铅锌矿成矿条件与成矿时代

西成盆地的SEDEX型铅锌矿具有北矿带沉积变质型、南矿带沉积再造型以及热液型等多种类型，凤太的铅锌矿与西成南带铅锌矿相似，而山柞盆地的铅锌矿(银洞子-大西沟)与西成北带厂坝-李家沟相似，只是银洞子-大西沟的变质变形程度更低罢了。从整体上讲，秦岭泥盆系的SEDEX型铅锌矿大体可分为两类，即北带的沉积变质型与南带的沉积再造型，它们形成于不同的构造地质环境，经历了不同的地质演化历史。这其中，洛坝铅锌矿床具有独特的成矿地质特征，是喷流沉积矿床成矿系列的一个端元组分，出于对历史划分方案的尊重，仍将之归入南矿带。除此之外，泥盆系中还存在断裂构造控制的热液型以及碳酸盐岩容矿的低温热液型铅锌矿，其成矿条件与成矿时代也各不相同。

(一) 秦岭SEDEX型铅锌矿主要控矿条件

秦岭SEDEX型铅锌矿成矿控制因素较多，包括层位控制(时控)、同沉积断裂、沉积相等多方面，前人对此也做过广泛深入的讨论，这里重点讨论一些新的认识与观点。

1.地层层位与岩性组合控制

地层层位与岩性组合控制即成矿的时控意义。前人的研究认为，西成盆地存在两次大规模的喷流沉积作用:一是中泥盆世早期以安家岔组为代表的喷流成矿作用，形成特大型的厂坝-李家沟铅锌矿床;另一次喷发作用发生于中泥盆世中晚期，即吉维特期，在西成盆地表现为西汉水组上部的灰岩与千枚岩间界面，在凤太盆地相当于古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩间界面，在柞山盆地相当于青石垭组(或大西沟组)千枚岩与碳酸盐岩转化部位(王焰等，1994)。

作者通过对西成北矿带厂坝—李家沟—向阳山的研究，认为该矿带的地层层位与西成南矿带相同，将该地区的安家岔组归入中泥盆统西汉水组。这样，整个秦岭泥盆系SEDEX型铅锌矿赋矿层位就基本统一起来，位于中泥盆统中上部碳酸盐岩与细碎屑岩转化部位，不同地区的铅锌矿可作大体对比。当然，不同铅锌矿床的赋矿层位间仍然可能存在较小的时间差异。

下盘灰岩与上盘泥质千枚岩构成铅锌矿有利的岩性组合，尤其是南矿带的铅锌矿床，铅锌矿体主要赋存于灰岩与千枚岩界面间，只有少量矿体赋存于下部灰岩和上部千枚岩内的断裂裂隙中。同时，在一些矿床中，尤其是近喷口相沉积的矿床，如洛坝、毕家山，在铅锌矿体的上盘还发育有一层炭质千枚岩，呈深灰—灰黑色，其中还含有喷流沉积形成的(铁)白云石。

2. 沉积相

20世纪70～80年代层控矿床的观念提出之初，沉积相作为一个重要的因素曾开展过大量的工作，但自喷流沉积的理论建立之后，人们对沉积相对铅锌矿床影响的研究越来越少。

由于成矿模型认识的不同，沉积相对成矿作用影响的机制也明显不同。对秦岭泥盆系具有重要影响的是礼县-白云-山阳断裂，是泥盆纪秦岭海域重要的地理界限(王集磊等，1996)。断裂两侧泥盆系厚度差别大，山柞盆地中泥盆统显然形成于深水环境，发育大规模的深水浊积岩相。礼岷地区的李坝群沉积特征相似，为巨大厚度的浊积岩，也形成于深水环境，但其中并未发现与喷流沉积有关的海底热液活动痕迹。不仅如此，北部盆地的碎屑沉积岩的物源大量来自北秦岭，而南部西成、凤太的碎屑物更多地来自南秦岭地块(秦岭微板块)。

西成SEDEX型铅锌矿床形成于不同的沉积相环境，赋含银洞子-大西沟、桐木沟等矿床的山柞盆地中泥盆统为深水斜坡浊积岩，西成的大部分、凤太等明显与台地碳酸盐岩相相关。虽然王集磊等(1996)将西成南、北带成矿前后的沉积相环境均归入碳酸盐岩台地相，但西成南、北两带在成矿期的沉积岩相的差别也是明显的，北深、南浅，这一点在80年代的相关研究资料中就已经总结出来。厂坝—李家沟—向阳山地区在中泥盆统成矿前后属于台缘滞流洼地相，中泥盆统厚度达2000余米，正常沉积的碳酸盐岩规模小，多层且不连续，也并非生物礁(祁思敬等，1993)。靠近盆地北部的黄渚关断裂规模大，其正切深度可能超过礼县-麻沿河断裂，断裂两侧沉积环境明显不同(梁德超，1999)。南部广大地区以及凤太盆地中泥盆世的沉积相环境总体上属于滨浅海相，在西成草关-上巷剖面的歇台寺—广金坝一带的西汉水组的泥质细砂岩中发育有大量的波痕构造，灰岩中有大量的鲕粒。整个西成矿田南带，杜家庄—页水河—邓家山—毕家山—洛坝等地，碳酸盐岩中均发育大规模的生物，其中很多是生物碎屑灰岩甚至礁灰岩，主要生物是珊瑚、腕足等。这些均说明在中泥盆统成矿期西成南带属于碳酸盐岩台地相环境，水深一般不超过120m(珊瑚的生长环境)。据前人对西成盆地鲕粒灰岩及生物碎屑灰岩的研究，成矿期台地平均水深为23～60m，依据碳酸盐岩的碳、氧同位素计算出的古海水温度为19.29～28.12℃(王集磊等，1996)。

