張革利，王瑞廷，田 濤，丁 坤，高衛(wèi)宏，郭永永

(1.寶雞西北有色七一七總隊(duì)有限公司，陜西 寶雞 721015； 2.西北有色地質(zhì)礦業(yè)集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710054； 3.長(zhǎng)安大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710054)

0 引 言

陜西鳳太礦集區(qū)地處秦祁昆造山系秦嶺弧盆系南秦嶺陸緣盆地中部，是南秦嶺著名的有色金屬、貴金屬成礦區(qū)。礦集區(qū)已累計(jì)探明鉛鋅金屬儲(chǔ)量超過(guò)500×104t，金儲(chǔ)量約200 t，已探明的礦床大多分布于礦集區(qū)西部，并形成南、北兩個(gè)礦床集中分布區(qū)。鉛硐山—東塘子鉛鋅礦床位于鳳太礦集區(qū)南部鉛硐山一帶，包括東部的鉛硐山和西部的東塘子兩個(gè)礦段，礦床累計(jì)獲得鉛鋅金屬儲(chǔ)量近200×104t，伴生有益元素Ag、Au、Cd、Hg。

前人對(duì)鳳太礦集區(qū)鉛鋅礦床地質(zhì)與成礦規(guī)律[1-8]、構(gòu)造地質(zhì)[9]、礦床地球化學(xué)[10-15]、年代學(xué)[16]等方面進(jìn)行了大量研究，提出了不同的礦床成因認(rèn)識(shí)。20世紀(jì)70年代，西北有色地質(zhì)勘查局七一七總隊(duì)勘查人員認(rèn)為鳳太礦集區(qū)鉛鋅礦床屬層控型礦床，鉛鋅礦體受中泥盆統(tǒng)古道嶺組地層控制，產(chǎn)于該層頂部[17-18]；20世紀(jì)80年代以來(lái)，大部分研究者認(rèn)為鉛鋅礦床屬海底熱水噴流沉積，或熱水沉積改造(再造)型礦床，泥盆紀(jì)海底熱水噴流沉積作用形成鉛鋅初始的礦源層或礦胚，印支中晚期伴隨秦嶺造山帶造山作用發(fā)育大量走滑、斷陷、推覆和逆沖等構(gòu)造形式，在鳳太礦集區(qū)形成緊密線狀褶皺與層滑斷裂，在此過(guò)程中對(duì)前期已形成的礦源層或礦胚進(jìn)行改造，使成礦物質(zhì)活化轉(zhuǎn)移，進(jìn)入背斜構(gòu)造的層滑斷裂帶和虛脫空間沉淀成礦[19-22]；近年來(lái)，鳳太礦集區(qū)鉛鋅礦床最新年代學(xué)研究將礦床形成時(shí)代限定為晚三疊世(198～226 Ma)，與區(qū)內(nèi)印支期巖漿活動(dòng)時(shí)代(201～230 Ma)一致，成礦流體與物質(zhì)來(lái)源的進(jìn)一步研究也佐證了巖漿活動(dòng)參與成礦過(guò)程[11]，因此，鳳太礦集區(qū)鉛鋅礦床是印支期構(gòu)造-巖漿-熱液活動(dòng)的產(chǎn)物，是后生流體充填交代礦床[23-26]。綜上所述，鳳太礦集區(qū)鉛鋅礦床成因認(rèn)識(shí)的根本分歧在于礦床形成是沉積成因還是熱液成因。礦床成因進(jìn)一步研究是鳳太礦集區(qū)繼續(xù)開(kāi)展深部找礦預(yù)測(cè)的前提和基礎(chǔ)。本文選取東塘子鉛鋅礦床為研究對(duì)象，主要從礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、標(biāo)型礦物地球化學(xué)特征、成礦流體等方面尋找新的證據(jù)，結(jié)合前人研究成果對(duì)礦床成因進(jìn)行初步探討，以期深入研究鳳太礦集區(qū)鉛鋅礦床成因、成礦作用等，并對(duì)鳳太礦集區(qū)深部隱伏礦找礦起到一定的指示作用。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

圖1 陜西鳳太礦集區(qū)西部礦產(chǎn)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Geological Sketch Map of Mineral Deposits in the West Fengxian-Taibai Ore Concentration Area of Shaanxi

鳳太礦集區(qū)主要出露中—上泥盆統(tǒng)淺變質(zhì)碳酸鹽巖與細(xì)碎屑巖建造，出露地層由老到新依次為中泥盆統(tǒng)古道嶺組(D2g)結(jié)晶灰?guī)r、含生物碎屑灰?guī)r，上泥盆統(tǒng)星紅鋪組(D3x)含碳千枚巖、鐵白云質(zhì)粉砂質(zhì)千枚巖、綠泥石粉砂質(zhì)千枚巖、薄層灰?guī)r，上泥盆統(tǒng)九里坪組(D3j)長(zhǎng)英質(zhì)砂巖、砂質(zhì)千枚巖、薄層灰?guī)r。礦集區(qū)南部出露大面積三疊系類復(fù)理石沉積地層，西北部主要出露白堊系東河群礫巖夾砂巖，以及少量的石炭系碳酸鹽夾細(xì)碎屑巖(圖1)。與鉛鋅成礦關(guān)系密切的是中泥盆統(tǒng)古道嶺組地層與上泥盆統(tǒng)星紅鋪組底部層位。

