锡矿山矿田地质与资源初步研究

王文杰

（江西财经大学，南昌 330013）

锑（Sb）是一种银白色重金属。我国早在公元前4世纪就发现了锑，最早用来铸造器皿。19世纪以后，锑在工业上的用途日趋广泛，例如，锑的各种氧化物用作搪瓷的涂料、染料及橡胶的硬化剂等。在军工方面，锑也有很大用途，比如用锑制作弹丸和霰弹，高纯度的锑还可以和其他元素做成化合物材料，目前锑已经成为国防工业的重要原材料之一[1]。

1　概况

锡矿山地处湖南省冷水江市，距离该市东北郊大约16 km。矿区属于中山地区，海拔高度在300～800 m，这里的地势被分割均匀，但是植被不能生长。锡矿山的工业以锑矿业为主，同时也有少量的铁、煤矿业。由于地质的特殊原因，当地不适宜种植粮食、蔬菜，种植的主要是经济作物。

2　地层

锡矿山矿区地层主要有两种，一种是晚泥盆世地层，另一种是早石炭世地层[2]。这里的地层保存和发育得较为完整，有很多化石沉积和适合地质可供研究。

2.1　上泥盆统

上泥盆统是锡矿区的主要地层，分布范围很大。上泥盆统又分为两组，一组是下部佘田桥组，另外一组是上部锡矿山组，下面由老至新分别简述。

2.1.1佘田桥组

佘田桥组是1933年由田奇镌命名。这一组的沉积成分主要是碳酸盐，根据化石分析和岩性检测，佘田桥组又可以分为上、中、下三个部分。下部称龙口冲断，但是没有露出地表，主要成分是中粒和细粒含云母石英的砂岩。中部称为七里江段，成分主要是厚层灰岩，有灰色、灰黑色薄层和中厚层，其中还有少量分布多层的黑色页岩。上部称为泥灰岩段，主要成分是灰色和灰黑色的泥灰岩，其中还有少量多层的生物灰岩和钙质页岩。

2.1.2锡矿山组

上部锡矿山组也是1938年由田奇镌创立。该组同样分为上和下两个部分，下面部分沉积的主要是海相碳酸盐，还有一些赤铁矿。该部分化石主要是腕足类。上面部分沉积主要是陆缘滨海相碎屑岩，这部分的化石主要是植物化石，还有一些腕足类和鱼等。根据岩性检测，其又可以分为五个岩性段。由下至上依次是陶塘段、兔子塘段、泥塘里段、马牯脑段、欧家冲段。

（1）陶塘段。这段主要颜色为灰绿、黄绿、灰色，属于主夹结核状的钙质页岩和泥灰岩等。其中，佘田桥组七里江段之上、锡矿山组兔子塘段之下的一套地层曾被称为“长龙界段”，它是由田氏划分湘中锡矿山组时所建立的作为该组最低的一个岩性段。“长龙界段”下部以泥灰岩为主，含费氏星珊瑚和无洞贝等化石，从生物组合分析来看，都是华南晚泥盆世早期佘田桥组的生物群落；而“长龙界段”上部以钙质页岩为主，含有大量的以云南贝为特色的腕足类化石，几乎未见珊瑚化石。云南贝是我国南方晚泥盆世晚期锡矿山组的特有成分。因此，“长龙界段”的术语不能沿用，应当重新命名。这里暂且用“泥灰岩段”代表原“长龙界段”的下部，归入佘田桥组，用“陶塘段”代表原“长龙界段”的上部，仍归锡矿山组。

（2）兔子塘段。该段主要是灰黑色的灰岩，遍布中厚层至厚层，其中有很多的有机质。下面部分为灰岩，含有棕色铁质斑点和生物碎屑结晶；中间部分是迭层状灰岩；上面部分是泥质灰岩夹黑色炭质页岩，颜色呈灰黑色、深灰色。

（3）泥塘里段。该段主要有钙质页岩，颜色呈黄褐色、灰绿色，还有泥灰岩、薄层砂岩和少量的赤铁矿。泥塘里段厚度不算大，但是岩性检测显示十分稳定，与上下两部分的灰岩层有明显的区别，因此容易辨别，本段也经常作为标志层研究。

（4）马牯脑段。这部分颜色呈灰至深灰色，厚度范围大，是检测地区范围最广的地层。这部分的岩性又有不同，有泥灰岩、纯灰岩、巨厚层与瘤状灰岩互层和圆柱状同生砾的灰岩层。这段的化石成分主要是腕足类，还有一些苔藓虫、瓣鳃类等。

