八方山-二里河铅锌矿床地质特征、成矿模式及找矿模式

八方山-二里河铅锌矿床位于中秦岭弧前盆地泥盆系金多金属成矿带凤台矿集区。本区出露地层为中泥盆统孤岛岭组(D2g)和上泥盆统兴红铺组一、二岩性段(D3x)。孤岛岭组为细粒微晶灰岩，夹粉质灰岩和泥质灰岩，厚度大于150m。兴红铺组第一岩性段(D3x1)下部为钙质千枚岩、铁白云石千枚岩和碳质千枚岩，上部为条带状薄灰岩夹钙质绢云母千枚岩，局部夹石英粉砂岩和含绿泥石绢云母千枚岩，厚度370 ~ 640m；第二岩性段(D3x2)为绿泥石绢云母千枚岩，厚度大于560米。

该地区褶皱和断层发育。矿区内重要而明显的褶皱构造是贯穿全区的尖山——八方山背斜。八方山背斜轴向近东西向，走向103 ~ 120，倾向S，倾角70 ~ 85，东宽西窄。背斜脊线呈鱼脊状，北翼产状15 ~ 30 ∠ 75 ~ 90，南翼产状195 ~ 215 ∠ 60 ~ 70。两翼夹角31 ~ 60，属于相对封闭的背斜。背斜东西倾，倾角15° ~ 30°。该背斜在金厂坪剖面形成一个穿刺背斜，严格控制铅锌矿体。矿区断层可分为纵向断层和横向断层。纵向断层规模较大，大致平行于背斜轴部，部分充填应时脉，主要发育在背斜北翼灰岩与千枚岩接触带，为压扭性断层；横向断层垂直于背斜轴部和地层走向，断层走向0° ~ 40°，倾角W，倾角55° ~ 85°。根的形成顺序、断层中有无岩脉充填及对矿体的破坏可分为两类:第一类等距分布300 ~ 400 m，充填闪长玢岩岩脉，断距小，对矿体无破坏；第二类形成晚于第一类，断层距离大，破坏了矿体的连续性和完整性。

本区岩浆岩不发育，主要为闪长玢岩脉和花岗斑岩脉。闪长玢岩脉受北东向断裂控制，脉体等间距分布。单个矿脉长度几百米，厚度0.5 ~ 1.0m，个别矿脉5 ~ 6m。矿区以南约2公里处为NWW向花岗斑岩脉带，从西坝岩体侵入前缘向西贯穿丰泰泥盆系分布区，宽数百米至千余米。岩脉带的侵入为铅锌矿床的形成提供了热力学、构造和物质条件。

2.矿床的地质特征

八方山-二里河矿体位于背斜构造的鞍部及其两翼(北翼倒转)。主矿体产于古道岭组与兴红铺组交界的硅质岩中。仅在八方山形成的刺穿背斜剥蚀出地表，东西两端形成隐伏的铅锌(铜)矿体，成矿元素分带规律为西部以铜为主，东部以铅锌为主(图3-)

图3-9丰县八方山-二里河铅锌矿床地质示意图

该矿床的容矿岩石主要是硅质岩。硅质岩中微晶应时含量达80%以上，其化学成分特点是SiO2 _ 2含量高，Ti、Mn含量接近石灰岩，al、Fe、Mg含量接近千枚岩，成分含量变化较大。硅质岩的空间分布受背斜构造控制，形态与背斜一致，也受灰岩控制，分布范围与矿体完全一致。大多数矿体直接产于硅质岩中；硅质岩有三种颜色:黑色、灰色和灰白色。类似石灰岩，但坚硬，可见腕足动物化石和海百合茎化石，有时充填闪锌矿。

硅质岩是一种热水喷射岩。与背斜的塌陷空间及沿断层走向和倾向的减压扩张构造相一致，向东25° ~ 30°，说明在25° ~ 30°具有自东向西、自下而上的斜喷或转换特征。硅质岩是印支-燕山期花岗岩侵入的早古生代热水喷流基底成矿作用和泥盆纪自东向西、自下而上的“抽屉式”改造成矿作用的结果。