鳳太礦集區(qū)主體構(gòu)造格架為古岔河—桑園壩復(fù)向斜，其兩翼次級(jí)褶皺發(fā)育，變形強(qiáng)烈，并由一系列背向斜相間排列而成，展布與區(qū)域構(gòu)造線一致(圖1)。次級(jí)背斜往往控制鉛鋅銅礦床的產(chǎn)出，礦體大多賦存于控礦背斜鞍部及兩翼，并在鞍部形成富厚礦體。礦集區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，除前已述及的兩條控制礦集區(qū)南、北邊界的區(qū)域大斷裂外，次一級(jí)斷裂主要有近EW—NWW向壓性斷裂、NW向壓扭性斷裂、NE—NEE向張扭性斷裂、NNE—SN向張性-張扭性斷裂。其中近EW—NWW向壓性斷裂規(guī)模最大，為長(zhǎng)期活動(dòng)的活動(dòng)斷裂，是深部礦質(zhì)運(yùn)移的通道；NE—NEE向張扭性斷裂與NW向壓扭性斷裂為成礦后斷裂，往往對(duì)礦體有小范圍的錯(cuò)動(dòng)。

鳳太礦集區(qū)侵入巖體與巖脈發(fā)育，侵入巖體主要分布于東部，有花紅樹(shù)坪巖體與西壩巖體(圖1)?；t樹(shù)坪巖體呈較小的巖株以NWW向侵位于泥盆系地層，主要巖石類型為中細(xì)?；◢忛W長(zhǎng)巖，巖體鋯石U-Pb年齡為(225.9+1.2)Ma[25]，屬晚三疊世侵入巖體。巖體與圍巖接觸帶發(fā)育角巖化和矽卡巖化，局部見(jiàn)黑鎢礦化；巖體南側(cè)長(zhǎng)溝、洞溝等鉛鋅礦床發(fā)育大量熱接觸變質(zhì)形成的大理巖，局部沿?cái)嗔殉涮钣兄鼐}，均與該巖體有關(guān)。西壩巖體沿NWW向展布，主要由花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖和英云閃長(zhǎng)巖組成，其中花崗閃長(zhǎng)巖鋯石U-Pb年齡為(218±1)Ma，二長(zhǎng)花崗巖鋯石U-Pb年齡為(219±1)Ma[27]，與花紅樹(shù)坪巖體同屬于晚三疊世侵入巖體。巖體外接觸帶發(fā)育角巖化，局部見(jiàn)紅柱石礦化。除侵入巖體外，NWW向與NE向巖脈發(fā)育，NWW向巖脈主要為花崗斑巖脈，分布于礦集區(qū)中部，NE向巖脈主要為閃長(zhǎng)巖脈與閃長(zhǎng)玢巖脈，在鉛鋅礦床、金礦床部位集中分布。侵入巖體與巖脈為本區(qū)鉛鋅與金成礦提供了熱動(dòng)力條件。

2 礦床地質(zhì)

2.1 礦區(qū)地質(zhì)

圖2 鉛硐山—東塘子鉛鋅礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖與聯(lián)合剖面Fig.2 Geological Sketch Map and Combined Profiles of Qiandongshan-Dongtangzi Pb-Zn Deposit

礦集區(qū)未見(jiàn)較大規(guī)模侵入巖體，但巖脈發(fā)育，巖性主要為閃長(zhǎng)玢巖和花崗斑巖。閃長(zhǎng)玢巖脈呈NE向展布，花崗斑巖脈呈近EW向展布?；◢彴邘r脈多發(fā)育于鉛硐山背斜南翼，并斜切背斜南翼Ⅱ-1礦體。東塘子礦段深部鉆探控制花崗斑巖脈厚度變大，局部斜厚超過(guò)60 m，預(yù)示深部可能存在隱伏巖體。

2.2 礦體特征

東塘子鉛鋅礦床由10個(gè)礦體組成，其中以Ⅰ-1、Ⅱ-1號(hào)礦體規(guī)模最大。Ⅰ-1、Ⅱ-1號(hào)礦體在鉛硐山礦段分別產(chǎn)于鉛硐山復(fù)式背斜北支背斜北翼與南支背斜南翼古道嶺組灰?guī)r和星紅鋪組千枚巖接觸界面[圖2(a)]，在東塘子礦段礦體完全隱伏，礦體產(chǎn)于南、北兩分支背斜鞍部與兩翼兩組地層接觸界面，并且鞍部礦體厚度最大[圖2(b)]。賦礦巖石為硅化鐵白云巖、硅化灰?guī)r和少量硅化千枚巖。礦體與上盤(pán)千枚巖界線清晰截然，與下盤(pán)硅化灰?guī)r界線多呈漸變關(guān)系。

