SEDEX矿床特征及勘查方法综述

吕召俊

(昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明，650093)

SEDEX矿床是指富金属流体在海底或湖底喷流，通过沉积而形成的矿床(Sedimentary exhalative deposit，简称Sedex)，其以规模大、延伸稳定为特征，是近代矿产勘查所发现的很重要的一类矿床。通常产于受裂谷控制的克拉通内或其边缘的沉降盆地，以沉积岩为赋矿围岩，矿石富含Pb、Zn，伴生Ag和Ba，贫Cu，几乎不含 Au。涂光炽教授(1990)[1]综合各家观点，给出了SEDEX型矿床详细的定义：“在水温70℃～350℃或更高的热水介质(海水、湖水、热泉水等)中形成的主体，以沉积方式形成于水—岩石界面之上水体中之层状、似层状矿体，但也包括此界面之下可能存在的，以充填和交代形成筒状、锥状或面型热液含矿蚀变体，二者可共生或分别出现。矿种上，既包括众多的金，也包括一些非金属。”

Sangster(1994)[2]研究指出，世界铅锌矿床主要赋存于沉积岩中，矿床类型为密西西比型(MVT型)和喷流沉积型(SEDEX型)，两者合计占Pb、Zn产量及储量的三分之二。MVT型矿床一般单个矿床的矿石吨位为几千吨到1000～2000万吨，矿石平均品位多为3ω%～10ω%，矿床可成群出现；SEDEX型矿床数量相对较少，矿床不成群分布，但单个矿床的储量巨大，并且矿石品位富(Pb+Zn一般>10ω%，有的高达30ω%)，特别是元古代中的SEDEX型矿床比MVT型矿床和产于火山岩中的块状硫化物矿床(VMS型)大得多。因此，对于SEDEX型铅锌矿床的研究显得尤为重要。

1 喷流沉积型(SEDEX型)矿床成矿与定位规律

目前对SEDEX 型铅-锌矿床成矿与定位规律的认识主要有以下几个方面[3]：

(1)SEDEX 型铅-锌矿床形成于大陆裂谷、弧后裂谷和伸展盆地的中部或边部次级沉积盆地和同生断裂附近。该类矿床形成于大陆伸展体制或总体大陆挤压体制下的局部伸展背景中。沉积盆地的构造动力学类型主要有：裂陷盆地、走滑-拉分盆地、断陷盆地，多具有区域基底-沉积盆地充填地层体-后期改造与岩石地层等组成的“三层式”构造-岩石地层结构，区域基底岩石多富集 Pb-Zn 等成矿物质，并具有成矿物质可活化的矿源层特点。这些特征是战略靶区优选宏观标志和成矿区带优选的宏观依据。

(2)沉积盆地是SEDEX 型铅-锌矿床的主要定位构造，其主要特征是沉积盆地具有明显的分级。一级沉积盆地常控制着 SEDEX型铅锌成矿带，和多个大型-超大型SEDEX型铅锌矿床集中区；二级沉积盆地控制着大型-超大型金属矿床集中区中 SEDEX 型铅—锌矿床的矿床分带；三级热水沉积成矿盆地是大型-超大型矿床的定位空间，其内部常被低序次同生断裂分割、盆地基底隆起或生物(点)礁隆分隔，有些地区常发育多个四级热水洼地，它们是热水沉积矿床和热水沉积岩相的沉积容纳空间。因此，划分沉积盆地分级特征并圈定三级热水沉积成矿盆地或四级热水洼地是缩小成矿靶区有效途径。

(3)同生断裂(或称同沉积断层)不但是成矿-成盆的主控因素和热水运移的构造通道(翟裕生，1997)[4]，而且也是岩石圈深部和大陆表壳相互作用和耦合的参量。发现高序次同生断裂是圈定沉积盆地空间位置的关键，追迹和发现低序次同生断裂是寻找SEDEX型铅-锌矿床深部勘查和勘探目标的有效途径之一。

