密西西比河谷型铅

密西西比河谷型铅、锌矿床 密西西比河谷型铅、锌矿床（Mississippi valley type Pb-Zn deposits，简称MVT），以其品位低、规模大、地质构造比较简单、埋藏较浅和易于开采为特点。美国中部密西西比河流域的层状铅、锌矿床是这类矿床的代，密西西比河谷型铅、锌矿床因而得名。MVT矿床金属量（Pb+Zn）从几千吨到几百万吨不等，并且一般成群成带分布，密西西比河谷地区就有近400个矿床。加拿大、前苏联、中欧阿尔卑斯地区以及北非等地都有这类矿床产出。我国湘、黔、桂、粤、川西、辽宁以及秦岭等地也有这类矿床分布，其储量居我国铅锌矿床的首位。 （一）MVT铅、锌矿床矿床地质特征 MVT铅、锌矿床主要地质特征如下： （1）矿床产于地台边缘的沉积盆地中，含矿岩系成带状沿盆地边缘分布，一般都含海相蒸发岩，盆地中央有时产有石油。 （2）矿床产于一定层位地层中。就世界范围而言，含矿层位多，成矿时间长。就一个矿床而言，成矿时间短而集中，矿化限于1~2个层位。容矿岩层为未变质的沉积岩，以厚层白云岩为主，次为石灰岩，矿体常产于岩层界面附近。容矿碳酸盐岩层中常夹有礁灰岩，显示为滨海或浅海相沉积。MVT矿床受主岩的渗透性控制(为成矿流体运移及成矿物质沉淀提供有利空间部位)。矿区范围内一般不出露火成岩，少数矿区发现有火成岩，经证实也和成矿无关。 （3）MVT矿体大多以开放空隙充填方式形成，具后生成矿特征。矿体有似整合和不整合两类：似整合矿体为层状、似层状，与地层产状一致；不整合矿体呈脉状、网脉状，受断裂和裂隙控制。 （4）金属矿物主要为闪锌矿(含铁较低)、方铅矿、黄铁矿(时有白铁矿)、及少量黄铜矿，矿石矿物多呈浸染状沿岩层微层理分布。矿石品位低，但储量大。MVT矿床从富铅到富锌皆有，绝大多数的锌高于铅。大部分MVT矿床具银异常，许多还具经济意义，如密西西比河谷地区。矿石矿物多成浸染状沿岩层微层理分布。 （5）脉石矿物主要有萤石、重晶石、白云石、方解石和石英等。 （6）围岩蚀变以硅化、白云岩化为主。 （7）成矿流体源自沉积建造水，成矿过程中演化为含矿热卤水，成矿温度50~150℃（<200 ℃），成矿溶液盐度（15-20）wt%NaCl（高的可达30%），包裹体液相成分以Na+、Ca2+、Cl-为主，有时含石油。 （8）硫化物的δ34S为8.03‰~31.36‰，且一般认为矿床的硫主要来源于海相蒸发岩，如膏盐层。蒸发岩中的硫酸盐转变为MVT矿床中硫化物的还原态硫的机制可能是通过热化学还原作用实现的。 （二）我国和美国密西西比河谷型铅、锌矿床特征的差异 由于美国的MVT矿床成矿流体的流动可能是在大面积分布的透水层中进行的，而我国西南地区的MVT矿床成矿流体的流动受断裂的控制，造成我国和美国密西西比河谷型铅、锌矿床特征存在一些差异： （1）矿床的形成温度不同。美国中部的MVT矿床形成温度比较低，为80~170℃，且在矿田甚至矿带范围内各矿床的形成温度相差不大。中国川、滇、黔交界的MVT矿床形成温度相对要高一些，为100~300℃，且不同地区矿床的成矿温度相差比较大。 （2）矿床受断裂控制的程度不同。空间上我国西南地区的MVT矿床更多地受断裂构造的控制，矿体则往往定位于次级断裂的交汇部位或断裂与褶皱的交切处，而美国的MVT矿床主要受层间破碎带、岩相变化、基底隆起及喀斯特溶洞的控制，受断裂的影响相对较弱。 （3）蚀变带的规模不同。美国的MVT矿床常伴随有大面积的热液蚀变，如热液白云石化等。但是我国的矿床蚀变范围较小，多局限于断裂带附近。 （三）成因机制 近年来，多数人倾向于认为，这类矿床中的铅、锌矿化在沉积和成岩时已初步富集，后经地下热卤水对富含铅、锌的沉积层进行溶滤和搬运，在有利的地层和构造环境中充填、交代而成矿床。越来越多地研究表明，形成MVT矿床的成矿热卤水，是在构造作用引起的定向压力或地形高差所致的重力梯度的驱使下作定向迁移，并在岩相变化、基底隆起、断裂发育等地段沉淀出矿质而成矿。流体横向流动成矿和流体垂向循环成矿的最大区别在于，前者成矿时不需要异常地温梯度，而后者必须有异常地温场。流体的横向流动一种是在某一特定含水层中流动，另一种情况则受断裂带的控制。流体的横向流动成矿说可以比较合理地解释MVT矿床的一系列共性，矿质的沉淀是由蒸发岩中硫酸盐的热化学还原作用所致。美国中部地区的MVT铅锌矿床成矿流体的主要通道是含矿层之下的砂岩含水层，而我国西南地区矿床成矿流体的流动受震旦系碎屑岩含水层和区域性大断裂的联合控制。 密西西比河谷型铅、锌矿床在世界范围内有广泛分布，除美国密西西比河谷地区的该类矿床外，其他著名的矿床有加拿大的派因波因特、中欧的东阿尔卑斯、波兰的上西里西亚-克拉科夫等。我国云南金顶铅锌矿床等也属典型的密西西比河谷型铅、锌矿床。 云南金顶铅、锌矿床 金顶铅锌矿床于1957年被发现，Pb+Zn控制储量1500万吨（平均品位Pb1.29%，Zn6.08%），总金属量大于2200万吨，是目前中国最大铅、锌矿床。 金顶铅、锌矿床赋存在横断山中段、兰坪盆地北端、新生代金顶穹隆构造中。矿区地层由中、新生代地层组成，中生代地层倒转并被推覆逆掩于新生代地层之上，构成金顶逆冲推覆构造。在逆掩断层中及其上、下两盘的中、新生代地层中，产有丰富的铅、锌矿石（图6-27）。 中生代地层由老至新为： （1）上三叠统三合洞组：硅质灰岩、泥灰岩、砂质泥岩； （2）上三叠统麦青组：炭质页岩、泥岩、粉砂岩； （3）中侏罗统花开左组：泥岩、砂岩； （4）下白垩统景星组：石英砂岩、细砂岩、粉砂岩，为矿区主要含矿层。 新生代地层为老第三系云龙组，属正常层序，上部为灰岩角砾岩夹粉砂岩，是矿区主要含矿层，下部为红色砂泥岩。 铅锌矿化产于断裂上、下盘的景星组和上云龙组两套地层中，分别为上部矿层和下部矿层。 矿石分为砂岩型和灰岩型。砂岩型矿石构造简单，成浸染状构造，胶结结构。灰岩型 图6-27  云南金顶铅锌矿地质剖面图(转引自姚凤良等，1983) l-细砂岩；2-灰岩角砾岩；3-粉砂岩；4-灰岩、白云岩；5-矿体；6-断层 矿石构造复杂，有脉状、块状、条带状及胶状构造。结构也较复杂，有同心环带结构、鲕粒结构等。矿石中金属矿物主要为闪锌矿、黄铁矿、方铅矿等，非金属矿物主要为方解石、重晶石、石英、石膏。 矿床受地层和断裂构造双重控制，矿体既有层状又有脉状和网脉状。方铅矿的年龄为 22~83Ma，和地层时代大致相当。δ34S在-1.7l‰~30.43‰。基于上述材料，可以认为本区中生代晚期至新生代早期沉积时，铅、锌已初步富集，后期受热卤水作用，在断裂带附近岩性有利的地段，形成了大量铅、锌硫化物富集。 四、似层状汞、锑矿床 似层状汞、锑矿床是汞、锑的最重要矿床类型，它们的特点和产出条件十分相似，我国湘黔一带的汞矿床和锑矿床都属于这一类型。 