陕西省凤太矿集区铅锌矿床特征及找矿预测地质模型

李伟，张革利，王雷，王欣，张旭涛，董君鹏，马双宝

（宝鸡西北有色七一七总队有限公司，陕西 宝鸡 721015）

0 引言

凤县-太白地区是全国著名的铅锌矿床集中区，已探明铅锌金属储量550万t。自上世纪50—60年代就发现了一大批铅锌矿点及矿化点；70—90年代随着勘查工作的逐步推进，在层控赋矿规律指导下发现和探明了铅硐山、八方山、银洞梁、银母寺、峰崖、长沟、洞沟等大、中、小型铅锌矿床；本世纪初在表露矿勘查接近尾声之际，地勘单位的找矿方向进入到了运用地、物、化多元技术方法，总结研究成矿理论预测为前提的隐伏矿找矿阶段。对铅锌矿床的成因研究经历了最早“中低温岩浆热液型”矿床的观点，到“层控型矿床”（杨锦源和张四喜，1985），再到主流认识的“热水喷流沉积－改造型矿床”（王瑞廷等，2007）。近年随着区内大型矿床就矿找矿成果不断取得突破，矿床地球化学研究逐渐深入，部分学者及勘查工作者认为，矿集区铅锌矿床是造山期构造和岩浆热液的产物（胡乔青等，2013；王义天等，2015①）。

2016年开展的全国重要矿集区找矿预测工作在凤太矿集区引入了三位一体找矿预测理论（叶天竺等，2014），本文依托项目开展中的地质成果，总结铅锌成矿规律，从成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志的概念出发，初步建立区内的找矿预测地质模型，为今后工作提供思路。

1 矿集区地质概况

凤太矿集区地处秦岭造山带中部凤县-太白华里西-燕山期贵金属有色金属成矿亚带，其大地构造位置处于秦岭弧盆系（Ⅱ级）南秦岭陆缘盆地（Ⅲ级）凤县—镇安陆表海盆（Ⅳ级）内，北部涉及商丹蛇绿混杂岩带（Ⅲ级）部分区域（王宗启等，2009；潘桂堂等，2009）。受晚华力西—印支期华北板块与扬子板块强烈碰撞以及东部佛坪隆起和西部罗汉寺隆起的影响，中生代区内又发生强烈的陆内逆冲推覆和东西向的隆升作用，致使区内褶皱和断裂十分发育，并形成在NE向基底隆起基础上发育起来的NE向隆起带和凹陷带（盆地），奠定了区内现今的构造格局（王瑞廷等，2007）。

1.1 构造

凤太矿集区北侧为山阳-凤镇断裂（F21），是商-丹缝合带（SF）的组成部分；南以酒奠梁-江口断裂（F22）为界围限的一个菱形块体，区内是以NWW 向断裂和NWW向褶皱形成的构造组合，主构造线为NWW向（图1）。主构造为一大型的古岔河-殷家坝复式向，两翼次级褶皱发育，多呈紧闭线状平行排列，常见倒转现象，并向东西两端倾伏。次级褶皱构造由北向南有长沟-洞沟复背斜、孟家店-浑水沟复向斜、银母寺-大黑沟复背斜、铅硐山-水柏沟复背斜。断裂构造主要发育NW、NWW—EW、NE向3组。其中以NWW—EW向最为发育，且规模大，形成时间早，为区内主要断裂，控制矿床、矿带和岩脉带的分布。包括寨子湾-双王断裂（F35）、八卦庙-王家楞-枣树坪断裂（F36）、东塘子-桃树坪断裂（F313）。NE向断裂成群成带等间距分布，叠加于NWW—EW向褶皱和断裂之上，常被岩脉充填。凤太矿集区是南秦岭晚三叠世碰撞造山过程中，南北两条边界断裂带左行走滑运动下形成的一个大型压扭性走滑双重构造变形系统（王义天等，2009）。

图1 凤太矿集区大地构造位置图（a）及区域地质矿产图（b）（修编自李伟等，2020年）

1.2 地层

区内主要出露泥盆系地层，为一套浅变质滨浅海相碳酸盐岩-泥质碎屑岩建造。自上而下有中泥盆统马槽沟组（D2m）中厚层变长石杂砂岩，薄层砂质灰岩；中泥盆统古道岭组（D2g）结晶灰岩、含生物碎屑灰岩，发育珊瑚、腕足、层孔虫等生物化石。上泥盆统新红铺组（D3x）含碳质千枚岩、钙质千枚岩、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）砂岩-砂质千枚岩-粉砂质碳酸盐岩的类复理石建造。山阳-凤镇断裂以北出露下古生界罗汉寺岩组（Pz1l）浅变质火山岩夹沉积碎屑岩，和石炭系四峡口组(C1—2s)一套泥砂质碳酸盐岩。

