模型二十一 密西西比河谷型铅锌矿床找矿模型
一、概 述
喷气沉积型铅 － 锌矿床 ( Sedimentary Exhalative，SEDEX) 是由赋存在闪锌矿和方铅矿中的以Zn、Pb 和 Ag 为主要组分的层状和层控矿床。它们与铁硫化物和盆地沉积岩呈互层产出，沉积在海底，并与来自大陆裂谷的热液流体喷发至还原的沉积盆地形成的海底喷口杂岩相伴生。
SEDEX 型矿床是铅和锌的重要来源，分别占世界铅、锌储量的 60% 和 50% ，占世界铅、锌矿山产量的 25%和 31%。矿床具规模大、品位高的特点，且富银和重晶石，经济价值大。世界上铅、锌储量巨大的澳大利亚布罗肯希尔、麦克阿瑟河矿床，加拿大的沙利文和霍华兹山口，美国的 “红狗”等矿床均属此型。它们的铅、锌合计金属储量都在 2000 ×104t 以上。SEDEX 型矿床中铅、锌合计品位一般在 10%以上。矿床中有时含银很富，一般大型矿床的含银量可达千、万吨级。因此，无论对铅、锌还是银来说，这类矿床均是这些金属的重要来源。
SEDEX 型矿床分布较为集中 ( 图 1) 。全球有 120 余个有一定资源量的 SEDEX 型矿床，其中超大型铅锌矿床 ( Pb + Zn 金属储量超过 500 ×104t) 初步统计有 21 个 ( 表 1) 。澳大利亚和加拿大以盛产这类矿床而著称于世。澳大利亚有著名的布罗肯希尔、麦克阿瑟河、芒特艾萨、希尔顿、杜格尔德河、坎宁顿、“世纪”、乔治菲什矿床等; 加拿大有沙利文和塞尔温盆地的霍华兹山口、法罗等矿床。其他国家的主要矿床有美国阿拉斯加州的 “红狗”矿田，南非的甘斯堡和阿格尼斯，德国的腊梅尔斯伯格和麦根 ( Meggen) ，爱尔兰的纳凡、锡尔弗迈因斯 ( Silver Mines) 和里申 ( Lisheen) ，俄罗斯的霍洛德宁 ( Холоднина) 和戈列夫 ( Горевское) ，哈萨克斯坦的捷克利等矿床。我国内蒙古狼山群、渣尔泰群中的东升庙、炭窑口、甲生盘等大型矿床以及甘肃西成地区的厂坝 － 李家沟等超大型矿床均可列入此类。
图 1 全球主要的 SEDEX 型 Pb － Zn － Ag 矿床分布示意图( 引自 P. Laznicka，2006，修编)
表 1 世界超大型 SEDEX 型铅锌矿床*
* 铅+锌金属储量＞ 500 × 104 t
二、地 质 特 征
1. 区域构造背景
SEDEX 型矿床的成矿构造环境是沉降、张裂的裂谷环境。矿床产于受裂谷控制的克拉通内或克拉通边缘沉积盆地内 ( 图 2) 。这种沉积盆地按其规模大小可分为一级、二级和三级。一级盆地规模一般为数百千米，二级盆地为数十千米，三级盆地则在数百米至几千米之间。
一级盆地或是克拉通边缘海湾 ( 如加拿大塞尔温盆地、美国和加拿大交界处的贝尔特 － 帕赛尔盆地) ( 图 3) ，或是克拉通内盆地 ( 如澳大利亚巴顿海槽) ，往往以断裂为界，盆地内充填有很厚的碎屑沉积和 ( 或) 碳酸盐岩沉积，它们是在地壳相对稳定的漫长时期内沉积的。
二级盆地在一级盆地中，是由一级盆地内大体同期的局部垂直构造运动造成的较小的盆地，像两个断裂带中的地堑，由隆起隔开，也往往以断裂为界，如澳大利亚皮尔巴拉盆地。
图 2 海底喷气沉积型铅 － 锌矿床的构造示意图( 引自地矿部矿床地质研究所，1985)
图 3 北美西部贝尔特 － 帕赛尔盆地 ( 元古宙) 和塞尔温盆地 ( 古生代) 的位置图( 引自地矿部矿床地质研究所，1985)
三级盆地是一种含有层状硫化物矿化的洼地。盆地内的沉积岩种类繁多，既有细粒碎屑岩 ( 页岩和粉砂岩) 和 ( 或) 灰岩及白云岩组成的稳定的低能沉积环境中形成的 “原地”岩石，也有由砾岩、层内角砾岩及粗碎屑沉积岩等组成的急速高能流入的 “异地”岩石。原地岩石是在平稳静水环境中与层状硫化物一起缓慢沉积下来的。异地岩石的形成与生长断层有关，这种生长断层控制着三级盆地的下沉，与矿化关系密切，生长断层可能是含矿流体的通道。所以，在找矿过程中如何识别三级盆地很重要，因为它是矿体产出的地方。
2. 矿床地质特征
( 1) 容矿岩石和亚型
多数 SEDEX 型矿床的容矿岩石为盆地海相、还原相细粒沉积岩，包括页岩 ( 可以是泥质、炭质、钙质、白云质和硅质) 、粉砂岩和碳酸盐岩以及它们变质后的产物。容矿岩石中往往夹有一些凝灰岩层，有时多达几十层。
SEDEX 型矿床的容矿岩石除大多数为细粒沉积岩 ( 图 4) 外，根据其主要的容矿岩石及其受变质的程度还可分出以碳酸盐岩为容矿岩石的爱尔兰亚型 ( Irish) 和以高级变质岩为容矿岩石的布罗肯希尔亚型 ( Broken Hill，BHT) 。
