湖南新邵县白云铺铅锌金矿床控矿因素及富集规律分析

马武良，吴雪明，王滨清

(湖南省地质矿产勘查开发局四一八队，湖南 娄底 417000)

0 引言

白云铺铅锌金矿床位于华南褶皱带之湘中凹陷带中部白马山—龙山EW向构造窿起带与桃江—城步基底断裂带交汇部位[1]，区域内生金属矿产资源较丰富，矿种以金、锑、钨为主，次为铅、锌、铜等。前者主要产于穹窿核部，后者多分布在穹窿周边。因其大地构造成矿环境优越，区内矿床规模大中型以上的有曹家坝钨矿、分水坳钨矿、龙山锑金矿、禾青铅锌矿、白云铺铅锌金矿、高家坳金矿等[2-3]，区内铅锌金矿床受地层层位和层间破碎带控制作用明显，因此总结分析该矿床控矿因素及富集规律，对指导区域内开展新一轮找矿工作具有重要意义。

1 区域地质背景

矿床位于大乘山复式背斜SW倾伏端。大乘山复式背斜是白马山—龙山EW向构造中的一个次级穹窿，以震旦系为核心，核部地层为震旦系—寒武系构造层(第一构造层)，总厚度超过5000 m，早期为冰川冰水相及火山碎屑沉积，含金硅铁建造，晚期为泥质碳酸盐建造，地层中富含W、Sb、Au、Cu、Pb、Zn、Mo、S、As等成矿元素，为区内重要的转生矿源层。本区缺失奥陶系—志留系构造层(第二构造层)。翼部地层为泥盆系—石炭系构造层(第三构造层)，泥盆系主要为碎屑岩及碳酸岩建造，石炭系沉积了一套陆源碎屑及台地海碳酸盐岩。岩相变化明显受基底断裂控制，该构造层是本区重要的赋矿地层，其中中泥盆统半山组—跳马涧组为区内金矿的产出层位；中泥盆统棋梓桥组下部为铅锌矿产出层位，中上部为黄铁矿产出层位；上泥盆统佘田桥组则为锑、汞的产出层位。在加里东运动中受桃江—城步基底断裂复活的影响，使大乘山复式背斜第三构造层超覆于第一构造层之上。该复式背斜的南部、北部倾伏端附近的裙边褶皱带控制了区域内铅锌、金、锑多金属矿产的分布(图1)。

区域内发育多条NNE及近SN向同沉积断裂，均属桃江—城步基底断裂带的次级构造，多期活动特征明显，其成矿期活动对区域锑、金、铅、锌等内生矿产具有明显导矿作用。

矿区内未见岩浆岩出露。但大乘山、龙山穹窿周边广泛分布有花岗斑岩、石英斑岩脉。另据1∶50万区域航磁、重力资料：本区航磁由西向东呈舒缓正弦波状曲线分布，布格重力值为-50×10-5m/s2，推断大乘山穹窿深部有隐伏酸性岩体存在，为白马山岩体向东侵入的地下延伸部分(图1)，为区域内生成矿作用提供了丰富热源及部分矿源[4]。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区主要出露有震旦系—寒武系、泥盆系及第四系，呈三个构造层。

震旦系—寒武系构造层中，震旦纪早期的沉积地层为一套海洋冰川沉积的冰碛泥砾岩、含砾砂质板岩及含硅铁建造的硅质板岩、硅质岩；寒武纪晚期的沉积地层为泥质碳酸盐建造的炭质、硅质页岩、白云质灰岩；构造层总厚度为594 m。

