姚翠霞 ，張術(shù)根 ，王 超

(1.中南大學(xué) 有色金屬成礦預(yù)測教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長沙 410083；2.中南大學(xué) 地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，長沙 410083)

曲仁盆地北緣緊鄰近諸廣山-九峰花崗巖帶，南緣為大東山-貴東花崗巖帶，東緣被仁化-韶關(guān)斷裂帶穿切，西緣緊鄰郴州-懷集斷裂帶[1]，位于此次研究區(qū)盆地北緣的凡口、楊柳塘、羅村等地集中分布著鉛鋅硫化物礦床和黃鐵礦礦床(點(diǎn))。自20世紀(jì)80年代以來，關(guān)于研究區(qū)上述礦床的成因觀點(diǎn)主要有海底熱泉噴流堆積[2-4]、沉積-成巖-成巖后改造富集[5]、礦源層固結(jié)交代兩期成礦[6]、多因復(fù)成[7-9]等。這些觀點(diǎn)的分歧主要集中在成礦物質(zhì)來源(特別是金屬來源)、熱能來源、成礦流體來源及其驅(qū)動(dòng)、傳輸和匯聚驅(qū)動(dòng)機(jī)制、礦化定位機(jī)制認(rèn)識方面。本文作者將遞進(jìn)成礦論與成礦系統(tǒng)論思想進(jìn)行融合，探索曲仁盆地北緣遞進(jìn)成礦過程對應(yīng)的關(guān)鍵控礦因素和成礦系統(tǒng)，以期在研究區(qū)找到其他的凡口式鉛鋅硫化物礦床。

1 研究區(qū)地質(zhì)礦化特征

1.1 基本地質(zhì)概況

曲仁盆地為中生代斷陷盆地，其北緣邊界見前泥盆紀(jì)地層分布，內(nèi)部見晚古生代和中、新生代地層。盆地北緣內(nèi)已知的硫化物礦床礦體主要賦存于中上泥盆統(tǒng)至下石炭統(tǒng)地層中，其中以凡口為代表的鉛鋅硫化物礦床的礦體集中分布在上泥盆統(tǒng)佘田橋組和錫礦山組地層，少量鉛鋅礦體在于下石炭統(tǒng)及中上石炭統(tǒng)壺天群底部；以西崗寨為代表的黃鐵礦礦床礦體主要賦存于下石炭統(tǒng)石磴子組，部分見于上泥盆統(tǒng)佘田橋組和錫礦山組地層。

在印支期，盆地北緣因受近南北向區(qū)域應(yīng)力場及邊界條件制約，郴州-懷集和吳川-四會(huì)斷裂所夾持地段發(fā)生壓縮變形[10-11]，發(fā)育近東西向短軸狀寬展型褶皺，形成復(fù)式向斜，發(fā)育的次級褶皺有北西部西崗寨-西瓜地-紅珠沖“S”褶皺，形成樂昌向斜，東部以凡口礦區(qū)為中心形成的曲仁等軸向斜[12]。地殼演化至燕山期，研究區(qū)所在地殼受熱膨脹程度達(dá)到頂峰，深部地殼強(qiáng)烈上拱、破裂并引起塊斷變形，先期切割盆地基底的北東和北西向斷裂復(fù)活，并伴隨發(fā)育近東西、近南北和北北東向斷裂。

硫化物礦床內(nèi)均未見呈規(guī)模的酸性巖漿巖，離礦區(qū)最近的花崗巖體為諸廣山燕山期黑云母花崗巖巖體。但在鉛鋅礦床內(nèi)常見沿燕山期近南北向斷裂、北西向或近東西向斷裂充填的中基性脈巖，而黃鐵礦礦床內(nèi)幾乎未見中基性脈巖。

1.2 礦床礦化特征

研究區(qū)鉛鋅礦床礦體主要呈似層狀、透鏡狀、楔板狀、脈狀和不規(guī)則狀分布[13-14]，楊柳塘鉛鋅礦床的礦體形態(tài)組合相對凡口礦床簡單些，多為似層狀、透鏡狀[15]。礦化底界為沉積旋回底部的碎屑巖-碳酸鹽巖過渡界面，礦體均就位在該界面的上覆碳酸鹽巖層位。黃鐵礦礦床的黃鐵礦礦體更靠近界面底部，鉛鋅礦床的黃鐵礦礦體以該界面為礦化底界，但黃鐵鉛鋅礦體、鉛鋅礦體在更遠(yuǎn)的部位也見分布。

