湖南省安化县同心锑矿床地质特征及成矿机制初探

湖南省安化县同心锑矿床地质特征及成矿机制初探_追寻地质梦湖

刘光召，李家清，杨锦坤

（湖南省有色地质勘查局二四五队，湖南 吉首 416007）[1]

摘 要：同心锑矿床产于新元古界板溪群五强溪组，变质砂岩和板岩为矿体赋存的直接围岩。五强溪组地层中锑丰度高，比克拉克值高出90～500倍，比区域背景值高出3～25倍，为矿源层。由主干断裂派生而成的次级构造——断裂、裂隙、层间破碎带和层间剥离，都是矿体赋存的场所。通过华夏系断裂构造改造、迁移而富集成矿。矿床受一定的地层控制，改造富集作用明显，成矿物质来自地壳上部矿源层。初步认为同心锑矿为沉积改造层控型矿床。

关键词：锑矿床；成矿机制；沉积改造层控型；湖南省

1 区域地质概况

矿区大地构造位置属扬子地台（Ⅰ）江南地轴（Ⅱ）之雪峰复背斜（Ⅲ），亦即雪峰弧形构造带之中段内侧，Ⅳ级构造木榴复向斜纵贯全区，矿区近围为Ⅴ级构造岳溪向斜。区域构造线呈北东向，属华夏系构造[1]。

区域地层简单，沿岳溪复向斜，在岳溪—马路口一带，向斜轴部为第四系、石炭系、泥盆系，向斜两翼均为新元古界板溪群五强溪组，寒武系、震旦系仅在局部出露。

矿区处于溆浦 安化锑钨金成矿带东段，即雪峰山钨锑金成矿带。

研究区未见岩浆岩体出露，仅在矿区东20km处，有大神山花岗岩体出露，分布面积38km2，为一燕山期小岩体，呈椭圆形，以黑云母二长花岗岩为主。

矿床分布受华夏系压扭性断裂控制，呈线状分布（图1）。成矿层位以板溪群五强溪组为主。矿床类型以裂隙充填型为主。

2 矿区地质

2.1 地层

矿区出露地层有第四系、泥盆系、新元古界板溪群，分述如下。

（1）第四系（Q）：分布在向斜轴部，为河流阶地沉积，亚砂土、砂砾石及坡积物、残积物。厚2～10m。

（2）泥盆系（D）：分布在F1断层下盘，区内见中统棋梓桥组和上统佘田桥组。

佘田桥组（D3s）分布在庙后岭山顶上，范围很小，为灰紫色薄层泥质粉砂岩、粉砂岩。可见厚15～30m。

棋梓桥组（D2q）为灰白色—浅灰色薄—厚层角砾状灰岩、白云质灰岩。腕足类石燕化石常见。由于受构造影响，在向斜轴部，沿F1断层走向分布，常呈馒头状、椭球状剥蚀残留体。厚315m。

（3）板溪群五强溪组（Ptbnw）：为区内主要地层，分布在F1上盘，与泥盆系为断层接触。出露中段与下段地层。

图1 同心锑矿近围地质略图

1.石炭系；2.泥盆系；3.奥陶系；4.寒武系；5.震旦系；6.板溪群五强溪组；7.断裂；8.锑矿

中段（Ptbnw2）分为上、下两层。第二层（Ptbnw2-2）为灰色、灰绿色厚层砂岩、粉砂岩，上部为薄层层纹状细砂岩夹砂质板岩、板岩。厚度大于250m。第一层（Ptbnw2-1）为灰白色、中厚—厚层中细粒石英砂岩、石英岩状砂岩、石英岩。厚220～250m。

下段（Ptbnw1）为砂岩、板岩段，分为上、下两部分，为主要含矿层位。上部为灰绿色中厚层—厚层砂岩、粉砂岩夹灰白色细粒石英岩状砂岩，局部夹砂质板岩。厚50～110m。下部为灰绿色、浅灰色薄—中厚层白云质板岩、砂质板岩、粉砂岩。厚70～1000m。因受F1切割，本段出露厚度在不同部位有较大的变化。

