辽宁八家子银铅锌矿床
八家子银铅锌多金属矿位于辽宁锦西市(现葫芦岛市)建昌县八家子镇。该矿历史悠久，据说早在清朝光绪年间就已发现，并开采银。自1954年至1985年，先后有原重工业部东北分局103队、辽宁有色金属公司高济民等、辽宁冶金地勘公司105地质队和辽宁省地质局三队等对矿区进行有关地质勘探工作。现已探明Ag储量超过1000吨，属大型;铅锌为中型;黄铁矿储量达630万吨，属中型。此外，还伴生Fe，Mo和Mn矿，可综合利用。矿石的平均品位是:Ag186×10－6，Pb1.79%，Zn2.32%，Cu0.3%，S25%。矿床的特点是矿化矽卡岩分带非常明显且特殊。
(一)成矿区域地质背景
矿区位于华北地台北部燕辽沉降带的南缘。本区出露地层自老至新有:①中元古界高于庄组厚层白云岩，下部为粉砂岩、页岩和砂岩，白云岩上部为含锰页岩、灰岩夹锰矿扁豆体;②寒武纪灰岩，下统为页岩和白云质灰岩互层;③奥陶纪灰岩和白云质灰岩;④石炭纪—二叠纪砂页岩;⑤侏罗纪—白垩纪火山沉积岩。其中高于庄组厚层白云岩是矿区的主要成矿围岩，其厚度超过1000m，由白云质大理岩、燧石条带、含锰白云质大理岩、含锰细粒变质砂岩和粉砂岩组成。白云质大理岩的MgO含量为17.06%～21.62%。
本区主要构造线方向呈近南北向展布。中元古代白云质大理岩在矿区构成一个向斜构造。向斜中部由侏罗纪—白垩纪火山岩类组成，两翼为元古宇和寒武系。矿区内的元古宙地层东、南、西三面均与侵入岩接触。
区内岩浆岩分布广泛，岩性包括片麻状花岗岩、黑云母花岗岩、花岗闪长岩和石英二长闪长岩等。与成矿关系密切的是燕山期石英二长闪长岩，其K－Ar法同位素年龄值为170～177.4Ma。它呈岩枝状侵入于矿区东部和北部的中元古代大理岩中(图16－1)。
石英二长闪长岩呈浅灰至灰色，中粒结构，主要组成矿物有斜长石An25－40(40%～50%)、钾长石(10%±)、石英(5%～15%)、黑云母(10%～15%)，少量普通角闪石和微量磁铁矿、榍石、磷灰石等副矿物。石英二长闪长岩的代表性化学分析结果见表16－1。从表中可以看出，岩石为钙碱性和富碱，SiO255.04%～63.07%，Na2O+K2O=7.28%～8.82%，K2O>Na2O。
矿区内的脉岩有煌斑岩、闪长玢岩、长石斑岩和石英斑岩。它们主要受北西向和东西向断裂控制，属于成矿后的产物。
与成矿密切相关的石英二长闪长岩在其和含矿镁矽卡岩接触带发育较强的钾长石化，而产于南部的斑状花岗岩则未发现矽卡岩化和钾长石化。
(二)矿床地质特征
1.矿段和矿体
八家子银铅锌矿床产于燕山期石英二长闪长岩与中元古代白云质大理岩的接触带及白云质大理岩中北西向和南北向的断裂带中。从接触带向北西方向，依次有5个矿段分布，包括北山、红旗、炉沟、东风和冰沟(图16－1)。这5个矿段的地质地球化学特征见表16－2。
图16－1 八家子银铅锌矿区地质略图(据董永观，1986，修改)
表16－1 八家子矿区石英二长闪长岩的化学分析单位:%
续表
注:分析者为国家地质实验测试中心。
表16－2 八家子矿床不同矿段的地质地球化学特征