區(qū)內(nèi)主要金屬礦物具有明顯的多世代特征，其中閃鋅礦可分為3個(gè)世代：第一世代為黑褐色和以黑褐色為主的雜色環(huán)帶狀閃鋅礦，第二世代為黃褐色和以黃褐色為主的雜色環(huán)帶狀閃鋅礦，第三世代為淺棕色閃鋅礦[16-18]。黃鐵礦可分為4個(gè)世代：第一世代均為致密微粒集合體，是沉積成巖期產(chǎn)物；第二世代為黃鐵礦礦石的組成主體；第三世代黃鐵礦主要是第二世代黃鐵礦受到高溫?zé)崮芗訜?、發(fā)生重結(jié)晶或再生長而形成，少量第三世代黃鐵礦是直接從鉛鋅成礦熱液結(jié)晶而成，與第二世代黃鐵礦沒有繼承及改造關(guān)系；第四世代黃鐵礦分布量最少，受燕山中晚期中基性脈巖侵入活動(dòng)影響呈細(xì)脈或網(wǎng)脈狀充填在礦體及近礦圍巖的斷裂裂隙中。礦區(qū)圍巖蝕變類型主要為白云石化、方解石化、菱鐵礦化以及硅化，有時(shí)還可見綠泥石化、絹云母化、蛇紋石化以及粘土化[19]。

根據(jù)研究區(qū)各礦床的礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物共生組合、礦物形成世代、礦化圍巖蝕變及其時(shí)空分布特征，確定盆地北緣凡口式鉛鋅硫化物礦床經(jīng)歷了4個(gè)成礦期，分別為沉積成巖黃鐵礦成礦期，印支期黃鐵礦熱液成礦期、燕山早期鉛鋅礦熱液成礦期及燕山中晚期鉛鋅礦熱液成礦期，其中黃鐵礦主礦體形成于印支期黃鐵礦熱成礦期，鉛鋅礦體和鉛鋅黃鐵礦礦體主要形成于燕山早期鉛鋅熱液成礦期。

2 成礦物質(zhì)來源

以具代表性的凡口鉛鋅礦床作為重點(diǎn)解剖對象，討論研究區(qū)鉛鋅硫化物礦床成礦金屬物質(zhì)來源、硫和鉛同位素組成及成礦流體來源特征。

2.1 成礦金屬物質(zhì)來源

與粵北全區(qū)泥盆系、石炭系地層比較，礦區(qū)賦礦地層中的 Pb、Zn成礦元素得到明顯富集，但從遠(yuǎn)離礦體的正常地層到近礦圍巖，Pb、Zn含量具有隨礦化疊加而形成擴(kuò)散暈，而近礦圍巖 Pb、Zn元素沒有出現(xiàn)“虧損”。在賦礦地層中Fe、S與Pb、Zn、Ag之間幾乎沒有相關(guān)性，但在礦石中Fe與Hg、Zn顯示負(fù)相關(guān)性，說明 Pb、Zn等成礦金屬元素不是直接從賦礦地層獲取[20-21]。

從礦區(qū)控礦斷裂的構(gòu)造地球化學(xué)特征研究中得知：斷裂破碎帶的成礦金屬元素含量自深部向淺部逐漸降低；從遠(yuǎn)礦地層到近礦圍巖再到控礦斷裂破碎帶，Pb、Zn含量逐漸增高，Pb、Zn線性相關(guān)度也逐漸增高。故可推斷Pb、Zn金屬成礦元素由含礦流體攜帶，自深部盆地基底向淺部蓋層沿控礦斷裂向上運(yùn)移。

2.2 硫同位素組成

礦區(qū)黃鐵礦的硫同位素 δ34S組成范圍雖寬(-8.8×10-3～26.55×10-3)，但“塔式效應(yīng)”仍較明顯。賦礦地層中所見多為沉積相第一世代黃鐵礦，所含硫顯示地層硫特征。礦石中黃鐵礦大部分與第一世代黃鐵礦有相似的δ34S組成特征，而產(chǎn)于中基性脈巖中的礦石所含黃鐵礦δ34S值接近零或?yàn)樨?fù)值，說明研究區(qū)黃鐵礦礦化所需硫主要由賦礦層中沉積相黃鐵礦和硫儲體提供，中基性巖漿在成礦晚期提供了部分硫。礦區(qū)閃鋅礦的硫同位素δ34S組成范圍為9.5×10-3～24.2×10-3，其眾值與黃鐵礦硫同位素組成相似，呈地層硫特征。第二世代閃鋅礦δ34S值則略小于第一世代閃鋅礦，而第三世代閃鋅礦δ34S值遠(yuǎn)小于第一、第二世代閃鋅礦(見圖1)。這些特征表明鉛鋅熱液成礦晚期明顯有來自地殼深部或地幔(硫同位素組成平均值為0～5×10-3)的外源硫參與成礦。結(jié)合礦區(qū)中基性脈巖的侵入時(shí)代、與礦體之間分布關(guān)系，推測中基性脈巖參與了鉛鋅成礦晚期第三世代鉛鋅礦、第四世代黃鐵礦的生成過程。

