會澤鉛鋅礦床“構造—巖溶”容礦空間特征及成因分析

白光順，朱杰勇，劉益，孔志崗

（昆明理工大學，昆明650093）

云南會澤超大型鉛鋅礦床位于中國揚子準地臺西緣，著名的川滇黔鉛鋅銀多金屬成礦區(qū)中南部，鉛鋅平均品位特高（25%～30%，局部高達50%），富含Ag、Ge、Cd、In、Ga等伴生有用元素，近年來在找尋深部隱伏盲礦體方面取得重大突破，成為國內(nèi)外地質學者關注的焦點。該礦床由礦山廠鉛鋅礦床和麒麟廠鉛鋅礦床組成。對該礦床的研究，許多學者提出了“構造控礦并提供成礦空間”的認識［1－18］。

通過對會澤鉛鋅礦礦區(qū)實地考察及已有地質資料的綜合分析，本文也得出一個同前人研究一致的結論。但是，尚待明確回答的一個問題是：構造以什么樣的方式提供了成礦空間，特別是富大礦體的成礦空間？

筆者在礦山廠礦床1號礦體、麒麟廠礦床6號和8號礦體井下考察時，注意到一個特別有意思的現(xiàn)象：礦體（脈）和圍巖（擺佐組白云巖）局部呈斷裂／節(jié)理裂隙、破碎帶接觸，但更多的礦體，特別是富大礦體是與巖溶面直接接觸，在擺佐組C1b圍巖中見明顯的巖溶特征。在幾個掌子面都見到礦體與圍巖以光滑巖溶曲面接觸并呈充填體形態(tài)。正在開采的兩個富大礦體賦存空間也都符合巖溶空間特征。而且，容礦巖溶（規(guī)模大的洞穴和規(guī)模較小的晶洞）的發(fā)育受到構造的控制。容礦巖溶縱向發(fā)育的有利部位是兩組或兩組以上節(jié)理的交叉點和斷層交叉點，順層面發(fā)育的有利部位是層間斷層所產(chǎn)生的破碎帶和薄弱帶。因此，本文提出會澤鉛鋅礦床部分礦體，特別是富大礦體，位于由“構造—巖溶”耦合作用形成的巖溶容礦空間中。

1 礦體具成礦流體充填開放空間的特征

1.1 礦石構造具充填開放空間的特征

會澤鉛鋅礦床礦石構造類型主要有條帶狀構造、晶洞構造、脈狀構造、塊狀構造及浸染狀構造。

1）條帶狀構造：礦石中存在閃鋅礦、方鉛礦與白云石、重晶石構成的對稱或不對稱的條帶（圖1）。

2）晶洞構造：重晶石、閃鋅礦及方鉛礦常充填白云巖的溶蝕空間，形成由洞壁向中央生長或由兩壁向中心生長的馬牙狀的晶洞構造（圖1）。

3）脈狀構造：閃鋅礦、方鉛礦、重晶石、白云石形成的脈一般較寬，可由幾厘米到幾米，而且，所有的脈與圍巖的接觸界線都十分清楚。

4）塊狀構造：閃鋅礦、方鉛礦及其氧化礦都具有塊狀構造。

5）浸染狀構造：方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦均可呈大小不等的粒狀分布于白云巖中。

礦石構造的上述特點明顯地表明了會澤鉛鋅礦床成礦方式具有成礦流體充填開放空間的特征，條帶狀、晶洞、脈狀構造都表明了礦石形成時存在開放的空間，才使得它們可沿脈壁或洞壁自由生長，而且表現(xiàn)出與圍巖之間有十分清晰的接觸界線。

圖1 條帶構造、馬牙狀晶洞構造（手標本素描）Fig.1 Band structure and horse teeth miarolitic structure（hand specimen drawing）

1.2 礦體同圍巖截然接觸

不論規(guī)模大小，礦體都具有同圍巖截然接觸的現(xiàn)象。

肉眼觀察平行的紋層狀閃鋅礦、方鉛礦及白云石細脈手標本，很像交代紋層的脈，但在鏡下進行觀察，則可發(fā)現(xiàn)它們同圍巖截然接觸，具有極其明顯的充填特征。如圖2，采于麒麟廠礦床1 710m分層采場掌子面礦體中部的紋層狀閃鋅礦，鏡下觀察，閃鋅礦與方解石接觸界線清晰，接觸界面呈舒緩起伏，具巖溶特征［19］。