1.3 岩浆岩

矿集区内普遍发育印支期的岩浆岩，岩石类型从超基性—酸性岩均有，以中、酸性岩为主。最大岩体为东南部的西坝岩体，岩性为花岗闪长岩、石英闪长岩、二长花岗岩等。其次为西北侧的何家庄岩体，岩性为黑云母花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩等，北部的花红树坪岩体主要由中细粒的花岗闪长岩组成。同时区内各类岩脉广泛发育，主要以NWW向花岗斑岩脉带与NE向闪长岩脉带分布，还有近EW向钠长岩脉带分布。中酸性岩体和岩脉都严格受区域构造控制。

2 矿集区铅锌矿产特征

2.1 铅锌矿床成矿规律

区内目前已发现银洞梁、铅硐山、八方山大型铅锌矿床3处，峰崖、银母寺等中型铅锌矿床4处，具有一定规模矿体的小型矿床及矿点二十余处（图1）。铅锌矿床（点）以殷家坝-古岔河向斜核部为界，在向斜两翼形成南北两个矿产集中区。集中区内的铅锌矿床（点）又表现出沿NWW向褶皱断裂组合呈带状分布的特征。北部集中区沿构造分布4个铅锌矿带，即：长沟-洞沟-柳树沟-洞沟铅锌矿带、尖端山-八方山-二里河铅锌矿带、三角崖-甘沟铅锌铜矿带、银母寺-大黑沟铅锌矿带；南部集中区沿构造分布麻沟-铁卢湾铅锌矿带、铅硐山-铜牌沟铅锌铜矿带。南北矿产集中区位于区域上深大断裂（山阳-凤镇断裂F21、酒奠梁-江口断裂F22）旁侧一定范围内，区域上铅锌矿床（点）受深大断裂控制。从矿床的尺度上看，铅锌矿床（点）产于区内NWW向脆—韧性剪切带和一般性断裂旁侧，并且多发育在有一定级别的NE向断裂叠加部位，空间上形成格子状分布特征。主要铅锌矿体均产于NWW向Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级紧闭背斜的鞍部和翼部，背斜构造直接控制了铅锌矿体的规模和形态。部分小规模矿体受走向断层控制。认为区内断裂构造为矿液的运移提供了通道，间接控制了铅锌矿床（点）的空间分布，背斜构造直接控制了矿体的就位空间。

2.2 铅锌矿体产出类型

区内铅锌矿体依据赋存部位、矿体规模、矿体形态、矿化特征等可划分为3种不同的产出类型。按矿体赋存部位自上而下划分如下。

（1）矿体赋存于新红铺组上段或者下段灰岩透镜体中或条带状灰岩与钙质千枚岩接触部位，受背斜翼部的层间断裂控制，呈脉状、透镜状、似层状。一般矿化较弱、矿体规模小，具尖灭再现特征。矿石多为自形—半自形粒状结构，浸染状、脉状构造。围岩蚀变较弱，主要为硅化、铁白云石化。此种类型在矿集区内矿化规模较小，大多不具备工业价值，同时勘查程度低，多为矿点或矿化点，如崖房湾铅锌矿点、铁卢湾铅锌矿点（高卫宏和陈明寿，2007）、柴玛铅锌矿化点等。

（2）矿体赋存于古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触带中，严格受背斜控制，产于背斜核部及两翼，呈马鞍状、层状、似层状，矿体规模多为中、大型。矿石发育他形粒状结构、交代结构、碎裂结构；构造以块状、透镜状、浸染状为主。围岩蚀变常见面状的硅化、铁白云石化，其次见石英、方解石呈脉状穿插。矿集区内主要铅锌资源均产于此种类型矿体，如铅硐山-东塘子铅锌矿床、八方山-二里河铅锌矿床（田民民等，2004）、银母寺铅锌矿床等。

（3）矿体赋存于中泥盆统古道岭组灰岩地层中或结晶灰岩与泥灰岩接触部位，受背斜内的层间断裂控制，呈透镜状、似层状，沿走向及倾向有分支复合，尖灭再现。矿体一般倾向延伸大于走向延伸，规模多为中、小型。矿石以他形粒状结构为主，少量交代结构、填隙结构。脉状、网脉状、角砾状构造，围岩蚀变常见硅化、铁白云石化，矿体内多发育石英方解石脉、重晶石脉，部分矿体下盘灰岩具大理岩化。矿集区长沟-洞沟-柳树沟-水晶沟铅锌矿带中均为此种，如柳树沟铅锌矿床（白新营等，2016）、水晶沟铅锌矿床（李云涛等，2019）、银洞山铅锌矿床等。