泥盆系构造层可细分为半山组、跳马涧组、棋梓桥组、佘田桥组和锡矿山组，总厚度大于2950 m。①半山组以一套具类磨拉石建造的紫红色碎屑沉积物为主，呈角度不整合超覆于加里东基底层之上，可分为三段：上段为石英岩状砂岩、含砾砂岩、石英砾岩、石英砂岩；中段为含砾石英砂岩、石英岩状砂岩或砾岩；下段为石英粉砂岩、泥质粉砂岩夹含豆状赤铁矿石英砂岩，该段为矿区外围高家坳等金矿床的重要赋矿层位。②跳马涧组以一套过渡相—三角洲相细碎屑岩沉积物为主体，砂岩和泥质粉砂岩呈现韵律交替出现，发育交错层理和水平层理，砂屑成熟度高，该组是矿区金矿的主要赋矿层位。③棋梓桥组由一套浅海相碳酸盐岩沉积建造组成。下段和上段第一岩性层为区内铅锌矿的主要赋矿层位[5]。岩性以灰岩、生物灰岩、白云岩、生物白云岩为主；上段第二岩性层和第三岩性层岩性以灰岩、含泥质灰岩、白云质灰岩及内碎屑灰岩、生物灰岩为主。④佘田桥组和锡矿山组亦属浅海相碳酸盐岩沉积建造，岩性主要为生物屑灰岩、瘤状灰岩、泥晶灰岩、泥灰岩、钙泥质粉砂岩、粉砂质泥岩。

第四系构造层：厚度小于133.51 m，多为残积、坡积、洪积、冲积层。

本组核查工作对矿区地层研究(表1)表明，主要赋矿地层跳马涧组Au的丰度值最低(1.31×10-9)，半山组中Au的丰度值略高于跳马涧组(1.42×10-9～3.6×10-9)，矿区地层时代愈老，Au的丰度值愈高[5]，明显具有从老至新逐渐减低的变化趋势，这与成矿元素Au的活化迁移有关，侧面反映了本区成矿元素Au的来源主要来自深部和前泥盆纪较老地层；而As元素以泥盆系半山组丰度最高，Sb以寒武系最高，Pb、Zn、Ba则主要以泥盆系棋梓桥组和震旦系—寒武系等老地层中富集为特征，反映了区内主要成矿元素对地层选择的成矿专属特征[6]。

表1 白云铺矿区各地层微量元素含量统计

2.2 构造

2.2.1 褶皱

矿区褶皱属于大乘山复式背斜南西倾伏端的一个次级裙边褶皱(图2)。该背斜轴部大致位于矿区东南部的石狮坪至白云岩一线，轴向约50°，其核部地层为震旦系—寒武系构造层，翼部地层为中泥盆统半山组、跳马涧组和棋梓桥组，南东翼地层总体倾向南，倾角30°～50°；北西翼地层总体倾向西，倾角25°～50°。由于断层及第四系覆盖的影响，背斜形态不完整。该背斜北西翼控制着矿区金、铅、锌多金属矿产的赋存。

2.2.2 断层

矿区断层较发育，主要有NE、近EW，NW向三组。其中NE向F5断层具导矿作用，其他断层主要具容矿作用。NE向组主要为正断层，其中F5断层发育于东山冲背斜的北西翼，分布于东山冲—寺脚下—滴水洞一线，向南西和北东延伸出矿区，区域内全长约7800 m，断裂带发育具多期活动特征的构造角砾岩、断层泥、构造透镜体、构造片理化、石英脉及糜棱岩等构造岩，韧-脆性变形特征明显，该断层是矿床的边界断层，矿区各内生金属矿产均产于该断层的北西盘；近EW向组为正断层；NW向组以正断层居多，个别断层具逆断层性质。其中对铅锌矿具控制作用的为F2，对金矿具明显控制作用的有F3、F5。此外，区内棋梓桥组及跳马涧组的层间破碎带发育，为铅锌金矿体提供了良好的赋存空间[8]。

