渣滓溪銻礦帶地質(zhì)特征及成礦條件探討_追尋地質(zhì)夢湖

鮑振襄，鮑玨敏

（湖南省有色地質(zhì)勘查局二四五隊(duì)，湖南 吉首 416007）[1]

摘 要：渣滓溪銻礦帶位于雪峰隆起中段，主要賦存于板溪群五強(qiáng)溪組的一套火山沉積淺變質(zhì)巖系中。礦體成群成組出現(xiàn)，成帶分布，具有明顯的方向性與近似等距性。成礦元素與賦礦地層中高含量微量元素有一定的對應(yīng)關(guān)系。在區(qū)域變質(zhì)過程中，經(jīng)中低溫?zé)嵋毫転V作用，以特殊的含銻（金）硫的堿性絡(luò)合物和鎢的雜多酸形式遷移，在有利的控礦構(gòu)造部位聚集成礦，屬火山沉積變質(zhì)熱液類型礦床。

關(guān)鍵詞：銻礦帶；地質(zhì)特征；成礦條件；火山沉積；變質(zhì)熱液

在湘西諸多層控交錯(cuò)脈狀類型銻礦床中，安化縣渣滓溪銻礦帶獨(dú)樹一幟。不僅礦床規(guī)模大，而且成礦地質(zhì)特征及成礦條件也堪稱特殊。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

渣滓溪銻礦帶位于湘西雪峰山隆起區(qū)中段偏南西側(cè)。南西起自溆浦羊皮帽，經(jīng)安化渣滓溪，北至馬路口，長約50km，寬7.5km，已發(fā)現(xiàn)銻（金）礦床（點(diǎn)）20余處，其中羊皮帽銻（金）礦床，渣滓溪及同心銻礦床等（圖1）是本文討論的重點(diǎn)。

圖1 渣滓溪銻礦帶礦床分布圖

K.白堊系；C.石炭系；D.泥盆系；O.奧陶系；∈.寒武系；Z.震旦系；Ptbnw.板溪群五強(qiáng)溪組；Ptbnm.板溪群馬底驛組；

Ptln.冷家溪群；γ13.花崗巖；1.不整合；2.假整合；3.斷裂；4.銻礦；5.銻金礦；6.鎢礦；7.礦床及外圍

該礦帶出露地層以板溪群為主，系一套具類復(fù)理石建造特征的淺海相沉積巖、火山碎屑沉積巖系，厚度大于1500m，巖石輕微變質(zhì)?？煞譃轳R底驛組和五強(qiáng)溪組。與震旦系呈假整合接觸關(guān)系。震旦系、寒武系和奧陶系為碎屑巖、泥質(zhì)巖及碳酸鹽巖，泥盆系棋梓橋組的碳酸鹽巖不整合覆于其上。白堊系僅零星分布。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造復(fù)雜，以北東—北東東向的斜沖斷裂為主，其南延部分切割中生代地層，是多次活動的斷裂，長數(shù)千米至十余千米，傾角40°～70°，常見數(shù)米至二十余米寬的擠壓破碎帶，包括角礫巖、糜棱巖、構(gòu)造透鏡體及片理化帶等，兩側(cè)圍巖具破碎、褪色和硅化等現(xiàn)象，同時(shí)牽引和拖曳褶皺發(fā)育。這類區(qū)域斷裂及其配套的低序次斷裂發(fā)育地段，往往控制著區(qū)內(nèi)銻（金）礦床的產(chǎn)出與分布。

區(qū)內(nèi)未見大的巖漿巖體出露，僅在渣滓溪礦床西部（外圍）見有煌斑巖脈分布。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 賦礦巖系的巖石組合特征

賦礦地層五強(qiáng)溪組在相鄰礦床間巖性差別較大，難以對比。但縱觀全區(qū)，礦床總是賦存于該組上段的含凝灰質(zhì)的碎屑巖中。現(xiàn)以渣滓溪礦床為例簡述如下。

五強(qiáng)溪組下段：下部為中層—厚層狀凝灰?guī)r，未見底。上部為灰色中層—厚層狀細(xì)砂巖夾薄層條帶狀凝灰?guī)r。出露厚度為68m。

五強(qiáng)溪組上段：按不同巖性自下而上劃分為五層。

第一層（Ptbnw2-1）：灰白色中—粗粒厚層狀長石石英砂巖、雜砂巖或凝灰質(zhì)砂巖夾部分薄層條帶狀凝灰質(zhì)板巖。厚46m，見銻礦化。

第二層（Ptbnw2-2）：下部為薄層條帶狀層凝灰?guī)r；上部為薄—中層狀細(xì)砂巖；頂部有一層相對穩(wěn)定的“硅質(zhì)”凝灰?guī)r。厚73m，為銻礦化層位。