富大礦體同圍巖之間呈現(xiàn)巖性突變接觸、界線清楚的特征則更為明顯。在井下考察時，觀察到多個礦體，氧化礦與圍巖（擺佐組白云巖）呈巖性突變接觸，接觸面為巖溶面（圖3）。

礦體、礦脈同圍巖截然接觸，表明開放空間為礦液提供了富集場所，礦液充填開放空間形成礦體。

圖2 紋層狀閃鋅礦光片（單偏光）［19］Fig.2 Filter of laminated zinc blende（polarization）

圖3 鉛鋅氧化礦體與圍巖呈巖性突變接觸（接觸面為巖溶面，白色為圍巖，灰色為氧化礦體）Fig.3 Pb－Zn oxidation ore body and wall rock in contact with lithology mutations（Interface is karst.The white one is karst wall rock，the gray one is oxidation ore body.）

2 開放空間具“構造—巖溶”耦合作用特征

2.1 開放空間具巖溶特征

容礦空間邊界呈舒緩起伏的不規(guī)則狀，具典型的巖溶光滑曲面特征（圖3、圖4）。

麒麟廠鉛鋅礦床縱投影剖面圖，展示了礦體賦存和空間分布的整體形態(tài)（圖4）。礦體呈藕節(jié)狀，單個富大礦體呈大型囊狀、扁豆狀，水平長數(shù)十米至兩百余米，礦體中部水平寬達20～40m（真厚度15～30m），斜高在300m以上。據(jù)會澤鉛鋅礦的工程師介紹，在麒麟廠3－2號礦體的采礦場中，曾見到塊狀富礦直接與擺佐組圍巖接觸的較光滑的巖溶曲面。

在正在開采的礦山廠鉛鋅礦床1號礦體1 872m采掘標高，觀察到1個氧化礦礦體，其賦存空間呈囊狀，沿100°方向水平長約75m，沿190°方向水平寬約19m，已開采上部礦體，形成高約24m的空洞，礦體向下延深情況不清。礦體與圍巖接觸面較為光滑，呈舒緩起伏的不規(guī)則凹槽，具巖溶溶蝕特征（圖5、圖6）。

圖4 麒麟廠鉛鋅礦床縱投影剖面圖Fig.4 Longitudinal projection profile map of Qilinchang Pb－Zn Deposit

規(guī)模較小的容礦空間則多發(fā)育為晶洞構造、脈狀構造。部分較小規(guī)模的開放空間，邊界亦具有溶蝕特征，呈現(xiàn)不規(guī)則的舒緩凹凸起伏。而且，礦物常充填這些溶蝕空間，形成由洞壁向中央生長的環(huán)形構造或由兩壁向中心生長的馬牙狀構造（圖1）。

2.2 開放空間受斷裂構造導控

從巖溶容礦空間和斷裂構造空間分布及成因聯(lián)系方面綜合分析，有如下幾個特點：

1）巖溶容礦空間主要位于NEE向礦山廠逆沖斷層和NE向麒麟廠逆沖斷層的上盤。逆沖斷層上盤發(fā)育次級NW向和SN向的張扭性、張性斷裂和節(jié)理，錯距較小。沿一組，特別是沿兩組交叉斷裂（節(jié)理）處的擺佐組C1b中上部圍巖，有明顯被溶蝕的現(xiàn)象，局部形成一些賦礦巖溶空間；逆沖斷裂構造作用形成拖曳背斜，其鞍部和翼部巖層產(chǎn)狀急劇變化的部位，發(fā)育大量撓曲剝離層和小規(guī)模的張性斷裂（節(jié)理），局部沿斷裂（節(jié)理）發(fā)育小規(guī)模的賦礦巖溶空間。

2）層間斷層是礦床次一級的控溶構造，它們不僅控制了容礦巖溶空間的整體幾何形態(tài)，而且控制著容礦巖溶空間的擴容方向，限制著容礦巖溶空間的發(fā)育范圍（圖4、圖7）。在擺佐組地層中賦存富大礦體的部位，測量礦體和擺佐組C1b圍巖，其整體厚度并沒有增加，究其原因就是礦體僅僅占據(jù)了層間斷層控制的巖溶空間（圖6）。

