0 引言

陕西省凤太（凤县—太白县）矿集区地处秦岭造山带西段，是南秦岭铅锌金多金属成矿带的重要组成部分。自 20 世纪 60 年代至今，凤太矿集区累计已探明的铅锌金属储量超过 500 万 t（李建华， 2008；王义天等，2020），成为秦岭成矿带继西成矿集区之后第二大铅锌矿集区（王瑞廷等，2021）。前人已经对凤太矿集区内的铅锌矿做了大量矿床地质、矿床地球化学、年代学、矿床成因等方面研究工作（祁思敬和李英，1993；王集磊等，1996；方维萱， 1998；李厚民等，2009；张帆，2010；王瑞廷等，2011； 张海等，2011；胡乔青等，2012，2013；任鹏等，2014； 胡乔青，2015；张革利等，2020；杨林楠等，2022），基本查明了区内铅锌矿床地质地球化学特征、控矿构造和找矿标志，对铅锌成矿规律进行了一定的分析，但对典型矿床成矿模式研究深度不足，未建立典型矿床找矿预测模型。

2016年中国地质调查局开展的“全国重要矿集区找矿预测”项目在陕西省凤太矿集区引入了“三位一体”找矿预测理论，本文在典型矿床研究的基础上，总结了铅硐山—东塘子铅锌矿床地质特征，构建了成矿地质体、成矿构造与成矿结构面、成矿作用特征标志“三位一体”地质模型，叠加物化探和遥感异常特征形成了典型矿床找矿预测模型。以期为陕西省凤太矿集区深部找矿勘查提供有力的支持。

1 凤太矿集区地质概况

凤太矿集区地处秦岭造山带中部凤县—太白华里西—燕山期贵金属有色金属成矿亚带，其大地构造位置处于秦岭弧盆系（Ⅱ级）南秦岭陆缘盆地 （Ⅲ级）凤县—镇安陆表海盆（Ⅳ级）内，北部涉及商丹蛇绿混杂岩带（Ⅲ级）部分区域（潘桂棠等，2009；王宗起等，2009；李伟等，2021）。受晚华力西—印支期华北板块与扬子板块强烈碰撞以及东部佛坪隆起和西部罗汉寺隆起的影响，中生代区内又发生强烈的陆内逆冲推覆和东西向的隆升作用，致使区内褶皱和断裂十分发育，并形成在北东向基底隆起基础上发育起来的北东向隆起带和凹陷带（盆地），奠定了区内现今的构造格局（王瑞廷等，2007）。

区内出露泥盆纪地层为一套浅变质滨浅海相碳酸盐岩-泥质碎屑岩建造。自下而上有中泥盆统马槽沟组（D₂m）中厚层变长石杂砂岩和薄层砂质灰岩；中泥盆统古道岭组（D₂g）结晶灰岩和含生物碎屑灰岩。上泥盆统星红铺组（D₃x）含炭钙质千枚岩、铁白云质粉砂质千枚岩和绿泥粉砂质千枚岩；上泥盆统九里坪组（D₃j）砂岩-砂质千枚岩-粉砂质碳酸盐岩的类复理石建造。古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩之间的的含炭过渡层是本区铅锌矿床的赋矿层位。

凤太矿集区北以山阳—凤镇断裂（F₂ ¹）为界，南以酒奠梁—江口断裂（F₂ ²）为界的一个菱形块体，区内是以北西西向褶皱和北西西向断裂形成的褶皱断裂构造组合，主构造线为北西西向（图1）。主构造为大型的古岔河—殷家坝复式向斜，两翼次级褶皱多呈紧闭线状平行排列，并向东西两端倾伏。断裂构造主要发育北西向、北西西—东西向、北东向3 组。其中北西西—东西向断裂最为发育且规模大，形成时间早，是区内主要断裂，控制矿床、矿带和岩脉带的分布。东西向断裂成群成带分布，叠加于北西西—东西向褶皱和断裂之上，常被岩脉充填。

区内普遍发育印支期的中、酸性岩浆岩，主要为东南部的西坝岩体和北部的花红树坪岩体。西坝岩体主要由花岗闪长岩和二长花岗岩组成，其中花岗闪长岩锆石U-Pb年龄为（218±1）Ma，二长花岗岩锆石U-Pb年龄为（219±1）Ma（张帆等，2009；张革利等，2018），形成于晚三叠世。花红树坪岩体主要由中细粒花岗闪长岩组成，岩体锆石 U-Pb 年龄为 （214.2±2.7）Ma（张亚峰等，2018），时代与西坝岩体同为晚三叠世，岩体与围岩接触带发育角岩化、矽卡岩。同时区内各类岩脉广泛发育，主要为北西西向花岗斑岩脉带和北东向闪长岩脉带。