Ⅰ-1號(hào)礦體在東部鉛硐山礦段為主礦體，賦存于北支背斜北翼，在東塘子礦段賦存于背斜鞍部及北翼，走向?yàn)?0°～100°，傾向?yàn)?°～7°，傾角為56°～78°，向西傾伏，傾伏角為35°～39°，東塘子礦段傾伏角變?yōu)?9°～20°。礦體地表出露長(zhǎng)546 m，深部長(zhǎng)1 350 m，沿傾斜最大延深454 m，平均厚度為9.55 m。礦石類型為硫化物礦石，主要為鋅礦石、鉛鋅礦石及少量鉛礦石。鉛鋅資源儲(chǔ)量為56×104t，Pb平均品位為1.67%，Zn平均品位為7.06%。

Ⅱ-1號(hào)礦體在西部東塘子礦段為主礦體，賦存于南支背斜鞍部及兩翼，在鉛硐山礦段賦存于南支背斜南翼，走向?yàn)?15°～120°，傾向?yàn)?05°～210°，傾角為80°～85°，深部局部向北倒轉(zhuǎn)，向西傾伏，傾伏角為27°。礦體地表出露長(zhǎng)65 m，深部長(zhǎng)1 800 m，沿傾斜最大埋深800 m，平均厚度為7.74 m。礦石類型為硫化物礦石，以鋅礦石、鉛鋅礦石為主，局部有鉛礦石。鉛鋅資源儲(chǔ)量為67×104t，Pb平均品位為1.54%；Zn平均品位為6.89%。

Ⅰ-1、Ⅱ-1號(hào)礦體鉛鋅品位沿礦體走向自東向西由高變低，與礦體厚度變化基本一致，背斜鞍部礦體厚度最大，品位最高，向兩翼逐漸變小至尖滅。除產(chǎn)于灰?guī)r與千枚巖接觸界面的Ⅰ-1、Ⅱ-1號(hào)主礦體外，在古道嶺組灰?guī)r內(nèi)部發(fā)育有網(wǎng)脈狀礦體，沿灰?guī)r中裂隙充填，常伴隨石英網(wǎng)脈產(chǎn)出，呈團(tuán)塊狀產(chǎn)于石英脈中及石英脈與灰?guī)r接觸部位，規(guī)模小且延伸不大；在主礦體上盤(pán)千枚巖層間發(fā)育少量細(xì)脈狀或透鏡狀礦體，厚度從幾毫米到幾厘米不等，硫化物一般結(jié)晶好、粒度大，但規(guī)模較小，厚度變化大且不連續(xù)。

鉛硐山—東塘子鉛鋅礦體嚴(yán)格受次級(jí)背斜與層滑斷層共同控制，賦存于背斜核部古道嶺組灰?guī)r與星紅鋪組千枚巖接觸界面，由于千枚巖和灰?guī)r的能干性不同，在褶皺過(guò)程中形成背斜鞍部虛脫空間和層滑斷裂，該部位同時(shí)又是物理-化學(xué)條件轉(zhuǎn)換界面，有利于礦質(zhì)沉淀，往往在背斜鞍部虛脫部位形成厚大礦體，向翼部延伸礦體逐漸變小，次級(jí)背斜和古道嶺組灰?guī)r與星紅鋪組千枚巖之間的層間構(gòu)造是礦體的主要控礦因素。

2.3 礦石特征與圍巖蝕變

東塘子鉛鋅礦床礦石類型按礦石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、礦物組合特征，可分為浸染狀、條帶狀、塊狀及脈狀鉛鋅硫化物礦石。礦石礦物主要為閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、菱鐵礦、黃銅礦等，脈石礦物包括方解石、鐵白云石、白云石、石英等。礦石主要發(fā)育結(jié)晶結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、揉皺壓力影結(jié)構(gòu)，次為乳滴狀結(jié)構(gòu)、顯微包含結(jié)構(gòu)、溶蝕結(jié)構(gòu)、骸晶結(jié)構(gòu)等(圖3)；礦石構(gòu)造以塊狀、透鏡狀、浸染狀、團(tuán)塊狀為主，脈狀、網(wǎng)脈狀、條帶狀等次之(圖4)，其中塊狀、浸染狀和透鏡狀礦石主要發(fā)育在背斜轉(zhuǎn)折端，條帶狀、團(tuán)塊狀、脈狀和網(wǎng)脈狀礦石主要發(fā)育在背斜兩翼。

圖3 鉛鋅礦石手標(biāo)本與顯微礦化特征Fig.3 Hand Specimen and Microscopic Mineralization Characteristics of Pb-Zn Ores

圖4 東塘子鉛鋅礦床各成礦階段地質(zhì)特征Fig.4 Geological Characteristics of Different Mineralization Stages in Dongtangzi Pb-Zn Deposit

圍巖蝕變廣泛發(fā)育于賦礦巖石及頂、底板的近礦圍巖中，蝕變類型以硅化、白云石化、絹云母化、黃鐵礦化、石墨化為主。早期蝕變以硅化為主，伴有較強(qiáng)黃鐵礦化，局部沿石英脈邊部發(fā)育絹云母化；主成礦期主要為硅化、白云石化；晚期蝕變主要表現(xiàn)為較強(qiáng)的碳酸鹽化。蝕變強(qiáng)度總體表現(xiàn)為:越接近礦脈蝕變?cè)綇?qiáng)，遠(yuǎn)離礦脈蝕變則迅速減弱；背斜轉(zhuǎn)折端部位蝕變較強(qiáng)，向兩翼延伸則減弱。蝕變巖含碳質(zhì)較高，主要礦物成分為微—細(xì)粒的石英、方解石和含鐵白云石，常伴生浸染狀的中—細(xì)粒硫化物礦物。