图 4 澳大利亚 “世纪”铅 － 锌矿床南北向和东西向的横剖面图( 引自 G. Thomas 等，1992)
爱尔兰亚型的矿床有爱尔兰的纳凡、锡尔弗迈因斯和里申等，主要容矿岩石为灰岩和白云岩，也具有密西西比河谷型 ( MVT) 矿床的一些特征; 布罗肯希尔亚型的矿床有澳大利亚布罗肯希尔、坎宁顿，南非的甘斯堡、阿格尼斯，俄罗斯的霍洛德宁矿床等。BHT 亚型矿床，多产在前寒武纪深变质杂岩中，以双峰态的火山岩和碎屑沉积岩系为容矿岩石，通常变质到角闪岩 － 麻粒岩相，常见的容矿岩石为石墨云母矽线石片麻岩和片岩。该亚型矿床也具有火山 － 沉积岩容矿的块状硫化物矿床( VSHMS) 的一些特征。BHT 亚型矿床由于变质作用使硫化物颗粒变得粗大，因而易采、易选，经济价值更大。
( 2) 矿体形状和矿石组分
典型的 SEDEX 型矿床上面有正常沉积部分，下面有角砾岩带。正常沉积部分是由一层或多层硫化物组成的席状或似透镜状的板状矿体，厚几十米，长大于 1km。沿层从硫化物相演变为重晶石相，层状重晶石产在层状硫化物之上或作为其侧向延伸部分，由重晶石相再演变到铁氧化物相 ( 图 5) 。在层状硫化物和重晶石矿石内常夹有极细的燧石，有些矿床侧向上变为铁硫化物 － 燧石，这些燧石是海底喷气的证据。因此，识别出热液燧石层，有助于发现喷气中心及伴生的硫化物矿床。
图 5 海底喷气沉积型铅 － 锌矿床矿物分带的示意剖面图( 引自 D. P. Cox 等，1986)
层状硫化物矿石的矿物组成较简单，含有细粒的黄铁矿和 ( 或) 磁黄铁矿、闪锌矿、方铅矿，以及少量黄铜矿，有时还有白铁矿和毒砂出现。在矿石结构上，部分呈块状或条带状。典型的金属分带顺序: 侧向上由中心向外为 Cu—Pb—Zn—Ba，垂向上由下往上为 Cu—Zn—Pb—Ba。
层状矿体之下或其附近有时有网脉状、浸染状或脉状矿化带，呈角砾岩带出现，称为喷口杂岩带，其矿物组合主要有黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、含铁碳酸盐、白云石、石英、电气石，以及少量白云母、绿泥石、黄铜矿、毒砂和硫酸盐矿物等。但并不是在所有的矿床中都能见到这种角砾岩带。加拿大沙利文和德国腊梅尔斯伯格两个矿床下面见有这类角砾岩带 ( 图 6) 。角砾岩是由断裂形成的，这种断裂是与沉积作用同期的生长断层，许多矿床的一侧都以这种断层为界，如澳大利亚麦克阿瑟河、芒特艾萨矿床 ( 图 7) ，德国麦根矿床和爱尔兰锡尔弗迈因斯矿床等，这是沉积岩中喷气沉积矿床很典型的特征。
( 3) 热液蚀变
与下伏热液通道带喷口杂岩紧密伴生的许多 SEDEX 型矿床，其热液蚀变范围宽广，可进入成矿前和成矿后的沉积岩系几百米，矿床侧向上可达几千米。如加拿大沙利文矿床的绢云母化蚀变延伸至矿石之下超过 200m，沿金伯利断裂东西方向延伸约 4km。SEDEX 型矿床已知的蚀变有硅化、电气石化、钠长石化、绿泥石化、绢云母化、白云石化等。
图 6 加拿大沙利文矿床地质剖面图( 引自 D. F. Sangster 等，1976)
图 7 澳大利亚芒特艾萨矿床 Pb － Zn － Ag 矿山横剖面图( 引自 P. J. Forrestal，1990)
( 4) 层控特征
该类矿床具有明显的层控性。矿床均赋存在一定的地层层位内。澳大利亚麦克阿瑟河矿床的 7 个矿体均产在中元古界麦克阿瑟群巴内克里克组 HYC 黄铁矿页岩段内; 芒特艾萨矿床 14 个铅 － 锌 － 银矿体都产于古元古界芒特艾萨群约 600m 厚的乌尔卡特页岩组内; 加拿大沙利文矿床产在中元古界帕赛尔超群的阿尔德里格组中 － 下段岩层内; 德国腊梅尔斯伯格矿床产于中泥盆统魏森巴赫页岩层中。
( 5) 时控特征
该类矿床还具有明显的时控性，其产出时代相对集中，多在古 － 中元古代 ( 19 亿 ～14 亿年) 和早 － 中古生代 ( 5. 3 亿 ～3 亿年) 。从统计的 21 个世界超大型 SEDEX 型铅锌矿床 ( 铅 + 锌金属储量超过 500 ×104t) 的成矿时代看，其中元古宙的矿床有 14 个，占 66. 6% ; 古生代的矿床有 6 个，占28. 6% ，两者合计占 95% 以上。澳大利亚的麦克阿瑟河、芒特艾萨和加拿大的沙利文矿床为元古宙矿床的代表，德国的腊梅尔斯伯格和麦根以及加拿大塞尔温盆地的矿床为古生代矿床的代表。
三、矿床成因和找矿标志
1. 矿床成因
现在一般认为，海底喷气成因是解释这类矿床各种特点的最好理论。按照这种理论，这类矿床是由海底喷气流体形成的。