圖5 溶洞容礦空間的平面及縱橫剖面素描圖（礦山廠鉛鋅礦床1號礦體1 872m采掘平面）Fig.5 Plan metric，longitudinal and cross profile map of karst space（1 872mmining plane of No.1ore body in Kuangshanchang Pb－Zn Deposit）

3）小規(guī)模的巖溶空間，其形態(tài)多受到節(jié)理控制，節(jié)理面常發(fā)育成為這類巖溶空間的邊界面。如圖8.1左上部的小礦體和礦山廠礦床2 353m中段①、②、③號礦體（圖9），層間節(jié)理控制了它們的展布，且充當了巖溶空間的邊界。

圖6 氧化礦體圍巖表面典型的巖溶特征Fig.6 Typical karst characteristics of oxidation wall rock surface

圖7 麒麟廠礦床6號礦體1 631m中段平面圖Fig.7 Plane map of No.6ore body at 1 631mmiddle section in Qilinchang Deposit

4）如圖8所示，富大礦體之間多有早期斷裂構造及賦存其中的薄礦體相連接。在麒麟廠礦床3－2號大囊狀礦體與深部大囊狀礦體之間，亦為薄礦體相連接。表明在巖溶空間的擴展過程中，斷層、節(jié)理發(fā)揮了重要的連通作用。

5）基巖中原生層間孔隙能否相互連通，從而進一步擴大規(guī)模，成為富大礦體的容礦空間，斷裂構造起到關鍵的導控作用。一個特別有意思的現(xiàn)象，可以用來說明這個問題：圍巖中存在尚未連通的層間孔隙和溶蝕孔隙，一般含礦性差，甚至不含礦，它們發(fā)育的部位，斷裂構造不發(fā)育；而相互連通的孔隙及賦存富大礦體的巖溶空間分布的部位，有斷裂構造發(fā)育，孔隙被斷裂構造連通，并進一步溶蝕擴展（少數(shù)地方，雖然節(jié)理不發(fā)育，但也有孔隙連通巖溶發(fā)育的現(xiàn)象，觀察后，認為主要是因為巖層中存在另外一些有利于孔隙連通的構造，如紋層構造、條紋條帶構造等）。

圖8 礦山廠鉛鋅礦床地質剖面圖Fig.8 Geology section map of Kuangshanchang Pb－Zn Deposit）

3 “構造—巖溶”容礦空間的成因分析

3.1 形成條件

3.1.1 物質基礎

會澤鉛鋅礦床的礦體賦存在下石炭統(tǒng)擺佐組（C1b）中上部粗晶白云巖中，下部為致密塊狀白云質灰?guī)r，盡管中上部地層巖石巖性有細微的差異，但總體來說還是較為均勻的，而且其物理力學性質比下部弱。當構造應力作用后，中上部的巖石容易產(chǎn)生破裂，表現(xiàn)出構造對巖性的選擇性，造成斷裂構造主要發(fā)育在中上部白云巖中的現(xiàn)象。主要的鉛鋅含礦層厚22.2～57.6m。白云巖圍巖中局部發(fā)育小晶洞。鏡下觀察，含礦白云巖具有明顯的重結晶現(xiàn)象，重結晶后的巖石孔隙度增大。擺佐組粗晶白云巖易發(fā)育構造破裂，厚度大、有效孔隙多、發(fā)育小晶洞，有利于巖溶的發(fā)育，是發(fā)育巖溶容礦空間的物質基礎。

圖9 礦山廠礦床2 353m中段地質圖Fig.9 Geological map of 2 353mlevel in Kuangshanchang Deposit

3.1.2 斷裂構造導控

斷裂構造是地下流體的良好通道，所以巖溶容礦空間沿斷裂展布特征非常明顯，特別值得注意的是麒麟廠礦床礦體在剖面上受層間斷裂影響呈“階梯狀”分布（圖4）。其形成機理是，NE向壓扭性層間斷層活動，形成層間虛脫和破碎帶，透水性增強，有利于地下流體運移和巖溶發(fā)育，而且有效地連通了巖溶空間，擴大巖溶空間規(guī)模，成礦流體在這些開放的巖溶空間內(nèi)沉積富集，形成同層間斷裂關系密切的“階梯狀”礦體空間展布形態(tài)。