第三層（Ptbnw2-3）：以條帶狀凝灰質(zhì)細(xì)砂巖為主，夾部分凝灰?guī)r及雜砂巖，厚140m。本層為銻礦化的主要層位。

第四層（Ptbnw2-4）：下部為凝灰?guī)r、板巖夾凝灰質(zhì)細(xì)砂巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，見細(xì)脈狀白鎢礦充填；上部為灰色薄層帶狀凝灰?guī)r夾少量細(xì)砂巖。厚140m。

第五層（Ptbmw2-5）：灰色薄—中層狀凝灰?guī)r夾條帶狀層凝灰?guī)r及數(shù)層細(xì)砂巖，厚度大于200m。在礦區(qū)內(nèi)與寒武系呈斷層接觸。

2.2 礦床類型及礦化特征

主要礦床產(chǎn)于兩種不同控礦構(gòu)造中。其一為產(chǎn)于北西—北西西向張剪復(fù)合構(gòu)造帶內(nèi)的交錯(cuò)脈狀礦床；其二為產(chǎn)于層間破碎帶（剪切帶）為主的整合透鏡狀—脈狀礦床。

2.2.1 受北西—北西西向張剪復(fù)合構(gòu)造帶控制的交錯(cuò)脈狀銻礦床

本類型以渣滓溪礦床為代表，位于馬家溪、岳溪兩條平行的斜沖斷裂帶所夾持的上升斷塊內(nèi)（圖2），已發(fā)現(xiàn)50余條走向北西—北西西向的張剪性斷裂（包括隱伏—半隱伏的斷裂），基本上斷裂就是礦化蝕變帶。按其產(chǎn)出空間可劃分為三組脈：Ⅰ組脈間距10～20m，同時(shí)發(fā)育著290°、330°方向的兩組礦脈；Ⅱ組脈間距20～40m，主要發(fā)育290°方向的礦脈；Ⅲ組脈間距40～180m不等，僅稀疏發(fā)育330°方向的礦脈。其中Ⅰ、Ⅱ組脈為礦床主要礦脈分布地段，并構(gòu)成一個(gè)200余米直徑范圍，延深大于600m的柱狀礦化富集段[1]。礦脈產(chǎn)狀與斷裂產(chǎn)狀一致（圖3），沿走向和傾向膨脹狹縮，尖滅再現(xiàn)頻繁。礦體長50～260m，一般長100m左右；延深（垂深，下同）360～840m，一般大于400m；延長與延深之比為（1∶1.7）～（1∶6）礦體平均厚0.24～0.78m；含Sb8.92%～17.64%。主要礦石自然類型為石英 輝銻礦型。輝銻礦主要為他形粒狀，次為柱狀晶體，一般充填于脈石（石英）顆粒間或破碎圍巖角礫空隙中，并交代石英。

圖2 渣滓溪銻礦床區(qū)域地質(zhì)略圖

該銻礦床的主要成礦特征是：成礦作用發(fā)生具有成生聯(lián)系的一對張剪復(fù)合斷裂帶內(nèi)，礦體主要富集在構(gòu)造裂隙相對密集，尤其是交會地段，成群成組出現(xiàn)，成帶分布，近似等間距地平行延伸（圖4），并具有強(qiáng)烈的方向性和一定的側(cè)伏方向，（方位角80°～90°，側(cè)伏角40°），礦體沿傾向延深一般大于走向延長約8倍。

圖3 渣滓溪銻礦床地質(zhì)剖面圖

1.斷層及編號；2.銻礦脈及編號；3.坑內(nèi)鉆

圖4 渣滓溪銻礦床地質(zhì)圖

1.斷層；2.主要礦脈及編號；3.脈組編號；4.地層界線

渣滓溪銻礦床還產(chǎn)有同層位的白鎢礦床（化），主要賦存于Ptbnw2-4巖性段的底部，礦化巖石為含鈣質(zhì)粉砂巖、不等粒雜砂巖、粉砂質(zhì)板巖及層凝灰?guī)r等。其最大礦化空間可達(dá)250m，見有10個(gè)“白鎢礦化層”，各層間隔20m左右，長40～180m，延深40～360m不等，厚2～3m，單個(gè)礦體（化）長12～90m，一般40m，無礦間隔15～20m，厚0.19～10.14m，平均1.23m；含WO30.02%～13.14%，平均0.90%。礦體呈透鏡狀、扁豆?fàn)钜约澳覡?、團(tuán)塊狀等復(fù)雜形態(tài)，連續(xù)性很差。白鎢礦為細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀，主要充填于北西向陡傾斜的節(jié)理裂隙及北東向的層間裂隙（次要）之石英細(xì)脈內(nèi)，單脈長幾十厘米至1m，最長5m，寬0.1～5cm，一般1～3mm。白鎢礦具多期次沉淀特點(diǎn)，早期晶體大，后期晶粒細(xì)??；局部伴生有輝銻礦及膠磷礦。據(jù)礦石類型及穿插關(guān)系，白鎢礦生成在前，輝銻礦生成在后，是兩個(gè)成礦階段的產(chǎn)物。