矿体的形态受背斜控制。西部八方山矿段，地表矿化带围绕背斜核部呈不规则环状，环内为古道岭组结晶灰岩，环外为星红铺组千枚岩，剖面上呈两种形态:图3-10。二里河矿段矿体主要赋存于背斜的鞍部和北反转翼部，位于杏红铺组与古道岭组接触部位，埋藏于地下，平面上呈月牙形，剖面上呈月牙形和抛物线形。

目前该矿床共有大小矿体465，438+0，矿体主要产于硅质岩中(图3-65，438+065，438+0)，以II-65，438+0最大，其次为II-2。ⅱ-1矿体长2345米，平均厚度6.06米，背斜北翼矿体最大延伸深度560米，最小延伸深度60米，矿体平均品位1.33%，锌6.06%，局部矿体为铜矿体，平均品位0.81%，占总探明储量。ⅱ-2矿体长715m，平均厚度4.55m，75线以西为铜矿体，平均铜品位0.80%(最高8.47%)。75线以东为铅锌矿体，平均铅品位0.98%，锌品位4.24%，占总储量的2.43%。从ⅱ-1和ⅱ-2矿体特征可以看出:①两个矿体位于同一矿化硅质岩中，累计长度已达3060米。根据钻孔充电法测量电位和梯度得到的异常，异常向东达到209线，矿体仍向东和西端延伸。预计矿体总长度可达4000m以上，尚有1000m以上。(2)古道岭组(D2g)与兴红铺组下段(D3x1)界面硅质岩中的矿体占矿床总储量的95.33%；(3)根据开采揭露，矿体沿倾斜方向具有尖灭再现的特征，因此矿体向深部仍有一定的扩展潜力。

图3-八方山-二里河铅锌矿113线地质图

矿床中主要金属矿物为闪锌矿、方铅矿和黄铜矿，其次为黄铁矿、白铁矿、毒砂、磁黄铁矿、黝铜矿、脆硫锑铅矿和车轮矿。脉石矿物主要是应时、铁白云石和方解石。

矿石结构主要包括晶体结构、交代结构、固溶体分离结构、变质结构和内部结构。矿石构造主要为浸染状、细脉状、块状、杂色和条带状。

围岩蚀变不发育且微弱，千枚岩中可见黄铁矿、磁黄铁矿、硅化、绢云母化、叶蜡石和石墨化。石灰岩中有硅化和褪色现象，大量出现方解石脉，脉壁和断口上有石墨化和积碳现象。与矿化有关的蚀变仅限于矿体上下壁2m以内，鞍部有时达5 ~ 10m。

矿石中具有工业意义的主要元素是锌、铅和铜。此外，伴生的金、银、镉、汞可综合回收。其他元素如Ga、In、Ge、Ti、Te含量低，不能使用。

3.矿床的地球化学特征

(1)微量元素

八方山-二里河铅锌矿床不同类型岩石(矿石)中过渡金属元素铜、锌含量差异较大(表3-4)。铅锌矿的Cu含量远高于含矿硅质岩、千枚岩和矿化应时脉，而铅锌矿的Zn含量高于含矿硅质岩和矿化应时脉，但低于千枚岩，符合铜与矿石共生，部分硅化千枚岩为含矿围岩的特征。岩石(矿石)中Co含量在(14 ~ 20) × 10-6之间，Ni含量在(28 ~ 58) × 10-6之间，均较高，表明其物质来源较深。

图3-八方山-二里河铅锌矿床典型矿石特征+01

表3-4八方山-二里河铅锌矿床岩石(矿石)微量元素组成

注:样品由西北有色金属矿产地质测试中心ICP-MS分析；金银含量单位为10-9，其他元素为10-6。

八方山-二里河铅锌矿床岩石(矿石)中不相容元素Ba的含量较高，变化范围为(182 ~ 11868)×10-6，显示了盆地中热液沉积的特征，高Ba含量是热液沉积物存在的标志。

