羅 鄖,李書濤,劉圣德,伍齊學(xué),李方會,廖宗明,楊剛忠

(1.武漢地質(zhì)調(diào)查中心,湖北武漢 430223;2.湖北省地質(zhì)調(diào)查院,湖北武漢 430034)

宜昌—恩施地區(qū)鉛鋅礦控礦因素及成因探討

羅 鄖1,李書濤2,劉圣德2,伍齊學(xué)2,李方會2,廖宗明2,楊剛忠2

(1.武漢地質(zhì)調(diào)查中心,湖北武漢 430223;2.湖北省地質(zhì)調(diào)查院,湖北武漢 430034)

通過對宜昌—恩施地區(qū)鉛鋅礦成礦控制因素及成礦類型、成礦物源、成礦流體、成礦溫度等分析,對礦床成因進(jìn)行了初步探討,認(rèn)為本區(qū)鉛鋅礦成因類型以沉積—改造型為主,由沉積型—沉積改造型—淋濾型組成成礦系列。成礦系統(tǒng)和礦床組合與美國的密西西比河谷型(MVT)類似。

控礦因素;礦床類型;成因;探討

0 引言

湖北宜昌—恩施鉛鋅礦處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺上揚(yáng)子臺坪鄂中褶斷區(qū)與八面山臺褶帶,西鄰四川臺坳,發(fā)育眾多中小型礦床(點),見圖1。

圖1 宜昌—恩施地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造及鉛鋅礦分布略圖Fig.1 Distribution sketch map of geological structure and lead-zinc of Yichang-Enshi area

區(qū)內(nèi)總體地層屬上揚(yáng)子地層分區(qū),自前震旦紀(jì)至第四紀(jì)地層發(fā)育齊全。前震旦紀(jì)基底主要出露于黃陵斷穹核部和走馬坪背斜核部。

鉛鋅礦賦礦地層在宜昌地區(qū)主要為上震旦系燈影組,恩施地區(qū)主要為寒武系,次為奧陶系。賦礦巖性均為一套含碎屑的碳酸鹽巖,褶皺和斷裂構(gòu)造極為發(fā)育。

1 鉛鋅礦基本特征

1.1 含礦巖系及其分布

該區(qū)主要含礦地層為震旦系燈影組,其次為寒武系婁山關(guān)組、奧陶系南津關(guān)組。前者廣泛分布于長陽背斜核部及黃陵背斜周邊,自下而上可劃分為蛤蟆井段(Z2dn1)、石板灘段(Z2dn2)、白馬沱段(Z2dn3),其中石板灘段又可劃分為上、下兩個亞段。根據(jù)對比研究,長陽背斜與黃陵背斜震旦系燈影組含礦巖系及含礦性、層位有一定差異。長陽背斜層控鉛鋅礦主要賦存于燈影組白馬沱段上部,如王家灣、何家坪、竹林口等礦點;黃陵背斜層控鉛鋅礦分布層位及層數(shù)多,在燈影組石板灘段和白馬沱段賦存工業(yè)礦體,可構(gòu)成礦床規(guī)模,如灘淤河、白雞河、凹子崗等礦床[1]。后者則廣布于恩施地區(qū)咸豐背斜及走馬坪背斜中,如尖山坪、郭家坡、萬寺坪等礦點。

1.2 賦礦巖石特征

區(qū)內(nèi)含鉛鋅礦化層其容礦巖石為一套含碎屑的碳酸鹽巖,巖性主要為白云巖、泥質(zhì)白云巖、灰質(zhì)白云巖,以白云巖為主,其次為灰?guī)r。具亮晶或中—粗晶結(jié)構(gòu),多為塊狀構(gòu)造,少見角礫狀或碎裂狀構(gòu)造。不同礦床類型,賦礦巖石有較大差異,如凹子崗礦區(qū)含鋅碳酸鹽類型,按其構(gòu)造特征劃分為紋層狀菱鋅礦(閃鋅礦)白云巖、條帶狀菱鋅礦(閃鋅礦)白云巖和角礫狀菱鋅礦(閃鋅礦)白云巖,屬沉積型礦化類型。而殷家坪礦區(qū)賦礦巖石為重晶石化鉛鋅礦化構(gòu)造角礫巖、含菱鋅礦紋層狀白云巖、含方鉛礦菱鋅礦碎裂微晶白云巖,屬沉積—改造型礦化類型。

