喀喇昆仑甜水海—火烧云一带铅锌矿成矿规律及成矿模式浅析

2021-11-02孙臣林明金发

世界有色金属 2021年11期

孙臣林，明金发

（1.达州市达川区自然资源局，四川达州 635000；2.新疆地矿局第十一地质大队，新疆昌吉 831000）

喀喇昆仑是古亚洲构造域和特提斯构造域的结合部位，成矿条件优越。近年来，已在甜水海-火烧云一带的中生代地层中发现了火烧云、多宝山、甜水海等铅锌矿床20余处，显示出了巨大的铅锌找矿前景。关于成矿地质环境、矿床成因及成矿模型等存在一些争议，如：宋玉财等认为火烧云矿床属于表生非硫化物矿床，是发生表生氧化的MVT铅锌矿床；仇银江等提出火烧云矿床属于碳酸盐岩层控铅锌矿床(MVT)，董莲慧等认为火烧云锌碳酸盐矿床具有层控矿床特征，提出了原生喷流-沉积(SEDEX)锌碳酸盐矿床模式。本文通过重点对比分析研究区内火烧云、甜水海、多宝山等典型铅锌矿矿床的地质特征、成矿环境、控矿因素等，探讨了其成矿规律及成矿模式。

1 区域地质背景

研究区位于特提斯成矿域之喀拉昆仑-三江成矿省-喀喇昆仑-林济塘(陆缘盆地)Fe-Pb-Zn-Gu-Au-Mo-石膏矿带内，甜水海地块和喀喇昆仑地块的交接部位。早侏罗纪地层经历了印支期的变形和浅变质，不整合上覆于白垩世和侏罗世地层，白垩统铁龙滩组角度不整合于侏罗统龙山组和克勒青河组之上。北部的乔尔天山-岔路口断裂和南部的阿尔金断裂控制了神仙湾裂陷盆地的基本结构单元，也是铅锌矿的主要控矿因素。沿着乔尔天山-岔路口断裂分布有新世至更新世碱性岩浆岩和早白垩世花岗岩，反映了这个断裂在碰撞事件中具有多期活动并伴生岩浆热液活动的特点。侵入岩主要为燕山期花岗闪长岩-二长花岗岩。

2 铅锌矿成矿系列划分

通过对喀喇昆仑甜水海-火烧云一带（图1a）的铅锌典型矿床特征、控矿因素、矿床成因、成矿模式等研究，笔者认为火山云铅锌矿为早-中侏罗世沉积碳酸岩型矿床（SEDEX型Pb-Zn矿床新型），多宝山铅锌矿为中侏罗世层控MVT型Pb-Zn矿，甜水海铅锌矿为碎屑岩型Pb-Zn硫化物矿床，宝塔山和天神铅锌矿为晚白垩世层控型硫化物矿床，落石沟铅锌矿为喷流沉积型硫化物矿床。以成矿时间和成矿作用为主线,结合矿床产出的空间位置、矿石矿物组成及其特征等，将喀喇昆仑甜水海-火烧云铅锌矿成矿系列进行了划分。

3 典型矿床特征

3.1 火烧云铅锌矿

火烧云铅锌矿位于神仙湾裂陷盆地的南缘，乔戈里-空喀山口大断裂从其南侧通过。矿区出露地层主要为上三叠统克勒青河组和中侏罗统龙山组（图1b）。赋矿地层为中侏罗统龙山组，含矿岩性主要为深灰色中-厚层微晶灰岩、砾屑微晶灰岩、鲕粒灰岩。有上、下两个铅锌矿化层,与地层产状近于一致，整体10°～25°,倾角3°～7°。矿区内已发现有8个铅锌矿体，主矿体一般长880m～1440m，宽480m～880m，厚8.29m～14.21m，Pb品位0.25%～13.30%，Zn品位0.80%～30.26%。Pb与Zn估算资源量超1800×104t（已达超大型规模），是目前全国规模最大的铅锌矿床，也是全球罕见的巨型铅锌矿床。矿石矿物主要有白铅矿、菱锌矿，少量闪锌矿、方铅矿。矿石主要为粉晶结构、细晶结构、粒状结构、构造角砾结构，矿石具有条带构造、纹层构造、胶状皮壳状构造、鲕状构造、同心环状构造等同生沉积的标志。

图1 A-B-C为火烧云Pb-Zn 矿床联合断面图

矿石标本和光薄片镜下观察发现硫化物均为微细粒结晶产出,具有晶洞晶簇构造、沉积纹层构造、溶蚀孔穴构造，反映了低温快速沉积的特点。矿物组合：菱锌矿+白铅矿+闪锌矿+方铅矿+黄铁矿+方解石+石膏，反映了热水沉积成因铅锌矿床的特征。闪锌矿Rb-Sr等时线年龄为(186±6)Ma，与地层年代相近。铅锌硫化物细脉为富铅锌硫化物热液的运移通道，成矿流体运移至火烧云地区，发生喷流作用，与富集CO32-的海水相互作用并沉淀形成碳酸盐型铅锌矿，具原生沉积层控特征，喷流沉积成因，为SEDEX型Pb-Zn矿床新型。火烧云铅锌矿床的形成可以分为：碳酸盐型Pb-Zn矿阶段、碳酸盐型Zn矿阶段、Pb-Zn硫化物阶段（以前两者为主）。

