湘西黔東汞鉛鋅礦床的成礦作用與形成機(jī)理_追尋地質(zhì)夢(mèng)湖

鮑振襄

（湖南省有色地質(zhì)勘查局二四五隊(duì)，湖南 吉首 416007）[1]

摘 要：湘西黔東汞鉛鋅礦床是在區(qū)域汞鉛鋅初始豐度較高的礦源層基礎(chǔ)上和斷裂構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)下，經(jīng)加里東期封存熱鹵水改造形成。成礦溶液具有低溫度、高礦化度、高鹽度和含有機(jī)質(zhì)等特點(diǎn)，其組分為Na（K）-Ca-Cl型。構(gòu)造條件為其環(huán)境系統(tǒng)，亦是礦體賦存場(chǎng)所。礦床屬沉積熱鹵水改造成因。

關(guān)鍵詞：汞礦床；鉛鋅礦床；成礦作用；礦床成因論；層控礦床；湖南；貴州

湘西黔東為我國(guó)最重要的汞礦成礦區(qū)，隨著地質(zhì)研究與找礦工作的深入展開(kāi)，鉛鋅礦床也日益顯示其潛在的成礦遠(yuǎn)景。

一、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造景觀

湘黔汞礦帶位于江南地軸西緣鳳（凰）晃（縣）大背斜北西翼，即武陵成礦區(qū)[1]；鉛鋅礦帶位于川湘凹陷與江南地軸過(guò)渡帶的八面山褶皺帶內(nèi)，稱(chēng)揚(yáng)子成礦區(qū)。從板塊構(gòu)造觀點(diǎn)看，則處于湘黔古邊緣海中，東面為湘桂大洋地殼島弧。汞礦帶與鉛鋅礦帶大體以保（靖）銅（仁）深斷裂為界（圖1）。該深斷裂經(jīng)重磁測(cè)量，初步確定為自震旦紀(jì)以來(lái)的深斷裂，其對(duì)本區(qū)沉積巖的帶狀分布、保 銅向斜的形成、汞鉛鋅礦帶的成生與延展都有重要的作用。

江南地軸是由元古宇具復(fù)理石和類(lèi)復(fù)理石建造特征的冷家溪群及板溪群淺變質(zhì)硅鋁質(zhì)碎屑巖組成的構(gòu)造單元。其主要特點(diǎn)是：經(jīng)武陵運(yùn)動(dòng)、雪峰運(yùn)動(dòng)固結(jié)后，加里東期以來(lái)長(zhǎng)期隆起，故基底地層大片出露，厚度逾兩萬(wàn)余米。早震旦世發(fā)生的雪峰運(yùn)動(dòng)，使代表地槽沉積的板溪群一起卷入，在“雪峰古陸”核心地帶形成褶皺基底。雪峰運(yùn)動(dòng)后，本區(qū)進(jìn)入地臺(tái)發(fā)展階段，接受了自震旦紀(jì)至中志留世600～3300m的蓋層沉積，其中碳酸鹽巖約占40%，是區(qū)內(nèi)汞鉛鋅礦床最重要的容礦巖石。中志留世末的加里東運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致本區(qū)上志留統(tǒng)—下泥盆統(tǒng)的普遍缺失，并使其上升為陸地，構(gòu)成北東 南西向的隆起剝蝕區(qū)，為江南地軸的最后發(fā)展定型，開(kāi)創(chuàng)了地史新紀(jì)元。斯時(shí)，伴隨著強(qiáng)烈的褶皺運(yùn)動(dòng)，形成一些規(guī)模較大的開(kāi)闊褶皺和一系列北北東—北東—北東東向斷裂，這些褶皺斷裂控制了區(qū)內(nèi)汞鉛鋅礦床的形成和展布。

海西—印支運(yùn)動(dòng)在區(qū)內(nèi)表現(xiàn)比較微弱。而燕山運(yùn)動(dòng)明顯地表現(xiàn)出構(gòu)造發(fā)展的繼承性，使早期構(gòu)造進(jìn)一步強(qiáng)化并趨于復(fù)雜，并形成一系列北東向的斷陷盆地。

區(qū)內(nèi)大的地層單位隨區(qū)域褶皺構(gòu)造的脊線呈北東 南西向帶狀分布。根據(jù)現(xiàn)有資料，除在黔東梵凈山見(jiàn)有基性—酸性巖漿巖侵入，湘西發(fā)現(xiàn)零星的輝綠巖脈外，未見(jiàn)其他巖漿巖出露，亦未發(fā)現(xiàn)其與汞鉛鋅礦床存在時(shí)空關(guān)系。

圖1 湘西黔東區(qū)域地質(zhì)與汞鉛鋅礦床分布略圖

1.白堊系；2.三疊系—二疊系；3.泥盆系—志留系；4.奧陶系；5.寒武系；6.震旦系；

7.元古界；8.區(qū)域斷裂；9.鉛鋅礦床（點(diǎn)）；10.汞礦床（點(diǎn)）；11.省界

二、汞鉛鋅礦床的沉積成礦作用

本區(qū)汞鉛鋅礦床主要賦存于寒武紀(jì)碳酸鹽巖地層，屬局限海臺(tái)地的碳酸鹽沉積相。整個(gè)寒武紀(jì)的巖相變化與汞鉛鋅礦床的分布密切相關(guān)[2]。

