广西融水县大坡岭锡多金属矿床地质特征及成因

黄光琼，韦 访，周 辉，黄宝宁，何芝慧，韦良喜，覃良朝，董海雨，张珩清

(1. 广西壮族自治区地质调查院，广西 南宁 530023；2. 中国—东盟地学合作中心(南宁)，广西 南宁 530023)

1 区域地质背景

大坡岭锡多金属矿区属于扬子陆块桂北隆起的九万大山褶断带四级构造单元。沉积有元古界至下古生界地层，构成褶皱基底，加里东运动(广西运动)褶皱隆起结束了地槽型沉积后，开始进入上古生界地台盖层沉积。本区经历了四堡、雪峰、加里东、华力西、印支及燕山等构造运动，桂北隆起内部及周缘断裂活动强烈，形成复杂的弧形褶皱和断裂岩浆岩带(图1)。本区强烈的构造运动和岩浆活动，活跃了成矿热液的上升、迁移、沉淀和改造，伴随有锡、铜、铅锌等矿化，是本区成为锡多金属重要成矿区之一[1-2]。

区域出露有元古界—泥盆系及第四系。中—新元古界为一套浅海、半深海复理石泥砂质夹火山碎屑岩建造，构成结晶基底，分布于桂北隆起区。下古生界主要出露寒武系，为一套复理石、类复理石夹少量碳酸盐岩，分布于桂北台隆周缘。上古生界主要分布于本区的南部，以浅海相碎屑岩和碳酸盐岩建造为主。赋矿层位有四堡群、寒武系、泥盆系等，其中四堡群为本区锡多金属矿的重要赋矿层位，一洞—五地、九毛—六秀等中大型锡多金属矿床即产于四堡群中。

区域岩浆活动强烈，主要分布于三防和元宝山复式背斜核部。四堡期有普遍的火山或海底火山喷发，形成超基性—基性、中酸性的岩浆岩。雪峰期则为大面积酸性岩浆侵入，构成本区岩浆岩主体。这些岩浆活动带来丰富的Cu、Ni、Sn、Zn等成矿物质。

区域上，重力场总体特征为幅值相对较低缓的重力高值区，重力低异常与矿区内广泛发育的四堡期—雪峰期花岗岩密切相关。区内多数地层无磁性，局部正磁异常，异常源主要为基性岩体、中基性杂岩体、中酸性岩体及其矿化蚀变带、酸性岩体的矿化蚀变带。构造复合部位侵入的磁性岩体或热液蚀变带其磁异常呈条带状分布，对锡多金属矿具有指示找矿意义。重熔花岗岩Sn、W丰度明显较高，而雪峰期花岗岩比四堡期基性中基性岩的Sn、W丰度明显较高，有利于锡多金属矿成矿。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区主要出露四堡群鱼西组(Pt2y)及丹洲群白竹组(Pt3b)、合桐组(Pt3h)、拱洞组(Pt3g)，四堡群鱼西组于矿区分布较广，丹洲群仅出露于矿区东边，出露面积不大(图2)。

1)四堡群鱼西组(Pt2y)：为一套灰—深灰色变质泥质粉砂岩、二云石英片岩及绢云母千枚岩，是区内锡铜多金属矿的重要赋矿层位(图3)。

2)丹洲群

白竹组(Pt3b)：下段的底部为灰、灰绿色变质砾岩、变质含砾砂岩或含砾绿泥石英片岩，下部为变质砂岩夹千枚岩或片岩，上部为千枚岩或片岩；上段为灰—灰绿色钙质片岩、钙质千枚岩夹绢云千枚岩、大理岩。