3.2 多宝山铅锌矿

多宝山铅锌矿位于神仙湾裂陷盆地的中部北缘，乔尔天山断裂南缘，浅海盆地碳酸盐岩台地相沉积环境，赋矿地层为上白垩统铁隆滩组中,含矿岩性主要为角砾状灰岩、角砾状灰岩、泥晶灰岩、含生物碎屑泥晶灰岩。矿区内已发现有6个铅锌矿段，地表矿体8个，隐覆矿体11个。其中Ⅰ号矿段是矿区矿体数量最多、规模最大的矿段，矿体呈似层状、脉状、透镜状。Ⅰ-2号矿体为主矿体，分布在Ⅰ号矿段西南部，长200m，平均厚24.11m，铅平均品位5.89%，锌平均品位2.97%。矿石的金属矿物主要为方铅矿、白铅矿、闪锌矿，少量黄铁矿。矿石结构主要为他形粒状结构，矿石构造主要有脉状构造、浸染状构造、块状构造，围岩蚀变主要有碳酸盐化、硅化、高岭土化、黄铁矿化。

矿体明显受碳酸盐岩和构造破碎带控制,多赋存于碳酸盐岩岩溶角砾岩中，成因为后生-层控。大规模流体沿断裂带、可渗透带、岩相岩性变异带向上运移，流体包裹体研究表明成矿具有盆地热卤水特征。与邻区MVT型卡兰古铅锌矿床、典型密西西比河谷型(MVT)铅锌矿床特征对比，笔者认为多宝山铅锌矿属密西西比河谷型(MVT)铅锌矿。董连慧等提出多宝山铅-锌矿的成矿年龄为186±6Ma，与火烧云的时代一致。多宝山铅锌矿与火烧云铅锌矿是同期海底喷流体在不同环境的成矿体现，为中-早侏罗世MVT型Pb-Zn矿床。

3.3 甜水海铅锌矿床

甜水海铅锌矿床位于神仙湾裂陷盆地的中部北缘，乔尔天山断裂北缘。出露地层主要为中侏罗统龙山组，次为上白垩统铁龙滩群，两套地层为角度不整合接触关系。赋矿地层为中侏罗统龙山组，含矿岩性主要为复成分砾岩、碳酸质砾岩、碳酸质角砾岩、千枚质砾岩及砂岩夹层中，在绢云母千枚岩与复成分砾岩接触部位构造发育。圈定5条矿体，主矿体长450m，视厚7.5m～47.5m，平均宽23m，Pb品位0.31%～27.3%，矿体平均品位5.1%。矿石结构主要为中细粒结构，构造主要为块状构造、浸染状构造、脉状构造。

谢渝等认为，甜水海铅锌矿是赋存于铁龙滩组底部砾岩中及新老底层接触部位的MVT型Pb-Zn矿床。笔者认为，甜水海铅锌矿是赋存于龙山组的MVT型Pb-Zn矿床。

4 成矿作用

在甜水海、火烧云、多宝山铅锌矿剖析基础上，结合其矿物组成、控矿因素、同位素示踪、稀土元素配分特征等，均可分为两期成矿作用：原生硫化物期、次生氧化物期，且氧化作用依次减弱。铅锌富集程度由北向南逐渐升高，成矿作用具增强特征。甜水海铅锌矿为残坡积成矿特征，火烧云铅锌矿为层间溶蚀构造带控矿，多宝山铅锌矿为断裂控制后生矿产。

5 成矿模式

对比典型矿床特征、成矿背景及控矿因素等并研究分析，建立了铅锌矿的成矿模式（图2）。裂陷盆地在中三叠-早侏罗世由乔尔天山主断裂控制的不对称裂解，表现为由北向南逐渐拉深的半地堑断陷，同时也体现了盆地两侧成矿类型的不对称型。由北向南，盆地裂陷深度及宽度依次增加，形成了不同类型、不同规模的铅锌矿床。火烧云铅锌矿位于裂陷盆地南缘，紧邻盆地南缘断裂产出，为SEDEX型Pb-Zn矿新型；多宝山和甜水海铅锌矿位于裂陷盆地北缘的台地相，MVT型Pb-Zn矿床。初步认为裂陷盆地的南缘为寻找SEDEX型Pb-Zn矿床的有利环境，而盆地的北缘是寻找MVT型Pb-Zn矿床的有利环境。

图2 成矿模式图

6 控矿因素

6.1 盆地演化

神仙湾裂陷盆地自二叠纪至白垩纪开合经历三期，各期均以构造混杂岩、火山岩出现为标志，与区域上的火山岩事件完全吻合，且同期均形成了同生矿产，具体表现为：第一期裂陷盆地于晚二叠世发育最成熟，已采集到大量年龄为251±29Ma、254±41Ma的火山岩、基性岩脉，此时海底喷流及热循异常活跃，同时期产出SEDEX型铅锌矿床(如岔路口铅锌矿)。第二期裂陷盆地于早侏罗世发育最成熟，由于多条阿尔金次级断裂横向截切裂陷盆地，促进了成矿热液的上涌，在同期地层龙山组中两组断裂汇集部位产出火烧云超大型层控Pb-Zn矿床。第三期裂陷盆地于晚白垩世发育最成熟，宝塔山铅锌矿晚于白垩世铁龙滩组中解体了大量的火山岩，同期产出SEDEX型Pb-Zn(天神、宝塔山铅锌矿)。此外裂陷盆地边缘受热卤水循环，产生一些后生矿床，如MVT型铅锌矿(多宝山铅锌矿)。

6.2 盆地基底

盆地基底的含矿性间接地控制了该区的主要矿种。甜水海岩群是目前甜水海-北羌塘地层区甜水海地层分区出露的最古老地层（据陕西地调院1：25万《岔路口幅》资料），甜水海岩群Cu、Pb、Zn元素含量最高分别为217.81×10-6、172.30×10-6、522.68×10-6，变差分别为1.17、1.17、0.89，显示了较好的富集条件（据1:5万《乔尔天山幅》资料）。