与海底喷流( 气) 沉积作用有关的金银铅锌矿床类型与分布 沉积喷流型铅锌矿床

20世纪50年代中晚期(1955～1958)勘探时将花牛山银铅锌矿床类型确定为矽卡岩型-高中温岩浆期后热液型矿床;80年代，甘肃地矿局地矿所、酒泉地调队先后确定花牛山银铅锌矿床类型为火山-沉积热液改造型和岩浆热液型，后又有矽卡岩型矿床的观点。随着矿床成矿理论的发展以及矿床学家实践认识的提高，对矿床形成认识及矿床类型确定亦不断发生改变并日趋完善。

花牛山金银铅锌矿田内的一矿区和二矿区银铅锌矿，容矿岩石为细碎屑岩-碳酸盐岩，同生性质明显，分布在花牛山-花西滩深大断裂以北(图3-1)。类比矿床地质特征、形成环境、沉积建造，将一、二矿区类比成喷流-沉积(SEDEX)矿床类型。

花牛山金银铅锌矿田内的三矿区银铅锌矿床产于玄武岩-流纹英安岩间的火山喷发间歇期，容矿岩石为火山喷发间歇期形成的大理岩和板岩，成矿金属组合为铅-锌-铜，伴生银、金。成矿环境相对稳定，可与世界范围内火山喷流(气)-沉积型矿床类比，应属双峰式玄武岩-流纹英安岩容矿的铅-锌-铜型矿床。

花牛山金矿床(点)西部为一矿区二矿带的铅锌矿层，东部与四矿区断续相连。金矿体产于细碎屑岩(角岩化)中，上覆大理岩，与铅锌矿处于同一层矿源层。早期喷流沉积作用可能有金的预富集，与喷流沉积作用有关的矿物组合为磁黄铁矿-黄铁矿-闪锌矿以及重晶石矿物;与钾长花岗岩(南部)岩浆作用有关矿石矿物组合为辉钼矿-白钨矿-黄铜矿-萤石，以及矽卡岩矿物石榴石、透辉石等。岩浆热液活动不但汇集了盆地沉积物中的金，同时，热接触变质作用使黄铁矿发生磁黄铁矿化，原生黄铁矿中的金析出和再富集。四矿区铅锌赋矿地层被石英闪长岩侵位和破坏，锌矿物和黄铁矿粗晶化，矿体空间位移。花牛山金矿床(点)和四矿区应归类为层控-岩浆热液改造型金、(铅锌)矿床。

综上所述，花牛山矿田与海底喷气作用有关成矿系统的矿床类型又可分为3类:

(1) 以细碎屑岩-碳酸盐容矿的喷流-沉积(SEDEX)型银铅锌矿床，以一、二矿区银铅锌矿床为代表;

(2) 以双峰式火山岩-细碎岩-碳酸盐容矿的火山喷气-沉积型银铅锌铜矿床，以三矿区银铅锌矿床为代表;

(3) 喷流沉积-岩浆热液改造型金(铅锌)矿床，以花牛山金矿床为代表。

与海底喷气作用有关的银铅锌(金)矿床(点)在空间分布上均产于蓟县系平头山组上岩组中，自南部中基性火山-沉积岩建造—北部碎屑岩-碳酸盐建造，成矿主元素具分带性，由南部PbZnFeCu矿化—中部PbZn矿化—北部AuAg矿化。