1.成礦物質(zhì)的沉積與地層形成時(shí)代具同時(shí)性

（1）產(chǎn)于上震旦統(tǒng)陡山沱組底部（下伏下震旦統(tǒng)南沱冰磧巖組）假整合面上的董家河黃鐵鉛鋅礦床，成礦作用直接受沉積成巖作用的控制。黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦三者常呈星點(diǎn)狀、透鏡狀共生，其中呈星點(diǎn)狀者鑲嵌在微晶白云巖中，或在黃鐵礦的晶粒間由透鏡狀和微層狀黃鐵礦、碳泥質(zhì)薄層互層組成黃鐵礦層，可見(jiàn)與層理平行的鉛鋅礦透鏡狀層理夾于其間，其成礦層位穩(wěn)定。此類(lèi)含礦巖石經(jīng)鏡下鑒定疑為含稀疏藻礁灰?guī)r受白云石化的結(jié)果。沿江南地軸向東延展的同層位、同類(lèi)型的安化羊耳灣礦床，黃鐵鉛鋅礦化富集段主要位于下震旦統(tǒng)南沱冰磧巖組假整合面上的凹部。

（2）花垣漁塘鉛鋅礦床的浸染狀鉛鋅礦石，在高倍顯微鏡下，可見(jiàn)團(tuán)粒狀方鉛礦產(chǎn)于藻團(tuán)粒中。方鉛礦團(tuán)粒由千百顆微晶單體方鉛礦組成，單體一般是7μm，小者1μm，這種微晶單體方鉛礦是同生沉積 成巖階段的產(chǎn)物[3]。

（3）區(qū)內(nèi)汞鉛鋅礦床的容礦層尤其是礦體頂板附近，常有碳質(zhì)物（層）存在。如董家河礦床容礦層有機(jī)碳高達(dá)0.26%，漁塘礦床藻灰?guī)r含有機(jī)碳0.07%～0.15%；酒店塘汞礦頂板的碳質(zhì)層含Hg 0.0048%～0.026%。其對(duì)汞鉛鋅成礦物質(zhì)的初始富集具有良好的吸附作用。

（4）湘黔汞礦帶內(nèi)的整個(gè)寒武系，尤其是中寒武統(tǒng)敖溪組和下寒武統(tǒng)清虛洞組的人工重砂內(nèi)，普遍見(jiàn)有粒徑0.01～0.1mm的辰砂；花垣鉛鋅礦床容礦層亦有類(lèi)似現(xiàn)象。同時(shí)，區(qū)內(nèi)汞、鉛、鋅的豐度值分別高于地殼平均值的3～40倍、5倍和6～26倍或更高。

2.礦床均賦存于一個(gè)區(qū)域性的地層層位，嚴(yán)格受巖相、巖石組合及巖性控制

在長(zhǎng)達(dá)250km的湘黔汞礦帶內(nèi)，汞礦床主要賦存于中寒武統(tǒng)敖溪組，其次產(chǎn)于下寒武統(tǒng)清虛洞組，巖石類(lèi)型為產(chǎn)于局限性陸棚環(huán)境的細(xì)晶—粉晶紋層狀白云巖，粉晶—泥晶紋層狀灰?guī)r。產(chǎn)于上震旦統(tǒng)的董家河黃鐵鉛鋅礦床，處于“原始江南古陸”的水下隆起、初次海侵的碳酸鹽巖系（微晶—泥晶白云巖及白云質(zhì)板巖）底部，其延長(zhǎng)數(shù)十至百余千米?；ㄔ?松桃鉛鋅礦帶，長(zhǎng)約120km，礦床主要賦存于下寒武統(tǒng)清虛洞組（尤其是第三段），礦帶伸展與藻灰?guī)r組合相一致。據(jù)孫玉嫻等的研究，清虛洞組含礦段屬潮坪 潟湖相沉積，礦體均產(chǎn)于藻團(tuán)?；?guī)r和藻砂屑灰?guī)r中，與圍巖接觸界線為過(guò)渡關(guān)系。有意義的成礦現(xiàn)象是：靠近江南地軸一側(cè)的汞鉛鋅礦床成礦層位較低，隨著遠(yuǎn)離江南地軸成礦層位逐漸升高。汞鉛鋅礦床的沉積成巖與成礦作用是通過(guò)有利的巖相組合完成的。

3.礦體形態(tài)簡(jiǎn)單，多層產(chǎn)出，并可進(jìn)行地層 巖石柱狀剖面對(duì)比

區(qū)內(nèi)主要汞鉛鋅礦床的礦體多呈簡(jiǎn)單的層狀、似層狀以及伸長(zhǎng)透鏡狀，其產(chǎn)狀與地層一致或接近一致。成礦的多層性是本區(qū)汞鉛鋅礦床的共同特征。如漁塘鉛鋅礦床容礦層厚達(dá)300～621m，礦體可達(dá)12層，主要礦體也有3～4層；即使容礦層厚度只有40～50m的董家河黃鐵鉛鋅礦床，也有上、下兩個(gè)含礦層。湘黔汞礦帶南段的萬(wàn)山、酒店塘汞礦床，礦體主要賦存于敖溪組頂界面以下40～60m范圍內(nèi)；中段茶田和大硐喇汞礦床的一部分礦體，成礦部位與南段相當(dāng)，礦體雖然由疏密不等的陡傾斜似脈狀體組成，產(chǎn)狀與地層近于直交，但含礦體仍然沿容礦層延伸，產(chǎn)狀與地層大體一致[4]。

