会泽铅锌矿床“构造—岩溶”容矿空间特征及成因分析

2011-02-03白光顺朱杰勇刘益孔志岗

有色金属（矿山部分） 2011年6期

白光顺，朱杰勇，刘益，孔志岗

（昆明理工大学，昆明650093）

云南会泽超大型铅锌矿床位于中国扬子准地台西缘，著名的川滇黔铅锌银多金属成矿区中南部，铅锌平均品位特高（25%～30%，局部高达50%），富含Ag、Ge、Cd、In、Ga等伴生有用元素，近年来在找寻深部隐伏盲矿体方面取得重大突破，成为国内外地质学者关注的焦点。该矿床由矿山厂铅锌矿床和麒麟厂铅锌矿床组成。对该矿床的研究，许多学者提出了“构造控矿并提供成矿空间”的认识［1－18］。

通过对会泽铅锌矿矿区实地考察及已有地质资料的综合分析，本文也得出一个同前人研究一致的结论。但是，尚待明确回答的一个问题是：构造以什么样的方式提供了成矿空间，特别是富大矿体的成矿空间？

笔者在矿山厂矿床1号矿体、麒麟厂矿床6号和8号矿体井下考察时，注意到一个特别有意思的现象：矿体（脉）和围岩（摆佐组白云岩）局部呈断裂／节理裂隙、破碎带接触，但更多的矿体，特别是富大矿体是与岩溶面直接接触，在摆佐组C1b围岩中见明显的岩溶特征。在几个掌子面都见到矿体与围岩以光滑岩溶曲面接触并呈充填体形态。正在开采的两个富大矿体赋存空间也都符合岩溶空间特征。而且，容矿岩溶（规模大的洞穴和规模较小的晶洞）的发育受到构造的控制。容矿岩溶纵向发育的有利部位是两组或两组以上节理的交叉点和断层交叉点，顺层面发育的有利部位是层间断层所产生的破碎带和薄弱带。因此，本文提出会泽铅锌矿床部分矿体，特别是富大矿体，位于由“构造—岩溶”耦合作用形成的岩溶容矿空间中。

1 矿体具成矿流体充填开放空间的特征

1.1 矿石构造具充填开放空间的特征

会泽铅锌矿床矿石构造类型主要有条带状构造、晶洞构造、脉状构造、块状构造及浸染状构造。

1）条带状构造：矿石中存在闪锌矿、方铅矿与白云石、重晶石构成的对称或不对称的条带（图1）。

2）晶洞构造：重晶石、闪锌矿及方铅矿常充填白云岩的溶蚀空间，形成由洞壁向中央生长或由两壁向中心生长的马牙状的晶洞构造（图1）。

3）脉状构造：闪锌矿、方铅矿、重晶石、白云石形成的脉一般较宽，可由几厘米到几米，而且，所有的脉与围岩的接触界线都十分清楚。

4）块状构造：闪锌矿、方铅矿及其氧化矿都具有块状构造。

5）浸染状构造：方铅矿、闪锌矿、黄铁矿均可呈大小不等的粒状分布于白云岩中。

矿石构造的上述特点明显地表明了会泽铅锌矿床成矿方式具有成矿流体充填开放空间的特征，条带状、晶洞、脉状构造都表明了矿石形成时存在开放的空间，才使得它们可沿脉壁或洞壁自由生长，而且表现出与围岩之间有十分清晰的接触界线。

图1 条带构造、马牙状晶洞构造（手标本素描）Fig.1 Band structure and horse teeth miarolitic structure（hand specimen drawing）

1.2 矿体同围岩截然接触

不论规模大小，矿体都具有同围岩截然接触的现象。

肉眼观察平行的纹层状闪锌矿、方铅矿及白云石细脉手标本，很像交代纹层的脉，但在镜下进行观察，则可发现它们同围岩截然接触，具有极其明显的充填特征。如图2，采于麒麟厂矿床1 710m分层采场掌子面矿体中部的纹层状闪锌矿，镜下观察，闪锌矿与方解石接触界线清晰，接触界面呈舒缓起伏，具岩溶特征［19］。

富大矿体同围岩之间呈现岩性突变接触、界线清楚的特征则更为明显。在井下考察时，观察到多个矿体，氧化矿与围岩（摆佐组白云岩）呈岩性突变接触，接触面为岩溶面（图3）。

矿体、矿脉同围岩截然接触，表明开放空间为矿液提供了富集场所，矿液充填开放空间形成矿体。

图2 纹层状闪锌矿光片（单偏光）［19］Fig.2 Filter of laminated zinc blende（polarization）

图3 铅锌氧化矿体与围岩呈岩性突变接触（接触面为岩溶面，白色为围岩，灰色为氧化矿体）Fig.3 Pb－Zn oxidation ore body and wall rock in contact with lithology mutations（Interface is karst.The white one is karst wall rock，the gray one is oxidation ore body.）

