渣滓溪大型锑矿的控矿构造与成矿作用

渣滓溪大型锑矿的控矿构造与成矿作用_追寻地质梦湖

王朝飞1，陈明辉2，3，鲍振襄4，鲍珏敏4

（1.湖南安化渣滓溪矿业有限公司，湖南 安化 413507；[1]

2.中南大学地球科学与信息物理学院，湖南 长沙 410083；

3.湖南省有色地质勘查局二四五队，湖南 吉首 416007；

4.湘西矿产资源综合研究发展中心，湖南 吉首 416007）

摘 要：文章在数十年的地质勘查与矿山探采资料的基础上，对渣滓溪大型脉状充填锑矿床的控矿构造与成矿作用做了详细阐述。矿床主要产于区域性2条NE向逆冲断层所夹持的抬升断块内，矿脉则无一例外的均赋存于矿区NWW向F3导矿断层上盘之成组成带分布的次级NW—NWW向的扭性断裂面内。构造的特点和发展过程：先在反扭挤压条件下形成，尔后顺扭上隆，在引张条件下张开和充填。研究表明，不同级次的构造彼此间具有良好的连通性，组成一个复杂的构造网，促使矿液上升、分配和沉淀，并逐级逐次地控制着矿床、矿脉和矿体的成生与分布。成矿具有沿倾向发育较深、侧伏延伸和柱状富集的特点。构造动力成矿作用是形成渣滓溪锑矿床柱板状矿体垂向延深超千米的主要因素。

关键词：锑矿床；构造特征；成矿作用；渣滓溪；湖南

渣滓溪锑矿位于湖南省安化县奎溪镇，地理坐标：东经110°49′，北纬28°16′。该矿床最早发现于1906年，先后由恒昌、华昌、佐兴、阜新、顺让等公司开采。对本区进行系统矿产调查和勘探工作，从20世纪70年代直到现在。其中主要的有：1984年，湖南冶金地质二四五队开展的“湖南省安化县渣滓溪矿区评价”和外围普查工作①②，探明C+D级锑金属量11.62万吨，为矿山生产提供了资源保障。2002年，湖南省安化县渣滓溪锑矿进行的“渣滓溪锑矿西部地段成矿、控矿规律研究”③，扩大了找矿区段，新增锑金属量1.5万吨。2010年，湖南省地质矿产开发局四一八队实施的全国第一批危机矿山接替资源勘查项目——“湖南省安化县渣滓溪锑（钨）矿接替资源勘查”，新增122b+333锑金属量11.95万吨，可延长矿山服务年限27.3年④。全区累计探明锑金属量25.07万吨，达到大型锑矿床规模。文章是在前人大量工作的基础上，通过地质资料的二次开发，结合多年来在渣滓溪锑矿近外围找矿勘查及矿区探采工作实践和综合研究，着重阐述了研究区内的构造特征，探讨了构造成矿作用与成矿规律，以作为该地区或类似地区找矿研究的参考。

1 区域成矿地质背景

在大地构造上，本区位于扬子板块与华南板块2个Ⅰ级构造单元的交接部位，为NNE—EW向并向W、N倾斜插入地幔的弧形古俯冲带（张令明等，2007）。由于华南板块向扬子板块的长期俯冲活动（元古宙—志留纪）和扬子上地幔刚性块体的阻挡，驱使扬子板块的地壳发生了武陵造山运动和之后的一系列造陆运动，直到加里东期两板块剧烈碰撞才联为一体。

区域出露地层主要为新元古界板溪群，次为震旦系、寒武系和泥盆系，以及零星分布的奥陶系、石炭系和二叠系。其中板溪群五强溪组为区域锑矿的主要容矿层位，系一套浅海相复理石建造的浅变质碎屑岩 火山碎屑岩，厚度大于1390m。研究表明②，本区五强溪世是火山喷发的强烈时期，根据区内火山碎屑岩出现部位分析，至少有4次火山活动，且一次比一次喷发作用强烈，持续时间更长。总体上第一次火山喷发作用在五强溪世早期初始阶段（Ptbnw1-1），其喷发作用不十分强烈，在地层剖面中仅偶夹凝灰岩。早期阶段末（Ptbnw1-2）开始了第2次火山喷发，火山沉积岩系厚30m左右。第3次火山喷发作用发生在五强溪世中期（Ptbnw2-1、Ptbnw2-2），这是1次规模相当大的火山喷发作用，火山沉积岩厚度达309m。第4次火山喷发作用发生在五强溪世晚期开始阶段（ptbnw2-2、Ptbnw2-3），规模也很大，火山沉积岩厚度大于120m。渣滓溪锑矿赋存的火山岩系最末1次火山喷发时期，即五强溪世火山喷发作用的强烈时期。