2.3 岩浆岩

矿区未见岩浆岩出露，据区域资料分析，推测深部存在隐伏酸性花岗岩体。

2.4 围岩蚀变特征

矿区围岩蚀变属中低温热液蚀变，主要有硅化、黄铁矿化、白云石化、退色化，次为重晶石化、方解石化、毒砂化、绢云母化等，不同的蚀变组合常与不同的矿产相关。白云石化主要发育于铅锌矿体部位及其顶底板围岩中；黄铁矿化与铅、锌、金等多种矿产密切相关，黄铁矿是区内主要的载金矿物，主要以细小星点状浸染于矿化岩石中或呈细脉状充填于裂隙中，粒径一般为0.05～5 mm，大于0.1 mm者晶形多为立方体，少数为五角十二面体，而粒径大于0.2 mm者一般无金矿化，黄铁矿化多分布于矿体的上盘，厚30～40 m；硅化与金矿化及铅锌、铜矿化关系密切，为区内热液活动的主要标志，硅化石英常以脉状、团块状、条带状交代矿体围岩；退色化常产于铅、锌、金矿体部位及顶底板围岩中，是区内找金的宏观标志，紫红色岩石受热液作用Fe2O3明显减少，SiO2相对增加，形成在空间上受断层与裂隙构造控制的浅色带；毒砂化与金矿关系密切，主要产于金矿体的顶板围岩中；重晶石化、方解石化、绢云母化常与铅、锌、金矿体部位相距较远[9]。

图2 新邵县白云铺矿区地质略图

蚀变围岩中主要成矿元素的丰度特征：据本组核查工作对矿床蚀变围岩进行了分组采样(共计112件)，对主要成矿元素进行了化学分析(表2)。由表2可知，蚀变围岩中以主要成矿元素Au、Pb、Zn、Ag明显富集为特征，其中Au的丰度值一般为克拉克值的25～43倍，最高达数千倍，与区域赋矿围岩背景值对比，Au的迁移富集特征更加明显，从分配特征来看，黄铁矿化蚀变泥质粉砂岩较其他蚀变围岩更富含金。Pb、Zn只在蚀变灰岩(碳酸盐岩)中有明显富集，而在碎屑岩中富集不明显。而Ag的富集对围岩性质选择性不明显，反映出金与银成矿过程为明显的分别富集，因而矿区至今尚未发现有金、银矿体相互重叠、包容或伴生。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

矿区发现11个铅锌矿体，空间展布形态和矿化规模严格受中泥盆统棋梓桥组碳酸盐岩中的断裂构造与层间破碎带控制(图3)。赋矿围岩为灰岩、生物灰岩、白云岩、生物白云岩；矿体呈似层状、透镜状、扁豆状、脉状产出，矿体总的产状与围岩基本一致；矿体规模不等，长80～320 m，延深70～860 m；矿体平均厚度为1.61～28.01 m，铅平均品位一般为0.53%～1.55%，锌平均品位一般为1.61%～4.36%。金属矿物主要为黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、白铅矿、菱锌矿、硫锑铅矿、黄铜矿、黝铜矿等。常见硫锑铅矿、砷黝铜矿呈粒状包裹于方铅矿中，菱锌矿内因含有随矿液带来的氧化铁而成铁锈红色等特征。脉石矿物主要为方解石、白云石，次为重晶石、石英、云母等。该矿床是由白云石和方解石组成的碳酸盐类岩石，白云石多于方解石，常见方解石交代白云石的现象；重晶石、石英呈细粒、镶嵌状集合体，是矽化的产物。

