湖南省安化縣同心銻礦床地質(zhì)特征及成礦機制初探_追尋地質(zhì)夢湖

劉光召，李家清，楊錦坤

（湖南省有色地質(zhì)勘查局二四五隊，湖南 吉首 416007）[1]

摘 要：同心銻礦床產(chǎn)于新元古界板溪群五強溪組，變質(zhì)砂巖和板巖為礦體賦存的直接圍巖。五強溪組地層中銻豐度高，比克拉克值高出90～500倍，比區(qū)域背景值高出3～25倍，為礦源層。由主干斷裂派生而成的次級構(gòu)造——斷裂、裂隙、層間破碎帶和層間剝離，都是礦體賦存的場所。通過華夏系斷裂構(gòu)造改造、遷移而富集成礦。礦床受一定的地層控制，改造富集作用明顯，成礦物質(zhì)來自地殼上部礦源層。初步認(rèn)為同心銻礦為沉積改造層控型礦床。

關(guān)鍵詞：銻礦床；成礦機制；沉積改造層控型；湖南省

1 區(qū)域地質(zhì)概況

礦區(qū)大地構(gòu)造位置屬揚子地臺（Ⅰ）江南地軸（Ⅱ）之雪峰復(fù)背斜（Ⅲ），亦即雪峰弧形構(gòu)造帶之中段內(nèi)側(cè)，Ⅳ級構(gòu)造木榴復(fù)向斜縱貫全區(qū)，礦區(qū)近圍為Ⅴ級構(gòu)造岳溪向斜。區(qū)域構(gòu)造線呈北東向，屬華夏系構(gòu)造[1]。

區(qū)域地層簡單，沿岳溪復(fù)向斜，在岳溪—馬路口一帶，向斜軸部為第四系、石炭系、泥盆系，向斜兩翼均為新元古界板溪群五強溪組，寒武系、震旦系僅在局部出露。

礦區(qū)處于溆浦 安化銻鎢金成礦帶東段，即雪峰山鎢銻金成礦帶。

研究區(qū)未見巖漿巖體出露，僅在礦區(qū)東20km處，有大神山花崗巖體出露，分布面積38km2，為一燕山期小巖體，呈橢圓形，以黑云母二長花崗巖為主。

礦床分布受華夏系壓扭性斷裂控制，呈線狀分布（圖1）。成礦層位以板溪群五強溪組為主。礦床類型以裂隙充填型為主。

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層

礦區(qū)出露地層有第四系、泥盆系、新元古界板溪群，分述如下。

（1）第四系（Q）：分布在向斜軸部，為河流階地沉積，亞砂土、砂礫石及坡積物、殘積物。厚2～10m。

（2）泥盆系（D）：分布在F1斷層下盤，區(qū)內(nèi)見中統(tǒng)棋梓橋組和上統(tǒng)佘田橋組。

佘田橋組（D3s）分布在廟后嶺山頂上，范圍很小，為灰紫色薄層泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖?？梢姾?5～30m。

棋梓橋組（D2q）為灰白色—淺灰色薄—厚層角礫狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r。腕足類石燕化石常見。由于受構(gòu)造影響，在向斜軸部，沿F1斷層走向分布，常呈饅頭狀、橢球狀剝蝕殘留體。厚315m。

（3）板溪群五強溪組（Ptbnw）：為區(qū)內(nèi)主要地層，分布在F1上盤，與泥盆系為斷層接觸。出露中段與下段地層。

圖1 同心銻礦近圍地質(zhì)略圖

1.石炭系；2.泥盆系；3.奧陶系；4.寒武系；5.震旦系；6.板溪群五強溪組；7.斷裂；8.銻礦

中段（Ptbnw2）分為上、下兩層。第二層（Ptbnw2-2）為灰色、灰綠色厚層砂巖、粉砂巖，上部為薄層層紋狀細(xì)砂巖夾砂質(zhì)板巖、板巖。厚度大于250m。第一層（Ptbnw2-1）為灰白色、中厚—厚層中細(xì)粒石英砂巖、石英巖狀砂巖、石英巖。厚220～250m。