2.2.2 受層間斷裂控制的整合透鏡狀 脈狀銻（金）礦床

以羊皮帽銻（金）礦床為代表，包括鄭家沖、茶葉沖等地段[2]。主要位于羊皮帽斜沖斷層（F1）和大竹山正斷層（F2）之間及其收斂部位（圖5）。破碎帶寬數(shù)米，普遍見黃鐵礦化，局部有閃鋅礦、方鉛礦化等。銻（金）礦化主要賦存于五強(qiáng)溪組上段北東向?qū)娱g破碎帶內(nèi)，傾角35°～43°，如V1、V9、V10、V21、V22等。長500～1300m，厚1.5～2.5m，產(chǎn)狀較穩(wěn)定，略有波狀起伏。礦化分段富集，長數(shù)十米至百余米。含Sb1.05%～9.11%，Au1.88×10-6～5.25×10-6。另外還有呈半盲脈產(chǎn)出的近東西向的交錯(cuò)脈狀富銻金礦體，厚0.35～0.96m，含Sb15.08%～51.13%， Au1.33×10-6～13.0×10-6。近礦圍巖蝕變以褪色化、硅化、毒砂化為主。

圖5 羊皮帽銻金礦床地質(zhì)圖

1.下寒武統(tǒng)小煙溪組；2.上震旦統(tǒng)留茶坡組；

3.上震旦統(tǒng)金家洞組；4.下震旦統(tǒng)洪江組；

5.下震旦統(tǒng)湘錳組；6.板溪群五強(qiáng)溪組；

7.斷層；9.礦脈及編號

此外，該礦床還發(fā)育一組走向北東東、陡傾角的張剪性斷裂構(gòu)造，如V3、V4、V5、V6、V7等礦脈的控礦構(gòu)造。長200～7400m，厚0.25～1.29m。銻（金）礦脈呈扁豆體產(chǎn)出，長7～12m，厚0.27～0.45m，含Sb2.17%～30.85%，Au1.50×10-6～2.30×10-6，局部曾見到極富的“砂包”。

該礦床的主要成礦特征是：礦化常賦存于兩類不同巖性的接觸面附近；礦化巖石以板巖、粉砂質(zhì)板巖、粉砂巖以及含凝灰質(zhì)的細(xì)碎屑巖為主；位于區(qū)域主要控礦斷裂構(gòu)造的收斂部位；以兩種或兩種以上圍巖蝕變的疊加部位礦化尤其富集。

2.3 礦石成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造

本區(qū)銻（金）礦床礦物成分簡單。以銻為主的礦床，礦石礦物基本上只有輝銻礦，鎢礦床（化）主要為白鎢礦，銻（金）礦床則以輝銻礦為主，次為自然金、毒砂、黃鐵礦等；非金屬礦物以石英為主，少量白云石、方解石等。礦石具他形粒狀、柱狀、充填交代、花崗變晶、粒狀膠結(jié)及鑲嵌等結(jié)構(gòu)；主要礦石構(gòu)造為塊狀、角礫狀，次為浸染狀、細(xì)脈狀及少量網(wǎng)脈狀等。根據(jù)礦物相互穿插關(guān)系，其生成順序?yàn)?；石英→黃鐵礦→毒砂→自然金→輝銻礦→白云石→方解石。與成礦有關(guān)的近礦圍巖蝕變有褪色化、硅化、黃鐵礦化、毒砂化及碳酸鹽化等。

2.4 礦石、礦物微量元素特征

據(jù)渣滓溪銻礦床34件礦石組合分析結(jié)果，平均含Au0.0671×10-6、Ag3.0147×10-6、WO3 0.01%、As0.049%、Pb0.013%、Zn0.044%、Bi0.006%，輝銻礦石極為純凈。

