广西北山铅锌矿田成矿规律及找矿方向

2020-11-09龙永锋杨富强王新宇黄同兴

矿产与地质 2020年4期

龙永锋，杨富强，石科，王新宇，黄同兴，杨振

(1.广西壮族自治区地球物理勘察院，广西柳州 545000；2. 广西壮族自治区地质矿产勘查开发局，广西南宁 530023；3.中国地质大学(武汉)资源学院，湖北武汉 430074)

广西北山矿田是南岭地区重要的铅锌矿产地、勘查开发历史悠久、储量大(Pb+Zn>100万吨)。进入21世纪以来，因各种条件制约，勘查工作一度陷入停滞。但近年来，一系列新的发现[1-2]，尤其是2019年北山矿业在F4上盘的+110m高程以下发现Ⅷ号矿体，探获资源量铅+锌超过20万吨(中型)，硫超过90万吨，重新激起了该区找矿热度，也提出了新的找矿思路。因此，有必要对该区成矿潜力及成矿规律重新认识，为该区进一步找矿工作提供依据。

1 成矿地质背景及矿田地质

1.1 成矿地质背景

北山矿田位于桂中凹陷北部，桂中凹陷是发育于扬子板块西南缘与华夏地块边缘地带的晚古生代大型海相沉积坳陷，北邻黔南坳陷和雪峰山隆起，东以龙胜一永福断裂与海西期形成的桂林坳陷、大瑶山隆起相接，南与大明山隆起相毗邻，西以南丹—昆仑关断裂带与南盘江坳陷为界。加里东期，华夏地块与扬子大陆边缘发生碰撞拼贴造山作用，使得桂中凹陷下古生界褶皱变形，并形成浅变质岩系。海西期，由于古特提斯的打开，桂中凹陷裂陷成陆缘裂谷盆地拉张下沉接受沉积，经历了早泥盆世中期到中泥盆世晚期的强烈伸展与扩张活动、晚泥盆世台盆相对发育期、早二叠世末盆地整体抬升为陆(东吴运动)接受剥蚀、印支期挤压造山及前陆盆地发育阶段、燕山期陆内伸展阶段[3-4]，直至形成今天的地貌。

1.2 矿田地质概况

矿田内出露地层主要为新元古界、泥盆系、石炭系，少量的寒武系(图1)。元古宇为一套浅变质陆相冰川及海相沉积含砾泥质岩、含砾砂岩、硅质岩建造，寒武系为一套深海—半深海相具复理石韵律特征的砂页岩沉积建造，中上泥盆统为局限—半局限海台地相碳酸盐岩和生物碎屑灰岩建造。本区铅锌矿床主要产于中泥盆统生物礁顶白云岩中。

矿田内构造非常发育，前寒武系构成一系列紧密线状的基底构造，盖层主体是由泥盆系组成的背斜构造和向斜构造(图2)。断裂构造以NNE向和NW向为主，次为NE向和NNW向。多为区域张扭性同沉积正断层，具切割深、规模大、长期活动特点，控制了江南古陆西南边缘的沉积盆地和泥盆系的分布及厚度等特征。区内主要发育的褶皱及断裂构造有北山—上甫背斜、上甫—肯跃背斜、架洞山向斜、洞旺—拉更大断裂、板榜断裂、川山断裂等。

图1 北山矿田区域地质略图Fig.1 Regional and geological map of Beishan ore field

区内未发现岩浆岩出露，据航磁、重磁资料，推测在北山、驯乐乡一带存在隐伏花岗岩体。

区内铅锌矿床数量众多，包括北山、都川、上甫、洞涌、建旺、小文洞等，主要分布在川山—上甫背斜与建旺背斜核部及两翼，与板榜、川山等NE向断裂亦有密切的关系。

2 典型矿床及成因

北山矿田目前最大的矿床为北山矿床，位于北山—上朝一带，铅锌资源量超过100万吨，为一大型铅锌硫铁矿床(图3)。

图2 北山矿田构造纲要图Fig.2 Structural outline map of Beishan ore field

2.1 矿体特征

目前所发现的的矿体主要有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅵ、Ⅷ等，其中Ⅷ号矿体于2019年新发现，位于F4上盘，被认为是Ⅱ号矿体被F4错断的部分。矿区内矿体主要赋存于东岗岭组顶部和桂林组底部间的生物礁与泥质岩、泥灰岩盖层之间的中粗晶白云岩中[1，5-9]。围岩有强烈的白云石化，矿体被白云石化包围。矿体形态复杂，以似层状、透镜状、莲藕状、囊状为主(图4)。

