陕西凤太矿集区东塘子铅锌矿床地质-地球化学特征与成因

张革利，王瑞廷，田 涛，丁 坤，高卫宏，郭永永

(1.宝鸡西北有色七一七总队有限公司，陕西 宝鸡 721015； 2.西北有色地质矿业集团有限公司，陕西 西安 710054； 3.长安大学 地球科学与资源学院，陕西 西安 710054)

0 引 言

陕西凤太矿集区地处秦祁昆造山系秦岭弧盆系南秦岭陆缘盆地中部，是南秦岭著名的有色金属、贵金属成矿区。矿集区已累计探明铅锌金属储量超过500×104t，金储量约200 t，已探明的矿床大多分布于矿集区西部，并形成南、北两个矿床集中分布区。铅硐山—东塘子铅锌矿床位于凤太矿集区南部铅硐山一带，包括东部的铅硐山和西部的东塘子两个矿段，矿床累计获得铅锌金属储量近200×104t，伴生有益元素Ag、Au、Cd、Hg。

前人对凤太矿集区铅锌矿床地质与成矿规律[1-8]、构造地质[9]、矿床地球化学[10-15]、年代学[16]等方面进行了大量研究，提出了不同的矿床成因认识。20世纪70年代，西北有色地质勘查局七一七总队勘查人员认为凤太矿集区铅锌矿床属层控型矿床，铅锌矿体受中泥盆统古道岭组地层控制，产于该层顶部[17-18]；20世纪80年代以来，大部分研究者认为铅锌矿床属海底热水喷流沉积，或热水沉积改造(再造)型矿床，泥盆纪海底热水喷流沉积作用形成铅锌初始的矿源层或矿胚，印支中晚期伴随秦岭造山带造山作用发育大量走滑、断陷、推覆和逆冲等构造形式，在凤太矿集区形成紧密线状褶皱与层滑断裂，在此过程中对前期已形成的矿源层或矿胚进行改造，使成矿物质活化转移，进入背斜构造的层滑断裂带和虚脱空间沉淀成矿[19-22]；近年来，凤太矿集区铅锌矿床最新年代学研究将矿床形成时代限定为晚三叠世(198～226 Ma)，与区内印支期岩浆活动时代(201～230 Ma)一致，成矿流体与物质来源的进一步研究也佐证了岩浆活动参与成矿过程[11]，因此，凤太矿集区铅锌矿床是印支期构造-岩浆-热液活动的产物，是后生流体充填交代矿床[23-26]。综上所述，凤太矿集区铅锌矿床成因认识的根本分歧在于矿床形成是沉积成因还是热液成因。矿床成因进一步研究是凤太矿集区继续开展深部找矿预测的前提和基础。本文选取东塘子铅锌矿床为研究对象，主要从矿石结构构造、标型矿物地球化学特征、成矿流体等方面寻找新的证据，结合前人研究成果对矿床成因进行初步探讨，以期深入研究凤太矿集区铅锌矿床成因、成矿作用等，并对凤太矿集区深部隐伏矿找矿起到一定的指示作用。

1 区域地质概况

图1 陕西凤太矿集区西部矿产地质简图Fig.1 Geological Sketch Map of Mineral Deposits in the West Fengxian-Taibai Ore Concentration Area of Shaanxi

凤太矿集区主要出露中—上泥盆统浅变质碳酸盐岩与细碎屑岩建造，出露地层由老到新依次为中泥盆统古道岭组(D2g)结晶灰岩、含生物碎屑灰岩，上泥盆统星红铺组(D3x)含碳千枚岩、铁白云质粉砂质千枚岩、绿泥石粉砂质千枚岩、薄层灰岩，上泥盆统九里坪组(D3j)长英质砂岩、砂质千枚岩、薄层灰岩。矿集区南部出露大面积三叠系类复理石沉积地层，西北部主要出露白垩系东河群砾岩夹砂岩，以及少量的石炭系碳酸盐夹细碎屑岩(图1)。与铅锌成矿关系密切的是中泥盆统古道岭组地层与上泥盆统星红铺组底部层位。

