0 引言

交代蚀变岩的时空分布是研究热液成矿过程可靠的根据^[1]。对矿床热液蚀变过程研究，主要从蚀变类型、蚀变分带、蚀变矿物组合和蚀变岩地球化学进行^[2-5]。成矿流体与围岩的相互作用在微观上表现为各种成岩成矿物质在空间不同部位的迁移与富集。在热液蚀变作用过程中，岩石矿物组合的变化表现出主量元素的变化，而热液交代微观作用则表现出微量元素呈数量级增加或降低^[6]。元素质量平衡方法被广泛应用于解决岩石在热液蚀变过程中元素质量迁移特征的研究^{[2, 7-8]}。

昭通铅锌矿床位于NE向会泽—牛街断裂、SN向曲靖—昭通隐伏断裂与NW向垭都—紫云断裂的构造复合部位，是滇东北矿集区典型的会泽型铅锌矿床之一^[9]。前人对昭通铅锌矿区成矿规律及其成因等有较深入的研究^[9-17]。特别是韩润生等^{[9, 17]}提出了会泽型(HZT) 铅锌矿床新类型，并建立了构造流体“贯入”成矿模型，强调了冲断褶皱构造作用对成矿流体运移、矿质沉淀成矿的控制作用。Han等^[15]研究了热液蚀变构造岩REE地球化学特征，认为成矿期不同方向、不同力学性质断裂构造受热液作用形成的不同类型构造岩，其REE地球化学特征明显不同，而且可以反演成矿流体的特征。为了进一步研究构造驱动成矿流体与围岩发生水岩作用，本文抓住热液蚀变分带研究的微弱环节，通过剖面实测进行蚀变分带研究，同时选择Grant方程，利用实测数据，计算得出蚀变围岩在蚀变前后主量与微量元素质量迁移的变化情况，对由元素质量迁移导致的矿化作用进行探讨。试验结果证实了矿床蚀变围岩矿物组合分带变化，证实了矿床蚀变围岩元素质量迁移特征的存在，为利用蚀变围岩进行找矿预测提供了矿物组合的依据，同时对成矿作用过程中的水岩反应进行了探讨。

1 矿床地质特征

昭通铅锌矿大地构造位置处于康滇地轴东侧、扬子地块西南缘的滇东北褶皱凹陷带内^[12]。

矿床产于猫猫山倒转背斜倾伏端的NW倒转翼，矿体产出受NE压扭性断裂构造控制(图 1)。根据前人 研究成果^{[13, 18]}，总结了该矿床地质特征：矿体主要产于上泥盆统宰格组第二段的层间断裂带内与中石炭统威宁组压扭性断裂中；矿体呈脉状、透镜状、囊状、扁柱状、网脉状及“似层状”产出，单个铅锌硫化矿体中的块状铅锌矿石，主要由Py、Sp及Ga矿物组成，具块状构造，中粗粒结构、交代结构(Sp，Ga)、粒状结构(Py)(图 2a，反射光)。单个矿体储量可达大型矿床规模；构造控矿和热液成矿特征显著，在平面和剖面上，矿体具明显的尖灭再现、膨大缩小现象，矿体与围岩界线明显，局部有浸染状过渡的特征，成矿深度超过1 000 m；矿石组成简单，主要矿石矿物为方铅矿、闪锌矿和黄铁矿，脉石矿物主要有方解石、石英、重晶石等，矿石以块状构造为主，中粗晶结构及交代结构较发育；矿床铅锌品位高(Pb+Zn平均品位大于25％)，并共伴生Ag、Ge、Ga、Cd、In等有用元素；矿体分带明显，铁闪锌矿+粗晶黄铁矿→闪锌矿+方铅矿→细粒黄铁矿+方解石+白云石；围岩蚀变以(铁) 白云石化、黄铁矿化为主，此外发育硅化、重晶石化等。

2 围岩蚀变

矿床围岩蚀变发育，类型较多，但强度不等，具多期多阶段特点。主要有(铁) 白云石化、方解石化、黄铁矿化、硅化、有机质化、重晶石化等，并形成了相应的蚀变矿物及其组合，其中以(铁) 白云石化、方解石化和黄铁矿化最为典型，是重要找矿标志。

