鲍振襄
（湖南省有色地质勘查局二四五队，湖南 吉首 416007）[1]
摘 要：湖南西北部龙山铅锌矿带的岩溶菱锌矿体，主要赋存于上寒武统耗子沱群第三段（∈3hz3）和下奥陶统南津关组底部（O1n1）的含矿硅质岩与纯灰岩接触面附近。矿体呈似层状、透镜状位于古岩溶面上和溶洞内。矿物成分以菱锌矿为主，次为异极矿。矿石具典型表生环境下的结构构造。该区古生代含矿碳酸盐岩平均含Pb、Zn量为碳酸盐岩丰度值的12.1倍和7.8倍。在湿热气候条件下，岩溶作用过程中，含矿岩石分解迁移，Pb、Zn成矿物质汇集在岩溶空间富集成矿。
关键词：菱锌矿；地质特征；岩溶矿床；湘西北
湖南西北部龙山铅锌矿带，北东伸向湖北鹤峰县，南西进入四川酉阳县，长达百余千米，其中蕴藏着较多的小而富的铅锌矿床（点），是湘西铅锌成矿的重要地区。该区岩溶堆积的菱锌矿床具有较高的经济效益，是当前探采的主要矿床类型。
一、区域地质概况
龙山铅锌矿带位于扬子准地台滇黔川鄂台坳之北西侧，八面山褶皱带马蹄寨复向斜的北西翼。该带自古生代以来产生拗陷，到中侏罗世开始褶皱回返，形成一系列北东、北东东向大型复向斜及斜裂分布的褶皱带，大的断裂见于褶皱的轴部[1]。
区内地层发育完整，除前寒武系未出露和石炭系缺失外，其他地层均有分布。地层总厚度达8000m以上，其间多为整合接触。区内主要含矿层位有二：一是上寒武统耗子沱群第三段（∈3hz3），岩性为深灰色、灰色厚层亮晶砂屑灰岩，细晶白云岩，亮晶鲕粒灰岩和中厚层状泥粉晶白云岩夹薄层砾屑灰岩、叠层石灰岩、层纹石灰岩及泥晶灰岩等。它们具亮晶砂屑结构、藻鲕粒结构、泥粉晶结构、块状结构和层纹结构，叠层状构造及斜层理构造等，厚91.81～108.78m。二是下奥陶统南津关组第一段（O1n1）[2]，岩性为深灰色厚层生物屑灰岩，具生物结构，主要由海百合、无绞纲腕足类和三叶虫碎片及少量瓣鳃类组成。生物屑含量多在85%以上，填隙物为亮晶和泥晶，含量一般＜15%。本段厚仅4～6m，然而层位稳定，成层性好，硅质岩（或硅化体）分布亦很广泛。本段之上为下奥陶统南津关组其他各段和分乡组及红花园组碳酸盐岩。整个矿带形成于鹤峰 咸丰隆起带南东边缘的潮滩相和生物滩相之碳酸盐岩沉积平台。
龙山铅锌矿带以江家垭和卸甲寨铅锌矿床为成矿中心，呈北东向带状分布（图1）。在长达百余千米的矿带内，相邻矿体的成矿层位和部位可在地层柱状剖面图上进行对比，从而显示其成矿作用与沉积成岩作用的同时性，而矿带展布和矿床的产出位置则受构造控制。成矿具有多层性，并与硅化作用密切相关。矿石矿物成分单一，往往构成单独的铅或锌矿体。
区内矿物包裹体属液态，主要是K（Na）-Ca-Cl成分，具有卤水性质，它对含矿层中的成矿元素具有较大的溶解和迁移能力，是区域铅锌矿带得以形成的一种重要搬运介质。均一温度石英158～264℃，闪锌矿109℃。7件硫同位素测定结果，δ34S变化范围为11.0‰～15.0‰，平均12.5‰，表明矿体形成于比较封闭的水体环境，具有较单一的海水硫酸盐硫同位素组成特征。5件石英矿物的δ18O值平均为22.28‰，表明与同时代海相燧石、碳酸盐的氧同位素组成范围大体一致[2]。3件铅同位素模式年龄为359～376Ma（石炭纪—晚泥盆世）[3]相当于海西早期—加里东晚期；1件为500Ma（奥陶纪—寒武纪），相当于加里东早期。
图1 龙山铅锌矿带地质略图
1.第三系—白垩系；2.三叠系—二叠系；3.泥盆系—志留系；
4.奥陶系；5.寒武系；6.区域断层；7.铅锌矿床；8.菱锌矿床（点）
二、矿床地质特征
（一）矿体产状形态