主要鉛鋅礦含礦巖石類型見表1。

1.3 礦化特征

宜昌地區(qū)黃陵背斜北部如遠(yuǎn)安凹子崗鋅礦區(qū)以閃鋅礦為主,菱鋅礦次之,偶見褐鐵礦、黃鐵礦及方鉛礦。脈石礦物以白云石為主,偶見石英、方解石、有機(jī)炭等。其中閃鋅礦多為微細(xì)粒(d=0.05～0.1 mm),不均勻分布于白云石中,局部呈集合體產(chǎn)出,鏡下見有微細(xì)粒閃鋅礦相對集中于藻紋層或藻屑周圍及附近。菱鋅礦呈微粒狀,粒度大小分布與閃鋅礦相似,局部鏡下見其分散在閃鋅礦脈靠白云石一側(cè)的附近[2,3]。

表1 宜昌—恩施地區(qū)鉛鋅礦含礦層位及巖石類型Table 1 Ore-hosting horizon and rock type of Yichang-Enshi lead-zinc mine

黃陵背斜南部宜昌殷家坪鉛鋅礦區(qū)有用礦物有方鉛礦、閃鋅礦、菱鋅礦、褐鐵礦,另有少量或微量的輝銅礦、黝銅礦、磁鐵礦、黃鐵礦、鉛礬。其中方鉛礦多沿構(gòu)造裂隙分布,形成在鉛鋅礦化階段,呈條帶狀產(chǎn)于礦脈中,與閃鋅礦密切共生。閃鋅礦呈兩種狀態(tài)賦存:一種呈細(xì)小等軸、半自形粒狀分布于原巖隱晶白云石晶粒間,一般為星點狀不均勻分布,局部分布較均勻;另一種分布于巖石裂隙中,顆粒粗大。代表該礦物生成有兩個階段:前者形成于早期黃鐵礦化階段,礦物顆粒細(xì),顏色深,現(xiàn)僅見呈角礫產(chǎn)出;晚期形成在鉛鋅礦化階段,顆粒較粗,與方鉛礦、黃鐵礦、白云石等組成脈狀體,呈條帶狀產(chǎn)出。菱鋅礦也有兩種賦存狀態(tài):一種賦存于角礫巖裂隙中,少數(shù)成半自形菱形粒狀,粒度0.1～0.4 mm,多數(shù)成微粒狀,粒度0.01～0.06 mm,沿裂隙及隙壁分布,被褐鐵礦渲染,有時成顯微網(wǎng)脈;另一種賦存于角礫巖巖石中,菱鋅礦呈它形粒狀或粒狀集合體,粒度0.01～0.04 mm,零星分布在石英及白云石晶粒間,并伴有褐鐵礦析出。輝銅礦(Cu2S):含量3%,粒度0.4～1.0 mm。輝銅礦與方鉛礦緊密伴生,沿巖石構(gòu)造裂隙分布,呈膠狀、粒狀分布于塊狀方鉛礦周邊。黝銅礦:它形粒狀,含量0.5%,粒度0.04～0.12 mm。黝銅礦沿構(gòu)造裂隙伴隨方鉛礦分布,在黝銅礦邊部,常有不規(guī)則狀黃鐵礦伴生。鉛礬(PbSO4):含量0.1%,粒度0.01～0.08 mm。在角礫巖裂隙中,由方鉛礦氧化后形成的次生礦物,分布于方鉛礦解理及邊緣。