2.2 构造

2.2.1 褶皱

岳溪向斜是矿区内唯一的褶皱构造，呈开阔的不对称宽缓向斜，轴部为盆地，宽100～300m，呈北东向展布，由第四系及零星泥盆系构成，岩层平缓，两翼为山岭，多为向斜。板溪群五强溪组地层表现为走向40°～70°，倾向南东，倾角60°～75°，局部达80°左右的单斜地层。由于地层陡倾，局部出现倾向北西的反向现象，并非褶皱所致。

2.2.2 断裂

矿区断裂构造发育，可划分为Ⅰ级主干断裂（导矿构造）和Ⅱ级派生断裂（成矿构造）两类[2]。

（1）Ⅰ级主干断裂——岳溪断裂带。断裂带在矿区内由3条大致平行的断层组成，走向50°～70°，倾向南东，倾角68°～74°，分布宽度达400m左右，构成矿区构造格架。在地貌上形成阶梯式构造盆地。平面上呈现块断构造。

F1：为主干断裂，规模大，属斜冲断层。走向北东，往西转北东东，呈向南拱起的弧形，倾向南东，倾角70°～75°。地表破碎带出露宽度20～45m，厚18～30m。上盘（南东）为板溪群五强溪组地层，下盘（北西）为泥盆系棋梓桥组。断距在300m以上。该断层为区内主要导矿构造。

F2：为推测断裂，属F1北侧之平行断裂，水平间距130～150m，性质与F1相同。

F3：为推测断裂，位于矿区北部，走向北东，倾向南东，倾角60°～75°，属正断层。上盘为第四系，下盘为棋梓桥组灰岩。

（2）Ⅱ级派生断裂——成矿断裂。矿区出露成矿断裂7条，自F1向东依次为V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7，分布宽度在碧丹溪以北为2～20m；以南为100～200m，间距50～60m。大致平行展布，走向北东，倾向南东，倾角多在70°以上。断面平整、光滑，具斜向擦痕，断层泥常见，角砾普遍，为一组压扭性断裂。

这7条成矿断裂在平面上构成一北东收敛，向南撒开的帚状构造。在北部王家湾附近，收敛归并于F1，在南部五房里以南的垃圾冲一带分散、消失。各含矿断裂特征见表1。

表1 含矿断裂特征统计表

其中V3为位于F1上盘的一条含矿断裂、破碎带呈角砾状，地表有氧化铁质物，断面清晰、平直，有1～3cm厚的断层泥，黏性大，有石英脉充填，可见细粒黄铁矿化。锑矿体呈角砾状构造。

V5为主要成矿断裂，其规模与含矿性均居矿区首位。V5与V4相邻近，水平间距为2～14m，在深部局部有合并增厚情况。断面清晰、平直、光滑，呈板状，斜向擦痕常见，断面上有小凹坑，断层泥厚2～5cm。破碎带具片理化，呈角砾状，常见硅化扁豆体及石英脉、锑矿体产出。矿体以块状为主，角砾状次之。其两侧次级羽状脉发育，细脉浸染状锑矿体及矿化常见。矿体以块状为主，角砾状次之。

V6为矿区内产状最陡局部反向的一条破碎带，局部与地层产状大体一致，表现出既斜切又联合的特征。破碎带清晰，呈平直—舒缓坡状，光滑，南段石英脉发育，细粒浸染状黄铁矿普遍，片理化较强，断层泥发育。锑矿体呈块状、浸染状。