(2)稀土元素

八方山-二里河铅锌矿床岩石中稀土元素总量变化较大(表3-5和表3-6)，变化范围为(7.04 ~ 206.51) × 10-6，矿石中稀土元素总量为(19.38 ~ 198.66)。岩石(矿石)中稀土球粒陨石的标准化分布模式均为右倾轻稀土富集型(图3-12)，LREE/HREE比值大于3，表明二者的物质来源几乎相同，地质条件基本相同。岩石(矿石)的稀土元素分布模式与海水相似，表明来自地壳深部的热流体中的水主要是海水(王瑞亭等，2011)。绝大多数样品具有负铕异常，δEu值在0.24 ~ 0.99之间，部分样品具有正铕异常，可能与其高碳酸盐含量或重晶石-钡长石矿物有关。通常Eu2+交代Ca2+或Ba2+会导致正铕异常。

表3-5八方山-二里河铅锌矿床岩石(矿石)稀土元素含量(wB/10-6)

注:前五个样品的性质见表3-4；其他根据王瑞亭，2005年；82、830、841号样品为铁白云石硅质岩，818、868号样品为硅质岩。

表3-6八方山-二里河铅锌矿床岩石(矿石)稀土元素特征参数(wB)

图3-12八方山-二里河铅锌矿床岩石矿石中稀土球粒陨石标准化分布模式。

(3)成矿流体

氢氧同位素分析表明，八方山-二里河铅锌矿1硅质岩样品的δ 18 osmow为19.4‰，δ30SiNBs-28为-0.5 ‰，应时1样品的δ18OSMOW为20.6 ‰。1997a)，与秦岭泥盆纪海底热液沉积硅质岩的δ18OSMOW范围一致，表明硅质岩是海底热液化学沉积形成的。

流体包裹体成分测试表明，成矿流体中Na+的平均浓度为5.12×10-6，Ca2+的平均浓度为16.90×10-6，Mg2+。na+& gt；mg ~ 0.44，属于低盐度氯化物卤水，具有渗热卤水特征，表明成矿流体为海底热液。

(4)硫同位素

八方山-二里河铅锌矿床主要硫化物硫同位素分析结果表明(西北有色地质勘查局717总队，1993)，硫化物硫同位素δ34S均为正，范围为2‰~ 12‰，平均值为9.79‰，属重硫富集型。硫化物的硫同位素组成不同于岩浆热液矿床和生物成因硫源，可能反映了海水中硫酸盐还原硫和深部地层同生热液中硫的混合来源。

(5)铅同位素

八方山-二里河铅锌矿床硫化物的206Pb/204Pb为17.78 ~ 18.18，207pb/204pb为15.46 ~ 15.81.208 Pb/204。表3-7)。四种铅同位素组成稳定。结合凤台矿集区其他铅锌矿床的铅同位素组成和年龄数据分析，认为矿石铅属于单阶段演化的正常铅。Pb-Pb同位素模式年龄在395ma-584ma之间，早于中泥盆世(384Ma)，表明铅可能主要来自下伏的基底地层或泥盆纪沉积盆地的老剥蚀区，也就是说，铅的深源非常可能，但不排除铅锌矿体受印支期西坝岩体成矿后热液改造的影响。