区内菱锌矿体富集的主要场所，是古岩溶（图2）。富矿体呈似层状、透镜状位于“硅化体”倾斜尖灭部位与亮晶砂屑灰岩接触之古岩溶发育处。向地表一侧矿石品位急剧降低，而向深部与亮晶砂屑灰岩成突变接触。其灰岩保留有明显的溶蚀痕迹，并有菱锌矿沿裂隙贯入。灰岩表面有一层厚度仅0.5～3mm的氧化锌“薄膜”，击穿薄膜，就是灰岩。其次矿体富集在溶洞内，其形态取决于岩溶洞穴的形态（图3），洞穴愈高大，则矿体急剧增厚。局部在其底板灰岩内，或附近的褶皱轴部、构造裂隙内，见有枝状、囊状和楔状等复杂形态的矿体（图3）。所有矿体均与围岩接触面清楚，无交代和蚀变现象。矿带多沿NE50°方向伸展，并且大体上都赋存于相同的标高位置，如产于耗子沱群第三段的菱锌矿体标高多在970～1000m。
图2 江家垭菱锌矿矿床地质剖面图
1.生物碎屑灰岩；2.角砾状灰岩；3.细晶灰岩；4.亮晶鲕粒灰岩
5.亮晶砂屑鲕粒灰岩；6.白云岩；7.硅化体；8.菱锌矿体
图3 产于岩溶侵蚀面及岩溶裂隙的矿体形态图
1.生物石灰岩；2.亮晶砂屑灰岩；3.白云岩；4.菱锌矿；5.异极矿
该矿带内的菱锌矿体一般长60～210m，宽5～45m，厚0.27～6.96m；小者长仅20～30m，厚0.58～2.2m。一般矿体中心富，向两侧迅速变贫以至为灰岩代替（江家垭）；或者当硅化体渐变为硅化生物碎屑灰岩时，菱锌矿随即消失，闪锌矿则出现（二垭）。矿石质量以产于耗子沱群第三段的较好，一般含Zn 16.61%～47.98%，平均34.18%；其中单一的菱锌矿石（富矿）含Zn46.73%～51.09%（接近理论值）。南津关组菱锌矿石含Zn2.86%～41.94%；其中残留的闪锌矿石含Zn24.85%～37.02%（菱锌矿石厚度较闪锌矿石大二分之一）；有时还可见到菱锌矿石与闪锌矿石混合体，或在菱锌矿体尖灭处出现扁豆状闪锌矿石。看来南津关组原生硫化物的氧化程度不如耗子沱群第三段彻底，可能与矿体所处环境（古岩溶发育程度）及高度（矿体出露标高在524～600m）有关。
（二）矿石的矿物成分
矿石的成分简单，主要为菱锌矿，次为异极矿，并有少量水锌矿、硅锌矿，偶见红锌矿和白铅矿。脉石成分主要为石英、方解石和白云石，次为玉髓、黏土、铁泥质物、绢云母及石膏等。
（三）矿石主要化学成分
据二垭矿床704件样品的化学分析结果，含Pb0.001%～4.43%，Zn0.01%～55.18%，Cd 0.001%～0.768%。其中生物灰岩含Zn0.003%～8.01%；闪锌矿石含Pb0.05%～3.22%，Zn 5.68%～55.18%，Cd0.067%～0.768%；Zn/Cd比为72～145；氧化矿石含Pb0.08%～1.25%，Zn 6.74%～49.76%，Cd0.021%～6.63%，Zn/Cd比为63～157。无论原生矿石或氧化矿石，品位都较均匀，其Cd与Zn的含量呈正相关关系增长，且Zn/Cd比值亦较稳定（表1）。另有5件氧化矿石含Ge 0.029%～0.032%。
此外，菱锌矿、闪锌矿等单矿物分析结果，其中Zn含量接近理论值（表2）。
表1 二垭菱锌矿床主要矿体Zn、Cd含量及变化特征
表2 二垭菱锌矿床单矿物分析结果（%）
测试单位：中国有色金属工业总公司湖南地质研究所，1981。
（四）矿石物相
在含Zn50.54%的菱锌矿石，其中：…………………
Zn/Zn CO332.92%
Zn/Zn4（Si O2O7）（OH）·H2O 17.00%
Zn/Zn S 0.29%
Zn/（Fe、Mn、Zn）O·（Fe、Mn）2O30.13%
即本区菱锌矿石主要以碳酸锌（Zn CO3）形式存在；其次以碱式硅酸锌[Zn4（Si O2O7）（OH）·H2O]形式存在，属于菱锌矿异极矿混合矿相。而硫化锌（Zn S）、氧化锌[（Fe、Mn、Zn）O·（Fe、Mn）2O3]则含量甚微。
（五）多元素分析
资料表明（表3），本区菱锌矿石系富镁含硅贫钙的质地较纯的氧化矿石，且含镉较高。
表3 江家垭菱锌矿床矿石多元素分析结果
注：*.为异极矿矿石。
（六）矿石结构构造
