覃日贤

（湖南省地质矿产勘查开发局四O五队，湖南 湘西 416000）

湘西花垣铅锌矿田位于湘西-鄂西成矿带的西段，具有规模大、品位低（Pb+Zn约3%）、矿石矿物成分简单、易开采、易选冶等特征。矿田北起杨家寨，南至清水塘，呈北北东向产布，全长33km，宽2km～5km，面积约150km2，包括杨家寨、李梅、芭茅寨、太阳山、长凳坡、老虎冲、清水塘等矿区，为千万吨级铅锌矿田。本文即是在前人地质工作实践和科学研究基础上，结合多年勘查工作实践总结，认为矿田成矿流体主要来源深部的热卤水、建造水和大气降水，以及少量变质水，花垣-张家界断裂在成矿期为成矿流体提供主要运输通道，成矿后期为破矿构造。

1 成矿地质背景

花垣铅锌矿田位于上扬子地块东南部边缘与江南地块（江南古陆、江南地轴）的过渡带上，以广泛分布古生界沉积岩—浅变质岩，褶皱简单，以断裂为主，岩浆岩欠发育为基本地质特征。地层及构造线呈北东及北东东向展布，地史上为地台边缘长期拗陷沉积区，以滨海—浅海相碳酸盐岩和生物碎屑岩为主，地层发育较全。区内地层除缺失石炭系、侏罗系和第三系外。自元古界至新生界均有分布，其中以寒武系地层发育最完整，分布最为广泛。区域地质构造以较发育的北东～北北东向断裂为特征，主要有花垣—张家界深大断裂、两河断裂、麻栗场断裂。它们具有多期活动特征，构成了湘西弧形构造带。褶皱构造主要为摩天岭背斜[1]。

2 地质特征

2.1 地层

区域内广泛分布中元古界、新元古界、古生界及新生界地层，尤以下古生界最为发育。

中元古界冷家溪群作为江南古陆的褶皱基底，青白口系-志留系为广海沉积，属上扬子分区；泥盆纪-三迭纪为局限海沉积，北部属上扬子分区，南部属湘中分区；中生代为内陆盆地红色沉积，北部属桑植-石门内陆盆地，南部属沅陵-麻阳内陆盆地；新生代为山间沟谷及河流沉积[2]。

铅锌矿赋存于寒武系下统清虚洞组下段第三、第四亚段（∈1q1-3～∈1q1-4）厚层藻灰岩、藻屑灰岩、鲕粒灰岩中，厚度40m～265m。

2.2 构造

褶皱简单，矿区内岩层倾角平缓，一般3°～10°。李梅矿区为很宽缓的北东向背斜构造；大脑坡矿区位于李梅背斜之北东翼为单斜构造；杨家寨矿区与大脑坡矿区相似为单斜构造；清水塘矿区为很宽缓的向斜。褶皱与矿床（体）无明显成因关系。

矿田受北东～北北东向花垣-张家界深大断裂和两河断裂控制，矿田主要分布于两断裂之间，近年在花垣-张家界深大断裂北西侧探矿获得了重大突破，探获杨家寨大型铅锌矿床[3]。

2.3 矿层（体）特征

矿体为多层的大致顺层分布的层状、似层状为主。以工程与工业指标圈连的工业矿体具有多层性，呈层状、似层状、透镜状、囊状形态产出，含夹石1层～2层，一般矿体厚度3m～5m。大脑坡矿区矿化13个部位，单工程多层矿体（边界以上）累计厚67.3m。一般长数十米，偶可达数300m～500m，宽几十米至百余米。矿石类型以不切穿层理面的层状、条带状、花斑状、球粒（草莓）状、缝合线状、斑脉状、细（网）脉状、角砾状为主，含少量长度和延深不大脉状矿。

矿体基本与岩层接近，一般产状平缓，倾角3°～10°，看不到明显的交角；矿体长轴方向具多向性，主要以北东方向为主。

3 成矿规律

3.1 矿化与容矿层特征

3.1.1 容矿层

容矿层寒武系下统清虚洞组下段第三、第四亚段（∈1q1-3～∈1q1-4）礁灰岩以藻灰岩、藻屑灰岩、砂屑灰岩为主，在野外藻灰岩、藻屑灰岩统称藻灰岩，约占容矿层80%，总体较纯。岩矿鉴定表明，藻灰岩最纯、藻屑灰岩次之。一般很纯的藻灰岩很少矿化，方铅、闪锌矿矿石的围岩多为藻屑灰岩，砂屑灰岩次之。

3.1.2 矿化与容矿层

藻灰岩厚的铅锌矿矿化强度（样品Pb、Zn≥0.1%的米×百分值）大，薄的地段一般无矿或无矿化；藻灰岩体厚度大时，藻礁规模也大，含矿层数多（大脑坡13部位）、连续性较好、矿石品位相对高、矿床规模大。