4.矿床成因及成矿规律

虽然凤台盆地的铅锌矿床与甘肃西成盆地的铅锌矿床有许多相似之处，例如，两个地区的铅锌矿床都位于中泥盆统碳酸盐岩和千枚岩之间，西成盆地的铅锌矿床位于西汉水组(D2x)，凤台盆地的铅锌矿床位于古道岭灰岩(D2g)和兴红铺组(D3x)千枚岩之间，但也有许多不同之处。西成盆地的铅锌矿床大多位于。含矿建造为碎屑岩和碳酸盐岩的互层带，而凤台盆地铅锌矿主要产于碳酸盐沉积封闭洼地(王恒登，1996)，含矿围岩主要为硅化灰岩和硅质岩。印支-燕山期矿体基本经历了热液改造，矿化有一定程度的变化。八方山-二里河铅锌矿不同于西秦岭厂坝铅锌矿。长坝铅锌矿属SEDEX型，而八方山-二里河铅锌矿，虽然同一沉积时期的热液活动是最主要的成矿作用，但矿床中部分矿石为热水充填交代型(主含矿层以下灰岩中的脉状或层状矿体)，矿体主要受背斜构造控制。根据八方山-二里河铅锌矿床的地质地球化学特征，认为该矿床属于热液沉积改造型。

表3-7八方山-二里河铅锌矿床矿石铅同位素组成

注:按王相等，1996；西北有色地质勘查局717兵团，1993；王俊发等人，1991。

成矿规律可归纳如下:

1)热水活动的幕式喷射阶段控制了相应沉积盆地中层状铅锌矿床的含矿地层。不同的含矿地层反映了不同的热液沉积阶段。初步认为，丰泰泥盆纪盆地至少有两个主要的热水活动幕，分别对应于以下两个层位的热水沉积铅锌矿:①D2g-D2x界面附近的含矿地层，即已知的大中型矿床，如前东山、八方山-二里河；②D3x-D3j界面附近的含矿地层，即围子坪以北的马沟、东沟、尖子沟。

D2g-D2x界面是主要的含矿层位，这是由热水活动的主要幕次决定的。热水活动集中在伸展盆地充填序列中碳酸盐岩向细碎屑岩的过渡阶段。内在原因可能是中晚泥盆世过渡期是地壳表层与深部物质能量交换最强烈的时期，有利于热水活动的发生。

此外，在某一矿区，铅锌矿床的产状严格受“等时面”控制，并不总是受某一岩性界面或某一岩性层控制，尤其是在发生沉积相变的地区。

2)本区铅锌矿床的主要控矿构造为提供热水运移的同生断裂构造和富集成矿物质的局部沉积盆地构造，包括两类同生断裂(控制沉积相变的NE向主同生断裂和充填碳酸盐地层中NNE向脉岩的继承性断裂)和三类热水沉积盆地(同生断裂形成的构造洼地、同生断裂附近的障壁次生沉积盆地和由地球化学障壁和吸附矿物的生物礁组成的同沉积背斜)。

5.成矿时代

凤台矿集区铅锌矿床成矿时代的确定一直是矿床研究中的一个难题。前人测定了八方山-二里河铅锌矿的铅-铅同位素年龄，为395～584Ma。4个样品的原始铅等时线年龄为400Ma(王恒登，1996)，表明成矿物质主要来自泥盆纪，而不是真正的成矿期。八方山-二里河铅锌矿矿体主要受背斜构造控制。矿体产于背斜核部、鞍部或倒转翼部，矿石中发育大量交代构造，表明矿体经历了构造-岩浆期后热液改造。

本工作采集了八方山-二里河铅锌矿床附近的矿化硅质岩、花岗斑岩和闪长斑岩样品，进行了锆石U-Pb同位素定年研究。测试工作在中国地质大学(武汉)地质作用与矿产资源国家重点实验室完成，采用La-ICP-MS进行锆石原位U-Pb同位素分析，结果见表3-8。

从表3-8和图3-13可以看出，矿化硅质岩中的锆石具有明显的碎屑锆石特征，磨圆好，颗粒小，与后面描述的年龄峰的分散相一致。二里河矿区闪长玢岩锆石具有明显的岩浆锆石特征，大多呈长柱状和针状，具带状结构，反映了岩脉形成过程中的快速冷却过程。少量锆石具有圆形碎屑锆石特征，反映岩浆捕获了围岩中的锆石。