1—下白垩统东河群；2—石炭系；3—上泥盆统九里坪组砂岩；4—上泥盆统星红铺组千枚岩；5—中泥盆统古道岭组灰岩；6—中泥盆统马草沟组砂岩；7—二长花岗岩；8—花岗闪长岩；9—地质界线；10—角度不整合界线；11—板块缝合带；12—断层及编号；13—铅锌矿带；14—铅锌矿床；15—金矿床；16—铅锌铜矿床

凤太矿集区矿种以铅锌和金为主，局部有少量铜。铅锌矿床具有集中成带分布的特征，以古岔河复式向斜核部为界划分为南、北两个集中分布区。北部铅锌矿床集中分布区位于八方山—银母寺一带，并沿控矿背斜核部形成 3 个铅锌矿带。（1）长沟 —洞沟—柳树沟—水晶沟铅锌矿带，已发现长沟、银洞山、洞沟小型矿床 3 处。（2）尖端山—八方山— 二里河铅锌矿带，已探明尖端山小型矿床和八方山 —二里河大型矿床。（3）银母寺—大黑沟铅锌矿带，已探明银母寺中型矿床和大黑沟小型矿床。南部铅锌矿床集中分布区位于铅硐山—水柏沟背斜的西段，已探明铅硐山—东塘子和银洞梁大型矿床 2 处，以及手搬崖、黑崖和峰崖中型矿床3处。铅锌矿床均受背斜构造与岩性界面控制，矿体赋存于古道岭组与星红铺组接触部位，赋矿岩性为硅化灰岩。北部铅锌矿床集中分布区以八方山—二里河铅锌矿床为代表，控矿背斜向东侧伏，南部铅锌矿床集中分布区以铅硐山—东塘子铅锌矿床为代表，控矿背斜向西侧伏。

2 铅硐山—东塘子铅锌矿床地质特征

研究区主要出露有中泥盆统古道岭组（D₂g）和上泥盆统星红铺组（D₃x）地层。古道岭组主要岩性为薄－中厚层状结晶灰岩、含炭含生物碎屑微晶灰岩，其顶部有一层厚数米至数十米的硅化蚀变岩层，凤太矿集区主要铅锌矿体均受该层控制。铅锌矿体主要产于星红铺组第一岩性段第一层（D₃x₁ ¹ ）底部与古道岭组（D₂g）之间的硅钙岩性接触界面（图2）。

研究区褶皱构造为铅硐山背斜，核部为古道岭组，翼部为星红铺组，总体为一轴面近于直立，向西倾伏的“M”型复式背斜，在铅硐山矿段背斜南翼陡倾，深部局部向北倒转。背斜转折端部位由南北两个次级分支背斜组成，背斜脊线倾伏方向 282º～288º，倾伏角 19º～44º。断裂构造以近东西向、北西向断裂为主，其次为北东向断裂。近东西向F₁ ¹ 断裂分布于矿床南侧，走向 100º，倾向北，倾角 60º～82º，沿断裂带充填闪长玢岩脉；F₁ ² 断裂发育于铅硐山背斜南翼，走向 275º～295º，倾向北北东，倾角 61º～88º，断层沿倾向呈波状弯曲，为压扭性，斜切地层，破坏矿体与南翼地层的连续性；F₁ ⁴ 断裂发育于铅硐山次级背斜北翼，为一逆推断层，断层走向 270º～280º，倾向北—北北东，倾角54º～75º，倾向延深大于 500 m。在古道岭组与星红铺组接触界面常发育层滑断层，在背斜北翼铅锌矿体部位发育一系列左行北东向断裂，对矿体有小范围错动。

1—上泥盆统星红铺组第二岩性段；2—上泥盆统星红铺组第一岩性段第二层；3—上泥盆统星红铺组第一岩性段第一层；4—中泥盆统统古道岭组；5—断裂及编号；6—闪长玢岩脉；7—地层产状；8—铅锌矿体及编号

研究区未见较大规模侵入岩体，但脉岩发育，岩性主要为闪长玢岩和花岗斑岩。闪长玢岩脉呈北东向展布，花岗斑岩脉呈近东西向。花岗斑岩多发育于铅硐山背斜南翼，并斜切背斜南翼Ⅱ-1 矿体。东塘子矿段深部钻探控制花岗斑岩脉厚度变大，局部斜厚达60余米，预示深部存在隐伏岩体。