3.2 矿化与矿体

将杨家寨、清水塘、大脑坡三个矿区铅（Pb≥0.1%）、锌（Zn≥0.1%）m×百分值和铅（Pb≥0.3%）、锌（Zn≥0.5%）m×百分值分别按矿床（区）进行统计，并计算边界矿体与矿化关系（成矿系数）（见表1）。发现成矿系数Pb0.81～0.83、Zn0.84～0.89，说明铅锌绝大部分在矿体中，岩与矿是有显著差别的。

表1 矿床中矿体与矿化关系

表2 矿床铅锌关系

3.3 成矿与断裂关系

矿田主要断裂有：花垣—张家界断裂带、民乐—两河断裂等。其中花垣—张家界断裂与成矿有关联。

花垣—张家界断裂横截花垣铅锌矿田北部呈北东、北东东向延伸，南盘上升400m。花垣铅锌矿田主要铅锌矿床中，位于该断裂带两侧附近矿床总体较好，向南西相对变差。①在规模上，李梅（超大型，南盘靠断层）、大脑坡（超大型，南盘靠断层）、杨家寨（超大型，北盘靠断层）；②在矿化强度上，断裂带附近矿床矿体长度、宽度、厚均较大，向南西变小；③在矿体层数上，断裂带附近矿床矿体层数多，累计厚度大，向南西变少，累计厚度变小；④在矿床品位上，断裂带附近矿床Pb+Zn品位相对较高，向南西变贫；⑤在锌铅比例关系上，据不完全统计，无论是含量≥0.1%的矿化米·百分值，还是边界以上的矿体米·百分值，位于断裂带附近的杨家寨、大脑坡Zn/Pb明显高于南西的清水塘矿区（见表2）。按矿物结晶温度闪锌矿高于方铅矿、矿液在析出沉积场所内运移中矿质逐渐衰减原理，该断裂带附近是温度最高的、浓度最大的。

推测“古花垣—张家界断裂带”多期次活动断裂带，成矿时的是导矿构造，后期是破矿构造[4]。

4 矿床成因探讨

前人对花垣铅锌矿田脉石矿物和矿石矿物进行了较多的同位素和包裹体均一温度测试分析，获得了丰富的成果。H、O同位素组成显示矿床成矿流体主要来源于建造水和大气降水，还有部分变质水的混入，而在后期可能有雨水渗入并造成流体盐度的稀释（周云等，2017）；S同位素显示硫酸盐主要来自赋矿层位的下伏地层或矿床，流体在迁移过程中淋滤了下伏岩层或矿床中的硫酸盐（胡太平等，2017）；Pb同位素地球化学特征表明成矿物质具混合来源，是盆地热卤水沿大型断裂在不同层位中萃取后混合的结果，主要来自于元古界浅变质基底板溪群和寒武系下统牛蹄塘组黑色页岩，部分来自于清虚洞组赋矿围岩（胡太平等，2017）；Sr同位素显示闪锌矿的87Sr/86Sr值高于赋矿地层清虚洞组灰岩，表明成矿流体可能流经了围岩及基底地层（李堃等，2017）。花垣铅锌矿床流体包裹体温度主要集中在80℃～240℃之间，大部分大于120℃（刘文均等，200；杨绍祥等，2007；段其发等，2014；周云等，2014）。综上同位素测试分析成果，花垣铅锌矿田成矿流体主要来源深部的热卤水、建造水和大气降水，以及少量变质水；成矿温度为中低温[5]。

花垣地区在加里东期即经历了由被动大陆边缘向前陆盆地转变的过程（尹福光等，2001）。加里东运动之前，地层中由残余海水、同生水及大气降水组成的混合流体沿深大断裂和构造薄弱层向下渗透，淋滤并溶解膏盐矿物中的卤素，致使流体盐度增高，酸度增强。在运移过程中受地热梯度的增温作用，流体逐渐演变为中-高盐度热卤水。受盐度和温度差异的影响，热卤水在一定深度发生对流循环，期间不断萃取震旦系基底-寒武系石牌组地层中分散的铅、锌等金属元素以及硫酸盐，形成了含矿热卤水。加里东造山运动爆发时，在构造挤压应力及增加的构造热双重驱动作用下，热卤水沿深大断裂及区域走滑应力场派生的次级断裂向上运移，继续淋滤、萃取地层中的矿质。当含矿热卤水运移至清虚洞组藻灰岩时，受上下低渗透性地层的隔挡，而滞留于该层位。该层位裂隙系统发育，孔隙度高，有利于流体的横向运移及水岩反应的发生。硫酸盐在有机质的参与下发生热化学还原反应，生成S2-与流体中的金属离子结合沉淀，同时生成H+致使流体酸性增强，使围岩进一步溶解扩大了容矿空间。而在含矿层（∈1q1-3～∈1q1-4）内部，矿体主要赋存于生物礁相灰岩中，这是由于其孔隙度相对较大，化学性质活波且富含有机质所致。