由上可知，湘西黔東汞鉛鋅礦床的成礦層位在一定區(qū)域內(nèi)甚為穩(wěn)定，而且相鄰礦床（體）的成礦層位與部位，在地層 巖石柱狀剖面上可以對(duì)比，具有較典型的層控礦床地質(zhì)特征。

4.硫同位素組成與同時(shí)代海水硫酸鹽接近，硫源主要來(lái)自地層

區(qū)內(nèi)大多數(shù)礦床硫同位素組成與同時(shí)代的海水硫酸鹽一致或接近（表1），成礦的硫源主要來(lái)自地層，少數(shù)礦床（如漁塘等）還有少量生物硫的混合。從表1可知：①同層位的鉛鋅礦較汞礦富集重硫，其中以清虛洞組層狀鉛鋅礦床更為明顯，表明鉛鋅礦的形成與海水硫酸鹽更為密切；②整合層狀、似層狀汞鉛鋅礦床，成礦層位自下而上愈來(lái)愈富集重硫。這種硫同位素分餾作用表明，在古陸邊緣海侵層位（即由邊緣海到淺海），隨沉積厚度的加大、δ34S愈來(lái)愈富集，是一個(gè)連續(xù)沉積的完整過(guò)程。如在邊緣海環(huán)境形成的下寒武統(tǒng)清虛洞組汞礦δ34S為16.8‰，而進(jìn)入臺(tái)地淺海環(huán)境同層位的漁塘鉛鋅礦床δ34S為20.77‰；③同層位礦床的硫同位素組成，整合產(chǎn)出的層狀、似層狀礦體，較與地層直交的脈狀礦體富集重硫；同時(shí)前者硫同位素組成略顯塔式分布，后者則較彌散。這可能與硫同位素定向分餾作用，以及由于構(gòu)造作用所產(chǎn)生的熱不均勻性有關(guān)；④鉛鋅礦床硫化物硫同位素組成的生成順序，基本遵循成礦環(huán)境中沉積硫化物富集δ34S的順序，即：Sp＞Py＞Gn并略顯塔式效應(yīng)。

表1 湘西黔東汞鉛鋅礦床硫同位素組成特征

續(xù)表1

注：*.河北省地質(zhì)研究所1985年測(cè)定，據(jù)湖南省地礦局四〇七隊(duì)；**.貴陽(yáng)地球化學(xué)研究所1980年測(cè)定，據(jù)湖南省地礦局四〇五隊(duì)；其余均為冶金工業(yè)部桂林地質(zhì)研究所1975、1976和1979年測(cè)定，據(jù)貴州省冶金地質(zhì)一隊(duì)及本隊(duì)。

5.鉛同位素組成似以正常鉛為主的混合型鉛，并多與賦礦地層時(shí)代一致或接近

本區(qū)共有鉛同位素測(cè)試成果45件，均系普通礦石鉛（表2），其同位素組成類(lèi)型似以正常鉛為主的混合型鉛（B型異常鉛），計(jì)算出的模式年齡多與賦礦地層時(shí)代一致或接近，也有晚于賦礦地層而屬于加里東期產(chǎn)物的。據(jù)謝文安按Holms-Houtemans（1960）、Doe（1974）等的單階段模式和Stacey（1975）的兩階段模型，計(jì)算樣品的年齡值并統(tǒng)計(jì)其頻率結(jié)果表明[5]，董家河礦床以1050～480Ma的年齡值頻率數(shù)最多，出現(xiàn)頻率占33%以上，可說(shuō)明該區(qū)在接受晚震旦世陡山沱期碳酸鹽巖沉積時(shí)，早已同生沉積了鉛、鋅、黃鐵礦層。漁塘礦床大部分同位素年齡值為780～620Ma（出現(xiàn)頻數(shù)為10），相當(dāng)于早寒武世時(shí)限，它同該礦床藻灰?guī)r的Pb、Zn高背景場(chǎng)互相對(duì)應(yīng)，說(shuō)明該礦床的礦石鉛，在早寒武世清虛洞期藻灰?guī)r沉積成巖時(shí)就已經(jīng)初步富集，同時(shí)沉積了重要的礦源層；這與前述孫玉嫻等的研究結(jié)果是一致的。不過(guò)江家埡礦床則以310～275Ma為主，可能主要為加里東改造成礦期的產(chǎn)物。產(chǎn)于同層位的黔東鉛鋅礦床也有與湘西類(lèi)似的鉛同位素組成特征。

表2 方鉛礦的鉛同位素組成（×10-6）

6.氧同位素組成特征表明，成礦溶液主要為“地層水”