本區(qū)除羊皮帽銻（金）礦床在人工重砂樣中發(fā)觀少量微粒金（粒徑0.01～0.06mm）外，單礦物分析結(jié)果（表1）表明，主要載金礦物為毒砂。據(jù)鄰區(qū)溆浦泥潭沖同層位的銻金礦床研究[2]，毒砂里的金主要是以機(jī)械分散狀態(tài)存在。本區(qū)輝銻礦基本上只含微量金，黃鐵礦含痕量金。其他雜質(zhì)元素含量甚微。輝銻礦中Au與As含量呈正比關(guān)系，因此，As的含量可作為輝銻礦含金性評價(jià)的輔助標(biāo)志。

表1 單礦物分析結(jié)果（Au、Ag單位：×10-6，其他%）

3 成礦地質(zhì)條件分析

3.1 成礦物質(zhì)來源與礦源層

本區(qū)位于雪峰古島弧中段，屬元古宇揚(yáng)子板塊的巖漿弧，發(fā)育著元古宇活動型火山 陸源碎屑沉積建造，成礦物質(zhì)的初始來源可能與晚元古代海底火山（熱泉）噴溢 沉積作用有關(guān)[3]。本區(qū)的銻礦床、銻（金）礦床及鎢礦床（化），其賦礦地層均富含火山物質(zhì)，而且以渣滓溪銻（鎢）礦床（化）為中心，向東西兩側(cè)（外圍），隨著地層中火山物質(zhì)成分的減少，礦化隨之減弱以至消失。

以渣滓溪銻礦床為例。區(qū)域五強(qiáng)溪組微量元素Sb、W、As平均含量分別是上部大陸地殼平均值（泰勤等，1985）的110倍、1.6倍、20倍（表2）。區(qū)域主干斷裂（馬家溪、岳溪）微量元素Sb、W、As又分別是上述區(qū)域地層的3.3倍、1.5倍、7.2倍。礦區(qū)地層微量元素Sb、W、As平均值分別是上部大陸地殼平均值的139倍、3.9倍、15.7倍。表明本區(qū)存在這些元素的富集層（尤其是主要成礦元素Sb），即“礦源層”，而且，礦床成礦元素與地層中微量元素有一定的對應(yīng)關(guān)系；區(qū)域主干斷裂為礦液的主要通道（導(dǎo)礦構(gòu)造）。

表2 渣滓溪銻礦帶地層中微量元素含量（×10-6）

3.2 成礦的構(gòu)造條件

湘西鎢銻金礦床主要分布于江南地軸西側(cè)的雪峰隆起構(gòu)造帶，安化 溆浦 洪江深大斷裂北段。是一個(gè)自雪峰期和加里東期以來的長期隆起帶，沿該帶展布的近東西向、北東向褶皺及其同向的剪切斷裂帶、構(gòu)造復(fù)合帶，則是其主要控礦構(gòu)造。

本區(qū)產(chǎn)于五強(qiáng)溪組的銻（金）礦床均嚴(yán)格受不同級次的斷裂構(gòu)造控制，礦體基本上不超出破碎帶及其影響范圍，形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀完全受破碎帶制約，隨破碎帶膨大而增厚、縮小而變薄、封閉而尖滅；礦床內(nèi)礦脈發(fā)育程度、礦化強(qiáng)度，無不與斷裂的發(fā)育程度有關(guān)。如渣滓溪銻礦床，在其斷裂密集和交會發(fā)育地段形成柱狀礦化富集段，同心銻礦床在其斷裂構(gòu)造收斂部位構(gòu)成板狀富集段等。

3.3 成礦的物理化學(xué)條件

3.3.1 硫同位素組成特征

由表3知，各礦床δ34S為稍大的正值，且較集中，變化較小。硫源可能主要來自地殼深部，但部分硫在其運(yùn)移過程中由于受到地殼物質(zhì)的污染，發(fā)生同位素交換而較富集34S。

表3 硫同位素組成特征

注：括號內(nèi)為平均值。

3.3.2 成礦溫度

據(jù)湖南冶金地質(zhì)研究所1978—1985年間對本區(qū)礦物包裹體爆裂法測溫結(jié)果（表4），輝銻礦的生成溫度為130～292℃，平均（88件）243℃；石英為345～366℃，平均（18件）312℃，主要為中溫或略偏低溫。

表4 礦物包裹體爆裂法測溫結(jié)果（℃）

注：數(shù)字組合型式為溫度范圍/平均溫度（樣數(shù)）。

3.3.3 溶液性質(zhì)

礦物包裹體組分中液相成分以H2O為主，氣相以CO2最多，并含一定量的CH4（表5）。包裹體溶液的主要陽離子含量關(guān)系是：Na+＞K+，Ca2+＞Mg2+，陰離子Cl-＞F-或Cl-＜F-。組分類型是早期白鎢礦階段為Na-Ca-Cl型，石英 輝銻礦階段及晚期碳酸鹽階段為Na-Ca-F型。