前人对矿区Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ矿体已有详细的描述，本文仅对新发现的Ⅷ号矿体做简要描述。

Ⅷ号矿体位于北山矿区东侧，F4断层之上盘，为隐伏矿体。矿体走向呈NE向，北边向西倾，倾向310°～350°、倾角3°～40°，局部陡倾，往南至112线倾向变平缓后出现反转，倾向110°～170°、倾角9°～34°，形态较规则，局部偶见反倾现象，呈似层状产出，横切面呈透镜状。矿体最低高程为-88.7m，最大埋深为632.10m，大部分矿体分布高程为+110～-95.82m，连续性较好，矿体局部有分枝现象。矿体厚度3.79～37.31m，平均厚17.37m，厚度较稳定。主要有用组分为铅、锌和硫铁，矿体主要有用组分分布均匀，平均铅品位为0.49%、锌品位为3.08%、有效硫(S)为15.03%，铅金属量为3.07万吨、锌金属量为19.09万吨、有效硫(S)资源量为93.28万吨，Ⅷ号矿体的发现大幅增加了北山铅锌矿田资源储量。

图3 北山铅锌矿床地质简图Fig.3 Geological sketch map of Beishan lead-zinc deposit

2.2 矿石特征

矿石矿物成份较简单，以黄铁矿、闪锌矿为主，次为方铅矿；脉石矿物主要为白云石、方解石及微量绢云母、硅质及炭质沥青等，局部有菱铁矿。矿石常发育角砾状、胶状、草莓状等不稳定结构构造。角砾与围岩岩性一致，硫化物一般赋存于胶结物中，构成浸染状铅锌矿石。另外，在矿区深部钻孔的白云岩、白云质灰岩中，常见沥青产出，沥青与矿化的关系甚为密切[7]。

矿石的构造复杂，以环带状、角砾状、条带状构造为主。矿石结构复杂，包括交代残余结构、交代溶蚀结构等。

2.3 围岩蚀变

主要蚀变有白云石化、黄铁矿化，次为方解石化、退白云岩化；其中白云石化与矿化关系极为密切，矿体均产在蚀变带内。

2.4 矿床成因

北山矿田铅锌矿床数量众多，研究工作历史较悠久，目前普遍认为北山矿田铅锌矿床为MVT型铅锌矿床。主要具有以下特征：产在桂中凹陷盆地外侧碳酸盐台地或隆拗冲断带，受岩相古地理和岩性控制，矿床普遍具层控特征，局部呈脉状，主要赋矿围岩是泥盆系碳酸盐岩，最重要控矿因素包括断裂、褶皱、裂隙、岩溶和岩性转换界面，主要矿物包括闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、白云石和方解石，重晶石和萤石少见，主要蚀变为白云石化，成矿流体为盐度w(NaCleq)10%～30%的盆地卤水，典型成矿温度变化于75℃～200℃之间，金属及硫显示壳源特征等[5，7-16]。

图4 北山铅锌矿床Ⅰ号矿体纵剖面图Fig.4 The vertical profile of orebody No.Ⅰof Beishan lead-zinc deposit

3 成矿规律

3.1 控矿因素特征及控矿规律

矿区控矿因素的研究比较多[1，5-6，8，14，17]，对于矿床主要控矿因素类型已基本达成共识。总体上：产出环境为局限—半局限开阔台地、生物礁顶白云岩为主要含矿层位、东岗岭顶部与桂林组底部渗透性弱的泥灰岩地为隔挡层、NNE向褶皱构造、NNE断裂构造及岩溶控制矿体产出。但矿田内不同地段铅锌矿化的强度显然是不一样的，目前规模最大的矿化集中在北山—上朝一带，其他地段矿化相对较弱、但各处控矿因素组合总体是类似的(表1)，因此，有必要对其进行细致梳理，才能发现矿化差异的具体原因，为下一步找矿工作提供依据。

表1 北山及邻区主要铅锌矿床控矿因素组合Table 1 The assemblage of ore-controlling factors of main lead-zinc deposits in Beishan and adjacent areas