（5）欧家冲段。沉积主要是陆缘滨海相砂页岩。该段分为两个部分，下面部分是页岩及碎砂质页岩夹薄层或透镜状泥质灰岩，颜色呈黑色、灰黑色和黄绿色，上面部分含有大量砂质，沉积是石英砂岩、粉砂岩与页岩互层。本段化石成分主要是植物和部分腕足类和鱼等。

2.2　下石炭统

锡矿山矿区周围遍布下石炭统。其又可以分为岩关阶和大塘阶两部分，进一步细分成六个组，组与组之间相互接壤。

2.2.1岩关阶

邵东组是1962年由候鸿飞在湖南邵东界岭创立。本组无论岩性或生物群均具有泥盆纪与石炭纪的过渡性质，其岩性仍以碎屑岩为主，与下伏的欧家冲断逐渐过渡，其生物群既包含某些晚泥盆世的分子，又出现了早石炭世的特殊分子。邵东组下面部分是状石英砂岩、页岩、粉砂岩和砂质页岩，上面部分是钙泥岩、粉砂质页岩、泥灰岩、砂质灰岩及生物碎屑灰岩等。本组特别是其上部含丰富的各种海相化石，除以腕足类为主要成分外，还有珊瑚、苔藓虫、头足类、腹足类、瓣鳃类、海百合茎等。

孟公坳组是1933年由田奇镌等于湘中创立。孟公坳组原作为岩关阶的总称，1962年该组进一步划分为三个段，即包括邵东段、孟公坳段和刘家塘段。如今，人们又将上述各“段”整合命名为“组”。所以，目前的孟公坳组系指含泡沫内沟珊瑚的一套地层。岩性检测是灰岩和泥灰岩。底部以泥质生物碎屑灰岩为标志与邵东组划分界限；上部是泥质灰岩与炭质页岩且互相层和，灰岩层还夹砂岩透镜体或薄层，有时还夹紫色页岩。这段的化石有独特的泡沫内沟珊瑚。

刘家塘组是1962年创立于邵东界岭，根据岩性检测，其分为三个部分：下面部分是厚层灰岩、泥灰岩夹杂页岩和粉砂岩；中间部分是隐晶质灰岩夹中厚层泥灰岩、薄层钙质页岩和砂岩；上面部分是泥灰岩夹页岩和灰岩。这个部分曾经生长很多生物，主要有珊瑚、腕足类，还有苔藓虫、三叶虫、海百合茎、瓣鳃类等。

2.2.2大塘阶

石磴子组，灰岩、泥灰岩夹砂岩、炭质页岩是大塘阶的主要成分，底部灰白色、黄色石英砂岩，大约10 m。

测水组，灰色、棕黄色、黄褐色石英砂岩、细砂岩夹粉砂岩、砂质页岩、炭质页岩及无烟煤1～9层是其主要成分。

梓门桥组，主要成分是灰岩和泥灰岩夹页岩，厚130余米。本组灰岩含泥质较高，风化后呈灰黄色，生物化石极为丰富，个体较大。

3　构造

一个巨大的短轴背斜构成锡矿山矿田，又被称为锡矿山短轴背斜，全长9 000 m左右，宽度3 000 m左右，向西南延伸。

锡矿山矿田的西侧是由断层构成，刚好分割了锡矿山短轴背斜的西边一侧。东边的矿田边缘由一条别煌斑脉充填的断裂带构成，刚好与断层平行，贯穿整个矿区。另外，断层、断裂带和短背的走势几乎一样。

3.1　褶皱

3.1.1东部倒转背斜

矿田东部的光家坪一带有紧闭的褶皱，呈狭长的带状[3]。陶塘段以上底层形成倒转褶皱，尤其是陶塘段和兔子塘段较软的岩层体现明显，但是到了更深的地方，倒转现象逐渐消失并且底部变得更加陡峭。

3.1.2物华背斜

矿田东南部是物华背斜。西边一侧紧紧靠着常子岩——仙人界。背斜以北东方向延伸至老江冲地段。中间核心区域七里江段主要是硅化灰岩，两边是陶塘段和兔子塘段登地层。老江冲背斜北方向倾伏消失。