根据对该类矿床的研究，可以概括出一个成矿模式 ( 图 8) ，盆地中多孔隙沉积物在压实期间排出孔隙水，它们在埋藏期间变热 ( 地温梯度 35℃ /km) ，酸度和盐度增高，因而能滤取地层中的物质( 金属等) ，并呈氯络合物形式携带矿质运移，在适当的物理化学条件下，金属络合物遭到破坏就沉淀出硫化物矿石。在地温梯度较高和构造活动地区，流体可以从沉积地层内排出，尤其是沿断裂向上排出，沿通道喷出后的流体一般不形成液柱，而顺坡流动，在地形低洼处沉积成矿。可以形成近喷口相矿床或远离喷口的矿床，流体可以一次沿断裂喷出形成一个大矿床，也可以多次喷出形成多层矿床。
图 8 SEDEX 型矿床的成因模式示意图( 引自地矿部矿床地质研究所，1985)
2. 找矿标志
( 1) 区域地质找矿标志
1) 识别出一级、二级盆地。一级盆地 ( 数百千米的规模) ，为克拉通边缘的海湾或克拉通内盆地，盆地边界受断裂控制。盆地内沉积巨厚的碎屑沉积岩、浅海碳酸盐岩、三角洲砂岩和浊积岩系。可根据卫星相片上的环形构造和线性构造识别。二级盆地 ( 数十千米规模) ，是在一级盆地内由大体同时的局部垂直构造运动形成的较小盆地，由隆起隔开，边界也往往受断裂控制。这种盆地的存在可由沉积相和沉积厚度的突然变化反映出来。通过详细的地质填图可认识。
2) 识别同生断层。这是同沉积期断裂，是含金属流体的运移通道。生长断层位于盆地边缘，控制三级盆地下沉，与矿化关系密切，几乎所有的大矿都产在离长期活动的区域性断层系统 ( 如澳大利亚麦克阿瑟河矿区的埃穆断层和芒特艾萨矿区的芒特艾萨断层) 附近。矿床一侧以生长断层为界。可由沉积相和厚度的局部迅速变化、滑塌角砾岩和层内粗粒碎屑流 ( 角砾岩) 的存在来识别生长断层。
3) 识别盆地内古生代或元古宙的细碎屑沉积岩区、碳酸盐岩沉积岩区和角闪岩 － 麻粒岩相变质岩区。这是 SEDEX 型矿床最常见的容矿岩石。
( 2) 局部地质找矿标志
1) 识别三级盆地 ( 数百米至几千米规模) ，这是二级盆地边缘含有层状硫化物矿化的洼地。属静水环境 ( 发育黑色页岩) 和低能环境 ( 细粒原地容矿沉积物) ，有机碳含量高，有原生黄铁矿。
2) 在二、三级盆地内识别出含矿地层、层位、岩相以及特有的标志层。大部分矿床容矿岩石是炭质的和 ( 或) 含黄铁矿的黑色和灰色 ( 白云质) 粉砂岩、泥岩和页岩，往往含大量碎屑碳酸盐( 白云岩) 组分。爱尔兰亚型的容矿岩石为灰岩和白云岩，布罗肯希尔亚型的容矿岩石为角闪岩 － 麻粒岩相变质岩。
3) 岩系中粗粒碎屑流 ( 角砾岩) 的出现，表明局部出现同沉积期断裂，有指示成矿的意义。近喷口相的矿床与盆地边缘的活动断裂有关，远离喷口的矿床形成于海底的洼地。
4) 识别出热液燧石层，有助于发现喷气中心及伴生的硫化物矿床。喷气型的燧石与层状硫化物和硫酸盐类矿物互层，周围是赤铁矿 － 燧石建造。远端热液沉积物有重晶石、磷灰石、黄铁矿以及Mn － Fe － Ca － Mg 碳酸盐岩。重晶石有指示成矿的意义，它出现在盆地的边缘或卤水池的顶部。
5) 网脉状和浸染状硫化物以及硅化、电气石化、钠长石化、绿泥石化、绢云母化、白云石化等热液蚀变矿物可代表矿床的补给带 ( 通道) ，这些矿化通常位于层状矿床的下部或附近。
6) 地表氧化作用可形成大型铁帽，含有丰富的碳酸盐、硫酸盐和铅、锌、铜的硅酸盐。
( 3) 地球物理找矿标志
1) 经处理的区域势场 ( 位场) 数据可用来确定基底构造、盆地边缘、盆地充填物 ( 沉积中心)的性质和厚度，以及生长断层等其他构造。包括用遥感解译环形和线性构造等。
2) 矿石和围岩的密度差可通过详细重力测量识别。
3) 航空和地面电磁测量可圈定炭质和含黄铁矿容矿沉积相的位置。
( 4) 地球化学找矿标志
1) 从化学分布型式看，SEDEX 型矿床含有一套成矿元素组合，通常包括 Fe、Mn、P、Ba、Ca、Mg、Hg、Cd、As、Sb、Se、Sn、In、Ga、Bi、Co、Ni 和 Tl。离开喷口杂岩，Zn / Pb 比率 增 加，是SEDEX 型矿床最显著的特征之一。
2) 容矿沉积岩中具 Zn、Fe、Mn 和 Tl 异常，容矿岩系中的碳酸盐岩在近矿处更富 Fe 和 Mn。具地球化学异常的页岩富含贱金属和伴矿元素 As、Sb、Cd、Mn、P、Ba、Hg、Tl，如澳大利亚麦克阿瑟河矿床侧向延伸有宽广的 Zn、Pb、Tl 蚀变晕; 加拿大托姆和德国的麦根矿床周围有富 Mn 晕。
3) 在盆地的大范围内，河流沉积物和水系样品有成矿元素和伴矿元素异常，如加拿大塞尔温盆地内有延伸达 100km 的锌异常。
