付勝云, 沈長明

(1.湖南省地質(zhì)調(diào)查院，長沙 410116； 2.湖南省有色地質(zhì)勘查研究院，長沙 410015)

0 引言

湖南省板溪銻礦床屬中低溫巖漿熱液脈狀充填型銻礦床，該礦床勘探開采歷史悠久，是一個(gè)大型的老礦山。從發(fā)現(xiàn)至今，已有較多關(guān)于該礦床地質(zhì)[1-3]、成礦流體[4]、礦床成因[5]和地球化學(xué)[6]等方面的研究成果，但對區(qū)域地質(zhì)及礦床地質(zhì)沒有開展深入的研究和探討。近幾年，在“中國礦產(chǎn)地質(zhì)志·湖南卷”項(xiàng)目實(shí)施過程中，通過收集礦區(qū)普查-勘探、區(qū)域銻礦潛力評價(jià)、成礦預(yù)測資料及相關(guān)論文專著等[1-27]，并結(jié)合野外調(diào)研，針對區(qū)域地質(zhì)、礦床地質(zhì)(含成礦時(shí)代)進(jìn)行研究和總結(jié)，獲得的新認(rèn)識可為進(jìn)一步找礦工作提供借鑒及引領(lǐng)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地層

研究區(qū)北側(cè)分布銻礦床主要成礦層位：冷家溪群、板溪群五強(qiáng)溪組上段； 南側(cè)分布次要成礦層位南華系—下古生界：銻礦賦存于南華系下統(tǒng)長安組—上統(tǒng)洪江組(南陀組)，震旦系下統(tǒng)金家洞組(陡山陀組)、上統(tǒng)留茶坡組(燈影組)，寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組、中統(tǒng)敖溪組(高臺組)、上統(tǒng)探溪組(車夫組)，奧陶系下統(tǒng)橋亭子組，志留系下統(tǒng)龍馬溪群，泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組、佘田橋組及上統(tǒng)錫礦山組，石炭系下統(tǒng)石磴子組中。賦存銻礦床的巖石類型主要為碳酸鹽巖及碎屑巖。

1.2 區(qū)域構(gòu)造與巖漿巖

區(qū)域大地構(gòu)造一級單元屬揚(yáng)子陸塊區(qū)。二級單元北部為上揚(yáng)子陸塊，南部為湘桂裂谷盆地[7]，西部有沃溪—辰山銻礦成礦帶(Ⅴ-1)，東部有桃江板溪銻礦成礦帶(Ⅴ-2)[8]。地殼經(jīng)歷了強(qiáng)烈的東安運(yùn)動(武陵運(yùn)動)、雪峰運(yùn)動、加里東運(yùn)動、華力西—印支運(yùn)動及燕山運(yùn)動[9]。城步—桃江深大斷裂向北東經(jīng)溈山巖體、芙蓉巖株，循30°方向延伸，與安化—寧鄉(xiāng)東西構(gòu)造相交，板溪銻礦就位于兩組構(gòu)造復(fù)合部位之大福坪斷裂上升盤(圖1)。

1.地質(zhì)界線； 2.不整合地質(zhì)界線； 3.實(shí)測/推測斷層； 4.湖南銻礦五級成礦帶及編號； 5.層控型金礦； 6.層控型銻金礦； 7.層控型銻鎢礦； 8.層控型銻礦； 9.熱液型脈狀銻礦； 10.青白口系冷家溪群； 11.青白口系板溪群； 12.南華系—奧陶系； 13.志留系； 14.泥盆系； 15.石炭系； 16.二疊系； 17.白堊系； 18.古近系； 19.第四系； 20.加里東期花崗閃長巖； 21.加里東期輝長巖； 22.印支期早期二長花崗巖； 23.印支期早期閃長巖； 24.印支期晚期花崗斑巖； 25.印支期晚期二長花崗巖； 26.燕山期中期二長花崗巖； 27.花崗斑巖巖脈； 28.輝綠巖

圖1 區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)圖[8]

Fig.1Regionalgeologicalandmineralmap[8]