区域构造比较复杂，以断层为主，褶皱次之。褶皱构造主要见于寒武系、震旦系，板溪群次之。多以复式褶皱出现，轴向NNE—NE，长数千米至十余千米，呈“S”形分布，无侧伏现象。枢纽面多向SE侧伏，倾角陡，两翼岩层倾角30°～60°，断层附近有时高达75°～85°。区内褶皱一般未穿过断层，轴线平面形态与断裂构造相协调，均以扭动构造为其主要构造形式。

区内断裂构造发育，计有NNE、NE、NEE和NW向4组，其中以50°～60°方向断层最发育，如F1、F2、F3、F9等（图1），长数千至数十千米，大部分倾向SE，倾角40°～70°。断裂带内常见数米至20余米宽的挤压破碎带，包括角砾岩、糜棱岩、构造透镜体及片理化、断层泥等。两盘岩石具碎裂、硅化、褪色现象等，牵引和拖曳褶皱屡见不鲜。断层具长期活动性质，早期阶段属压性断层，后期为压扭性断层。

图1 渣滓溪锑（钨）矿区区域地质图

1.下二叠统；2.石炭系；3.中泥盆统；4.下奥陶统；5.寒武系；6.震旦系；7.板溪群五强溪组第二段；

8.板溪群五强溪组第一段；9.板溪群马底驿组；10.云煌岩脉；11.实测、推测压性断层及编号；12.实测、推测压扭性断层及编号；

13.实测、推测性质不明断层；14.实测及推测地层界线；15.实测及推测地层不整合界线；16.工作区范围；17.大型锑矿床；

18.中型锑矿床；19.小型锑矿床；20.锑矿点；21.小型钨矿床

岩浆活动微弱，仅在区域东南侧奎溪坪及中部黑冲坑见到4条NW向分布的云煌岩脉，分别侵入寒武系—震旦系及板溪群五强溪组，与成矿无明显联系。

本区成矿区划为湖南雪峰弧形构造成矿带即华南地区著名的湘西钨锑金成矿带之渣滓溪锑成矿亚带。

2 矿床基本特征

渣滓溪锑矿位于雪峰弧形构造成矿带中段，构造线由NE向转为近NW向的转折部位内侧，为湘西钨锑金成矿带最重要的脉状充填锑矿床（鲍振襄，1991），产在2条NE向平行分布的马家溪逆冲断层（F2）和岳溪逆冲断层（F1）所夹持的抬升断块内（鲍振襄等，1991；1998），矿脉则赋存于次级NWW向F3断层上盘之NW—NWW向的成群成组分布的扭（或张扭）性断层中（图2），矿体形态、产状受断层的控制。容矿岩石为凝灰质板岩、石英砂岩、长石石英砂岩和凝灰质砂岩等，地表出露长44～804m，一般100～500m，垂向延伸1000m以上，矿体深部边界仍未圈闭③。