長陽背斜如七丘礦區(qū)礦石礦物為黃鐵礦、褐鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、菱鋅礦,脈石礦物為白云石、方解石、硅石。方鉛礦、閃鋅礦(菱鋅礦)二者呈共生或伴生關(guān)系,即閃鋅礦(菱鋅礦)含量高時,方鉛礦含量也相應(yīng)增高。鉛鋅礦化與黃鐵礦化(褐鐵礦化)關(guān)系密切,據(jù)目前發(fā)現(xiàn)的鉛鋅礦(化)均賦存于黃鐵礦化(褐鐵礦化)體中,肉眼觀察,在褐鐵礦帽中未見到明顯鉛鋅礦化,鉛鋅品位一般都較低。在淺部鉆孔中即可見到閃鋅礦、方鉛礦,表明鉛鋅在地表氧化環(huán)境下具氧化流失現(xiàn)象[4]。

恩施地區(qū)咸豐背斜如郭家坡礦區(qū)有用礦物有閃鋅礦、少量方鉛礦和黃鐵礦,微量磁鐵礦、銅藍(lán)、褐鐵礦,脈石礦物主要為白云石、方解石,少量石英、重晶石、螢石等。閃鋅礦有兩個成礦階段,早期閃鋅礦呈浸染狀,局部呈團(tuán)塊狀,晚世代閃鋅礦與方鉛礦一起呈脈狀穿插早世代閃鋅礦。方鉛礦含量相對較少,主要為充填作用形成,大部分在晶洞內(nèi)和角礫巖間形成較好結(jié)晶體,有些充填于閃鋅礦晶粒之間,充填時間晚于閃鋅礦。黃鐵礦在礦石中以星點狀、細(xì)脈狀兩種形式與石英、閃鋅礦伴生,不均勻分布。

2 鉛鋅礦控礦因素

2.1 與鉛鋅成礦有關(guān)的巖相古地理環(huán)境

2.1.1 震旦紀(jì)燈影期巖相古地理

燈影期海相碳酸鹽巖沉積占絕對優(yōu)勢,有三次明顯的海浸(蛤蟆井段、白馬沱段下部和天柱山段)和兩次明顯的海退(石板灘段和白馬沱段上部)。沉積相分布總體于神農(nóng)架東北部經(jīng)宜昌—湘鄂邊境為走向北北西向的臺地邊緣淺灘,灘的內(nèi)側(cè)(西側(cè))分布著寬度不大的潮坪相;灘的西北為大型局限海臺地,臺地北部以潮坪為主,臺地西北亦為潮坪相;灘的東北側(cè)為局限海臺地潮下環(huán)境,東南側(cè)為開闊海臺地潮下相;灘的南側(cè)湘西北則由陸棚相很快過渡至江南古斷裂以南的深水盆地環(huán)境;在黃陵背斜東南翼,白馬沱段上部見潮道相,表明灘的東南轉(zhuǎn)折處存在著潮道。燈影期海浸來自西南,區(qū)內(nèi)無古陸或島嶼。從地史演化特征看,燈影期古生物群大量繁殖,其中蘭綠藻占居主導(dǎo)地位,并且在潮坪相地層中大量出現(xiàn)。而藻類生物則是本區(qū)鉛鋅元素在地層中富集的重要條件。

區(qū)內(nèi)與鉛鋅成礦作用有關(guān)的控礦沉積相主要有以下5種?徐安武等,鄂西震旦—寒武系層控鉛鋅礦成礦地質(zhì)條件研究及找礦靶區(qū)預(yù)測,宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所,1993。:

(1)潮坪相:為一套泥晶、粉晶白云巖、富疊層石灰?guī)r,水平(及不規(guī)則)紋層發(fā)育,局部偶見交錯層理,普遍見藻類生物,常見疊層石云巖(藻云巖),相對應(yīng)的巖性段中含鋅豐度較高。宜昌地區(qū)多見于震旦系燈影組如遠(yuǎn)安凹子崗鋅礦床,恩施地區(qū)見于寒武系中統(tǒng)(覃家廟群)如建始馬鹿山鉛鋅礦點。

(2)局限海臺地潮下相:為一套薄—中厚層含藻球粒、藻紋層碎屑泥—粉晶云巖、泥粉晶云巖等,藻類生物較為發(fā)育,主要見于陡山沱組上部、震旦系燈影組石板灘段下亞段及白馬沱段中上部。鉛鋅礦化富集受制于特定的巖性層與后期熱液礦化疊加,礦(化)體與頂?shù)装褰缇€清晰,層位控制特征明顯,但礦體分布受制于區(qū)域斷裂的側(cè)枝構(gòu)造控制,礦體形成于沉積期后的成巖階段。如長陽王家灣、何家坪、鶴峰萬寺坪、鳳凰嶺等鉛鋅礦床(點)。