合桐组(Pt3h)：下部为深灰色千枚岩夹变质砂岩、变质粉砂岩；上部为深灰色炭质页岩夹少量千枚岩。

拱桐组(Pt3g)：为灰色千枚岩夹变质砂岩、变质粉砂岩，底部为硅质板岩。

2.2 构造

2.2.1 褶皱

矿区褶皱不甚发育，鱼西组及白竹组呈NE向，以单斜岩层由西向东出露。

2.2.2 断裂

矿区内断裂主要为NNW、NE向两组断裂。NNW向断裂主要发育于橄辉岩体内(图4)，各断裂基本平行，蚀变特征多相似，主要发育于橄辉岩中，部分发育于四堡群鱼西组变质岩(图3)，破碎带宽度一般为1～4 m，产状200°～290°∠36°～81°，断裂带中可见强烈的挤压破碎，强片理化，蚀变多以硅化、绢云母化、绿泥石化为主，见有褐铁矿化，矿区内矿体赋存于该组断裂带中。

2.3 岩浆岩

矿区岩浆岩主要为汪洞单元(Pt2W)中—粗粒斑状花岗岩体、橄辉岩体(σν)、辉长岩体(Pt2ν)。花岗岩主要分布于测区西边，出露面积不大；橄辉岩体在工作区内分布较广，呈长条状、椭圆状、不规则状岩体，矿区大多矿体赋存于该岩体内，或与鱼西组接触带内带中。矿体成矿与汪洞单元中—粗粒斑状花岗岩体关系密切，其对成矿热液的富集、上升、迁移、沉淀和改造具有决定性作用。

2.4 变质作用与围岩蚀变

矿区变质作用明显，普遍绢云母化、云英岩化、绿泥石化，其分布范围大致距含矿破碎带2～5 m。已知近矿围岩蚀变有硅化、绿泥石化及少量绢云母化、褐铁矿化等，绿泥石化、褐铁矿化与锡矿化关系密切。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

大坡岭矿区共发现了6个矿体，分别为V102铜锡锌矿体，V1、V2、V5锡矿体，V4铜矿体，其中V3铜锡锌矿体为本区主要矿体。矿体基本赋存于NNW、NE向断裂带中，主要发育于橄辉岩体内，部分发育于四堡群鱼西组石英片岩中，矿体呈透镜状、脉状(图5a、5b)，部分为细脉状分布，矿体主要呈NNW、NE向，产状为212°～298°∠35°～82°，矿体沿走向和倾向膨胀收缩明显，局部有分支复合、尖灭侧现现象，层位和构造控矿作用明显。各矿体地质特征见表1。

表1 融水县大坡岭矿区锡矿体特征

3.2 矿石质量特征

3.2.1 矿石结构

半自形粒状结构：锡石、黄铜矿、闪锌矿及黄铁矿呈半自形粒状分布于断裂破碎带中，沿裂隙充填。

镶嵌结构：锡石、黄铜矿及闪锌矿呈细粒他形晶密集分布彼此镶嵌接触。

半自形—自形粒状结构：黄铁矿呈半自形—自形晶星点分布于破碎带中与锡石矿、黄铜矿、闪锌矿相伴出现(图6a)。

3.2.2 矿石构造

浸染状构造(图6b)：锡石、黄铜矿、闪锌矿及黄铁矿常聚集成大小0.2～3 cm的细脉状穿插于破碎带中。脉石矿物为蛇纹石、绿泥石。

3.2.3 矿物组分

矿石的矿物组成比较复杂，金属矿物有铁闪锌矿、黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、黝铜矿、铜蓝、方铅矿、锡石、磁黄铁矿、黄铁矿、褐铁矿、菱铁矿、毒砂等，非金属矿物有钾长石、角闪石、普通辉石、蔷薇辉石、石榴石、电气石、阳起石、黑云母、白云母、绢云母、绿泥石、白云石等。矿石矿物含量测定结果见表2[3]。

