陈明辉1，胡祥昭1，鲍振襄2，鲍珏敏2
（1.中南大学地学与环境工程学院，湖南 长沙 410083；[1]
2.湘西矿产资源综合研究发展中心，湖南 吉首 416007）
摘 要：渔塘铅锌矿集中区为湘西北最具找矿潜力的铅锌成矿区，赋存于下寒武统清虚洞组厚大的碳酸盐岩中。矿化带延伸与藻礁浅滩相带一致。矿体具多层性，呈缓倾斜以整合层带状产出。矿石以锌为主，铅锌共生，具有一定分带现象。矿石为微晶状、细晶状及胶状等结构。成矿物质主要来源于藻类及碳酸盐泥对Pb2+、Zn2+离子的吸取。稳定同位素资料表明，本区铅主要为上地壳铅，硫源主要来自碳酸盐岩系的硫酸盐。矿床成因属于沉积成岩矿床类型，兼有成岩期后矿床性质。找矿应主要沿藻礁浅滩相拓展深部第二空间的潜力和矿带东延地带进行，结合构造 地球化学分析，以探查隐伏矿床为主。
关键词：沉积相；铅锌矿；矿床特征；成因；渔塘；花垣；湖南
湘西北花垣渔塘铅锌矿化集中区为湘黔铅锌矿带北延部分，也是该铅锌矿带最重要的组成部分。矿集区位于湘西自治州花垣县西南部，地理坐标为东经109°16′40″—109°28′39″，北纬28°17′10″—28°34′29″。矿带长达120km，宽10～20km，已发现矿床（点）30余处，探明铅锌储量大于350万吨，潜在储量1000万吨以上。这些矿床（点）主要呈NNE向集中分布于贵州铜仁卜口场、松桃嗅脑和湖南花垣渔塘3个矿化集中区。渔塘铅锌矿集中区是其中的佼佼者，也是湘西地区最具找矿潜力的铅锌矿集中区。
渔塘铅锌矿集中区长约20km，宽约8km，自北而南分布着李梅、芭茅寨、土地坪（太阳山）、柔先山、渔塘、老虎冲等矿床。多年来，湖南地质四〇五队等通过沉积岩相、成矿规律与矿床成因等专题研究及找矿实践，取得了可观的地质效果。特别是近些年来，通过对湘西北地区早寒武世清虚洞期沉积地层、岩相、古地理环境、构造，以及区域地球物理、地球化学等方面的研究①②③④，对于湘西北地区清虚洞组铅锌矿成矿规律与找矿方向，有了更深层次的发掘，从而对该地区铅锌矿的地质勘查工作起到了重要的指导作用⑤⑥⑦，并为《湖南凤凰 花垣 龙山地区铅锌锰矿整装勘查设计》和申报2010年度湖南省国土资源科技项目“湖南保靖 新晃汞矿带‘汞中找锌’项目⑧”，提供了重要的地质依据和理论支撑。本文即是在前人地质工作实践和科学研究的基础上，结合本队工作成果，综合整理成文，并提出了若干粗浅看法，敬请专家学者和广大同仁不吝赐教。
1 区域成矿地质背景
渔塘铅锌矿集中区位于扬子准地台东南缘的滇黔鄂古台坳与江南地轴过渡部位的八面山褶皱带内。早在武陵运动褶皱成陆过程中，即有保靖 铜仁和永顺 慈利2条深断裂形成，并联合构成向NW凸出的湘西北弧形构造带[1]。它不仅奠定了湘西北地区地质构造的主要格架，而且长期以来控制着两侧的构造面貌以及它们的成生、发展和演化，控制着两侧地层和沉积建造特点以及区域矿产的展布规律。
本区处在湘西北弧形构造带的北西侧（外侧），从地层和沉积建造上是一个从扬子旋回基础上发展起来的长期沉降单元。自震旦纪以来地台型盖层发育较全，接受了万余米的海相沉积层，均未发生区域变质现象，下古生界沉积厚度达4000余米，其中碳酸盐岩厚度达1800余米。为区域铅锌矿主要赋存岩层。本区经雪峰运动造就的NW凸出的湘西北弧形构造带[1]，以及一系列NNE—NE向长期活动的轴缘断裂带及其两侧重力异常反映明显，布格异常等值线呈NNE—NE向沿断裂带及其两侧平行分布，组成一条宽大的弧形重力梯度带。这些特征性区域地质构造对下寒武统清虚洞组和下古生代地层、岩相、构造及矿床起着重要的控制作用。渔塘铅锌矿集中区就位于NEE向花垣 张家界断裂与NE—NEE向保靖 铜仁断裂带的交会部位（图1），早寒武世末期受该断裂控制的台地边缘堤礁[2]，出现在该地区向地台阶段转化的造山运动后的第1个稳定型和次稳定型碳酸盐岩建造中。志留纪末的加里东运动导致本区上志留统和下泥盆统的广泛缺失，整个武陵山、雪峰山长期隆起，而大规模的褶皱运动则发生于燕山期，因此，其形成的构造格局主要代表的必然是燕山期的形变图像（图1），对于下古生界碳酸盐岩的沉积及其铅锌矿床具有重要的意义。广泛而强烈的燕山运动波及本区，形成NE—NEE向的盖层褶皱，对铅锌矿化富集亦有一定的影响。
