新疆火烧云铅锌矿矿石特征研究

时间：2024-08-31

彭玉旋，岳蕴辉，况守英，王玉山

(新疆矿产实验研究所，新疆乌鲁木齐831000)

火烧云铅锌矿是新疆地矿局八队于2011年在和田西昆仑发现的世界级超大型铅锌矿，通过预查、普查及勘探工作，目前资源量估算铅锌金属量为1 706.17×104t，是现在国内发现储量最大的铅锌矿床，该发现大幅改变了全国铅锌资源分布格局，使新疆成为全国铅锌资源大省前列，深入研究该矿山对其开发开采具一定参考价值。前人多从矿床、矿体及矿石特征研究，认为火烧云铅锌矿为碳酸盐型铅锌矿床，处于三江成矿带北部喀喇昆仑-羌北弧后前陆盆地，为新疆和田地区首次发现此类型超大型铅锌矿床[1-2]，本文从微观角度详细研究矿石特征及矿床成因，以期为完善矿床及区域成矿理论提供基础资料。

图1 新疆和田县火烧云一带地质图Fig.1 Geological map of Heitian in Xinjiang

1 矿床地质概况

1.1 矿区地质概况

火烧云铅锌矿床大地构造位置处于华南板块(Ⅳ)-羌塘微板块(Ⅳ2)之喀喇昆仑中生代陆缘盆地(Ⅳ23)，分布于喀喇昆仑北坡，乔戈里-空喀山口大断裂及天神达坂-乔尔天山大断裂分别从该矿区南北两侧通过(图1)[3]。区域上广泛出露新生代、中生代及古生代地层，其中侏罗系为主要赋矿地层，是一套陆棚-台地-局限台地相沉积，为浅海相碳酸盐岩夹碎屑岩建造[4-5]，自下而上分为两段，火烧云铅锌矿化体产于上段2、4层中，明显受地层(碳酸盐岩)控制。区域内侵入岩不发育，火山活动较弱。矿区构造简单，工作区断裂有近EW向、NE向、NW向3组。

火烧云铅锌矿区目前共圈定6个矿体，地表圈定3个矿体，深部圈定多个盲矿体，其中Ⅴ号矿体铅锌资源量约占矿区总量的93%，锌平均品位为23.58%，铅平均品位为5.63%。

1.2 赋矿岩石

赋矿岩石多为厚层灰岩，次为白云岩等。此次收集火烧云铅锌矿矿区15、19、23勘探线8个钻孔54件岩石样品薄片，分析大量光薄片镜下特征认为矿区岩石类型简单，交代蚀变作用很弱。

图2 围岩及矿石显微组构特征Fig.2 Maceral characters of surrounding rock and mineral ore

泥/微晶灰岩泥晶-微晶结构，主要由泥晶或微晶方解石构成，叠加白云石化(图2-A)。

内碎屑灰岩主要由内碎屑和亮晶方解石胶结物组成，内碎屑由泥晶方解石构成，呈圆状、扁圆状，粒径较细，可见少量生物碎屑(孔虫、介形虫等)、陆源碎屑及鲕粒。

鲕粒灰岩由鲕粒和胶结物构成，鲕粒多呈圆状、扁圆状分布，内部具环带构造，由不同颜色泥晶方解石构成(图2-B)，可能与有机质混入有关。

粒屑灰岩由内碎屑、生物碎屑、陆源碎屑和胶结物亮晶方解石构成(图2-C)，以内碎屑为主，含较多陆源碎屑，表明其沉积环境不稳定。

白云岩夹在厚层灰岩层中或与灰岩互层产出，分布规模、数量明显较灰岩小。

矿区围岩蚀变弱、类型简单，见白云石化、方解石化、石膏化及黄铁矿化、褐铁矿化(图2-D)，呈浸染状、脉状产出，或呈交代港湾、孤岛状、阴影状构造，部分受到风化淋滤作用。

2 矿石特征

所有测试分析在新疆矿产实验研究所鉴定分室完成，使用了偏反光显微镜(Leica DM2700P)和电子探针(JXA8230)观察拍照和分析成分，共分析矿床8个钻孔不同层位46件矿石样品光薄片。矿石中有用矿物种类较少、矿物组合简单，脉石矿物少而简单(表1)。

表1 火烧云铅锌矿矿石矿物分布表Table 1 Ore mineral distribution table of Huoshaoyun Lead-zinc ore

2.1 矿石矿物特征

菱锌矿是锌的主要来源，含量高，空间上分布稳定，变化很小。矿区菱锌矿多呈黄褐色，镜下呈白-褐色，半自形-他形粒状，粒径很细，多具环带构造，外形规则，呈不同颜色同心圆状分布，颜色差异与铁元素含量有关，铁质多则颜色深(图2-E)。镜下见典型堆晶结构(图2-F)，粒径、形态变化小，表明当时具有稳定的成矿环境及物质来源，结晶是在低温、浓度过饱和的含矿溶液中围绕多个结晶中心连续沉淀的结果。局部见皮壳状、晶洞(孔洞)构造，皮壳由胶状菱锌矿构成，晶洞中生长无色透明菱锌矿晶芽或白铅矿(图2-H)，后者是菱锌矿最晚阶段的产物。将菱锌矿12个样品电子探针分析数据平均值(CO2为35.892，ZnO为57.102，FeO为3.736，PbO为0.419，MnO为0.529，CaO为0.648，MgO为0.469，CuO为0.023)与其标准值对比，ZnO明显低，CO2相近，但FeO含量较高，且具一定变化规律。结合镜下观察可知，随着铁元素含量(多集中于3%～4%)升高，菱锌矿颜色从浅到深，其他元素含量变化则无明显规律。