圖1 凡口礦區(qū)3個(gè)不同世代閃鋅礦的δ34S組成直方圖Fig.1 Sulfur isotopic composition histogram of sphalerite in three generations, Fankou

2.3 鉛同位素組成

當(dāng)?shù)V區(qū)賦礦圍巖、鉛鋅硫化物礦石(包括鉛鋅黃鐵礦礦石和鉛鋅礦石)及中基性脈巖樣品的鉛同位素組成投入在Δγ-Δβ成因分類圖解中時(shí)，發(fā)現(xiàn)賦礦圍巖鉛位于上地殼源鉛區(qū)域內(nèi)，中基性脈巖鉛位于巖漿作用鉛區(qū)域，礦石鉛既有位于上地殼源鉛和巖漿作用鉛區(qū)域內(nèi)，也有個(gè)別靠近巖漿作用鉛與沉積作用鉛區(qū)域邊界 (見圖2)。

以上結(jié)果說明成礦金屬物質(zhì)鉛主要由上地殼和殼源重熔型巖漿熱液提供。在該研究區(qū)上地殼包括盆地碳酸鹽巖層和盆地基底淺變質(zhì)碎屑巖層，前面已經(jīng)證明碳酸鹽巖賦礦層不是金屬成礦物質(zhì)的直接來源，所以推斷盆地基底淺變質(zhì)碎屑巖層是重要的鉛來源。

2.4 流體源

礦區(qū)閃鋅礦流體包裹體的 δD、δ18O 值主要落在巖漿水和變質(zhì)水重疊區(qū)及其右側(cè)變質(zhì)水范圍[20-21]，氧同位素組成具有從第一世代到第三世代閃鋅礦逐漸相對富集輕同位素的趨勢，并且該礦區(qū)熱液成因碳酸鹽礦物的氧同位素組成和成巖(準(zhǔn)同生)期碳酸鹽礦物氧同位素組成分別換算成對應(yīng)流體的氧同位素組成后，成礦流體與成巖流體有很大差別[22]。這些特征表明鉛鋅成礦流體并非單純盆地源流體，而是同時(shí)有低鹽度、低δD和δ18O的流體參與。由此可推斷，鉛鋅成礦熱液應(yīng)為深度演化的地層建造水和巖漿水所構(gòu)成的混合熱流體。

圖2 鉛同位素Δγ-Δβ成因分類圖解[1]：1—地幔源鉛；2—上地殼源鉛；3—上殼與地?；旌系母_帶鉛(3a：巖漿作用；3b：沉積作用)；4—化學(xué)沉積型鉛；5—海底熱水作用鉛；6—中深變質(zhì)下地殼鉛；7—深變質(zhì)下地殼鉛；8—造山帶鉛；9—古老頁巖上地殼鉛；10—退變質(zhì)鉛；○—礦石；×—圍巖；□—中基性脈巖Fig.2 Δγ-Δβ genetic classification graphic of lead isotope[1]:1—Mantle source lead; 2—Upper crust source lead; 3—Subductionsource lead (3a: magmatism; 3b: deposition); 4—Chemical precipitation lead; 5—Submarine hydrothermal activities lead; 6—Moderate metamorphosed lower crust lead;7—Deep metamorphosed lower crust lead; 8—Orogenic belt lead; 9—Ancient shale upper crust lead; 10—Retrogressive metamorphism lead; ○—Ore; ×—Wall rock; □—Intermediate-basic dikes

3 水文地球化學(xué)特征

由于研究區(qū)鉛鋅硫化物礦床的熱液成礦事件中混合成礦流體中包括地層建造水，故了解曲仁盆地碳酸鹽巖地層和盆地淺變質(zhì)碎屑巖地層對應(yīng)的兩個(gè)含水系統(tǒng)中地下水所含的成礦物質(zhì)及其同位素的分布、遷移、匯聚特征和規(guī)律，即研究區(qū)水文地球化學(xué)特征對掌握礦床成因和成礦系統(tǒng)具有重要作用。

3.1 水文地質(zhì)單元分割

曲仁盆地北緣地段由基底淺變質(zhì)碎屑巖含水系統(tǒng)和蓋層碳酸鹽巖含水系統(tǒng)共同構(gòu)成了一個(gè)以孔隙承壓水、裂隙孔隙層間承壓水為主的水文地質(zhì)單元。在印支期，沿廊田-花坪一線發(fā)育的北西向斷裂密集帶將研究區(qū)分割成兩個(gè)次級水文地質(zhì)單元，西部楊柳塘-羅村地區(qū)屬于一個(gè)次級水文地質(zhì)單元、東部的凡口-鐵石嶺-麻塘-羊角山地區(qū)屬于另一個(gè)次級水文地質(zhì)單元。