一般在大型矿床中上述3种矿体类型均有产出，中小型矿床（点）产出其中的一种或两种矿体类型。古道岭组灰岩与新红铺组千枚岩是区内铅锌矿体的主要控矿地层，成矿物质沿断裂构造运移，在褶皱转折端、层间滑脱带等部位在偏碱性的Ca质岩石和Si质的岩石间形成了一个Si/Ca界面聚集成矿。

2.3 典型矿床

八方山-二里河铅锌矿床位于凤太矿集区北部，矿体产于八方山-二里河背斜核部及北翼次级褶皱弯曲部位（图2），主要赋存于下部中泥盆统古道岭组生物碎屑灰岩与上部上泥盆统星红铺组千枚岩接触带之间的虚脱空间中，少量赋存于古道岭组灰岩或星红铺组千枚岩裂隙中。矿区出露地层为中泥盆统古道岭组和上泥盆统星红铺组，褶皱构造为尖端山-八方山背斜，背斜轴向105°～120°，北翼陡或向南倒转，倾角75°～90°。南翼较缓，倾角50°～70°。背斜向东、西两端倾伏，倾伏角15°～30°。断裂构造可分为两类，一类是纵断层，分布在背斜两侧，NWW向大致与地层走向一致；另一类是横断层，较发育，垂直背斜轴和地层,大体上以300～400 m等间距分布。矿区内岩浆岩多为脉岩，包括闪长玢岩脉、花岗斑岩脉以及煌斑岩脉充填于两组断裂中。

图2 八方山-二里河铅锌矿床地质图（a）与联合剖面图（b）

矿体形态严格受背斜虚脱空间控制，地表由于剥蚀而呈环状，东西两端与背斜一起倾伏。矿体在背斜核部呈“八字型”，在北翼呈“S型”。主要圈定了II-1、II-2两条矿体，II-1矿体产于背斜核部，矿体长3300 m，地表出露长度650 m，背斜北翼延伸一般300～400 m。平均品位Pb 1.77%、Zn 9.46%，平均厚度9.66 m。II-2铅锌矿体产于北翼揉皱部位，矿体长1200 m，倾向延伸62～124 m，平均品位Pb 1.46%、Zn 4.73%，平均厚度2.64 m。矿床的成矿作用过程可以划分为3个阶段，即（Ⅰ）早期富闪锌矿硫化物阶段；（Ⅱ）中期石英－多金属硫化物阶段；（Ⅲ）晚期石英－碳酸盐阶段（胡乔青，2015）。

3 “三位一体”成矿特征

3.1 成矿地质体

叶天竺等（2014）提出成矿地质体是指与矿床形成在时间、空间和成因上有密切联系的地质体，是把成矿物质集聚成工业矿床，汇聚并提供能量的地质体。成矿地质体是成矿作用发生的根源，成矿地质体和矿床有着直接的因果关系。因此确定成矿地质体直接关系到确定找矿方向。

（1）矿床类型的确定

准确划分找矿预测矿床类型是确定成矿地质体的基本前提，目前区内矿床成因认识主要分为热水喷流沉积改造型矿床和后生热液型矿床。喷流沉积改造型矿床观点认为矿床的形成受早期初始富集成矿和晚期造山改造就位的二元因素控制（王东生等，2009），经历了热水沉积和构造改造两个阶段，沉积阶段金属元素在中泥盆世地层中初始富集提供物质来源，改造阶段在岩浆活动的作用下，热卤水溶液萃取金属元素在构造空间成矿（王瑞廷等，2011）。而后生热液型矿床观点认为的矿床是印支期构造－岩浆－热液活动的产物，是一个后生的流体充填交代矿床，是一期成矿的产物（王义天等，2020）。上述两种不同观点的成因认识中，对于印支期的岩浆侵入地质作用使得成矿物质最终汇聚在一起，形成具如今有工业价值的矿床的认识是统一的。因此，以找矿预测为目的，通过成矿地质作用的分类来划分找矿预测矿床类型（叶天竺等，2017）。首先依据学者以往的研究认识，区内铅锌矿床成因上有显著的岩浆热液参与现象，侵入岩浆地质作用使分散的成矿物质聚集成有工业价值的矿床（王瑞廷等，2011；王义天等，2020）；其次根据凤太矿集区找矿预测项目开展的专项地质填图、典型矿床研究、样品分析测试等成果认识。最终确定矿集区矿床类型为“（层控）岩浆期后热液型”，成矿地质体为侵入岩体（张革利等，2019②）。