注:Ad—钙铁榴石;Ag—自然银;Arg—辉银矿;Cp—黄铜矿;Di—透辉石;Fe－Ph1—含铁金云母;For—镁橄榄石;Gn—方铅矿;Kn—锰铁橄榄石;Mn－Ant—锰直闪石;Mn－Di—锰透辉石;Mn－Pyr—锰热臭石;Mn－Tr—锰质透闪石;Mol—辉钼矿;Mt—磁铁矿;Ph1—金云母;Po—磁黄铁矿;Py—黄铁矿;Pyrx—锰三斜辉石;Rho—蔷薇辉石;Serp—蛇纹石;Sp—锰铝榴石;Sph—闪锌矿。
全矿区已探明Ag－Pb－Zn，Cu(S)和铁矿体50余个。它们呈透镜状、脉状和不规则囊状产出。
北西向成矿断裂带是矿区内的主要控矿构造。它从东南部的北山矿段沿北西向断裂延伸4km以上直到冰沟矿段(图16－1)，总走向310°～330°，向北东倾斜，倾角35°～60°。赋存于这组断裂系中的矿体，其产状与断层基本一致。例如，在北山矿段，断裂和石英二长闪长岩体的接触带重合，矿体产于接触带，大多呈似层状、透镜状产出;红旗、东风等矿段的矿体主要沿北西向断裂带交代高于庄组白云岩，有时由于逆断层的支侧部发育次一级羽毛状裂隙，使赋存在这种断裂中的矿体大多为透镜状、脉状，并呈现分支现象(图16－2，图16－3)。
图16－2 八家子矿区红旗矿段地质剖面(据八家子矿山地质科的资料修改)
炉沟矿段位于北西向成矿断裂带东侧。矿体产于高于庄组白云质大理岩中近南北向的断裂带中，向西倾斜，倾角70°～85°，严格受断层产状控制，多呈透镜状、脉状或囊状产出。
矿体沿走向大多延长不大，一般仅几十米，少数达百米以上，仅个别北山矿段的磁铁矿矿体走向长达500m以上。但大部分矿体延伸深度相对较大，往往都超过百米，少数矿体可达400～500m。矿体厚度一般2～8m，在两组断层的交会处，矿体规模较大，厚度也随之增加，如红旗矿段的个别矿体最大厚度可达40m以上。
矿区内的矿石中已发现20余种金属矿物，其中含量最多、分布最广的是闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、磁铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿，次为辉钼矿、斑铜矿，含少量硫锰矿、辉铋矿、毒砂、孔雀石、铜蓝、针铁矿、软锰矿和微量黑硫银锡矿、辉银矿、自然银、脆银矿、金银矿和锰钛铁矿等。在空间上，随着离接触带距离的增加，金属矿物组合呈现从高温组合向中温、低温组合变化的带状分布特点。从接触带向北西方向依次可分为以下5种类型:
(1)磁铁矿(±辉钼矿)矿石
(2)磁铁矿－黄铁矿矿石
(3)含铜黄铁矿矿石
(4)含银黄铁矿－方铅矿矿石
(5)含银闪锌矿－方铅矿矿石
矿石的交代结构构造十分普遍，常见的有交代残余结构、交代斑状结构、交代假像结构、似海绵陨铁结构、交代溶蚀结构和块状构造、浸染状构造、残留状构造、条带状构造及角砾状构造等。
图16－3 八家子矿区东风矿段155m中段309矿体略图(据八家子矿山资料修改)
2.含矿矽卡岩及其分带
在八家子矿区，可划分出3种含矿矽卡岩类型，即含Fe(Mo)镁矽卡岩、含Cu－S锰质镁矽卡岩和含Ag－Pb－Zn锰质矽卡岩。这3类含矿矽卡岩围绕石英二长闪长岩的接触带向白云质大理岩方向呈带状分布。它们沿着北西向断裂带依次作如下分布:含Fe(Mo)镁矽卡岩带(北山矿段)→含Cu－S锰质镁矽卡岩带(红旗矿段东南部)→含Ag－Pb－Zn锰质矽卡岩(红旗矿段西北部、炉沟、东风和冰沟矿段)(见图16－4)。