研究區(qū)巖漿活動頻繁。南部溈山巖體和芙蓉巖株屬燕山晚期的復(fù)式巖體(株)，由酸性二長花崗巖、二云母花崗巖、黑云母二長花崗巖和黑云母花崗閃長巖等組成； 礦區(qū)北部外圍的小港礦段有石英斑巖脈產(chǎn)出于EW向構(gòu)造帶中，最北面有桃江巖體(加里東期)。燕山期巖漿活動為成礦提供了豐富的物質(zhì)來源。

1.3 區(qū)域地球化學(xué)

大陸地殼豐度C1[11]與大陸地殼豐度的中值M比較，有K1=C1/M。研究區(qū)含量豐富(K1≥1.5)的組分有Sb、B、As、Cd、Hg、SiO2、U、Li、Bi、Th、Zr、Pb、Nb、La、Sn、W、K2O、Al2O3，含量較豐富(1.2≤K1<1.5)的元素有Y、Ag，含量相當(dāng)(0.8≤K1<1.2)的組分有Ba、Zn、Be、Ti、P、F、Mn、Cu、Au、Fe2O3、Mo，含量較貧乏(0.5≤K1<0.8)的含量有V、Cr,含量貧乏(K1<0.5)的組分有Co、Ni、MgO、Sr、Na2O、CaO。區(qū)內(nèi)含量豐富的Sb、As、Hg及含量相當(dāng)?shù)腁u的地球化學(xué)組合異常見圖2。

1.金異常范圍及內(nèi)帶下限值12×10-9； 2.金異常范圍及中帶下限值4.5×10-9； 3.金異常范圍及外帶下限值1.5×10-9； 4.砷異常范圍及砷異常下限值30×10-6； 5.銻異常范圍及銻異常下限值5×10-6； 6.汞異常范圍及汞異常下限值165×10-9； 7.重砂一級異常； 8.重砂二級異常； 9.層控型金礦； 10.層控型銻金礦； 11.層控型銻鎢礦； 12.層控型銻礦； 13.熱液型脈狀銻礦； 14.地名

圖2 研究區(qū)金砷銻汞地球化學(xué)組合異常[8]

Fig.2Geochemicalanomalymapofgold,arsenic,antimonyandmercuryinthestudyarea[8]

研究區(qū)變異系數(shù)高(≥1.5)的組分有W、Sb、Au、Cd、As、Mo、Zn、Hg、Mn、Ag、CaO，變異系數(shù)較高[1.2,1.5)的組分有Bi。其中W、Sb、Au、Mo、Zn、Ag、Bi等是本區(qū)的主要成礦元素。

1.4 區(qū)域礦產(chǎn)

沿城步—桃江深大斷裂兩側(cè)，廣泛分布有白鎢、鎢銻、銻、銻金礦。分布在芙蓉巖株、溈山巖體內(nèi)外接觸帶的有寧鄉(xiāng)司徒鋪白鎢礦、安化廖家坪金銻礦、寺溪白鎢礦、太平鋪金礦、芙蓉寨白鎢礦，另緊靠斷裂上下盤有安化大福坪鎮(zhèn)的五里牌、吳家碑、白牛潭、劉家灣等多個(gè)銻礦床(點(diǎn))及盧富銅、鉛、鋅礦點(diǎn)。

至2011年底安化—寧鄉(xiāng)地區(qū)共有礦產(chǎn)地13處[8](圖1)； 與金銻礦有關(guān)的礦床類型主要有沃溪式層控?zé)嵋盒玩u銻金礦、板溪式石英脈型銻礦。板溪式石英脈型銻礦礦床類型按礦種組合可分為銻礦床、銻金礦床和鎢銻金礦床[10]，按成因類型為中低溫?zé)嵋盒?脈狀)銻(鎢金)礦床； 不同類型的礦脈在地表都有深度一般為2～15 m的氧化帶，表現(xiàn)為似鐵帽、硅化體、銻華、鐵錳土、褪色化帶。沃溪式層控?zé)嵋盒玩u銻金礦床主要賦存于沃溪斷裂下盤之層間斷裂帶中，賦礦地層為元古宇板溪群[12-13]。成礦作用的垂向分帶較普遍，礦體具有沿傾向發(fā)育較深和側(cè)伏成礦的特點(diǎn)，渣滓溪銻礦延深超千米[14]。