图2 渣滓溪锑矿地质略图

1.下寒武统小烟溪组；2.上震旦统灯影组；3.上震旦统陡山沱组；4.下震旦统南沱冰碛层；5.板溪群五强溪组第二段；

6.板溪群五强溪组第一段；7.实测、推测地质界线；8.张性断层编号及产状；9.压性断层编号及产状；10.压扭性断层编号及产状；

11.性质不明断层编号及产状；12.锑矿脉及产状；13.钨矿化（层）及产状；14.锑钨矿脉及产状；15.锑剖面线及编号（Ⅲ-脉组号）；

16.探矿权范围及拐点编号；17.采矿权范围及拐点编号；18.普查区范围；19.预查区范围；20.范围拐点及编号

矿脉在水平方向，总体上构成一个自东南向西北各自集中、并略微撒开的矿化带。按矿脉出露位置与F3断层（上盘）距离，由近及远地可划分为3个脉组，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ脉组，各脉组中的主要矿脉基本上近于平行分布，但各脉组中的主要矿脉与次要矿脉的组合形式有所不同，愈接近F3断层矿脉最多、脉距最小、矿化愈强，远离F3断层矿脉逐渐稀疏、脉距加大、矿化减弱。在倾斜方向，矿脉倾角自Ⅰ—Ⅱ—Ⅲ脉组，具有由陡（50°～75°）—陡（69°～89°）—近于直立至反向倾斜；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ脉组浅部倾向NE，Ⅱ脉组V40、V43矿脉从65.204中段开始反向（倾向SW）；各脉组倾向往深部逐渐收敛并向F3断层靠近；-160m中段以下，经钻探证实，向F3断层靠近的幅度增大，V1脉组于-470m标高与F3断层相交；往深部隐伏矿脉逐渐增多。

蚀变类型主要有硅化，次为碳酸盐化和褪色现象，蚀变范围小，仅限于矿脉两侧数毫米至数十厘米。其中硅化与锑矿化关系密切，主要发生在断层及两侧围岩，交代围岩或呈石英细脉产出，蚀变范围窄且较弱，是湖南前寒武系脉状锑矿中罕见的现象。

矿石结构主要有他形晶结构、充填交代结构；矿石构造主要为致密块状构造、细脉状构造、角砾状构造、浸染状构造。其中块状矿石往往充填在断裂破碎带内，而细脉状矿石常出现在两侧围岩之节理裂隙中，且多数产在断裂破碎带的上盘围岩。辉锑矿主要呈他形粒状集中体填充于石英颗粒间或破碎围岩角砾空隙中。

研究表明（何江等，1996）矿床的成矿物理化学条件，流体富C1-（平均0.41mol/L），具有C1-＞ΣS （平均0.31mol/L）的浓度序列，低盐度[平均ω（Na Clep）6.16%]，较低温度（主成矿阶段平均198℃）。硫同位素δ34S平均8.0‰，表明硫主要来自深源（鲍振襄等，1998），成矿流体的δD为-65‰～-61‰， δ18H2O为-8‰～-6‰，表现出明显的大气降水特征（何江等，1996）。温度、成矿流体的ΣS和C1-浓度是控制渣滓溪锑矿化的主要地球化学机制。据雪峰山地区钨锑金矿床的石英包裹体Rb-Sr等时线年龄主要集中在435±9～204.8±6.3Ma（彭建堂等，1998，2000，2003；李华芹等，2008），主要为加里东期和印支期。

3 矿床构造特征

矿床位于区域2条平行的逆冲断层所夹持的抬升断块内，矿脉（体）赋存于与其呈大角度相交的次级NWW向F3压扭性导矿断层上盘之NW—NWW向扭性或张扭性断层内。

3.1 褶皱构造

矿区褶皱构造简单，总体上为倾向SE的单斜构造，岩层走向30°～80°，倾向SE，倾角50°～83°，沿倾向具波状起伏，局部地段出现小褶皱，发育程度不一。

研究表明，渣滓溪锑矿的单斜构造，位于F1、F2两条区域性断层之间，并被断层切割。区域褶皱构造形态及分布规律研究表明，其在区域构造轮廓中处于从属地位，系NE向构造的二次结构面。

3.2 断裂构造

大比例尺的填图表明，矿区断层发育，计70余条，总体上以NW—NWW组最发育，沿走向长度不大，但沿倾向发育很深，主要表现为扭性或张扭性特征。

3.2.1 NWW向导矿断层（F3）

（1）几何学特征。出露于矿区南部，为区内规模最大的断层，延伸2600m。总体走向295°，倾向NE，倾角52°～80°，断裂破碎带宽0.63～20.70m，一般1.5～4m，由碎裂化岩、糜棱岩、构造角砾岩、构造透镜体、石英脉、辉锑矿及断层泥等组成。平行于主构造面之次级构造裂面发育，断层面上陡下缓、呈舒缓波状延伸，水平及垂直断距均为80m左右。具压扭性特征。