4) 金属分带包括: 侧向上由中心 ( 通道带) 向外为 Cu—Pb—Zn—Ba 序列，垂向上由下往上为Cu—Zn—Pb—Ba 序列。
5) 所有矿床附近的岩屑和土壤样品都有异常的贱金属值，黑色页岩的背景值高: Pb = 500 ×10－ 6，Zn =1300 ×10－ 6，Cu =750 ×10－ 6，Ba =1300 ×10－ 6; 在碳酸盐岩中: Pb =9 × 10－ 6，Zn = 20 ×10－ 6，Cu =4 ×10－ 6，Ba =10 ×10－ 6。
6) 土壤地球化学 ( Pb、Zn) 有助于确定钻探目标。
( 5) 主要找矿手段
从盆地的尺度看，了解构造体系 ( 过去和现在) 和富含有机质的沉积相可能有助于确定目标区。遥感物探数据有助于解释盆地构造和掩埋于沉积盖层之下的其他岩石类型的分布。
从探区的尺度看，构造、沉积相和热液蚀变的地质填图很重要。航空和地面电磁测量可用来确定含黄铁矿和 ( 或) 含炭质的岩相的地下位置。常规化探方法是有效的常用手段，地表化探和铁帽研究可提供有用的信息。高质量的航磁测量也是找矿的主要方法之一，详细重力测量可确定在几百米深处有无铅锌矿存在。
用于新鲜露头和钻孔岩心样品的岩石地球化学方法，可为找隐伏矿指出方向。
( 戴自希)
一、概 述
陆相火山岩型铅锌矿床多分布于环太平洋、特提斯构造 － 岩浆活化带，一般产在中、新生代陆相火山沉积盆地的边缘。成矿作用与火山、次火山热液有关，产在凝灰岩、中 － 酸性火山角砾岩、熔岩、次火山岩中。矿床受断裂、火山口边缘控制，呈脉状、透镜状成群产出，矿床规模一般不大。我国浙江的五部 ( 铅锌金属储量 149. 48 ×104t，铅锌合计品位 3. 69% ，下同) 、江西的银山 ( 85. 19 ×104t，3. 22% ) 、内蒙古三河 ( 36. 23 × 104t，2. 59% ) 、安徽岳山 ( 39. 80 × 104t，2. 29% ) 和福建银坑 ( 29. 05 ×104t，2. 58% ) 等属于这类矿床 ( 孙延绵，1999b) 。
事实上，这类铅锌矿床就是全球银矿分类中提出的 “陆相火山岩、次火山岩容矿的银 － 多金属矿床”型，它是银矿的最主要类型，当其伴生有大量铅锌时，就可称其为 “陆相火山岩型铅锌矿”。这类矿床在美国、墨西哥、秘鲁、玻利维亚等地均有分布。如美国科罗拉多州的克里德 ( Creed) 矿床就是一个产在中新世石英安粗岩、流纹岩、火山碎屑岩中的银 － 铅 － 锌矿床 ( 吴美德等，1991) ;玻利维亚 1996 年发现的圣克里斯托巴尔 ( San Cristobal) 银 － 铅 － 锌矿床 ( 银 14880t，62g/t; 铅锌549 × 104t，2. 12% ) 也是属于产在陆相火山岩中与晚中新世安山岩和英安斑岩有关的浅成低温热液矿床 ( P. Laznicka，2006) 。
二、地 质 特 征
1. 总体地质特征
陆相火山岩型铅锌矿床产于陆相火山沉积盆地的边缘。含矿岩系一般是中、新生代凝灰岩，酸性、中酸性熔岩，次火山岩 ( 英安斑岩、石英霏细斑岩) 等。成矿作用与火山和次火山热液有直接关系。在我国，陆相火山岩型铅锌矿床主要分布在东部，特别是闽、浙中生代火山岩发育地区，成矿时代为燕山期。
该类矿床受断裂控制，矿床呈脉状、透镜状或似层状，成群成带产出。我国江西银山矿区有 72个矿带，数百个矿体。单矿体一般长数十至数百米，最长可达 2 千余米 ( 如浙江五部 1 号矿体) ，斜深数十至数百米，最大斜深千米以上，厚数十厘米至数米，最厚达 100m 以上 ( 如江西银山) ，沿矿体走向和倾向具有分支复合和膨缩现象。
该类型矿床矿物成分一般较简单，金属矿物以闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、黄铜矿、硫砷铜矿为主。有的矿床，如江西银山，矿体下部富铜，上部富银。脉石矿物有石英、绢云母、锰方解石、菱铁矿等。矿石结构呈现各种结晶粒状结构、交代结构和碎裂结构。矿石构造主要为致密块状、细脉浸染状、角砾状等。成矿作用往往表现为多阶段性，一般可分为石英 － 硫化物阶段、硫化物 － 硫盐矿物阶段、硫化物 － 碳酸盐阶段。
围岩蚀变强烈，早期蚀变由次火山岩体向外、向上依次为弱绢云母化→石英绢云母化→绢云母绿泥石化→绿泥石、碳酸盐化。晚期蚀变围绕赋矿断裂，发育在矿脉旁侧的线性蚀变，并叠加在早期蚀变之上，主要有硅化、绢云母化、绿泥石化、黄铁矿化等。矿化分带在我国江西银山呈现出矿体自下而上为 Cu→Cu、Pb、Zn→Pb、Zn→Pb、Zn、Ag; 在浙江五部，仅表现出在矿体深部铅的含量大幅度降低。