凤太矿集区主体构造格架为古岔河—桑园坝复向斜，其两翼次级褶皱发育，变形强烈，并由一系列背向斜相间排列而成，展布与区域构造线一致(图1)。次级背斜往往控制铅锌铜矿床的产出，矿体大多赋存于控矿背斜鞍部及两翼，并在鞍部形成富厚矿体。矿集区内断裂构造发育，除前已述及的两条控制矿集区南、北边界的区域大断裂外，次一级断裂主要有近EW—NWW向压性断裂、NW向压扭性断裂、NE—NEE向张扭性断裂、NNE—SN向张性-张扭性断裂。其中近EW—NWW向压性断裂规模最大，为长期活动的活动断裂，是深部矿质运移的通道；NE—NEE向张扭性断裂与NW向压扭性断裂为成矿后断裂，往往对矿体有小范围的错动。

凤太矿集区侵入岩体与岩脉发育，侵入岩体主要分布于东部，有花红树坪岩体与西坝岩体(图1)。花红树坪岩体呈较小的岩株以NWW向侵位于泥盆系地层，主要岩石类型为中细粒花岗闪长岩，岩体锆石U-Pb年龄为(225.9+1.2)Ma[25]，属晚三叠世侵入岩体。岩体与围岩接触带发育角岩化和矽卡岩化，局部见黑钨矿化；岩体南侧长沟、洞沟等铅锌矿床发育大量热接触变质形成的大理岩，局部沿断裂充填有重晶石脉，均与该岩体有关。西坝岩体沿NWW向展布，主要由花岗闪长岩、二长花岗岩和英云闪长岩组成，其中花岗闪长岩锆石U-Pb年龄为(218±1)Ma，二长花岗岩锆石U-Pb年龄为(219±1)Ma[27]，与花红树坪岩体同属于晚三叠世侵入岩体。岩体外接触带发育角岩化，局部见红柱石矿化。除侵入岩体外，NWW向与NE向岩脉发育，NWW向岩脉主要为花岗斑岩脉，分布于矿集区中部，NE向岩脉主要为闪长岩脉与闪长玢岩脉，在铅锌矿床、金矿床部位集中分布。侵入岩体与岩脉为本区铅锌与金成矿提供了热动力条件。

2 矿床地质

2.1 矿区地质

图2 铅硐山—东塘子铅锌矿床地质简图与联合剖面Fig.2 Geological Sketch Map and Combined Profiles of Qiandongshan-Dongtangzi Pb-Zn Deposit

矿集区未见较大规模侵入岩体，但岩脉发育，岩性主要为闪长玢岩和花岗斑岩。闪长玢岩脉呈NE向展布，花岗斑岩脉呈近EW向展布。花岗斑岩脉多发育于铅硐山背斜南翼，并斜切背斜南翼Ⅱ-1矿体。东塘子矿段深部钻探控制花岗斑岩脉厚度变大，局部斜厚超过60 m，预示深部可能存在隐伏岩体。

2.2 矿体特征

东塘子铅锌矿床由10个矿体组成，其中以Ⅰ-1、Ⅱ-1号矿体规模最大。Ⅰ-1、Ⅱ-1号矿体在铅硐山矿段分别产于铅硐山复式背斜北支背斜北翼与南支背斜南翼古道岭组灰岩和星红铺组千枚岩接触界面[图2(a)]，在东塘子矿段矿体完全隐伏，矿体产于南、北两分支背斜鞍部与两翼两组地层接触界面，并且鞍部矿体厚度最大[图2(b)]。赋矿岩石为硅化铁白云岩、硅化灰岩和少量硅化千枚岩。矿体与上盘千枚岩界线清晰截然，与下盘硅化灰岩界线多呈渐变关系。

Ⅰ-1号矿体在东部铅硐山矿段为主矿体，赋存于北支背斜北翼，在东塘子矿段赋存于背斜鞍部及北翼，走向为90°～100°，倾向为0°～7°，倾角为56°～78°，向西倾伏，倾伏角为35°～39°，东塘子矿段倾伏角变为19°～20°。矿体地表出露长546 m，深部长1 350 m，沿倾斜最大延深454 m，平均厚度为9.55 m。矿石类型为硫化物矿石，主要为锌矿石、铅锌矿石及少量铅矿石。铅锌资源储量为56×104t，Pb平均品位为1.67%，Zn平均品位为7.06%。