(3)臺地邊緣淺灘相:為一套中細(xì)晶白云巖、鮞狀白云巖、砂礫屑白云巖、硅化殘余砂礫屑或砂屑灰?guī)r等,常見交錯層理。主要見于震旦系燈影組蛤蟆井段、白馬沱段地層。該相段鉛鋅礦化多與后期構(gòu)造裂隙相關(guān),于次級斷裂某一側(cè)的同一巖性層中呈團(tuán)塊狀、細(xì)脈狀斷續(xù)產(chǎn)出,如宜昌朋虎山、洋坪河等鉛鋅礦化點。

(4)潮道相:為一套白色塊狀細(xì)晶白云巖,普遍發(fā)育溶蝕小孔,中上部為灰白色中—厚層狀泥粉晶云巖,普遍夾順層展布之白色硅質(zhì)條帶。局部重晶石富集形成似層狀或長透鏡狀之重晶石礦體。主要見于黃陵背斜東南翼宜昌秦家淌—西州—柘木坪—石牌一帶燈影組白馬沱段上部。礦化受深灰色角礫白云巖控制,沿角礫屑含重晶石白云巖礫間孔和層內(nèi)網(wǎng)狀脈充填。在柘木坪—石牌一帶,鉛鋅礦化體的直接底板為臺地邊緣淺灘相的亮晶砂屑核形石白云巖,頂板為潮坪相—潮上相波狀疊層石白云巖及具窗格構(gòu)造泥晶白云巖。

(5)古巖溶充填相?譚文清,冉瑞生等,湖北省宜昌地區(qū)震旦系上統(tǒng)層控鉛鋅礦成礦規(guī)律研究,湖北省宜昌地質(zhì)勘探大隊,2006。:僅見興山灘淤河一處,該礦為小型富鋅礦和中型鎘礦床,古巖溶發(fā)育于高鋅、鎘背景值的石板灘段下部,該古巖溶充填物礫間孔隙的鋅、鎘礦化顯然發(fā)生在巖溶被充填以后,礦體形態(tài)大小與古巖溶被充填的形態(tài)大小基本一致。

2.1.2 寒武紀(jì)巖相古地理

寒武紀(jì)早期本區(qū)表現(xiàn)為海浸,至石牌早期全區(qū)均為陸棚環(huán)境,石牌中期時開始海退,表現(xiàn)為厚度不大的游動性臺地邊緣淺灘相,呈席狀展布,如咸豐背斜一帶。其中黃陵背斜—長陽背斜一帶淺灘常與潮坪相伴生,并見有潮道相。寒武紀(jì)末期—奧陶紀(jì)早期本區(qū)又顯示海浸,海水來自南、北兩個方向。

2.1.3 巖相古地理控礦作用分析

區(qū)內(nèi)震旦系鉛鋅礦主要分布于限制性的臺地邊緣淺灘相與局限海臺地潮下相的交接部位——潮坪相中。礦帶呈NNW—SSE平行于臺地邊緣淺灘相帶延伸,自黃陵背斜西北翼,進(jìn)入黃陵背斜南東翼,經(jīng)長陽背斜,止于走馬背斜。

寒武系鉛鋅礦全部分布于游動性的臺地邊緣淺灘相帶之中,由于灘相基本上呈席狀展布,因而礦帶方向不明顯,但礦點分布密度自S W向NE變小的趨勢明顯。

綜上巖相古地理控礦條件,區(qū)內(nèi)有利成礦的巖相古地理環(huán)境是:

(1)限制性臺地邊緣淺灘相內(nèi)側(cè)和局限海潮下相外側(cè)的交接部位,疊層石發(fā)育的潮坪及近岸潮下帶是鉛鋅成礦的有利部位。

(2)在臺地邊緣淺灘相的頂部或局限海臺地相的底部當(dāng)出現(xiàn)暗色膠磷礦層時,其膠磷礦層及其直接頂?shù)撞课皇菍ふ覍訝钽U鋅礦最理想的部位,區(qū)內(nèi)特別要注意主要礦源層燈影組第二段中部。