到燕山早期，以北西向西崗寨-紅珠沖構(gòu)造密集帶為界，原印支期西部水文地質(zhì)單元又被分割成兩個(gè)次級水文地質(zhì)單元，楊柳塘和羅村礦區(qū)分別位于這兩個(gè)次級水文地質(zhì)單元中；以近南北向和北西向構(gòu)造密集帶為界，原印支期東部水文地質(zhì)單元被分割成石塘、麻塘、大渡嶺、和仁化以東 4個(gè)水文地質(zhì)單元(見圖3)。

圖3 燕山早期粵北曲仁盆地北緣水文地質(zhì)單元?jiǎng)澐謭D：1—前泥盆系；2—泥盆系-石炭系；3—侏羅系；4—白堊系；5—花崗巖；6—水文地質(zhì)單元編號；7—鉛鋅礦；8—硫鐵礦；9—菱鐵礦；10—斷層；11—城市；12—水文地質(zhì)單元界線Fig.3 Hydrological geological unit division map of early Yanshanian in northern margin of Quren basin: 1―Pre Devonian;2―Devonian-Carboniferous; 3―Jurassic formation; 4―Cretaceous; 5―Granite; 6―Number of hydrology geology unit; 7―Lead zinc deposit; 8―Pyrite deposit; 9―Siderite deposit; 10―Fault; 11―City;12―Boundary line of hydrology geology unit

3.2 水文地質(zhì)地球化學(xué)特征

在印支期，盆地中泥盆統(tǒng)東崗嶺階泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)頁巖、泥炭質(zhì)頁巖等巖層構(gòu)成的相對隔水層使得基底碎屑巖含水系統(tǒng)和碳酸鹽巖含水系統(tǒng)相對隔離[23]，且此時(shí)間隙性活動(dòng)的北東向、北西向斷裂仍未復(fù)活，兩個(gè)含水系統(tǒng)不能被導(dǎo)通，故印支期黃鐵礦成礦流體只能來自盆地碳酸鹽巖含水系統(tǒng)。上泥盆統(tǒng)佘田橋組、錫礦山組、下石炭統(tǒng)各組和中上石炭統(tǒng)壺天群之間或各地層內(nèi)部存在多個(gè)由巖石巖性、組構(gòu)特征差異引起的變異界面。當(dāng)研究區(qū)受近南北向壓縮驅(qū)動(dòng)和褶皺構(gòu)造熱事件作用時(shí)，泥盆-石炭系地層的變異界面處形成的層間滑動(dòng)構(gòu)造帶及其特定的巖性組合成為碳酸鹽巖含水系統(tǒng)中成礦流體的運(yùn)移通道和卸載、就位場所，沉積成巖期黃鐵礦和硫儲體成為熱液成礦的“硫障”。由于此時(shí)期盆地北緣的東部和西部屬于不同的水文地質(zhì)單元，故楊柳塘、羅村、凡口等礦區(qū)的黃鐵礦礦體的產(chǎn)出形態(tài)和規(guī)模因賦礦地層和構(gòu)造分布特征稍有不同而存在差異。

地殼演化至燕山早期，先期北西向和北東向斷裂構(gòu)造復(fù)活，導(dǎo)通了基底淺變質(zhì)碎屑巖含水系統(tǒng)和碳酸鹽巖含水系統(tǒng)，同時(shí)地殼深部巖石高度熱膨脹，部分發(fā)生熔融作用形成殼源重熔型花崗質(zhì)巖漿[24-25]，并與基底含水層中的含礦熱液共同朝北東向、北西向斷裂構(gòu)造帶遷移、匯合成為混合型鉛鋅含礦熱液后，繼續(xù)沿構(gòu)造帶上移到達(dá)盆地蓋層含水層。因羅村與楊柳塘被西崗寨-紅珠沖北西向斷裂分割位于不同的水文地質(zhì)單元，其中羅村、西崗寨分布黃鐵礦礦床，而位于北西向斷裂和北東向斷裂交匯地帶的楊柳塘和紅珠沖地區(qū)分別見中型鉛鋅礦床和鉛鋅礦點(diǎn)。石塘所處的水文地質(zhì)單元被近南北向斷裂與凡口、鐵屎嶺所在的水文地質(zhì)單元分割開，凡口地區(qū)對應(yīng)的蓋層含水層中混合鉛鋅含礦熱液未能運(yùn)移至石塘所處的碳酸鹽巖含水層，也就未能發(fā)生鉛鋅礦化作用。