图3-13八方山-二里河矿区矿化硅质岩(上排)和闪长玢岩(下排)的锆石阴极发光图像

从图3-14可以看出，八方山-二里河矿区附近花岗斑岩的锆石晶形较好，呈板状和柱状岩浆锆石特征，但大部分已被蚀变，在CL图像上呈黑色，表明有一定的对齐日期。

表3-8八方山-二里河铅锌矿床硅质岩、花岗斑岩和闪长斑岩锆石U-Pb同位素测年结果

继续的

注:李1-02 ~李1-18为硅质岩；Li3-01 ~ li3-15为花岗斑岩；Li2-01 ~ Li2-20为闪长玢岩。样品在中国地质大学(武汉)地质作用与矿产资源国家重点实验室进行了原位测试和La-ICP-MS分析。Pb*是放射性的Pb。的影响。

从图3-15可以看出，八方山-二里河矿区矿化硅质岩的锆石U-Pb年龄峰比较分散，有400Ma、600Ma、800Ma和1000 Ma，甚至有1800 Ma，具有明显的碎屑锆石年龄特征。这组年龄值不能代表硅质岩或铅锌矿床的形成时代，但具有与扬子板块年龄谱相同的特征。但从硅质岩中许多碎屑锆石的特征来看，反映了矿化硅质岩的形成环境可能是一个滨海海底坳陷。

图3-14八方山-二里河铅锌矿区花岗斑岩锆石阴极发光图像

图3-15八方山-二里河铅锌矿床矿化硅质岩锆石U-Pb调和曲线

从图3-16可以看出，八方山-二里河矿区闪长玢岩的锆石U-Pb调和年龄为(214±2)Ma，是印支晚期构造运动的产物。相对较小的加权平均方差(MSWD)(0.34)表明地球化学误差较小，该年龄值的地球化学意义明确。同时，从图3-16中还可以看到少数大于214Ma的年龄值，如240Ma、420Ma、440Ma，反映出围岩物质中的锆石是在岩浆侵位过程中被捕获的。八方山-二里河矿区附近花岗斑岩的锆石U-Pb调和年龄为(217.9±4.5)Ma，其中加权平均方差为5.7，略大于闪长斑岩，但仍具有地球化学意义。这一年龄值接近闪长斑岩的214Ma，表明花岗斑岩也是印支晚期构造运动的产物。

图3-16八方山-二里河铅锌矿区闪长斑岩(左)和附近花岗斑岩(右)锆石U-Pb调和曲线

上述资料进一步证实了八方山-二里河铅锌矿床确实经历了印支期的构造-岩浆热液改造，表明八方山-二里河铅锌矿床的主要成矿期为印支期，而非海西期，海西期是铅锌矿床的主要成矿期。

6.成矿模式

八方山-二里河铅锌矿床是凤台矿集区典型的铅锌矿床。铅锌矿体主要呈鞍状或层状产于中泥盆统古道岭组灰岩与兴红铺组千枚岩之间的硅质岩中。自20世纪80年代以来，研究人员一直密切关注这一矿床。在成矿地质环境、成矿控矿规律、矿床成因和矿床类型等方面开展了大量研究工作，取得了许多重要研究成果。然而，矿床的成因模式仍有争议。一种观点认为是热液喷射沉积(SEDEX)或沉积-重建(reconstruction)(张福鑫等，1988；齐思敬等，1993；王继磊等人，1996；王相等，1996；薛，方等，2000；王瑞亭等人，2007a，2011)；另一种观点强调矿床是表生的，认为凤台矿集区的铅锌矿床是表生构造-热液作用的产物(王义田等，2009)。

根据八方山-二里河铅锌矿床的地质背景、地球化学特征、成矿规律、矿床成因及成矿时代，认为该矿床属于喷流沉积-构造-岩浆强烈改造型。成矿模式总结如下(图3-17):