(3)局限海臺地下潮坪相深灰—灰黑色富炭質(zhì)白云巖和泥巖中出現(xiàn)較密集的微粒狀黃鐵礦時,往往形成鉛鋅富集。

2.2 控礦構(gòu)造

2.2.1 褶皺控礦

褶皺和斷裂構(gòu)造是沉積改造型鉛鋅礦重要形成條件。

(1)區(qū)域褶皺的控礦作用 ①短軸大背斜控礦:黃陵背斜屬此類。印支—燕山期,黃陵背斜地區(qū)受到區(qū)域構(gòu)造熱動力條件作用。產(chǎn)生的熱液活動促使礦源層鉛鋅元素活化,并且作定向遷移,在近軸部傾伏端的一翼張裂隙的發(fā)育部位聚集成礦[5]。如柘木坪、秦家淌等沉積改造型鉛鋅礦點分布則受其控制。

②歪斜復(fù)式背斜:長陽背斜屬此類。背斜東段傾伏端鉛鋅(床)點和礦化點分布集中,其礦化強(qiáng)度在背斜傾伏端燈影組地層中收斂圈閉部位增強(qiáng),如王家灣和何家坪礦床則賦存于此。

(2)次級褶皺控礦 ①歪斜式傾臥背斜的緩傾翼控礦,如長陽背斜南翼控礦;

②橫跨低緩小背斜軸部控礦,如長陽王家灣鉛鋅礦床(見圖2)。

2.2.2 斷裂控礦

圖2 長陽王家灣縱剖面簡圖(顯示橫跨背斜的控礦作用)Fig.2 Longitudinal profile diagram of Wanjiawan in Changyang

(1)區(qū)域性斷裂控礦 區(qū)域斷裂活動對鉛鋅礦形成控制形式是多樣式的。一方面提供了熱動力條件,另一方面伴隨形成次斷裂,構(gòu)成了導(dǎo)—儲礦成礦系統(tǒng)[6]。如天陽坪斷裂、仙女山斷裂、板倉河斷裂、霧渡河斷裂和樟村坪斷裂等,規(guī)模大,具多期活動性質(zhì),期間夾持的斷塊內(nèi)部,次級斷裂極為發(fā)育;部分鉛鋅礦分布受其控制明顯,如柴家坪鉛鋅礦點(見圖3)。

圖3 柴家坪鉛鋅礦地質(zhì)示意圖Fig.3 Geological schematic diagram of Chaijiaping lead-zinc mine

(2)次級斷裂控礦 ①斷層的控礦作用 此類斷層多為張性、張扭性。本區(qū)斷裂控礦最顯著的特征是表現(xiàn)其“層控性”,往往與含鉛鋅地層或礦源層共同作用,形成沉積改造型鉛鋅礦。斷層破碎帶,或旁側(cè)派生的裂隙帶是鉛鋅富集的有利空間。特別是在斷層與礦源層交接部位有利成礦,如柴家坪鉛鋅礦、恩施尖山坪則受斷層破碎帶控制。

②層間裂隙帶的控礦作用 層間裂隙帶一般平行或低角度沿礦源層或附近層位分布。一般由二組以上張性、扭性節(jié)理組合,單個節(jié)理一般延伸很短,部分含礦層間裂隙帶可以緩傾角斜切層理分布,如黃家山鉛鋅礦,但總體多限制在一定巖性層間,這種層間裂隙帶分布與發(fā)育程度,很顯然受巖石力學(xué)性質(zhì)控制。層間裂隙帶是本區(qū)最重要的控礦構(gòu)造樣式,黃陵背斜西北翼、南翼和長陽背斜有廣泛分布,其中包括長陽王家灣、何家坪鉛鋅礦床(見圖4),興山縣黃家山、五指山鉛鋅礦點,走馬萬寺坪銅鉛鋅礦點,咸豐背斜郭家坡鉛鋅礦點等。層間裂隙帶的形成與印支—燕山期褶皺作用及層間滑動有關(guān)。