下段（Ptbnw1）為砂巖、板巖段，分為上、下兩部分，為主要含礦層位。上部為灰綠色中厚層—厚層砂巖、粉砂巖夾灰白色細(xì)粒石英巖狀砂巖，局部夾砂質(zhì)板巖。厚50～110m。下部為灰綠色、淺灰色薄—中厚層白云質(zhì)板巖、砂質(zhì)板巖、粉砂巖。厚70～1000m。因受F1切割，本段出露厚度在不同部位有較大的變化。

2.2 構(gòu)造

2.2.1 褶皺

岳溪向斜是礦區(qū)內(nèi)唯一的褶皺構(gòu)造，呈開闊的不對稱寬緩向斜，軸部為盆地，寬100～300m，呈北東向展布，由第四系及零星泥盆系構(gòu)成，巖層平緩，兩翼為山嶺，多為向斜。板溪群五強溪組地層表現(xiàn)為走向40°～70°，傾向南東，傾角60°～75°，局部達(dá)80°左右的單斜地層。由于地層陡傾，局部出現(xiàn)傾向北西的反向現(xiàn)象，并非褶皺所致。

2.2.2 斷裂

礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，可劃分為Ⅰ級主干斷裂（導(dǎo)礦構(gòu)造）和Ⅱ級派生斷裂（成礦構(gòu)造）兩類[2]。

（1）Ⅰ級主干斷裂——岳溪斷裂帶。斷裂帶在礦區(qū)內(nèi)由3條大致平行的斷層組成，走向50°～70°，傾向南東，傾角68°～74°，分布寬度達(dá)400m左右，構(gòu)成礦區(qū)構(gòu)造格架。在地貌上形成階梯式構(gòu)造盆地。平面上呈現(xiàn)塊斷構(gòu)造。

F1：為主干斷裂，規(guī)模大，屬斜沖斷層。走向北東，往西轉(zhuǎn)北東東，呈向南拱起的弧形，傾向南東，傾角70°～75°。地表破碎帶出露寬度20～45m，厚18～30m。上盤（南東）為板溪群五強溪組地層，下盤（北西）為泥盆系棋梓橋組。斷距在300m以上。該斷層為區(qū)內(nèi)主要導(dǎo)礦構(gòu)造。

F2：為推測斷裂，屬F1北側(cè)之平行斷裂，水平間距130～150m，性質(zhì)與F1相同。

F3：為推測斷裂，位于礦區(qū)北部，走向北東，傾向南東，傾角60°～75°，屬正斷層。上盤為第四系，下盤為棋梓橋組灰?guī)r。

（2）Ⅱ級派生斷裂——成礦斷裂。礦區(qū)出露成礦斷裂7條，自F1向東依次為V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7，分布寬度在碧丹溪以北為2～20m；以南為100～200m，間距50～60m。大致平行展布，走向北東，傾向南東，傾角多在70°以上。斷面平整、光滑，具斜向擦痕，斷層泥常見，角礫普遍，為一組壓扭性斷裂。

這7條成礦斷裂在平面上構(gòu)成一北東收斂，向南撒開的帚狀構(gòu)造。在北部王家灣附近，收斂歸并于F1，在南部五房里以南的垃圾沖一帶分散、消失。各含礦斷裂特征見表1。

表1 含礦斷裂特征統(tǒng)計表

其中V3為位于F1上盤的一條含礦斷裂、破碎帶呈角礫狀，地表有氧化鐵質(zhì)物，斷面清晰、平直，有1～3cm厚的斷層泥，黏性大，有石英脈充填，可見細(xì)粒黃鐵礦化。銻礦體呈角礫狀構(gòu)造。