Ⅱ-1号矿体在西部东塘子矿段为主矿体，赋存于南支背斜鞍部及两翼，在铅硐山矿段赋存于南支背斜南翼，走向为115°～120°，倾向为205°～210°，倾角为80°～85°，深部局部向北倒转，向西倾伏，倾伏角为27°。矿体地表出露长65 m，深部长1 800 m，沿倾斜最大埋深800 m，平均厚度为7.74 m。矿石类型为硫化物矿石，以锌矿石、铅锌矿石为主，局部有铅矿石。铅锌资源储量为67×104t，Pb平均品位为1.54%；Zn平均品位为6.89%。

Ⅰ-1、Ⅱ-1号矿体铅锌品位沿矿体走向自东向西由高变低，与矿体厚度变化基本一致，背斜鞍部矿体厚度最大，品位最高，向两翼逐渐变小至尖灭。除产于灰岩与千枚岩接触界面的Ⅰ-1、Ⅱ-1号主矿体外，在古道岭组灰岩内部发育有网脉状矿体，沿灰岩中裂隙充填，常伴随石英网脉产出，呈团块状产于石英脉中及石英脉与灰岩接触部位，规模小且延伸不大；在主矿体上盘千枚岩层间发育少量细脉状或透镜状矿体，厚度从几毫米到几厘米不等，硫化物一般结晶好、粒度大，但规模较小，厚度变化大且不连续。

铅硐山—东塘子铅锌矿体严格受次级背斜与层滑断层共同控制，赋存于背斜核部古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触界面，由于千枚岩和灰岩的能干性不同，在褶皱过程中形成背斜鞍部虚脱空间和层滑断裂，该部位同时又是物理-化学条件转换界面，有利于矿质沉淀，往往在背斜鞍部虚脱部位形成厚大矿体，向翼部延伸矿体逐渐变小，次级背斜和古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩之间的层间构造是矿体的主要控矿因素。

2.3 矿石特征与围岩蚀变

东塘子铅锌矿床矿石类型按矿石的结构、构造、矿物组合特征，可分为浸染状、条带状、块状及脉状铅锌硫化物矿石。矿石矿物主要为闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、菱铁矿、黄铜矿等，脉石矿物包括方解石、铁白云石、白云石、石英等。矿石主要发育结晶结构、交代结构、碎裂结构、揉皱压力影结构，次为乳滴状结构、显微包含结构、溶蚀结构、骸晶结构等(图3)；矿石构造以块状、透镜状、浸染状、团块状为主，脉状、网脉状、条带状等次之(图4)，其中块状、浸染状和透镜状矿石主要发育在背斜转折端，条带状、团块状、脉状和网脉状矿石主要发育在背斜两翼。

图3 铅锌矿石手标本与显微矿化特征Fig.3 Hand Specimen and Microscopic Mineralization Characteristics of Pb-Zn Ores

图4 东塘子铅锌矿床各成矿阶段地质特征Fig.4 Geological Characteristics of Different Mineralization Stages in Dongtangzi Pb-Zn Deposit

围岩蚀变广泛发育于赋矿岩石及顶、底板的近矿围岩中，蚀变类型以硅化、白云石化、绢云母化、黄铁矿化、石墨化为主。早期蚀变以硅化为主，伴有较强黄铁矿化，局部沿石英脉边部发育绢云母化；主成矿期主要为硅化、白云石化；晚期蚀变主要表现为较强的碳酸盐化。蚀变强度总体表现为:越接近矿脉蚀变越强，远离矿脉蚀变则迅速减弱；背斜转折端部位蚀变较强，向两翼延伸则减弱。蚀变岩含碳质较高，主要矿物成分为微—细粒的石英、方解石和含铁白云石，常伴生浸染状的中—细粒硫化物矿物。

2.4 成矿阶段

本文对东塘子矿段795、860、910、960等4个中段铅锌矿体进行了详细的观察，依据矿石的矿物组合、结构构造以及脉体的相互穿插关系等，将其成矿作用划分为4个阶段(图4)。