2.4 成礦階段

本文對(duì)東塘子礦段795、860、910、960等4個(gè)中段鉛鋅礦體進(jìn)行了詳細(xì)的觀察，依據(jù)礦石的礦物組合、結(jié)構(gòu)構(gòu)造以及脈體的相互穿插關(guān)系等，將其成礦作用劃分為4個(gè)階段(圖4)。

脈狀硫化物-鐵碳酸鹽-石英階段(Ⅰ階段)主要礦物組合為黃鐵礦+方鉛礦+黃銅礦+閃鋅礦+碳酸鹽礦物+石英，為主成礦階段。該階段表現(xiàn)為富黃鐵礦的石英-黃鐵礦-方鉛礦脈，脈體近乎平行沿礦帶走向密集分布，并含有少量閃鋅礦和黃銅礦。該階段硫化物粒度較粗，總體為中粒，其礦化規(guī)模與強(qiáng)度相對(duì)較小，并且以富集黃鐵礦和方鉛礦為特征。

塊狀硫化物-碳酸鹽階段(Ⅱ階段)主要礦物組合為閃鋅礦+黃鐵礦+方鉛礦+碳酸鹽礦物+極少量石英，為主成礦階段。該階段主要特征為富閃鋅礦、方鉛礦，局部富集黃鐵礦，整體呈塊狀構(gòu)造。閃鋅礦呈細(xì)—微細(xì)粒，顏色以深褐色為主；方鉛礦、黃鐵礦呈微細(xì)粒狀。該階段交代作用明顯，可見(jiàn)大量閃鋅礦、方鉛礦交代黃鐵礦形成骸晶結(jié)構(gòu)。此外，該階段礦石中可見(jiàn)較多環(huán)帶狀黃鐵礦，表明黃鐵礦的核部與邊部成分存在差異。

方解石石英脈-貧硫化物階段(Ⅲ階段)主要為NE向方解石石英脈，脈體切穿Ⅰ、Ⅱ階段礦石，走向主要為NE向，見(jiàn)少量NWW向，傾角近直立，形態(tài)規(guī)則，寬度一般幾厘米至十幾厘米，延伸不大，規(guī)模較小。脈體內(nèi)局部見(jiàn)方鉛礦化，粒度較粗。顯微特征觀察顯示金屬硫化物多賦存于石英脈兩側(cè)的含礦巖石中，脈體中僅見(jiàn)少量黃鐵礦與方鉛礦，含礦性差。

厚大石英碳酸鹽脈-貧硫化物階段(Ⅳ階段)以厚大石英碳酸鹽脈和貧硫化物為主要特征，石英碳酸鹽脈發(fā)育于礦體與下盤(pán)厚層結(jié)晶灰?guī)r接觸部位，沿地層走向產(chǎn)出，形態(tài)不規(guī)則。脈體以方解石為主，體積分?jǐn)?shù)大于95%，石英體積分?jǐn)?shù)較少，僅存于方解石顆粒間隙處。脈體內(nèi)金屬硫化物體積分?jǐn)?shù)極少，局部見(jiàn)有細(xì)脈狀方鉛礦與少量方鉛礦集合體，此外見(jiàn)少量黃鐵礦零星分布，含礦性差。該階段為成礦晚階段，石英碳酸鹽脈穿插圍巖并截切了早、中期各階段礦體與熱液脈體。

3 礦床地球化學(xué)

3.1 黃鐵礦成分

本文采集鳳太礦集區(qū)東塘子鉛鋅礦床主礦體795中段、860中段的鉛鋅礦石進(jìn)行光薄片制作，在顯微鏡下挑選出具有代表性的樣品，然后對(duì)挑選出來(lái)的黃鐵礦進(jìn)行電子探針?lè)治霾⑻崛∑渲械某梢蛑甘拘畔?。樣品測(cè)試在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心電子探針?lè)治鍪彝瓿?，儀器型號(hào)為JXA-8230(4CH)，測(cè)試條件為電壓20 kV，電流20 nA，束斑直徑5 μm或1 μm。黃鐵礦中各元素含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)列于表1。

表1 黃鐵礦電子探針?lè)治鼋Y(jié)果Tab.1 Electron Microprobe Analysis Results of Pyrites

注：w(·)為元素或化合物含量;wtotal為總含量。

塊狀礦石黃鐵礦S含量為52.692%～54.047%，平均值為53.310%；Fe含量為46.220%～47.078%，平均值為46.554%；As含量為(1 520～5 670)×10-6，平均值為3 442×10-6；Co含量為(400～1 090)×10-6，平均值為750×10-6；Ni含量為(0～90)×10-6，平均值為42×10-6。脈狀礦石黃鐵礦S含量為50.944%～54.275%，平均值為52.687%；Fe含量為45.120%～47.396%，平均值為46.211%；As含量為(820～24 050)×10-6，平均值為7 972×10-6；Co含量為(370～1 460)×10-6，平均值為778×10-6；Ni含量為(0～80)×10-6，平均值為22×10-6。