（2）运动学特征。该断层为区域NE向断层F1、F2主干断层之派生的次极构造，形成于同一应力场。断层上盘依次为Ptbnw2-3、Ptbnw2-2、Ptbnw2-1层，下盘为Ptbnw2-（3+4）层，指示断层发生过明显的逆冲作用，在其形成过程中，由于下盘向下斜冲，造成上盘出现大量的、与之平行的或略斜交的构造裂隙，为成矿提供了良好的扩容空间。

（3）矿化特征。矿床内所有矿脉均成组成带的分布于F3断层上盘之NW—NWW向断层内，自F3断层东北方向由近及远分布着Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ脉组，且愈靠近F3断层的矿化愈强。F3断裂带内一般呈现矿化，但在其产状变化部位、破碎带宽度加大部位矿化增强，并可形成锑矿体。其深边部经23个钻孔揭露，矿体平均厚0.73m，ω（Sb）4.59%，探获锑金属量6653t。由此可见，F3断层是矿区1条重要的导矿和储矿构造，并控制了矿床的成生、分布及矿脉的发育程度。

3.2.2 NW—NWW向含矿断层

NW—NWW向断层是矿床最发育的断层，也是最主要的容矿断层。包括走向290°和330°的一组具有成生联系的扭裂面。其特点是成组成群分布，规模小，延伸大，控制了矿床的总体构造格架。该组断层总体表现为扭性，局部出现压性或张性特点。

（1）几何学特征。该组断层包括走向290°和330°的2组断层，以走向290°～300°为主。走向长44～804m，一般100～500m，但沿倾向延伸一般大于225m，最大延伸大于1000m，为其走向长的1.5～3倍，最大达5倍。

该组断层面平直光滑，面上可见5°～25°近水平擦痕，断面倾角陡，一般大于50°，局部呈弧形反向倾斜。破碎带中片理化较强，旁侧平行节理裂隙发育。在-70m中段以上，断裂破碎带较紧闭，宽度一般小于0.7m，且常呈小透镜状或膨胀狭缩形态产出；-70m中段以下，尤其是-115m、-160m中段，断裂破碎带具明显变厚趋向，且与F3断层靠近的趋势愈明显。部分断裂带出现多个与主构造面近于平行或呈小角度相交的次级构造面，围岩节理裂隙发育，在切穿硬脆性岩层时断裂破碎带膨胀现象明显。该组断层具压、扭、张性结构面复合特征，以扭性为主，水平断距仅数厘米至十余米，一般1～5m。

（2）运动学特征。该组断层在其形成过程中，由于主要控矿构造F3断层的下盘向下斜冲，造成上盘出现大量的成组、成带出现并与之平行或小角度斜交的一对扭裂面，断层面平直光滑，面上较普遍地可见近水平擦痕，指示强烈的水平运动，断裂带中较强的片理化、构造岩（破碎带）常呈透镜状，局部出现弧形波状面导致反向倾斜等特点，反映较强的挤压作用。断裂带内局部膨大部位或出现张性角砾岩和追踪构造，暗示其曾有过张性作用。由此可见，该组断层主要是扭应力成因，兼有压、张性结构面多次活动的特点。正是由于多种构造作用的复合，从而形成了沿倾向发育较深的断裂组的特点。

4 构造变形和构造演化探讨

4.1 构造变形特点

上述构造解析表明，作为雪峰弧形构造带的一部分，渣滓溪锑矿构造变形特征具有造山带的特点，形成了以断裂为主，褶皱为次的基本构造格局，具体表现在以下几个方面。

（1）区域构造样式总体表现为由一系列短轴复式背、向斜及逆冲、斜冲断层组成，具有典型的断块式构造特点，其抬升断块内次级断层发育。

（2）褶皱作用，区域褶皱多以短轴复式褶皱产出，大部分被断层破坏，在区域构造中居从属地位，属低序次配属构造。

（3）断裂作用，区域东西两侧的2条大型区域性断层，是雪峰弧形构造带的2条主要的区域控矿构造，经历了复杂的构造变形作用，早期具逆冲断层性质，后期具斜冲及平推特点，属阶梯状压扭性断层。区域锑金成矿与其密切相关。