V5為主要成礦斷裂，其規(guī)模與含礦性均居礦區(qū)首位。V5與V4相鄰近，水平間距為2～14m，在深部局部有合并增厚情況。斷面清晰、平直、光滑，呈板狀，斜向擦痕常見，斷面上有小凹坑，斷層泥厚2～5cm。破碎帶具片理化，呈角礫狀，常見硅化扁豆體及石英脈、銻礦體產(chǎn)出。礦體以塊狀為主，角礫狀次之。其兩側(cè)次級羽狀脈發(fā)育，細(xì)脈浸染狀銻礦體及礦化常見。礦體以塊狀為主，角礫狀次之。

V6為礦區(qū)內(nèi)產(chǎn)狀最陡局部反向的一條破碎帶，局部與地層產(chǎn)狀大體一致，表現(xiàn)出既斜切又聯(lián)合的特征。破碎帶清晰，呈平直—舒緩坡狀，光滑，南段石英脈發(fā)育，細(xì)粒浸染狀黃鐵礦普遍，片理化較強，斷層泥發(fā)育。銻礦體呈塊狀、浸染狀。

經(jīng)鉆孔證實，在7條含礦斷裂之間尚有平行的盲含礦斷裂、裂隙存在，大部分具有銻礦化或礦體。

礦區(qū)斷裂、節(jié)理較發(fā)育，在帚狀構(gòu)造部位，裂隙、節(jié)理尤為發(fā)育，多以北東向剪切節(jié)理為主（圖2）。

圖2 同心銻礦地質(zhì)圖

1.第四系；2.上泥盆統(tǒng)佘田橋組；3.中泥盆統(tǒng)棋梓橋組；4.板溪群五強溪組中段第一層；

5.五強溪組中段第二層；6.五強溪組下段；7.實測、推測斷層；8.實測、推測含銻礦脈

3 地球化學(xué)特征

地表探槽中及部分觀察點均采集了原生暈樣品，在礦脈集中部位的同心—王家灣一帶，以30～70m間距系統(tǒng)采樣，樣品間距為5m。大量分析結(jié)果統(tǒng)計表明：主要成礦元素的背景值Sb35×10-6、As 25×10-6、W2×10-6、Zn15×10-6、Cu35×10-6。各類巖石中原生暈含量（據(jù)地表資料統(tǒng)計）見表2。

表2 各類巖石中原生暈含量（×10-6）

變質(zhì)砂巖含銻最高，平均達(dá)243×10-6，相關(guān)的Cu、Zn、W等元素亦高。其次是砂質(zhì)板巖，平均為135×10-6，變質(zhì)石英砂巖為108×10-6。泥盆系棋梓橋組白云巖、灰?guī)r較低，平均分別為12×10-6、20×10-6。這與地表礦脈分布完全一致。

礦脈中，成礦元素豐度高，Sb＞1000×10-6、As＞20×10-6、Zn＞35×10-6、Cu＞24×10-6。礦脈、礦體及蝕變圍巖中地球化學(xué)特征（據(jù)坑道）見表3。

表3 礦脈、礦體及蝕變圍巖中地球化學(xué)特征（×10-6）

岳溪斜沖斷層（F1）為礦區(qū)主要導(dǎo)礦構(gòu)造，據(jù)鉆孔巖芯采樣分析結(jié)果（表4），F(xiàn)1與含礦斷裂相近，成礦元素豐度高。說明F1與含礦斷裂（礦脈）在地球化學(xué)特征上具有一致性，成礦物質(zhì)是通過F1運移并富集在含礦斷裂、裂隙構(gòu)造中。鉆孔中以5m間距系統(tǒng)作原生暈取樣，在主要含礦部位，成礦元素豐度高，Sb＞200×10-6，在礦脈及其頂?shù)装鍑鷰r中Sb＞500×10-6（圖3）。