2.1 蚀变类型

白云石化 白云石化的强度随着矿体加深而增强，矿体变厚、矿石品位变富、储量增大，是重要的找矿标志。按成因，可分为沉积成岩和热液成因：①成岩白云岩：在矿区广泛出露，产状稳定。深埋藏作用与区域热动力作用使其重结晶形成，局部可见其呈层状或条带状产出。②蚀变白云岩：呈浸染状、团块状、细脉状、不规则状分布于矿化蚀变带及矿体中，发育溶孔和晶洞，常见灰岩、白云岩残块分布其中。白云石呈半自形粒状，粒径0.2～1.0 mm，颜色为白色、灰白色、米黄色和肉红色。在矿化地段或近矿围岩，白云石结晶较粗大，白云石化较强。

方解石化 主要呈粗晶粒状、团块状、脉状、网脉状，主要发育在矿体及矿化白云岩和北西向断裂带中，或呈细脉状分布于铅锌矿石中。方解石化在整个成矿作用过程中都有产出，据其产状可分为4个期次：①埋藏成岩期：呈白色—灰白色团块状、团斑状或不规则脉状产出于灰质白云岩中，沿方解石节理多充填黑色有机质；②成矿早阶段：呈肉红色红褐色与铁白云石沿层间断裂呈脉状产出；③主成矿阶段：呈白色细小团块状或团斑状产出于铅锌矿石中，方解石内可见颗粒状闪锌矿和方铅矿；④成矿晚阶段：呈白色—灰白色细脉状与闪锌矿或方铅矿细脉共同产出，方解石细脉内亦见颗粒状闪锌矿和方铅矿。

黄铁矿化 具多期性，呈浸染状或细脉状分布于白云岩、方解石中。可以分为两期：①沉积期：呈散点状分布于白云岩中，呈细粒状立方体产出。②热液期：第一阶段黄铁矿是在成矿热液作用下改造沉积期黄铁矿经重结晶作用形成，呈粗晶(2~5 mm)，以五角十二面体与立方体的聚型为主，呈块状、浸染状及条带状集合体产出，分布于矿体内或矿体顶板的白云岩中；第二阶段黄铁矿常沿方铅矿、闪锌矿裂隙呈脉状、网脉状产出；晚阶段黄铁矿呈细粒状立方体，分布于矿体附近断裂破碎带中，距矿体愈近，黄铁矿化愈强烈，反之则弱。

硅化 硅化较弱，仅见于矿体附近围岩，以玉髓、蛋白石的形式交代碳酸盐矿物，偶见石英呈团块状或脉状产出^[16]。

2.2 蚀变岩分带

研究区内中低温热液蚀变比较明显，蚀变分布受NE向控矿断裂控制，在矿体两侧出现蚀变分带，横向对称。据其特征划分为不同蚀变带。由于粗晶白云岩与成矿关系密切，且距离矿体越近黄铁矿化越强，将蚀变岩带进行划分和命名：强黄铁矿化-强方解石化-强硅化粗晶白云岩带(强黄铁矿化带)、黄铁矿化-强方解石化-硅化-含有机质中粗晶白云岩带(黄铁矿化带) 、弱黄铁矿化-方解石化-弱硅化--中粗晶白云岩带(弱黄铁矿化带)。现将760中段蚀变岩带特征分述如下：

强黄铁矿化带 为靠近矿体的蚀变带，其中Py、Cc及石英嵌布于粗晶白云岩中，还有少量的闪锌矿、方铅矿分布。黄铁矿呈细脉状或网脉状嵌布于白云岩裂隙。白云石体积分数为75%~80%，粒径0.02~2.00 mm，呈自形—半自形粒状结构，块状构造。方解石呈脉状、团块状分布于岩石裂隙或节理中。石英呈不规则团状或粒状交代白云石(图 2b,单偏光)。

黄铁矿化带 Py为星点状、脉状或团块状嵌布于中粗晶白云岩或裂隙中。其中白云石体积分数为80%~85%，粒径0.02~0.40 mm，此带以有机质较多为特征。另一特点是相对于强黄铁矿化带，方解石化增强(图 2c，单偏光)。

弱黄铁矿化带 少量Py分布于中粗晶白云岩中。方解石呈网脉状或团块状嵌布于白云岩中。偶见石英颗粒和有机质。具脉状、网脉状构造，粒状、压碎结构(图 2d，单偏光)。

3 蚀变岩带岩石地球化学特征 3.1 理论基础

当流体或热液作用于岩石时，发生物质交换作用，原岩中某些物质部分或全部被带出和新物质带入^[1]。蚀变岩石中一个元素的含量变化可分为两种情况：①元素质量在蚀变过程中的真正得失；②元素在蚀变过程中没有得失，但是受其他元素得失的影响其含量会发生变化。由于元素含量存在定和约束，不同构造蚀变带岩石化学组分的相对变化不能直接比较，这就需要进行质量平衡计算^[18-21]。