4 成礦流體驅(qū)動(dòng)、傳輸和匯聚機(jī)制

曲仁盆地北緣凡口式鉛鋅硫化物礦床所經(jīng)歷的黃鐵礦熱液成礦期和鉛鋅礦熱液成礦期兩個(gè)熱液成礦期對應(yīng)的成礦流體驅(qū)動(dòng)、傳輸和匯聚機(jī)制各有不同，但后者一定程度上受前者成礦流體傳輸、匯聚及富集成礦特征影響。

4.1 印支期黃鐵礦熱液成礦期

在印支期，由于曲仁盆地北緣的地臺構(gòu)造層固結(jié)程度仍然較低，剛性特征仍較差，地槽構(gòu)造層與地臺構(gòu)造層的界面以及地臺構(gòu)造層內(nèi)部的地層變異界面更易受到壓縮變形，發(fā)育形成層間滑動(dòng)構(gòu)造。同時(shí)地臺構(gòu)造層碳酸鹽巖含水系統(tǒng)中的流體受該壓縮驅(qū)動(dòng)影響，被加熱升溫成含礦熱液，并依壓力梯度和地?zé)崽荻认驅(qū)娱g滑動(dòng)構(gòu)造帶推動(dòng)。故印支期成礦流體傳輸以壓縮驅(qū)動(dòng)機(jī)制為主，地?zé)崽荻群蛪毫μ荻仁侵匾o助機(jī)制。

4.1.2 傳輸、匯聚機(jī)制

成礦系統(tǒng)是由成礦物質(zhì)、流體、能量、運(yùn)移通道和空間基本要素構(gòu)成，在成礦過程中，這些要素都是在不斷演化發(fā)展的[26]。當(dāng)印支期全區(qū)性層間滑動(dòng)構(gòu)造活動(dòng)逐漸增強(qiáng)，地層變異界面一側(cè)中的灰?guī)r的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生明顯變化，如化學(xué)活性增強(qiáng)，易發(fā)生巖溶作用，層間滑動(dòng)構(gòu)造帶內(nèi)虛脫空間得以擴(kuò)大，且因灰?guī)r物理特性為脆性，更易產(chǎn)生裂隙，是成礦流體良好的傳輸通道。變異界面的另一側(cè)是活性相對差的頁巖、石英砂巖等，是成礦過程中很好的阻隔層。當(dāng)來自深部的熱能緩慢升高，地?zé)嵩鰷爻霈F(xiàn)異常，在地?zé)崽荻群蛪毫μ荻闰?qū)動(dòng)下，賦存于盆地碳酸鹽巖含水系統(tǒng)中含礦熱液沿著巖石裂隙、孔隙傳輸通道向靜壓力及地?zé)嵯鄬Φ偷膶娱g滑動(dòng)構(gòu)造活動(dòng)帶作匯聚式運(yùn)移[27]，沿途交代賦礦層中沉積成巖期黃鐵礦、與賦礦層巖石發(fā)生水/巖交換反應(yīng)，獲取還原態(tài)硫，使得熱液中的低價(jià)鐵離子能和HS-結(jié)合成配位化合物，在層間滑動(dòng)構(gòu)造帶的虛脫空間、巖性差異界面處結(jié)晶析出黃鐵礦，并逐漸沉淀、富集形成黃鐵礦礦體。

4.2 鉛鋅礦熱液成礦期

4.2.1 驅(qū)動(dòng)機(jī)制

在燕山早期特定的動(dòng)力背景約束下，強(qiáng)烈地殼活動(dòng)產(chǎn)生了大量熱能，促使基底深部部分殼體重熔形成花崗質(zhì)巖漿，并使基底深部巖石脆/韌性轉(zhuǎn)換界面上移，于是基底碎屑巖含水層的含礦熱液被向上排擠，并和重熔型花崗質(zhì)巖漿熱液在壓力梯度和地?zé)崽荻闰?qū)動(dòng)下朝復(fù)活的北東和北西向構(gòu)造帶遷移。故驅(qū)動(dòng)燕山早期鉛鋅含礦流體運(yùn)移的主要是熱膨脹驅(qū)動(dòng)，同時(shí)，構(gòu)造驅(qū)動(dòng)、基底深部巖石脆/韌性轉(zhuǎn)換界面上移驅(qū)動(dòng)、地?zé)崽荻群蛪毫μ荻纫彩橇黧w運(yùn)移驅(qū)動(dòng)的重要補(bǔ)充機(jī)制。