图1 渔塘铅锌矿化带地质略图（据湖南省地矿局四〇五队，1980）
O1.下奥陶统；∈2+3.中、上寒武统；∈1q2.下寒武统清虚洞组上段；∈1q1.下寒武统清虚洞组下段；∈1p—∈1n.下寒武统杷榔组牛蹄塘组；Z2.上震旦统；Z1.下震旦统；Ptbn.新元古界板溪群；
1.含灰质白云岩 生物碎屑灰岩；2.细粉晶白云岩；3.层纹状白云岩 粉晶白云岩；4.藻灰岩 砂砾屑灰岩；5.黄绿色页岩 黑色页岩；
6.冰碛砾岩及灰色、黑色页岩；7.板岩；8.断层及编号；9.矿床矿化中心；10.隐伏矿体矿化范围；11.铅锌矿体露头
区域地质构造以褶皱构造为主，轴线延伸较长，规模较大，呈NNE—NEE向斜列展布，组成背斜紧密，向斜开阔的典型隔档式褶皱，从而控制了区域铅锌矿的分布[3，4]。在空间展布上，褶皱轴向自南西而北东，由NNE逐渐转向NE，乃至NEE。断裂构造一般不发育，多相伴褶皱而生其走向与褶皱轴向一致，断层性质多为逆断层。就整个构造面貌而言，尚属简单构造类型。
2 矿区地质特征
2.1 含矿岩系及沉积特征
渔塘铅锌矿主要容矿层位是下寒武统清虚洞组，厚300～646m。根据岩性分为白云岩段和灰岩段，按碳酸盐岩石结构、构造、沉积环境及藻类化石特征，又细分为6个岩性段（∈1q1-6）。矿体主要产于该组中部厚96～309m（平均202m）的厚层纯灰岩中。岩石类型以灰岩为主，约占75%，白云岩约占25%。岩石序列自下而上为泥晶灰岩→富藻灰岩→砂砾屑灰岩→藻鲕盆屑灰岩→白云质（化）灰岩→白云岩，即在垂向上由灰岩向白云岩过渡的渐变关系。局部地段含少量陆屑粉砂岩，上部地层中尚见有石膏小透镜体。在白云岩和灰岩中常可见到龟裂纹、交错层、冲刷沟波痕以及扰动构造等多种原生浅水沉积及流动构造。另外尚存在形态不同的隐藻类，有的层中还相当集中，具有明显标志，说明藻类对碳酸盐造岩作用的重要意义。除藻类处，还有其他少量生物，如三叶虫、棘皮类及海绵骨针等。上述特点反映了清虚洞组沉积时本区为一浅水台地环境，由正常海水盆地向咸化盆地过渡。
2.2 相带划分
按岩性、沉积构造和藻化石等特征，清虚洞组可划分为5个岩相带[5，6]。各相带主要特征自下而上如下。
第一相带：浅海陆棚。相当∈1q1，为泥质条带微晶灰岩。具水平层理，小型浪成波痕。厚50～270m。
第二相带：浅水陆棚（潮下带）。相当∈1q2，为豹皮状白云岩化团粒微晶灰岩，斑纹状泥质条带团粒微晶灰岩。具水平层理，沙纹层理。厚0～120m。
第三相带：台地边缘礁组合。相当∈1q3，可细分为3个微相。①微相带 礁前相（台地边缘斜坡）。相当∈1q3A，为斑块状白岩化砂屑灰岩、亮晶砂屑灰岩、骨屑灰岩、泥质条带微晶藻团粒灰岩。具孤立塌积岩块底冲刷面，重力滑动构造，水平层理，沙纹层理。厚0～50m。②微相带 藻礁相（点礁）。相当∈1q3B，为藻礁灰岩夹透镜状藻砂屑亮晶灰岩、藻礁团粒微晶灰岩、藻皮鲕粒亮晶灰岩。具“骨架”构造，块状层理，栉壳结构，窗孔组构。系区内铅锌矿的主要赋存部位。厚0～180m。③微相带 礁后相（潟湖）。相当∈1q3C+∈1q4，为叠层石灰岩、层纹石灰岩、附枝藻灰岩、藻砂屑亮晶灰岩、亮晶藻团灰岩、藻团粒（凝块石）微晶灰岩。具水平纹层，窗孔结构，透镜体岩层，正粒序层理。
第四相带：潮坪（潮间带—潮下带）。相当∈1q4，为纹状白云岩、层纹白云岩、斑块状白云岩化粗—细砂屑亮晶灰岩、核形石鲕粒亮晶灰岩。具纹层状、叠层构造，小—中型板状交错层理、楔状层理。厚50～80m。
第五相带：潮坪（潮间坪—潮上坪）。相当∈1q5+6，为纹状白云岩、层纹石白云岩、鲕粒砾—砂屑白云岩。具干裂、鸟眼、膏盐假晶，纹层状，局部有小型板状交错层理。厚度100～300m。
清虚洞组浅海陆棚—潮坪潟湖的碳酸盐盆地沉积环境模式的相带组合及相变，表明了古地理较为复杂，这与早寒武世清虚洞组沉积同时发生的断裂密切相关。此同生断裂沿NNE方向延伸，控制着沉积相的形成和分布。
2.3 矿化类型与分布