3.1.1 岩相古地理及岩性

岩相古地理对本区铅锌矿床的意义是毋庸置疑的，前以述及，本区总体位于局限—半局限开阔台地，工业矿体主要产于生物礁顶白云岩中，但不同地段之间显然是有差异的(图5)。具体为上甫—洞涌一带位于碎屑潮坪亚相与局限—半局限台地亚相边界，生物礁不甚发育；北山(含上朝—钢山)位于局限—半局限台地亚相与开阔台地亚相边界，水深相对较浅，生物礁滩非常发育、规模大，结构完整，生物礁顶发育具残余砂、砾结构的细—粗粒白云岩；都川一带位于开阔台地亚相与台缘斜坡亚相边界，赋矿岩性主要为生物碎屑灰岩，含白云岩；建旺—小文洞与北山相同，也是位于局限—半局限台地亚相与开阔台地亚相边界，总体生物碎屑较发育。小文洞赋矿围岩为桂林组第一段泥质灰岩中的白云岩夹层，建旺赋矿围岩为桂林组第二段泥晶灰岩中的白云岩透镜体；其他地段暂未发现有上规模的铅锌矿化。

由此可见，沉积亚相的边缘、生物礁与白云岩发育程度的组合可能是决定北山矿田不同地段矿化强度差异的重要原因。

3.1.2 皱褶构造

北山矿田铅锌矿床主要产于NNE向褶皱核部及两翼。其中，西部都川—北山—上甫等主要分布于川山—上甫背斜核部及东翼，东部建旺—小文洞一带的矿床主要分布于建旺背斜的东翼，西翼暂未发现，各地段褶皱发育情况亦有差异。

北山—上朝附近褶皱核部产状较陡，可达30°，东西两翼分别被两条正断层破坏，形成两翼下降，核部上升的“地垒式”构造。该段受挤压作用强烈，褶皱产状陡、次级褶皱发育、褶皱虚脱部位、层间破碎带构造非常发育，矿体受褶皱转折端及层间破碎带控制明显，如Ⅰ号矿体在褶皱转折端厚度非常大，Ⅱ号矿带的厚大矿体则主要产于层间破碎带局部溶解坍塌角砾岩发育部位(图6a)。

都川一带(包括下巴、古宾、甘蔗坪等)褶皱背斜核部为东岗岭组下段，中部稍有挠曲，两翼不对称，东翼平缓，开阔，常形成一系列平缓开阔的次一级小褶皱与大背斜平行。岩层倾角东翼平缓4°～20°，西翼倾角稍陡，14°～35°，局部为53°。层间破碎带、虚脱空间等构造较发育，数量多，但单个规模不大，延伸小。

图5 北山矿田岩相古地理及矿床分布图Fig.5 Lithoface paleogeographic map showing the deposit distribution in Beishan ore field

矿体主要产于东翼，受层间破碎带控制，呈透镜状，厚度一般较小，且不连续(图6b)。其西翼产状相对较陡、产有甘蔗坪矿点，可能有进一步找矿潜力。

上甫—洞涌一带褶皱产状平缓，核部为东岗岭组下段(D2d1)，两翼分别为D3及C1，D2上段已经被剥蚀掉，D2及D3均有铅锌矿化，中部稍有挠曲，两翼不对称，产状平缓，西翼倾角稍陡，亦发育NE向断裂构造，矿体呈脉状产于断裂破碎中，产状较陡，倾角42°～65°。

建旺—小文洞一带褶皱构造发育，建旺背斜轴向呈NNE向展布，核部为中泥盆统应堂组，为区域性大断裂所破坏，造成应堂组(D2yt)、东岗岭组(D2d)与岩关组(C1y)为断层接触，东翼地层由东岗岭组(D2d)、桂林组(D3g)、融县组(D3r)和石炭系组成。小文背斜长1500 m，轴向北东，轴部及两翼为岩关组(C1y)。桂林组第一段为小文洞的赋矿层位，第二段为建旺的赋矿层位，矿体呈透镜状产出于层间破碎带中，产状较陡(图6c)，钻孔很容易错过矿体。