该类型矿床规模以中小型为主，也有大型，如玻利维亚圣克里斯托巴尔，我国江西银山、浙江五部等。该类型矿床矿石品位较低，Pb + Zn 含量一般为 3% ～ 4%，Pb / Zn 比值为 0. 68 ～ 0. 92。
现以我国浙江省五部铅锌矿床为例具体阐明该类型矿床的地质特征。
2. 典型矿床地质特征———以中国浙江五部铅锌矿床为例
五部铅锌矿床位于浙江省括苍山南麓，1958 年由群众报矿发现，截至 1992 年累计探明铅锌总储量 149. 48 ×104t。其中铅 61. 2 × 104t，品位 1. 54% ; 锌 88. 28 × 104t，品位 2. 15%; 还伴生镉 4904t、银 645t。
( 1) 区域地质背景
该区大地构造位置属闽浙沿海中生代陆相火山岩带，矿床产于 “宁溪盆地”中的次级火山断陷盆地边缘，受断裂控制。其中以 NE 向和 NW － NNW 向两组断裂为主，前者为区域性逆冲断层，规模巨大，长达几十千米，宽大于 10km，其中有基性岩脉贯入。后者主要发育在断陷盆地内部 ( 五部断裂) ，一般为正冲断层，规模不大，其中可见铅锌矿化、黄铁矿化，是区内主要的控岩、控矿构造 ( 图 1) 。
区内出露地层简单，主要为一套中生代陆相酸性 －中酸性火山岩建造夹有少量湖相碎屑岩，自下而上分别为:
上侏罗统: 上部是流纹质熔结凝灰岩，夹薄层凝灰质粉砂岩、泥岩; 下部是流纹英安质熔结凝灰岩。
下白垩统: 为一套断陷盆地岩相建造，岩性较复杂，是主要含矿层，可分为 3 个岩性段。下段分布广泛，厚度变化大，主要由泥岩、火山碎屑岩和中 － 基性熔岩组成;中段零星分布于宁溪盆地内，其下、中部为一套玻屑熔结凝灰岩、玻屑凝灰岩和火山碎屑沉积岩，上部是霏细岩、凝灰角砾岩，与下段呈角度不整合接触; 上段分布于盆地西部及半山岩体周围，岩性为一组浅灰 － 肉红色流纹质粗晶屑凝灰岩。
区内岩浆活动强烈，出露的火成岩主要是燕山期超浅成次火山岩相酸性小岩体，赋存于一定的火山机构中，与成矿关系密切的有贯穿矿区 NNW 向主断裂带的石英霏细斑岩体和矿区北部古双岩体的石英霏细斑岩。
图 1 中国浙江五部铅锌矿床北矿段地质略图( 引自陈毓川等，1993)
( 2) 矿床地质特征
五部铅锌矿床主要产于火山断陷盆地东缘 NNW 向断裂带内，矿体沿断裂带展布，呈线形或串珠状排列，赋存于石英霏细斑岩外接触带之蚀变流纹岩、凝灰岩中，产状受断裂控制 ( 图 2) 。
图 2 中国浙江五部铅锌矿床 27 线剖面图( 引自陈毓川等，1993)
铅锌矿床赋存于 NNW 向的五部断裂中，断裂全长 30km 以上，倾向西，倾角 60° ～70°，矿化带宽数米至数十米。五部矿床包含北矿段、南矿段及龙潭背矿段，长约5km，在控矿断裂带内有 7 个矿体 ( 北矿段 3 个、南矿段 4 个) 。北矿段 1 号矿体规模最大，矿体呈脉状、透镜状，与控矿断裂产状一致，走向长 2140m，延深一般 400m 左右，控制最大延深达 880m。矿体最大厚度 32. 23m，最小0. 9m，平均 9. 88m。主 矿 体 上、下 盘 尚 可 见一些平行及分支矿体。
主要矿石矿物为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿，其次有黄铜矿、斑铜矿、镜铁矿; 脉石矿物主要有石英、锰方解石，另有少量蔷薇辉石、重晶石、萤石等。矿床铅锌比为 1∶ 1 ～1∶ 2，往深部铅品位降低。
矿石结构构造主要是致密块状、细脉浸染状，其次是网脉状、团块状、角砾状。
由于长期的构造作用和频繁的火山活动，矿区内断裂、破碎十分强烈，为热液运移和交代作用提供了良好条件，在矿体上、下盘围岩都产生不同程度的热液蚀变，如硅化、绢云母化、碳酸盐化等都十分发育，蚀变强度随距离矿脉的距离增大而减弱 ( 《中国矿床》编委会，1989) 。
根据矿区包裹体测温结果，铅锌矿成矿温度大约在 170 ～ 207℃ 之间，个别样品可达370℃ ，属中温热液成矿。矿石硫化物中硫同位素 δ34S 变化范围为 － 4. 40 ～ + 4. 53 ，平均为1. 36 ，接近陨石硫，硫似来源于下地壳或上地幔。铅同位素测定结果表明铅来源于矿床的围岩或火山岩下伏的基底岩石 ( 张启圻，1987) 。
据其成矿特征看，五部铅锌矿成因类型属于陆相火山岩型中温热液充填交代矿床 ( 中国地质科学院成矿远景区划室，1990) 。
三、矿床成因和找矿标志
1. 矿床成因