Ⅲ-皖南震旦纪银铅锌多金属成矿带(皖南震旦纪与热水沉积作用有关的银铅锌铁锰矿床成矿系列)~

皖南指东至宁国以南的安徽省南部地区，在该区广泛发育着震旦纪蓝田组(相当陡山沱组)地层，是皖南地区典型的矿源层之一，也是银铅锌多金属成矿带的重要赋矿层。皖南地区为皖浙赣有色贵金属成矿带的组成部分，该区位于下扬子陆块东南缘，属江南台拱与下扬子拗陷的过渡带。区内广泛发育震旦纪地层(和寒武纪地层)。为晋宁运动以后发育起来的张性裂谷盆地沉积，含矿地层及其附近有火山岩发育，反映了矿床产于裂谷盆地中的高地热场环境。岩石类型丰富，出露良好，为华南型地层最古老的盖层。沉积类型多样，并横跨下扬子地层分区与江南地层分区。产有丰富的铅、锌、银、铁、锰、磷、金等沉积层控矿产。南华纪以陆源碎屑沉积环境为主，为一陆棚相的海进过程；震旦纪以碳酸盐岩沉积环境为主，为台地前缘斜坡到浅海盆地相沉积的一个海退过程(陈多福，1997)。在这一演化过程中，各种金属在热水沉积作用下形成了一系列的矿床。区内金属矿点星罗棋布，陆续发现中型规模银铅锌多金属矿床及一些铁锰矿床，如绩溪县岭角银铅锌矿床、逍遥钨钼(铜)矿床、际下多金属矿床、祁门三堡银铜铅锌金属矿床、屏山-西坑银铅锌多金属矿床、休宁贵源铁锰矿床。矿体多呈层状和似层状，产状与围岩一致，显示同生沉积特征，组成一个底部含锰、铜的铅锌碳酸盐岩矿层；中部含银的铅、锌、铁、锰、钨、钼的页岩层中，断续产出似层状和囊状矿体；顶部含黄铁矿及锰晕的一个南华纪—震旦纪碳酸盐岩中以铅锌为主的成矿系列。金属来源可能是南华纪 震旦纪裂谷系中海底火山活动的产物。形成一个距喷发口近处铅锌矿床，远一点形成(铅锌)铁锰矿床，再远一些为广泛的锰晕。也可以说随着裂谷的发展，铅锌矿由富到贫的趋势。而铅锌矿床为产于裂谷系碳酸盐岩中与热液(热水)沉积作用有关的沉积矿床。矿床类型为MVT型。
(一)区域成矿地质特征
皖南南华系-震旦系是以区域性不整合覆盖于新元古代青白口纪历口群或溪口群等不同层位之上。南华系包括休宁组和雷公坞组，厚3000m，主要岩性为砾岩、砂砾岩、砂岩、火山碎屑岩和冰碛泥砾岩；震旦系地层包括蓝田组(相当于北方的陡山陀组)和皮园村组，厚400m，主要由碳酸盐岩、黑色页岩和硅质岩组成。
区内断裂构造发育，主要的是北东向和近东西向两组。在时间上，晋宁期后皖南及其东南侧的华南地区属于边缘海域，具有多裂沟、弧、盆体系和小型地块的复杂大陆边缘特征。印支运动使三叠纪以前的沉积盖层普遍发生大规模的褶皱和断裂，形成了一系列呈北东、北东东方向展布的褶皱断裂带。该区在燕山运动时转入大陆边缘活动带，以强烈差异性断块运动为主。
区内震旦纪为大陆边缘的拉张断陷盆地——皖南断陷盆地。其北侧边界为江南深断裂，断裂向北到达巢湖、滁州一带，为广阔的海水碳酸盐岩(图5-39)。德兴-乌镇断裂是盆地的南界，以南则为浙江省的开化-临安碳酸盐岩台地。盆地内断裂发育，如祁门-三阳坑万家桥等断裂等，且均以近东西方向展布。盆地水体深度不大，几十米到几百米，蓝田组属于陆棚边缘盆地相(李双应等，1998)。并且在该成矿带蓝田组地层最为发育，同时也是该带代表性含矿地层。