综上，NE向褶皱的核部或两翼褶皱产状陡的部位、次级褶皱或层间破碎带发育的部位空间大，岩石破碎，热液容易在些地段发生充填交代作用形成较好的矿化。

3.1.3 断裂构造

目前，对矿田断裂构造形成机制尚有争议[1，8，14，17]，但矿床与NNE向断裂构造有密切关系是基本事实。NNE向区域性断裂(F4)控制了都川—北山铅锌矿床的的分布，建旺—小文洞一带的铅锌矿床则夹持于两条区域性的NE向断裂F5与F62之间。

以往研究认为，F4是本区导矿—配矿构造、主要工业矿体均位于F4下盘，F4上盘并无工业矿体，Ⅷ号矿体的发现更新了此认识，F4断裂构造成矿后活动并错动矿体，造成矿体东翼下错、埋深增大。另外，除F4

图6 北山矿田不同地段矿体产出特征Fig.6 The orebody characteristics in different sections of Beishan ore field

图7 北山矿床断裂及岩溶构造控矿剖面示意图Fig.7 Cross section map to show orebodies controlled by fault and karst structure in Beishan deposit

3.1.4 岩性界面

岩性界面是MVT型铅锌矿床的重要控制因素，一般分顶底两层，顶部为不透水层或岩性软弱层，岩性通常为页岩、泥岩、泥灰岩、泥晶灰岩等，有时富含有机质；铅锌矿体通常就在其下部；底部界面就是赋矿碳酸盐岩与碎屑岩或基底的界面，是成矿流体运移的通道。本区铅锌矿床的产出亦受这两类界面控制，顶部为桂林组底部的泥灰岩与礁顶白云岩的界面，直接做为矿体的顶板，矿体一般不超出其范围(图8)。底部是东岗岭组与四排组或变质基底的界面，但在各矿区均未见揭露。MVT铅锌矿体离下部岩性界面的位置并不确定，如邻区泗顶铅锌矿床，矿体就在岩性界面十几米至约100 m，而保安铅锌矿则就产在不整合面上。北山矿田目前所发现的铅锌矿床可能离底部界面较远，从这点看，深部应该还有找矿前景。

图8 北山地区有利岩性界面控矿示意图Fig.8 Schematic map showing oredodies controlled by favorable lithologic interface in Beishan ore field 1—灰岩 2—生物礁顶白云岩 3—白云岩 4—砂砾岩 5—基地 6—断层 7—矿体

3.2 成矿规律

3.2.1 矿床空间分布规律

1)矿床沿NNE向分布，分东西两线。西线矿床主要位于川山—上甫背斜东翼，东线主要位于建旺背斜东翼，背斜翼部的次级小背斜轴部是成矿最有利的部位。

2)矿床主要分布于沉积亚相的边界，主要是局限—半局限开阔台地亚相与开阔台地亚相的边界，及开阔台地亚相与台缘斜坡亚相边界，生物礁发育部位。

3)矿体主要位于不透水层与白云岩界线之下，自南往北，含矿层位有逐步抬高的趋势。

4)NE向断裂构造及其次级构造局部张性空间是有利的成矿部位，若叠加溶解坍塌角砾岩，则易于形成厚大的矿体。

3.2.2 矿化富集规律

Ⅷ号矿体是原Ⅱ号矿体向东被F4错断部分，总资源量超过100万吨。总体来看，其铅锌品位北部比南部高 [ 63～65线的w(Zn)>14% ]，东比西高 [环江金泰Ⅷ号矿体的w(Pb)=1.04%，w(Zn)=5.33% ]，说明Ⅱ号矿体向东及向北矿化均有更富集的趋势。见表2。

表2 北山Ⅱ号、Ⅷ号矿体品位变化统计Table 2 The statistical table of grade variation of No.Ⅱ and No.Ⅷ orebodies in Beishan deposit

4 北山矿田找矿前景

经过多年的开采，北山矿田一度被认为资源即将枯竭，但最近几年的找矿突破表明，该区仍然具有良好的找矿前景。

1) 北山矿田产出密度及储量低于全球及华南地区典型铅锌矿田

北山矿田在大约30km×10km范围内，产出有洞涌、拉更、上甫、上洞、板榜、洞忙、北山、八坪、都川、建旺等大小十多个矿床(点)，矿床产出密度约0.03个/km2，各矿床矿石储量变化大，大多数矿床矿石储量不足50万吨，最大的北山铅锌硫铁多金属矿床累计探明储量超过100万吨。与全球著名MVT型铅锌矿田相比，本区矿床产出密度相对较低(约0.03个/km2，约0.05个/km2)，而且大多数矿床矿石储量(小于50万吨)小于全球著名MVT型铅锌矿田矿床储量的中位值(700万吨)。而与同属上扬子地块周缘的花垣铅锌矿田[18](大于500万吨)、南岭地区的广东凡口铅锌矿床[19](大于800万吨)、广西盘龙铅锌矿床[20](大于200万吨，2011新增150万吨)、广西泗顶铅锌矿床[21](大于200万吨)相比也尚有差距，由此可见，本区尚有进一步找矿潜力。

