湘西南董家河式铅锌矿床地质特征、赋存规律及找矿标志

湘西南董家河式铅锌矿床地质特征、赋存规律及找矿标志摘要：湘西南黄铁、铅锌矿严格赋存于陡山沱组下部（Zbd1）微晶白云岩中，顶板为黑色炭质板岩，底板为南沱组冰碛层，层位稳定，标志明显，可对比。

区内无岩浆热液活动，成矿温度低（90—145°C），属典型的低温成矿同源层控再造型多金属硫化物矿床。

与其它层位同类型铅锌矿相比，它具有独特的矿床特征、赋存规律及找矿标志。

关键词：铅锌矿赋存规律找矿标志陡山沱组湘西南1 矿床一般地质特征1.1 含矿岩系的分布及其特征1.1.1 含矿岩系的分布赋存于晚震旦世陡山沱组黄铁、铅锌矿的含矿岩系为陡山沱组下段（Zbd1）一套以含黄铁、铅锌矿的碳酸盐岩相为主的自然岩性组合，它包括容矿微晶白云岩（具环带状构造）、炭质板岩（隔矿层）和无矿白云岩。

广泛分布于雪峰古陆范围内的洪江隆起与沅麻台地的过渡带—黔溆鞍部构造区和古丈隆起与沅麻台地接触区的西部。

区内铅锌矿床（点）多，自北而南有沅陵升天坪、木杜坪、岩坪—茶路坪、董家河、怀化坑弄里及辰溪火马冲、南华山、会同团河等矿床（点），董家河黄铁、铅锌矿为典型矿床。

1.1.2 含矿岩系特征陡山沱组黄铁、铅锌矿含矿岩系是一个有利于成矿相对封闭的较完备的自然岩性组合，下部容矿微晶白云岩属化学活泼的易溶交代岩性，是有利的容矿场所，上部炭质板岩起遮挡作用，阻止下部含矿微晶白云岩中矿质向外扩散，使之聚集在白云岩内成矿。

各岩性小层特征由上而下简述如下:①灰、深灰色条带状板岩（标志层）：条带由碳酸盐矿物和炭泥质相间组成，厚0-8.25m。

②浅灰、灰黑色无矿微晶白云岩：白云岩>90%，普遍含1-5%微粒星点黄铁矿，局部少量铅锌细脉发育，厚0-6.87m。

③灰黑色炭质板岩或白云质板岩（隔矿层）：粘土矿物+绢云母>65%，炭泥质（20-30%），含少量黄铁矿、闪锌矿，厚0-4m。

④灰黑色中—薄层状含炭、泥质微晶白云岩夹炭质板岩：白云石>85%，常见浸染状黄铁矿和沿裂隙充填的闪锌、方铅矿细脉，厚0-2.46m。

⑤强矿化隐晶——微晶白云岩：浅灰至灰黑色，白云石>85%，绝大部分重结晶，且重结晶程度均匀，粒径一般<0.03mm，强黄铁、铅锌矿化，依据岩石特征、矿化强弱，石英、方解石脉发育程度及矿体产出部位，本层自上而下又可分上、无、下矿层，该层厚3.26-14.8m。

上矿层：厚0-5.37m，黄铁、铅锌矿化强，常构成上部为黄铁矿层，下部为铅锌矿层的上硫下锌的矿化结构或混合矿体，方铅矿、闪锌矿多分布于顺层石英、方解石脉内。

无矿层：中部为无矿微晶白云岩，厚0-9.7m，颜色变浅，白云石>95%，弱硅化，有稀少石英脉、方解石脉交错穿插和微弱黄铁、闪锌矿化。

下矿层：厚0-4.84m，颜色更加变浅为浅灰或灰白色，石英—方解石细脉发育，并围绕微晶白云岩块呈环带分布，闪锌矿呈浸染状、团块状、细脉状分布。

黄铁矿见于陡山沱组最底部与冰碛层接触面附近呈致密团块、透镜状分布，矿化连续性差，厚度小，极不稳定。

矿层内三个岩性层，有时并不全有，当无矿层消失时，上、下矿层合并。

三层白云岩并无明显分界，但这种矿化分层集中的趋势特征非常明显。

矿化层底板：南沱组冰碛含砾砂岩或含砾砂质板岩（厚<2m），其顶部富含大量浅黄铜色黄铁矿团块、结核。

1.2 矿体形状、规模、矿石矿物成分、结构、构造本类矿床矿体形态较简单，变化不大，均赋存于陡山沱组下部（Zbd1）微晶白云岩中，上、下标志层明显，可对比、大多数与围岩呈整合产出，且随其产状变化而变化。