表2 大坡岭矿区锡矿矿石矿物组成及含量

3.2.4 矿石类型

矿石自然类型主要为原生锡石硫化物型。矿石工业类型主要为锡铜锌矿石，次为锡矿石及铜矿石。

4 成矿机制及矿床成因

4.1 成矿机制

本区锡多金属矿成矿因素主要是由四堡-雪峰晚期花岗岩、构造、橄辉岩体及四堡群鱼西组构成的岩浆岩活动(热源、矿源)、断裂构造(导矿)、围岩(容矿)的成矿组合。

4.1.1 岩浆岩成矿作用

锡多金属矿床与雪峰期花岗岩具有非常密切的时空关系，空间上锡多金属矿床都围绕雪峰期花岗岩体分布[4]。雪峰运动导致四堡及雪峰“优地槽”沉积建造重熔形成了富含Sn等成矿元素的元宝山花岗岩[5-6]，而其多期次多阶段的侵入活动，使其在上升和侧向运移侵位过程中，在构造-岩浆-热液多期多阶段活动形成的对流循环作用下，不断从围岩获取Sn、Cu等金属元素和矿化剂，最后形成元宝山富含Sn等成矿元素花岗岩[7-8]，Sn高于维诺格拉多夫平均值4～6倍[9]。雪峰期花岗岩形成时代836 Ma～700 Ma，锡石硫化物期生成时代为800 Ma～717 Ma，两者形成时代较为吻合[8]，桂北锡多金属矿床中的Sn、SiO2、B、F、W、Bi主要来源于雪峰期花岗岩[4]，因此雪峰期花岗岩体为锡多金属成矿提供了矿源和热源条件，且矿体的分布均位于其外接触带上，锡多金属矿成矿与它有着密切的时空关系。

4.1.2 构造控矿作用

构造是驱使地壳物质活化和迁移的主要因素，同时为矿质的迁移聚集提供了良好的空间场所。本区的锡多金属矿床，既受到雪峰期的褶皱和断裂控制，也受到四堡期褶皱和断裂的影响，在这主导性构造作用下，雪峰期元宝山花岗岩沿着元宝山复式背斜核部进行了多期次多阶段的侵入活动。矿区经历了多期褶皱变形和断层活化，形成了以NNW、NE为主的控矿断裂构造，特别是主断裂旁侧NE向次级羽状裂隙，控制了锡多金属矿体的形态、产状及分布，而往往断裂转折端或断层分叉或复合部位，锡多金属矿体品位较富且较厚。

4.1.3 围岩与成矿的关系

锡多金属矿成矿明显受围岩岩性控制，本区锡多金属矿主要赋存于辉橄岩中，部分赋存于四堡群鱼西组石英片岩中，控矿、容矿构造在辉橄岩超基性岩发育时，其中锡多金属矿体表现为规模大、有用组分增多、品位较高的特点[10]，属于硅酸盐含锡建造类型[11]。除了这些岩石的物理、化学性质对成矿有利外，成矿物质来源与这些围岩也有联系[5]。且四堡群的初始同生矿化，为后期的改造叠加成矿奠定了良好的基础。