結(jié)合前人資料[15-20]，本文總結(jié)區(qū)域銻礦地質(zhì)及成因類型如表1所示。

表1 礦床地質(zhì)及成因類型劃分

2 礦區(qū)地質(zhì)

礦區(qū)位于桃江230°方位，直距25 km處。截至2015年，查明銻礦資源儲量125 699 t，保有資源儲量16 968 t，為大型礦床； 礦床Sb平均品位為10.94 %，伴生As、Au平均品位分別為0.70 %、0.56 g/t； 礦區(qū)保有資源儲量被全部占用。

礦區(qū)地層為五強(qiáng)溪組上段(圖3)，由一套具濱?！獪\海相復(fù)理石沉積建造特征的區(qū)域淺變質(zhì)巖系組成[21]。按巖性自下而上分3個(gè)亞段：第一亞段為灰至灰綠色厚層狀凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)板巖、絹云母板巖及板巖； 第二亞段為灰綠色厚層狀絹云母板巖，下部為凝灰質(zhì)板巖； 第三亞段為灰至灰黑色粉砂質(zhì)板巖、條帶狀粉砂質(zhì)板巖、含粉砂質(zhì)絹云母板巖。礦體主要賦存在五強(qiáng)溪組上段第一亞段上部和第二亞段下部，巖性以板巖、凝灰質(zhì)板巖及變沉凝灰?guī)r為主。

礦區(qū)地層中Cu、Pb、Zn元素含量很低，均低于地殼豐度，而Sb、Au兩元素含量較高。在3個(gè)巖性亞段中，Sb含量由上而下呈遞增趨勢。

礦區(qū)位于安化—瀏陽EW向構(gòu)造帶西段、羊角塘—三塘街復(fù)式背斜南翼的次級天樹山背斜傾伏端與NNE向桃江—城步斷裂帶北東端大福坪斷裂(F1)的反接復(fù)合部位，構(gòu)造較復(fù)雜。

(1)EW向構(gòu)造。總體為一復(fù)式背斜構(gòu)造，軸向近EW，呈兩翼對稱的彎曲狀。在21個(gè)次一級褶皺中，向斜較開闊，背斜較緊密，其軸部往往發(fā)育有陡立的軸面破劈理。與成礦有關(guān)的主要有小港背斜及蔣家沖背斜。斷裂(蝕變帶)常平行于褶皺軸向成群出現(xiàn)，主要分布于小港背斜及蔣家沖背斜核部，共計(jì)發(fā)現(xiàn)有12條。斷裂長300～1 200 m不等，破碎帶寬0.1～5 m，常有巖脈、石英脈、含銻石英脈充填，構(gòu)造角礫巖及片理發(fā)育。斷層面常呈波狀彎曲，破碎帶空間多為上寬下窄。

(2)NE向構(gòu)造。大福坪斷裂(F1)規(guī)模大，全長大于50 km，循30°方向斜貫整個(gè)礦區(qū)，傾向NW，傾角65°～85°。斷裂沿走向方向波狀彎曲明顯，傾斜方向則較平直。破碎帶寬度一般3～7 m，最寬達(dá)60余m，由兩側(cè)向中心發(fā)育擠壓構(gòu)造帶→硅化破碎帶→片理化帶→石英脈角礫巖帶，見有輝銻礦化、毒砂黃鐵礦化等。F1是NNE向桃江—城步斷裂帶區(qū)域性導(dǎo)礦構(gòu)造北東端部分，它與早期EW向背斜交切復(fù)合部位，尤其是斷裂的上升盤，是成礦的有利地段，控制礦床的定位。

1.五強(qiáng)溪組上段第三亞段； 2.五強(qiáng)溪組上段第二亞段； 3.五強(qiáng)溪組上段第一亞段； 4.花崗斑巖； 5.礦脈及編號； 6.蝕變帶(局部含小斷層)； 7.地質(zhì)界線； 8.背斜； 9.向斜； 10.壓性斷裂及產(chǎn)狀； 11.扭壓性斷裂及產(chǎn)狀； 12.張扭性構(gòu)造及產(chǎn)狀； 13.擠壓帶； 14.實(shí)測及推測性質(zhì)不明斷裂及產(chǎn)狀； 15.巖層產(chǎn)狀