表5 渣滓溪（鎢）礦床包裹體成分（mol/L）

據(jù)研究[4]，與巖漿有關(guān)的熱液流體應(yīng)是K-Na型或Na-K型，Na/K比值低，K/（Ca+Mg）比值較高；與地下熱鹵水有關(guān)的熱液流體則相反。渣滓溪銻（鎢）礦床包裹體成分中（表6），以較高的Na/K比值（3.2～5.9）和低的K/（Ca+Mg）比值（0.01～0.9）為特征，具熱鹵水性質(zhì)，但又與典型的熱鹵水不同（圖6）。推測本礦床的成礦溶液是以變質(zhì)水為主，兼有部分大氣降水的滲入。

表6 渣滓溪銻（鎢）礦床包裹體成分特征比值

圖6 礦物流體包裹體中Na/K-Na/（Ca+Mg）關(guān)系圖

1.西安白鎢礦床；2.渣滓溪白鎢礦化；3.沃溪鎢銻金礦床；4.渣滓溪銻礦床；5.泥潭沖銻砷礦床；6.鹵水；

7.密西西比河谷型礦床；8.某些花崗巖類及偉晶巖；9.中酸性巖漿巖；10.湘西鎢銻砷金礦床

此外，白鎢礦和石英包裹體中氣體飽和度（CH4+CO2）/H2O及CO2含量、CO2/CH4比值均較高，表明溶液偏酸性、富氣，尤其是CO2與成礦關(guān)系密切。

綜上所述，可見渣滓溪等一類銻礦床，是在中（低）溫條件、還原環(huán)境下發(fā)生成礦作用的。

3.4 成礦作用的地球化學(xué)

在區(qū)域變質(zhì)或礦作用過程中，鎢可以雜多酸H8[Si（W2O7）6]·3H2O、H3[P（W3O10）6]·x H2O或H3[Sb（W3O10）]·x H2O等形式進(jìn)入成礦流體，形成白鎢礦與石英、磷灰石、輝銻礦等的共生組合[3]。渣滓溪白鎢礦床中常見白鎢礦，與石英共生，局部與膠磷礦（標(biāo)本分析該類礦石含P2O522.45%）或與輝銻礦共生。就是這樣一種成礦作用。

試驗(yàn)表明[5]，輝銻礦在稀的弱酸性溶液中幾乎不溶解，而在堿性溶液中有較大的溶解度。銻可以呈絡(luò)合物（Na2Sb S3）的形式在熱水溶液中遷移。因此，區(qū)內(nèi)礦液沿圍巖裂隙構(gòu)造流動，并溶解圍巖中的硅和鈉，在還原條件下，就能形成銻絡(luò)合物。當(dāng)含有銻絡(luò)合物的成礦溶液遭受水解、氧化等作用時(shí)，就能沉淀出輝銻礦。

金以硫（砷）銻金的絡(luò)合物形式運(yùn)移，可能為[Au+（Sb S3）]2-、[Au+Sb]2+或Au[As S3]2-、Au+[As S2）]-、[Au+As]2-等形式，當(dāng)硫逸度增大時(shí)，則形成金和輝銻礦或金與毒砂的自然連生組合。

總之，渣滓溪銻礦帶由于晚元古代多旋回的海底火山噴發(fā)活動頻繁，鎢銻金等成礦元素同時(shí)被攜帶進(jìn)入沉積盆地，與沉積物一起形成礦源層。變質(zhì)作用為礦源層中的成礦物質(zhì)活化遷移提供了熱源，同時(shí)并形成具有一定溫度、壓力、揮發(fā)分及易溶物質(zhì)的流體——變質(zhì)熱液。當(dāng)物化條件發(fā)生改變時(shí)，成礦元素便在有利的構(gòu)造部位富集成礦。隸屬于火山沉積 變質(zhì)熱液類型礦床。根據(jù)湖南西部產(chǎn)于前寒武系的11處鎢銻金礦床37件樣品同位素測定資料，其模式年齡變化在1015～145Ma，長跨雪峰期、加里東期和印支期 燕山期3個(gè)以上的構(gòu)造期，7件全巖樣品K-Ar同位素年齡476.4～281.3Ma。表明區(qū)內(nèi)前寒武系中鎢銻金礦床具多期多階段成礦特征，但主要相當(dāng)于加里東運(yùn)動早期，與區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造，論據(jù)一致。

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[1]文章來源：《湖南地質(zhì)》，1991年第1期。作者簡介：鮑振襄（1933—），男，湖北襄陽人，高級工程師，從事金屬礦床找礦勘探、綜合研究。

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