经钻孔证实，在7条含矿断裂之间尚有平行的盲含矿断裂、裂隙存在，大部分具有锑矿化或矿体。

矿区断裂、节理较发育，在帚状构造部位，裂隙、节理尤为发育，多以北东向剪切节理为主（图2）。

图2 同心锑矿地质图

1.第四系；2.上泥盆统佘田桥组；3.中泥盆统棋梓桥组；4.板溪群五强溪组中段第一层；

5.五强溪组中段第二层；6.五强溪组下段；7.实测、推测断层；8.实测、推测含锑矿脉

3 地球化学特征

地表探槽中及部分观察点均采集了原生晕样品，在矿脉集中部位的同心—王家湾一带，以30～70m间距系统采样，样品间距为5m。大量分析结果统计表明：主要成矿元素的背景值Sb35×10-6、As 25×10-6、W2×10-6、Zn15×10-6、Cu35×10-6。各类岩石中原生晕含量（据地表资料统计）见表2。

表2 各类岩石中原生晕含量（×10-6）

变质砂岩含锑最高，平均达243×10-6，相关的Cu、Zn、W等元素亦高。其次是砂质板岩，平均为135×10-6，变质石英砂岩为108×10-6。泥盆系棋梓桥组白云岩、灰岩较低，平均分别为12×10-6、20×10-6。这与地表矿脉分布完全一致。

矿脉中，成矿元素丰度高，Sb＞1000×10-6、As＞20×10-6、Zn＞35×10-6、Cu＞24×10-6。矿脉、矿体及蚀变围岩中地球化学特征（据坑道）见表3。

表3 矿脉、矿体及蚀变围岩中地球化学特征（×10-6）

岳溪斜冲断层（F1）为矿区主要导矿构造，据钻孔岩芯采样分析结果（表4），F1与含矿断裂相近，成矿元素丰度高。说明F1与含矿断裂（矿脉）在地球化学特征上具有一致性，成矿物质是通过F1运移并富集在含矿断裂、裂隙构造中。钻孔中以5m间距系统作原生晕取样，在主要含矿部位，成矿元素丰度高，Sb＞200×10-6，在矿脉及其顶底板围岩中Sb＞500×10-6（图3）。

表4 F1断层地球化学特征（×10-6）

图3 钻孔原生晕锑含量变化曲线图

1.矿体；2.矿脉

4 围岩蚀变

矿区围岩蚀变主要有硅化、褪色化。

（1）硅化：与矿化关系密切，在硅化强烈部位，形成硅化扁豆体，岩石致密坚硬，常伴随锑矿体产出。凡硅化增强部位，多是矿化增强部位。

（2）褪色化：分布于矿脉两侧围岩中，与矿化关系密切，与锑矿体产出部位一致，裂隙发育，常形成细脉浸染状锑矿体。

5 矿体地质

5.1 矿脉分布及品位变化特征

1号脉（V1）：临近F1的一条矿脉，走向25°～30°，倾向115°～120°，倾角70°左右。Sb品位3.99%～4.99%，加权平均品位4.35%。推测矿体长100m，倾斜延深260m。

2号脉（V2）：距V1脉约5～11m。走向30°～40°，倾向120°～130°，倾角70°～86°。Sb品位3.51%～3.75%，加权平均品位3.62%，含矿系数0.5。据钻孔揭示，矿体厚0.47～0.49m，平均厚0.48m，Sb品位4.35%～7.91%，加权平均品位6.09%。推测矿体长100m，倾斜延深280m。

3号脉（V3）：距V2脉约6～14m。走向20°～37°，倾向110°～127°，倾角60°～72°。Sb品位3.65%～11.28%，加权平均品位7.94%，含矿系数0.6。据钻孔揭示，矿体厚0.24m，Sb品位3.66%。推测矿体长100m，倾斜延深60m。

4号脉（V4）：距V3脉3～11m。走向30°～40°，倾向120°～130°，倾角62°～76°。Sb品位4.07%～35.79%，加权平均品位17.27%，含矿系数0.6。据钻孔揭示，矿体厚0.19～0.60m，平均厚0.40m，Sb品位2.53%～3.39%，加权平均品位2.74%。推测矿体走向长100m，倾斜延深280m。

