福建省顺昌县山后铅锌矿床地质特征及找矿标志

刘乃忠

(1.中国地质大学(武汉)，湖北武汉 430074;2.福建省地质调查研究院，福建福州 350001)

近年来武夷山成矿带在铅锌矿找矿方面取得了较大的突破，发现了一批大、中型矿产普查基地和重要找矿远景区段，如福建尤溪峰岩、永春上姚、建瓯八外洋、南平后坪、顺昌山后等较大规模的铅锌多金属矿产地，并主要分布在福建中北部浙西南－闽中裂谷成矿亚带上，构成了一个巨大的线形铅锌矿集区。其外围尚有大面积异常未验证，具备寻找大型—特大型矿床的潜力。因此，不少地质学家开始对这一地区的成矿背景和矿床成因产生了浓厚的兴趣(陈火炮等，2008)。

山后铅锌矿是在该线形矿集区中新发现的矿床，位于福建省顺昌县城NEE75°方向，平距约50km的张地－山后一带，属构造侵蚀中山地形。是在开展1∶20万建瓯幅区域地质矿产调查过程中，在对该区地层、侵入岩及地质构造等进行全面的调查研究时发现了山后铅锌矿点;为扩大找矿范围，开展了1∶5万水系沉积物测量和1∶1万土壤测量，发现了大规模、高强度以Pb、Zn为主的多金属异常;经地表和深部工程揭露，并确定为中型铅锌矿床。笔者通过对矿区的地质和成矿特征，地球化学异常空间分布特征的研究，探讨矿床成因，总结区域找矿标志。

1 成矿地质背景

矿区位于闽西北隆起带东南边缘，松溪－建西拗陷的建瓯复向斜北西翼;武夷山成矿带政和—德化成矿亚带西侧(福建省地质矿产局，1985)(图1)。

区域内主要出露早元古代大金山(岩)组(Pt1d)，中 －晚元古代大岭组(Pt2－3dl)、东岩组(Pt2－3d)和龙北溪组(Pt2－3l)，是省内铜铅锌等多金属矿产赋存的重要层位。

区内经多期次构造运动的叠加、改造，形成一系列方向各异、性质不同的构造，其中以北东、北北东向构造为主，其次北西向构造。多期次的构造运动将区内地层切割成一些不规则的断块。褶皱较发育，主要由晚元古代变质岩系组成的线形复背斜和复向斜。由于后期构造变动，使得褶皱形态复杂多样，且保存不完整。

区内侵入岩不发育，仅出露加里东晚期基性、超基性岩枝或小岩瘤和燕山早期第三阶段第三次侵入的黑云母钾长花岗岩以及燕山晚期第一阶段第二次侵入的钾长花岗岩、花岗斑岩。其产出部位大都在褶皱轴部或断层附近，岩体走向总体与构造线一致。

图1 福建省顺昌县山后矿区区域地质图Fig.1 Regional geological map of the Shanhou ore district in Shunchang county，Fujian Province1－崇安组;2－沙县组;3－圆盘组;4－梨山组;5－焦坑组;6－西溪组;7－龙北溪组;8－东岩组;9－大岭组;10－大金山组;11－燕山晚期第一阶段第二次侵入钾长花岗岩;12－燕山早期第三阶段第三次侵入含黑云母钾长花岗岩;13－加里东期斜长角闪石岩;14－加里东期辉石橄榄岩;15－断层;16－地质界线;17－不整合界线;18－铅锌矿点;19－中型铅锌矿床;20－大型铅锌矿床1－Chongan Formation;2－Shaxian Formation;3－Yuanpan Formation;4－Lishan Formation;5－Jiaokeng Formation;6－Xixi Formation;7－Longbeixi Formation;8－Dongyan Formation;9－Daling Formation;10－Dajinshan Formation;11－syenogranite in the first stage second times of late Yanshanian Period;12－containing biotite syenogranite in the third stage third times of early Yanshanian Period;13－Caledonian amphibolite;14－Caledonian pyroxene peridotite;15－fault;16－geological boundary;17－unconformity boundary;18－leadzinc ore occurrence;19－Medium－scale lead－zinc deposit;20－large－scale lead－zinc deposit