脉状硫化物-铁碳酸盐-石英阶段(Ⅰ阶段)主要矿物组合为黄铁矿+方铅矿+黄铜矿+闪锌矿+碳酸盐矿物+石英，为主成矿阶段。该阶段表现为富黄铁矿的石英-黄铁矿-方铅矿脉，脉体近乎平行沿矿带走向密集分布，并含有少量闪锌矿和黄铜矿。该阶段硫化物粒度较粗，总体为中粒，其矿化规模与强度相对较小，并且以富集黄铁矿和方铅矿为特征。

块状硫化物-碳酸盐阶段(Ⅱ阶段)主要矿物组合为闪锌矿+黄铁矿+方铅矿+碳酸盐矿物+极少量石英，为主成矿阶段。该阶段主要特征为富闪锌矿、方铅矿，局部富集黄铁矿，整体呈块状构造。闪锌矿呈细—微细粒，颜色以深褐色为主；方铅矿、黄铁矿呈微细粒状。该阶段交代作用明显，可见大量闪锌矿、方铅矿交代黄铁矿形成骸晶结构。此外，该阶段矿石中可见较多环带状黄铁矿，表明黄铁矿的核部与边部成分存在差异。

方解石石英脉-贫硫化物阶段(Ⅲ阶段)主要为NE向方解石石英脉，脉体切穿Ⅰ、Ⅱ阶段矿石，走向主要为NE向，见少量NWW向，倾角近直立，形态规则，宽度一般几厘米至十几厘米，延伸不大，规模较小。脉体内局部见方铅矿化，粒度较粗。显微特征观察显示金属硫化物多赋存于石英脉两侧的含矿岩石中，脉体中仅见少量黄铁矿与方铅矿，含矿性差。

厚大石英碳酸盐脉-贫硫化物阶段(Ⅳ阶段)以厚大石英碳酸盐脉和贫硫化物为主要特征，石英碳酸盐脉发育于矿体与下盘厚层结晶灰岩接触部位，沿地层走向产出，形态不规则。脉体以方解石为主，体积分数大于95%，石英体积分数较少，仅存于方解石颗粒间隙处。脉体内金属硫化物体积分数极少，局部见有细脉状方铅矿与少量方铅矿集合体，此外见少量黄铁矿零星分布，含矿性差。该阶段为成矿晚阶段，石英碳酸盐脉穿插围岩并截切了早、中期各阶段矿体与热液脉体。

3 矿床地球化学

3.1 黄铁矿成分

本文采集凤太矿集区东塘子铅锌矿床主矿体795中段、860中段的铅锌矿石进行光薄片制作，在显微镜下挑选出具有代表性的样品，然后对挑选出来的黄铁矿进行电子探针分析并提取其中的成因指示信息。样品测试在中国地质调查局西安地质调查中心实验测试中心电子探针分析室完成，仪器型号为JXA-8230(4CH)，测试条件为电压20 kV，电流20 nA，束斑直径5 μm或1 μm。黄铁矿中各元素含量(质量分数，下同)列于表1。

表1 黄铁矿电子探针分析结果Tab.1 Electron Microprobe Analysis Results of Pyrites

注：w(·)为元素或化合物含量;wtotal为总含量。

块状矿石黄铁矿S含量为52.692%～54.047%，平均值为53.310%；Fe含量为46.220%～47.078%，平均值为46.554%；As含量为(1 520～5 670)×10-6，平均值为3 442×10-6；Co含量为(400～1 090)×10-6，平均值为750×10-6；Ni含量为(0～90)×10-6，平均值为42×10-6。脉状矿石黄铁矿S含量为50.944%～54.275%，平均值为52.687%；Fe含量为45.120%～47.396%，平均值为46.211%；As含量为(820～24 050)×10-6，平均值为7 972×10-6；Co含量为(370～1 460)×10-6，平均值为778×10-6；Ni含量为(0～80)×10-6，平均值为22×10-6。