图5-39 皖南蓝田组古地理图

(据李双应，2001)
有些断裂的继承性和长期活动特征较明显。如，祁门-三阳坑万家桥断裂，呈近东西向分布。自晋宁期到喜马拉雅期均有活动，涉及地层从元古宇到中生界，它不仅控制了岩浆的展布，也控制了地层、岩相的发育以及矿产的分布。
区内岩浆岩主要是花岗岩类，侵入时代有晋宁期和燕山期。未发现与晋宁晚期莲花山岩体、白际山岩体有关的矿床。燕山早期有黟县岩体、太平岩体、逍遥岩体等，燕山晚期有黄山岩体、伏岭岩体等。本期岩浆活动最强烈，形成多期多阶段的复式岩体，在这些岩体内或接触带只发现矿化，未发现工业矿体。也就是说矿床与岩体间关系不密切。
铅锌银多金属矿床产在大陆边缘断陷带，属于大陆地壳型成矿。线型断裂构造控制着矿床的分布，火山活动不发育，赋矿岩系为碎屑岩-碳酸盐岩。矿床以简单硫化物为特征，主要成矿元素为Ag、Au、Pb、Zn、W、Fe、Mn，矿床侧向分带性明显，Cu、W→Pb、Zn、Ag→Fe、Mn。这些可与海底喷流铅锌矿床(Large，1981)以及华南型块状硫化物矿床(顾连兴等，1997)相对比，具有与海底喷流同生沉积成因类似的成矿背景和成矿机制。在蓝田组(银)铅锌多金属矿床中，存在后期燕山期侵入体和热液对层状矿体的叠加和改造作用。
蓝田组地层与南华系雷公坞组呈假整合接触，与上覆皮园组整合接触。蓝田组总厚度70～208m。总体上呈东厚西薄。
底部：灰色、灰褐色含锰白云岩、白云质灰岩，厚32～120m(表5-12)。局部发育有铁锰矿层和硅质岩。含锰碳酸盐岩相对厚度较大。铁锰矿层、硅质岩、含锰碳酸盐岩组合分布于祁门、黟县、休宁、绩溪和宁国一线，即沿着祁门-三阳坑-万家桥断裂呈带状展布，长200km以上，宽20～30km，面积约达500km2，而在东至、石台等地，则相变为白云质灰岩和粉砂质板岩(图5-40)。主要矿床特征见表5-13。

表5-12 皖南震旦系(蓝田组)含锰碳酸盐岩分布

(据李双应，2001，修改)

图5-40 皖南震旦系矿床及含锰碳酸盐岩分布图

(据李双应，2001)
1—白云质灰岩；2—含锰碳酸盐岩；3—岩相界线；4—省界；5—各类矿床(点)；6—断裂及编号；7—推测短层。①祁门三堡(铜)银铅锌多金属矿床；②黟县西坑银铅锌多金属矿床；③休宁贵源铁锰矿床；④休宁大裴岭褐铁矿床；⑤绩溪乳坑铁锰矿床；⑥绩溪逍遥银多金属矿床；⑦绩溪际下(钨)银矿床；⑧宁国元川壁坑铁锰矿床；⑨宁国小音山铁锰矿床；⑩宁国小曹含金铁锰矿床； 黄山太平油竹坑铁锰矿床； 黟县鸟鹊坪黄铁矿床； 宁国木里坑铁锰矿床