2) 北山矿田具有良好的MVT型矿床成矿条件

北山铅锌矿床主要受中泥盆统东岗岭组上段—上泥盆统桂林组下段层位控制，时代与全球97%的MVT矿床集中成矿时代之一的泥盆纪—二叠纪吻合[11-12]。该区晚古生代处于沉积拗陷盆地中的局限—半局限台地相[3-4，22]，所发育的台地碳酸盐序列尤其是生物礁与白云岩为本区铅锌矿床提供了良好的容矿岩石(图7)。印支期受挤压造山作用，本区发展为前陆盆地，挤压造山为大范围的流体运移和铅锌成矿提供了驱动力、通道和容矿空间[4，8]。

北山矿田位于南岭地区区域白云石化的前锋地带。MVT型铅锌矿床通常是区域性大规模流体活动的结果，大规模流体活动造成大面积的白云石化，铅锌矿床一般位于区域白云石化的前锋地带[8，11]。本区铅锌矿化最主要的围岩蚀变类型就是白云石化，而且近矿白云岩粒度较远矿白云岩结晶程度好，常伴有浸染状硫化物出现，矿体基本被白云石化蚀变包围，远矿白云岩不仅结晶差，而且基本没有硫化物出现。据甄世民研究[8]，北山地区位于南岭地区区域白云石化的西缘，是有利的成矿区域，对比凡口铅锌矿床(大于800万吨)以及邻区泗顶铅锌矿床(大于200万吨)，北山可能仍具较大的找矿潜力。

北山矿田具有良好的盆地卤水疏导系统及有利的岩性组合条件(图8)。具体来讲，泥盆系与寒武系之间的角度不整合及下泥盆统四排组砂砾岩层构成了良好的盆地卤水迁移通道，盆地沉积拗陷部位的高压卤水沿这些良好的迁移通道向盆地边缘低压区运移，盆地边缘东岗岭组上段—桂林组中下段礁灰岩构成了良好的卤水交代(白云石化)及硫化物沉淀场所(硫酸盐还原作用强烈)，并且被渗透性弱的桂林组上段泥灰岩隔断，泥灰岩含大量有机质和硫，也能提供成矿所需要的还原环境、有机质和硫，从而形成有利的矿化聚集空间。

5 主要找矿方向及勘查工作建议

5.1 主要找矿方向

1)北山东部F4上盘，包括Ⅷ号矿体北部、南部及东部地区，有发现上规模工业矿体的可能。依据如下：①矿化富集规律表明其北、东方向品位更高、有更富集的趋势；②相对于原6线～63线Ⅱ号矿体，Ⅷ号矿体向东延伸，矿化较稳定，且-280 m以下未探明；③相对于原63线～65线Ⅱ号矿体，Ⅷ号矿体向北、向东、向南均未控制。因此，应具有很好的找矿潜力，主要位置为F4断裂构造局部张性空间、尤其是叠加岩溶构造的部位。

2)才秀—洞旺一带。该地段位于北山矿床南部，与北山矿床成矿条件非常相似，在洞旺一带F4与川山—上甫背斜西翼的断裂构造交汇，成矿条件极为有利。但此处背斜向南倾伏，矿体埋深可能较大。

3)建旺一带。该地段成矿条件与北山矿床极为相似，位于局限—半局限开阔台地亚相与开阔台地亚相的边界，基底隆起、生物礁、褶皱构造产状较陡、层间破碎带发育，目前在此处仅发现位于桂林组中的小规模矿化，应该有较大的找矿潜力。需要注意的是，该地段已发现矿体产状较陡，钻探工程容易错过矿体，下一步应关注深部可能位于东岗岭组中的矿化，用斜孔控制矿体。