区内铅锌矿是以锌为主单一的锌或铅的矿化类型，间或有铅锌共生类型。矿化具有一定的分带现象。藻体壳部附近的碎屑灰岩中主要为铅、次为锌，藻灰岩中主要为锌、次为铅。铅锌从礁后咸化盆地藻礁到浅滩具有明显的分带现象①，总的趋势是远离礁相锌逐渐降低，铅逐渐增高，至浅水盆地相则基本上以铅为主。在垂向上不同部位的矿体，其铅锌含量也有一定的差异，一般规律是锌在下部高于上部，铅则上部高于下部，铅锌值自上而下呈递减趋势；这与矿物的生成顺序：黄铁矿→闪锌矿→方铅矿一致。上述反映了铅锌矿在矿物组分、沉淀系列方面十分单调、狭窄，仅限于硫化物-碳酸盐阶段。
3 矿床地质特征
3.1 矿体空间分布及岩性特征
本区铅锌矿主要赋存于藻灰岩组合中，具有多层性，其成矿部位多达12个，集中成矿部位也有5～7个。矿体均产于藻灰岩最发育的相带内，尤其是其中厚度最大的地带，矿床（体）成矿部位比较稳定，相邻矿床（体）可作柱状剖面对比，具有沉积矿床的基本特征[7]。岩石化学分析表明，该类矿化岩石系质地纯净的块状灰岩，平均含Ca O44.02%、Mg4.14%、Si O23.78%、Al2O31.11%，尤其是其中的藻灰岩，Ca O含量高达53.43%，Si O2+Al2O3仅1.2%；所含方解石纯度很高，一般达98%左右，几乎无陆源石英碎屑。其主要氧化物比值计算结果为正常海相沉积岩。由于该类岩石化学性质活泼，岩石原生孔隙及次生裂隙均较发育，而利于矿液渗透和充填交代。这在一定程度上说明，岩性控矿实质上主要表现在岩石的化学、物理性质控矿。
3.2 矿床构造
矿床构造主要为NNE—NE向褶皱构造，自北而南为桂花树吉筒坪背斜、太阳山龙潭向斜，峰塘 老寨（渔塘）背斜，长10～15km，呈NNE—NE向，斜列相间分布，具有一定的等距性（间距约1～2km），正常岩层倾角10°～15°。其间受次级NW向褶皱叠加，形成一系列NW向横跨褶皱（半背斜），如铅厂-土地坪（太阳山）-白岩半背斜，吉筒坪-卡棚半背斜等。该类半背斜构造对矿床的定位空间与矿化富集起着重要的作用。其所形成的矿床（体）具有沿倾斜发育较深和侧伏成矿的特点。断裂构造主要为NE—NEE向压扭性断裂，与成矿关系不明显，一般起着控制矿床边界的作用，但其派生的低序次褶皱、断裂裂隙对矿化的局部富集则十分重要。
3.3 矿体形态产状
矿体形态可分为缓倾斜整合层带状、似层状，透镜状矿体和非整合型陡倾斜脉状，不规则状矿体，以前者为主，矿体与围岩无明显界线，常有分枝、复合、尖灭再现等现象。以土地坪矿床为例（图2），层状—似层状矿体走向长600～1500m，倾向延深200～600m，平均厚2.45～4.34m，平均品位：Pb 0.36%～1.0%、Zn1.59%～2.56%。透镜状矿体长300～700m，倾向延深100～350m，平均厚2.93～4.58m，平均品位：Pb0.97%～1.20%、Zn0.61%～2.14%。非整合型矿体包括沿构造裂隙充填的脉状、囊状、筒状和其他不规则状矿体，与围岩界线明显，矿体规模小。一般长250m左右，延深20～60m，厚1～3m，平均品位：Pb3.99%～4.24%、Zn5.57%。
图2 土地坪铅锌矿床剖面示意图（据湖南省地矿局四〇五队，1980）
1.铅锌矿体；2.∈2+3中上寒武统；3.∈1q4-6清虚洞组碎屑灰岩及白云岩；4.∈1q3清虚洞组含藻灰岩；5.∈1q1-2清虚洞组貂皮状泥晶灰岩
3.4 矿石类型及结构构造
矿石类型主要以锌为主的铅锌矿石。Pb/Zn值一般0.35～0.56，少数0.83～1.59。矿物组成简单，矿石矿物主要为闪锌矿和方铅矿，以闪锌矿为主，这两种矿物都具有晶粒粗大及自形程度较高的特点。其次为黄铁矿，极少量的白铁矿、脆硫锑铅矿等。非金属矿物以方解石、白云石为主，少量沥青、萤石、重晶石。
据镜下观察，方铅矿多呈半自形粒状，部分呈自形或他形粒状，粒径较粗者一般为0.12～0.75mm，细粒者仅0.01～0.096mm。有两个世代：①第一世代方铅矿呈他形隐—微粒状，与泥晶方解石一起组成不规则状或近于圆形的藻团粒，第二世代方铅矿呈他形粒状，粒度较粗，星散状浸染于藻团粒之间的亮晶方解石中，一般与第二世代亮晶方解石关系较为密切；②第一世代方铅矿呈他形粒状被包裹于方解石鲕粒核心部分，第二世代方铅矿呈他形粒状分布于鲕粒之间的亮晶方解石中，较第一世代方铅矿粒径要粗。