全矿床由 10个矿体组成，其中以Ⅰ-1、Ⅱ-1号矿体规模最大。Ⅰ-1、Ⅱ-1号矿体在铅硐山矿段分别产于铅硐山复式背斜北支背斜北翼与南支背斜南翼古道岭组（D₂g）灰岩与星红铺组（D₃x）千枚岩接触界面（图2a），在东塘子矿段矿体完全隐伏，矿体产于南北两分支背斜鞍部与两翼两组地层接触界面，并且鞍部矿体厚度最大（图2b）。赋矿岩石为硅化铁白云岩、硅化灰岩和少量硅化千枚岩。

Ⅰ-1号矿体在东部铅硐山矿段为主矿体，赋存于北支背斜北翼，在东塘子矿段赋存于背斜鞍部及北翼，走向 90º～100º，倾向 0º～7º，倾角 56º～78º，向西倾伏，倾伏角 35º～39º，东塘子矿段倾伏角变为 19º～20º。矿体地表出露长 546 m，深部长 1350 m，沿倾斜最大延深 454 m，平均厚度 9.55 m。矿石类型为硫化矿石，主要为锌矿石、铅锌矿石，少量铅矿石。铅锌资源储量为 56 万 t，Pb 平均品位 1.67%， Zn平均品位7. 06%。

Ⅱ-1号矿体在西部东塘子矿段为主矿体，赋存于南支背斜鞍部及两翼，在铅硐山矿段赋存于南支背斜南翼，走向 115º～120º，倾向 205º～210º，倾角 80º～85º，深部局部向北倒转，向西倾伏，倾伏角27º。矿体地表出露长 65 m，深部长 1800 m，沿倾斜最大埋深 800 m，平均厚度 7.74 m。矿石类型为硫化矿石，以锌矿石、铅锌矿石为主，局部有铅矿石。铅锌资源储量为 67 万 t，Pb 平均品位 1.54%；Zn 平均品位6.89%。

3 铅硐山—东塘子铅锌矿床“三位一体”特征和地质模型

3.1 成矿地质体

研究区内未见大规模的岩浆岩基出露，但发育多条北东向闪长玢岩脉和北西向的花岗斑岩脉与闪长岩脉，两组方向的岩脉均切割矿体。较为发育的岩脉说明了矿区深部存在隐伏岩体。另外，凤太矿集区大规模的岩浆活动时限多集中于 201～230 Ma，铅硐山—东塘子铅锌矿床的金属硫化物 Rb-Sr 等时线年龄为（211.6±2.6）Ma（胡乔青，2016），铅锌成矿与岩浆活动时代具有高度耦合性。同时，通过电子探针对东塘子铅锌矿石中的黄铁矿 Co/Ni进行测试，显示块状矿石中黄铁矿 Co/Ni 值为 4.44～15.57，平均 8.56；脉状矿石中黄铁矿 Co/Ni 值为 8.25～29.20，平均为 18.7；两种类型矿中黄铁矿Co/Ni均大于 1，说明与铅锌矿主成矿期相伴生的黄铁矿在成因上与岩浆活动密切相关（郭永永等， 2019）。综合分析认为铅锌成矿与印支期岩浆活动关系密切，矿床成矿地质体为隐伏岩体。

3.2 成矿构造与成矿结构面特征

矿区构造系统为褶皱与断裂复合构造系统，秦岭造山带在主造山期南北主压应力作用与山阳— 凤镇区域断裂左行走滑共同作用下，形成北西西— 北西向褶皱与断裂构造带，褶皱形成过程中在不同岩性接触界面同时形成层滑构造，逐步发展形成层滑断层。区域构造应力作用形成的褶皱与断裂均为成矿前构造。

根据上述成矿地质体的分析，铅锌最终成为工业矿体与印支期侵入岩浆活动有关，岩浆热液沿早期北西西向断裂构造侵入，岩浆活动晚期岩浆热液沿断裂向上运移，至古道岭组与星红铺组接触的层滑断裂内沉淀成矿，并主要在背斜鞍部虚脱空间内充填交代形成富厚矿体。因此，矿床成矿构造为背斜与断裂复合构造系统。

成矿结构面为古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩岩性接触界面（硅钙面），同时也物理化学条件的转换界面。古道岭组上部是矿床主要含矿部位，岩性为生物微晶灰岩夹千枚状含炭微晶灰岩。