“陆相火山岩型铅锌矿床”与 “陆相火山岩、次火山岩容矿的银 － 多金属矿床”属于同一个类型，它与斑岩型、矽卡岩型、热液脉型铅锌矿床有一定的成因关联，它们都受控于构造 － 长英质岩浆热液作用，以中、新生代为主，特别是与环太平洋带和特提斯带的构造 － 岩浆活化作用有关。矿床产于中、新生代陆相火山沉积盆地边缘的火山岩系中，矿床多受断裂控制，呈脉状、透镜状、似层状，成群成带产出。
对矿床成因的认识分歧不大，基本上都认为与陆相火山活动有关，属浅成中、低温热液矿床。但对具体矿床来说也有一些认识上的差别，有的学者认为浙江五部铅锌矿床是在区域性大规模火山喷发、次火山 ( 石英斑岩) 侵入之后，热液沿裂隙充填交代形成的矿床。成因类型属于陆相火山岩型中温热液充填交代矿床。而江西银山铜铅锌金银矿床成矿作用不仅在空间上而且在时间上是与火山 －次火山 － 斑岩体系岩浆活动密切相关，为火山 － 斑岩体系热液成矿 ( 图 3) ( 裴荣富，1995) 。
图 3 陆相火山盆地中与火山活动有关的 ( 银山式) 铜银铅锌矿床模式图( 引自裴荣富，1995)
2. 找矿标志
( 1) 区域地质找矿标志
1) 环太平洋带和特提斯带中的中、新生代陆相火山岩、次火山岩分布地区。
2) 分布有控制火山 － 侵入活动的区域性大断层。
3) 识别中、新生代陆相火山断陷盆地、破火山口等火山机构。
4) 识别中、新生代陆相酸性 － 中酸性火山岩、斑岩建造。
( 2) 局部地质找矿标志
1) 识别与成矿关系密切、赋存于火山机构中的燕山期超浅成次火山岩相酸性小岩体。
2) 识别火山盆地边缘断裂及破火山口环状和半环状断裂，这些多为控岩和控矿构造，直接控制矿体的空间分布和矿体形态。
3) 寻找发育有多期次蚀变作用的火山岩区，如硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化等。
4) 识别区内的矿化分带，如江西银山铜铅锌金银矿床呈现中心和深部是铜、硫、金矿、浅部和边部是铅、锌、银矿的分带规律。
( 3) 地球化学找矿标志
区内构成矿床分散晕元素至少有 Pb、Zn、Ag、Cd、Cu、Mn、Mo 等几种元素，特别是元素 Ag 是火山热液铅锌矿的重要指示元素。
( 戴自希 金庆花)
一、概 述
密西西比河谷型 ( MVT) 铅锌矿床是以碳酸盐岩为容矿岩石的层控硫化物矿床。硫化物主要组分为闪锌矿和方铅矿。它之所以这样命名，是因为几个经典的 MVT 矿床均位于美国中部密西西比河流域盆地内的碳酸盐岩中。这类矿床大约占世界铅和锌资源的 25%，是世界铅锌矿床中仅次于SEDEX 型的第二大类型。
MVT 矿床规模从几百万吨到几千万吨，铅、锌合计品位低于 SEDEX 型矿床，一般在 3% ～ 10%之间，很少超过 15%。
MVT 矿床分布在世界各地，但在北美较为集中 ( 图 1) ，初步统计全球 MVT 型超大型铅锌矿床( 区) ( Pb + Zn 金属储量超过 500 ×104t) 大约有 14 个 ( 表 1) ，其中美国就占有 5 个。这类矿床在美国主要集中分布在密西西比河谷地区，有密苏里州东南部巨大的老铅矿带和新铅矿带———维伯纳姆( Viburnum) 矿带 ( 图 2) ，威斯康星 － 伊利诺伊州的密西西比河谷上游地区 ( Upper Mississippi) ，堪萨斯 － 密苏里 － 俄克拉何马州交界的三州地区 ( Tri State) ，以及靠近阿巴拉契亚山脉的东田纳西的马斯科特 － 杰斐逊 ( Mascot － Jefferson) 矿床和中田纳西的埃尔姆伍德 ( Elmwood) 矿床等; 加拿大重要矿床有西北地区的派因波因特 ( Pine Point) 和波拉里斯 ( Polaris) 矿床，以及西北地区马更些山脉中的盖纳河 ( Gayna R. ) 地区矿床和 20 世纪 90 年代新发现的西北地区普雷里克里克 ( PrairieCreek) 矿床，还有阿巴拉契亚地区的加斯河 ( Gays R. ) 矿床等; 欧洲有波兰的上西里西亚地区( Upper Silesia) ，奥地利的布莱贝格 ( Bleiberg) ，前南斯拉夫的梅日察和意大利的莱勃尔 ( Raibl) 矿床，后 3 个国家的矿床集中在阿尔卑斯山脉区; 亚洲有伊朗的迈赫迪耶巴德 ( Medhdiabad) 和乌兹别克斯坦的乌奇库拉奇 ( Uchkulach) 矿床以及中国广东的凡口铅锌矿床; 澳大利亚有阿德米勒尔湾( Admirals Bay) 矿床等; 20 世纪 90 年代在南美洲和非洲也发现了 MVT 矿床，如阿根廷的埃尔韦西亚和纳米比亚的斯科比翁 ( Skorpion) 矿床等。