4.2 矿床成因

本区位于区域构造活动、岩浆活动和热液活动都十分强烈地区，成矿物质来源充分，成矿作用丰富多彩。矿区未进行过深入地质研究工作，但根据矿区地质特征及矿床特征，认为其矿床成因与临近的九毛等锡矿成矿机理相同。据前期对融水九毛等锡矿成矿机理研究资料表明，本区成矿物理化学条件变化范围较大，具有明显的阶段性，热液成矿早期物理化学参数(估测)：温度350°～250℃，环境压力≥500 bar，pH值为6.1～5.0。在这种成矿物理化学环境中，据络合物化学理论定量计算表明，成矿流体中的锡呈二价锡(Sn2+)，主要以羟基络合物 [Sn(OH)2] 及氟羟络合物形式存在，随成矿流体运移。当成矿流体沿构造裂隙或岩体与地层接触面运移至构造减压整个上升到某一部位，上覆静岩压明显降低，造成一个压力状态急剧降低的环境，使成矿液体发生减压沸腾。处于沸腾状态的成矿流体，其内部和表面将发生强烈的气化现象，大量挥发组分(H2O、CO2等)逸出，成矿流体气液分离，由原来的单相流体转变为气液两相共存，而在沸腾面之下的液相部分，锡、铜等成矿物质浓度相对增高，成矿物理化学条件发生强烈变化，成矿温度从300℃左右降至200℃以下，pH值为6.08～4.50，成矿流体盐度出现大幅度变化，成矿流体温度和压力的降低，酸度增加，使含锡络合物稳定性降低，导致锡质的沉淀。对于锡石硫化物阶段形成的矿石来说，矿质的富集和锡石的沉淀主要是成矿液体作用于岩体和围岩产生的强烈蚀变以及花岗岩热液加入引起成矿物理化学条件的变化，使成矿液体中呈 Sn(OH)2等形成的锡转变为 Sn(OH)4，进而水解沉淀出锡石[11]，见图7成矿模型图。

本区锡矿主要成矿温度集中在中—低温 (260℃～160℃)[3]范围，成矿压力范围为340～500 bar[3]。矿区内铜锡多金属成矿所形成的矿种主要涉及Sn、Cu、Zn、Fe、S等。出现的矿体共生组合特征比较复杂，既有单矿种、同类型的矿体组合，又有多矿种多类型的复合叠加型矿体，以后一种较为普遍，典型的如2、102号矿体在矿种上出现Sn、Cu、Zn、Fe、S共存。主要金属矿物为氧化物和硫化物类，主要有锡石、毒砂、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿等，它们基本呈线状沿矿化带或断裂带分布。据矿物组合分析研究成矿阶段可划分为锡石硫化物阶段与锡石云母阶段，锡石硫化物阶段生成矿物主要为铁闪锌矿、黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、黝铜矿、方铅矿、锡石、磁黄铁矿、毒砂、绿泥石、白云石、角闪石等，锡石云母阶段生成矿物主要为铁闪锌矿、方铅矿、锡石、黄铁矿、电气石、黑云母、白云母、绢云母、白云石等。根据前期对本区域内同类型矿床研究成果及本区矿体产出环境、矿物共生组合、围岩蚀变等地质因素综合分析，认为矿区矿床成因类型为中—低温热液锡石硫化物型矿床[2]。

5 找矿标志

1)地层标志：橄辉岩体及四堡群鱼西组(Pt2y)石英片岩为本区主要赋矿层位，尤其是在橄辉岩体发育近NNW、NE断裂，受绿泥石化、硅化和绢云母化较强地段，是矿化的有利部位，是最为直接的找矿标志。

2)围岩蚀变标志：绿泥石化、硅化、褐铁矿化、蛇绿岩化较强地段是重要的找矿标志。

3)断裂构造标志：近NNW、NE断裂及旁侧北东向羽裂带，断层转折端、分支复合部位是找矿有利地段。

4)花岗岩标志：花岗岩凸起脊线附近NNW、NE断裂系，以及花岗岩凸面的周围断裂也是找矿的有利位置。

6 结论

大坡岭锡多金属矿赋存于橄辉岩体及四堡群鱼西组石英片岩中，矿体呈透镜状、脉状，受NNW、NE向断裂构造控制明显。雪峰期花岗岩体为锡多金属矿床提供了矿源和热源条件，且矿体的分布均位于其外接触带上，锡多金属成矿作用与其有着密切的时空关系。矿化元素组合比较复杂，既有单矿种、同类型的矿床组合，又有多矿种多类型的复合叠加型矿床；通过矿物共生组合、围岩蚀变等地质因素综合分析，认为矿床成因类型为中—低温热液锡石硫化物型矿床。

致谢：本文在撰写过程中受到王瑞湖教授的指导，初稿完成后承蒙陈文伦、宫研高级工程师审阅，在此一并衷心感谢。