（1）全巖氧同位素組成。采自漁塘鉛鋅礦床中的層狀灰?guī)r、礦化灰?guī)r及灰?guī)r中的團(tuán)塊狀方解石（各1件），δ18O（PDB）變化范圍為-9.89‰～（-9.49‰）。據(jù)韋繹和霍夫斯統(tǒng)計(jì)，寒武紀(jì)地層的氧同位δ18O變化在-5‰～（-15‰）之間，漁塘礦床賦存于早寒武世灰?guī)r中，氧同位素恰好在此范圍，所以認(rèn)為漁塘礦床的成礦溶液主要為“地層水”[7]。

（2）脈石礦物氧同位素組成。區(qū)內(nèi)4件方解石δ18O平均值為15.87‰，變化范圍為12.07‰～19.73‰。5件石英δ18O同位素平均值為22.28‰，變化范圍為19.0‰～26.74‰；計(jì)算的δ18OH2O平均值為8.53‰，也多為較大的正值，個(gè)別為負(fù)值（表3）。其與同時(shí)代海相碳酸鹽的氧同位素組成范圍大體一致，但在成礦過(guò)程中，含礦溶液內(nèi)也有較富含輕氧的地下水與其進(jìn)行過(guò)同位素交換。

表3 湘西黔東汞鉛鋅礦床氧同位素組成

注：*.計(jì)算機(jī)采用方程式為：103ln石英-H2O=3.38×10-2-3.4，據(jù)RNclayton，1972。[8]

三、汞鉛鋅礦床的改造成礦作用

綜上可知，湘西黔東汞鉛鋅礦床的礦質(zhì)沉積作用始于震旦紀(jì)—寒武紀(jì)，而聚礦作用可能主要發(fā)生于加里東期。其間受到各種各樣的后期改造成礦作用，而以構(gòu)造應(yīng)力作用最為重要。主要表現(xiàn)如下。

1.礦帶展布與區(qū)域構(gòu)造線方向一致，礦體就位于構(gòu)造復(fù)合及層間斷裂的有利部位

本區(qū)控礦構(gòu)造主要是沉積成巖期間的軸緣古斷裂和成巖期后的褶皺、斷裂，尤其是復(fù)合部位以及層間斷裂（剝離）構(gòu)造更具有普遍的控礦意義。湘黔汞礦帶沿保 銅深斷裂作北東25°方向展布，這和按一元線性回歸方程計(jì)算的（據(jù)12個(gè)北北東向斷裂點(diǎn)）成礦方向?yàn)楸睎|27°是一致的。而礦床（田）則賦存于軸向北西西的橫跨褶皺構(gòu)造內(nèi)。礦帶的展布、礦床的出現(xiàn)與延深，其方向性都非常明顯，同時(shí)相應(yīng)地還出現(xiàn)與構(gòu)造一致的等距性（間隔25～35km，圖2）。沿其延長(zhǎng)方向，礦體成群成組跳躍出現(xiàn)，間隔大致是250m、400m，600m、800m；礦體延深方向多作尖滅再現(xiàn)或側(cè)現(xiàn)的雁行狀排列。無(wú)論水平、垂直方向，礦體均表現(xiàn)出與控礦構(gòu)造的相應(yīng)性和對(duì)稱(chēng)性。這可能是北西西向的次級(jí)褶皺構(gòu)造成群成組跳躍出現(xiàn)，并一致地向西傾伏，礦體賦存于背斜構(gòu)造部位，而在向斜構(gòu)造部位則出現(xiàn)無(wú)礦間隔所致。

花垣 松桃鉛鋅礦帶，雖然與特定的相帶及其組合有關(guān)，但礦帶總體延展方向（北北東向）仍與保銅深斷裂一致，礦床的富集地段和礦體的密集部位，也都是在最有利的控礦構(gòu)造部位。如漁塘太陽(yáng)山礦床，礦體最富集與最密集的部位，正是北西向褶皺疊加在北東向背斜的南翼而形成向南傾斜的橫跨褶皺部位，該段探明儲(chǔ)量占礦田探明儲(chǔ)量的25%，但其面積僅占8%。表明本區(qū)汞鉛鋅礦床的成生與展布嚴(yán)格受到構(gòu)造因素的制約。