圖3 桃江縣板溪銻礦區(qū)地質(zhì)略圖[21]

Fig.3GeologicalsketchofBanxiantimonydepositinTaojiangCounty[21]

(3)與F1呈”入”字型相交的低序次NE向或NNE向斷裂是主要容礦構(gòu)造，控制了礦脈(體)的分布。其中1、2號礦脈斷裂規(guī)模最大，含礦最好且均居F1斷裂的上盤。

(4)區(qū)內(nèi)有1組NE向、1組NW向相互垂直的左型平移的成礦后斷裂構(gòu)造，前者較后者發(fā)育，錯(cuò)距一般1～6 m。

區(qū)內(nèi)無大的巖體出露，僅見淺成巖脈分布，主要有酸性巖脈-花崗斑巖及基性次火山巖脈—玄武(玢)巖，以前者為主，巖脈侵入時(shí)代為燕山期，銻礦形成晚于巖脈?；◢彴邘r脈中Sb含量高達(dá)(100～1 000)×10-6，As為(50～100)×10-6，反映出Sb、As兩元素比同類脈巖正常含量高。人工重砂中見到輝銻礦、毒砂，化探原生暈測量亦有銻(10.22×10-6)、砷(6.32×10-6)異常，加之旁側(cè)有硅化蝕變現(xiàn)象，因此，本區(qū)成礦主要與燕山期花崗巖的熱液活動有關(guān)。

玄武(玢)巖與圍巖硅酸鹽分析結(jié)果可以反映巖漿分離結(jié)晶作用程度低。Sb、Au含量較高，分別為90×10-6和0.05×10-6，是地殼背景值的450倍和十幾倍，可能是火山噴發(fā)時(shí)從地幔帶來。玄武(玢)巖可能是本區(qū)富銻礦的物質(zhì)基礎(chǔ)。

區(qū)內(nèi)熱液蝕變現(xiàn)象比較普遍，多沿?cái)嗔鸭芭詡?cè)碎裂化巖石進(jìn)行。與成礦關(guān)系密切的圍巖蝕變主要為黃鐵礦化、毒砂化和硅化； 重砂特征礦物為自然金、毒砂、黃鐵礦。

蝕變呈帶狀分布，可大致分為強(qiáng)、中、弱3帶。強(qiáng)帶緊靠礦脈，以毒砂化為主，伴有黃鐵礦化、硅化、絹云母化，帶寬0.5～3 m。中帶位于強(qiáng)帶外側(cè)，毒砂化、絹云母化減弱，黃鐵礦化、硅化發(fā)育，帶寬2～45 m。弱帶以綠泥石化、碳酸鹽化為主，絹云母化弱，帶寬3～47 m。當(dāng)強(qiáng)、中、弱3帶同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，銻礦化增強(qiáng)，出現(xiàn)富礦體； 蝕變3帶發(fā)育不齊全，特別是缺少毒砂礦化時(shí)，銻礦化減弱； 只有綠泥石化、碳酸鹽化，特別是綠泥石化大量出現(xiàn)時(shí)，往往礦化減弱或預(yù)示礦體即將尖滅。

3 礦床地質(zhì)

區(qū)內(nèi)銻礦分布于背斜核部，嚴(yán)格受斷裂控制(圖4)，共發(fā)現(xiàn)礦脈6條，以2號礦脈規(guī)模最大，其次為1號礦脈，其余礦脈規(guī)模均較小[8]。礦脈分2組：①NE向礦脈為主要礦脈，由1、2、3號等礦脈組成，分布于礦區(qū)的南部，其中1號礦脈北東端橫村坑一帶見多處民采坑道，已斷續(xù)采出一些輝銻礦石，且見蝕變帶延伸分布，在1號和2號礦脈之間還可能發(fā)現(xiàn)新的平行分布的隱伏礦體； ②EW向脈組由4、11號等礦脈組成，分布于礦區(qū)北部小港背斜南翼靠近轉(zhuǎn)折端的部位。3號、11號、17號脈僅西部地表及淺部見工業(yè)礦體，但往深部礦化有變富趨勢，可邊采邊探。

