广西北山铅锌硫铁矿床矿石矿物特征及成因分析

龙永锋

（广西壮族自治区地球物理勘察院，广西 柳州 545005）

广西北山铅锌矿床位于江南古陆的南西段，是一个与岩浆作用无直接联系的铅锌、硫铁大型矿床，本文在结合前人研究工作的基础上，通过对含矿地层岩石组合特征、控矿构造体系及蚀变矿化特征进行了分析研究，并将前人对该矿床成矿物质、成矿流体的分析进行了系统梳理，力图进一步探讨总结该矿床的成矿条件、成矿规律及矿床作用，为今后的深部找矿提供一定的参考依据。

1 矿床地质特征

1.1 矿区地层

北山铅锌矿床产于所处大地构造位置为江南古陆的南西端，上甫—肯跃—川山背斜东翼，矿区内出露地层主要为中泥盆统东岗岭组、上泥盆统桂林组、融县组及生物礁相“北山礁”和“洞芒礁”[1]，其中中泥盆统的东岗岭组及上泥盆统的桂林组为主要的赋矿地层，且具有明显的岩石组合控矿特征，北面含矿盖层主要由一套中泥盆统东岗岭组上段及上泥盆统桂林组下段中的薄—中厚层状深灰色含泥泥晶灰岩、泥质灰岩、泥灰岩等组成。南面由上泥盆统桂林组下段的泥质灰岩、泥灰岩组成；容矿层为礁顶具残余砂、砾屑的细—粗晶白云岩，白云质灰岩；容矿层下部岩石：为一套厚度＞500m的生物礁、滩相层控岩石，中-厚层生物屑灰岩、灰岩夹白云质灰岩[2-4]。

1.2 矿区构造

北山矿床位于上朝-川山主背斜东翼。背斜为长轴不对称背斜，其间发育轴向相同的次级褶皱、层间虚脱和层间破碎带等，这些构造为矿液活动和矿质沉淀的有利部位，此外沿背斜轴部发育北北东向和北西向两组断裂，其中北北东向的上甫-上朝抠扭断裂（F4）从矿区中穿过。北山铅锌硫铁矿床绝大部分工业矿体均产于F3与F4之间。它切断礁白云岩及早期形成的矿体，从其构造角砾结构可以看出是一条多次活动的断层，亦是晚期叠加矿液的通道（图1）。

图1 北山铅锌硫铁矿床4号勘探线剖面图

1.3 矿体特征

矿区范围内已探明14个工业矿体,其中Ⅰ和Ⅱ号矿体为最大，最大矿体呈似层状，长2124m，宽50m～398m，厚度1.39m～46.25m，矿体总的走向32°，东冀倾向99°～115°，倾角33°～80°，西冀倾向280°～283°，倾角23°～29°。矿体形态受上甫—肯跃背斜东翼上的次级褶皱所控制，呈似层状、透镜状，连续性较好,具明显的层控和岩控特征，矿化分布与岩性界面及断裂旁的裂隙相关，矿体主要赋存于陡倾斜正断裂（F3、F4）旁生物礁体顶部的白云岩化礁岩中，少量位于裂隙中。控矿断裂两侧常形成大范围的矿化角砾岩层，矿体厚度与碳酸岩层厚度成正比[5]。

1.4 矿石组构特征

矿石多呈块状、角砾状，次为脉状。矿石中的矿物组分较简单，主要有用矿物为黄铁矿、闪锌矿，其次为方铅矿；脉石矿物主要为白云石，少量方解石，及泥质粘土矿物等。矿石结构复杂，分为他形晶粒状结构、自形晶～半自形晶粒状结构、交代残余结构、交代溶蚀结构、交代骸晶结构、交代包含结构、交代网状结构、压碎结构、文象状结构、星状结构等。矿石的构造主要有块状构造、条带状构造、浸染状构造、细脉状构造、星状构造等（图2）。

1.5 围岩蚀变

围岩蚀变主要有白云岩化、黄铁矿化，次为方解石化、退白云石化；其中白云岩化贯穿整个成矿过程，以成矿期白云岩化规模最大，且与成矿关系密切，常见较粗粒的白云石颗粒间赋存浅褐色、浅黄色粗粒闪锌矿，黄铁矿化多见于破碎带中，成细脉状、斑点状产出，方解石化主要表现于灰岩中成密集不规则网脉状分布，多与成矿无关。

2 成矿阶段划分

由矿床地质特征、矿石组构、矿物共生组合及其先后生成顺序，表明北山铅锌黄铁矿床的形成经历多期多阶段性。进而将该矿床的成矿期可划分为以下四期：沉积矿化期→成岩改造富集成矿期→成矿晚期→表生期。