3.2 微量元素地球化學(xué)特征

本文采集鳳太礦集區(qū)東塘子鉛鋅礦床主礦體795中段、860中段的鉛鋅礦石、近礦圍巖以及賦礦的硅化灰?guī)r等樣品，這些樣品首先經(jīng)過(guò)嚴(yán)格挑選并用清水洗凈、晾干，送至河北省廊坊市宇能巖石礦物分選技術(shù)服務(wù)有限公司加工破碎，然后在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試中心進(jìn)行測(cè)試分析。微量元素和稀土元素分析使用美國(guó)珀金埃爾默(Perkinelmer)儀器有限公司生產(chǎn)的Elan DCR-e型等離子體質(zhì)譜分析儀，測(cè)試條件為溫度20 ℃，相對(duì)濕度30%。絕大多數(shù)微量元素的重復(fù)性測(cè)試相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差優(yōu)于5%。分析結(jié)果如表2所示。

ws為樣品含量；wc為球粒隕石含量；同一圖中相同線條對(duì)應(yīng)相應(yīng)圍巖及鉛鋅礦石圖5 圍巖及鉛鋅礦石球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式Fig.5 Chondrite-normalized REE Patterns of Wall Rocks and Pb-Zn Ores

鉛鋅礦石中Sb含量為(5.450%～14.200%)×10-6，明顯高于千枚巖中Sb含量，更是硅化灰?guī)r、含礦硅化灰?guī)r的近1 000倍；含礦硅化灰?guī)r中的W、Mo含量也明顯高于生物碎屑灰?guī)r，反映了成礦作用中強(qiáng)烈的熱液活動(dòng)，這與礦床中發(fā)育大量熱液作用形成的石英脈、方解石脈相一致。W、Mo、Sb是(巖漿)熱液活動(dòng)的指示元素，鉛鋅礦石中W、Mo、Sb含量明顯高于圍巖，表明熱液活動(dòng)與成礦過(guò)程密切相關(guān)[14]。

礦石與圍巖稀土元素分析結(jié)果(表2)顯示：千枚巖稀土元素總含量為(159.00%～203.30%)×10-6，平均值為181.46×10-6，輕、重稀土元素總含量之比為9.03～15.20，輕稀土元素富集，輕、重稀土元素分餾明顯，Eu呈負(fù)異常(0.48～0.70)，Ce為弱負(fù)異常；生物碎屑灰?guī)r稀土元素總含量為(7.87～13.77)×10-6，平均值為10.44×10-6，輕、重稀土元素總含量之比為5.32～5.76，輕稀土元素較富集，輕、重稀土元素分餾較明顯，Eu呈負(fù)異常(0.53～0.56)，Ce為弱負(fù)異常；硅化灰?guī)r稀土元素總含量為(10.26～12.30)×10-6，平均值為11.28×10-6，Eu異常平均值為0.73，呈負(fù)異常，Ce異常不明顯；含礦硅化灰?guī)r稀土元素總含量及輕、重稀土元素分餾情況與硅化灰?guī)r相似，不過(guò)含礦硅化灰?guī)r的Eu負(fù)異常更為明顯；鉛鋅礦石稀土元素總含量為(3.45～5.92)×10-6，平均值為4.33×10-6，輕、重稀土元素總含量之比為3.00～4.11，輕、重稀土元素分餾較小，Eu異常平均值為0.97，Ce異常平均值為0.88，Eu異常不明顯，Ce呈負(fù)異常。

硅化灰?guī)r、含礦硅化灰?guī)r與生物碎屑灰?guī)r的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式十分相似(圖5)，反映其具有相同的物質(zhì)來(lái)源，也進(jìn)一步證明了以往認(rèn)為的硅質(zhì)巖實(shí)質(zhì)就是灰?guī)r硅化而成。灰?guī)r和千枚巖稀土元素配分模式差異較大，反映二者物質(zhì)來(lái)源不同，但相似的Eu負(fù)異常及不明顯的Ce異常反映二者同為正常海水沉積巖特征[14]。鉛鋅礦石的稀土元素配分模式與灰?guī)r總體具有相似之處，這與礦體賦存于灰?guī)r一側(cè)有關(guān)，但二者又具有明顯差異，鉛鋅礦石稀土元素配分模式Eu無(wú)異常和Ce負(fù)異常[圖5(b)]，表明其不是正常海水沉積作用的產(chǎn)物[28]，同時(shí)也與海底熱水沉積巖所具有的Eu正異常特征顯著不同，表明鉛鋅礦石更多與熱液成因有關(guān)，含礦硅化灰?guī)r、鉛鋅礦石的重稀土元素富集，可能是含礦熱液帶入的重稀土礦物所致。

表2 圍巖及鉛鋅礦石微量元素分析結(jié)果Tab.2 Analysis Results of Trace Elements of Wall Rocks and Pb-Zn Ores

注：wREE為稀土元素總含量；wLREE為輕稀土元素總含量；wHREE為重稀土元素總含量；w(·)N為元素含量球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化后的值。