矿区内一般无岩浆岩出露。矿体产于薄-中厚层灰岩、白云岩中，矿体之上常常是页岩、泥灰岩和泥质白云岩等。这些岩石由于结构致密，孔隙度小，渗透性差，在成矿过程中起着明显的遮挡层作用。近年来，还发现某些汞矿床的分布明显地受岩相的制约，如湘黔地区的含汞地层大多位于灰岩相向白云岩相过渡的地带。 结晶灰岩及白云岩中的角砾岩与汞、锑矿床的形成有密切关系。角砾岩大多是由灰岩和白云岩的层间断裂造成的。据统计，矿化与中等程度的角砾岩化（砾间空隙占10%~25％）关系最为密切，砾间空隙过多或过少者含矿性都较差。 矿体多为层状、似层状、透镜状，沿层断续分布，以褶皱轴部或层间剥离处矿化最厚，向两侧逐渐变薄而尖灭。矿体的产状和围岩基本一致。在一个区域内常有几个含矿层位，每个层位都有几层汞、锑矿体，每一个矿层又往往都由若干个不相连续的透镜体或薄层矿体组成。 在似层状矿体中有时还伴生脉状矿体，这些矿脉往往和褶皱形成的张裂隙有关，矿脉的走向和褶皱轴向一致，上部较宽，往下迅速变狭而尖灭。 围岩蚀变比较简单，以硅化和碳酸盐化为主。硅化作用比较普遍而强烈，与矿化关系尤为密切。硅化发育时围岩颜色变浅，岩石致密而坚硬，当其叠加有碳酸盐化时含矿性都较好，大多成为富矿地段。碳酸盐化主要表现为密集的方解石细脉和结晶白云石，它们大多分布在矿体附近的围岩中。离矿体更远处尚可见到围岩的褪色和重结晶现象。 矿石的矿物成分均较简单，锑矿床中金属矿物几乎只有辉锑矿，很少见有其他金属矿物伴生。矿石的锑品位一般为5％左右，富的可达20％以上。汞矿床中的金属矿物主要为辰砂，有时有少量闪锌矿、辉锑矿、黄铁矿、雌黄和雄黄。矿石中汞品位一般可达0.2％左右，某些矿床的富矿段含汞可达5%~7％。矿石中的辰砂有结晶状和浸染状两种，前者多分布在矿体中部或晶洞中，后者多分布于矿体边缘。脉石矿物主要为石英、白云石和方解石，偶尔可见萤石和重晶石。 矿石构造以角砾状、晶洞状为主，辉锑矿大多晶形良好，他形晶较为少见。辰砂大多呈他形晶产出，只有晶洞中的辰砂可出现极完美的晶形，少数辰砂成浸染状散布于围岩中，形成浸染状矿石。全由辰砂组成的致密状汞矿石是很少见的。 长期以来，似层状汞、锑矿床被认为是岩浆期后低温热液矿床。近年来，对汞矿进行了气液包裹体测定，汞矿石内白云石的形成温度为120~250℃，石英为70~110℃。辰砂为50~130℃。不少学者认为这类矿床的形成和沉积地层中汞的初步富集有关，后期的构造和热液使矿化得到聚集和富化。矿床具有明显的层控特征，属地下水热液矿床。似层状汞矿床广泛分布于我国贵州省，万山地区汞矿床是这一类型的代表。似层状锑矿床以我国湖南省锡矿山最为著名，是世界上最大的锑矿床。 贵州万山汞矿床 万山汞矿床位于贵州东部。矿区内主要出露有寒武纪地层，岩性为灰岩、白云岩及泥灰岩等。岩层产状平缓，几成水平产出。 矿田范围内断层发育，多为北东东和北北东向断距不大的正断层。矿体多发育在区内主要断裂——万山正断层百米以外的穹窿状褶皱鞍部和角砾破碎带中。汞矿化主要位于中、下寒武纪地层中，占总储量的91.5％，含矿围岩以灰岩、白云岩为主，其他岩石含矿甚少。矿区内所有矿体几乎都由岩性致密的岩层作为盖层，其中以泥质白云岩为主。 根据控矿构造和产状特征，矿体可分3种类型： 图6-28  万山汞矿床含矿层综合剖面示意图（转引自姚凤良等，1983） l-上部泥质白云岩、泥灰岩、页岩；2-条带状白云岩；3-下部泥质白云岩、泥灰岩、页岩；4-含石英的白云石脉带；5-汞矿体 （1）层状、似层状矿体。