闪锌矿亦有多世代性。早期闪锌矿呈淡黄色微粒状，与隐微粒方铅矿一起呈团粒状或星散状浸染于藻团粒灰岩中，或与黄铁矿一起充填于缝合线中或近旁，可能为成岩期的产物；晚期闪锌矿呈半自形—他形粒状，少量呈等轴粒状，粒径较粗，与方铅矿、黄铁矿一起星散状浸染于藻灰岩中，与第二世代亮晶方解石关系密切，被方铅矿细脉穿插。此外，尚见闪锌矿沿藻灰岩裂隙充填，形成脉状，亦有沿叠层石灰岩中的斑块状方解石周边分布，形成周边构造，重晶石脉与藻灰岩交接处偶见同心环带状闪锌矿密集丛生，显示了胶状沉积的特征。
矿石具他形晶隐—微粒状结构，他形—半自形晶粒状结构，少量见交代结构。矿石构造有浸染状、细（网）脉状构造、周边构造及脉状构造等。
4 矿床地球化学
4.1 成矿流体特征
以液相包裹体为主，其液体基本上为盐水，液相中气相百分数一般为5%～15%。还有1件闪锌矿见Na Cl子矿物，故包体溶液含盐度较高。气相包裹体占2%～3%。方解石中，包体一般无色，闪锌矿包体为淡黄色，以少而小为特点，大小仅3～5μm，多为他形，也有长方形和正方形。包裹体分布零散，气液比随温度增高而增大，为10%～25%。无论是晶粒粗大的方铅矿或显微粒状的方铅矿，其α＜0.001～0.007，其晶形大小均受限于孔隙，而呈填隙结构，说明成矿作用的形式主要是以孔隙充填为主，交代为次。包裹体均一法测温结果，早期产于深埋阶段的压溶缝合线中的闪锌矿60～85℃，晚期构造热液阶段闪锌矿115～140℃；早期粗粒方解石85～130℃，后期方解石215～260℃；最佳温度为75～230℃。爆裂温度：方铅矿250～380℃，闪锌矿290～305℃，表明其形成温度较高但大多为中低温度③。另据邻区同层位、同类型的嗅脑、卜口场矿床闪锌矿 方铅矿矿物对同位素平衡温度计算结果，成矿温度为135～200℃[5]，与包裹体测温一致，均为中—低温度。
4.2 铅同位素地球化学
从20个世纪70年代起，一些研究者即开始对渔塘等铅锌矿中方铅矿、闪锌矿等硫化物的铅同位素组成进行了测试，但由于铀、钍元素的半衰期较长，如果测试精度稍低，对于形成时间较新（显生宙以来）的铅锌矿就容易得出难以解释的同位素年龄和其他参数，因此早期（20世纪80年代中期以前）的有关测试数据往往跳动甚大，故本次仅取用1987年以后的方铅矿和闪锌矿的铅同位素测试资料进行分析。
渔塘铅锌矿铅同位素组成相对稳定、变化小，206Pb/204Pb为18.150～18.235，207Pb/204Pb为15.687～15.798，208Pb/204Pb为38.222～38.576，极差均小于1，说明本区铅同位素组成均一；变化率小于1，为正常普通铅的范围[8—10]。将其测试数据投入卡农铅同位素演化图——卡家三角图中，其铅同位素组成落在正常铅的范围内[11]。
区内铅同位素组成的另一重要特点是与矿床所在容矿层位密切相关。计算的等时线φ值年龄为439～529Ma，与容矿地层年龄（550Ma）大体匹配；计算的源区铀铅比（μ值）为9.66～9.88，与按Doe等标准上地壳的μ值大于9.58所显示的铅源主要来自上地壳，与铅同位素演化曲线所表明的铅同位素数据落在上地壳增长线上方的判别结果相一致。
区内铅的来源是均一的或大致同源的，铅可能主要来自西部和东部前震旦纪基底岩层，因而显示出较年老的和缺少放射性成因组分的铅[12]，且主要为上地壳铅。
4.3 硫同位素组成特征
本区硫主要以金属硫化物形式产出，分布于方铅矿和闪锌矿中。根据13件硫同位素样品分析结果，δ34S为20.30×10-3～31.33×10-3，平均值25.8×10-3，极差11.03×10-3，标准差17×10-2，以极富含δ34S重硫型硫为主。其硫源无疑与寒武系厚大的碳酸盐岩层中的硫酸盐有关。在硫同位素组成图上呈弥散分布，这是海水硫酸盐同位素的组成特征，硫源主要来自海水硫酸盐和沉积形成的硫酸盐矿物。由于含矿地层中富含硫酸盐，在有机质参与作用下，SO2-4被还原为H2S。在还原环境产生的同生和成岩作用的H2S，有选择性地存在于构造斜坡，并由此形成的圈闭几何矿体，为吸附物质缓慢沉降作用和当陆源Pb、Zn等金属流汇集时的H2S还原环境创造了条件。