2.礦床成礦具有類(lèi)似油氣田的成礦作用與“生、儲(chǔ)、蓋”的地質(zhì)特征

湘黔汞礦帶礦床賦存于厚大的脆性容礦地層，其上覆相當(dāng)厚度的弱透水塑性巖層，為區(qū)域汞礦帶的形成提供了良好的封閉地質(zhì)環(huán)境。容礦地層本身可能就是一個(gè)古油氣藏的儲(chǔ)集層，證據(jù)之一是容礦層內(nèi)含有多量與成礦作用有關(guān)的瀝青。如萬(wàn)山巖屋坪、大硐喇洪水洞等礦床的一些汞礦體，碳瀝青不僅聚集在礦體的周?chē)?，也大量分布在礦體內(nèi)部，構(gòu)成汞礦石中的主要脈石礦物。其中以靠近汞礦體的強(qiáng)硅化、碳瀝青化的蝕變白云巖有機(jī)碳含量最高，平均為0.36%（29件）。遠(yuǎn)離汞礦體的未蝕變白云巖有機(jī)碳平均含量?jī)H0.08%（7件）[9]。碳瀝青實(shí)質(zhì)上是石油熱分解的一種產(chǎn)物，熱液成因的金屬硫化物一般不含有機(jī)碳。而萬(wàn)山礦床中辰砂卻含有機(jī)碳0.06%（5件辰砂單礦物平均含量），表明汞礦與石油及天然氣之間的生成關(guān)系和形成機(jī)理有相似之處，形成汞礦的屏蔽層也可能就是原來(lái)的儲(chǔ)油蓋層。由于石油無(wú)機(jī)說(shuō)的興起，有人甚至認(rèn)為汞和油氣都是通過(guò)深大斷裂來(lái)自地殼深處，而汞的成礦期可能發(fā)生在油氣演化的破壞階段。

圖2 湘黔汞礦帶南段區(qū)域地質(zhì)略圖（據(jù)宋文祥，1983）

1.第三系；2.奧陶系；3.上寒武統(tǒng)；4.中寒武統(tǒng)；5.下寒武統(tǒng)；6.震旦系；7.元古界；8.向斜軸；9.背斜軸；10.地層界線；

11.平行不整合；12.角度不整合；13.半向斜軸；14.半背斜軸；15.張扭性斷裂；16.壓性斷裂；17.張性斷裂；18.礦體；19.礦化

漁塘鉛鋅礦床的成礦溶液中有過(guò)油田鹵水存在。依據(jù)是：在容礦層深埋階段的壓溶縫合線中的閃鋅礦（其均化溫度為60～80℃）與碳瀝青（反射率為0.50～1.0，反算的溫度為70～100℃）共生。在構(gòu)造破壞階段，網(wǎng)脈狀方解石中的閃鋅礦（均化溫度為290～305℃）也見(jiàn)有珠球狀碳瀝青（反射率為5.8、反算的溫度為220～230℃）。前期碳瀝青的形成溫度與石油生成溫度（50～150℃）一致，后期碳瀝青的生成溫度則與石油變質(zhì)溫度相當(dāng)。經(jīng)分析碳瀝青含Hg50×10-6、Pb80×10-6、Zn330×10-6。由此反映了作為成礦溶液之一的油田鹵水的存在。

3.礦床近礦圍巖均有不同程度的蝕變，其黃鐵礦的硫同位素組成亦發(fā)生變化

區(qū)內(nèi)汞鉛鋅礦床的近礦圍巖蝕變作用有褪色重結(jié)晶作用、硅化、白云石化、方解石化、重晶石化、瀝青化、螢石化等蝕變，均和成礦作用有著不同程度的聯(lián)系。湘黔汞礦帶南段諸礦床（萬(wàn)山、酒店塘），近礦圍巖蝕變主要為硅化。以產(chǎn)生含梳狀石英脈之微石英巖為其特征，礦體幾乎與其形影相隨。在硅化體之外，次遞出現(xiàn)白云石化、方解石化和重晶石化。中段汞礦床（茶田、大硐喇部分），近礦圍巖蝕變主要為角礫化白云石化，同時(shí)疊加有硅化。鉛鋅礦床近礦圍巖蝕變簡(jiǎn)單，主要為角礫化、方解石化和硅化。

巖石的化學(xué)分析結(jié)果表明，各種圍巖蝕變實(shí)質(zhì)上都是容礦層內(nèi)石英砂屑、硅質(zhì)結(jié)核或條帶，以及巖石自身的碳酸鹽成分重結(jié)晶的產(chǎn)物，也是構(gòu)造 熱液作用的結(jié)果。對(duì)于區(qū)內(nèi)與礦化作用最密切、分布也最廣的硅化蝕變來(lái)說(shuō)，一般的情況是，有礦必有硅化巖石，但有硅化巖石不一定有礦，然而卻是重要的找礦標(biāo)志。由于這類(lèi)硅質(zhì)巖不僅與地層產(chǎn)狀一致，而且與地層同步褶曲，有人認(rèn)為可能是地下熱鹵水作用所致（熱鹵水建造），為沉積成巖期的產(chǎn)物。各類(lèi)碳酸鹽化則是沉積成巖階段物質(zhì)再分配的結(jié)果。

據(jù)汞礦帶內(nèi)不同層位中黃鐵礦的δ34S測(cè)定結(jié)果，其極差達(dá)32.52‰（表4），但多數(shù)與成礦作用有關(guān)的黃鐵礦，其硫同位素組成與辰砂接近，說(shuō)明沉積黃鐵礦參加汞的成礦作用時(shí)受到了改造[10]。