4.2.2 傳輸、匯聚機(jī)制

基底深部淺變質(zhì)碎屑巖重熔過程中從固態(tài)中釋放出來的揮發(fā)性物質(zhì)，可促使 Pb、Zn等成礦金屬物質(zhì)從圍巖中分離、進(jìn)入巖漿熱液[28]。該含礦巖漿熱液沿先期北東向構(gòu)造薄弱帶向上遷移，一部分未能達(dá)到碳酸鹽巖賦礦層，在盆嶺轉(zhuǎn)換帶的交匯部位形成殼源重熔型花崗巖，但另一部分含礦巖漿熱液在巖石脆/韌性轉(zhuǎn)換界面上移驅(qū)動(dòng)、壓力和地?zé)崽荻闰?qū)動(dòng)的共同作用下，和基底碎屑巖含水層中的鉛鋅含礦熱液混合，故可推知深部混合鉛鋅含礦熱液中金屬成礦物質(zhì)的最初來源為基底碎屑巖含水層。

嚴(yán)昔未出家時(shí)，嘗受五戒，有所虧犯，后入道受具足，常疑不得戒，每以為懼。積年禪觀而不能自了，遂更汎海重到天竺，諮諸明達(dá)……至罽賓，無疾而化，時(shí)年七十八……嚴(yán)弟子智羽、智遠(yuǎn)，故從西來，報(bào)此征瑞，俱還外國③〔梁〕釋慧皎：《高僧傳》卷3《智嚴(yán)傳》，中華書局，1992年，第98-100頁。。

賦存于盆地基底碎屑巖含水層的混合型鉛鋅含礦熱液進(jìn)入盆地碳酸鹽巖含水層之前，因?yàn)榕璧鼗讎鷰r主要為化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定的碎屑巖，介于地槽構(gòu)造層與地臺構(gòu)造層界面的地臺構(gòu)造層下部也多為石英細(xì)砂巖、粉砂巖，故該混合含礦熱液不會(huì)因與圍巖發(fā)生水/巖交換反應(yīng)而顯著改變化學(xué)成分和物理化學(xué)性狀，能夠穩(wěn)定地到達(dá)碳酸鹽巖賦礦層，并繼續(xù)在賦礦層中的北東向、北西向及其旁側(cè)次級斷層、與其連通的局域?qū)娱g滑動(dòng)構(gòu)造帶中傳輸。

而碳酸鹽巖層圍巖灰?guī)r具酸堿性緩沖作用，混合含礦熱液呈中性、弱堿性，有機(jī)組分含量極低，其所含金屬成礦元素以氯離子配位化合物形式運(yùn)移，故當(dāng)含礦流體在層間滑動(dòng)構(gòu)造虛脫空間、斷層構(gòu)造帶、巖性組構(gòu)變異界面處與沉積成巖期硫儲體和印支期熱液期黃鐵礦相遇時(shí)可獲取還原態(tài)硫并形成水溶配位化合物，其中大部分被卸載、沉淀和富集，最終形成鉛鋅黃鐵礦礦體。少部分配位化合物隨含礦熱液繼續(xù)沿北東向、北西向斷層及層間滑動(dòng)帶運(yùn)移，但因這些配位化合物對環(huán)境極為敏感，故短距離遷移后就卸載沉淀，形成脫離黃鐵礦礦體就位空間的小規(guī)模鉛鋅礦體。

可見鉛鋅熱液成礦作用與前期黃鐵礦沉積成巖作用、黃鐵礦熱液成礦作用緊密相關(guān)，彼此之間具有繼承、疊加、改造關(guān)系。

5 關(guān)鍵控礦因素

5.1 黃鐵礦熱液成礦期關(guān)鍵控礦因素

5.1.1 沉積成巖期黃鐵礦及硫儲體

從棋梓橋晚期開始，粵北地區(qū)海盆內(nèi)藻類植物空前發(fā)育，使得北東向伸展的水下凹地淪為含豐富生物有機(jī)質(zhì)的礁灘障壁后凹地，在這里，海水對流強(qiáng)度降低，水體密度和還原程度增高，作為水體優(yōu)勢組分的低價(jià)鐵和還原態(tài)硫及其有機(jī)質(zhì)部分可直接從海水析出沉淀[29]，形成沉積相黃鐵礦。在成巖階段，沉積期間未能直接成為黃鐵礦沉淀析出的可溶含鐵物種、含硫物種進(jìn)一步活化，通過交代作用成為黃鐵礦沉淀析出。剩下繼續(xù)賦存于碳酸鹽沉積巖層的硫儲體和沉積成巖期黃鐵礦共同為熱液期黃鐵礦礦化提供還原態(tài)硫。