2 矿区地质特征

2.1 地层

区内地层简单，与区域地层对比仅出露中—晚元古代大岭组、东岩组基底变质岩(图2)，原岩为一套中浅变质的海相基—中酸性火山岩—火山碎屑岩夹钙镁硅质岩沉积建造(地矿部福建地质矿产勘查开发局，1998)。由于受北东东向褶皱带影响，区内地层和矿体发育斜歪褶皱，个别为平卧或倒转褶皱。大致以630m标高为界，以下地层和矿体发生倒转(图3)。

2.1.1 大岭组(Pt2－3dl)

分布于矿区南部一带，呈带状近东西向展布，按岩石组合特征可分为二个岩性段，区内仅出露第二岩性段(Pt2－3dl2)，即黑云斜长(二长)变粒岩，偶夹黑云石英片岩，黑云石英片岩中片理及小揉皱构造发育。

2.1.2 东岩组(Pt2－3d)

分布于矿区中部，呈带状近东西向展布。系矿区铅锌矿赋存层位，按岩石组合及含矿性自下而上可分为三个岩性段，区内仅出露第一段(Pt2－3d1)，其上、下部岩性为长石黑云石英片岩，黑云片岩夹黑云斜长变粒岩，岩石中片理(图4)及小揉皱构造发育(图5);中部岩性为透闪透辉石岩、钠长阳起片岩、斜长角闪片岩夹大理岩、长石黑云石英片岩和黑云斜长变粒岩。黑云(石英)片岩岩石中片理及小揉皱构造发育，透闪透辉石岩、大理岩不显或略显纹理。以含透辉石、透闪石、角闪石、绿帘石、绿泥石、阳起石等特征矿物组合的东岩组第一段中部岩石，大都呈灰绿—墨绿色，统称“绿片岩”(原岩为钠质基性火山岩)。

图2 福建省顺昌县山后矿区Ⅰ号矿带铅锌矿地质图Fig.2 Geological map of theⅠore zone in the Shanhou Lead－zinc deposit，Shunchang county，Fujian province1－中—晚元古代东岩组第一段;2－中—晚元古代大岭组第二段;3－片岩组合;4－绿片岩组合;5－变粒岩组合;6－实、推测性质不明断层;7－实测逆断层及编号;8－实测地质界线;9－岩相界线;10－片理产状;11－硅化、褐铁矿化;12－低品位氧化矿体及编号;13－氧化矿体及编号; 14－勘探线及编号;15－钻孔位置及编号;16－Ⅰ号矿带1－the first Member of the middle－Late Proterozoic Dongyan Formation;2－the second Member of the middle－Late Proterozoic Daling Formation;3－schist association;4－greenschist association;5－granulite association;6－measured or supposed fault without type－distinction;7－measured thrust fault and serial number;8－measured geological boundary;9－lithofacies boundary;10－chistosity attitude;11－siliconization and limonitization;12－oxidized ore－body of low grade and serial number;13－oxidized ore－body and serial number;14－prospecting line and serial number;15－surfacely drilling position and serial number;16－No.1 ore belt

图3 PD301—YM1—CM0+1S 35.5m处E壁黑云石英片岩中石英脉体呈“Z”形剖面示意图Fig.3 Section sketch of the Z－shaped quartz vein in biotite quartz schist at 35.5 meter on the east wall of PD301－YM1－CM0+1S1－黑云石英片岩;2－石英脉体1－biotite quartz schist;2－Quartz vein

图4 东岩组第一段黑云石英片岩之片理Fig.4 Schistosity of biotite quartz schist in the first Member of the Dongyan Formation

2.2 构造

2.2.1 褶皱

图5 东岩组第一段黑云石英片岩中的小揉皱Fig.5 Small corrugation structure of biotite quartz schist in the first Member of the Dongyan Formation