3.3 成矿作用特征标志

矿体赋存于背斜鞍部及两翼延伸部位，沿古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触界面分布，随背斜构造向西倾伏成为隐伏矿体，鞍部矿体厚大，向两翼延伸变小至尖灭。矿石类型为浸染状、条带状、块状及脉状铅锌硫化矿石。矿石矿物主要为闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、黄铜矿等，脉石矿物包括方解石、铁白云石、石英等。矿石结构主要发育结晶结构、交代结构、碎裂结构。矿石构造以块状、透镜状、浸染状、团块状为主，脉状、网脉状、条带状等次之。铅锌品位沿矿体走向自东向西由高变低，与矿体厚度变化基本一致，背斜鞍部矿体厚度最大，品位最高，向两翼逐渐变小至尖灭。围岩蚀变广泛发育于赋矿岩石以及顶底板的近矿围岩，蚀变类型以硅化、白云石化、绢云母化、黄铁矿化、石墨化为主。蚀变强度总体表现为越接近矿脉蚀变越强，远离矿脉蚀变则迅速减弱。闪锌矿微量元素相对富集Sn、W、Co、Ni、而 Zr、Mo、Cs、Ba、Bi 的含量较低。Sn，W 是热液作用中非常活泼的元素，这与矿床中发育大量热液活动形成的石英、方解石脉相一致，表明成矿作用与热液活动密切相关。张革利等（2018）对铅硐山—东塘子矿铅锌矿床 H-O 同位素的研究表明，成矿流体早期来源于岩浆水，晚期有地层水和大气水的混入，成矿温度总体位于中温范围，并通过对铅硐山—东塘子矿铅锌矿床主成矿阶段铅锌矿石开展 S、Pb 同位素分析，显示出海水硫酸盐（蒸发膏岩）与岩浆硫的混合来源特征，铅主要来源于上地壳以及造山过程中岩浆活动深源铅的加入。

3.4 成矿时代与矿床成因

铅硐山—东塘子铅锌矿床的金属硫化物Rb-Sr 等时线年龄为（211.6±2.6）Ma（胡乔青，2016），表明矿床形成时代为晚三叠世。凤太矿集区大规模的岩浆活动时限多集中于 201～230 Ma，铅锌成矿与岩浆活动时代具有高度耦合性。通过电子探针分析，块状和脉状铅锌矿石中黄铁矿 Co/Ni 均大于 1，说明与铅锌矿主成矿期相伴生的黄铁矿在成因上与岩浆活动密切相关。闪锌矿微量元素相对富集 Sn、W、Co、Ni、Sn、W是热液作用中非常活泼的元素，表明成矿作用与热液活动密切相关。H-O 同位素的研究表明，成矿流体早期来源于岩浆水，晚期有地层水和大气水的混入。S、Pb 同位素显示出海水硫酸盐（蒸发膏岩）与岩浆硫的混合来源特征，铅主要来源于上地壳以及造山过程中岩浆活动深源铅的加入。据此，认为铅硐山—东塘子铅锌成矿过程与南秦岭印支期侵入岩浆活动密切相关。矿床成因是受泥盆系古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩之间“硅钙面”控制的层控岩浆热液型铅锌矿床。

3.5 “三位一体”地质模型

依据矿床成矿特征结合成矿地质构造背景分析，成矿地质体为隐伏岩体，其性质为印支期晚三叠世中酸性侵入岩体。据区内出露岩体岩石学特征研究，结合矿石结构构造特征、微量元素特征与成矿时代研究，该隐伏侵入体性质、时代、岩石特征与侵入机制等，应与花红树坪岩体和西坝岩体一致，其都是同时代相同构造背景下的产物。

印支—燕山运动对冲推覆褶皱造山，在区内形成复杂的断裂、褶皱构造组合，北西西向断裂从基底一直延伸至泥盆系地层，与褶皱形成的层间断裂以及背斜鞍部和翼部的减压扩容部位贯通，之后减弱或趋于消失。从岩浆出溶的含矿热液沿早期与褶皱同期形成的纵向断裂（北西西向）构造即成矿构造运移，并与下渗被加热的大气降水和有机水混合，上升至古道岭组与星红铺组接触部位的背斜鞍部虚脱空间以及层滑断裂与伴生次级断裂即成矿结构面中，因降温、降压、流体混合等使络合物分解、沉淀形成矿床，沉淀机制以充填和交代为主。

矿体空间结构受控于区域构造带+背斜构造+ 硅钙岩性接触面。矿体赋存于区域构造控制的褶皱断裂带内，并主要产出于灰岩与千枚岩硅钙岩性接触界面，形成层状矿体，部分产于灰岩内部，形成脉状矿体。铅锌矿床地质模型见图3。