表5-13 皖南震旦纪主要矿床地质特征

(据李双应，2001，修改)
中部：以黑色碳质页岩为主，富含呈层纹状、分散浸染状和结核状黄铁矿，夹带状含钙泥岩，在蓝田为钙质板岩。本层上部夹数层灰色白云质灰岩。
上部：灰色条带状泥灰岩，含黄铁矿结核、团块和条带，厚18～22m。顶部：灰褐色到黑色含锰粉砂泥岩，局部含碳质，厚18～40m左右，见于石盂剖面。
(二)祁门三堡铅锌矿床
矿床发育于蓝田组中，从下至上有铜银铅锌，钨钼，铁锰三类矿体(点)均呈规律的分布于蓝田组的三个层段，即底部为含锰碳酸盐岩(铜银铅锌)、中部页岩(钨钼)、顶部含锰碎屑岩(铁锰)。这种矿化特点不仅在三堡，在皖南，在浙江西南矿化依然沿蓝田组固定层位断续延深，多形成硫多金属和有色金属矿床点(顾连兴等，1987)。矿体多为硫化物的板状体、透镜体组成，矿体的厚度多为0.3～20m，侧向规模多数为500余米。镍铁锰规模较小。层状矿体底部常能见到网脉状或脉状铁铅锌矿体。矿床中铅储量1.9余万吨，锌储量4.89余万吨。
矿体整合地产于含锰碳酸盐岩、泥灰岩和碳质页岩中，基本与围岩同步褶皱。在空间上，矿体常常过渡为含锰硅质岩和含锰泥岩。由热水沉积作用叠加形成的含锰碳酸岩分布广泛，面积达数千平方米。矿床(矿体)沿祁门-三阳坑万家桥断裂断续呈带状分布，距断裂垂直距离几乎不超过20km，而且主要分布在断裂的北西侧(断裂上盘)。
矿石类型、结构构造和成矿阶段：主要为黄铁矿-闪锌矿矿石、黄铁矿-闪锌矿-方铅矿矿石、黄铜矿-黄铁矿-闪锌矿-方铅矿矿石等简单的原生硫化物。金属矿物有闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、黄铁矿，次要的有赤铁矿、磁铁矿、白铁矿。锰矿床中有黄铁矿、赤铁矿和水锰矿。脉石矿物有重晶石、石英、萤石、硅质岩和方解石。主要结构有半自形-他形细晶结构、自形晶粒状结构、碎裂结构、填隙结构、胶状结构等。主要构造为团块状、角粒状、条带状、网脉状、浸染状和层纹状。成矿阶段分为三期，即一期沉积为主，二期同生沉积成岩成矿，三期为晚期岩浆再富集作用。
围岩蚀变：主要为硅化，其次为碳酸盐岩化和透闪石化。
矿床成因：从区域地质、矿床地质表明，矿床是由于热水沉积作用和受断裂构造控制而形成。赤铁矿是海盆底部含金属沉积物中常见的组分，并一般认为是热液活动的标志，赋存于皖南震旦纪中的多金属矿床可与Large(1981)以及涂光炽等(2000)的热水沉积矿床进行很好的对比，即铅锌矿床常常集中在热液喷出口及其附近(如三堡)，同时伴有铜、银等。而随着距喷出口距离的增大，则形成一些铁锰矿层(如休宁)，并伴随着生成重晶石、萤石、硅质岩，这些是典型热水喷溢的产物。在向外，随着热水溶液被稀释，则出现热水沉积与正常海水相沉积交替的过渡区，形成锰晕，即银铅锌(铜只见于三堡)→铁锰→锰晕。
从地球化学特征来看，矿体中不同岩石类型的常量元素在Fe/Ti-Al/(Al+Fe+Mn)图中，硅质岩落入靠近太平洋陆隆两翼热水沉积区，黑色页岩和泥晶灰岩都属于盆地沉积物，并且靠进陆源物质端元和生物物质端元。而含锰碳酸盐岩则处于盆地沉积与热水沉积过渡区，这些表明热水沉积物的叠加特征。作为判定热水沉积成因标志的微量元素元素，如：Ba、Ag、As、Hg等的浓度系数均为8以上，显示了明显的富集。Ba的最高含量系数为3068×10-6，超过东太平洋中海底热水作用Ba的富集值。含锰碳酸盐岩中的锰最高含量为8.49×10-6，超过太平洋脊和红海热水沉积物，这些都显示热水沉积成矿的标志(李双应等，2001)。
祁门三堡黄铁矿硫同位素变化较大，可能揭示了两种来源即海水和地下热水，成矿温度为250℃和300℃，表明它们是成矿热水与海水混合流体。又可以与秦岭热水沉积成因的厂坝式铅锌矿床相比较。
总之，该矿床(及该成矿带内的大多数矿床)是产于震旦纪含锰碳酸盐岩裂谷系边缘热水沉积矿床(MVT型)。