（2）地质体与铅锌矿床形成时代对比研究

矿集区周边发育有大规模的中酸性侵入岩体，铅锌矿床内及周边均不同程度的发育有花岗斑岩脉和闪长玢岩脉，通过同位素测年可知西坝岩体二长花岗岩、花岗闪长岩锆石U-Pb年龄为（218±1）Ma和（219±1）Ma（张帆，2010），花红树坪岩体的花岗闪长岩锆石U-Pb年龄为（214.3±2.7）Ma（张亚峰等，2018），对区内广泛发育的岩脉测年显示年龄也多集中在214～220 Ma（王瑞廷等，2011）。近年，运用新的测试方法对八方山、铅硐山及银洞山铅锌矿床矿石中的闪锌矿、方铅矿、黄铁矿进行Rb-Sr同位素测定成矿年龄集中在198～226 Ma（胡乔青等，2012；胡乔青，2015）。以上同位素年龄表明岩浆侵位作用和成矿作用均发生于三叠纪（印支期），成矿稍微滞后于成岩。因此区内岩浆岩体作为成矿地质体，通过岩浆侵入地质作用使成矿物质聚集形成工业矿体，从时间角度是成立的。

（3）地质体与成矿物质成分的对比研究

胡乔青（2015）根据收集到的矿集区内铅锌铜矿石H-O同位素数据，结合有机水、原生岩浆水、变质水、盆地卤水的变化范围，推测区内成矿流体是岩浆水、盆地卤水、变质水的混合流体。张革利等（2018）对铅硐山-东塘子矿铅锌矿床H-O同位素的研究表明，成矿流体早期来源于岩浆水，晚期有地层水和大气水的混入。张革利等（2020）通过对铅硐山-东塘子矿铅锌矿床主成矿阶段铅锌矿石开展S、Pb同位素分析，显示出海水硫酸盐（蒸发膏岩）与岩浆硫的混合来源特征，铅源来自于上地壳与深部。综合以上观点，认为成矿地质体，也就是侵入岩体为铅锌成矿提供了热源，同时也提供了部分的流体和成矿元素。

（4）地质体与矿床（体）空间距离研究

研究区内铅锌矿床地表及深部暂未发现规模较大的同期中酸性侵入岩体，发育的中酸性岩脉还不足以为大、中型矿床提供能量。依据矿集区岩浆岩的分布特征和矿区地表发育的中酸性脉岩特点，均能反映出深部有大规模隐伏岩体的存在，铅硐山探矿钻孔在矿床深部已经控制到厚60 m的花岗岩。本人所参与的凤太矿集区找矿预测项目通过开展的高精度磁法测量，和大比例尺的重力测量，在矿集区内也推断出有隐伏岩体。矿体与隐伏岩体空间距离的影响因素较复杂，按照典型的中低温岩浆热液矿床统计，成矿物质一般距离侵入接触带2～3 km（叶天竺等，2014），矿集区内的岩体都远离铅锌矿床，因此推断成矿地质体是位于矿床深部且在一定空间距离的中酸性隐伏岩体。

3.2 成矿构造和成矿结构面

成矿构造与成矿结构面研究的目的是直接解决矿体空间赋存位置、形态、规模和产状等特征，是找矿预测的直接目的（叶天竺等，2014）。凤太矿集区泥盆系碳酸盐岩-碎屑岩建造是凤县-镇安陆表海盆环境沉积产物，三叠纪区内强烈的陆内逆冲推覆和东西向的隆升造山作用，形成了本区NWW向褶皱、断裂组合和NE向断裂的构造系统。区内构造演化阶段与区内成矿地质体及成矿时间上是耦合的。前述区内铅锌矿床的分布与NWW向断裂存在着一种制约性联系，铅锌矿体直接受NWW向背斜控制，同时NWW向断裂也控制了岩浆岩及岩脉带的分布，因此认为矿集区的成矿构造为NWW断裂与褶皱组成的构造系统。依据区内铅锌矿体产出类型，主要铅锌矿体的成矿结构面是中泥盆统古道岭组灰岩与上泥盆统星红铺组千枚岩接触部位的“硅钙面”，该硅钙面即是物理化学条件转换界面，又是构造活动过程中褶皱形成的层间滑动带和虚脱空间，为铅锌成矿流体提供了储存空间；其次在古道岭组及星红铺组内部的岩性差异的层间断裂部位也存在类似的“硅钙面”；因此认为矿集区的成矿结构面为“硅钙面”。