4.主要礦物的微量元素特征，反映了層控礦床的成礦特點(diǎn)及生成條件

（1）辰砂。典型的標(biāo)型分散元素是Se，含量0.104%～0.2085%，其中深色辰砂含Se量高于淺色辰砂；其次是Zn，含量0.03%～1.08%，和Se一樣，深色辰砂含Zn量高于淺色辰砂；此外尚含Ga等（表5）。可見(jiàn)，在汞礦床內(nèi)早期富汞的成礦溶液又富硒。硒主要以機(jī)械混入形式呈分散狀態(tài)產(chǎn)于辰砂中，是區(qū)內(nèi)汞礦床的標(biāo)型分散元素。鑒于辰砂一般還含有較高的鋅，同層位的閃鋅礦則含有相當(dāng)數(shù)量的汞，聯(lián)系到區(qū)內(nèi)汞鉛鋅礦床的分布，說(shuō)明其間存在成因上的聯(lián)系。

表4 汞礦帶不同層位內(nèi)黃鐵礦的硫同位素組成

注：*.桂林冶金地質(zhì)研究所測(cè)定，1976；其余為中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所測(cè)定，1980。

表5 湘西黔東汞鉛鋅礦床單礦物分析結(jié)果

注：1.暗紅色鋼灰色辰砂或黃褐色閃鋅礦；2.水紅色辰砂或淡黃色閃鋅礦；3.Ag分析單位為×10-6，其余為%。除特別標(biāo)明外，其余為湖南冶金地質(zhì)研究所測(cè)定，1966—1985。括號(hào)內(nèi)數(shù)字為樣品數(shù)。

（2）閃鋅礦。Cd含量一般為0.47%～0.883%，是閃鋅礦平均含Cd量（2680×10-6[11]）的4倍；Ge和Ga在閃鋅礦中平均含量分別為0.0325%和0.0098%；前者是閃鋅礦平均含Ge量（43×10-6）的7.5倍，后者是Ga平均含量（40×10-6）的2.4倍；In未檢出。本區(qū)閃鋅礦中含Hg的特點(diǎn)：在汞鋅共生的礦床內(nèi)閃鋅礦含Hg量高達(dá)0.289%～0.995%（茶田），而單一的汞礦床內(nèi)，所見(jiàn)的閃鋅礦含Hg量?jī)H痕量～0.039%（酒店塘），單一鉛鋅礦床內(nèi)Hg含量最低（0.0081%，江家埡）。其共同特點(diǎn)是深色（黃褐色）閃鋅礦含Hg、Se量高于淺黃色閃鋅礦。同一礦床中各類(lèi)礦石和閃鋅礦的Zn/Cd比值較穩(wěn)定。如茶田的汞礦石、汞鋅礦石和鋅礦石中Zn/Cd比值分別為59（34件）、50（11件）和62（5件）；酒店塘汞礦床中黃褐色閃鋅礦Zn/Cd比值一般為121～137，而且由黃褐色閃鋅礦到淡黃色閃鋅礦Zn/Cd及比值由小增大。表明Cd具有強(qiáng)烈的親硫性，并可推斷其主要以類(lèi)質(zhì)同象形式賦存于閃鋅礦中。區(qū)內(nèi)閃鋅礦中Ge含量亦較高，表明Ge在閃鋅礦中可能主要以類(lèi)質(zhì)同象均勻分布于晶格內(nèi)。因?yàn)镚e2+離子半徑為0.8?，與Zn2+0.83?相似。董家河和漁塘礦區(qū)3件閃鋅礦的Fe、Mn低含量表明其成礦溫度較低。

（3）方鉛礦。區(qū)內(nèi)的汞礦床中迄今似乎尚未發(fā)現(xiàn)辰砂與方鉛礦共生。在鉛鋅礦床中方鉛礦一般含Ag107.9×10-6～339×10-6。另含微量Sb、Se等。

5.礦床成礦是在低溫條件下進(jìn)行的，成礦溶液具有熱鹵水性質(zhì)

（1）均一法測(cè)溫結(jié)果。萬(wàn)山汞礦辰砂生成溫度為90～150℃，其最佳溫度為100℃（或130℃）及140℃；酒店塘汞礦石英均一溫度為70～119℃（平均90℃）；漁塘鉛鋅礦的閃鋅礦均一溫度為115～140℃，方解石為220～230℃；表明成礦作用主要是在低溫條件下進(jìn)行的。

（2）據(jù)貴陽(yáng)地球化學(xué)研究所資料[12]，萬(wàn)山汞礦大部分包裹體是液體包裹體。在液體包裹體中可見(jiàn)到純液體包裹體，它不僅在石英、方解石、白云石中見(jiàn)到，而且在水晶中也可見(jiàn)到，說(shuō)明成礦溫度較低。此外，還見(jiàn)有氣體包裹體，含Na Cl子礦物包裹體和含有機(jī)質(zhì)包裹體。含有機(jī)質(zhì)包裹體由水溶液和有機(jī)質(zhì)氣體組成，后者混在成礦溶液中并參與了成礦作用。包裹體從0.03～0.044mm的細(xì)小包體到大至1mm的包體均可見(jiàn)到，但以細(xì)小者居多。液相包體多為無(wú)色透明，氣相則常顯一定的顏色。包體中往往含有某些暗色物質(zhì)。不同礦床、不同成礦階段包體的基本特征相似。