3. 控矿构造

除了北矿带的厂坝-李家沟矿床以及银洞子-大西沟矿床外，西成、凤太的多数铅锌矿床均受紧闭倒转背斜的控制，铅锌矿体多赋存于背斜转折端和倒转翼。随着近年来近矿工作的深入，在向斜转折端部位、部分的断裂构造中均发现一些规模的铅锌矿化，如薛家沟矿床的铅锌矿体全部赋存于宽缓向斜中，层位与背斜中的矿体完全一致。另一部分矿床，铅锌矿体分散于灰岩-千枚岩界面上下的多个层位中，包括“灰岩型矿体”、“千枚岩型矿体”等，这些矿体受控于一些断裂构造，大部分是沿劈理(S2)发育的断裂构造。

对于后期再造型的矿床而言，尤其是浅水喷流-再造成矿系列的铅锌矿而言，后期改造过程中出现的构造虚脱部位是形成铅锌矿体的主要有利空间。

4. 热变质程度

以西成而言，北矿带铅锌矿遭受了后期强烈的改造变形、破坏作用。变质作用对铅锌矿富集成矿的贡献以往未引起足够的重视，祁思敬等(1993)曾指出异常地热液流对成矿的影响，认为是喷流作用过程中的区域性高热液流值影响了断陷盆地的形成与发展。

南带改造型铅锌矿明显受到后期变质作用，尤其是热变质作用的影响。这类主要形成于后期再造过程的铅锌矿都分布于热变质程度低的绿泥石带中(图4-5)，而在变质程度较高的黑云母带以及十字石-石榴子石带中均未见到这类矿化。凤太矿田的多数铅锌矿变质程度也类似，显示出原始喷流沉积形成的铅锌初始富集在秦岭造山运动过程中，热液淋滤、萃取的过程强烈地受到外界环境的影响，只有在合适的物理化学条件之下，才会形成较大规模的成矿流体，进而导致铅锌的重新分配与富集成矿。陈毓川等(1994)也认为，至少印支-燕山期岩浆活动对这些矿床的形成或改造起到了非常重要的作用。

(二) 铅锌矿成矿时代的讨论

人们一直试图利用同位素年代学的方法获得铅锌矿的成矿、改造的年龄数据，但到目前为止，效果并不理想。铅锌矿石单阶段铅同位素年龄为400～500Ma，老于容矿地层的年龄，前人多解释为下部来源的铅源参与成矿的结果。马国良等(1996)以厂坝条带状矿石及条带状钠长岩等为对象获得的Rb-Sr等时线年龄为(389.42±13.95)Ma(r=0.9974)，与围岩的地质时代中泥盆统一致。马国良等(1998)以条带状钠长岩的钠长石为对象测定了40Ar/39Ar年龄，获得(200.3±9.8)Ma，(185.1±9.8)Ma，(134.4±6.6)Ma，(123.6±4.9)Ma多个年龄值，其中200Ma与厂坝岩体年代非常接近，这一系列年龄反映了厂坝矿床后期遭受了强烈的变质作用和矿物重结晶作用。

为了获取成矿时代的同位素年代学数据，项目组对陕西柞山盆地穆家庄铜矿、凤太盆地的八卦庙开展了两条铅同位素等时线的年代学测定工作，测定对象均为矿体和围岩中的喷流沉积成因铁白云石，测定方法为Pb-Pb等时线法，分析数据见表5-1。

表 5-1 八卦庙、穆家庄矿床Pb同位素组成测定结果

续表

注:测试单位为中国地质科学院地质研究所，2005。BM01～BM05为八卦庙金矿床样品，其他为穆家庄铜矿床样品。

穆家庄铜矿床的铁白云石获得了一条令人满意的Pb-Pb同位素等时线，相关系数r=0.9998，计算的年龄值为377Ma(图5-1)，为中泥盆世末期，反映的是喷流沉积矿床的喷流作用年龄。八卦庙矿床测点分布集中，未获得满意的年龄值。

图 5-1 穆家庄铜矿床铁白云石铅同位素等时线测年

根据秦岭泥盆系铅锌矿的成矿地质特征、区域地质演化规律以及由此建立的成矿地质模型，矿床的成矿富集至少经历了两个阶段，即喷流成矿阶段和后期改造富集成矿阶段，在这两个阶段中均有大规模铅锌矿床的形成。很多200Ma左右的年龄值反映出秦岭泥盆系在造山过程中的强烈热作用，西成南矿带铅锌矿的分布明显受到这种热变质相带的影响，这些又说明，秦岭泥盆系铅锌矿的第二个成矿年龄，或者说西成南矿带、凤太地区铅锌矿的再造成矿年龄，也就是北矿带变质年龄，应该在印支期—燕山早期。