5.1.2 印支期褶皺變形、全區(qū)性層間滑動(dòng)構(gòu)造

印支期構(gòu)造應(yīng)力變化是黃鐵礦成礦流體在地殼中運(yùn)動(dòng)的主要外在因素，總體為擠壓緊閉而局部拉張減壓的構(gòu)造環(huán)境能促使成礦流體運(yùn)移和有利成礦。研究區(qū)地臺構(gòu)造層受壓縮驅(qū)動(dòng)作用而形成褶皺變形，局部存在巖性變異界面的巖層被拉張、錯(cuò)動(dòng)，在巖性變異界面處發(fā)生層間滑動(dòng)，形成地層間壓力相對減少的虛脫空間，即在局部內(nèi)形成了減壓的構(gòu)造環(huán)境，這為含礦熱液的聚集和沉淀提供了有利成礦條件。

5.1.3 靜壓力差

在盆地堆積物的下沉和壓實(shí)過程中，盆地各部位的沉降幅度和巖相差異造成不同的靜壓力差[30-31]，促使層間水向壓力小的方向轉(zhuǎn)移。所以在曲仁盆地鉛鋅鐵硫化物礦床多分布在其靜壓力差相對較大的北緣，且相對圍巖，各類構(gòu)造破碎帶、斷裂面、巖石空隙、孔隙處具有更大的靜壓力差，形成壓力梯度也更大，能協(xié)助含礦熱液完成定向遷移和匯聚。

5.1.4 盆地碳酸鹽巖含水系統(tǒng)

盆地中上泥盆統(tǒng)至下石炭統(tǒng)碳酸鹽巖層是曲仁盆地北緣黃鐵礦礦體的主要賦礦層，這些碳酸鹽巖層中的灰?guī)r、泥質(zhì)巖等是很好的含水層，碳酸鹽巖含水層的沉積巖相古地理環(huán)境、地層巖石的組構(gòu)、物質(zhì)組成、裂/孔隙的類型和狀態(tài)等特征構(gòu)成該項(xiàng)關(guān)鍵控礦要素的具體內(nèi)容。

5.2 鉛鋅礦熱液成礦期的關(guān)鍵成礦要素

5.2.1 先期北東向、北西向構(gòu)造薄弱帶

燕山早期研究區(qū)地幔具高峰值的熱能轉(zhuǎn)換為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，自加里東期和海西期就存在且間隙性活動(dòng)的北東向、北西向斷裂復(fù)活，它們既切割基底地槽構(gòu)造層，也貫穿地臺構(gòu)造層的泥盆系和石炭系地層，成為混合含礦熱液重要的傳輸通道和匯聚空間，在整個(gè)鉛鋅熱液成礦過程中起著承上啟下的關(guān)鍵成礦作用。

5.2.2 盆地基底碎屑巖含水系統(tǒng)和碳酸鹽巖含水系統(tǒng)

盆地基底碎屑巖含水層是鉛鋅成礦流體的重要來源，燕山早期部分基底深部殼體發(fā)生重熔形成花崗質(zhì)巖漿后脫離并向上侵入基底碎屑巖母巖，與基底碎屑巖含水層中流體共同被加熱、混合成為鉛鋅含礦熱液。而碳酸鹽巖層中金屬成礦物質(zhì)的原始濃集程度比基底碎屑巖層低很多，故所提供的金屬成礦物質(zhì)只占鉛鋅熱液成礦中所需成礦物質(zhì)小部分，來自碳酸鹽巖層的熱液期黃鐵礦和硫儲體是礦化劑硫的主要來源，基底碎屑巖層和深部殼源重熔型花崗質(zhì)巖漿只供少部分硫。

5.2.3 熱膨脹驅(qū)動(dòng)和古地?zé)嵩鰷禺惓ｒ?qū)動(dòng)

燕山早期地殼深部受熱膨脹程度達(dá)到頂峰，因此引起的斷裂構(gòu)造事件、巖漿熱事件以及盆地古地?zé)嵩鰷禺惓Ｊ腔姿樾紟r含水層的混合鉛鋅含礦熱液向淺部碳酸鹽巖含水層傳輸、匯聚的重要推動(dòng)力，故熱膨脹驅(qū)動(dòng)和古地?zé)嵩鰷禺惓ｒ?qū)動(dòng)是該成礦期的關(guān)鍵控礦因素之一。

5.2.4 燕山早期殼源重熔型花崗質(zhì)巖漿

燕山早期以基底碎屑巖為母巖的重熔型花崗質(zhì)巖漿沿區(qū)域性北東向斷裂帶強(qiáng)烈上涌，產(chǎn)生的熱能是盆地基底碎屑巖含水層中的成礦物質(zhì)活化和運(yùn)移的因素之一，同時(shí)也是混合含礦熱液的來源之一，提供了少部分的Pb、Zn等成礦金屬元素和礦化劑硫。

圖4 曲仁盆地北緣凡口式鉛鋅硫化物礦床關(guān)鍵控礦因素及成礦系統(tǒng)Fig.4 Key ore-controlling factors and metallogenic system of Fankou-type lead-zinc sulphide deposit in northern margin of Quren basin