（3）含礦溶液的含鹽度用冷凍法測(cè)得萬(wàn)山汞礦成礦溶液為一種高鹽度的鹵水。其N(xiāo)a Cl最高含量可達(dá)26.3%，并可見(jiàn)過(guò)飽和后形成的Na Cl假晶。成礦溶液的鹽度含量一般為17.00%～26.3%，并出現(xiàn)17%和25%兩個(gè)鹽度豐值。漁塘鋅鉛礦床為一種高純氯化鈉型鹵水。上述鹵水類(lèi)型，很可能是被封存的地層水或類(lèi)似于油田鹵水，其具有高礦化度、高鹽度和含有機(jī)質(zhì)的地下熱鹵水特征。

（4）從表6可知，區(qū)內(nèi)汞鉛鋅礦床物氣液包裹體中Cl＞F，Cl/F＞10，表明成礦過(guò)程中有大量的地層氯加入，這是產(chǎn)于碳酸鹽巖中的層控汞鉛鋅礦床礦物包裹體成分的重要特征，亦是判斷礦床屬巖漿成因或非巖漿成因的主要特征數(shù)值。區(qū)內(nèi)氣液包裹體的組分類(lèi)型為Na-Ca-Cl型和K-Ca-Cl型。

表6 湘西黔東汞鉛鋅礦床礦物氣液包裹體成分

注：*.中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所測(cè)定，1980；其余為湖南有色金屬地質(zhì)研究所測(cè)定，1985。

四、成礦機(jī)理

湘西黔東汞鉛鋅礦床大面積的沿著江南地軸西緣呈帶狀分布。其成礦作用經(jīng)歷了沉積作用階段（即礦源層形成）和后期熱鹵水改造成礦階段（即礦床富集）。成礦機(jī)理是在構(gòu)造作用驅(qū)動(dòng)下，環(huán)流熱鹵水在滲濾過(guò)程中萃取圍巖的成礦物質(zhì)，以氯絡(luò)合物及硫絡(luò)合物形式被搬運(yùn)到有利的構(gòu)造、巖性部位而富集成礦。

1.同生沉積成礦作用

（1）成礦物質(zhì)來(lái)源。陸源：如董家河黃鐵鉛鋅礦床容礦層內(nèi)，有古陸風(fēng)化的黏土礦物。湘黔汞礦帶內(nèi)的容礦層，常見(jiàn)陸源碎屑石英等，同時(shí)元古宇板溪群淺變質(zhì)巖石中，汞量達(dá)290×10-9，比克拉克值高3.6倍，表明古風(fēng)化剝蝕后的汞質(zhì)可能是礦帶汞源之一。海水源：區(qū)內(nèi)早寒武世碳酸鹽地層中的鉛鋅礦床，鉛鋅的富集與藻類(lèi)及藻礁有關(guān)；海水中的汞主要是地殼表層巖石和土壤的汞風(fēng)化后搬運(yùn)的結(jié)果。海底熱泉（噴氣）：對(duì)于相對(duì)遠(yuǎn)離古陸和不整合面而賦存于臺(tái)地邊緣沉積相的汞鉛鋅礦床來(lái)說(shuō)，由古斷裂再次活動(dòng)所引起的熱泉（噴氣）作用提供成礦元素是成礦物質(zhì)的重要來(lái)源。礦質(zhì)可能來(lái)自地殼深部，在沉積成巖早期以海底熱泉（噴氣）形式沿古斷裂排放進(jìn)入沉積物和海水中。

（2）成礦物質(zhì)的搬運(yùn)和沉淀方式。機(jī)械碎屑物：董家河礦床的黃鐵礦、閃鋅礦和方鉛礦三者常呈星點(diǎn)狀、透鏡狀賦存于上、下震旦統(tǒng)的假整合面之凹陷部位，容礦層內(nèi)有陸源黏土礦物沉積。該礦床鉛同位素組成表明，來(lái)自古陸風(fēng)化剝蝕面以機(jī)械搬運(yùn)形式的鉛，在沉積過(guò)程中得到初步富集而且未受到沉積后鈾的影響，其鉛同位素組成比沉積時(shí)代要老，即以單階段模式年齡計(jì)算的樣品年齡（1050Ma）老于地層時(shí)代，說(shuō)明鉛脫離U、Th體系是在震旦紀(jì)以前，震旦紀(jì)的沉積作用使得這部分鉛再次富集。類(lèi)似情況還有漁塘礦床，其中有2件方鉛礦樣品的模式年齡為716～682Ma，相當(dāng)于震旦紀(jì)，而早于賦礦的寒武紀(jì)等。有機(jī)絡(luò)合物：據(jù)礦物液體包裹體資料，礦液中Na Cl濃度較高，而且石英（萬(wàn)山）、閃鋅礦（漁塘）中均見(jiàn)有石鹽子礦物，表明成礦液溶中有多量的Cl-和Na+加入。因此，金屬與地層中過(guò)量的Cl離子結(jié)合會(huì)形成氯化物絡(luò)合物的方式搬運(yùn)，如Zn2++4Cl-→[Zn Cl4]2-。鉛幾乎是多來(lái)源的，似以異常鉛中的B型鉛為主。Hg2++4Cl-→[Hg Cl4]2-，這在海水中是普遍的。陸源碎屑物的吸附共沉淀：董家河礦床容礦層為微含碳泥質(zhì)的白云巖，礦物成分除白云石（含量85%～95%）外，尚有隱晶石英（1%～2.5%）、水云母+黏土礦物（＜2.5%）、碳泥質(zhì)（4%）和硫化物（1%～3%）。這些細(xì)微的碳泥質(zhì)、黏土質(zhì)礦物具有很好的吸附性，尤其在還原條件下硫、鐵來(lái)源豐富，為鉛鋅形成硫化物創(chuàng)造了條件。而碳酸鹽巖中的碳質(zhì)對(duì)汞的富集十分明顯，具有有機(jī)質(zhì)參與成礦作用的重要特征。