3.2 微量元素地球化学特征

本文采集凤太矿集区东塘子铅锌矿床主矿体795中段、860中段的铅锌矿石、近矿围岩以及赋矿的硅化灰岩等样品，这些样品首先经过严格挑选并用清水洗净、晾干，送至河北省廊坊市宇能岩石矿物分选技术服务有限公司加工破碎，然后在核工业北京地质研究院分析测试中心进行测试分析。微量元素和稀土元素分析使用美国珀金埃尔默(Perkinelmer)仪器有限公司生产的Elan DCR-e型等离子体质谱分析仪，测试条件为温度20 ℃，相对湿度30%。绝大多数微量元素的重复性测试相对标准偏差优于5%。分析结果如表2所示。

ws为样品含量；wc为球粒陨石含量；同一图中相同线条对应相应围岩及铅锌矿石图5 围岩及铅锌矿石球粒陨石标准化稀土元素配分模式Fig.5 Chondrite-normalized REE Patterns of Wall Rocks and Pb-Zn Ores

铅锌矿石中Sb含量为(5.450%～14.200%)×10-6，明显高于千枚岩中Sb含量，更是硅化灰岩、含矿硅化灰岩的近1 000倍；含矿硅化灰岩中的W、Mo含量也明显高于生物碎屑灰岩，反映了成矿作用中强烈的热液活动，这与矿床中发育大量热液作用形成的石英脉、方解石脉相一致。W、Mo、Sb是(岩浆)热液活动的指示元素，铅锌矿石中W、Mo、Sb含量明显高于围岩，表明热液活动与成矿过程密切相关[14]。

矿石与围岩稀土元素分析结果(表2)显示：千枚岩稀土元素总含量为(159.00%～203.30%)×10-6，平均值为181.46×10-6，轻、重稀土元素总含量之比为9.03～15.20，轻稀土元素富集，轻、重稀土元素分馏明显，Eu呈负异常(0.48～0.70)，Ce为弱负异常；生物碎屑灰岩稀土元素总含量为(7.87～13.77)×10-6，平均值为10.44×10-6，轻、重稀土元素总含量之比为5.32～5.76，轻稀土元素较富集，轻、重稀土元素分馏较明显，Eu呈负异常(0.53～0.56)，Ce为弱负异常；硅化灰岩稀土元素总含量为(10.26～12.30)×10-6，平均值为11.28×10-6，Eu异常平均值为0.73，呈负异常，Ce异常不明显；含矿硅化灰岩稀土元素总含量及轻、重稀土元素分馏情况与硅化灰岩相似，不过含矿硅化灰岩的Eu负异常更为明显；铅锌矿石稀土元素总含量为(3.45～5.92)×10-6，平均值为4.33×10-6，轻、重稀土元素总含量之比为3.00～4.11，轻、重稀土元素分馏较小，Eu异常平均值为0.97，Ce异常平均值为0.88，Eu异常不明显，Ce呈负异常。

硅化灰岩、含矿硅化灰岩与生物碎屑灰岩的球粒陨石标准化稀土元素配分模式十分相似(图5)，反映其具有相同的物质来源，也进一步证明了以往认为的硅质岩实质就是灰岩硅化而成。灰岩和千枚岩稀土元素配分模式差异较大，反映二者物质来源不同，但相似的Eu负异常及不明显的Ce异常反映二者同为正常海水沉积岩特征[14]。铅锌矿石的稀土元素配分模式与灰岩总体具有相似之处，这与矿体赋存于灰岩一侧有关，但二者又具有明显差异，铅锌矿石稀土元素配分模式Eu无异常和Ce负异常[图5(b)]，表明其不是正常海水沉积作用的产物[28]，同时也与海底热水沉积岩所具有的Eu正异常特征显著不同，表明铅锌矿石更多与热液成因有关，含矿硅化灰岩、铅锌矿石的重稀土元素富集，可能是含矿热液带入的重稀土矿物所致。

表2 围岩及铅锌矿石微量元素分析结果Tab.2 Analysis Results of Trace Elements of Wall Rocks and Pb-Zn Ores