3.3 H-O同位素組成

樣品采自鳳太礦集區(qū)東塘子鉛鋅礦床795中段南翼采礦坑道，在主成礦階段鉛鋅礦石、礦體與圍巖接觸部位沿走向分布的方解石石英脈進(jìn)行取樣。脈狀礦石主要以方鉛礦、黃鐵礦、閃鋅礦、黃銅礦及黝銅礦為主，塊狀礦石以閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦為主，方解石石英脈中主要含少量方鉛礦及黃銅礦。石英單礦物挑選在河北省廊坊市宇能巖石礦物分選技術(shù)服務(wù)有限公司完成，H、O同位素測(cè)定在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試中心完成。O同位素測(cè)試儀器為Delta V Advantage

儀，H同位素測(cè)試儀器為MAT-253氣體同位素質(zhì)譜計(jì)。

由測(cè)試結(jié)果(表3)可知，東塘子鉛鋅礦床不同類型樣品中石英的δ18OV-SMOW值為19.7‰～21.3‰，平均值為20.6‰，δDV-SMOW值為-94.9‰～-83.3‰，平均值為-87.0‰。根據(jù)石英包裹體的均一溫度和礦物-水體系的O同位素分餾方程(1 000lnα=3.38×106/(273.16+T)2-3.4[29]，其中，α為石英和水之間的分餾系數(shù)，T為均一溫度)，計(jì)算獲得成礦流體的δ18OH2O值為8.0‰～11.1‰，平均值為9.8‰(表2)。據(jù)賈潤(rùn)幸等對(duì)鳳太礦集區(qū)內(nèi)鉛鋅礦床的流體包裹體研究，鉛鋅礦石中石英包裹體均一溫度在200 ℃左右，且總體來(lái)看，均一溫度由脈狀礦石→塊狀礦石→低溫?zé)嵋好}依次減小[15]，因此，本文取脈狀鉛鋅礦石包裹體均一溫度為225 ℃，塊狀鉛鋅礦石均一溫度為215 ℃，方解石石英脈均一溫度為200 ℃。

表3 鉛鋅礦石與方解石石英脈H-O同位素組成Tab.3 H-O Isotopic Compositions of Pb-Zn Ores and Calcite-quartz Vein

注：δDV-SMOW值為參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)V-SMOW的H同位素值；δ18OV-SMOW值為參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)V-SMOW的O同位素值；δ18OH2O值為巖漿水中O同位素值；均一溫度(T)計(jì)算參考文獻(xiàn)[29]。

4 討 論

4.1 礦石特征

東塘子鉛鋅礦床內(nèi)石英脈非常發(fā)育，以近順層為主，其上疊加有后期橫向石英細(xì)脈，晚期則發(fā)育規(guī)模較大的順層產(chǎn)出的方解石石英脈，整個(gè)成礦過(guò)程伴隨著強(qiáng)烈的熱液活動(dòng)[圖3(a)]，鉛鋅礦體不具備噴流沉積特有的紋層狀構(gòu)造特征。鉛鋅礦石顯微結(jié)構(gòu)顯示，礦石中黃鐵礦多見(jiàn)環(huán)帶狀結(jié)構(gòu)特征[圖3(b)]，方鉛礦交代黃鐵礦、黃銅礦交代方鉛礦與閃鋅礦[圖3(c)、(d)]等現(xiàn)象普遍可見(jiàn)。鉛鋅礦石宏觀與微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)造均顯示出明顯的熱液成礦特征。

4.2 黃鐵礦成因

塊狀鉛鋅礦石中黃鐵礦w(Co)/w(Ni)值為4.44～15.57，平均為8.56；脈狀鉛鋅礦石中黃鐵礦w(Co)/w(Ni)值為8.25～29.20，平均為18.70。將黃鐵礦投圖于Co-Ni比值成因判別圖解[圖6(a)]，投影點(diǎn)均位于w(Co)/w(Ni)=10演化線附近，遠(yuǎn)大于w(Co)/w(Ni)=1演化線，表明其為熱液成因黃鐵礦[30]。黃鐵礦中的As、Co、Ni含量及變化是判定黃鐵礦成因及區(qū)分礦床類型的重要指標(biāo)[31]。為進(jìn)一步明確熱液成因黃鐵礦的熱液來(lái)源，將東塘子鉛鋅礦床的塊狀鉛鋅礦石、脈狀鉛鋅礦石中的黃鐵礦投入As-Co-Ni三角相圖解，投影點(diǎn)均位于火山-巖漿熱液成因區(qū)域[圖6(b)]，表明鉛鋅礦石中黃鐵礦為火山-巖漿熱液成因。