4.4 碳、氧同位素组成特征
容矿层藻灰岩的碳、氧同位素测定结果[13]，δ13C为0.46×10-3，δ18O为-9.09×10-3。这在原生沉积的藻灰岩中，其同位素数据可作为本区的背景值。它与韦伯（1967）统计的从前寒武纪到第四纪海相碳酸盐样品的平均δ13C0.49×10-3十分接近，也与寒武系地层δ18O值-5×10-3～（-15×10-3）大体相当，表明本区海相灰岩基本上未发生同位素交换。
矿体中方解石脉碳、氧同位素测定结果（5件），δ13C平均-0.52×10-3，δ18O平均-8.27×10-3。本区灰岩比较其δ13C平均值略有下降，而δ18O则十分接近。同时，全部碳、氧同位素数据投点都落在正常海相碳酸盐范围，表明成矿流体中的碳、氧同位素主要来自“地层水”。
4.5 氢、氧同位素特征及流体性质
据2件与闪锌矿共生的方解石测定的δ18OH2O分别为-51.29×10-3和-38.40×10-3。将方解石流体包裹体水的δD值，和另外计算的8件方解石δ18OH2O投影中在成矿流体的氢、氧同位素组成图解中（Taylor，1979），大部分的样点都落在变质水区，小部分样点落在原生岩浆水区[8]。考虑到渔塘成矿区及其附近未发现有岩体出露，变质现象也不显著；而包裹体含盐度较高，并普遍存在烷类有机化合物（CH4）成矿流体的化学性质，表明成矿流体的初始来源可能为古海水及地层封存的建造水，系高盐度热卤水。这类热水流体在运移过程中可与围岩发生水-岩反应，活化围岩中的物质成分，形成富含金属元素的盆地热卤水[14]。
5 矿床成因讨论
本区位于扬子板块东南被动大陆边缘。武陵运动后，本区即转入稳定性沉积阶段。从震旦纪、寒武纪开始，在同生断裂控制的、具有走滑性质的盆地内，沉积了以碳酸盐为主的巨厚沉积层，并接受了来自幔源和古陆风化搬运的、海水生物吸附的、碳酸盐软泥有机缔合与吸附等作用下聚集的Pb2+、Zn2+成矿元素，沉积了含矿的泥状物质，随即遭受覆盖。欲使铅锌发生沉淀，主要是有一定的硫离子存在，这些硫离子主要是由厌氧细菌还原硫酸盐而产生的，Pb2+、Zn2+与在细菌作用下形成的S2-结合，逐渐沉积固结，此谓层状矿形成的初期阶段，即沉积过程中的铅锌富集阶段。此阶段在Pb2+、Zn2+的集中沉淀过程中，化学和生物化学作用以及元素的沉积交代作用可能是沉积成矿的主导因素。其成矿物质的沉积严格地与地层层理平行，矿化层具粘结结构、胶状结构等。成矿完全受岩相控制。
在成岩作用过程中，矿源层和地层一起经受成岩作用，因细菌对有机质的作用，氧逸度的降低，改变了介质条件，引起同生沉积的矿层发生了重结晶，矿物和化学成分发生变化，出现了区别于同生沉积的矿石结构和构造，矿体形态产状也发生了一系列变化，其成岩阶段形成的矿质聚集体，即似层状-透镜状矿体，一般可切穿层理，但不穿过层面。矿石为细晶状、晶粒状，成矿受岩相控制，这也是区内层状矿体的产状特征。
成岩期后阶段，因埋藏一定的深度，温度、压力的增高及外来成矿物质的带入成为主要因素，表现为矿体不仅穿过层理，也穿过层面，形成脉状及不规则状矿体。矿体中“蚀变”作用明显，矿石具细粉晶结构，成矿受构造作用的影响。这是区内某些铅锌矿体并不一定产在藻礁相中的原因。
本区在铅锌沉积成岩成矿作用过程中，生物化学和有机地球化学起了重要作用，矿床中不但有丰富的藻类化石存在，矿体与围岩中都有大量藻团粒或藻砂粒，并且在高倍显微镜下，可见粒状方铅矿产于藻团粒中，方铅矿团粒由千百颗微晶单体方铅矿组成，这种微晶体方铅矿是同生沉积—成岩阶段形成的可靠证据[5]。即便在普通显微镜下亦可见在早期隐微粒状方铅矿与泥晶方解石一起组成不规则状或近于圆形的藻团粒，晚期粒状方铅矿星散浸染于藻团粒之间的亮晶方解石中；早期微粒状淡色闪锌矿与隐微粒方铅矿一起呈团粒状或星散浸染于藻团粒灰岩中，晚期半自形—他形闪锌矿，与方铅矿、黄铁矿一起星散浸染于藻灰岩中[6]。此外，在重晶石脉与藻团粒灰岩接触处偶见同心环带状闪锌矿密集丛生，显示了胶体沉积的特点。
