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陕西南郑马元地区铅锌矿主要赋存于上震旦系灯影组第三岩性段白云岩中,已发现矿床3处,矿点30多处,形成了一个开口朝西的“马蹄形”展布的长大于200km的铅锌矿带,其向南西与扬子地台西缘天宝山—白牛厂铅锌矿带共同构成了一条绕扬子西北缘展布的断续长大于1000km的大型铅锌矿带,向东南进入湖北省境内,形成以丰溪朝阳构造角砾岩型铅锌矿为代表的铅锌矿集区,成为我国重要的铅锌矿产地。本文在系统总结南郑马元铅锌矿床特征、控矿地质条件和成矿基本规律的基础上,对区域成矿地质规律、矿床特征进行了研究;通过测试矿石中的铅、硫同位素、稀土元素、微量元素含量,对成矿机理进行了探讨;通过构造、地层、岩石、物化探特征研究,归纳了找矿标志,提出了下一步的找矿方向。总结了古老基岩+稳定陆缘台坪环境+(顺层)构造角砾岩带的成矿模式。
区内铅锌矿一般产于灯影组上部厚层白云岩的层间构造角砾岩带中。矿化多出现在上震旦统下部角度不整合面上80-300米和下寒武统下部平行不整合面下10-80米范围内。矿层下部为层纹状藻屑白云岩,上部为含燧石条带白云岩。赋矿层位稳定,层控特点明显。矿化范围较大,一般沿基底隆起的周缘灯影组层位普遍发育。矿化以中低温热液充填成矿为特点,广泛具有地沥青化、重晶石化。矿体一般呈层状、似层状、透镜状顺层或微斜切层理产出;金属矿物主要有闪锌矿、方铅矿,脉石矿物主要有白云石、重晶石、石英;矿石构造以角砾状为主,次有网脉状、条带状;矿石结构主要为自形中、粗粒状结构。围岩蚀变有白云岩化、弱硅化、重晶石化、炭化,少量萤石化蚀变,地沥青普遍发育。矿石类型主要为重晶石—白云石—闪锌矿型锌矿石、过渡型重晶石—白云石—方铅矿—闪锌矿型铅锌矿石和重晶石—白云石—方铅矿型铅矿石三种类型;矿床成因类型划归MVT型。具有形成大型、超大型铅锌矿床的前景。
通过分析地层形成时的藻类生物和软舌螺等古生物化石,证明了地层在形成时伴随有大量生物体产出。Zn、Pb、Ba等成矿元素被有机体吸收富集,随地层—同沉积,为后期成矿提供了丰富的物质来源。粗铅法测定,在400-700百万年正常铅演化曲线的近旁,各项同位素比值较稳定,μ值8.29-9.11,经用豪特曼斯公式计算模式年龄值为4.20-6.37亿年,初步认为形成本区铅锌矿的铅源最先来自壳源层岩浆的分异体。通过硫同位素测试认为,样品总体特征明显富集重硫。闪锌矿中的分析值接近海水硫。方铅矿中δ34S低于震旦系蒸发硫酸盐中的值,证明成矿物质主要来源于灯影组白云岩。通过包体分析,成矿溶液富含矿质、有机质、无机盐。从马元地区稀土元素分配型式图,可以知矿体、岩石中轻稀土分异明显,而重稀土分异不明显。
初步研究认为,区内铅锌矿是在晚震旦世灯影纪扬子地台北缘稳定陆缘陆表海台坪环境下,形成了大量富有机质的低温硫化物的含矿热卤水,通过层间断裂、裂隙和层间孔隙通道系统运移到台坪相厚层白云岩的层间构造角砾岩带中充填成矿。其中容矿的角砾岩带是由基底隆起引起灯影组层间滑动而造成能干性较强的厚层白云岩发生角砾岩化。
以构造(区域构造和控矿断裂)、地层与成矿之间的关系为基础、从岩相古地理条件、古生物成矿条件等方面分析了成矿地质条件,提出了主要控矿因素为:古老基岩+稳定陆缘台坪环境+顺层构造角砾岩带,古老基底提供了成矿初始成矿物质,稳定陆缘台坪环境为形成大规模的碳酸盐岩和含有机质成矿热液成矿系统提供了条件,顺层构造角砾岩带为形成铅锌矿提供了容矿空间。
通过地层、构造、岩石等12个方面将马元铅锌矿特征与MVT型铅锌矿进行对比,认为马元铅锌矿成矿类型属MVT型。在前震旦系火山杂岩基底隆起的周边,在陆缘台坪环境条件下,形成了大量的碳酸盐岩(白云岩)地层,震旦系白云岩在成岩后由于差异升降运动,形成层间滑塌角砾状白云岩,为后期含矿热液沉积成矿创造了条件。震旦系地层和中、下元古界之间的角度不整合面上80~300米到寒武系与震旦系之间的平行不整合面下10~80米范围内的灯影组层位,有构造角砾岩发育,具广泛的地沥青化、重晶石化、硅化,有Pb、Zn化探异常,铅、重晶石重砂异常及激电异常。
主要找矿标志为:杨子地台西北缘基底隆起、上震旦统灯影组地层、层间白云质构造角砾岩、地沥青化、重晶石化、硅化、Pb、Zn异常和方铅矿、重晶石重砂异常;高极化低阻率激电异常。
依据总结出的找矿标志,在扬予地台北缘(陕西部分)预测了4个重点找矿靶区:①南郑碑坝—马元铅锌矿成矿远景区;②汉南古陆西缘云河—庙坝铅锌矿成矿远景区;③宁强阳平关—宽川铺—勉县阜川铅锌矿成矿远景区;④司上一镇巴铅锌矿成矿远景区。