图3 白云铺矿区铅锌金矿19线剖面图

矿区5个金矿体均产于白云冲矿段③号脉含金蚀变带中(图4)，其空间展布总体受边界断层F5与F3所夹持的断块控制。矿体多呈似层状、透镜状产出，矿体规模不等，长50～378 m，延深54～298 m。金矿体品位普遍偏低，一般为(1～6)×10-6，矿体平均品位为(2.21～3.39)×10-6，局部达23.1×10-6，矿体平均厚度为3.22～11.02 m，主矿体在剖面上多呈契形尖灭，赋矿高程为94～293 m，属浅成矿床。赋矿围岩为中泥盆统跳马涧组碎裂化石英砂岩、石英粉砂岩、泥质粉砂岩，围岩一般岩石较完整。矿体顶底板围岩普遍具有较强的退色蚀变和矿化现象，其厚度一般为10～20 m，最厚达60 m。金矿床中的金属矿物主要有自然金、毒砂、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、菱铁矿、砷(黝)铜矿、辉锑矿等。脉石矿物主要有石英、绢云母，次为方解石、铁白云石，重晶石、高岭石、绿泥石、伊利石等，次生矿物有褐铁矿、黄钾铁钒、纤铁钒等[7]。

图4 白云铺铅锌金矿床联合剖面

矿区存在单独的铜矿体，赋存于中泥盆统棋梓桥组白云质灰岩中，为隐伏矿；矿体呈透镜状，与围岩产状基本一致，但不严格顺层；矿体倾向SW，倾角39°，走向长约50 m，倾斜宽约120 m，厚1.91～2.48 m，平均厚2.19 m；铜品位为0.77%～2.68%，平均品位为1.53%。金属矿物主要是黄铁矿、黄铜矿、黝铜矿等，脉石矿物主要为方解石、白云石等。

3.2 矿物成生阶段

本组工作研究表明，按矿石直接和间接的穿插、交代、包裹等矿物生成可划分三个成生阶段：即沉积期、热液期和表生期。

沉积期：主要生成矿物有石英、伊利石、赤铁矿、方解石，次为高岭石，偶见电气石、锆石、锡石、绢云母(白云母碎片)等，被后来热液期生成的矿物包裹交代。

热液期：生成的金属矿物主要有黄铁矿、自然金，次为毒砂、闪锌矿、方铅矿、(砷)黝铜矿，偶见辉锑矿。生成的非金属矿物主要有石英、白云石、铁白云石、方解石、重晶石，次有菱铁矿、伊利石、高岭石，偶见绿泥石和绢云母等。此为主要的成矿期，其成矿阶段在三次以上。

表生期：仅表现为原生硫化物有次生变化现象，未形成明显氧化矿石。生成的矿物主要有褐铁矿，偶见黄钾铁钒和纤铁钒等。

4 控矿因素及富集规律

4.1 控矿因素

1)地层岩性控矿。铅锌矿主要产于中泥盆统棋梓桥组下段至上段第一岩性层，矿体空间展布严格受层位控制。矿体围岩为碳酸盐岩建造的灰岩、生物灰岩、白云岩、生物白云岩。棋梓桥组下组第二岩性层的灰岩与含泥质灰岩，是成矿溶液的局部遮挡层。金矿产于过渡相—三角洲相细碎屑岩建造的中泥盆统跳马涧组泥质粉砂岩中，其下段泥质灰岩、泥灰岩是成矿溶液的遮挡层。赋矿地层特征：①富含有机质；②有浊积岩特征；③有较高的含铁碳酸盐矿物(含铁白云石、菱铁矿)。

2)构造控矿。区域性大乘山复式背斜的南西倾伏端与城步—桃江深断裂交汇部位是区域内生矿产集中分布地段，白云铺铅锌金矿床就位于大乘山复式背斜南西倾伏端的东山冲背斜北西翼，金矿床产于震旦—寒武构造层与泥盆构造层两个不同构造层的叠合部位[8]，受构造控制非常明显，城步—桃江深大断裂的次级NE、NEE、近EW及NW向断裂活动与本区铅锌金矿床的形成有密切关系。特别是密集的裂隙带和层间破碎带，宽数米至数十米不等，常成群成带产出，它不仅是区内的容矿构造，也是深部断裂控矿指示标志。区内多期次的构造运动导致了金的多次叠加成矿，这也是形成富金矿带的主要因素和矿体厚大、矿化均匀的关键所在。