3.1.3常子岩——仙人界向斜

常子岩——仙人界位于比较平缓开阔的矿田中部，核心部分在马牯脑段的下面部分，两边是由泥塘里段、兔子塘段及长龙界地段的地层构成。在仙人界一带，该向斜的形态特征是一个轴面向北西倾斜的斜歪向斜，西翼地层的产状角东翼稍陡。仙人界向斜的中心区域在仙人界的南坡方向有明显的上扬趋势，导致仙人界和常子岩向斜神似两个独立的向斜组成。

3.1.4飞水岩——童家院背斜

被称为艳山红背斜的飞天岩背斜，核心区域是飞水岩和艳山红地区，裸露在七里江段的是硅化灰岩层，西侧被断层破坏，东侧与常子岩向斜相互有着联系。

童家院背斜，在地表只有陶塘段泥灰岩在童家院子一带呈背斜状，核心部分含锑矿，而且只有在井下才能见到七里江段硅化灰岩。飞水岩背斜与童家院背斜有可能是通过上述仙人界西侧的穿凤岭背斜而连接成为一个总体。

3.1.5老矿山背斜

锡矿山矿陶塘镇街的西边是老矿山背斜。地表露出大量含锑矿的硅化灰岩，泥灰岩段至马牯脑段等地层在东侧表层，但是西侧被断层毁坏，所以现在只有东侧呈现单斜形态。

3.2　断层

3.2.1西部大断层

矿田的主干断层位于矿田西部，断层南起冷南大桥，北至白岩以北，全长长度超过12 km。西部大断层刚好让锡矿山短轴背斜西翼不完整，让上盘的下石炭统岩关阶刘家塘组地层和下盘的泥盆统佘田桥组地层中间没有隔阂。这个区域最大的断层是800～850 m。由多个断裂面组成的断裂带构成断层，最宽断裂带有20～25 m，最窄仅仅只有1～2 m。在断裂带较宽处可看见几期断裂及几个构造岩段。

3.2.2东部被云斜煌斑岩充填的断裂

南起罐子冲以南北至竹山煤矿以北的东部被云斜煌斑岩充填的断裂，长度超过7.5 km。断层被云斜煌斑充填，倾角较陡，为60°～80°，宽为3～15 m，岩脉两旁接触界线比较清楚，围岩蚀变不明显，界面参差不齐，有时沿节理裂隙或层间贯入不规则支脉。岩脉两侧地层错距不大，为5～10 m，偶见倾斜距在50～60 m者属正断层。

3.3　节理

节里发育最好处在断裂下盘一侧。据老矿山硅化灰岩、童家院和南矿坑道部分节理数据显示，部分断裂结构关节和裂缝发展一致，即：发育最好的是北东组羽状节理，裂隙发展的方向和主要的断裂倾向相交于一个很小的角度，和断层分支断裂方向一样，这样的节理可能富含矿资源[4]。北西组的节理，一般不含矿资源，研究发现，这样的节理在西沿脉以东最发达。在矿区中，节理与断裂构造的一致性是因为右行剪应力。除了与断层相关的节理，该地区没有相似发展的节理。

4　锑矿资源

调查研究发现，矿区内有一条云斜煌斑岩脉，刚好位于东部断裂带。岩矿分析表明，大量的Sb和As元素分布在大岭坪以南地段，Sb的含量最高达120 mg/kg，As含量最高可达350 mg/kg。而大岭坪以北则Sb、As含量为正常值，硅化蚀变不明显，说明南段靠近物化矿床处的岩脉经受了矿化影响，该岩脉应是成矿前形成的[5]。

佘田桥组硅化灰岩中蕴含大量的锑矿资源。锑矿没有固定的形态，可以分为两类，一类是整合类型矿体，另一类是交错类型矿体。整合类型矿体大多是层状和似层状，交错类型矿体形状类似扁豆状和囊状，部分地区有少量的裂隙脉状锑矿。锡矿区还有硅化、绢云母化、碳酸盐化、黄铁矿化及重晶石化的围岩蚀。而硅化的岩石很容易演变发展成为锑矿，所以要想找锑矿，可以先从探索硅化的岩石开始。矿区120 m范围内出现绢云母化，当成矿快呈现时就会出现碳酸盐化。在矿物成分方面，有辉锑矿及锑的氧化物、锑华、锑赫石及黄铁矿等金属矿物，也有石英、重晶石、绢云母、叶腊石、高岭土、方解石等非金属矿物。

5　结语

我国是世界上的产锑大国，目前锑产量占世界的80%左右，其中有1/3产自锡矿山，锡矿山是名副其实的“锑都”。因此，本文研究了锡矿山矿田地质条件与资源状况，以期促进锑矿的开发和采矿行业的发展。