圖件引自文獻(xiàn)[30]和[31]圖6 黃鐵礦成因判別圖解Fig.6 Genesis Discriminant Diagrams of Pyrites

4.3 成礦流體特征

H、O同位素分析結(jié)果顯示，δDV-SMOW值為-94.9‰～-83.3‰，δ18OH2O值為8.0‰～11.1‰，平均值為9.8‰。δ18OH2O值接近Ohmoto定義的巖漿水O同位素組成范圍(5.5‰～9.5‰)[32]，δDV-SMOW值略低于巖漿水H同位素組成范圍(-80‰～-40‰)，且分布相對(duì)集中，與標(biāo)準(zhǔn)巖漿水的分布區(qū)間接近，說(shuō)明成礦流體主要為巖漿水。由δDV-SMOW-δ18OH2O圖解(圖7)可知，東塘子鉛鋅礦床石英樣品投影點(diǎn)相對(duì)集中分布，位于巖漿水右下方并靠近巖漿水，成礦早階段到晚階段，成礦流體組成由右向左略有偏移，推斷成礦早階段成礦流體可能主要為巖漿水，含礦流體在沿?cái)嗔严蛏线\(yùn)移過(guò)程中，與地層中的有機(jī)水發(fā)生H、O同位素交換，隨著成礦作用的進(jìn)行，大氣降水參與其中，這與鳳太礦集區(qū)同時(shí)代的八方山—二里河鉛鋅礦床成礦流體特征與演化十分相近[11]。

圖7 東塘子鉛鋅礦床δDV-SMOW-δ18OH2O圖解Fig.7 Diagram of δDV-SMOW-δ18OH2O in Dongtangzi Pb-Zn Deposit

4.4 礦床成因與成礦機(jī)制

隨著近年來(lái)鳳太礦集區(qū)鉛鋅礦床的構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、礦床地質(zhì)、年代學(xué)等研究的不斷深入，關(guān)于鉛鋅礦床的成因有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，部分學(xué)者提出后生成礦的觀點(diǎn)，認(rèn)為鉛鋅成礦與印支期構(gòu)造巖漿活動(dòng)有關(guān)[23-25]。以往關(guān)于鳳太礦集區(qū)鉛鋅礦床成因的主流觀點(diǎn)是海底噴流沉積的SEDEX型礦床或噴流沉積-(構(gòu)造)改造型礦床，其最主要的地質(zhì)證據(jù)是鉛鋅礦體受泥盆系地層控制的特征明顯，礦體呈層狀賦存于中泥盆統(tǒng)古道嶺組地層中，但野外調(diào)查表明，礦體主要分布在中泥盆統(tǒng)古道嶺組灰?guī)r與上泥盆統(tǒng)星紅鋪組千枚巖的接觸界面上，明顯受“硅鈣面”控制，這種受“硅鈣面”控制的礦床成礦往往與巖漿期后熱液關(guān)系密切，蝕變礦物組合早期以強(qiáng)硅化為主，成礦期以硅化、方解石化、碳酸鹽化為主[33]，鉛鋅礦體噴流沉積成礦的層控特征并不充分。以往認(rèn)為的本區(qū)噴流形成的含礦硅質(zhì)巖實(shí)為灰?guī)r受熱液蝕變而形成的含礦硅化灰?guī)r，這一點(diǎn)通過(guò)其與灰?guī)r的稀土元素配分模式(圖5)基本相同得以證明，噴流沉積形成的硅質(zhì)巖并不存在。鳳太礦集區(qū)鉛鋅礦床成礦作用時(shí)代集中在198～226 Ma[11]，即晚三疊世—早侏羅世，且以晚三疊世為主，金礦床成礦時(shí)代總體略晚于鉛鋅礦床，巖漿巖成巖時(shí)代為201～230 Ma[11]，鉛鋅礦床賦礦地層形成時(shí)代為泥盆紀(jì)，成礦時(shí)代明顯晚于沉積地層時(shí)代，與噴流沉積成因認(rèn)識(shí)不相符，而與區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育的侵入巖漿巖形成時(shí)代耦合，暗示鳳太礦集區(qū)鉛鋅礦床成礦與印支晚期南秦嶺構(gòu)造帶巖漿活動(dòng)關(guān)系密切。

隨著全國(guó)危機(jī)礦山接替資源找礦專項(xiàng)項(xiàng)目的實(shí)施，中國(guó)大量淺海相碳酸鹽建造中受層間構(gòu)造及“硅鈣面”控制的似層狀產(chǎn)出的、以往有爭(zhēng)議的噴流沉積型礦床基本上都是巖漿熱液型礦床，其成礦地質(zhì)體為隱伏巖體，從而由此決定了深部找礦方向[34]。其中，遼寧青城子礦集區(qū)鉛鋅銀金礦床以往被認(rèn)為屬噴流沉積成因，而近期研究認(rèn)為礦床的主要形成機(jī)制可能為巖漿熱液作用[35-36]；江蘇南京棲霞山鉛鋅多金屬礦床最新研究顯示其成因也是受石炭系黃龍組灰?guī)r與高麗山組砂巖之間“硅鈣面”控制的巖漿熱液礦床，與早白堊世晚期巖漿活動(dòng)密切相關(guān)，而非以往的噴流沉積成因[37]。鳳太礦集區(qū)鉛鋅礦床與青城子礦集區(qū)鉛鋅銀金礦床、棲霞山鉛鋅多金屬礦床等成礦特征十分相似，在礦床成因認(rèn)識(shí)方面可以與之類比。