1.五強(qiáng)溪組上段第三亞段； 2.五強(qiáng)溪組上段第二亞段； 3.五強(qiáng)溪組上段第一亞段； 4.板巖； 5.絹云母板巖； 6.凝灰質(zhì)板巖； 7.含粉砂質(zhì)絹云母板巖； 8.粉砂質(zhì)板巖； 9.雜砂巖； 10.變沉凝灰?guī)r； 11.變質(zhì)長石石英砂巖； 12.破碎帶； 13.條帶狀粉砂質(zhì)板巖； 14.礦脈及編號； 15.蝕變帶及編號； 16.砂質(zhì)板巖； 17.花崗斑巖； 18.勘探線編號/鉆孔編號

圖4 桃江縣板溪銻礦區(qū)A-A′剖面[21]

Fig.4A-A′sectionofBanxiantimonydepositareainTaojiangCounty[21]

2號礦脈發(fā)現(xiàn)礦體13個(gè)，各礦體中單樣Sb最低含量0.21%，最高達(dá)67.20%，平均含量最低5.56%，最高達(dá)32.36%，一般10%～20%。其中，主要礦體長522 m，厚0.47 m，傾角47°，埋深70～182 m，資源儲量占總量的32.97%。

礦石的礦物成分比較簡單，金屬礦物以輝銻礦為主，伴有毒砂、黃鐵礦和微量自然金、黃銅礦、閃鋅礦等，脈石礦物以石英為主，少量綠泥石、白云石、方解石、絹云母及微量磷灰石、長石等。

礦石具有花崗變晶結(jié)構(gòu)、自形粒狀結(jié)構(gòu)、殘余結(jié)構(gòu)、揉皺結(jié)構(gòu)、聚片雙晶結(jié)構(gòu)、格狀結(jié)構(gòu)及壓碎結(jié)構(gòu)等。礦石的構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造。

按礦物組合劃分礦石主要有石英-輝銻礦礦石(圖5)、黃鐵礦-石英-輝銻礦礦石、毒砂-黃鐵礦-石英-輝銻礦礦石、碳酸鹽-石英-輝銻礦礦石，按礦石構(gòu)造劃分有塊狀輝銻礦礦石、浸染狀輝銻礦礦石(圖6)、混合型輝銻礦礦石、角礫狀輝銻礦礦石。

圖5 石英-輝銻礦礦石Fig.5 Quartz-stibnite ore

圖6 浸染狀輝銻礦礦石Fig.6 Disseminated stibnite ore

根據(jù)礦物共生組合與元素的地球化學(xué)特點(diǎn)，將板溪銻礦床成礦作用從早到晚劃分為4個(gè)成礦階段：Ⅰ.硅-鎢-金階段； Ⅱ.硅-金-銻階段； Ⅲ.硅-砷-銻階段； Ⅳ.碳酸鹽-銻階段。其中硅-砷-銻階段是礦床形成的主要階段。

礦石工業(yè)類型為單一銻礦類型。礦石成因類型為中低溫巖漿熱液脈狀充填型銻礦床。

礦區(qū)水文及工程地質(zhì)條件簡單，環(huán)境地質(zhì)條件簡單偏中等。

4 成礦時(shí)代、礦床富集規(guī)律及找礦遠(yuǎn)景

4.1 成礦時(shí)代

區(qū)域銻礦的形成開始于加里東期，燕山期達(dá)到高峰(表4)。加里東期，伴隨著構(gòu)造運(yùn)動，形成了受層位控制的熱液充填型金銻鎢礦床(沃溪)，而印支期成礦作用繼承發(fā)展，但成礦強(qiáng)度增加不明顯，而燕山期，伴隨巖漿活動，混合熱液作用強(qiáng)烈，成礦作用分布廣泛，成礦規(guī)模大，大部分銻礦資源均形成于燕山期。

表4 代表性銻礦床的成礦時(shí)代[6，22-26]