矿体形状有层状、似层状、透镜状、脉状、囊状和团块状等，以似层状、透镜状最普遍。

矿体规模悬殊，矿体走向长数十米-数千米，一般长百余米-数百米；矿体厚数十厘米-8余米，一般厚1-3m，呈大小透镜状断续分布于含矿层中。

据坑道观察，透镜状矿体由一系列密集的顺层铅锌矿脉、闪锌矿脉、黄铁铅锌矿脉、黄铁矿脉走向上首尾相接，倾向上密集分布的一层层薄矿体或由细颈相连的小透镜状矿体组成。

在富而厚的矿化地段，上、下矿层之间不仅没有无矿层，而且切层矿脉把上、下矿层中矿脉连接，致使无上、下矿层之分。

单个矿脉长数米，厚一般1-7cm，少数10cm以上。

矿石矿物成分简单，有用矿物以黄铁矿和闪锌矿为主，次为方铅矿，脉石矿物以白云石和方解石为主，次为石英、玉髓、绢云母和粘土矿物等。

矿石结构以半自形—他形粒状结构最普遍，次为自形粒状结构，他形粒状结构，交代残余结构、交代假像结构、碎裂结构等。

矿石构造主要有致密块状、浸染状、条带状、团块状、脉状、晶洞等构造。

1.3 矿石中铅锌及其伴生组分，共生组合特点，成矿温度本类矿床铅锌矿石特点以锌为主，据概略统计，Pb品位约0.75%，Zn约3.22%，Zn:Pb=4.29。

矿石中伴生有益元素主要有Cd、Ag、Au，单矿物分析表明Cd主要赋存于闪锌矿中，以类质同象形式置换Zn；Ag主要赋存于方铅矿中，以机械混入和类质同象二种方式存于Pb；金赋存于方铅矿、闪锌矿中，主要以机械混入方式存于Pb、Zn。

矿石伴生有害杂质主要有As、Al2O3、SiO2、MgO、CaO、Sb、Sn、Cu、Fe等含量低，均不影响精矿产品质量。

矿物共生组合为铅锌、黄铁矿—白云石矿物组合，根据金属矿物的共生情况可细分为闪锌矿、方铅矿—白云石型；闪锌矿、黄铁矿、方铅矿—白云石型；黄铁矿—白云石型三种矿物组合类型。

成矿温度：本类矿床矿石矿物和脉石矿物气液包体均不发育，石英（脉）均一温度95—135°C，方解石（脉）中δ018值代入t（°C）=14.8-5.41δ018计算，其形成温度t=93—98°C之间，用闪锌矿、方铅矿的δs34值按公式计算：1000×Lnd（闪锌矿—方铅矿）=7.3×10-5T-2，其矿物生成温度在79—98°之间。

说明该类矿床属低温矿床，方铅矿、闪锌矿多赋存于脉中，形成温度低于同阶段石英、方解石。

黄铁矿主要形成于早期成岩后生阶段，成矿温度更低。

2、矿床地球化学特征2.1 硫同位素组成特征本区陡山沱组中层状黄铁矿和与铅锌矿共生的团块状黄铁矿其硫同位素组成基本一致，且较稳定，S32/ S34一般为21.829—21.963，具有海洋硫酸盐的同位素特征，说明硫来源于海水并富含重硫，δS34‰为11.7～+17.9，表明本矿区黄铁矿应属沉积型，见表1[1]。

表1 董家河矿区硫同位素测定结果表2.2铅同位素组成特征铅同位素组成具单阶段演化正常特征，Pb207/Pb204值明显偏高，位于地壳演化曲线之上，说明铅来源于地壳，经计算模式年龄在6—8亿年之间，与震旦纪年龄一致，说明铅来源于震旦纪地层，见表2[2]。

表2 铅同位素组成及模式年龄表2.3 氧碳同位素组成特点层控系矿床氧同位素δ18OPDB值一般为-9.48～-17.59‰，而海相硫酸盐的SO18值，据韦泽和霍夫统计（1976），泥盆系δ18OPDB值为-1～15‰之间，峰值为-10‰，说明本矿系碳酸盐的氧主要来自围岩，见表3[3]。

表3 湖南层控系铅锌矿床氧碳同位素样测试结果3、岩石地球化学特征3.1 含矿层岩石常量元素特征晚震旦世陡山沱组含矿层岩石常量元素特征较湖南同类型其它主要含矿层岩石高Fe3+/Fe2+，Si/Al，K/Na指数，低Ca/Mg，Ca+Mg /Si+Al指数，说明本含矿层岩石具高Si、Al、Fe、k、低Ｃa、Mg特点，同时富含有机碳，见下表4[4]。