由上述可见，本区铅锌矿的形成与菌藻类生物作用有着直接的关系。从菌藻类生物过程来看，早寒武世清虚洞期铅锌矿床所存在的藻类化石，应属浅水浮游生物，主要发育于波浪作用微弱的潮坪—潟湖地带，可形成低能生物礁。藻类在自营养中具有吸取其他元素的能力，也就是藻类生物在生活过程中具有成矿作用的能力，这点还可从元素的地球化学性质得到旁证。由元素的离子半径可知Ca2+为0.99Å（1Å=10-10m），而半径比Ca2+小的离子如Zn（0.74Å）、Mn（0.80Å）、Cd（0.97Å）很容易进入三方晶系的方解石构造中；而半径比Ca2+大的离子如Ba2+（1.32Å）、Sr2+（1.12Å）、Pb（1.24Å），则容易进入斜方晶系的文石构造中，对现代碳酸盐沉积物的研究表明，碳酸钙原始沉积以稳定的低镁方解石和不稳定的高镁方解石及纹石的形式出现，这在一定程度上可推导古代碳酸盐沉积物。Pb、Zn等金属元素从海水中析出，完全可以进入藻类叠层石的方解石（或文石）中，或者进入二者中。美国学者JH戴维斯（1977）在论述密苏里州东南部铅锌矿成因时指出，藻类在低浓度金属的水溶液中对金属有极大的吸收能力，认为丝状蓝绿藻至少可以把铅富集到5000倍，从含量小于0.2×10-6富集到大于1000× 10-6的程度。本区按岩性和含矿性不同，可将容矿地层清虚洞组划分为三大层，即上部地层（∈1q5—∈1q6）粉晶白云岩，中部地层（∈1q3—∈1q4）藻灰岩，下部地层（∈1q1—∈1q2）豹皮状、条带状泥质灰岩，每层经各抽取190件样品（共570件）作光谱分析结果[15]，Pb平均含量为57.7×10-6、843.4×10-6、458.2×10-6，Zn分别为191.8×10-6、438.4×10-6、215.5×10-6，分别高于布丁盐岩（涂和费）的6.4倍、9.36倍、50.9倍和9.6倍、22.0倍和10.7倍。且中下部的Pb、Zn离散程度最大，是矿床同生沉积和沉积成岩作用的标志之一。据此推算其成矿能力相当可观。尤以中下部地层成矿能力最大，因此铅锌矿主要赋存于清虚洞组中部及下部。由此可设想，本区铅锌矿的富集与藻类生物密集相关，Pb、Zn成矿物质主要来源于菌藻类对Pb2+、Zn2+离子的吸附作用，并使之相对富集于礁体。
总之，渔塘铅锌矿的早期，随扬子准地台被动边缘受同生断裂控制的走滑盆地的形成，Pb、Zn及浸取的壳源物质进入海水中沉淀，受同生断裂控制的走滑盆地的形成，Pb、Zn壳源物质进入还原水体中或封存海水的集中和沉淀过程中，藻类生物对Pb、Zn的直接吸取，起着富集剂的作用，使容矿地层（清虚洞组）中Pb、Zn背景值增高，沉积了含矿的泥状物质（矿源层）。通过岩相结合达到早期沉积阶段的聚矿作用，沿着扬子准地台南东缘大面积分布。在成岩过程中，随着地层的深埋，增温的封存热卤水作用下，使同生沉积的矿泥发生了重结晶及矿物重新组合，在厌氧海相沉积物中，细菌将硫酸盐还原为H2S，H2S与Pb2+、Zn2+等离子反应形成硫化物沉淀，于有利的岩相部位形成了整合型层状、透镜状铅锌矿体。矿石中保存着胶状结构、生物结构等沉积结构，大约在加里东晚期，随着同生断裂的复活和受深部热流的驱动，上升的幔源Pb、Zn及浸取的壳源物质，进入具有孔隙度大的礁相、浅滩相，沿有利构造和岩性部位成矿或叠加富集，使贫铅锌矿富化，并形成脉状及不规则状矿体。可以认为，与其受同生断裂控制的走滑盆地形成关系密切，并产于盆地内的主要含矿岩系和含矿相带，表现出明显的层控和相控特点。本区层状矿体是与围岩整合过渡逐渐形成的，少数非层状矿体虽不同于围岩，具后生成矿的特点，但层状与非层状矿体无论是矿物组合、化学成分、主要硫化矿物与非金属矿物以及硫、铅同位素组成均相当，表明二者属于同期异相的产物，即非层状矿体是沉积作用较晚时含矿溶液交代、充填于同生沉积断裂的产物，其形成略晚于层状矿体，故矿床成因主要属于沉积成岩矿床范畴，仅局部性的脉状矿体兼有成岩期后某些矿床特征。矿床中硫、铅、碳、氢、氧等同位素特征表明，成矿物质和成矿流体主要来源为同时代（寒武纪）围岩地层和同时代的海水硫酸盐。就整个湘西黔东地区与寒武系硫酸盐有关的铅锌汞矿床而论，成矿最突出的特点是沉积地层厚度愈大，岩相稳定性愈好，含矿序列岩石（性）组合发育愈完全，则所形成的矿床规模愈大；反之则小。由此充分揭示了该类矿床自身成矿本质上具有的沉积矿床特性，这也是笔者一再强调的湘西黔东地区赋存于中、下寒武统碳酸盐系中的铅锌汞矿床属于沉积成岩成因的主要论据和支撑点。