图 1 全球 MVT 矿床分布示意图( 据张长青，2008，修编)
图 2 美国密苏里州东南部铅 － 锌采矿区( 引自地矿部情报所，1985)
表 1 世界超大型 MVT 铅锌矿床*
续表
* 铅+锌金属储量＞ 500 × 104 t。
二、地 质 特 征
1. 区域构造背景
MVT 矿床形成的有利大地构造环境为稳定克拉通或大陆架内部靠近造山带前陆盆地一侧，产于克拉通边缘沉积盆地内大面积的古陆隆起地带上，也有的产在前陆褶皱带和逆冲断层带内。矿床产在世界各地的许多沉积盆地中，往往出现在盆地的边缘或其附近，或在盆地之间的隆起处。矿区通常很大，产状彼此相似的各个矿床可产在面积达几百、几千平方千米的区域内，如美国密苏里州东南部矿区面积达 3000km2，加拿大西北地区的派因波因特矿区面积为 1600km2。矿床具有成群产出的特征，如加拿大努纳武特地区的康沃利斯 ( Cornwallis) 矿区至少有 25 个矿床和 75 个矿体; 加拿大西北地区的派因波因特矿区有 2 个矿床和 90 多个矿体。
2. 矿床地质特征
( 1) 容矿岩石
矿床的容矿岩石为碳酸盐岩，通常为白云岩，有时为灰岩。在大多数矿区内未发现火成岩。
矿床显然是后生的，硫化物充填于早先存在的孔隙内，这种孔隙通常出现在碳酸盐岩内的角砾岩带或古岩溶地形内，如美国密苏里州东南部维伯纳姆矿带的马格蒙特矿山铅锌储量大部分集中在溶解坍塌构造造成的岩层角砾化的白云岩中 ( 图 3) 。特征的矿石结构以开放孔隙充填结构为主。孔隙可以是原生的，如多孔的礁体格架、沉积角砾等，也可以是次生的，如溶解坍塌角砾、岩溶洞穴等。矿床常常产在岩溶、岩礁、不整合、岩层相变、岩层尖灭处和盖层裂隙中 ( 图 4) 。因此，碳酸盐岩中由种种机制造成的开放孔隙是形成具有经济价值矿床必不可少的首要条件。
( 2) 矿石组分
大多数矿床的矿物组成比较简单，主要矿石矿物有方铅矿和 ( 或) 闪锌矿，常伴有黄铁矿和( 或) 白铁矿，某些矿床内有极少量黄铜矿伴生。通常方铅矿含银低，闪锌矿含铁低。脉石矿物为白云石、方解石、石英，偶尔有重晶石和萤石。
矿床还可按金属比值的不同进一步分为富铅、富锌以及富锌、铅矿床。绝大多数矿床锌比铅多，如美国三州矿区矿床含 Zn 2. 3%，而含 Pb 仅为 0. 6%; 东田纳西地区和密西西比河上游地区的矿床是富锌的，含 Zn 4. 0%，几乎不含铅; 密苏里州的矿床是富铅的，如老铅矿带含 Pb 3. 0%，几乎不含Zn; 维伯纳姆矿带含 Pb 6. 0% ，含 Zn 1. 0% 。加拿大派因波因特矿区含 Zn 7. 0% ，含 Pb3. 0% 。MVT矿床平均铅、锌合计品位为 3% ～10%，银含量低。
( 3) 热液蚀变
大多数 MVT 矿床显示有热液角砾化、重结晶作用、溶解作用、白云岩化等特征，这与其容矿的碳酸盐岩的溶解、重结晶、热液交代和角砾化有关。热液角砾呈坍塌角砾，由上覆碳酸盐岩岩层的溶解作用造成。热液白云岩是 MVT 矿床的显著特征之一，通常在交代围岩后，在矿体周围形成明显的白云岩蚀变晕。
图 3 美国密苏里州东南部维伯纳姆矿带的马格蒙特矿山横剖面图( 引自地矿部矿床地质研究所，1985)
图 4 MVT 矿床产出位置示意图( 引自地矿部矿床地质研究所，1985)
( 4) 流体包裹体和同位素特征
对粗晶闪锌矿、重晶石和碳酸盐内流体包裹体的研究表明，MVT 矿床平均矿化温度为 80 ～200℃ ，含矿流体是高盐度的 Na － Ca － Cl 卤水，盐度为海水的 5 ～ 10 倍。流体包裹体中常见有石油，容矿岩石中常见有呈干酪根或沥青形式出现的有机质。
同位素研究表明，硫通常为重硫，其值域很宽，表明硫来自壳源。铅同位素也显示出相当大的值域，并且放射性铅含量高，多来源于基底。
因为矿床产在相对未受变动的地台环境，所以地层证据可以表明矿化发生在较浅部，深度多半为几百米至 1000m，压力不超过几百大气压。在这种环境中，标准的地温梯度为 25 ～30℃ /km，形成容矿岩石的平均温度小于 100 ～150℃。
( 5) 成矿时代
形成 MVT 矿床的重要时期是泥盆 － 二叠纪和白垩 － 第三纪。迄今为止，世界上 MVT 矿床 70%以上产在泥盆 － 二叠纪时期。这与地球演化历史中强烈的挤压构造事件密切相关。
三、矿床成因和找矿标志
1. 矿床成因