本文根据蚀变岩和原岩的化学组分分析资料，利用计算公式(1)，对各蚀变分带主要组分质量迁移进行定量计算。计算公式^[18]：

式中：T_i为成分i在岩石发生物质变化过程中迁入或迁出原岩的总质量或总量(单位g或mol)；M_d为子岩(改变后的岩石) 的总质量(单位g)；ω_ip、ω_id分别为原岩(改变前的岩石) 和子岩(改变后的岩石) 成分的质量分数；ω_jp、ω_jd分别为不活动成分在原岩(改变前的岩石) 和子岩(改变后的岩石) 中的质量分数。原岩总质量假设为1。

3.2 采样及测试方法

对矿床760中段98穿脉进行编录取样，根据分带特征采样13件(图 3，表 1) 用于元素分析，原岩样品采自814中段平面及钻孔编录时采取的细晶白云岩9件样品。样品在无污染环境下研磨至200目，缩分待用，采用AES-MS法测定，测试样品中增加5％的平行样，确保数据的可靠性。测试数据误差在5％以内，分析数据符合规范要求。

3.3 元素迁移特征 3.3.1 主量元素的迁移

实测剖面主量元素分析结果(表 1) 经综合整理和分析，然后再逐个对比，并结合TiO₂作为不活动成分的普遍意义^{[8, 22-23]}，确定TiO₂为不活成分，再应用公式(1) 计算结果(表 2，图 4)。表 2中看出，从弱蚀变白云岩带到近矿带，元素迁移程度有差异。

实测剖面矿体上、下盘蚀变分带近乎相似，矿化蚀变强弱略有差异。从表 1、表 2和图 4可以看出，从细晶白云岩到弱黄铁矿化带和黄铁矿化再到强黄铁矿化带递变过程中，绝大多数主量元素在蚀变过程中都发生了明显的迁入和迁出：1)TFe₂O₃随着围岩蚀变的增强而先减小后增加；2)Al₂O₃、P₂O₅、CaO、MgO、MnO从细晶白云岩到弱黄铁矿化带为迁入，在细晶白云岩到黄铁矿化带蚀变递变过程中为迁出，而在黄铁矿化带到强黄铁矿化带递变过程中又为迁入；3)K₂O仅在黄铁矿化带到强黄铁矿化带为迁入，其他为迁出；4)Na₂O仅从弱黄铁矿化带到黄铁矿化带为明显迁入，而其他为微弱迁出。

总体来看TFe₂O₃、Na₂O、P₂O₅、MnO和MgO这五种组分的迁移量最大，而且大部分化学成分为迁入，在弱黄铁矿化带到黄铁矿化带递变过程中只有Na₂O和TFe₂O₃两种成分迁入。

3.3.2 微量元素的迁移

据ICP-MS的测试结果(表 3，图 5)，利用Ba、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Ag、Cd、In、Tl 、Pb、As共14个元素用来分析微量元素的迁移，结合公式(1) 进行分析，分析结果如下。

绝大多数微量元素处于迁入状态，中低温热液矿床元素迁入量较大：1) 细晶白云岩到弱黄铁矿化带递变过程中，迁入量从小到大的顺序为As→Ga→Ag→Ni→Tl→In→Co→Cd→Pb→Zn，中低温热液矿床元素的迁入量较大；迁出量从小到大的顺序则为Ba→Ge→Cu，而Ba和Ge为低温热液元素，Cu迁出量较大。2) 从弱黄铁矿化带到黄铁矿化带递变过程中，迁入和迁出微量元素数量相近。迁入量从小到大的顺序为Ge→Pb→Cu→Ni→As→Sb，中低温中低温热液矿床元素迁入量略少；迁出量从小到大的顺序则为Ga→Co→Ag→In→Zn→Ba→Tl→Cd。3) 从黄铁矿化带到强黄铁矿化带递变过程中，迁入量从小到大的顺序为Co→Ba→Ga→Tl→As→Ge→Cu→In→Ag→Zn→Pb→Cd，低温闪锌矿常与Cu、Pb共生并与Cd含量增高相关。