图16－4 八家子矿区含矿矽卡岩分带略图(据Zhao et al.，2003)
(1)含Fe(Mo)镁矽卡岩带
含Fe(Mo)镁矽卡岩产于石英二长闪长岩和白云质大理岩的接触带。镁矽卡岩的组成矿物有镁橄榄石、透辉石、透闪石、金云母、粒硅镁石、蛇纹石、镁绿泥石，局部有锌尖晶石。
蛇纹石和镁绿泥石属于退化热液交代矿物，其中，蛇纹石常交代镁橄榄石和粒硅镁石，而镁绿泥石则通常交代金云母而呈其假像。
镁矽卡岩伴生的金属矿物主要为磁铁矿，次为黄铁矿和辉钼矿。含磁铁矿(辉钼矿)镁矽卡岩的宽度大致为10～50m。
本身镁矽卡岩也有较明显的分带，从石英二长闪长岩到白云质大理岩的分带如下:
石英二长闪长岩
1透辉石化钾长石化闪长岩
2透辉石－条纹长石交代岩
3镁橄榄石－透辉石矽卡岩(±金云母、透闪石、粒硅镁石)伴有磁铁矿、黄铁矿和辉钼矿
4蛇纹石化镁橄榄石斑花大理岩
白云岩大理岩
在有些交代带中，镁矽卡岩主要由透辉石、透闪石(±金云母)组成，伴有磁铁矿。
(2)含Cu－S锰质镁矽卡岩带
这类含矿矽卡岩位于红旗矿段东南部，距接触带稍近。锰质镁矽卡岩的组成矿物有:锰质透辉石、锰质透闪石、锰直闪石、锰镁铁闪石、锰铝榴石和镁质锰三斜辉石。伴生的金属矿物主要为黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿，次为磁铁矿、闪锌矿和方铅矿。根据矿石的矿物共生组合分析，矿物间的先后晶出(交代)程序为:矽卡岩矿物→磁铁矿→磁黄铁矿→黄铁矿→黄铜矿→闪锌矿→方铅矿→银矿物→硫盐矿物。
实际上，红旗矿段是镁矽卡岩锰质矽卡岩的过渡带。
(3)含Ag－Pb－Zn锰质矽卡岩带
该含矿矽卡岩带位于距接触带有一定距离的东风，炉沟和冰沟矿段(图16－1)。
锰质矽卡岩的组成矿物主要有锰三斜辉石、镁质蔷薇辉石、锰铝榴石和锰镁铁闪石，局部富集有含铁金云母、锰铁橄榄石和锰热臭石。它们可以组成锰三斜辉石、锰铝榴石－锰三斜辉石、镁质蔷薇辉石、锰铝榴石－含铁金云母、锰镁铁闪石－锰铝榴石、锰三斜辉石－锰铁橄榄石等交代相。
伴生的金属矿物有闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、黄铜矿、毒砂、硫锰矿、辉银矿、脆银矿、自然银、金银矿和锰钛铁矿等。
3.矽卡岩矿物成分在不同矽卡岩带的变化
在八家子矿区，矽卡岩矿物组合和矿物成分的带状分布十分明显。现把橄榄石、辉石、石榴子石、角闪石和云母类矿物成分在不同含矿矽卡岩带中的变化情况分述于下:
(1)橄榄石类
橄榄石类矿物在矿区内可分为3类，即镁橄榄石、镁质锰铁橄榄石和锰铁橄榄石(表16－3)。前两类橄榄石产于镁矽卡岩带中，即北山矿段;而锰铁橄榄石则产于含Ag－Pb－Zn锰质矽卡岩带，并伴有锰三斜辉石、闪锌矿和方铅矿等。
表16－3 橄榄石及其蚀变矿物蛇纹石的代表性探针分析
续表
注:*全铁按FeO;①按7个氧离子数计算。
(2)辉石和似辉石类
辉石和似辉石在矿区分布很广。它们可以进一步分为4类:透辉石、锰质透辉石、锰三斜辉石和镁质蔷薇辉石。前两种矿物属于单斜辉石，而后两种则属于三斜晶系的辉石，即似辉石。