矿体局限于一定的含矿层内，在较大范围内矿化比较稳定，含矿层受层间构造控制，矿体顺层斜列产出，形态为层状或似层状（图6-28）。这一类矿体是区内、最主要的矿体类型，约占总储量的75%。 （2）脉状矿体。矿体沿断裂分布，产于不同岩性围岩的断裂带中，少数浸染于断裂 附近的蚀变围岩中。这类矿化规模较小。 （3）复合型矿体。矿化受层间构造和断裂构造二者控制，在断裂带内形成透镜状、囊状及不规则状矿体，在断裂带两侧的围岩中，沿层面或层间滑动面形成层状、似层状矿体。这类矿体占全区储量的22%。 区内的围岩蚀变以硅化、白云石化为主，金属矿物主要为辰砂及少量的黑辰砂、自然汞、辉锑矿、闪锌矿、黄铁矿及雄黄，非金属矿物以石英、白云石为主，其次是方解石、重晶石和沥青。产于矿体中部的辰砂晶形完好，常具双晶；产于矿体上部的辰砂多成粉末状，有时伴随黄铁矿浸染。辉锑矿出现于辰砂富集地段。闪锌矿分布于矿体外围。矿石构造以条带状、角砾状、浸染状为主，少数为脉状、粉末状和皮膜状。矿石品位深部高，浅部低，全区构成一巨大的汞矿田。 硫同位素测定表明硫来自海水沉积的蒸发硫酸盐类，矿床属地下水热液矿床。 湖南锡矿山锑矿床 区内出露有泥盆系、石灰系、二叠系，岩浆岩极不发育。与矿化有关的地层主要为泥盆系上统佘田桥组的厚层硅化灰岩。 区内构造线方向为北东25~30°，以褶皱为主，全区构成一“覆舟式”大背斜——锡矿山背斜，其上又有次级较小的背斜和向斜。西部大断层沿锡矿山背斜轴部通过，为一正断层，垂直断距为700~900m，是区内主要的导矿构造。 锑矿体产于断层下盘佘田桥组中部灰岩段的顶部，多数沿层间破碎裂隙和由褶皱引起的层间剥离空隙充填交代而成，背斜轴部矿化最为富集。佘田桥组上部页岩段和长龙界页岩具明显的遮挡层作用，使含矿热液于其下伏的灰岩中富集成矿。 图6-29  锡矿山飞水岩矿区地质剖面示意图（转引自姚凤良等，1983） 1-灰岩；2-结晶灰岩；3-含铁介壳灰岩；4-页岩；5-砂质灰岩、页岩、赤铁矿层；6-矿体；7-硅化边界；8-断层 区内矿体受构造和地层双重控制，共有3种产状（图6-29）： （1）层状、似层状矿体。层状矿体与灰岩中的层问破碎带有关，矿体和地层成整合 产出，但其边界多不规则且常切割地层；似层状矿体由多层厚10~15cm的矿体和围岩夹层组成（图6-29）。层状矿体附近，有时伴生有高品位的脉状矿体。 （2）脉状矿体。产于西部断层下盘破碎硅化带中，矿体沿断层延展，呈脉状，产状和断层相一致。产于灰岩附近的矿体大而富，产于砂岩中的矿体小而贫。 （3）复合型矿体：产于西部断层和灰岩段交汇处。矿体形态由沿断层分布的脉状过渡为沿地层分布的层状。这类矿体的规模较大，矿石品位也较高。 矿床的围岩蚀变有硅化、重晶石化等，尤以硅化普遍。矿体一般位于硅化带的上部，二者的厚度成正比关系。 矿石矿物成分比较简单，矿石矿物主要为辉锑矿，脉石矿物以石英为主，局部地段有较多的重晶石和方解石。矿石中含锑高的可达20%。矿体内偶尔可见含辰砂和黄铁矿的方解石细脉，系晚期成矿作用的产物，一般无工业意义。 矿石构造以块状、浸染状、角砾状和晶洞状为主，其类型主要决定于矿石的产出部位。晶洞内的辉锑矿晶体成针状、放射状。 据气液包裹体测定结果，辉锑矿的形成温度为215~135℃，属低温热液产物。