瓦赞蒂剪切带中的非硫化物型锌矿床

瓦赞蒂矿床位于巴西东南部米纳斯吉拉斯州（Minas Gerais）瓦赞蒂镇东北方向6km处，是一处密西西比河谷型锌矿床。瓦赞蒂矿山于1998年开始产锌，目前由沃托兰廷工业公司（Votorantim Industrial S A）运营，采取坑采和露采结合的方式。矿床累计探明锌金属储量约513×104t，平均品位为18%（施俊法等，2010），是巴西最大的锌矿床之一，2014年共生产锌15×104t。

（一）区域地质背景

瓦赞蒂矿床产出于圣弗朗西斯科克拉通的西缘，处在长1000km、宽300km的巴西利亚褶皱带的东部。巴西利亚褶皱带是一个复杂的叠瓦状推覆构造体系，大致走向为南西-北东。该褶皱带位于不稳定地块内，地块的构造分化形成于新元古代巴西利亚造山运动中宽阔海盆的闭合作用。巴西利亚褶皱带的岩石层序向东推覆，向西则变形和变质程度逐渐加大。

瓦赞蒂矿床产出的区域地层主要为瓦赞蒂群，属于巴西利亚褶皱带南部的变质碎屑岩单元（图8-5）。从底部到顶部可以依次划分为7个岩组，分别为：圣安东尼奥博尼图（Santo Antonio do Bonito）组、罗西尼亚（Rocinha）组、拉加马尔（Lagamar）组、塞拉加洛特（Serra do Garrote）组、塞拉波索沃德（Serra do Poso Verde）组、莫洛卡卡里奥（Morro do Calcario）组和拉帕（Lapa）组。底部的圣安东尼奥博尼图组和罗西尼亚组是含磷灰石的变泥质岩单元。拉加马尔组主要由碳酸盐岩组成，岩性为白云石角砾岩、暗灰色灰岩和柱状叠层石生物岩礁。塞拉加洛特组的岩性组成为含黄铁矿的碳质灰色板岩、石英岩。塞拉波索沃德组由灰色到红色的薄层白云岩、灰色到绿色板岩、绢云母千枚岩、暗灰色白云岩以及含黄铁矿碳质页岩组成，该组地层为瓦赞蒂锌矿床的主要赋矿层位。莫洛卡卡里奥组地层由叠层石生物岩礁、角砾岩、白云岩和碳质页岩组成，该组是区域莫罗阿古多（Marro Agudo）、法贡德斯（Fagundes）和安布罗希亚（Ambrosia）等铅锌矿床的赋矿地层。拉帕组岩性组成为黑色碳质板岩和千枚岩。

图8-5　瓦赞蒂矿床区域地质图（Babinski et al，2005）

瓦赞蒂地区岩浆活动较弱，仅分布有一些变基性小岩体，且大部分发现在瓦赞蒂矿山的地下坑道内。变基性岩出现在瓦赞蒂剪切带中，其上由角砾岩、热液蚀变岩以及主要由硅锌矿组成的非硫化物型锌矿石呈叠瓦状覆盖。变基性岩脉和矿体被断层错动，同时被后期的热液脉体穿插，形成了目前矿体和围岩之间的复杂关系（Babinski et al，2005）（图8-6）。