6 成矿因素与找矿方向
6.1 沉积相与成矿关系
渔塘铅锌成矿集中区诸矿床均受一定地层层位控制，矿床的“层控性”十分显著，并与岩相古地理有关，尤其与藻礁相关系密切（图3），矿带沿藻礁相延伸（图4），而其他岩相与矿床的关系大不相同。研究表明，在早寒武世清虚洞期，湘西黔东属于广阔的浅海缓坡带，以浅海缓坡相灰岩为特征，局部发育台内浅滩，台地边缘和台地内局部发育古杯点礁等。清虚洞组是湘黔铅锌矿带最主要的容矿层位。矿带以分布于泥晶藻灰岩为主的丘状藻复合体和藻白云岩与颗粒白云岩相互的席状黏带结合体中[16]。矿化带延伸与藻礁相一致。探采资料表明，藻礁相中的矿体多呈缓倾斜整合层带状，与围岩产状基本一致，形态较规则，分布稳定。浅滩相中的矿体多呈透镜状，形态较复杂，矿体规模较小。浅水盆地中的矿体呈囊状、透镜状及脉状、不规则的脉状等，而咸化盆地中一般则无矿体存在，无论产于哪一相带的矿体，其含矿岩系厚度愈大，矿体规模亦愈大，具备沉积成矿的基本特点。
图3 渔塘铅锌矿带清虚洞组一段岩相剖面示意图
1.豹皮状含云质灰岩；2.条带状含云质灰岩；3.白云质灰岩；4.白云石化；5.粗砂屑灰岩；6.细砂屑灰岩；
7.藻屑灰岩；8.鲕粒灰岩；9.灌木藻灰岩；10.葛万藻灰岩；11.岩石相变介界线；12.塌积岩；13.铅锌矿化
图4 渔塘铅锌矿带清虚洞组∈1q3—∈1q5段等厚线及岩相示意图
1.岩层等厚线；2.岩相线；3.矿体范围
铅锌成矿与岩石组合、岩性之间的关系可能是岩相控矿的一个重要原因。本区许多较强的铅锌矿化均与岩石化学成分和物理性质及上覆屏蔽层有关，即岩石化学成分极纯且原生孔隙、后生裂隙发育的高渗透性藻灰岩和其他粒屑灰岩、白云岩等，都是成矿的有利岩性。相反，化学成分不纯，岩层塑性大，孔隙、裂隙不发育的岩石，或者只有微弱矿化，或者根本没有矿。从而出现某些地段藻灰岩没有矿，而不含藻灰岩的岩石反而有矿的现象。据主要勘探线剖面统计，有85%的铅锌矿产于海绵状亮晶藻团粒灰岩、藻屑灰岩中，而更为典型的葛万藻海绵状灰岩、灌木藻灰岩中的矿化机率反而较少。这在一定程度上说明藻灰岩控矿，也就是岩石物理、化学性质控矿。
6.2 藻类与成矿的关系
渔塘铅锌矿含矿岩系厚达300余米，矿体主要赋存于清虚洞组第三段的潮坪—潟湖相藻砂屑和藻团粒灰岩中。作为主要容矿地层清虚洞组中初始Pb、Zn的丰度是较高的，尤其是藻灰岩之类最高（表1），可以为成矿提供充分的物源。而成岩期后或者后期叠加的“热液”成矿作用对矿化的富集并不明显。这点可以从热液（碳酸盐化）蚀变前后藻灰岩的原子吸收光谱化学分析结果对比得到佐证，即热液蚀变藻灰岩相对未蚀变藻灰岩，其Corg含量平均下降353%。K2O含量平均上升346%，而Pb含量平均仅下降0.8%，Zn含量平均上升11%。由此可见，该区“热液蚀变”对Pb、Zn的影响相对并不是重要的成矿因素。
研究表明，由于在成矿过程中发生过细菌活动，故其团粒状方铅矿产于藻团粒之中，不同颜色闪锌矿集合体以藻团粒灰岩作为基质等。这表明渔塘地区铅锌矿成矿物质主要源于藻类对Pb、Zn离子的吸附作用，使之相对富集于礁体。硫质可能来源于较局限的沉积盆地，由细菌作用有机质使用硫酸盐还原而成。Pb、Zn成矿过程中硫酸盐的还原是通过硫酸盐细菌来完成的。这种细菌是一种厌氧微生物，与Pb、Zn硫化物有关的生物作用，既可以发生在沉积期—成岩期，也可以发生在成岩期—成岩期后，这些微生物可在低温条件下繁殖，使硫酸盐还原生成H2S导致Pb、Zn硫化物沉淀[17]，因此说，硫酸盐的细菌还原作用被认为是导致沉积 成岩环境中形成硫化物的主要机制。故其成矿物质（Pb、Zn）与有机物质的生成机理有着相同的地球化学过程。由此可见，藻类（有机地球化学）对渔塘地区铅锌矿的成矿至关重要。
表1 渔塘地区地层、岩石成矿元素含量一览表