本区历经雪峰、加里东和印支运动等多期次构造活动。志留纪末的加里东运动是本区重要构造运动，形成区域浅变质作用和NE向的韧性剪切断裂系统，经印支运动的叠加改造，而成为区内锑金成矿重要的动（热）力变质成矿作用机制。

4.2 成矿构造演化分析

区域位于扬子板块与华南板块的交接部位，加里东期扬子板块与华南板块剧烈碰撞拼接联为一体，雪峰弧形韧性剪切带的形成及区域变质作用的产生。印支期两大板块的碰撞造山运动导致了主体盖层发生褶皱和韧 脆性剪切作用，形成了广泛的NE向逆（斜）冲断层，F1、F2等以及派生的与其近于垂直的NWW向低序次断层（F3）和上盘的NW—NWW向断层组，并发生锑的成矿作用。因此，成矿应该发生在碰撞造山期间，这可由雪峰山一带金（锑）金矿床成矿时代得到佐证，但区域锑的成矿作用晚于金而主要发生在印支期。

5 构造的控矿与成矿作用

构造作用在渣滓溪锑矿的形成和分布起了重要的控制作用。组成雪峰弧形构造带的深大断裂，是形成湘西钨锑金矿带的主要控矿构造，旁侧的区域性逆（斜）冲断层是成矿区（带）的主要导矿构造与之近于垂直的NW—NWW向断层是有利的容矿构造。

就渣滓溪锑矿而言，构造的控矿作用主要在以下几个方面。

5.1 安化 靖州深大断裂的控矿作用

安化-靖州深大断裂与溆浦 五团深大断裂及其间多条平行断裂带纵贯全区，系区内一系列加里东、印支期断裂，总体上为由NW向SE逆冲构成的叠瓦状断裂系。渣滓溪锑矿位于安化 靖州与溆浦 五团2条深大断裂间的构造断块靠近安化 靖州断裂一侧（上盘），锑的成矿与安化 靖州深大断裂关系最密切。研究表明，雪峰弧形构造成矿带深切上地幔，历史悠久，结构复杂，成矿条件极为良好（王甫仁等，1993）。

5.2 区域性断裂的控矿作用

渣滓溪锑矿位于2条区域性断层岳溪（F1）和马家溪（F2）之间的抬升断块内，这2条断层起着区域性的导矿作用，控制了区域锑矿的成生与分布。断层走向15°～55°，倾角25°～78°，断裂带宽1.5～50m，由构造岩、构造透镜体，糜棱岩等组成，主构造面见多组方向的擦痕，片理发育，具绢云母、硅化、黄铁矿化，局部尚有辉锑矿体等。这种具有压扭性的结构面，在成矿时处于上升隆起地区，断裂处于引张状态，有利于成矿作用的发生（傅必勤，1990）。

5.3 矿床的配矿与成矿构造

渣滓溪锑矿严格受到出露于矿区南部的NWW向压扭性断层F3的制约，所有矿脉无一例外地都赋存于F3断层上盘之成组成带出现的一对走向290°与330°的扭裂面中；下盘围岩中仅发育层间石英脉而未见有锑矿化。由此推论，F3断层为矿床的主要控矿构造，NW—NWW向的一组扭性断层则为重要的容矿构造。

（1）F3配矿断层：该断层属压扭性断层，具多期活动特征，是矿区最主要的1条导矿、配矿兼储矿的断层。矿床中所有锑矿脉均产于F3断层上盘，原因是：①该断层为逆（斜）冲断层，在其形成过程中，由于下盘向下俯（斜）冲，造成上盘出现大量的、与之平行的构造裂隙，为成矿提供了良好的扩容空间；②构造地球化学测量表明，Sb异常仅出现于F3断层上盘，热释Hg的异常也仅出现在F3断层上盘（鲍振襄等，1997）。