5号脉（V5）：为矿区主要矿脉，规模最大。距V4脉2～6m。走向38°～46°，倾向128°～136°，倾角61°～75°。Sb品位3.43%～8.37%，加权平均品位5.5%，含矿系数0.73。局部地段见有不规则之脉石英，含金0.06×10-6～0.13×10-6。据钻孔揭示，矿体厚0.14～4.47m，平均厚1.66m，Sb品位2.59%～12.63%，加权平均品位5.98%。推测矿体长200m，倾斜延深280m。

6号脉（V6）：距V5脉3～15m。走向30°～50°，倾向300°～320°或120°～140°，倾角74°～88°，地表产状以北西为主，深部逐渐转为南东。Sb品位5.29%～27.5%，加权平均品位17.59%，含矿系数0.5。推测深度为70m。

7号脉（V7）：紧靠V6脉，为一缓倾斜矿脉。走向12°～32°，倾向105°，倾角24°～40°。Sb品位12.02%。经钻孔揭示，矿体厚0.10m，Sb品位15.6%。推测深度为140m。

从矿区民窿开采情况来看，矿体在不同中段，品位、厚度、长度均有一定变化，据V2、V3、V4、V5、V6、V7脉（矿体）地表各组样品统计，厚度变化系数47%～69%，品位变化系数73%～133%，表明各脉的厚度、品位均变化较大。

在碧丹溪以南，仍有含矿破碎带分布，但矿化较弱，未发现锑矿体。F1下盘之棋梓桥组灰岩中尚未发现锑矿化。

5.2 矿石组分、结构、构造及类型

矿石组分单一，辉锑矿为唯一具有工业价值的金属矿物，局部见浸染状黄铁矿。在F1破碎带中，黄铁矿普遍。

辉锑矿较纯。据单矿物分析，含其他有益、有害组分均甚微（表5），属易采易选矿石。

表5 粗晶锑矿石单矿物中有益、有害组分含量（%）

脉石矿物为石英，分布较少，局部见方解石、白云石细脉，为晚期的产物。

辉锑矿以细粒块状、角砾状为主，部分为粗晶柱状，矿物晶体长度达20～60mm。矿石结构为半自形—他形晶粒状结构、胶结结构。矿石构造为细晶块状构造、粗晶块状构造、角砾状构造、细脉浸染状构造、细脉状构造等，以角砾状构造常见为特征。