表4 F1斷層地球化學(xué)特征（×10-6）

圖3 鉆孔原生暈銻含量變化曲線圖

1.礦體；2.礦脈

4 圍巖蝕變

礦區(qū)圍巖蝕變主要有硅化、褪色化。

（1）硅化：與礦化關(guān)系密切，在硅化強烈部位，形成硅化扁豆體，巖石致密堅硬，常伴隨銻礦體產(chǎn)出。凡硅化增強部位，多是礦化增強部位。

（2）褪色化：分布于礦脈兩側(cè)圍巖中，與礦化關(guān)系密切，與銻礦體產(chǎn)出部位一致，裂隙發(fā)育，常形成細(xì)脈浸染狀銻礦體。

5 礦體地質(zhì)

5.1 礦脈分布及品位變化特征

1號脈（V1）：臨近F1的一條礦脈，走向25°～30°，傾向115°～120°，傾角70°左右。Sb品位3.99%～4.99%，加權(quán)平均品位4.35%。推測礦體長100m，傾斜延深260m。

2號脈（V2）：距V1脈約5～11m。走向30°～40°，傾向120°～130°，傾角70°～86°。Sb品位3.51%～3.75%，加權(quán)平均品位3.62%，含礦系數(shù)0.5。據(jù)鉆孔揭示，礦體厚0.47～0.49m，平均厚0.48m，Sb品位4.35%～7.91%，加權(quán)平均品位6.09%。推測礦體長100m，傾斜延深280m。

3號脈（V3）：距V2脈約6～14m。走向20°～37°，傾向110°～127°，傾角60°～72°。Sb品位3.65%～11.28%，加權(quán)平均品位7.94%，含礦系數(shù)0.6。據(jù)鉆孔揭示，礦體厚0.24m，Sb品位3.66%。推測礦體長100m，傾斜延深60m。

4號脈（V4）：距V3脈3～11m。走向30°～40°，傾向120°～130°，傾角62°～76°。Sb品位4.07%～35.79%，加權(quán)平均品位17.27%，含礦系數(shù)0.6。據(jù)鉆孔揭示，礦體厚0.19～0.60m，平均厚0.40m，Sb品位2.53%～3.39%，加權(quán)平均品位2.74%。推測礦體走向長100m，傾斜延深280m。

5號脈（V5）：為礦區(qū)主要礦脈，規(guī)模最大。距V4脈2～6m。走向38°～46°，傾向128°～136°，傾角61°～75°。Sb品位3.43%～8.37%，加權(quán)平均品位5.5%，含礦系數(shù)0.73。局部地段見有不規(guī)則之脈石英，含金0.06×10-6～0.13×10-6。據(jù)鉆孔揭示，礦體厚0.14～4.47m，平均厚1.66m，Sb品位2.59%～12.63%，加權(quán)平均品位5.98%。推測礦體長200m，傾斜延深280m。

6號脈（V6）：距V5脈3～15m。走向30°～50°，傾向300°～320°或120°～140°，傾角74°～88°，地表產(chǎn)狀以北西為主，深部逐漸轉(zhuǎn)為南東。Sb品位5.29%～27.5%，加權(quán)平均品位17.59%，含礦系數(shù)0.5。推測深度為70m。

7號脈（V7）：緊靠V6脈，為一緩傾斜礦脈。走向12°～32°，傾向105°，傾角24°～40°。Sb品位12.02%。經(jīng)鉆孔揭示，礦體厚0.10m，Sb品位15.6%。推測深度為140m。

從礦區(qū)民窿開采情況來看，礦體在不同中段，品位、厚度、長度均有一定變化，據(jù)V2、V3、V4、V5、V6、V7脈（礦體）地表各組樣品統(tǒng)計，厚度變化系數(shù)47%～69%，品位變化系數(shù)73%～133%，表明各脈的厚度、品位均變化較大。