本区处于闽西北隆起带，松溪－建西拗陷建瓯复向斜北西翼的次一级构造－黄源向斜(Ⅱ级)南东翼。矿带经地表及深部工程控制，总体表现为倒转背斜和倒转向斜，目前揭露的仅为倒转背斜(图6)，背斜轴向北北东，倾向南西，以夹白云质灰岩、泥灰岩和碎屑岩为特征，呈层状、似层状、透镜状产出，分布不连续，倒转的地层为大岭组第二段和东岩组第一段。正常翼分布于浅部，揭露标高615～733m，倾角60～80°;倒转翼分布于深部，揭露标高480～650m，倾角15°～20°。除此之外，还发育有次一级的褶皱。

图6 顺昌县山后矿区铅锌矿0线剖面图Fig.6 Geological profile along line No.0 in the Shanhou Lead－zinc deposit，Shunchang county1－中—晚元古代东岩组第一段;2－中—晚元古代大岭组第二段;3－片岩组合;4－绿片岩组合;5－长石二云片岩;6－含长石二云片岩;7－二云石英片岩;8－斜长角闪片岩;9－黑云斜长变粒岩;10－实测逆断层及编号;11－氧化矿体及编号;12－探槽位置及编号;13－剥土位置及编号;14－平硐位置及编号;15－坑内钻位置、编号及孔深;16－钻孔位置、编号及孔深1－the first Member of the middle－Late Proterozoic Dongyan Formation;2－the second Member of the middle－Late Proterozoic Daling Formation;3－schist association;4－greenschist association;5－feldspar two－mica schist;6－containing feldspar two－mica schist;7－two－mica quartz schist;8－amphibolite schist;9－biotite plagioclase granulite;10－measured thrust fault and serial number;11－oxidized ore－body and serial number;12－exploratory trench position and serial number;13－capping position and serial number;14－adit position and serial number;15－underground drilling position，serial number and depth;16－drilling position，serial number and depth

2.2.2 断裂

本区较明显的断裂以近东西向高角度脆性断裂(F13)和近南北向断裂(F21)为主(见图6)。

F13断裂:为矿区主要断裂，位于Ⅰ号矿带北侧呈近东西向展布，往东方向延至图外，区内长大于2.58km，宽0.5～4.0m，控制最大深度113m。产状:走向70°～90°，倾向SE，倾角50°～80°。断裂带岩石挤压、破碎，硅化、碳酸盐岩化蚀变强烈，由早期的断层角砾岩、宽度不一的方解石脉、局部石英晶簇呈犬齿状对壁生长的石英脉、闪长岩脉和晚期的构造透镜体和断层泥组成。断层角砾多呈棱角－次圆状，大小不一，一般在0.1～6cm之间，胶结物为泥质和少量硅质。上述特征表明早期断裂性质为正断层;断层泥及构造透镜体属晚期产物，构造透镜体长轴方向与断裂走向基本平行，断层泥沿主断裂面和构造透镜体边部及切错方解石脉分布。断裂面较光滑，见擦痕镜面和阶步，沿走向和倾向呈舒缓波状，由此判断后期的断裂性质为左行斜冲逆断层。以上说明该断裂具先张后压扭多期活动的特点。

F21断裂:位于Ⅰ号矿带西侧3－5线之间，由577和532中段的工程控制，呈南北向展布，断裂带推断长度大于0.4km，宽1.3～9.0m，控制深大于45m，走向350－360°，倾向W，倾角55－65°。断层带岩石挤压、破碎强烈，见断层角砾和断层泥及构造透镜体(图7)。角砾呈次棱角－次圆状，大小不一，一般在0.2～4.0cm，断层泥质细软，具粘性。构造透镜体大小0.15m×0.6m～0.2m×2m，具碳酸盐化、黄铁矿化、绿泥石化，且局部褐铁矿化蚀变。断裂面沿走向、倾向呈舒缓波状，断裂性质为逆断层。该断裂形成时间相对较晚，切错了含矿“绿片岩”和矿体及F13断裂，导致含矿“绿片岩”和矿体沿走向在3－5线间缺失，直接与下伏黑云斜长变粒岩接