1—中元古界—下古生界结晶基底；2—上泥盆统古道岭组；3—中泥盆统星红铺组；4—生物结晶灰岩；5—结晶灰岩；6—千枚岩；7—推测隐伏岩体；8—断层；9—矿质运移方向；10—铅锌矿

a—研究区地质矿产图；b—地磁ΔT化极平面等值线图；c—化探Pb元素等值线图；d—化探Zn元素等值线图；e—化探Hg元素等值线图；f—化探Cd元素等值线图；g—遥感羟基蚀变异常图；h—遥感铁染蚀变异常图；1—下三叠统西坡组第二岩性段；2—下三叠统西坡组第一岩性段； 3—上泥盆统九里坪组第二岩性段；4—上泥盆统九里坪组第一岩性段；5—上泥盆统星红铺组第三岩性段；6—上泥盆统星红铺组第二岩性段； 7—上泥盆统星红铺组第一岩性段；8—中泥盆统古道岭组；9—铅锌矿；10—断层及编号

4 铅硐山—东塘子铅锌矿床典型矿床预测模型

“三位一体”地质模型展示了成矿地质体、成矿构造、成矿结构面与铅锌矿体的相互作用关系，从地质构造角度论述了铅锌成矿模式。以典型矿床成矿地质模型为基础，叠加矿区物化探和遥感异常特征，形成了典型矿床找矿预测综合信息模型。

1—上泥盆统星红铺组第一岩性段第三层；2—上泥盆统星红铺组第一岩性段第二层；3—上泥盆统星红铺组第一岩性段第一层第二亚层；4— 上泥盆统星红铺组第一岩性段第一层第一亚层；5—中泥盆统统古道岭组；6—铅锌矿体及编号；7—断裂及编号；8—钙质千枚岩；9—铁白云质千枚岩；10—绿泥千枚岩；11—细晶灰岩

铅硐山—东塘子铅锌矿床处于点源状高磁异常向低负磁异常过渡部位，也是串珠状高磁异常带交汇的相对低值区。铅锌矿体及其围岩均无磁性，认为矿床西部及北部局部正负伴生磁异常为浅地表生产活动引起，磁异常能够反映断裂构造。Pb、 Zn、Hg、Cd组合化探异常能直接反映铅锌矿体的赋存位置，但是对埋深大于 500 m 以下的隐伏矿体反映不明显。遥感羟基与铁染异常与铅锌矿体关系不大，但是羟基与铁染异常与控矿的背斜核部古道岭组灰岩大致吻合，能够指示古道岭组灰岩的分布。

自然电位值在0～±40 mV低缓有规律变化的背景场，反映了星红铺组千枚岩的分布；幅值在-100～-500 mV 的异常，反映了出露的矿体及含炭岩层的空间位置。充电电位异常极值与电位梯度异常零值点吻合较好的位置反映矿体及含炭岩层中心位置。电位异常极值与梯度异常零值点对应较好部位连线方向反映了矿体的延伸方向。在铅锌矿体上方往往存在明显的低阻高极化异常，视极化率在 10% 以上，视电阻率小于 200 Ω·m。千枚岩与灰岩视极化率均较低，基本小于 2%。灰岩视电阻率 3000 Ω·m 以上，表现为高阻特征，千枚岩中高阻特征，视电阻率为 800～1500 Ω·m。综合矿区地物化遥特征建立了典型矿床综合信息预测模型平面图与剖面图（图4、图5）。

5 结论

（1）凤县铅硐山—东塘子铅锌矿床成矿地质体为印支期晚三叠世中酸性隐伏岩体，成矿构造为背斜与断裂复合构造系统，成矿结构面为古道岭组灰岩与星红铺组千枚岩接触界面（硅钙面），也是铅锌成矿作用中心。

（2）晚三叠世大规模的岩浆-流体活动为区内铅锌成矿提供了能量与部分成矿物质来源，铅锌矿成矿时代为晚三叠世，矿床类型是层控岩浆热液型铅锌矿床，属于印支期与碰撞造山岩浆期后热液有关的铅锌成矿系列，是构造变形与岩浆侵入两种主要因素控制下形成的成矿系统。

（3）建立了铅硐山—东塘子铅锌矿床“三位一体”地质模型，叠加物化探和遥感异常形成了典型矿床找矿预测模型。凤太矿集区内具有与铅硐山 —东塘子铅锌矿床类似成矿地质条件和物化探遥感异常特征的次级背斜的鞍部及倾斜部位是寻找隐伏铅锌矿的有利地段。

参考文献