一、内容概述
沉积-喷流矿床（Sedimentary exhalative，简称SEDEX）是指以沉积岩为围岩的板状矿床。该类矿床主要产于大陆裂谷环境下的还原性盆地内，形成于海底，与热液流体排气孔的排气混合物有关。SEDEX型矿床是世界上Zn和Pb矿产资源的主要来源，其储量约占Zn储量的50%和Pb储量的60%。SEDEX矿床的内部格架主要受流体卸载口附近的海底硫化物所控制，矿床围岩主要由盆地海相、还原性的细粒沉积物组成，热液蚀变结构、矿物和元素围绕流体的卸载中心呈放射状分布（Goodfellow et al.，1993）。从火山喷气口中心向外，Zn/Pb比值增加是SEDEX矿床最显著的特征，而Pb/Ag、Cu/（Pb＋Zn）、Ba/Zn、SiO2/Zn比值也是增加的。SEDEX矿床的蚀变矿物有石英、白云母、绿泥石、铁白云石、菱铁矿、电气石和硫化物等。热液蚀变带广泛发育，在成矿前和成矿后的沉积岩中延伸可达100m，侧向延伸达数千米。
许多SEDEX矿床形成于还原性的海相盆地，并且主要形成于盆地演化过程中的凹陷阶段，临近深穿透的走滑断裂带附近。这些构造在同裂谷阶段的高渗透性的碎屑岩中切割碳酸盐岩和页岩建造，并从流体库中捕获含矿流体（Nelson et al.，2002）。SEDEX矿床演化过程中与大洋分层缺氧、富H2S时期密切相关，最有利于形成SEDEX矿床的盆地是大陆裂谷盆地（图1），这些盆地至少有2～5km厚的粗粒、渗透性较好的碎屑岩及其有关的火山岩和火山碎屑岩组成（Goodfellow et al.，2007）。SEDEX型矿床成矿流体大多是氧化性的、贫H2S的流体，这些流体产生于同裂谷碎屑沉积岩的热液流体库中，而碎屑岩往往被细粒的碎屑岩或碳酸盐岩所覆盖（Cooke et al.，2000）。成矿期次主要受重新活动的裂谷构造事件的控制，这些裂谷断裂往往产生下沉的地堑或半地堑的二级或三级盆地。矿质沉淀的位置要有足够的还原性硫的存在是这类矿床形成的必要条件（Cooke et al.，1998）。
二、应用范围及应用实例
（一）红狗铅锌矿床
红狗铅锌矿床位于北阿拉斯加Brooks山脉西部的De Long山地区，2001年，Teck Cominco公司发布红狗矿床矿石储量/资源量为140.6×106t（Jennings et al.，2002）。区域上主要出露古生代和中生代岩石。红狗地区南北边界为两条主要的北西西-南东东向正断层，主要由3个褶皱-断裂推覆体组成（De Vera et al.，2004）。靠近Kuna组Kivalina单元底部和Kayak页岩顶部，有蚀变的长英质、铁镁质凝灰岩及铁镁质岩床分布。石炭系Kuna组是红狗矿床的主要赋矿层位，以富含有机质的泥岩、页岩、硅质岩和碳酸盐岩为主，局部富含有机质，沉积地球化学研究表明，Kuna组沉积环境为盆地相和斜坡相（John et al.，2004）。红狗矿床4个矿体均位于红狗板片中，排列于低角度的双重构造中，而矿体赋存部位被限制在单个的逆冲叠瓦状构造中（图2）。单个矿体的内部蚀变矿化分带清楚，从矿床顶部向下，矿石分别为：①贫硫化物重晶石；②含硫化物重晶石；③硅质岩；④块状硫化物。矿石结构主要有石英和硫化物的环带结构、粒状结构、镶嵌结构等。围岩蚀变普遍，主要有硅化、硫化物化、燧石化、重晶石化等，成矿主要与浅色瘤状或不规则层状热液硅化有关。矿石中硫化物主要有黄铁矿、白铁矿、方铅矿以及少量的黄铜矿、磁黄铁矿等，非硫化物主要为石英、重晶石、伊利石、石膏和钙氟石等。红狗矿床块状硫化物和脉状硫化物中的黄铁矿Re-Os年龄为（344±3）Ma。研究证明，沉积喷流矿床既可以在海底形成，也可以通过交代作用和开放空间的充填作用在海底之下形成（Large et al.，2002），红狗即是后一种模式。