注：wREE为稀土元素总含量；wLREE为轻稀土元素总含量；wHREE为重稀土元素总含量；w(·)N为元素含量球粒陨石标准化后的值。

3.3 H-O同位素组成

样品采自凤太矿集区东塘子铅锌矿床795中段南翼采矿坑道，在主成矿阶段铅锌矿石、矿体与围岩接触部位沿走向分布的方解石石英脉进行取样。脉状矿石主要以方铅矿、黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿及黝铜矿为主，块状矿石以闪锌矿、方铅矿、黄铁矿为主，方解石石英脉中主要含少量方铅矿及黄铜矿。石英单矿物挑选在河北省廊坊市宇能岩石矿物分选技术服务有限公司完成，H、O同位素测定在核工业北京地质研究院分析测试中心完成。O同位素测试仪器为Delta V Advantage

仪，H同位素测试仪器为MAT-253气体同位素质谱计。

由测试结果(表3)可知，东塘子铅锌矿床不同类型样品中石英的δ18OV-SMOW值为19.7‰～21.3‰，平均值为20.6‰，δDV-SMOW值为-94.9‰～-83.3‰，平均值为-87.0‰。根据石英包裹体的均一温度和矿物-水体系的O同位素分馏方程(1 000lnα=3.38×106/(273.16+T)2-3.4[29]，其中，α为石英和水之间的分馏系数，T为均一温度)，计算获得成矿流体的δ18OH2O值为8.0‰～11.1‰，平均值为9.8‰(表2)。据贾润幸等对凤太矿集区内铅锌矿床的流体包裹体研究，铅锌矿石中石英包裹体均一温度在200 ℃左右，且总体来看，均一温度由脉状矿石→块状矿石→低温热液脉依次减小[15]，因此，本文取脉状铅锌矿石包裹体均一温度为225 ℃，块状铅锌矿石均一温度为215 ℃，方解石石英脉均一温度为200 ℃。

表3 铅锌矿石与方解石石英脉H-O同位素组成Tab.3 H-O Isotopic Compositions of Pb-Zn Ores and Calcite-quartz Vein

注：δDV-SMOW值为参考国际标准物质V-SMOW的H同位素值；δ18OV-SMOW值为参考国际标准物质V-SMOW的O同位素值；δ18OH2O值为岩浆水中O同位素值；均一温度(T)计算参考文献[29]。

4 讨 论

4.1 矿石特征

东塘子铅锌矿床内石英脉非常发育，以近顺层为主，其上叠加有后期横向石英细脉，晚期则发育规模较大的顺层产出的方解石石英脉，整个成矿过程伴随着强烈的热液活动[图3(a)]，铅锌矿体不具备喷流沉积特有的纹层状构造特征。铅锌矿石显微结构显示，矿石中黄铁矿多见环带状结构特征[图3(b)]，方铅矿交代黄铁矿、黄铜矿交代方铅矿与闪锌矿[图3(c)、(d)]等现象普遍可见。铅锌矿石宏观与微观结构构造均显示出明显的热液成矿特征。

4.2 黄铁矿成因

块状铅锌矿石中黄铁矿w(Co)/w(Ni)值为4.44～15.57，平均为8.56；脉状铅锌矿石中黄铁矿w(Co)/w(Ni)值为8.25～29.20，平均为18.70。将黄铁矿投图于Co-Ni比值成因判别图解[图6(a)]，投影点均位于w(Co)/w(Ni)=10演化线附近，远大于w(Co)/w(Ni)=1演化线，表明其为热液成因黄铁矿[30]。黄铁矿中的As、Co、Ni含量及变化是判定黄铁矿成因及区分矿床类型的重要指标[31]。为进一步明确热液成因黄铁矿的热液来源，将东塘子铅锌矿床的块状铅锌矿石、脉状铅锌矿石中的黄铁矿投入As-Co-Ni三角相图解，投影点均位于火山-岩浆热液成因区域[图6(b)]，表明铅锌矿石中黄铁矿为火山-岩浆热液成因。