節(jié)理裂隙對含礦巖溶空間的導控作用表現(xiàn)在：礦區(qū)節(jié)理裂隙發(fā)育，延伸長，連通性好。一方面，形成流體通道，流體作用使原有孔隙、晶洞及裂隙巖體發(fā)生進一步溶蝕作用；另一方面，導通巖溶空間，使它們先溶蝕連通，再側向延伸，節(jié)理裂隙從而成為溶蝕連通巖溶空間的管道系統(tǒng)，進一步促進巖溶空間規(guī)模的擴大。

一般認為，白云石的溶解速度低，白云巖中不易發(fā)生巖溶，特別是形成會澤鉛鋅礦床這么大規(guī)模的巖溶容礦空間，是一個十分值得探討的問題。本文初步分析認為，這其中斷裂構造發(fā)揮了重要作用。一方面，在斷裂構造作用下，白云巖發(fā)育構造裂隙和破碎帶，增大巖體透水性和流體同巖石之間的有效接觸面積，促進了流體對含礦層巖石的溶蝕作用，正是由于這種影響，使擺佐組白云巖含礦層發(fā)育了強烈的巖溶化。另一方面，構造、節(jié)理裂隙又導通各巖溶空間，擴展巖溶空間規(guī)模。在“構造—巖溶”耦合作用下，形成會澤鉛鋅礦床富大礦體得以賦存的大規(guī)?！皹嬙臁獛r溶”容礦空間。

3.2 “構造—巖溶”容礦空間形成過程

1）物質基礎形成階段：在漫長的地質歷史時期，擺佐組（C1b）白云巖、白云質灰?guī)r、灰質白云巖沉積形成，在沉積—成巖過程中，發(fā)育了有利于巖溶發(fā)育的紋層構造、條紋條帶構造等沉積構造和成巖孔隙（如鳥眼構造等）。

2）有利擴容構造形成階段：區(qū)域構造運動，礦山廠、麒麟廠斷層發(fā)生壓扭性逆沖活動，上盤發(fā)育NW和近SN向的次級斷層和節(jié)理，擺佐組中上部地層中發(fā)育層間斷層，斷層作用形成巖層虛脫和破碎帶，連通了部分巖溶空間，并形成流體的運移通道。

3）擴容空間連通、礦液充填階段：沉積形成了物質基礎，發(fā)育了有利擴容構造后，當流體溶蝕的強度大、作用時間長時，就在相對更有利的空間（即巖體孔隙度更大、沉積構造更發(fā)育、破碎程度更高或三者組合的更好的部位）進行擴容作用，把小規(guī)模巖溶空間溶蝕連通，進一步再側向擴展，使其成為連通的管道系統(tǒng)。礦液充填這些巖溶空間，富集成礦。

4 結論

通過會澤鉛鋅礦礦床整體形態(tài)、礦體空間展布的宏觀特征觀察，以及單個礦體、手標本所反映的礦體—圍巖接觸關系、圍巖巖溶界面的中小尺度觀察，分析其生成發(fā)育規(guī)律，結合礦山深邊部找礦工作，提出如下幾點分析結論：

1）礦床具有構造控礦的特征，構造提供容礦空間特別是富大礦體容礦空間的一種形式是“構造—巖溶”耦合形成規(guī)模宏大的巖溶容礦空間。

2）礦體具有成礦流體充填開放空間的特征。

3）容礦的開放空間具有“構造—巖溶”耦合作用特征。

4）易發(fā)育構造破裂、厚度大、有效孔隙多、發(fā)育小晶洞的擺佐組粗晶白云巖，構成發(fā)育巖溶容礦空間的物質基礎；礦區(qū)斷裂構造發(fā)揮了重要的導控作用。

5）“構造—巖溶”容礦空間的形成，可以分為物質基礎形成、有利擴容構造形成和擴容空間連通、礦液充填三個階段。

6）“構造—巖溶”容礦空間成因模式有一定的找礦價值。擺佐組中上部粗晶白云巖層，礦山廠、麒麟廠逆斷層的上盤，NW向次級斷裂、羽狀斷裂發(fā)育的地段，特別是兩組以上斷裂構造交叉發(fā)育的地段，是可能出現(xiàn)較大的容礦空間的部位，即富大礦體可能定位的部位。

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