另外，據(jù)礦脈與花崗斑巖脈產(chǎn)出空間的先后順序及區(qū)域資料的對比，判斷礦體的成礦時(shí)代為燕山晚期。綜上所述，板溪銻礦床形成于燕山期。

4.2 礦床富集規(guī)律

礦區(qū)EW向脈組礦化差，而NE向脈組礦化強(qiáng)； F1上升盤近背斜軸部礦化好，下降盤或遠(yuǎn)離背斜軸部礦化差； 近背斜軸部的次級背斜部位礦化強(qiáng)，而次級向斜部位礦化減弱； 參考前人銻礦控礦資料[27]，可知礦化富集的其他有利構(gòu)造是：斷裂面較平直、羽狀裂隙發(fā)育、2組裂隙相交或交叉隙發(fā)育等部位以及有斷層泥出現(xiàn)的地段； 礦脈圍巖為凝灰質(zhì)板巖、變沉凝灰?guī)r，且有夾層時(shí)一般礦化較好，品位較富； 當(dāng)?shù)V脈進(jìn)入純板巖時(shí)，往往形成較緊閉的構(gòu)造帶(片理化帶)或僅存在構(gòu)造面，礦化雖較強(qiáng)，但厚度變薄，甚至達(dá)不到工業(yè)要求。

4.3 找礦標(biāo)志及找礦遠(yuǎn)景

礦區(qū)找礦標(biāo)志有：NNE向主干斷裂旁側(cè)低序次斷裂與背斜構(gòu)造的復(fù)合部位，是找礦的構(gòu)造標(biāo)志； 地表褪色蝕變帶內(nèi)有石英脈破碎帶或角礫巖，且具褐鐵礦化時(shí)，為直接找礦標(biāo)志； 斷裂、蝕變帶中Sb、As含量明顯高于圍巖，當(dāng)?shù)厍蚧瘜W(xué)豐度Sb≥35×10-6時(shí)，深部均見輝銻礦礦體，為地球化學(xué)找礦標(biāo)志； 老硐、廢石堆亦是找礦的直接標(biāo)志。

Ⅱ號脈帶32線至16線之間深部550 m以下具有較好的資源前景，下一步勘查工作應(yīng)重點(diǎn)考慮加大對該區(qū)域的投入。針對Ⅰ、Ⅱ號脈帶邊部礦體延伸情況不明，均為斷層控制，因此，礦區(qū)邊部找礦應(yīng)先分別查明8線、19線及34線控礦構(gòu)造的基本要素，用以預(yù)測邊部礦體賦存部位?？傊?，區(qū)內(nèi)還有較大的找礦遠(yuǎn)景。

5 結(jié)論

(1)區(qū)域銻礦床類型有沃溪式層控?zé)嵋盒玩u銻金礦、板溪式石英脈型銻礦。區(qū)域銻礦的形成開始于加里東期，燕山期達(dá)到高峰。地層、構(gòu)造、巖漿巖、地球化學(xué)異常等共同決定銻礦帶的分布及礦床的定位。

(2)板溪銻礦床主要賦存于前寒武紀(jì)冷家溪群、板溪群淺變質(zhì)巖系中，其次賦存于南華紀(jì)—志留紀(jì)、泥盆紀(jì)—石炭紀(jì)的碎屑巖及碳酸鹽巖中。

(3)板溪銻礦床具有明顯的構(gòu)造控礦特征，深斷裂控制金銻成礦帶的展布，礦體主要產(chǎn)于NW向、NE向、近EW向、NNW向和NNE向次級斷裂中； 礦區(qū)背斜或背斜傾伏端宏觀控制了礦床的定位，而背斜中的次級褶皺、斷裂、層間破碎帶及傾伏端等控制了礦體。

(4)板溪銻礦床形成于燕山期。其圍巖蝕變主要有毒砂化、黃鐵礦化、硅化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化等； 礦石自然類型有石英-輝銻礦礦石、黃鐵礦-石英-輝銻礦礦石、毒砂-黃鐵礦-石英-輝銻礦礦石、碳酸鹽-石英-輝銻礦礦石； 礦床類型屬中低溫巖漿熱液脈狀充填型銻礦床。