方铅矿常见但含量低，为1%～5%，铅的主要矿物来源之一。多呈他形粒状，粒径为0.01 mm±，集中分布，部分呈乳滴状、似文像状与白铅矿交生，常被其交代呈孤岛状(2-I，G)，少量呈单体充填在菱锌矿粒间或少部分呈脉状、团块状分布，形成晚于菱锌矿，常与黄铁矿、磁黄铁矿共生，属于硫化物阶段产物。将方铅矿9个样品电子探针数据平均值(Pb为85.497，S为12.996，Cu为0.024，Zn为0.706，Fe为0.025，Cd为0.170，Se为0.021)与其标准值对比，主元素含量相近，Cd明显偏高，其他元素含量低。Cd在矿石中平均品位0.032%，探针分析结果表明，Cd赋存于方铅矿中，在选矿过程中可富集回收方铅矿提取有益元素Cd，增加矿山经济效益。

白铅矿多见但含量不高，含量为1%～5%，薄片中无色，他形-自形(图2-K)，有时沿边缘交代方铅矿，呈港湾状、孤岛状分布(图2-G)，显示二者同生的特点，或呈不规则团块状、脉状分布于矿石原生孔隙中。由白铅矿8个样品电子探针分析数据平均值(PbO为83.328，CO2为16.511，MnO为0.005，FeO为0.069，ZnO为0.117，MgO为 0.002，CaO为0.124)可知，其中主元素Pb、CO2与白铅矿标准值(Pb为83.53，CO2为16.47)对比，含量相近，其他元素含量普遍很低，也无规律可循。

锰铅矿分布较少但很常见，5%左右，结晶无完整形态，呈星点浸染状分布，多受周围共生矿物支配，属于铅锰胶质体沉淀产物，分布在菱锌矿粒间或沿其解理、环带、皮壳微层理分布(图2-H，M)，生成与主成矿阶段菱锌矿同时或略迟，但早于方铅矿、白铅矿和黄铁矿等。锰铅矿电子探针分析结果：PbO为32.23，MnO为48.952，ZnO为3.481，Cu2O为0.141，FeO为0.377，Al2O3为0.148，MgO为0.037，CaO为0.298，在不同颗粒上给出数据差异较大。

矿石中金属硫化物很少，见少量黄铁矿、磁黄铁矿，自形-他形粒状，粒径很细，呈单体星点状分布菱锌矿粒间，多与方铅矿、白铅矿共生，分布于粒间，常见黄铁矿褐铁矿化。

2.2 脉石矿物特征

矿石中脉石矿物分布最大特点是矿物种类简单，含量很低，主要有石英、方解石、白云石及石膏，分布于菱锌矿等矿物粒间。

2.3 矿石结构构造及矿石类型

矿石组构相对简单，结构以原生堆晶结构为主，交代结构、胶体结构及似文像结构等较少，构造以块状构造为主，在空间上构成层状矿体，局部可见条带状构造，皮壳状构造、环带构造等。

矿石类型有块状矿石、脉状/条带状矿石及角砾状矿石3种，以块状矿石为主，形成于主成矿阶段，以堆晶方式生长，矿物组合为菱锌矿+少量锰铅矿。脉状/条带状矿石类型则生成于成矿中期或晚期阶段，矿物组合为方铅矿+白铅矿+黄铁矿+磁黄铁矿。金属硫化物的生成与矿液中菱锌矿不断晶出，硫逸度显著增高、硫离子浓度增大有关。

2.4 成矿阶段划分

根据矿石结构、构造、矿物之间成因关系及空间上矿体与围岩分布特点分析，矿区矿石矿化期、矿化阶段主要划分为3期3个阶段。成岩期、成矿期和表生期。成岩期主要生成灰岩和白云岩等成矿围岩；矿化期分碳酸盐矿化阶段、硫化物成矿阶段及热液交代阶段；表生期不发育，在地表形成褐铁矿化及黄钾铁矾化(表2)。

表2 矿物生成顺序简表Table 2 Simple sequence of Mineral formationed

2.5 同位素测试及矿床成因分析

董连慧等对火烧云Pb-Zn矿床做了C，O及Rb，Sr同位素定年分析[1]。C，O同位素测试指示C，O为海水及岩浆热液的混合流体，来源于岩浆热液与海水，表明Pb，Zn可能部分来自深部岩浆岩。Rb，Sr同位素测试认为成矿年龄为(186±6)Ma，成矿时代为早—中侏罗世。在火烧云矿区相邻地区的同一地层发现Pteromorphiagen et sp.，Montlivaltiasp.，Virgatosphinctessp.等化石❶❶ 1∶25万温泉幅(144C002002)区域地质调查报告，2005.，指示该地层形成于侏罗纪，与上述测试年龄一致。

将火烧云铅锌矿床与世界其他类型铅锌矿进行对比[6]，其整体上呈热水沉积成因特征，成矿物质部分来自于岩浆热液，矿区发育石膏等喷流作用指示矿物，成矿时代与地层年代相近，说明其具同生成矿特征，与董连慧等认为火烧云铅锌矿床为(SEDEX)碳酸盐型Pb-Zn矿床观点一致。