圖4 長陽何家坪層間滑動面鉛鋅礦化特征圖Fig.4 Characteristic diagram of interlayer-gliding surface of Hejiaping lead-zinc mineralization in Changyang

3 礦床成因探討

3.1 礦床類型和成礦物質(zhì)來源

3.1.1 鉛鋅礦床類型的劃分

徐安武等(1993)根據(jù)成礦作用,將鄂西震旦—寒武系層控鉛鋅礦劃分為三個類型:沉積改造型、后生型和古巖溶充填型,其中,將沉積改造型定義為沉積期—成巖期礦床;后生型定義為后生構(gòu)造活動階段的產(chǎn)物,強(qiáng)調(diào)地層、巖相及斷裂控礦;古巖溶充填型定義為巖溶系統(tǒng)成礦類型,古巖溶充填成礦作用經(jīng)歷了開放—封閉—開放三個演化階段。本文根據(jù)其成礦物源及成礦特點分為沉積型、沉積改造型和淋濾型三種類型。

3.1.2 鉛鋅成礦物質(zhì)來源

(1)稀土元素特征?馬元、祝敬明,揚(yáng)子地塊北東緣鄂西鉛鋅礦成礦地質(zhì)特征、成礦規(guī)律與找礦方向研究,湖北省地質(zhì)調(diào)查院,2009。對該區(qū)礦床進(jìn)行稀土元素分析,結(jié)果表明稀土元素組成具有稀土總量低、Eu呈弱負(fù)異?；虿痪弋惓?、輕稀土富集的特點。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的稀土模式曲線總體向右緩傾斜,中部呈上凸?fàn)?與中國典型MVT型云南會澤鉛鋅礦床的礦石的稀土元素配分模式曲線十分相似,會澤鉛鋅礦床的稀土元素配分模式曲線呈輕稀土上拱的右傾型,Eu有一定的負(fù)異?；驘o異常。區(qū)內(nèi)各個礦床REE總的變化趨勢具有一致性,說明成礦流體的性質(zhì)十分相似,但是也存在差異性,這可能與各個礦床不同時代的沉積地層具不同的化學(xué)特征有關(guān)。各礦床的礦石與圍巖的稀土配分曲線非常接近,說明了成礦物質(zhì)主要來自于圍巖地層。

(2)穩(wěn)定同位素標(biāo)志 ①硫的同位素組成及其來源。從徐安武等(1993)在本區(qū)采集的硫同位素結(jié)果來看,δ34S值為正值,以富集重硫為特征,變化范圍9.92‰～47.22‰,其中震旦系燈影組為13.04‰～47.22‰,上寒武統(tǒng)為9.92‰～22.28‰;方鉛礦9.92‰～24.92‰(離差14.99‰)。燈影組中方鉛礦為14.73‰～24.92‰,離差10.19‰;上寒武統(tǒng)方鉛礦為9.92‰～22.28‰,離差12.36‰。閃鋅礦13.04‰～26.99‰,離差13.95;重晶石31.07‰～47.22‰,離差16.15‰。表中全部δ34S平均值20.68‰,與同時代海水中δ34S值21‰接近,其中震旦系δ34S平均值23.37‰,上寒武系δ34S平均值為15.43‰。從上述特征可以看出,硫來源于同時代的海水。根據(jù)δ34S值變化范圍判斷,部分硫與海水蒸發(fā)相最為密切,但與結(jié)晶基底硫同位素組成有明顯差異。

另外,江濤等(1987年)對長陽背斜震旦系燈影組和陡山沱組汞礦進(jìn)行了研究,通過對汞礦礦石中單礦物重晶石、辰砂、黝銅礦硫同位素采樣分析,重晶石δ34S值為38.00‰～44.5‰,平均41.06‰;辰砂δ34S值15.10‰～19.10‰,平均17.77‰;黝銅礦δ34S值24.40‰～26.8‰,平均25.60‰;所有單礦物δ34S平均值為28.14‰。江濤等認(rèn)為硫來源地層本身,δ34S值指示海水蒸發(fā)鹽巖,這與上述鉛鋅礦硫同位素來源結(jié)論一致,進(jìn)一步印證了本區(qū)震旦系層控礦床(鉛鋅礦與汞礦)的共性特征。