2.3 侵入岩

区内地表未见侵入岩出露，仅在坑道中局部见有闪长玢岩、细粒闪长岩岩脉。

2.4 矿化扩散晕特征

2.4.1 土壤异常特征

图7 PD701中的F21断裂Fig.7 Fault F21in PD701

1∶1万土壤异常与水系沉积物异常重现性好。根据土壤测量单元素异常在空间的分布特征和所处地质构造位置，归并为6个主元素综合异常(STR1—STR2、STR4—STR7)(图8)。其中STR7规模较大，为区内主要综合异常，该异常呈东西向分布东岩组含矿“绿片岩”中，与绿片岩展布方向、规模和形态基本一致。异常由Cu、Pb、Zn、Ag、Cd等共12个单元素异常组成，长＞2350m，宽70～400m，面积约0.516km2。其中Pb含量一般为(102～2750) ×10－6，最高41400×10－6;Zn含量一般为(160～2740)×10－6，最高12250×10－6，异常浓集中心明显，各元素浓度高，套合好，经地表工程揭露和深部钻探、硐探验证，已发现铅锌矿体12个、低品位矿体3个，属矿致异常。

3 矿床特征

3.1 矿体特征

山后铅锌矿属于海底火山喷发沉积－热液改造型矿床，其特点是矿体数量多规模小，其厚度、产状沿走向、倾向变化较大且形态复杂，各矿体顶、底板标志不明显，总的矿体形态、产状与“绿片岩”一致。因而矿体连接首先依据矿体赋存在东岩组“绿片岩”中的透闪透辉石岩和少量的大理岩;其次根据各工程控制的矿体空间位置、产状，并结合与相邻矿体的间距及总体形态采用地质规律进行矿体对比连接。在上述矿体连接对比的基础上圈定了12个铅锌矿体，其中以Ⅰ1、Ⅰ5、Ⅰ7、Ⅰ10矿体规模较大(Pb+ Zn金属量占矿区Pb+Zn总金属量的71.73%)(见图6)，具有代表性，矿体特征分述如下:

图8 顺昌山后矿区土壤测量综合异常图Fig.8 Map showing integrated anomalies from geochemical soil survey in the Shanhou mining district，Shunchang county1－Pb异常浓集区;2－Zn异常浓集区;3－综合异常区及编号1－lead－anomaly concentration area;2－zinc－anomaly concentration area;3－integrated anomaly area and serial number

Ⅰ1矿体:分布在5～6线之间，呈北东东向展布，地表控制长＞465m，赋存标高575～706m，最大垂深131m。矿体走向55～85°，倾向北西为主，局部南东，倾角55～85°，呈层状、似层状赋存在透闪透辉石岩中，分布较连续，局部含斜长阳起片岩夹石。地表系统槽探揭露，深部有10个工程控制，矿体厚度0.65～9.74m，平均3.17m，平均品位:Pb 2.61× 10－2，;Zn 5.50×10－2;Ag 86.77×10－6。

Ⅰ5矿体:为矿区控制程度高、规模较大的矿体，分布在5～8线之间，呈北东东向展布，地表控制长＞556m，赋存标高498～717m，最大垂深219m。矿体走向50～80°，倾向北西为主，局部南东，倾角55～80°，呈似层状、透镜状赋存在透闪透辉石岩中，沿走向具有尖灭再现特点;地表系统槽探揭露，深部有18个工程控制，矿体厚度 0.55～4.13m，平均2.43m;平均品位:Pb 3.91×10－2;Zn 4.96×10－2; Ag 43.89×10－6。

Ⅰ7矿体:系矿区控制程度高、规模最大的矿体，分布在5～8线之间矿带中部。呈北东东向展布，地表控制长＞554m，赋存标高509.5～725.5m，最大垂深216m。矿体走向70～80°，倾向北西为主，局部南东，倾角50～70°。矿体呈似层状、透镜状赋存在透闪透辉石岩中，沿走向具有尖灭再现特点，局部偶见透闪透辉石岩夹石;地表系统槽探揭露，深部有19个工程控制，矿体厚度 0.33～5.66m，平均2.59m;平均品位:Pb 2.99×10－2;Zn 3.36×10－2; Ag 51.60×10－6。