图1 SEDEX矿床沉积盆地构造格架

（据Goodfellow et al.，2007）
总之，该矿床具有如下特点：①大地构造背景为大陆边缘盆地和裂谷盆地，赋矿地层为富含有机质的泥岩、页岩、硅质岩，夹少量碳酸盐岩；②矿化和围岩具有蚀变垂直分带特征，单个矿体内部蚀变矿化自上而下为贫硫化物重晶石-含硫化物重晶石-硅质岩-块状硫化物；③主要结构为环带结构、粒状结构、镶嵌结构等，主要蚀变为硅化、硫化物化、燧石化、重晶石化等，主要硫化物为黄铁矿、白铁矿、方铅矿、闪锌矿；④原生矿体为水平状态，但后期具有明显改造作用，使矿体呈透镜状、倾斜状，也造成矿体相互叠置；⑤从找矿实践上看，红狗矿床早期的发现归功于传统勘查方法和水系沉积物测量，近期的发现主要归功于运用构造模式去指导勘查工作。
（二）里申（Lisheen）铅锌矿床
里申铅锌矿位于爱尔兰中南部的Tippeeray县，泥盆纪—石炭纪爱尔兰中部均为被动大陆边缘台地，台地边缘同生构造发育，控制了沉积相的展布。矿体埋深60～240m，产于下石炭统Waulsortian组泥墩复合体的核部相浅灰色—灰色微晶灰岩中，位于断层的上盘，其底部为不透水的碳酸盐层，矿层产状与岩石层理产状一致，呈单个或多个层状硫化物透镜体产出。里申矿床主要受控于4个主要的北东东向伸展断层，矿床矿化（厚度和品位）均位于这些主断层上盘的Waulsortian碳酸盐岩中。矿石矿物组合相对简单，主要矿物包括闪锌矿、方铅矿和铁硫化物（白铁矿、黄铁矿等）。白云岩化是主要的围岩蚀变，断层上盘尤为发育，其他的蚀变还包括网脉状粉红色白云岩脉、白云石-玉髓-赤铁矿脉。岩石和矿物成分分析表明，含Cu、As、Co、Ni的地层主要分布在主断层附近，并富集在主成矿阶段的主断层附近的各种硫化物中，说明近东西向主构造是成矿流体从深部搬运这些元素的主要通道。Wilkinson et al.（2005）提出了里申矿床的成矿模式（图3）。该模式认为陆壳内部循环的（蒸发）海水发生在裂谷区或伸展的被动大陆边缘，深部循环可以产生巨量的成矿流体。晚古生代温室环境下Laurussian大陆边缘广泛发育的蒸发卤水似乎是盆地产生巨量金属堆积的关键因素。

图2 红狗矿床双重构造及矿体叠覆关系

（据De Vera et al.，2004）
该矿床具有如下特征：①里申矿床属于比较典型的SEDEX型矿床，成矿背景为被动大陆边缘台地，赋矿地层为台地碳酸盐岩，岩石发生区域白云岩化；②矿体顺层分布，同生断层严格控制了矿体的分布，次级断层对富矿体起了控制作用；③成矿流体盐度为12%～18%，温度为200～280℃，两种流体混合导致了成矿作用；④从找矿实践上看，里申矿床属于隐伏矿床，成矿模式对矿床发现起了重要作用。其成功经验之一就是在靶区筛选过程中根据成矿模式在有力的成矿背景中寻找有力的岩性岩相和同生断层分布区。此外，垂直断层带上的土壤剖面测量是发现矿化异常的主要手段，在化探异常区进行IP测量和瞬变电磁测量（TEM）是圈定矿化体的有效手段。

图3 里申铅锌矿床两种流体成矿模式图

（据Wilkinson et al.，2005）
三、资料来源
毛景文，张作衡，王义天等.2012.国外主要矿床类型、特点及找矿勘查.北京：地质出版社，328～334
Goodfellow W D，Lydon J W.2007.Sedimentary exhalative（SEDEX）deposits.In：Goodfellow W D.Mineral Deposits of Canada：A Synthesis of Major Deposit Types，District Metallogeny，the Evolution of Geological Provinces，and Exploration Methods：Geological Association of Canada.Mineral Deposits Division，Special Publication 5，163～183
Jennings S，King A R.2002.Geology，exploration history and future discoveries in the Red Dog district，western Brocks Range，Alaska.In：Cooke D R，Pongratz J.Giant ore deposits：Characteristics，genesis，and exploration.The Centre for Ore Deposit Research Special Publication，4：151～160
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Wilkinson J J，Weiss D J，Mason T F D et al.2005.Zinc isotope variation in hydrothermal systems：Preliminary evidence from the Irish Midlands Orefield.Economic Geology，100（3）：583～590