②鉛同位素組成及其來源。根據(jù)鄂西震旦系部分鉛鋅礦鉛同位素測試分析結(jié)果(表2),其具有三個特征:

第一,數(shù)值相對穩(wěn)定,變化范圍小;

第二,鉛源區(qū)特征值μ、W、K3變化均很小,反映不同礦床(點)鉛的來源相同;

第三,所有模式年齡456.12～534.41 Ma,小于震旦紀(jì)燈影組上限年齡(543 Ma),表明為正常鉛,其年齡值與地層非常接近。

③地層鉛鋅豐度。該區(qū)不同礦區(qū)震旦系地層鉛鋅豐度統(tǒng)計結(jié)果見表3。從表中可以看出,該區(qū)震旦系Pb、Zn平均值較高,其中Pb平均值是克拉克值的2.46倍,Zn平均值是克拉克值的1.62倍。成礦元素Pb、Zn在各地層單元中,燈影組石板灘段含量變化最大,富集趨勢明顯;白馬沱段和蛤蟆井段Pb、Zn豐度也遠(yuǎn)高于地殼碳酸鹽巖平均值。根據(jù)巖石化學(xué)統(tǒng)計,Pb、Zn元素在藻云巖類如含藻團(tuán)粒泥晶—中晶云巖或角礫狀菱鋅礦藻泥晶云巖中相對富集,此類巖石主要分布于中部、頂部及Z2dn1中部,沉積環(huán)境為碳酸鹽臺地潮坪—潮下帶,有利藻類生物繁衍生息,從而構(gòu)成了本區(qū)Pb、Zn主要礦源層。

(3)成礦元素共生關(guān)系 根據(jù)徐安武等(1993)的鄂西燈影組石板灘段及相關(guān)礦床(點)Zn、Cd關(guān)系坐標(biāo)圖解分析,石板灘段巖石中Zn與Cd含量呈正相關(guān)關(guān)系,反映礦床Zn、Cd來自石板灘段地層(礦源層)。

3.1.3 成礦流體特征

結(jié)合該區(qū)內(nèi)專題研究中流體包裹體分析樣品資料,其結(jié)果表明,區(qū)內(nèi)鉛鋅礦流體包裹體主要可分為四種類型:純液相包裹體、富液相包裹體、純氣相包裹體和含NaCl子礦物包裹體。不同礦區(qū)包裹體的組合有所不同。成礦流體組分中,Na+、Ca2-、F-、Cl-等離子含量較高,而且Na+>K+、Ca2+>Mg2+、Cl->F-,氣相組分主要為H2O、CO2、CO、CH4、H2,成礦流體為Cl--Na+-Ca2+-Mg2+型。屬于典型中等鹽度礦床。

3.1.4 鉛鋅礦的成礦溫度

區(qū)內(nèi)所有礦床的均一溫度都介于80～200℃之間,屬中、低溫流體。所測得的與鉛鋅共生的石英、方解石的均一溫度可以認(rèn)為是成礦溫度。其中凹子崗礦區(qū)的成礦溫度在120～200℃左右,主要成礦溫度在140℃左右,還有130℃和150℃兩個主要的成礦溫度,表明該礦區(qū)可能也經(jīng)歷了多期成礦;白雞河礦區(qū)的成礦溫度主要集中在140～175℃;尖山坪礦區(qū)的主成礦溫度在100～106℃之間,該礦區(qū)的成礦溫度明顯低于其它幾個礦區(qū),而同屬一個礦區(qū)中朱家溝礦點成礦溫度介于100～170℃之間,主成礦溫度在100℃左右。由此,可以看出本區(qū)內(nèi)各礦床的成礦溫度具有南低北高的特點,且成礦溫度集中在100～150℃之間。屬于典型的低溫礦床。