图件引自文献[30]和[31]图6 黄铁矿成因判别图解Fig.6 Genesis Discriminant Diagrams of Pyrites

4.3 成矿流体特征

H、O同位素分析结果显示，δDV-SMOW值为-94.9‰～-83.3‰，δ18OH2O值为8.0‰～11.1‰，平均值为9.8‰。δ18OH2O值接近Ohmoto定义的岩浆水O同位素组成范围(5.5‰～9.5‰)[32]，δDV-SMOW值略低于岩浆水H同位素组成范围(-80‰～-40‰)，且分布相对集中，与标准岩浆水的分布区间接近，说明成矿流体主要为岩浆水。由δDV-SMOW-δ18OH2O图解(图7)可知，东塘子铅锌矿床石英样品投影点相对集中分布，位于岩浆水右下方并靠近岩浆水，成矿早阶段到晚阶段，成矿流体组成由右向左略有偏移，推断成矿早阶段成矿流体可能主要为岩浆水，含矿流体在沿断裂向上运移过程中，与地层中的有机水发生H、O同位素交换，随着成矿作用的进行，大气降水参与其中，这与凤太矿集区同时代的八方山—二里河铅锌矿床成矿流体特征与演化十分相近[11]。

图7 东塘子铅锌矿床δDV-SMOW-δ18OH2O图解Fig.7 Diagram of δDV-SMOW-δ18OH2O in Dongtangzi Pb-Zn Deposit

4.4 矿床成因与成矿机制

随着近年来凤太矿集区铅锌矿床的构造地质学、矿床地质、年代学等研究的不断深入，关于铅锌矿床的成因有了进一步的认识，部分学者提出后生成矿的观点，认为铅锌成矿与印支期构造岩浆活动有关[23-25]。以往关于凤太矿集区铅锌矿床成因的主流观点是海底喷流沉积的SEDEX型矿床或喷流沉积-(构造)改造型矿床，其最主要的地质证据是铅锌矿体受泥盆系地层控制的特征明显，矿体呈层状赋存于中泥盆统古道岭组地层中，但野外调查表明，矿体主要分布在中泥盆统古道岭组灰岩与上泥盆统星红铺组千枚岩的接触界面上，明显受“硅钙面”控制，这种受“硅钙面”控制的矿床成矿往往与岩浆期后热液关系密切，蚀变矿物组合早期以强硅化为主，成矿期以硅化、方解石化、碳酸盐化为主[33]，铅锌矿体喷流沉积成矿的层控特征并不充分。以往认为的本区喷流形成的含矿硅质岩实为灰岩受热液蚀变而形成的含矿硅化灰岩，这一点通过其与灰岩的稀土元素配分模式(图5)基本相同得以证明，喷流沉积形成的硅质岩并不存在。凤太矿集区铅锌矿床成矿作用时代集中在198～226 Ma[11]，即晚三叠世—早侏罗世，且以晚三叠世为主，金矿床成矿时代总体略晚于铅锌矿床，岩浆岩成岩时代为201～230 Ma[11]，铅锌矿床赋矿地层形成时代为泥盆纪，成矿时代明显晚于沉积地层时代，与喷流沉积成因认识不相符，而与区内广泛发育的侵入岩浆岩形成时代耦合，暗示凤太矿集区铅锌矿床成矿与印支晚期南秦岭构造带岩浆活动关系密切。

随着全国危机矿山接替资源找矿专项项目的实施，中国大量浅海相碳酸盐建造中受层间构造及“硅钙面”控制的似层状产出的、以往有争议的喷流沉积型矿床基本上都是岩浆热液型矿床，其成矿地质体为隐伏岩体，从而由此决定了深部找矿方向[34]。其中，辽宁青城子矿集区铅锌银金矿床以往被认为属喷流沉积成因，而近期研究认为矿床的主要形成机制可能为岩浆热液作用[35-36]；江苏南京栖霞山铅锌多金属矿床最新研究显示其成因也是受石炭系黄龙组灰岩与高丽山组砂岩之间“硅钙面”控制的岩浆热液矿床，与早白垩世晚期岩浆活动密切相关，而非以往的喷流沉积成因[37]。凤太矿集区铅锌矿床与青城子矿集区铅锌银金矿床、栖霞山铅锌多金属矿床等成矿特征十分相似，在矿床成因认识方面可以与之类比。