(4)热水沉积岩相发育齐全，分异良好，它们是形成SEDEX 型铅锌矿床赋矿岩石建造和岩相组合。在物质组成上，SEDEX型铅锌矿床常有直接赋存于热水沉积岩相之中，有些热水沉积岩相本身就是矿床中矿石的组成部分(如重晶石岩亚相、硫化物岩、菱铁矿岩等)；热水沉积岩相在 SEDEX 型铅锌矿床的赋矿地层具有惟一性和不可分割性，也是沉积盆地内十分重要的沉积体系和地层充填体组成部分，热水沉积岩相的亚相和微相类型划分、特征和判别的地质地球化学依据和标准是成矿预测的核心内容之一。合理划分热水沉积岩相的亚相和微相类型有助于确定同生断裂(或称同沉积断层)的空间位置、进行三级热水沉积成矿盆地或四级热水洼地的空间结构精细描述和成矿预测。

(5)多组分、多因素及多过程流体成矿作用地球化学动力学形成不同类型的矿石建造组合多组分耦合的热水场空间拓扑结构是超大型金属矿床所特有的，也是主要的勘探目标区。热水成岩成矿作用常具有突发性，若热水沉积成矿盆地中有先存的成矿流体，后继喷溢进入的热水因具有不同成分、性态，形成混合热水(或与正常沉积混合)的非平衡体系。在不同成分、性状热水混合体系的边界协同学约束条件下，两类热水场形成的热水混合体系的空间拓扑结构为：并型热水场和交型热水场。矿石建造类型及其在岩石—矿石组构学的空间变化规律研究和总结有助于在详查评价和勘探过程中矿体定位预测。

(6)SEDEX 型铅锌矿床的矿床组合类型：有(铜)银铅锌型、菱铁矿-重晶石-银-铜-铅-锌矿床组合型、含银-铅-锌矿床型和天青石-石膏-镉-铅-锌矿床组合型等4种典型矿床组合类型。

2 典型矿床实例

通过以下分析几个典型的SEDEX型Cu、Pb-Zn矿床特征，及其找矿方法进行叙述。

2.1 四川黎溪黑箐铜矿

四川会理黎溪地区是西南地区重要的铜矿产地。黎溪黑箐铜矿位于康滇地轴中段会理-东川坳拉槽西缘，区内构造由黑箐向斜组成，断裂构造包括南北向、北西向和北东向3组。多种特征显示，黑箐铜矿为 SEDEX型矿床。

2.1.1 四川黎溪黑箐铜矿控矿规律

(1)地层控矿：该铜矿矿体主要赋存于东川群落雪组中部中厚层状石英白云大理岩中，呈似层状、透镜状，与围岩产状一致，沿走向和倾向较稳定。由于黎溪地区因民组和河口群地层普遍含铜量较高，且矿体在含矿地层中较稳定，故该区落雪组成矿的矿源丰富。

(2)有机质的作用：该区铜矿与有机质关系密切。当含矿物质通过水岩反应形成富铜热液后，在上升过程遇到有机质的还原环境，发生还原反应，铜-氯络合物失稳而沉淀铜的硫化物。由于有机质的还原作用，使得铜元素能较快较好的沉淀富集，可见其意义重大。

(3)岩性控矿：该区含矿地层岩性为富有机质黑色条纹白云大理岩。由于白云岩的孔隙度大，渗透率高，因而为含矿物质的沉淀提供了有利的场所。并且其上部地层的渗透率较低，将含矿热液限定于白云岩中而呈层状分布。

(4)构造的作用：从该区地质特征分析可知，含矿部位都位于断裂带附近的有机质黑色条纹白云大理岩中。由于构造能够为含矿热液的运移、存储提供较好的通道，因此，构造的重要作用不能忽略。

2.1.2 找矿方法的总结

从该矿区的地质特征及控矿规律可知，四川会理黎溪铜矿除受地层及岩性控矿外，还在很大程度上受断裂构造的控制及有机质作用的影响。在找矿时，有机质黑色条纹白云大理岩是重要的找矿标志。

2.2 云南兰坪金顶铅锌矿床

云南兰坪金顶铅锌矿床是我国著名的超大型铅锌矿床(图1)，多数研究者认为其矿床成因属SEDEX型矿床。

图1 兰坪盆地中新生代地质与构造简图(据曾荣等[8]，2005)