3.2 礦床成因探討

(1)本區(qū)震旦系上統(tǒng)鉛鋅礦分布具有一定層位性,無論是沉積型,還是沉積改造型,明顯受燈影組蛤蟆井段、石板灘段、白馬沱段及寒武系婁山關(guān)組等層位控制。

(2)大多礦床(點)分布在潮坪(藻坪)相、潮下相、臺地邊緣淺灘相和古巖溶充填相帶上,反映鉛鋅礦的形成與上述沉積相的直接關(guān)系。

(3)同位素研究表明,鉛、硫來源于地層,其中部分硫與膏鹽層可能存在成生聯(lián)系。各礦床的礦石與圍巖的稀土配分曲線非常接近,也說明了成礦物質(zhì)主要來自于圍巖地層。

(4)均一法測定該區(qū)成礦溫度集中在100～150℃之間,屬于典型的低溫礦床。而爆裂法和硫同位素對溫度計法,測定長陽背斜鉛鋅礦成礦溫度為310～339℃,表明成礦熱源來自構(gòu)造事件,并與褶皺和斷裂活動有關(guān)。

4 結(jié)論

綜上所述,本區(qū)鉛鋅礦成因類型以沉積—改造型為主,由沉積型—沉積改造型—淋濾型組成一個完整的礦床成礦系列。成礦系統(tǒng)和礦床組合與美國的密西西比河谷型(MVT)類似。

表2 鄂西震旦系部分鉛鋅礦同位素組成、模式年齡及源區(qū)特征值表Table 2 Isotopic composition,model age and characteristic value of source region of some lead-zinc mine in Sinian system

致謝:本文是中國地調(diào)局國土資源大調(diào)查項目——湖北宜昌—恩施鉛鋅礦產(chǎn)資源調(diào)查評價項目的部分成果,成文過程中得到了李松生和李均權(quán)二位教授級高級工程師的指導(dǎo),在此一并感謝!

[1] 雷義鈞,伍齊學(xué),劉圣德,等.鄂西黃陵斷穹北部震旦系鉛鋅礦床成因探討[J].華南地質(zhì)與礦產(chǎn),2007(3):37-42.

[2] 李方會,廖宗明,劉圣德,等.湖北省遠(yuǎn)安縣凹子崗鋅礦體基本特征[J].資源環(huán)境與工程,2009,23(2):95-99.

[3] 劉圣德,李方會,廖宗明,等.鄂西鉛鋅礦成礦規(guī)律及區(qū)域成礦模式[J].資源環(huán)境與工程,2008,22(4):417-422.

[4] 冉瑞生,劉圣德,楊文學(xué).長陽縣竹林口鉛鋅礦成因探討[J].資源環(huán)境與工程,2009,23(3):219-224.

[5] 廖宗明,李方會,余立新,等.鄂西地區(qū)鉛鋅礦賦礦層位及控礦構(gòu)造研究[J].資源環(huán)境與工程,2008,22(6):559-564.

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(責(zé)任編輯:于繼紅)

Discussion on Ore Controlling Factor and Genesis of Yichang-Enshi Lead-zinc Mine

LUO Yun1,LI Shutao2,LIU Shengde2,WU Qixue2,LI Fanghui2,LIAO Zongmin2,YANG Gangzhong2
(1.Wuhan Center of Geological Survey,Wuhan,Hubei430223;2.Hubei Institute of Geological Survey,Wuhan,Hubei430034)

The genesis of deposit is preliminarily discussed through analyzing Yichang-Enshi lead-zinc mine from the aspects of ore-controlling factors,ore-for ming type,source of ore-for ming materials,ore-for ming fluid and ore-forming temperature.Genetic type is emphasis on sedimentary-reworked type.Metallogenic series is composed of sed imentary type,sedimentary-reworked type and leaching type.Metallogenic series and ore-deposit association in this region is similar toMississippi valley-type in United State.

ore-controlling factors;deposit type;genesis;discussion

P618.42;P618.43

A

1671-1211(2010)03-0246-08

2010-05-19;改回日期:2010-06-03

羅鄖(1966-),女,高級工程師,地質(zhì)礦產(chǎn)勘查專業(yè),從事地質(zhì)調(diào)查及科研工作。E-mail:lyun113366@tom.com