2 开放空间具“构造—岩溶”耦合作用特征

2.1 开放空间具岩溶特征

容矿空间边界呈舒缓起伏的不规则状，具典型的岩溶光滑曲面特征（图3、图4）。

麒麟厂铅锌矿床纵投影剖面图，展示了矿体赋存和空间分布的整体形态（图4）。矿体呈藕节状，单个富大矿体呈大型囊状、扁豆状，水平长数十米至两百余米，矿体中部水平宽达20～40m（真厚度15～30m），斜高在300m以上。据会泽铅锌矿的工程师介绍，在麒麟厂3－2号矿体的采矿场中，曾见到块状富矿直接与摆佐组围岩接触的较光滑的岩溶曲面。

在正在开采的矿山厂铅锌矿床1号矿体1 872m采掘标高，观察到1个氧化矿矿体，其赋存空间呈囊状，沿100°方向水平长约75m，沿190°方向水平宽约19m，已开采上部矿体，形成高约24m的空洞，矿体向下延深情况不清。矿体与围岩接触面较为光滑，呈舒缓起伏的不规则凹槽，具岩溶溶蚀特征（图5、图6）。

图4 麒麟厂铅锌矿床纵投影剖面图Fig.4 Longitudinal projection profile map of Qilinchang Pb－Zn Deposit

规模较小的容矿空间则多发育为晶洞构造、脉状构造。部分较小规模的开放空间，边界亦具有溶蚀特征，呈现不规则的舒缓凹凸起伏。而且，矿物常充填这些溶蚀空间，形成由洞壁向中央生长的环形构造或由两壁向中心生长的马牙状构造（图1）。

2.2 开放空间受断裂构造导控

从岩溶容矿空间和断裂构造空间分布及成因联系方面综合分析，有如下几个特点：

1）岩溶容矿空间主要位于NEE向矿山厂逆冲断层和NE向麒麟厂逆冲断层的上盘。逆冲断层上盘发育次级NW向和SN向的张扭性、张性断裂和节理，错距较小。沿一组，特别是沿两组交叉断裂（节理）处的摆佐组C1b中上部围岩，有明显被溶蚀的现象，局部形成一些赋矿岩溶空间；逆冲断裂构造作用形成拖曳背斜，其鞍部和翼部岩层产状急剧变化的部位，发育大量挠曲剥离层和小规模的张性断裂（节理），局部沿断裂（节理）发育小规模的赋矿岩溶空间。

2）层间断层是矿床次一级的控溶构造，它们不仅控制了容矿岩溶空间的整体几何形态，而且控制着容矿岩溶空间的扩容方向，限制着容矿岩溶空间的发育范围（图4、图7）。在摆佐组地层中赋存富大矿体的部位，测量矿体和摆佐组C1b围岩，其整体厚度并没有增加，究其原因就是矿体仅仅占据了层间断层控制的岩溶空间（图6）。

图5 溶洞容矿空间的平面及纵横剖面素描图（矿山厂铅锌矿床1号矿体1 872m采掘平面）Fig.5 Plan metric，longitudinal and cross profile map of karst space（1 872mmining plane of No.1ore body in Kuangshanchang Pb－Zn Deposit）

3）小规模的岩溶空间，其形态多受到节理控制，节理面常发育成为这类岩溶空间的边界面。如图8.1左上部的小矿体和矿山厂矿床2 353m中段①、②、③号矿体（图9），层间节理控制了它们的展布，且充当了岩溶空间的边界。

图6 氧化矿体围岩表面典型的岩溶特征Fig.6 Typical karst characteristics of oxidation wall rock surface

图7 麒麟厂矿床6号矿体1 631m中段平面图Fig.7 Plane map of No.6ore body at 1 631mmiddle section in Qilinchang Deposit

4）如图8所示，富大矿体之间多有早期断裂构造及赋存其中的薄矿体相连接。在麒麟厂矿床3－2号大囊状矿体与深部大囊状矿体之间，亦为薄矿体相连接。表明在岩溶空间的扩展过程中，断层、节理发挥了重要的连通作用。