Ⅰ10矿体:为区内主要矿体，分布在3～8线之间，Ⅰ号矿带下部。呈北东东向展布，地表控制长＞502m，赋存标高497.5～720m，最大垂深192.5m。矿体走向65～105°，倾向北西为主，局部南东，倾角35～85°，呈层状、似层状赋存在透闪透辉石岩中，分布较连续，局部见斜长角闪片岩夹石;地表系统槽探揭露，深部有21个工程控制，矿体厚度0.87～6.61m，平均1.94m;平均品位:Pb 3.95×10－2;Zn 3.16×10－2;Ag 23.27×10－6。

3.2 矿石特征

3.2.1 矿石矿物成分

通过光片、薄片、人工重砂样的分析鉴定，确定含铅锌矿物主要为方铅矿和闪锌矿(铁闪锌矿)，个别为硫砷铅矿。金属矿物平均约占矿石总重量20%，非金属矿物约占80%。

3.2.2 矿石结构构造

矿石结构类型较多，有自形、半自形—他形晶粒状结构，乳滴状结构，粒状变晶结构、交代熔蚀结构和碎裂(碎粉)结构等。以半自形—他形粒状结构、乳滴(浊)状结构、交代熔蚀结构为主。

矿石构造比较复杂，主要有浸染状构造和条带状构造(图9)，其次为斑杂状构造、块状构造和稠密浸染状构造。

图9 Ⅱ1矿体中团块状、稀疏浸染状闪锌矿(Sph)(PD302)Fig.9 Massively and sparsely disseminated sphalerite (Sph)in theⅡ1 ore－body(PD302)

3.3 围岩蚀变

区内围岩蚀变主要见有:绿帘石化、绿泥石化和黄铁矿化、硅化、碳酸盐化。硅化、黄铁矿化、碳酸盐化主要见于绿片岩中，与矿化关系密切，地表常形成以胶状、蜂窝状、条带状褐铁矿化为特征，蚀变矿物石英、方解石多为它形粒状，集合呈不规则状分布于透辉石、绿帘石晶粒或间隙;绿帘石化主要产于阳起透辉岩、云母片岩中，沿片理或裂隙分布;绿泥石化主要产于阳起片岩、阳起绿帘片岩中，蚀变矿物绿泥石顺片理或裂隙分布，阳起石往往被绿泥石交代呈残余假象;绢云母化产于云母片岩及变粒岩中，多为次生蚀变，绢云母呈微细鳞片状，顺片理或裂隙交代长石。

3.4 矿化阶段及矿物生成顺序

本矿区矿物生成顺序大致是:

黄铁矿→闪锌矿(早)+方铅矿(早)+磁黄铁矿→黄铜矿→闪锌矿→方铅矿(表1)。

闪锌矿和方铅矿为多期多阶段的产物。

4 矿床成因

4.1 成矿地质条件

(1)矿体主要产于东岩组绿片岩中，受地层层位控制，与围岩呈整合关系。矿体呈层状、似层状、透镜状，金属矿物在矿石中呈浸染状、条带状、斑杂状、块状，其排列方向与围岩纹理、片理产状一致，宏观上反映了沉积矿床特征。

(2)矿石的容矿岩石主要为透闪透辉石岩、斜长角闪片岩、(钠长)阳起片岩、大理岩等区域变质岩石组合，其原岩以基性火山岩为主，夹白云质灰岩、砂泥岩、泥灰岩和碎屑岩，属海相火山喷发沉积产物，指示了块状硫化物矿床的形成环境。此外，矿石(或容矿岩石)具较强的蚀变，主要有:绿泥石化、绿帘石化、黄铁矿化、碳酸岩化等，具明显的热液叠加改造特点。

(3)矿石及围岩具有明显的变质重结晶现象。分布在透辉石岩、大理岩附近的矿层具有典型的交代残余结构;大理岩常发育交代残留体，且具港湾状接触边界;矿石乳滴(浊)状结构、交代熔蚀等结构表明矿床经历了区域变质及热液叠加改造作用。