尽管 MVT 矿床还没有统一的描述性模式和成因模式，但人们认为 S. A. 杰克逊和 F. M. 比尔斯于1966 年和 1967 年以加拿大派因波因特矿床为例提出的沉积 － 成岩模式可以解释 MVT 矿床的许多特征，即 MVT 矿床是成岩作用晚期阶段正常沉积盆地演化的产物。该模式认为，在大型盆地内由沉积物的压实作用所产生并驱动的流体，通过卤水的淋滤作用获得金属，并以氯化物或有机络合物状态携带金属，当它们从盆地深处排出时，在碳酸盐岩中遇到 H2S 便沉淀出硫化物 ( 图 5) 。
图 5 与 MVT 矿床有关的沉积盆地总体概念示意图( 引自地矿部矿床地质研究所，1985)
因此，MVT 型矿床成矿的基本模式是: Pb、Zn 以 Cl 的络合物形式搬运，H2S 呈气态，二者在同一地点出现，但并不一定同时，可能一个先到，另一个后到，两者相遇，络合物不稳定，就沉淀出PbS 和 ZnS:
( Pb，Zn) Cl2( 液态) + H2S( 气态) →PbS 或 ZnS↓
当然，两种溶液来自何处，怎么成矿，仍有很多争论。MVT 矿床矿石的就位时间，通过各种方法测试得到的结果差异也很大，许多问题仍有待进一步研究。
不过，近十年来，在 MVT 矿床矿化年代的测定方面有了显著的进展，测年表明，大多数 MVT 矿床形成于泥盆纪—二叠纪，认为这与泛古陆同化作用有关的收缩构造事件有关，矿化也形成于白垩纪—第三纪时期，认为这与北美西部边缘和非洲 － 欧洲微板块同化作用的拼贴构造事件有关。所以Leach 等 ( 2001) 强调，MVT 矿化与区域性和全球规模的构造事件有成因联系。
2. 找矿标志
( 1) 区域地质找矿标志
1) 大地构造环境。MVT 矿床形成的有利大地构造环境多为稳定的克拉通地台。
2) 区域基底构造、基底隆起和断裂。MVT 矿床往往就位于大的区域断裂控制系统中; 某些 MVT矿床产于基底高地之上或附近，基底高地控制着沉积相、角砾岩化、断裂作用等。
3) 断层和破碎带。这是 MVT 矿床重要的控矿因素，矿体多集中产于与断层有关的膨胀带。
4) 巨大的沉积盆地。MVT 矿床一般产在盆地的边缘。
5) 地台碳酸盐岩系。常构成 MVT 矿床的容矿岩石。
6) 矿石受碳酸盐岩前沿 ( 碳酸盐岩 － 页岩的相变部位) 控制。
7) 与 MVT 矿床同时代的 SEDEX 型矿床可以存在于邻接的大陆裂谷盆地。
8) 成矿时代。从中奥陶世到第三纪之间，多数矿床形成于泥盆纪 － 二叠纪或白垩纪 － 第三纪时期。
9) 不整合。在碳酸盐岩地层中，不整合为岩溶构造、溶解角砾岩等的生成创造了条件，这些构造常常成为容矿空间。
10) 存在蒸发岩。它在形成卤水方面有重要作用，因此，盆地内蒸发岩层的存在被看作是一个好兆头。
( 2) 局部地质找矿标志
1) 矿床主要产在碳酸盐岩系的白云岩中，少量在灰岩和砂岩中。
2) 矿床常出现在不整合面之下，受礁堡杂岩、溶解坍塌角砾岩、古岩溶、断裂或裂隙等开放空间控制。
3) 矿床往往受碳酸盐岩 / 页岩沉积边缘、岩相圈闭、基底高地所控制。
4) 碳酸盐岩中广泛发育热液白云岩化，它与矿化密切伴生，因此，是一个好的标志。
5) 有机质存在也是一个良好的标志。
6) 在碳酸盐岩中浸染状硫化物的出现可以作为各类矿体的近矿标志。
( 3) 地球物理找矿标志
1) 矿床上方能显示出电阻率低和重力高。与 MVT 矿床有关的某些地质特征，例如断裂、古岩溶、岩溶坑、碳酸盐岩/页岩相变处、基底高地等，常可能被地震、磁法、重力、地面电磁测量所鉴别。
2) 激法极化测量 ( IP) 是有效的，地面电磁法 ( EM) 可以在含铁硫化物矿床中应用。如果矿床组分中大部分是闪锌矿，那么这些方法可能会失效。
3) 分析区域物探数据对识别有远景的地质背景是极为重要的找矿手段。地震、航磁和重力综合测量对区域分析极为有用。航磁和重力测量可以识别控矿的要素，如基底高地、碳酸盐岩台地和断层等。尤其是地震反射数据，能提供有关构造、构造演化、沉积作用，可能还有流体和金属源区的详细深部信息。
( 4) 地球化学找矿标志
1) 在残积物中有 Pb、Zn、Cu、Mo、Ag、Co 和 Ni 的区域性异常。垂向分带由下往上大致为Cu( ± Ni， ± Co) － Pb － Zn － Fe 硫化物; 碳酸盐岩中 Pb、Zn 和 Cu 的背景值较高，一般为: Pb 为 9 ×10－ 6，Zn 为 20 ×10－ 6，Cu 为 4 ×10－ 6。
2) 在土壤和水系沉积物测量中，可能存在有 Zn、Pb、Fe、Ag 和 Mn 异常。
3) 有远端的热液沉积物，如有 Mn － Fe － Ca － Mg 碳酸盐岩存在。
( 戴自希 唐金荣)
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