（1）沉积矿化期（黄铁矿阶段）。

图2 北山矿区典型矿石组构特征图

在泥盆系沉积时，从古陆边缘的老地层，各类岩浆岩及矿床（点）补给的Pb、Zn、S等在海盆中的台凹区或隆起区的生物礁、滩相区，通过有机质、泥质及生物吸附将矿质沉淀下来，初步形成矿化层。

（2）成岩改造富集成矿期（闪锌矿-方铅矿阶段）。在低洼区的含沥青质、矿质热卤水和切穿不整合面下的前泥盆纪地层断裂的深循环地下热水汇合形成含矿热卤水，在高温、高压、重力作用及构造运动的作用下，使含矿热卤水向隆起高点区的背斜虚脱部位或层间破碎带及孔渗性能好的礁顶白云岩汇集，当顶部有良好盖层屏蔽时，在特定的物理化学条件下定位下来，形成矿体[6]。

（3）成矿晚期（方解石-白云石阶段）。成矿期后，方解石、白云石形成细脉状充填于岩石或矿石裂隙中。脉中有黄铁矿，方铅矿、闪锌矿的星点分布。主要分布于矿体围岩中。

（4）表生期：菱锌矿、褐铁矿形成时期.

3 成矿作用分析

3.1 成矿物质与成矿流体来源

成矿物质具有多源性，陈寿好（1986）等认为成矿既有大量陆缘物质成矿元素进入海盆，还有通过基底断裂的深循环热水吸取前泥盆系岩石中的成矿元素。李永玲（2004）、甄世民（2013）硫同位素研究表明，矿石硫化物具有与地层沉积黄铁矿相同的同位素组成，硫同位素与地层的关系较为密切，其主要来源于泥盆系。铅同位素研究表明，成矿物质主要来源于上地壳。碳、氧同位素表明，碳可能主要由海相沉积碳酸盐岩经溶解作提供。王瑞湖（2012）认为成矿元素主要来自循环流动于沉积盆地内部的盆地卤水与其中的矿源层发生水-岩反应而将成矿物质从源岩中活化、萃取出来，形成的“含矿热卤水”（盆地流体），其次是来源于盆地深部变质基底沿着深大断裂或盆地边缘断裂上升的变质热液和岩浆热液。

成矿流体也具有多源性，李永玲、张振亮等认为成矿流体的主要来源有两个方面，一方面是来自红层盆地的盆地卤水，最初步的卤水可能并不含有成矿金属物质，或含少量的铅锌金属物质，大量的Pb、Zn、Fe质来自于盆地卤水流经的地层，即泥盆系底部的紫色砂岩。另一方面来自于生烃层，其带来还原态的硫参与沉淀成矿。王瑞湖等证明成矿流体为不同性质流体的混合物，具有多源性。石焕琪等证实成矿流体中的硫主要来源于碳酸盐地层，其形成环境可能处于半封闭-开放的体系，而就本区发现的矿床（点）中有87%均分布在半局限-开阔台地的生物礁、滩相碳酸盐岩中，符合半封闭-开放的沉积环境。

3.2 矿床成因探讨

该矿床的形成具明显的层、构控特征，矿体主要产于中泥盆统东岗岭组和北山礁的礁顶白云岩及东岗岭组中段白云质灰岩中，矿体定位受北北东向断裂、礁灰岩和古岩溶构造控制，主要赋存于陡倾斜正断裂（F3、F4）旁生物礁体顶部的白云岩化礁岩中，少量位于裂隙中。控矿断裂两侧常形成大范围的矿化角砾岩层，矿体厚度与碳酸岩层厚度成正比，多以脉状、似层状、透镜状为特征，具明显的穿层特征，构造控矿特征明显，矿体的形成与控矿断裂两侧地层岩性组合有着密切的联系，成矿为热液作用的结果，属后生的。结合前人对该矿床成因的论述，并综合分析认为该矿床为区域盆地卤水活动萃取泥盆系地层中的成矿元素，而由断裂控制形成的矿床。其矿床成因类型为密西西比河谷型（MVT）铅锌矿床。

4 结论

（1）矿床的成矿主要经历了沉积矿化期—成岩改造富集成矿期—成矿晚期—表生期四个阶段的演化。

（2）矿床的形成具明显的层控、构控特征，背斜及其上的断裂的构造组合控制着矿体的产出形态，在背斜虚脱部位往往有厚大矿体的赋存。

（3）成矿物质来源及成矿流体具有多源性，矿床为后生的，属MVT型矿床。