泥盆纪断陷盆地(1)组及海底热水喷射沉积阶段

凤台矿集区铅锌矿床的铅同位素年龄为438～476Ma，八方山-二里河铅锌矿床的铅同位素年龄为455Ma，大致相当于奥陶纪(500～440Ma)至志留纪(440～475Ma)。这与秦岭型铅锌矿床的同位素年龄一致，但矿石同位素年龄与含矿地层的形成年龄相差甚远，几个矿床的含矿地层年龄差异明显，表明热液喷流沉积成矿作用主要发生在早古生代裂谷盆地的形成时期，并伴有岛弧海相火山喷发(流)成矿作用(根据冯丹群北部和草滩沟群火山岩的含矿背景和矿化、矿化特征推断)。早古生代构造作用、热水喷流和海相火山成矿作用奠定了凤台-太原矿集区泥盆纪沉积盆地的基底构造格局和成矿范围。

(2)泥盆纪含矿地层的沉积阶段

在泥盆纪，凤台盆地处于相对稳定的海相沉积时期，形成泥盆纪含矿地层。同时，在不同的沉积阶段，相应的岩浆活动和继承性的海底热水喷流使基底断裂继续活动并向上泥盆统扩展，为后续的构造和岩浆改造成矿奠定了基础。

图3-17八方山-二里河铅锌矿床成矿模式示意图

(3)印支期转变了成矿阶段。

泥盆纪至三叠纪，由于强烈的造山作用，形成了对称褶皱、断裂、同构造岩浆岩等成矿构造的复杂组合，奠定了丰泰泥盆系的整体成矿构造格架。NWW转化为同生断层转化为逆冲推覆断层，从深部基底延伸至上部盖层，在背斜反转翼部灰岩与千枚岩接触带发散减弱，在背斜鞍部和翼部减压扩张部位消失。

随着印支期构造和岩浆活动，基底和同生断裂带中的成矿物质被强烈活化，沿岩浆侵入方向自下而上、自东向西运移，成矿流体富集，成矿流体富集在八方山-二里河背斜鞍部和北翼与深部构造相连的“鞘状”扩张构造(顺层滑动断层)空间。西部北东向的老厂-杜家河断裂隆起带和东部的三里河-白羊沟断裂对NWW走向的成矿构造有一定的抬升和阻隔作用，使八方山-二里河背斜在三里河-白羊沟断裂以东形成封闭-半封闭的聚矿构造并形成成矿。

7.勘探模型

(1)地质标志

孤岛岭组灰岩与兴红铺组千枚岩的接触带，或浅海盆地碳酸盐台地向碎屑岩过渡的礁亚相和坳陷亚相是找矿的岩相标志。这些地区发育各种含矿硅质岩。整理了八方山-二里河铅锌矿床的钻探资料，建立了数据库。发现主要矿体几乎都在硅质岩中，硅质岩与围岩界线清晰。因此，认为硅质岩是该区沿构造找矿的最重要标志。

逆冲推覆体形成的叠瓦状背斜的扩张空间是成矿和找矿的主要构造部位，即背斜东倾的鞍部、陡翼或倒翼形成的“鞘状”构造。

(2)地球化学标志

平面上，铅、锌、铜、银、锑、砷等原生晕异常与铅锌矿体关系密切。垂直和向下异常元素组合为Sb→Zn→As→Ag→Cu→Pb→ Hg。此外，汞元素是寻找隐伏矿床的良好标志。

(3)物探标志综合物探异常是寻找盲矿体和隐伏矿体的间接标志。对于浅埋矿体，大功率激发极化法能很好地反映效果；对于深埋矿体，CSAMT效果理想。这些方法还可以判断深部灰岩和隐伏背斜构造的走向分布。

(4)矿化和蚀变迹象

硅化、碳酸盐化、黄铁矿化、重晶石、电化石化等围岩蚀变发育场所是较为直接的找矿标志；铅锌矿体内及附近发育应时方解石脉，应时方解石脉和闪长玢岩脉也是重要的找矿标志。