2.熱鹵水改造富集成礦作用

（1）熱鹵水類(lèi)型。通常認(rèn)為溫度高于50℃，而鹽度大于35%者屬于熱鹵水。本區(qū)汞鉛鋅礦床氣液包裹體成分主要是Na（K）-Ca-Cl型，均一溫度多在90～200℃之間，鹽度17%～26.3%（萬(wàn)山），因此，成礦液溶屬于低溫高鹽度熱鹵水。熱鹵水的成因主要有：埋藏古海水；成巖作用過(guò)程巖石孔隙排出的間隙鹵水或晶間鹵水；成巖期和成巖期后的深源熱鹵水。區(qū)內(nèi)不同規(guī)模、級(jí)次，彼此互相溝通的斷裂網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成良好的熱鹵水環(huán)流系統(tǒng)，而董家河礦床之上的假整合面是良好的循環(huán)通道。

（2）熱鹵水對(duì)成礦物質(zhì)的溶解、遷移作用機(jī)理。汞鉛鋅礦床包裹體成分主要為氯化鈉型鹵水，其對(duì)鉛、鋅礦源層中成礦元素具有很大的溶解和遷移能力，是重要的搬運(yùn)介質(zhì)之一。此外，該類(lèi)型鹵水中經(jīng)常也含有大量的Ca2+、Mg2+離子，這是鹵水與碳酸鹽巖長(zhǎng)期相互作用的結(jié)果。在Na-Ca-Cl型鹵水中，鉛主要呈[Pb Cl4]2-、[Pb Cl3]-和[Pb Cl2]絡(luò)合物存在；鋅主要呈[Zn Cl4]2-，[Zn Cl3]-和[Zn Cl2]絡(luò)合物存在。鹵水中Pb、Zn絡(luò)合物的含量多少取決于溶液中氯離子的濃度，其存在形式則取決于溶液的酸度和溫度。而堿性水溶液則是辰砂形成的有利條件[2]。上述絡(luò)合物，在適當(dāng)?shù)臉?gòu)造、巖性和低溫、低壓條件下，氧逸度可能有所提高，加之壓力梯度存在，成礦元素便向高價(jià)易溶方向轉(zhuǎn)化，朝壓力低的方向運(yùn)移。而礦液的稀釋、不同溶液的混合、還原劑和吸附劑的存在、氧化或p H值的改變，都可分別或共同引起成礦物質(zhì)的重新沉淀并聚集成礦。對(duì)汞礦床來(lái)說(shuō)，當(dāng)汞的有機(jī)絡(luò)合物被熱液搬運(yùn)至有利控礦構(gòu)造和容礦層后，它與富含硫酸鹽的滲流水相互作用，汞的有機(jī)絡(luò)合物即分解，硫酸鹽被還原為硫化氫，進(jìn)而形成辰砂和碳瀝青。

綜上可知，湘西黔東汞鉛鋅礦床系沉積 熱鹵水改造成因的層控礦床。主要形成于加里東期，其成礦演化綜合模式可歸納為如圖3所示。

圖3 湘西黔東汞鉛鋅礦床成礦模式圖

a.成礦物質(zhì)的初始來(lái)源及富集方式；b.活化改造再富集的途徑和方式；c.礦床富集的構(gòu)造 巖性組合部位；

1.海底熱泉水運(yùn)移方向；2.地表水運(yùn)移方向；3.層間水運(yùn)移方向；4.礦質(zhì)初始富集體；5.汞礦體；6.鉛鋅礦體；

7.頁(yè)巖；8.石灰?guī)r；9.白云巖；10.冰磧礫巖；11.斷裂；12.長(zhǎng)期活動(dòng)斷裂

本文引用了湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)局四〇五隊(duì)、四〇七隊(duì)、中國(guó)有色金屬工業(yè)總公司礦產(chǎn)地質(zhì)研究院、貴州冶金地質(zhì)一隊(duì)等單位的有關(guān)資料。并得到本隊(duì)歐雅蘭、高利軍等同志的熱情協(xié)助。至此向上述單位及有關(guān)同志深表謝意。

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[1]文章來(lái)源：《桂林冶金地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào)》，1987年第3期。作者簡(jiǎn)介：鮑振襄（1933—），男，湖北襄陽(yáng)人，高級(jí)工程師，從事金屬礦床找礦勘探、綜合研究。

[2] 李佩蘭，冷盛強(qiáng).鉛鋅成礦實(shí)驗(yàn)研究，1984.