在碧丹溪以南，仍有含礦破碎帶分布，但礦化較弱，未發(fā)現(xiàn)銻礦體。F1下盤之棋梓橋組灰?guī)r中尚未發(fā)現(xiàn)銻礦化。

5.2 礦石組分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及類型

礦石組分單一，輝銻礦為唯一具有工業(yè)價值的金屬礦物，局部見浸染狀黃鐵礦。在F1破碎帶中，黃鐵礦普遍。

輝銻礦較純。據(jù)單礦物分析，含其他有益、有害組分均甚微（表5），屬易采易選礦石。

表5 粗晶銻礦石單礦物中有益、有害組分含量（%）

脈石礦物為石英，分布較少，局部見方解石、白云石細(xì)脈，為晚期的產(chǎn)物。

輝銻礦以細(xì)粒塊狀、角礫狀為主，部分為粗晶柱狀，礦物晶體長度達(dá)20～60mm。礦石結(jié)構(gòu)為半自形—他形晶粒狀結(jié)構(gòu)、膠結(jié)結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造為細(xì)晶塊狀構(gòu)造、粗晶塊狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、細(xì)脈浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈狀構(gòu)造等，以角礫狀構(gòu)造常見為特征。

礦石類型主要為塊狀輝銻礦礦石和角礫狀輝銻礦礦石，其次還有細(xì)脈浸染狀石英輝銻礦礦石、細(xì)脈狀輝銻礦礦石。

礦物生成順序為：石英→方解石→輝銻礦→方解石—白云石→輝銻礦。

5.3 礦脈地表出露特征

礦區(qū)所有含礦斷裂，地表都有氧化帶，其表現(xiàn)如下。

（1）似鐵帽，沿含礦斷裂、含礦裂隙呈線狀分布，規(guī)模與含礦斷裂、含礦裂隙基本一致，均為硫化礦物經(jīng)氧化后生成，可見少量氧化銻礦石或銻華產(chǎn)出。

（2）硅化體，沿含礦破碎帶呈線狀分布，形成含礦石英脈和石英脈帶，輝銻礦即充填于石英脈兩側(cè)或裂隙中，形成塊狀、細(xì)脈浸染狀、角礫狀輝銻礦礦石。

（3）褪色化帶，沿礦脈兩側(cè)近似平行分布，寬度約1～3m，圍巖顏色由灰綠色蝕變?yōu)榛野咨咻^強硅化，并伴隨浸染狀黃鐵礦化。

5.4 圍巖巖石化學(xué)成分特征

幾條主要礦脈圍巖巖石化學(xué)分析結(jié)果見表6。

5.5 礦床富集規(guī)律

（1）礦床受帚狀構(gòu)造控制，礦體聚集在帚狀構(gòu)造之收斂部位。

（2）礦脈或礦體在走向上往往呈尖滅再現(xiàn)的規(guī)律，沿傾斜方向則出現(xiàn)分支復(fù)合現(xiàn)象及平行盲礦脈（礦體）。

（3）富礦體常常伴隨硅化體產(chǎn)出。

（4）在帚狀構(gòu)造的收斂端形成一個長300m，寬40m，延伸400m以上的柱狀（板狀）富集段。經(jīng)鉆孔證實，主要礦脈延伸穩(wěn)定。

（5）礦體向深部增厚變富，且延深大于延長3倍以上（一般長100m，延深大于400m）。

（6）礦床賦存于Ptbnw1中，賦礦巖性為白云質(zhì)板巖、變質(zhì)砂巖。

表6 圍巖巖石化學(xué)成分表（%）

6 礦床成因

6.1 地層巖性的控礦因素

板溪群五強溪組下段（Ptbnw1）為礦區(qū)主要成礦層位，以白云質(zhì)板巖、變質(zhì)砂巖為礦體賦存的直接圍巖。由主要礦脈圍巖巖石化學(xué)分析結(jié)果（表6）可知：巖石Si O2＞57.30%、Al2O3＞3.93%。

賦礦巖性白云質(zhì)板巖、變質(zhì)砂巖銻豐度分別達(dá)135×10-6和243×10-6，高出區(qū)域背景值3～7倍。可見板溪群五強溪組下段地層為礦區(qū)銻礦床的形成提供了豐富的物質(zhì)來源，即為礦源層[3]。