不同的含矿矽卡岩带具有一定的辉石类型:在含磁铁矿镁矽卡岩带中，主要是透辉石(Di75～99Hd0.7～23Jo0～2)，其钙铁辉石和锰钙辉石端员分子含量较低。在含Cu－S锰质镁矽卡岩带中辉石为锰质透辉石(Di42～91Hd1.5～36Jo7～29)，锰钙辉石分子含量较高。该矽卡岩带中出现多量锰三斜辉石和镁质蔷薇辉石，并伴有锰铝榴石和锰镁铁闪石。
辉石和似辉石的化学成分在不同矽卡岩带的变化见表16－4和表16－5。
表16－4 代表性单斜辉石的探针分析结果
续表
注:Di=透辉石;Mn－Di=锰质透辉石;Ⅰ=镁矽卡岩带;Ⅱ=锰质镁矽卡岩带;Ⅲ锰质矽卡岩带;*全铁按FeO。
长期以来，八家子矿区的暗玫瑰色似辉石一直被称为“蔷薇辉石”。本次研究中(Zhao et al.，2003)，我们对其进行了详细的光学、弗氏台和X光粉晶衍射测定，发现大多数似辉石属锰三斜辉石，2V(+)=38°～45°;而少数属于蔷薇辉石，2V(+)=61°～70°。锰三斜辉石与蔷薇辉石在空间上不共生。前者主要见于红旗、东风和炉沟南部，而后者则产于远离接触带的冰沟和炉沟北部，说明蔷薇辉石的生成温度较低。
两类锰质似辉石的MnO含量都很高(34.57%～42.27%)，不同的是锰三斜辉石的CaO含量较低(0.22%～1.57%)，而FeO含量稍高(9.83%～14.07%)，而蔷薇辉石的CaO含量稍高(2.99%～7.55%)，FeO则偏低(3.78%～5.38%)。
由于蔷薇辉石的MgO含量相对较高(1.36%～3.33%)，相应的Mg的系数0.25(0.26～0.62);锰三斜辉石的MgO含量也偏高，其Mg系数也大于0.25(0.31～0.93)，因此，这两个矿物可进一步命名为镁质蔷薇辉石和镁质锰三斜辉石(表16－5)。
(3)石榴子石类
在八家子矿区，分布最广的石榴子石是锰铝榴石，主要在锰质镁矽卡岩带和锰质矽卡岩带，即红旗、泸沟、东风和冰沟矿段。在镁矽卡岩带中，有少量钙铁榴石产出，并与透辉石共生。石榴子石的探针分析结果见表16－6。锰铝榴石不仅MnO(22.18%～36.65%)和Al2O3(18.33%～20.77%)的含量很高，而且FeO的含量也偏高(4.05%～9.14%)。
表16－5 代表性似辉石的探针分析
注:*全铁按FeO。
表16－6 代表性石榴子石探针分析结果
注:*全铁按FeO。
野外观察表明，锰铝榴石常产于含变质粉砂岩的白云石大理岩中。这说明形成锰铝榴石的铝是就地取材的。
(4)角闪石类和锰热臭石
角闪石类矿物在矿区内分布广泛，在所有矽卡岩带均有产出。角闪石类型甚多，包括透闪石、阳起石、锰质透闪石、锰直闪石和锰镁铁闪石。它们的代表性探针分析结果见表16－7。
表16－7 角闪石的代表性探针分析结果
注:Tr=透闪石;Mn－Tr=锰质透闪石;Mn－Atn=锰质直闪石;Mantn=锰直闪石;Mn－Cmu=锰质镁铁闪石;Mcnmu=锰镁铁闪石。*全铁按FeO。
角闪石类型在不同矽卡岩带是各异的。透闪石和阳起石产于镁矽卡岩带;锰质透闪石、锰直闪石和锰镁铁闪石主要产于锰质镁矽卡岩带;而在锰质矽卡岩带通常是锰镁铁闪石，局部有锰质透闪石。
角闪石的MnO在锰质镁矽卡岩和锰质矽卡岩中的含量是:对于锰质透闪石为1.38%～5.76%，锰直闪石为2.25%～11.19%，而对于锰镁铁闪石则为8.05%～13.74%。锰直闪石和锰镁铁闪石在国内是首次发现。