東塘子鉛鋅礦床野外觀察未見(jiàn)明顯條紋、條帶狀礦石特征，礦化部位發(fā)育多期石英脈與碳酸鹽脈。礦石顯微結(jié)構(gòu)構(gòu)造與標(biāo)型礦物研究顯示礦物交代現(xiàn)象普遍，并且多見(jiàn)方鉛礦與閃鋅礦沿石英脈邊部分布。鉛鋅礦石中黃鐵礦成分分析指示其為火山-巖漿熱液成因，均說(shuō)明礦床熱液成礦特征明顯。東塘子鉛鋅礦床硫化物Rb-Sr等時(shí)線年齡為(211.6±2.6)Ma[11]，與本區(qū)侵入巖時(shí)代一致。成礦流體H-O同位素研究顯示流體早期以巖漿水為主，為多種流體混合，而與海底熱水噴流沉積礦床的中—低溫度、低鹽度、以海水為主的成礦流體特征不符。礦石δ34S值為-1.5‰～10.5‰，平均值為6.88‰，明顯低于本區(qū)泥盆紀(jì)海水硫酸鹽δ34S值，又高于巖漿δ34S值，暗示成礦作用中巖漿硫的參與。礦石Pb同位素研究認(rèn)為Pb來(lái)源可能為幔源鉛與上地殼鉛的混合，處于俯沖帶向造山帶演化的構(gòu)造環(huán)境，而非熱水沉積環(huán)境[11]。從鳳太礦集區(qū)構(gòu)造背景來(lái)看，區(qū)內(nèi)鉛鋅金成礦時(shí)代處于構(gòu)造環(huán)境由擠壓轉(zhuǎn)為拉伸-減壓的狀態(tài)，正是區(qū)內(nèi)巖漿-流體作用最為活躍的時(shí)期，同時(shí)構(gòu)造體制的轉(zhuǎn)變引發(fā)了區(qū)內(nèi)成礦物理-化學(xué)條件的臨界轉(zhuǎn)換，巖漿和變質(zhì)流體在減壓拉伸和背斜虹吸作用的雙重機(jī)制下沿地殼深部向上運(yùn)移，在此過(guò)程期間萃取地層中含礦物質(zhì)，運(yùn)移至地殼淺部，在背斜虛脫空間充填、交代成礦。因此，相較于噴流沉積礦床，東塘子鉛鋅礦床所表現(xiàn)的地質(zhì)特征以及本次測(cè)試所獲得的數(shù)據(jù)，均顯示其是受中泥盆統(tǒng)古道嶺組灰?guī)r與上泥盆統(tǒng)星紅鋪組千枚巖之間“硅鈣面”控制的巖漿熱液礦床。

東塘子鉛鋅礦床礦區(qū)內(nèi)及周邊地表尚未發(fā)現(xiàn)有巖體出露，深部坑道工程也沒(méi)有控制到巖體，但在深部鉆探工程中控制到厚度超過(guò)60 m的花崗斑巖脈，推斷礦區(qū)深部可能存在隱伏巖體。東塘子鉛鋅礦床礦體隨著控礦背斜向西側(cè)伏，目前勘查深度已達(dá)千余米，隨著對(duì)礦體的繼續(xù)控制，勘查深度將不斷增加，會(huì)逐漸接近隱伏巖體部位，深部可能存在成礦作用中心，而這類與巖漿作用有關(guān)的巖漿期后熱液礦床，往往與矽卡巖型鉛鋅礦床聯(lián)系緊密，其深部找礦潛力較大。

5 結(jié) 語(yǔ)

(1)依據(jù)礦石的礦物組合、結(jié)構(gòu)構(gòu)造以及脈體的相互穿插關(guān)系等，將陜西鳳太礦集區(qū)東塘子鉛鋅礦床分為4個(gè)成礦階段：脈狀硫化物-鐵碳酸鹽-石英階段(Ⅰ階段)、塊狀硫化物-碳酸鹽階段(Ⅱ階段)、方解石石英脈-貧硫化物階段(Ⅲ階段)、厚大石英碳酸鹽脈-貧硫化物階段(Ⅳ階段)，其中，Ⅰ、Ⅱ階段為主成礦階段。

(2)東塘子鉛鋅礦床脈狀與塊狀鉛鋅礦石中黃鐵礦w(Co)/w(Ni)平均值分別為18.70與8.56，據(jù)此判別礦石中黃鐵礦為熱液成因，暗示礦床形成與熱液活動(dòng)關(guān)系密切。

(3)鉛鋅礦石球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式Eu無(wú)異常和Ce負(fù)異常，表明其可能不是正常海水沉積作用的產(chǎn)物，同時(shí)也與海底熱水沉積巖所具有的Eu正異常特征顯著不同，認(rèn)為其與熱液活動(dòng)有關(guān)，含礦硅化灰?guī)r、鉛鋅礦石的重稀土元素富集可能是含礦熱液帶入的重稀土礦物所致，礦床成礦流體主要來(lái)源于巖漿水，并有地層建造水的加入。

(4)東塘子鉛鋅礦床成礦作用與區(qū)域印支期構(gòu)造巖漿活動(dòng)關(guān)系密切，其成因類型認(rèn)為是受中泥盆統(tǒng)古道嶺組灰?guī)r與上泥盆統(tǒng)星紅鋪組千枚巖之間“硅鈣面”控制的巖漿熱液型礦床，深部可能存在隱伏巖體與成礦作用中心，其深部找礦潛力較大。