6.2 改造富集作用

礦源層的成礦物質(zhì)是通過華夏系斷裂構(gòu)造改造、遷移而富集成礦的，是銻礦床形成的重要條件。

礦區(qū)主要控礦斷裂岳溪斜沖斷層（F1），經(jīng)深部3個鉆孔控制，厚20.5～31m。以5m間距采光譜樣21個，分析結(jié)果如下（×10-6）：Ba378.6、Be5、As74.8、B300.7、Hg＜20、P＞1000、Sb110.5、Ge1.5、Au＜1、Pb14.7、Sn3.9、Mn501、Ga3.5、W12.1、Ti＞1028、Cr29、In＜1、Ni52.9、Bi＜5、Nb＜20、Mo 6.4、V106.2、Li＜20、Y50、Cd10、Cu141、Zr＜71、Yb＜20、La＜200、Zn239、Ag0.3、Co3.9、Sr50。

在斷裂破碎帶中，Sb、W、As、Cu、Pb、Zn等元素含量均高，其含量與含礦斷裂破碎帶相近。金屬硫化物以細(xì)脈浸染狀的黃鐵礦最普遍。

據(jù)礦區(qū)6條礦脈統(tǒng)計，成礦元素豐度（×10-6）為：Sb＞1000、As20、Cu30、Pb10、W20、Zn38。銻的豐度極高，其他元素亦比背景值高出2～3倍。凡在斷裂破碎帶上采樣Sb＞1000×10-6的部位，其下部均有銻礦化或礦體存在。

含礦斷裂上盤As/Sb普遍小于1，即Sb＞As，Sb豐度高，為成礦有利部位；而下盤則相反，為成礦不利（表7）。

表7 含礦斷裂上、下盤As/Sb比值統(tǒng)計表

斷裂帶是線形活動帶，其中的斷塊在受到一組密集的高角度沖斷層錯動的過程中，產(chǎn)生強大的旋扭力，隨之釋放出巨大的熱能，使各種地下水變?yōu)闊崛芤?，從而使地層中的成礦元素處于活化狀態(tài)，加快遷移。斷裂破碎帶這一松散、開放系統(tǒng)，構(gòu)成了良好的遷移通道，而斷裂旁側(cè)的次級斷裂、裂隙，則成了礦液聚積的場所。

6.3 成礦溫度

據(jù)包體測溫資料，石英為310～366℃，平均為342℃；輝銻礦為200～283℃，平均為258℃（表8）。屬中溫?zé)嵋盒偷V床。

表8 包體測溫結(jié)果統(tǒng)計表

6.4 硫同位素特征

據(jù)硫同位素測定結(jié)果，δ34S為0.2‰～2.4‰，均為正值（表9），離差為2.2，為熱液硫化物硫源，即內(nèi)源硫。

表9 硫同位素成果表

注：測試對象為輝銻礦。

綜上所述，銻礦床（礦體）的形成受一定的地層巖性控制，改造富集作用明顯，成礦物質(zhì)來自地殼上部礦源層。因此，礦床成因應(yīng)屬沉積 改造層控型銻礦床。

參考文獻(xiàn)

[1]劉敘耀.渣滓溪銻礦外圍成礦地質(zhì)條件淺析[J].湖南有色金屬地質(zhì)，1984（1）：8-9.

[2]張養(yǎng)甫.渣滓溪銻礦床分級構(gòu)造控礦模式探討[J].湖南有色金屬地質(zhì)，1992（3）：5-6.

[3]陳炳金.溆浦渣滓溪層控型白鎢礦床成因雛議[J].湖南冶金地質(zhì)，1982（1）：10-12.

[1]文章來源：《地質(zhì)與資源》，2014年第2期。作者簡介：劉光召（1963—），男，湖南隆回人，地質(zhì)高級工程師，主要從事技術(shù)管理、地質(zhì)找礦與勘探工作。