3.3 成矿作用特征标志

矿床成带成群分布，受褶皱断裂构造系统控制。主矿体产于古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩背斜核部的虚脱部位及层间滑脱带的“硅钙面”中，次要矿体产于古道岭组与星红铺组内部差异岩性的层间断裂带的“硅钙面”中。成矿方式为热液充填、交代。矿体呈鞍状、似层状、透镜状、脉状。金属矿物主要有闪锌矿、方铅矿、黄铜矿，次要有黄铁矿、白铁矿、毒砂等。脉石矿物主要有石英、方解石、铁白云石。矿石结构以自形—半自形粒状结构、碎裂结构、充填结构、交代结构。矿石构造以块状、条带状、浸染状为主。平面上，铅锌矿体与Pb、Zn、Cu、Ag、Sb、As元素关系密切，矿床垂向上自上而下有Sb-Zn-As-Ag-Cu-Pb-Hg的元素分带。围岩蚀变主要黄铁矿化、硅化、碳酸盐化、铁白云石化、绢云母化。成矿过程基本都经历了富闪锌矿硫化物阶段、多金属硫化物-石英阶段、石英-碳酸盐阶段。成矿流体具有岩浆水、有机水、大气降水的混合来源，成矿温度总体位于中温范围，Pb同位素的组成特征显示了上地壳源区混合铅的特征。成矿物质可能主要来源于古老大陆地壳。

4 矿集区找矿预测地质模型

矿集区今后的找矿方向为隐伏矿找矿，运用勘查区找矿预测理论与方法，进行勘查区矿产预测，是找矿勘查的重要工作内容。勘查区找矿预测就是在构建找矿预测地质模型基础上，结合运用物探和化探综合方法，推断矿体的赋存位置，通过工程验证查明工业矿体。因此建立成矿地质模型是找矿预测的核心内容，基于凤太矿集区找矿预测项目的研究成果（张革利等，2019②），区内是印支期的中酸性侵入岩体为成矿地质体，在碰撞造山构造环境下，矿集区形成了NWW向、NE向的褶皱和断裂组合，岩浆沿断裂上侵，在岩浆侵入作用的驱动下，岩浆热液及少量成矿元素向上运移，并携带地层中的成矿物质共同形成了含矿流体，在成矿地质体远端背斜构造核部及翼部的“硅钙面”通过充填和交代方式形成了规模和产出类型不同的铅锌矿体。通过对（层控）岩浆期后热液型矿床成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志的研究初步建立了凤太矿集区层控岩浆期后热液型铅锌矿床区域成矿要素表（表1），进一步构建了该区找矿预测地质模型（图3）。

图3 凤太矿集区铅锌矿找矿预测地质模型图

表1 层控岩浆期后热液型铅锌矿床区域成矿要素表

5 结论

（1）凤太矿集区目前发现的铅锌矿床主要分布于依据受控背斜划分的6个成矿带中，大多属于地表有露头的浅部矿。从平面上来看铅锌矿产集中区分布于深大断裂的旁侧；铅锌矿床（点）产于区内NWW向脆—韧性剪切带和一般性断裂旁侧，并且多发育在有一定级别的NE向断裂叠加部位；铅锌矿体均产于NWW向Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级紧闭背斜的鞍部和翼部。从剖面上看主要铅锌矿体赋存于古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩背斜核部的虚脱部位及层间滑脱带的“硅钙面”中，次要矿体赋存于古道岭组与星红铺组内部差异岩性的层间断裂带的“硅钙面”中。

（2）随着矿集区现代分析测试手段的广泛应用以及矿床地球化学研究的深入，广大学者和地质工作者通过测试分析成矿流体、成矿物质的来源、成矿温度、成矿时代等方面的证据均指明侵入岩浆活动为区内成矿提供了热源，同时也提供了部分流体和成矿物质。岩浆侵入地质作用使得成矿物质最终汇聚在一起，形成如今具有工业价值的矿床。

（3）通过勘查区找矿预测理论与方法的指导，确定了区内铅锌矿类型为（层控）岩浆热液型，成矿地质体为隐伏岩体，成矿构造为NWW向褶皱断裂构造系统，成矿结构面为“硅钙面”。归纳总结成矿作用特征标志后建立了凤太矿集区铅锌矿找矿预测地质模型。

注 释

①王义天,胡乔青,王长安,陈绍聪,张娟,唐敏杰,魏然.2015.陕西凤太矿集区金铅锌铜多金属矿床控矿因素及深部成矿预测研究[R].

② 张革利,王雷,田涛,王欣,李伟,张旭涛,马双宝等.2019.陕西省凤太矿集区找矿预测子项目成果报告[R].宝鸡:宝鸡西北有色七一七总队有限公司.