表4 湖南层控矿床主要含矿层岩石常量元素特征指数3.2 近矿围岩成矿元素浓集富集特点从表5[5]可知，近矿围岩S、Pb、Zn成矿元素的平均含量均是克拉克值的2.9189倍，浓度系数很高，反映矿层上、下顶底板成矿元素背景值高，并向矿层集中的趋势。

而陡山沱组上段地层Pb、Zn含量也较高，但无富集趋势，聚类分析表明Pb、Zn与S、Fe呈明显的正相关，与白云岩和磷质岩呈负相关，而与泥质岩几乎无相关性。

表5 近矿围岩成矿元素浓集系数3.3 黄铁矿、闪锌矿中微量元素特征黄铁矿中Se含量极低，Se/S<10-6，Co、Ni含量低，Ca/Ni<1。

闪锌矿石中Fe1.057%，含量低，Cu、Co、Ni、Sn、Sb、Pb均低，类质同像置换非常有限。

S、Pb、Zn与岩浆无关等，来源于沉积地层，S以FeS形式沉积，Pb、Zn则是同生沉积后交代成矿，矿源层就是容矿白云岩本身，见表6[6]、表7[7]。

表6 黄铁矿微量元素分析结果表4、晚震旦世陡山沱组铅锌矿赋存规律及矿床成因4.1 陡山沱组铅锌矿赋存规律4.1.1 大地构造的控矿作用扬子准地台区在晚元古界和早古生代，均处于相对稳定的以垂直升降运动为主的大地构造环境，控制了湖南省层控系矿床三个主要赋矿层位，即晚震旦世陡山沱组、早寒武世清墟洞组及晚寒武世耗子沱群—早奥陶世南津关组，它们均属准地台盖层底部，大多数位于大规模海侵初期，岩性由粗变细，岩相由碎屑沉积变为化学沉积的岩相过渡带。

而晚震旦世陡山沱组层控型铅锌矿床就赋存于基底褶皱（南沱冰碛层）之上，沉积盖层（陡山沱组）的底部，大规模海侵初期，岩性由粗变细，岩相由碎屑沉积变为化学沉积的岩相过渡带中。

一级构造单元的扬子准地台控制了全省晚震旦世陡山沱期，二级构造单元的江南地轴中“黔溆鞍部构造”控制了湘西南陡山沱期铅锌含矿层位见插图1[8]。

4.1.2 震旦系土壤中铅元素迁移和富集的控矿作用震旦系仅集中分布于湘西沅麻盆地至会同一带的南北两端。

北端沅陵—辰溪一带土壤中铅元素高背景区由Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ级（Ⅱ级30—40PPm、Ⅲ级25—30PPm、Ⅳ级20—25PPm）组成，董家河式铅锌矿床几乎分布于此。

4.1.3 有利成矿的岩相古地理控矿作用从湘西南晚震旦世陡山沱组早期岩相古地理图（(见插图2[9])分析看，古岛周围随着海水逐渐加深、水动力逐渐减弱，依次发育宽窄不一的潮上-潮间泥质岩微相(Ⅰ11)、潮上-潮间白云岩微相(Ⅰ12)、局部潮下-泻湖泥质岩微相(Ⅰ21)、潮下-泻湖白云岩微相(Ⅰ22)、弧后海盆硅质岩微相(Ⅱ)。

而作为本地区晚震旦世陡山沱组层控的黄铁、铅锌矿主要分布于潮下-泻湖白云岩微相(Ⅰ22)中，尤其是伸进陆地很深并被陆地三面环绕的董家河海湾，其面积大，口子窄，不利于与外面海水循环，并随着强烈蒸发作用和生物死亡、腐烂，使其海水盐度增高和酸化，属典型的潮下-泻湖环境，一方面其周围古岛为它提供了丰富的矿质来源，另一方面它为矿质的聚集提供了广阔的场所，这为董家河式黄铁铅锌矿的形成提供了非常有利的岩相地理环境。

目前，本地区陡山沱组内所发现的大、中、小型铅锌矿床主要集中在该海湾里面。

4.1.4 严格受层位控制铅锌矿赋存于晚震旦世陡山沱组下段（Zbd1）的下部微晶白云岩中，严格受制于顶板黑色炭质板岩、底板南沱冰碛层，产状与其一致，含矿白云岩及顶、底板岩性稳定，对比标志明显。