6.3 构造与成矿关系
本区铅锌矿除了岩相古地理控矿外，成岩期后的成矿作用与构造关系在某些矿段较为明显，除了那些直接产于构造裂隙中的各种非整合型矿化外，就是最典型的层状矿体，有的也与构造有关，如花垣太阳山矿床，矿体规模最大、最密集的地段，正是本区经历燕山期叠加在NE向构造之上的NW向横跨褶皱（半背斜）地段，该矿床中另一个NE向较富的矿体也是直接受SEE向倾伏的背斜和断裂控制。由此可见，在本区沉积 成岩成矿期后叠加在容矿层及其盖层中的构造作用（主要是褶皱）是形成富矿体的重要因素之一。这类矿体既有层状产出的特征，又有呈脉状形态产出者。但矿床在本质上仍保留了沉积成岩矿床的地质特点。
6.4 找矿方向
渔塘铅锌矿化带成矿集中区带位于区域性摩天岭穹隆背斜构造的北西翼，其间发育着一系列次级舒缓褶皱构造，是成矿的主要构造形式。构造方向为NE向，与控矿岩相带延伸方向一致，从沉积成岩成矿观点来看，矿床与容矿地层如影随形，本区铅锌矿化带主要赋存于清虚洞组某些特定相带中，这是找矿的先决地质条件，因此，区域找矿首先应沿清虚洞期台地边缘藻礁浅滩相带中查找。从区域相带分布来看（图5），花垣以北至张家界一带应为区域找矿的主要地区，该地区既是藻礁浅滩相带向NEE延伸地区，又是湘西弧形构造弧顶部位，岩相和构造条件均十分有利。因此，应根据岩相特征、含矿岩系厚度、结合构造（尤其是叠加在NE向构造的NW向横跨褶皱）等综合分析，开展隐伏矿床的找矿工作，而编制地表岩层走向线图是研究NW向构造的有效方法。开展“第二找矿空间”的勘查，近年来宜昌矿产所等地矿系统的研究人员，将产于扬子地台周边的碳酸盐岩中的层控及层状铅锌矿床定位为我国特有的“扬子型”铅锌矿床。笔者认为，在湘西—鄂西包括黔东地区“扬子型”的铅锌矿床最具找矿潜力的非产于下寒武统清虚洞组（∈1q）碳酸盐岩中的“渔塘式”（或“花垣县”）铅锌矿床莫属。但在湘西地区类似“渔塘式”的优势矿产资源探采开发程度高，未来勘查方向必然是矿带的延深方向，即“第二找矿空间”。根据湘西地区层控与层状铅锌矿床的成矿特征，首要的地质条件必然是具备厚大的藻礁相碳酸盐岩，且岩相纵横变化较稳定者。目前据深部少量控制性钻孔资料，已探查到的铅锌矿体厚0.97～4.95m，矿石含Pb0.73%～3.55%，Zn0.50%～1.39%，预测资源量300～400万吨。
图5 渔塘铅锌矿化带与岩相分布略图
1.台地边缘藻礁浅滩相带；2.区域性断裂；3.区域铅锌矿化带；4.区域汞矿化带；5.渔塘铅锌矿
总之，渔塘铅锌矿成矿区（带）是湘西地区最具找矿潜力的铅锌矿带。已知矿床和周边地区尤其是已知矿床深部第二空间潜力巨大，找矿的重点是以锌为主的层控和层状铅锌矿床。
致谢 成文过程中，参考并引用了湖南省地矿局四〇五队等和本队有关资料，湖南省地质勘查院、湖南省有色地质勘查局二四五队等有关资料，特此说明。审稿专家对本文多次提出了建设性的意见，编辑多次进行悉心指导，在此一并致以诚挚的谢意。
注 释
①湘西矿产资源综合研究发展中心.湘西地区铅锌矿找矿研究，2007.
②湖南省地勘局四〇五队.湖南省花垣县渔塘矿田铅锌矿富矿成矿规律及其预测，1990.
③湖南省地质调查院.湘西北地区铅锌锰找矿方向研究，2007.
④鲍振襄，孙际茂，陈明辉.湘西北地区渔塘铅锌矿化集中区深部找矿研究，2008.
⑤湖南省地质调查院.湖南花垣—凤凰地区铅锌矿调查2010年度工作方案，2010.
⑥湖南省地勘局四〇五队.湖南花垣—凤凰地区铅锌矿整装勘查实施方案，2009.
⑦湖南省有色地质勘查局二四五队.湖南省保靖新晃汞矿带”汞中找矿”研究，2010.
⑧刘宝，余光明，徐新煜.关于沉积演化过程中的成矿作用问题，1980.
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[1]文章来源：《地质与勘探》，2011年第2期。作者简介：陈明辉（1973—），男，湖南龙山人，高级工程师，主要从事矿产地质勘查研究与管理工作。
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