4.2 矿床富集规律

4.2.1 铅锌矿床

1)由白云冲向海棠岭，矿石类型由铅锌向锌过渡，铅+锌的品位由高变低。

2)赋矿层位为棋梓桥组第一段至第二段第一岩性下部，但由下部向上部，铅+锌的品位有由高→低的变化趋势。

3)容矿构造为一组走向北西、倾向SW、倾角25°～40°的构造破碎带，具层间断层特点，但未严格顺层。

4)铅+锌的品位与硫的品位具正相关性，硫的品位高则铅+锌的品位高；反之，硫的品位低则铅+锌的品位低。

4.2.2金矿床

1)金矿体(化)均赋存于中泥盆统半山组和跳马涧组的砂岩、杂砂岩、泥质粉砂岩、黏土岩中，并不整合于震旦系、寒武系之上，矿体上伏地层岩性为泥砾岩、泥质砾岩，形成了封闭顶盖，这种结构式的地层、岩性组合，有利于金的运移圈闭成矿。

2)构造是控制区内金矿床(体)分布和富集的重要的因素。区内金矿床主要分布于以下5个部位：①基底褶皱与盖层褶皱横跨、叠加部位；②在深大断裂的上升盘和不同方向的区域性主干断裂交汇所形成的夹持式上升地块；③主干断裂旁侧的低级别、低序次断裂及其交汇部位；④背斜构造的倾伏端；⑤超伏不整合地段，包括沉积超覆和断裂造成的超覆不整合；⑥北西向隆起的斜坡带。

3)金矿化的地段，其近矿围岩均发育有蚀变现象。与金矿化关系密切的围岩蚀变有硅化、黄铁矿化、毒砂化及退色化，多种蚀变叠加且蚀变越强、宽度越大对金矿成矿越有利。

5 找矿方向

综上，区内铅锌金矿床的主要控矿因素是地层岩性和构造，铅锌矿主要赋存于棋梓桥组第一段至第二段灰岩层间破碎带中，金矿主要赋存于中泥盆统半山组、跳马涧组的砂岩、杂砂岩破碎带中，围岩毒砂化、退色化等蚀变越强，金矿品位越高。区内找矿需满足以下三个必备条件：

1)有特定的沉积建造。大乘山地区主要有两种沉积环境下形成的沉积建造，其一为半山—跳马涧期以过渡相—三角洲相环境下形成的细碎屑岩建造，叠加有后期矿化和围岩蚀变，是区内找金的重要前提；其二为棋梓桥期浅海—滨海环境下形成的碳酸盐岩建造，是区内层控型铅锌矿床找矿的必备条件。

2)有特定的构造背景。短轴背斜、穹窿构造与其上或周边的断裂构造两者共同控制了区内铅锌金矿床的分布。如白云铺金-铅-锌矿床受大乘山穹窿和及其周边的F3、F4、F5、F10、F11、F24、F25等断层和层间破碎带控制；高家坳金矿床受大乘山穹窿和超覆不整合滑脱面及其周边的F8、F9、F16、F17、F31、F37、F41、F46、F51、F72等断层和层间破碎带控制；所在特定的构造背景下找矿，能收到事半功倍的效果。

3)有特定的热源。据区域航磁、重力资料推断大乘山穹窿深部有隐伏酸性岩体存在，是西部白马山岩体向东侵入的地下延伸部分，为铅锌金矿床的形成提供了热动力和成矿物质及成矿流体。

区外围野鸡坳和掉水洞附近出露地层、构造与白云铺铅-锌-金矿床具有相似性，推测深部亦有隐伏岩体存在，两个区域具备寻找小型铅-锌-金矿的潜力。同时大乘山复式背斜外围沉积构造环境与白云铺铅锌金矿床相似，北部已发现中型铅锌矿(禾青铅锌矿)、中型金矿(高家坳金矿)，其外围类比白云铺铅-锌-金矿成矿条件，具备寻找大中型铅-锌-金矿的前景。