东塘子铅锌矿床野外观察未见明显条纹、条带状矿石特征，矿化部位发育多期石英脉与碳酸盐脉。矿石显微结构构造与标型矿物研究显示矿物交代现象普遍，并且多见方铅矿与闪锌矿沿石英脉边部分布。铅锌矿石中黄铁矿成分分析指示其为火山-岩浆热液成因，均说明矿床热液成矿特征明显。东塘子铅锌矿床硫化物Rb-Sr等时线年龄为(211.6±2.6)Ma[11]，与本区侵入岩时代一致。成矿流体H-O同位素研究显示流体早期以岩浆水为主，为多种流体混合，而与海底热水喷流沉积矿床的中—低温度、低盐度、以海水为主的成矿流体特征不符。矿石δ34S值为-1.5‰～10.5‰，平均值为6.88‰，明显低于本区泥盆纪海水硫酸盐δ34S值，又高于岩浆δ34S值，暗示成矿作用中岩浆硫的参与。矿石Pb同位素研究认为Pb来源可能为幔源铅与上地壳铅的混合，处于俯冲带向造山带演化的构造环境，而非热水沉积环境[11]。从凤太矿集区构造背景来看，区内铅锌金成矿时代处于构造环境由挤压转为拉伸-减压的状态，正是区内岩浆-流体作用最为活跃的时期，同时构造体制的转变引发了区内成矿物理-化学条件的临界转换，岩浆和变质流体在减压拉伸和背斜虹吸作用的双重机制下沿地壳深部向上运移，在此过程期间萃取地层中含矿物质，运移至地壳浅部，在背斜虚脱空间充填、交代成矿。因此，相较于喷流沉积矿床，东塘子铅锌矿床所表现的地质特征以及本次测试所获得的数据，均显示其是受中泥盆统古道岭组灰岩与上泥盆统星红铺组千枚岩之间“硅钙面”控制的岩浆热液矿床。

东塘子铅锌矿床矿区内及周边地表尚未发现有岩体出露，深部坑道工程也没有控制到岩体，但在深部钻探工程中控制到厚度超过60 m的花岗斑岩脉，推断矿区深部可能存在隐伏岩体。东塘子铅锌矿床矿体随着控矿背斜向西侧伏，目前勘查深度已达千余米，随着对矿体的继续控制，勘查深度将不断增加，会逐渐接近隐伏岩体部位，深部可能存在成矿作用中心，而这类与岩浆作用有关的岩浆期后热液矿床，往往与矽卡岩型铅锌矿床联系紧密，其深部找矿潜力较大。

5 结 语

(1)依据矿石的矿物组合、结构构造以及脉体的相互穿插关系等，将陕西凤太矿集区东塘子铅锌矿床分为4个成矿阶段：脉状硫化物-铁碳酸盐-石英阶段(Ⅰ阶段)、块状硫化物-碳酸盐阶段(Ⅱ阶段)、方解石石英脉-贫硫化物阶段(Ⅲ阶段)、厚大石英碳酸盐脉-贫硫化物阶段(Ⅳ阶段)，其中，Ⅰ、Ⅱ阶段为主成矿阶段。

(2)东塘子铅锌矿床脉状与块状铅锌矿石中黄铁矿w(Co)/w(Ni)平均值分别为18.70与8.56，据此判别矿石中黄铁矿为热液成因，暗示矿床形成与热液活动关系密切。

(3)铅锌矿石球粒陨石标准化稀土元素配分模式Eu无异常和Ce负异常，表明其可能不是正常海水沉积作用的产物，同时也与海底热水沉积岩所具有的Eu正异常特征显著不同，认为其与热液活动有关，含矿硅化灰岩、铅锌矿石的重稀土元素富集可能是含矿热液带入的重稀土矿物所致，矿床成矿流体主要来源于岩浆水，并有地层建造水的加入。

(4)东塘子铅锌矿床成矿作用与区域印支期构造岩浆活动关系密切，其成因类型认为是受中泥盆统古道岭组灰岩与上泥盆统星红铺组千枚岩之间“硅钙面”控制的岩浆热液型矿床，深部可能存在隐伏岩体与成矿作用中心，其深部找矿潜力较大。