4 讨论 4.1 主量元素迁移特征对成矿的指示

从原岩(细晶白云岩) 到弱黄铁矿化带，亲硫元素除少量碱金属元素迁出不明显，总体迁入，显示水岩反应作用较强，原岩发生了强碳酸盐化与弱黄铁矿化。从弱黄铁矿化带到黄铁矿化带，以元素迁出为主，去碳酸盐化使大量Ca、Mg发生迁出，但TFe₂O₃ 和Na₂O迁入，这可能与富Fe流体的沸腾作用有关，Na₂O的迁入量指示热液蚀变作用程度。从黄铁矿化到强黄铁矿化带，多组分明显迁入，尤其TFe₂O₃的大量迁入，其与强黄铁矿化相关，同时MgO的迁入量高于CaO，与热液作用的白云岩化增强有关。

通常，中高温矿床原生晕较宽大，具有较好的浓度分带；中低温较窄，浓度分带不明显。蚀变岩主量元素迁移关系明显，构造对不同蚀变岩带元素分布特征具有重要影响。成矿构造(层间断裂、裂隙) 为组分迁入提供了有利条件，使黄铁矿化、碳酸盐化常呈带状与脉状产出。近矿带黄铁矿化、碳酸盐化强烈，而远矿带仅发育方解石化、重晶石化、有机质化等低温蚀变。

4.2 微量元素迁移特征对成矿的指示

微量元素从弱黄铁矿化带到强黄铁矿化带迁移特征较强：①从弱黄铁矿化带到黄铁矿化带递变过程中，亲铁元素的明显迁入，显示中温—中高温热液作用的特征，与弱蚀变带对比，成矿元素Pb、Zn显示迁入特征，与该带内主要蚀变矿物特征近于一致，与主量元素迁入相似。②从黄铁矿化带到强黄铁矿化带递变过程中，低温闪锌矿Cd含量相对较高，Ag主要进入方铅矿，均呈类质同象方式进入矿物晶格。

4.3 元素迁移的找矿标志

在勘查地球化学中，用多元素强化异常是常用方法之一^[22]，为定量分析元素带入和带出的总体强度，引用Hussinger和Okrusch M^[23]的主量元素蚀变指数(I_A)。这一指数等于所有带入元素质量分数总和与所有带入和带出元素质量分数总和之比^[23-25]，I_A值越大，蚀变越强。结合研究区白云石化、黄铁矿化与矿体产出关系密切，确定蚀变指数如下，其计算结果(表 4与图 3)：

I_A=(TFe₂O₃+MgO)/(TFe₂O₃+MgO+NaO+K₂O+CaO)。

蚀变指数分析表明，矿体的蚀变指数最高，由矿体→强黄铁矿化带→黄铁矿化带→弱黄铁矿化带，蚀变指数逐渐减小，在矿体两侧具有对称分布特点(图 3)；表明蚀变指数I_A与矿化强度为正相关关系。

5 结论

1) 昭通铅锌矿床主要蚀变有黄铁矿化、白云石化、方解石化、硅化等，其中强黄铁矿化和强黄铁矿化强方解石化强硅化粗晶白云岩蚀变组合是重要的找矿标志。

2) 通过蚀变带常量元素和微量元素地球化学特征研究表明矿床围岩蚀变分带明显。从矿体中心向外，蚀变强度逐步减弱，黄铁矿化最强、方解石化、白云石化次之，硅化较弱，黄铁矿化与矿化关系最密切。蚀变外带，黄铁矿化逐渐减弱，而方解石化、白云石化逐渐增强，其中过渡带地段有机质含量增加，对成矿有利。

3) 综合主量元素及微量元素变化规律的分析表明：由细晶白云岩→弱黄铁矿化带→黄铁矿化带→强黄铁矿化带，元素整体呈迁入形式，以Zn、Pb成矿作用有关的元素为主，如Ge、Ag、Cd等迁入，并伴随成矿流体作用加强，亲铁元素与铁明显富集。

4) 蚀变指数I_A大小与矿化强弱为正相关关系，蚀变指数高，蚀变强，矿化强，具有重要的找矿意义。

本文在野外和撰写论文过程中得到了昆明理工大学王学琨、冉崇英教授的亲切指导。在野外调研工作期间，得到了矿山领导及技术人员同行的大力支持和帮助。在此表示衷心感谢。