6 結(jié)論

由于廣泛的覆蓋層、多期次的巖漿活動(dòng)和構(gòu)造變形及成礦作用疊加，使得盆地北緣地質(zhì)成礦結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，有效把握研究區(qū)鉛鋅硫化物礦床成因機(jī)制較為困難，故本文將遞進(jìn)成礦論與成礦系統(tǒng)論思想融合，認(rèn)為從成礦時(shí)間先后可將曲仁盆地北緣鉛鋅鐵硫化物成礦劃分為兩個(gè)成礦系統(tǒng)，即印支期黃鐵礦熱液成礦系統(tǒng)和燕山期鉛鋅礦熱液成礦系統(tǒng)。研究區(qū)分布的鉛鋅硫化物礦床具有多成礦構(gòu)造階段、多成礦物質(zhì)(包括流體)源區(qū)類型、多成礦作用方式、多控礦因素組合類型、多成因類型的特征[32]。

1)多成礦構(gòu)造階段：該成礦系統(tǒng)包括海西期沉積成巖期硫儲體形成構(gòu)造階段、印支期以壓縮驅(qū)動(dòng)為主要機(jī)制的熱液黃鐵礦成礦構(gòu)造階段和燕山早期以熱膨脹驅(qū)動(dòng)為主要機(jī)制的熱液鉛鋅成礦階段。

2)多成礦物質(zhì)(包括流體)源區(qū)類型：在海西期，泥盆-石炭系特定巖相古地理環(huán)境形成的富硫、富有機(jī)質(zhì)、以碳酸鹽巖為主的地層組合是沉積成巖期硫儲體和黃鐵礦的直接硫源，也為熱液型黃鐵礦礦床和鉛鋅礦床提供了硫源。在印支期，黃鐵礦成礦流體的主要源區(qū)是盆地碳酸鹽巖含水層。在燕山早期，鉛鋅硫化物礦床的成礦流體的主要源區(qū)是基底碎屑巖含水層，少部分來自基底深部的巖漿熱液和賦礦碳酸鹽巖含水層；硫源區(qū)主要是印支期黃鐵礦礦層及其所在的泥盆-石炭系特定巖相古地理環(huán)境形成的硫儲體。

3)多控礦因素組合類型：包括兩種成礦控制因素組合類型，其一為沉積成巖期控制因素組合，其二為熱液交代充填成礦控制因素組合。沉積成巖期的控制因素組合為海西期賦礦層沉積的巖相古地理環(huán)境和壓實(shí)流體的運(yùn)動(dòng)特征。印支期黃鐵礦熱液成礦期的控礦因素組合為褶皺變形及層間滑動(dòng)構(gòu)造、碳酸鹽巖含水系統(tǒng)及其內(nèi)存在的碎屑巖-碳酸鹽巖巖性界面、古地?zé)岷蛪毫μ荻群统练e成巖期黃鐵礦和硫儲體。在燕山早期鉛鋅熱液成礦期的控礦因素組合為熱膨脹驅(qū)動(dòng)、斷裂變形及層間滑動(dòng)構(gòu)造、古地?zé)嵩鰷禺惓?、深部?韌性轉(zhuǎn)換界面上移、基底碎屑巖含水系統(tǒng)、碳酸鹽巖含水系統(tǒng)及其內(nèi)存在的碎屑巖-碳酸鹽巖巖性界面、印支期黃鐵礦和沉積成巖期硫儲體。

4)多成礦作用方式：沉積成礦作用、成巖交代成礦作用主要出現(xiàn)于沉積成巖期黃鐵礦礦化和沉硫儲體形成過程中。在印支期主要受壓縮驅(qū)動(dòng)制約，盆地源成礦流體匯聚于層間滑構(gòu)造帶和巖性界面有利成礦地段，在特定水文地質(zhì)地球化學(xué)單元內(nèi)，以熱液充填交代成礦作用方式，形成黃鐵礦礦體。而燕山早期的鉛鋅硫化物礦床的成礦作用方式則是以熱膨脹驅(qū)動(dòng)為主要驅(qū)動(dòng)機(jī)制，以古地?zé)嵩鰷禺惓ｒ?qū)動(dòng)、壓力梯度和地溫梯度驅(qū)動(dòng)、深部巖石脆/韌性轉(zhuǎn)換帶上移為輔助驅(qū)動(dòng)機(jī)制，使來自深部的混合型鉛鋅含礦熱液沿北東向和北西向斷裂、層間滑動(dòng)帶及巖性界面等傳輸通道，在特定水文地質(zhì)地球化學(xué)單元內(nèi)，成礦熱液疊加-改造印支期黃鐵礦礦體而形成鉛鋅礦體、鉛鋅黃鐵礦礦體。

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