4.2 成矿物质来源

研究表明(Ohmoto，1983;Solomon et al.，1988)块状硫化物矿床(包括Sedex和VMS)的硫主要有两个来源:还原海水硫酸盐和岩浆硫，后者可直接来自喷气作用和从喷发的火山岩中淋滤而来。本矿床的硫同位素组成变化范围较小(表2)，介于－0.5‰～+1.0‰，平均为+0.5‰，皆十分接近于零，塔式分布效应显著，表明这些矿床的硫主要为岩浆来源，火山直接喷发和从容矿火山岩中淋取皆是可能的机制。

表2 顺昌山后铅锌矿硫同位素组成Table 2 Sulfur isotopic composition of ores in the Shanhou lead－zinc deposit，Shunchang county

4.3 成矿时代

根据矿床地质特征和同位素地质测年数据(建瓯八外洋矿区)(林仟同，2004)，厘定出了两个重要的铅锌成矿期:中—新元古代海底火山喷流沉积同生成矿期(40Ar－39Ar法年龄为(932.8±1.0)Ma (张开毕等，2003);赋矿围岩单颗粒锆石U－Pb法交点年龄为(1339±81)Ma(张开毕等，2002);Sm－Nd等时线法年龄为(1599±88Ma)(黄春鹏等，1991)、(1788±90Ma)(王鹤年等，2003))和燕山期岩浆热液叠加改造成矿期(侵入岩锆石SHRIMP U－Pb等时线年龄为(151±3)Ma和Rb－Sr等时线年龄为(127±6)Ma)(丰成友等，2007)。

4.4 矿床成因

综上所述，认为该矿床成因类型为海底火山喷发－沉积变质(热液改造)块状硫化物型矿床。中新元古代，随着闽中裂谷的不断拉张，地幔物质上涌，在海相条件下，喷溢形成多旋回基性、酸性火山岩;火山作用间歇期，伴有碎屑岩、碳酸盐岩沉积。火山喷流作用带入大量Zn、Pb、Ag、Cu、S等成矿物质，在火山喷流间歇、碳酸盐岩沉积之前或酸性岩向基性岩转换之际，沉积形成硫化物矿层或矿化层。加里东期区域变质作用，使原岩玄武岩、流纹岩经受绿片岩－角闪岩相变质，变质热液淋滤交代围岩，促使成矿物质活化、迁移，进一步富集成矿，或经构造变动、塑性流变而局部加厚或减薄。燕山期花岗斑岩侵位，岩浆热流体导致附近围岩和矿石矿物重组合，在岩体接触带附近矿物粒度加大，矿石品位变富。矿床的形成经历了“三阶段”，即同生沉积、变质改造和岩浆热液叠加三个阶段，并与闽中裂谷带的构造演化密切相关(吴志强，2003)(图10)。

图10 铅锌矿成矿模式图Fig.10 A metallogenetic model of the Shanhou lead－zinc deposit

5 找矿标志

5.1 地层岩性组合标志

中－晚元古代东岩组中的绿片岩层是本矿床的“矿源层”，也是主要的容矿岩石，为区域找矿的主要标志。

5.2 金属硫化物矿床次生氧化带标志

部份矿体露头风化后，形成“铁帽”，矿石呈骨架－蜂窝状构造，胶状构造，往往有大量灰黑色的褐铁矿斑点，有时见有星散状细小的方铅矿晶体，这是矿(化)体的直接标志。

5.3 围岩蚀变标志

矿体及其围岩中普遍具较强的绿泥石化、绿帘石化、黄铁矿化、硅化、碳酸岩化，使岩石变得致密坚硬，呈现暗绿、黄绿等色调，这是间接找矿标志。

5.4 物化探异常特征的标志

绿片岩层采用激电测量具有明显的高极化率、低电阻率地段往往是找矿的有利部位;土壤铅锌含量＞1000×10－6的异常往往是矿(化)体的出露部位;即通过地质、地球物理、地球化学综合找矿(图11)。

图11 铅锌矿地质—地球化学—地球物理综合找矿模式Fig.11 An integrated prospecting model of the Shanghou lead－zinc deposit based on geology，geochemistry and geophysics

致谢 在本文写作过程中得到陈火炮、刘贤恩同志的大力支持和帮助，在此一并致谢。

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