2.2.1 控矿作用

该矿床的控矿作用对矿化富集影响相当明显，主要体现在以下几个方面：

(1)兰坪盆地的演化(图1)为金顶铅锌矿床的形成提供了良好的地质条件，也为金顶铅锌矿床金属活化、迁移提供了条件：侏罗纪至古新世，兰坪盆地发展为陆内拉张盆地。盆地依次缩小，最后发展为东，西两个三级盆地，中间为一隆起区的堑-垒体系。金顶矿床即产于受泌江断裂控制的三级云龙测向地堑盆地的东部。随着盆地中部的持续下降，构成高山深盆沉积环境，为深源热水汇聚的理想场所。封闭的内陆盆地在干旱的古气候环境下浓缩，形成厚层的硬石膏和含盐红色建造，既为盆地周边的金属活化提供了条件，又为金顶矿床硫化物的形成提供了大量硫源。泌江断裂的长期活动及不断深切，为深源的热水喷溢提供了通道。

(2)金顶铅锌矿床位于南北向泌江断裂和北东向隐伏断裂的交汇部位，成矿受两大断裂的控制，在两条断裂的交汇地带矿化作用最强，两地带的交汇部位具有高地热梯度特征，为区域上最高热点，由此释放出大量的热和金属，形成组分复杂的特大型金顶 Pb，Zn矿床；沿断裂向外侧矿化作用有逐淅减弱的趋势。

(3)金顶铅锌矿矿层之上最底部为中侏罗统花开左组(J2h)红层是良好的隔水层，其覆盖了整个矿区。该红层在热水喷溢成矿阶段和成岩期后的成矿阶段均起到了极为重要的屏蔽作用，阻止细菌和有机质还原硫酸盐质碎屑岩形成一个酸气田，促成了溶液中 Fe，Pb，Zn等络合物的分解，并以硫化物的形式沉淀下来。

(4)分选好、孔隙度发育的砂岩型矿石，且又直接位于中侏罗统花开左组(J2h)隔挡层之下，利于向上扩散的金属物质集中，为赋矿的有利岩石；透水性差的泥质胶结碎屑岩与漫洪带灰色粉砂岩、页岩交互重迭，矿化强度骤减，几乎不含矿。

(5)穹窿控矿使矿体厚度产生了厚→薄→厚的变化，具体表现为：穹窿褶皱过程中，在侧压力的作用下，矿体随翼部地层产生滑动，平缓地段即为引张地带，因而矿体变得富厚；陡倾地段即为挤压地段，因而矿体变薄、变贫。

2.2.2 找矿方法的总结

通过以上分析可知，区域上的成矿地质背景对成矿具有极其重要的影响，只有在认清区域地质背景的基础上，才能较好的开展下一步找矿工作。该矿区所处兰坪盆地的地质演化，为其成矿提供了首要的基础。其次，断裂构造为成矿提供了有利的通道，特别是断裂的交汇部位，因此找矿的有利部位要特别注意各断裂的交汇部位。另外，金顶铅锌矿矿层之上最底部为具良好隔水性的中侏罗统花开左组(J2h)红层，该红层在热水喷溢成矿阶段和成岩期后的成矿阶段均起到了极为重要的屏蔽作用，并阻止细菌和有机质还原硫酸盐质碎屑岩，促使溶液中 Fe，Pb，Zn等络合物分解、沉淀，花开左组是寻找铅锌矿的有利地层。分选好，孔隙度发育的砂岩型矿石，且又直接位于中侏罗统花开左组隔挡层之下，有利于金属物质集中，是找矿的有利岩石。最后，褶皱部位的变化对矿体的厚度变化影响极大，在找矿过程中要弄清褶皱的形态，在褶皱的有利部位寻找富矿、厚矿体。

2.3 秦岭厂坝-李家沟铅锌矿床

2.3.1 地质特征

厂坝-李家沟铅锌矿床是我国第二大铅锌矿床，属典型的沉积-喷流矿床(涂光炽[11]，1984；李英[12]，1983)。它位于我国秦岭巨型铅锌矿带的西和-成县矿田内。

2.3.2 控矿作用

前人研究[10]表明，该区域泥盆纪地层不存在区域性矿源层，该矿床成矿金属来源于元古界碧口群和志留系白龙江群(图2)；矿区经历了多期(加里东期、海西期、印支期)构造运动和较大幅度的裂陷发育史，为大量矿质的喷流和聚集提供了十分有利的导矿和容矿构造条件；而区内多期热事件的发生、花岗岩类及其他岩类的岩浆活动不仅为含矿热液的运移提供了大量热源，还为区内提供了部分矿源和水源。因此，该区的成矿地质特征显示，成矿物质由元古界碧口群和志留系白龙江群等老地层以及花岗质岩浆提供，在热事件的作用下，使成矿物质发生活化并迁移，在成矿的有利部位(构造运动产生的导矿及容矿构造)沉淀成矿。厂坝-李家沟铅锌矿床赋存于中泥盆统安家岔组下部的页岩-灰岩-白云岩组合中。