菱锌矿为隐晶—粉晶（＜0.05mm）和粉晶—细晶（0.05～0.2mm）两个粒级，为半自形至他形粒状结构，偶见水锌矿呈皮壳状与纤状菱锌矿（有生长纹）共生。异极矿为板状或他形不规则状，常形成囊状或放射状分布于菱锌矿纹层空隙处。
本区矿石具有典型的表生环境下形成的结构特征。根据含菱锌矿的多少和矿物分布特点，分为致密块状、条带状、纹层状、葡萄状（或肾状）、凝胶条带状构造和异极矿放射状构造等。此外，产于硅质岩中的异极矿则为浸染状构造。
三、矿床形成机理
本区地处云贵高原东延部分，属亚热带，雨量充沛，气候潮湿。地史上，本区历经多次构造运动，晚三叠世后地壳褶皱回返，至中侏罗世再度隆起，长期遭受风化剥蚀。斯时，古地下水有可能沿大的构造断裂活动，这就有利于岩溶作用和硫化矿物氧化作用的进行，使原生铅锌矿体或含矿岩石中的铅锌等成矿物质被地下水携带到岩溶化扩大了的空间中，这些都为本区岩溶矿床的形成提供了极其有利的外部条件。
本区除具备了矿源层外，还有较多的小而富的原生硫化物铅锌矿体存在。据区内含矿碳酸盐岩建造132件直读光谱分析资料，平均含Pb108.87×10-6；Zn156.57×10-6，分别为碳酸盐岩丰度（Pb 9×10-6、Zn20×10-6，涂和费，1961）的12.1和7.8倍，是铅锌矿床的矿源层，同时在菱锌矿体上或其附近一般都有原生硫化物铅锌矿或含矿硅质岩存在，因此，该区亦具备了较优越的成矿内部地质条件。区内菱锌矿体的下伏围岩为易溶性的块状纯灰岩，含Ca O高（50.24%～53.48%），而含陆源碎屑物质少（Si O20.80%～2.82%）[5]。处在潮湿气候下的硫化物矿床，在长期氧化过程中，由于灰岩的被溶蚀，不断地为地下水的活动和渗透开辟了途径。形成过程是：
Zn SO4在随地下水运移过程中，遇到质纯的灰岩时便发生化学变化，形成Zn CO3，即
所以，在有饱含碳酸钙水溶液的碱性条件下可形成菱锌矿，并得以聚集形成具有工业意义的矿体[6]。而相当于石膏化学成分的Ca SO4·H2O物质，则由于处在潮湿气候带，天然水中溶有的CO2等气体，抑制着Ca SO4沉淀产生，但却利于Ca CO3（方解石）堆积。这就是矿石内常伴有大量方解石团块而无石膏沉淀的缘故[7]。到了氧化作用的后期阶段，由于硫化物（主要是闪锌矿）几乎完全消失，硫酸盐大量减少，而CO2、Si O2等组分相对增加，于是各种氧化硅与锌发生化学反应生成异极矿[Zn4（OH）2 （Si O2O7·H2O）]，成为本矿床氧化带的最终产物。
湘西北岩溶堆积的菱锌矿床的形成时间，在古岩溶洞穴形成的同时或略晚，大致相当于三叠纪末的印支期或略晚；矿体分布在古岩溶洞穴内或离它不远的围岩裂隙中，属于原地或准原地堆积的菱锌矿床。
参考文献
[1]鲍振襄.龙山铅锌矿床成因初探[J].地质地球化学，1983（11）：62-64.
[2]丁梯平.氢氧同位素地球化学[M].北京：地质出版社，1980.
[3]李国芬.岩溶矿床[J].地质与勘探，1981（3）：17-21.
[4]KH乌尔夫.层控矿床和层状矿床（第三卷）[M].北京：地质出版社，1979.
[5]鲍振襄.龙山江家垭菱锌矿床初步研究[J].地质地球化学，1982（11）：51-53.
[6]鲍珏敏.龙山菱锌矿矿床地质特征及其形成机理探讨[J].湖南地质，1987，6（2）：1001-4756.
[7]成都地质学院矿床研究室.矿床学[M].北京：地质出版社，1979.
[1]文章来源：《中国岩溶》（增刊），1988年。作者简介：鲍振襄（1933—），男，湖北襄阳人，高级工程师，从事金属矿床找矿勘探、综合研究。
[2]实际上指的是“岩性段”，不具有地层年代表上“段”的含义.
[3] WB哈兰，AV考克斯，等.地质年代表.刊于1984年2月20日《中国地质报》.
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