锰热臭石也是一个罕见的交代矿物，仅产于锰质矽卡岩带。在东风矿段，它与磁黄铁矿、黄铜矿和闪锌矿共生，呈细粒集合体产出(照片52)，但在冰沟矿段，且和黄铁矿、闪锌矿、方铅矿共生，呈放射状集合体产于白云质大理岩与燧石条带之间。锰热臭石的代表性探针成分分析为SiO234.85%～36.64%，Al2O30～0.01%，FeO7.75%～8.45%，MnO37.90%～38.49%，MgO1.51%～1.60%，CaO0.02%～0.57%，Cl2.00%～4.78%。
(5)云母类
云母类矿物在矿区内也呈现带状分布。在镁矽卡岩带中(北山矿段)主要为金云母，它和镁橄榄石、透辉石、透闪石、磁铁矿等共生。金云母的FeO和MnO含量均较低，分别< 3.34%和< 0.29%，常被镁绿泥石所交代而呈其假像。
在锰质镁矽卡岩和锰质矽卡岩带，云母变为含铁金云母，FeO的含量高达9.88%～14.23%，并含一定量MnO(0.24%～1.33%)。含铁金云母通常与锰铝榴石共生，在偏光显微镜下，具有浅棕色，显示多色性。
(6)金属矿物
金属氧化物在矿区内主要是磁铁矿，局部有锰钛铁矿。磁铁矿主要产于镁矽卡岩带，其次是在锰质镁矽卡岩带，只有少量见于锰质矽卡岩带。在镁矽卡岩中，磁铁矿与镁橄榄石、透辉石、透闪石、金云母等伴生，局部有锌尖晶石和锰铁橄榄石。磁铁矿在八家子矿区具有较特殊的化学成分，在镁矽卡岩中，具有较高的MgO含量(1.27%～1.33%)。无论是镁矽卡岩或锰质镁矽卡岩中，磁铁矿的MnO含量均较高，可达5.64%～8.74%，属于锰质磁铁矿。这说明，部分Fe2+被Mg2+和Mn2+所替换。
在金属硫化物矿物中，黄铁矿和黄铜矿在3个矽卡岩带均有产出，但在锰质镁矽卡岩带中尤为发育并多与磁黄铁矿伴生。在红旗矿段北部，闪锌矿、方铅矿、辉银矿等渐趋增多，而在锰质矽卡岩带中最为丰富，构成Ag－Pb－Zn矿的主体。
各类交代矿物在矿区各矽卡岩带中分布情况见表16－8。
4.流体包裹体特征
八家子矿区矽卡岩矿物及其伴生的石英中的流体包裹体较少和细小，大多为3～23μm。
在早期镁矽卡岩矿物镁橄榄石和透辉石中的流体包裹体十分细小，主要属于多相包裹体(液相+气相+子晶矿物)。在稍晚期的透闪石、锰质透辉石、蔷薇辉石、石英、闪锌矿和重晶石等矿物中，多为气、液两相组成，气/液为10%～30%。
流体包裹体的均一温度研究表明，不同矽卡岩带矿物的包裹体均一温度有系统的变化。早期镁矽卡岩中镁橄榄石和透辉石的包裹体均一温度大于550℃;透闪石次之，为360～507℃;而较晚期的锰质矽卡岩矿物－锰质透辉石、蔷薇辉石及其伴生的石英、闪锌矿的包裹体均一温度则为200～475℃，平均是341℃。后者的盐度为7.17%～16.15%，平均10.26%。流体的密度在锰质镁矽卡岩带中为0.6～0.83g/cm3，而在锰质矽卡岩带则为0.85%～0.92%g/cm3。
表16－8 八家子矿区交代矿物及其带状分布
续表
注:O—光学的;M—电子探针;C—化学分析;X—光粉晶衍射分析。+++—很丰富;++—中等;+—少量;Ⅰ—镁矽卡岩带;Ⅱ—锰质镁矽卡岩带;Ⅲ—锰质矽卡岩带
包裹体的均一温度测定结果表明，从石英二长闪长岩接触带向北西方向均一温度有逐渐降低的趋势(图16－5)。
图16－5 八家子矿区接触带向远离接触带的不同矿段包裹体均一温度变化图