图2 厂坝-李家沟铅锌矿床地质简图(据匡文龙等[10]，2009)

Ⅰ-微晶灰岩及大理岩；Ⅱ-石英黑云母砂岩；Ⅲ-白云岩；Ⅴ-大理岩及结晶灰岩；Ⅵ-黑云母石英砂岩；Ⅶ-黑云母砂岩；Ⅷ-石英砂岩；Ⅰ-Ⅷ：中泥盆统安家岔组(其中Ⅳ层因出露太少未标出)；1-辉石闲长岩；2-二云母花岗岩；3-花岗闪长岩；4-铅锌矿体及编号；5-断层；6-勘探线及编号

2.4.3 找矿方法的总结

通过该矿床的地质特征及控矿作用的分析可知，该地区寻找铅锌矿的有利部位主要有：首先是中泥盆统安家岔组地层，该地层为赋矿层位，是找矿的有利层位；其次是要注意安家岔组下部的页岩-灰岩-白云岩组合，该套岩性组合是容矿的有利岩性，也是找矿的有利标志之一。

3 SEDEX矿床找矿勘查技术方法总结

通过上述典型SEDEX型Cu、Pb-Zn矿床的分析可知，将其找矿预测勘查技术方法总结如下。

3.1 对SEDEX矿床中铜矿的找矿勘查技术方法

(1)铜矿体多产在铅锌矿体的根部或周边。

(2)找铜矿不仅要注意铅锌矿床的周边，而且应重视与控制铅锌矿床更次一级的构造。

(3)铅锌矿不但与硅质岩有关，而且与碳质关系最为密切；铜矿化却与铁白云质硅质岩关系密切，围岩碳质含量极少。

(4)铜矿除受地层及岩性控矿外，还在很大程度上受断裂构造的控制及有机质作用的影响。在找矿时，有机质黑色条纹白云大理岩是重要的找矿标志。

3.2 对于规模极大的SEDEX型铅锌矿的找矿勘查技术方法

(1)区域上的成矿地质背景对成矿具有极其重要的影响，因此首先要认真研究并认清区域地质背景，掌握研究区的构造背景的演化过程。

(2)断裂构造为成矿提供了有利的通道，特别是断裂的交汇部位，因此找矿的有利部位要特别注意各断裂的交汇部位。

(3)找准赋矿标志层。SEDEX型铅锌矿大多产于特定的层位，对赋矿标志层的寻找是一个较为便捷的方法。

(4)寻找赋矿特定的岩石组合及岩性。SEDEX型铅锌矿多赋存于分选好，孔隙度发育的砂岩型矿石，以及孔隙度较大的白云岩。

(5)赋矿层位其上大多有屏蔽作用较好的层位存在，该层位往往对热水喷溢成矿阶段和成岩期后的成矿阶段均起到重要的屏蔽作用，并阻止细菌和有机质还原硫酸盐质碎屑岩，促使溶液中 Fe、Pb、 Zn等络合物分解、沉淀。

(6)在找矿时，有机质黑色条纹白云大理岩是重要的找矿标志。

(7)褶皱部位的变化对矿体的厚度变化影响极大，在找矿过程中要弄清褶皱的形态，在褶皱的有利部位寻找富矿、厚矿体。

对于找矿勘查工作，矿床成因的认识相当重要。SEDEX矿床成矿地质特征上与VMS型铅锌矿及沉积-改造型铅锌矿极其相似，往往会产生不同的认识，给找矿勘查工作带来一定的负面影响，只有对整个矿床甚至区域上有了较好的认识，才能有效的指导找矿工作。而世界上的每一个矿床都并非完全相同，每个矿床都有其特殊性，所以应全面、客观地分析各矿床的地质特征，确定矿床的成因类型，据现有地质理论，对比典型矿床，并结合该矿区的自身特点，进行综合预测。