5）基岩中原生层间孔隙能否相互连通，从而进一步扩大规模，成为富大矿体的容矿空间，断裂构造起到关键的导控作用。一个特别有意思的现象，可以用来说明这个问题：围岩中存在尚未连通的层间孔隙和溶蚀孔隙，一般含矿性差，甚至不含矿，它们发育的部位，断裂构造不发育；而相互连通的孔隙及赋存富大矿体的岩溶空间分布的部位，有断裂构造发育，孔隙被断裂构造连通，并进一步溶蚀扩展（少数地方，虽然节理不发育，但也有孔隙连通岩溶发育的现象，观察后，认为主要是因为岩层中存在另外一些有利于孔隙连通的构造，如纹层构造、条纹条带构造等）。

图8 矿山厂铅锌矿床地质剖面图Fig.8 Geology section map of Kuangshanchang Pb－Zn Deposit）

3 “构造—岩溶”容矿空间的成因分析

3.1 形成条件

3.1.1 物质基础

会泽铅锌矿床的矿体赋存在下石炭统摆佐组（C1b）中上部粗晶白云岩中，下部为致密块状白云质灰岩，尽管中上部地层岩石岩性有细微的差异，但总体来说还是较为均匀的，而且其物理力学性质比下部弱。当构造应力作用后，中上部的岩石容易产生破裂，表现出构造对岩性的选择性，造成断裂构造主要发育在中上部白云岩中的现象。主要的铅锌含矿层厚22.2～57.6m。白云岩围岩中局部发育小晶洞。镜下观察，含矿白云岩具有明显的重结晶现象，重结晶后的岩石孔隙度增大。摆佐组粗晶白云岩易发育构造破裂，厚度大、有效孔隙多、发育小晶洞，有利于岩溶的发育，是发育岩溶容矿空间的物质基础。

图9 矿山厂矿床2 353m中段地质图Fig.9 Geological map of 2 353mlevel in Kuangshanchang Deposit

3.1.2 断裂构造导控

断裂构造是地下流体的良好通道，所以岩溶容矿空间沿断裂展布特征非常明显，特别值得注意的是麒麟厂矿床矿体在剖面上受层间断裂影响呈“阶梯状”分布（图4）。其形成机理是，NE向压扭性层间断层活动，形成层间虚脱和破碎带，透水性增强，有利于地下流体运移和岩溶发育，而且有效地连通了岩溶空间，扩大岩溶空间规模，成矿流体在这些开放的岩溶空间内沉积富集，形成同层间断裂关系密切的“阶梯状”矿体空间展布形态。

节理裂隙对含矿岩溶空间的导控作用表现在：矿区节理裂隙发育，延伸长，连通性好。一方面，形成流体通道，流体作用使原有孔隙、晶洞及裂隙岩体发生进一步溶蚀作用；另一方面，导通岩溶空间，使它们先溶蚀连通，再侧向延伸，节理裂隙从而成为溶蚀连通岩溶空间的管道系统，进一步促进岩溶空间规模的扩大。

一般认为，白云石的溶解速度低，白云岩中不易发生岩溶，特别是形成会泽铅锌矿床这么大规模的岩溶容矿空间，是一个十分值得探讨的问题。本文初步分析认为，这其中断裂构造发挥了重要作用。一方面，在断裂构造作用下，白云岩发育构造裂隙和破碎带，增大岩体透水性和流体同岩石之间的有效接触面积，促进了流体对含矿层岩石的溶蚀作用，正是由于这种影响，使摆佐组白云岩含矿层发育了强烈的岩溶化。另一方面，构造、节理裂隙又导通各岩溶空间，扩展岩溶空间规模。在“构造—岩溶”耦合作用下，形成会泽铅锌矿床富大矿体得以赋存的大规模“构造—岩溶”容矿空间。

3.2 “构造—岩溶”容矿空间形成过程

1）物质基础形成阶段：在漫长的地质历史时期，摆佐组（C1b）白云岩、白云质灰岩、灰质白云岩沉积形成，在沉积—成岩过程中，发育了有利于岩溶发育的纹层构造、条纹条带构造等沉积构造和成岩孔隙（如鸟眼构造等）。

2）有利扩容构造形成阶段：区域构造运动，矿山厂、麒麟厂断层发生压扭性逆冲活动，上盘发育NW和近SN向的次级断层和节理，摆佐组中上部地层中发育层间断层，断层作用形成岩层虚脱和破碎带，连通了部分岩溶空间，并形成流体的运移通道。

3）扩容空间连通、矿液充填阶段：沉积形成了物质基础，发育了有利扩容构造后，当流体溶蚀的强度大、作用时间长时，就在相对更有利的空间（即岩体孔隙度更大、沉积构造更发育、破碎程度更高或三者组合的更好的部位）进行扩容作用，把小规模岩溶空间溶蚀连通，进一步再侧向扩展，使其成为连通的管道系统。矿液充填这些岩溶空间，富集成矿。