（二）矿床地质特征

瓦赞蒂群变质碎屑岩中的锌-（铅）矿床多由断层或剪切带控制，其矿石矿物学特征（含硫化物或含硅酸盐）和矿化类型独特，矿化作用与区域上长期存在的热液系统有关。同时，该热液系统与新元古代瓦赞蒂群的成岩和变形作用也密切相关。瓦赞蒂锌矿床属于深成非硫化物型锌矿床，是伴随瓦赞蒂剪切带演化的后生矿床。在剪切带中，主要的控矿构造为瓦赞蒂断裂，该断裂长约12 km，走向北东50°，与拉帕组沉积同期形成，断层带内容矿围岩被剪切，局部发生重结晶。热液蚀变主要由断裂控制，并且形成了一个复杂的网脉状角砾岩带，其中充填有白云石、铁白云石、菱铁矿、碧玉、赤铁矿和绿泥石等矿物。矿体一般为数厘米至数米宽的脉体，组成矿石的金属矿物主要有硅锌矿、菱铁矿、赤铁矿、锌铁尖晶石、红锌矿、菱锌矿、磁铁矿等，脉石矿物包括白云石、石英、重晶石、磷灰石等。在剪切带中，还有由富镉的闪锌矿和方铅矿组成的硫化物小矿体，其上叠瓦状覆盖着含硅锌矿的矿石和热液蚀变的围岩。矿化带及围岩蚀变矿物包括亚铁白云石、铁白云石、菱铁矿及交代的二氧化硅等（施俊法等，2010）。

图8-6　瓦赞蒂矿床剖面图（Babinski et al，2005）

（三）控矿条件

1.构造控矿

瓦赞蒂矿床是伴随瓦赞蒂剪切带演化的后生矿床，属于典型的构造控制型深成非硫化物铅锌矿床，热液蚀变和矿化现象都明显受到瓦赞蒂断裂带控制，大部分矿体呈脉状沿断裂产出。(www.xing528.com)

2.岩相控矿

瓦赞蒂矿床的赋矿围岩主要由白云岩等新元古代碳酸盐岩组成，此类矿床与新元古代碳酸盐岩围岩有一定的成矿专属性。

（四）成矿模式与找矿标志

1.成矿模式

深成非硫化物型锌矿是由低—中温（80～200℃）富锌贫硫的还原热液流体与贫硫的氧化流体混合而成。构造控制型矿床是富氧流体沿断层带向下流动与同上运移的富锌贫硫的还原热液流体混合，在有利的构造部位（如不整合面等）发生成矿作用；构造控制型矿床多发生在断层带内，氧化流体可以是海水、地下水或与氧化岩石物质（红层或风化层）达到平衡的盆地流体。还原热液流体多为深成贫硫的、还原性和弱酸性的成矿流体。氧化流体中硫含量决定了是硫化物还是非硫化物的沉淀。氧化流体中硫的连续消耗导致早期闪锌矿的沉淀，并伴有硅锌矿的沉淀，这可以解释巴西瓦赞蒂矿床中观察到的矿物共生序列（图8-7）。

图8-7　深成非硫化物型构造控制型锌矿成矿模式图（Hitzman，2003）

2.找矿标志

（1）深成非硫化物型锌矿床的勘查目标，应以赋存已知非硫化物型锌矿床、层状锰矿床或布罗肯希尔型矿床的沉积地层为重点。对巨厚沉积层的氧化状态进行测量，有助于勘查靶区的选择。

（2）已发现的构造控制的硅锌矿矿床多产于新元古代—早寒武纪地层。因为这一时期的地质历史以大规模冰川作用为主，大陆冰川作用向冰盖之下注入了大量的氧化地下水，为与富金属热液流体混合提供了丰富的富氧贫硫地下水。

（3）碳酸盐岩地层之上的不整合面和直接位于碳酸盐岩地层之上的红层是重要的勘查层位。这种层位常出现在盆地的中上部和不整合面附近，有利于在沉积环境下形成的还原性流体沿构造向上运移与来自岩层的氧化性流体的有效混合。

（4）硅锌矿、硅锌矿-闪锌矿、闪锌矿-硅锌矿矿物组合标志。有经济意义的矿床，通常由贫硫富锌的还原性流体与贫硫的氧化性流体的混合形成，容矿岩层中上述矿物组合，能反映出氧化还原环境的变化。而硅锌矿、铁白云石、水锌矿和菱锌矿等表生矿物，在短波红外光谱中具有特征光谱，因此，在植被覆盖稀少的地区可利用遥感技术进行测量。