（2）NW—NWW向容矿构造系位于F3断层上盘的主要成矿构造，自F3断层由近及远依次分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ脉组，由Ⅰ脉组至Ⅲ脉组，矿脉条数由多变少、脉距由密变稀、矿化由强变弱，表明愈靠近F3断层的矿脉受到的构造应力愈强、构造贯通性愈好，成为密集的构造网络，同时发育2组呈“X”形交会发育的裂隙，故矿化最为富集。在倾斜方向，由Ⅰ脉组至Ⅲ脉组由浅到深倾向变化较大，倾角变陡，有反向脉存在，矿脉的侧伏方向由明显至不明显。根据Ⅰ、Ⅱ脉组往深部向F3断层收敛的趋势分析，主矿脉及隐伏矿脉于-700～-1000m标高将交会于F3断层，从而形成巨大的矿柱（图3）。

总之，渣滓溪锑矿的组合形态是以脉组为单位，由数十条矿脉密集分布的一个走向长200～800m，沿倾斜方向平面宽100～350m、延伸近千米的巨大矿柱。该矿床为受断裂构造控制的脉状充填矿床，具有沿倾向发育很深、侧伏成矿和柱状富集的特点。矿体总体具有西北浅部向东南深部侧伏的特点（图4），依据矿化富集中心的侧伏特征，表明深部找矿潜力巨大。

图3 渣滓溪锑（钨）矿区地质剖面图（0线至Ⅲ-0线）

1.板溪群五强溪组第二段第4层；2.第二段第2+3层；3.第二段第3层；4.第二段第2层；5.第二段第1层；

6.五强溪组第一段第7层；7.锑矿脉及编号；8.脉组号；9.地层界线；10.断层及编号；11.钻孔位置；12.推测隐伏矿脉

6 结语

（1）本区位于扬子板块与华南板块的交接部位，江南造山带西南段雪峰弧形构造带中段，成矿与加里东期—印支期大规模的区域性逆（斜）冲作用所形成的深大断裂相关，属陆内造山带锑矿床。渣滓溪锑矿亚带则产于2条主干断层所夹持的抬升断块内，其构造发展过程：先在反扭挤压条件下形成压扭性结构面，而后顺扭上隆引张条件下张开和充填，成为矿带的主要导矿构造，从而控制了渣滓溪锑矿带的成生与展布。

（2）矿床（脉）主要产于矿区南部F3断层上盘近于平行或略斜交的、成组成带分布的NW—NWW向扭性断裂裂隙内，包括其派生的低序次构造裂隙中的矿脉，均无一例外地皆产在断层上盘围岩中，显示其上盘成矿的构造效应，且愈靠近F3断层，矿化愈好。

图4 渣滓溪锑（钨）矿区9号矿脉厚度品位等值线图

1.矿脉露头线；2.地层界线；3.坑道；4.钻孔；5.实、推测矿体厚度品位等值线

（3）矿床（脉）具有沿倾向发育很深，侧伏成矿和柱状富集的特点，尤其是当有2组方向的构造裂隙交会发育的地段，上述成矿特点更加明显。由于Ⅰ、Ⅱ脉组深部矿脉逐渐向F3断层收敛，因此，在-700～-1000m的成矿区间可形成巨大的矿柱，深部找矿潜力巨大。这是受构造动力作用而使其矿床（脉）垂向延深大于1000m的主要因素。

（4）纵观全区，从地表至最深部位始终保持着的矿床构造，所有容矿断裂群和矿体群（脉组），以及不同走向的断裂带或羽裂带与矿脉群之间的协调一致的关系，容矿破碎带和矿脉（体）的内部结构构造和形态随深度的变化不大，主要含矿断裂带往深部有增厚的趋向，这是渣滓溪锑矿成为垂直延深大的主要标志。

注 释

①湖南省有色地质勘查局二四五队.湖南省安化县渣滓溪锑矿区评价地质报告，1984.

②湖南省有色地质勘查局二四五队.湖南省安化县渣滓溪锑矿区外围普查报告，1984.

③湖南省安化县渣滓溪锑矿.渣滓溪锑矿西部地段成矿、控矿规律及找矿研究（科学技术成果鉴定材料），2002.

④湖南省地质矿产勘查开发局四一八队.湖南省安化县渣滓溪锑（钨）矿接替资源勘查报告，2010.

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[1]文章来源：《地学新进展》（11），2014年。作者简介：王朝飞（1984—），男，贵州铜仁人，助理工程师，主要从事矿山地质及技术管理工作。