn)浸染狀或條帶狀分布于白云巖、灰?guī)r、砂頁(yè)巖中。熱液早期形成的黃鐵礦主要為半自形粒狀，集合體則為致密塊狀，受構(gòu)造應(yīng)力的影響大部分已成碎裂狀或角礫狀，有時(shí)可見(jiàn)鉛鋅礦沿其碎裂裂隙充填交代。熱液晚期形成的黃鐵礦主要呈他形粒狀集合體以細(xì)脈、細(xì)條帶狀與方解石一起穿插于鉛鋅礦中，被閃鋅礦、黃鐵礦交代，有時(shí)呈骸晶。

主元素S、Fe的量比關(guān)系：本文測(cè)試的4件樣品電子探針?lè)治鲲@示，產(chǎn)自矽卡巖和產(chǎn)自灰?guī)r內(nèi)浸染狀礦石的黃鐵礦具有相似的成分。本區(qū)S/Fe變化較大，為1.92～2.08，平均為2.019，略微虧Fe富S。分子式(平均值)為FeS2.019。

Co、Ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)及Co/Ni值：本區(qū)黃鐵礦的Co、Ni及Co/Ni測(cè)試見(jiàn)表3，除1個(gè)樣品外，w(Co)為(10～350)×10-6，w(Ni)為(10～200)×10-6，Co/Ni范圍為0.29～6.00，平均1.72。

表3 寶山銅鉛鋅多金屬礦床黃鐵礦化學(xué)成分

3.4 閃鋅礦

閃鋅礦是寶山礦床一種極其重要的金屬硫化物，分布范圍較廣，在圍巖、礦體、巖體中均有分布。閃鋅礦呈淺棕色、深灰色、褐黑色，松脂光澤，解理面發(fā)育。絕大多數(shù)閃鋅礦呈他形粒狀、集合體狀分布。交代黃鐵礦，與方鉛礦、黃銅礦緊密共生，深棕色閃鋅礦中常含有黃銅礦乳滴。

w(Fe)及Zn/Fe值通過(guò)對(duì)本次獲得數(shù)據(jù)的分析，本區(qū)閃鋅礦中w(Fe)為0.20%～6.27%，變化范圍較大。

閃鋅礦中Zn/Fe值可用于礦床成因方面的研究。一般而言，巖漿熱液型礦床中閃鋅礦Zn/Fe值較小。閃鋅礦中Zn/Fe值可反映成礦溫度的變化，Zn/Fe≥100為低溫閃鋅礦，10≤Zn/Fe<100為中低溫閃鋅礦，Zn/Fe<10為高溫閃鋅礦。本區(qū)閃鋅礦中Zn/Fe為9.63～322.50，平均為69.20，分布較廣泛，說(shuō)明寶山礦床中閃鋅礦呈現(xiàn)出高、中、低溫的特性。

S/Zn值電子探針?lè)治鼋Y(jié)果(表4)表明，w(Zn)為59.57%～65.97%，平均值為62.69%，w(S)為32.94%～34.00%，平均值為33.65%，分子式(平均值)為ZnS1.091，閃鋅礦化學(xué)成分穩(wěn)定；與標(biāo)準(zhǔn)閃鋅礦(w(S)為32.90%，w(Zn)為67.10%)相比，寶山礦床閃鋅礦均虧Zn。閃鋅礦S/Zn 原子比普遍高于閃鋅礦理論值, 指示了硫逸度較高的熱液環(huán)境。Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少, S/Zn原子比增大, 說(shuō)明隨著閃鋅礦的沉淀，流體中Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸減少，硫離子活度雖然也有所降低, 但仍保持了一個(gè)相對(duì)活躍的程度，指示成礦過(guò)程中相對(duì)Zn, S源充足。

4 討論

4.1 矽卡巖礦物學(xué)

在標(biāo)準(zhǔn)石榴子石端員組分的三角圖解中，石榴子石成分主要分布于鈣鋁端員與鈣鐵端員之間；而輝石主要端員成分為鈣鎂輝石(透輝石)，非?？拷篙x石端員的邊緣(圖5)。寶山銅鉛鋅多金屬礦床中石榴子石成分和透輝石組分與世界上典型矽卡巖型銅礦的石榴子石和透輝石十分相似(圖6)。

4.2 黃鐵礦特征及指示意義

前人研究結(jié)果表明，黃鐵礦的Co/Ni值具有重要的標(biāo)型意義，不同成因礦床Co、Ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)及Co/Ni值是不相同的，可以據(jù)此來(lái)判斷礦床黃鐵礦的成因或來(lái)源。滲濾熱鹵水作用成因黃鐵礦Co的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于Ni，即Co/ Ni<1；而與巖漿作用有關(guān)的黃鐵礦則表現(xiàn)為相反的趨勢(shì)特點(diǎn)，與巖漿熱液成因有關(guān)的黃鐵礦一般1

表4 寶山銅鉛鋅多金屬礦床中區(qū)閃鋅礦電子探針結(jié)果

注：標(biāo)本號(hào)從上至下代表樣品采于寶山銅鉛鋅多金屬礦床-110中段自北東到南西。

Gr.鈣鋁榴石；Ad.鈣鐵榴石；Sp.錳鋁石榴子石；Al.鐵鋁榴石；Di：透輝石；Hd：鈣鐵輝石；Jo：錳鈣輝石。圖5 寶山銅鉛鋅多金屬礦床石榴子石(a)、透輝石成(b)分圖解Fig.5 Composition diagram of granet(a) and diopside(b) in the Baoshan Cu-Pb-Zn polymetallic deposit

據(jù)文獻(xiàn)[22]修編。圖6 世界主要類(lèi)型矽卡巖型礦床石榴子石、透輝石成分Fig.6 Component of garnets and pyroxenes in comparison with otherskarn deposits in the world

4.3 閃鋅礦中Fe的指示意義

寶山銅鉛鋅多金屬礦床閃鋅礦中Zn/Fe為9.63～322.50，平均為69.20，分布較廣泛，說(shuō)明寶山礦床中閃鋅礦呈現(xiàn)出高、中、低溫的特性。研究表明閃鋅礦中Fe 元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與成礦溫度往往具有正相關(guān)性[24]。根據(jù)表4可以看出，在寶山銅鉛鋅多金屬礦床中區(qū)，北部閃鋅礦中w(Fe)高過(guò)南部，這也說(shuō)明成礦熱液由北東向南西運(yùn)移，這也與寶山銅鉛鋅多金屬礦床元素分帶結(jié)果相一致[25]。

5 結(jié)論

1)寶山銅鉛鋅多金屬礦床石榴子石端員組分總體以鈣鐵榴石(23.48%～90.39%) 為主，其次為鈣鋁榴石(5.81%～71.27%)；輝石的成分端員以透輝石(Di61-95)為主。石榴子石成分和透輝石組分與世界上典型矽卡巖型銅礦的石榴子石和透輝石組分十分相似，屬于典型的矽卡巖型銅礦床。

2)寶山銅鉛鋅多金屬礦床中黃鐵礦屬富S型，Co/Ni值顯示其為巖漿熱液成因。

3)閃鋅礦中Zn/Fe值分布廣泛，呈現(xiàn)出高、中、低溫的特性?？臻g上，寶山銅鉛鋅多金屬礦床中區(qū)北東部閃鋅礦中Fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)比南西部高，顯示出成礦熱液向南西方向運(yùn)移的趨勢(shì)。

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