矿石类型主要为块状辉锑矿矿石和角砾状辉锑矿矿石，其次还有细脉浸染状石英辉锑矿矿石、细脉状辉锑矿矿石。

矿物生成顺序为：石英→方解石→辉锑矿→方解石—白云石→辉锑矿。

5.3 矿脉地表出露特征

矿区所有含矿断裂，地表都有氧化带，其表现如下。

（1）似铁帽，沿含矿断裂、含矿裂隙呈线状分布，规模与含矿断裂、含矿裂隙基本一致，均为硫化矿物经氧化后生成，可见少量氧化锑矿石或锑华产出。

（2）硅化体，沿含矿破碎带呈线状分布，形成含矿石英脉和石英脉带，辉锑矿即充填于石英脉两侧或裂隙中，形成块状、细脉浸染状、角砾状辉锑矿矿石。

（3）褪色化带，沿矿脉两侧近似平行分布，宽度约1～3m，围岩颜色由灰绿色蚀变为灰白色，具较强硅化，并伴随浸染状黄铁矿化。

5.4 围岩岩石化学成分特征

几条主要矿脉围岩岩石化学分析结果见表6。

5.5 矿床富集规律

（1）矿床受帚状构造控制，矿体聚集在帚状构造之收敛部位。

（2）矿脉或矿体在走向上往往呈尖灭再现的规律，沿倾斜方向则出现分支复合现象及平行盲矿脉（矿体）。

（3）富矿体常常伴随硅化体产出。

（4）在帚状构造的收敛端形成一个长300m，宽40m，延伸400m以上的柱状（板状）富集段。经钻孔证实，主要矿脉延伸稳定。

（5）矿体向深部增厚变富，且延深大于延长3倍以上（一般长100m，延深大于400m）。

（6）矿床赋存于Ptbnw1中，赋矿岩性为白云质板岩、变质砂岩。

表6 围岩岩石化学成分表（%）

6 矿床成因

6.1 地层岩性的控矿因素

板溪群五强溪组下段（Ptbnw1）为矿区主要成矿层位，以白云质板岩、变质砂岩为矿体赋存的直接围岩。由主要矿脉围岩岩石化学分析结果（表6）可知：岩石Si O2＞57.30%、Al2O3＞3.93%。

赋矿岩性白云质板岩、变质砂岩锑丰度分别达135×10-6和243×10-6，高出区域背景值3～7倍。可见板溪群五强溪组下段地层为矿区锑矿床的形成提供了丰富的物质来源，即为矿源层[3]。

6.2 改造富集作用

矿源层的成矿物质是通过华夏系断裂构造改造、迁移而富集成矿的，是锑矿床形成的重要条件。

矿区主要控矿断裂岳溪斜冲断层（F1），经深部3个钻孔控制，厚20.5～31m。以5m间距采光谱样21个，分析结果如下（×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。

在断裂破碎带中，Sb、W、As、Cu、Pb、Zn等元素含量均高，其含量与含矿断裂破碎带相近。金属硫化物以细脉浸染状的黄铁矿最普遍。

据矿区6条矿脉统计，成矿元素丰度（×10-6）为：Sb＞1000、As20、Cu30、Pb10、W20、Zn38。锑的丰度极高，其他元素亦比背景值高出2～3倍。凡在断裂破碎带上采样Sb＞1000×10-6的部位，其下部均有锑矿化或矿体存在。

含矿断裂上盘As/Sb普遍小于1，即Sb＞As，Sb丰度高，为成矿有利部位；而下盘则相反，为成矿不利（表7）。

表7 含矿断裂上、下盘As/Sb比值统计表

断裂带是线形活动带，其中的断块在受到一组密集的高角度冲断层错动的过程中，产生强大的旋扭力，随之释放出巨大的热能，使各种地下水变为热溶液，从而使地层中的成矿元素处于活化状态，加快迁移。断裂破碎带这一松散、开放系统，构成了良好的迁移通道，而断裂旁侧的次级断裂、裂隙，则成了矿液聚积的场所。

6.3 成矿温度

据包体测温资料，石英为310～366℃，平均为342℃；辉锑矿为200～283℃，平均为258℃（表8）。属中温热液型矿床。

表8 包体测温结果统计表

6.4 硫同位素特征

据硫同位素测定结果，δ34S为0.2‰～2.4‰，均为正值（表9），离差为2.2，为热液硫化物硫源，即内源硫。

表9 硫同位素成果表

注：测试对象为辉锑矿。

综上所述，锑矿床（矿体）的形成受一定的地层岩性控制，改造富集作用明显，成矿物质来自地壳上部矿源层。因此，矿床成因应属沉积 改造层控型锑矿床。

参考文献

[1]刘叙耀.渣滓溪锑矿外围成矿地质条件浅析[J].湖南有色金属地质，1984（1）：8-9.

[2]张养甫.渣滓溪锑矿床分级构造控矿模式探讨[J].湖南有色金属地质，1992（3）：5-6.

[3]陈炳金.溆浦渣滓溪层控型白钨矿床成因雏议[J].湖南冶金地质，1982（1）：10-12.

[1]文章来源：《地质与资源》，2014年第2期。作者简介：刘光召（1963—），男，湖南隆回人，地质高级工程师，主要从事技术管理、地质找矿与勘探工作。