何立斌，唐志祥，黃新華，肖 亮，劉 偉，黃小軍，劉 遠(yuǎn)

(1.湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四一八隊(duì)，湖南 婁底 417000 2.廣西壯族自治區(qū)礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量評(píng)審中心，廣西 南寧 530029)

0 引言

區(qū)內(nèi)是越城嶺—四明山NW向銻鎢多金屬成礦帶的重要組成部分，蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)資源，已知礦床(點(diǎn))94處，其中各類銻礦床(點(diǎn))最多，共54處[1]。礦床的空間分布與構(gòu)造密切相關(guān)，銻礦為脈狀，賦存于寒武系硅化硅質(zhì)板巖、震旦系硅質(zhì)巖、硅質(zhì)板巖中。區(qū)內(nèi)相關(guān)的礦床和礦點(diǎn)主要分布于高掛山—舜皇山鎢、銻礦成礦遠(yuǎn)景區(qū)、牛頭寨銻礦成礦遠(yuǎn)景區(qū)和四明山鎢、錫、鉛、鋅礦成礦遠(yuǎn)景區(qū)。高掛山一帶靠近花崗巖體形成中高溫的鎢、銻、錫礦，代表性礦床有中型高掛山銻鎢礦、回水灣銻礦。牛頭寨礦區(qū)遠(yuǎn)離巖體，主要形成以銻為主的多金屬中低溫?zé)嵋旱V床，區(qū)內(nèi)已有銻礦床(點(diǎn))4處，即線江沖、大硐子、小牛頭寨、袁家?guī)X銻礦。2015—2018年礦山邊部找礦取得重大突破，新增銻資源儲(chǔ)量銻礦石資源量8.87萬噸、金屬量7915 t。區(qū)內(nèi)眾多盲礦脈的發(fā)現(xiàn)，既展示了該礦床所處成礦帶廣闊找礦前景，拓寬了找礦視野，又表明深部具有巨大的找礦潛力，是實(shí)現(xiàn)銻礦突破的有利遠(yuǎn)景區(qū)。目前，探礦和采礦工作已到210 m中段，隨著探礦工程向深部實(shí)施，其深部構(gòu)造展布格局不清、礦體定位規(guī)律不明，制約了深部找礦勘查，亟待開展深部構(gòu)造控巖控礦模式研究。本文結(jié)合礦床淺部地質(zhì)信息，提出礦床主要受地層、構(gòu)造和巖性“三位一體”控礦模式?？偨Y(jié)構(gòu)造類型及其主要特征，闡明構(gòu)造對礦體的控制作用，為該區(qū)深部找礦預(yù)測提供重要依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

礦區(qū)隸屬湖南省永州市東安縣，大地構(gòu)造位于華南褶皺系北緣，湘中、湘南印支褶皺帶、祁陽弧形褶皺構(gòu)造帶西部，新寧—藍(lán)山莫霍面斷裂、新寧—寧鄉(xiāng)基底斷裂及牛頭寨—四明山串珠狀NE向構(gòu)造帶三者交匯處，是越城嶺—四明山NE向銻鎢多金屬成礦帶的重要組成部分[2]。牛頭寨礦區(qū)位于區(qū)域性斷裂塘田市—對江斷裂(F2)與魏家沖—江田斷裂(F1)所夾持的地段內(nèi)，銻礦主要分布于次級(jí)斷裂中，富礦含礦斷裂以NW向(具有代表性的是2號(hào)礦脈)—NWW向(具代表性為7號(hào)、6-4號(hào)礦脈)為主，次為NE向含礦礦脈(代表性含礦斷裂有201、202號(hào)等斷裂)(圖1)。

圖1 東安縣牛頭寨礦區(qū)地質(zhì)簡圖

由于多次構(gòu)造活動(dòng)影響，區(qū)內(nèi)斷裂的性質(zhì)十分復(fù)雜，在平面上呈舒緩波狀，剖面上呈“S”狀，遇脆性巖石形成寬度不一的棱角狀角礫巖，大多屬導(dǎo)礦構(gòu)造。沿背斜軸方向分布有近SN向、NNE向斷層。本區(qū)構(gòu)造對銻礦起著逐級(jí)控礦規(guī)律，即一級(jí)構(gòu)造控制大區(qū)域成礦帶、二級(jí)構(gòu)造控制區(qū)域成礦遠(yuǎn)景、三級(jí)構(gòu)造控制礦田、四級(jí)構(gòu)造控制礦體[3]。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)發(fā)育的地層有震旦系、寒武系和第四系組成。其中上震旦統(tǒng)留茶坡組及中下寒武統(tǒng)下組為區(qū)內(nèi)銻礦主要賦礦地層。

上震旦統(tǒng)留茶坡組(Z2l)：下部為淺灰—深灰色厚層狀含云質(zhì)硅質(zhì)巖夾硅質(zhì)巖，上部為深灰色、灰白色厚層狀?yuàn)A薄層狀硅質(zhì)巖。

2.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)加里東期構(gòu)造表現(xiàn)不甚明顯，主要表現(xiàn)由印支期及燕山期兩期構(gòu)造疊加組成。

印支期主要由SN向的褶皺構(gòu)造、NW向的壓扭性、NNW向的張性(張扭性)斷裂構(gòu)成，除劉家沖—蔣家院深大斷裂(F4)外，主要表現(xiàn)為容礦構(gòu)造的特征。褶皺以近SN向短軸(倒轉(zhuǎn))背斜為主，由西向東具代表性的有大瓜沖背斜、大硐子倒轉(zhuǎn)背斜，目前所控制的礦體主要產(chǎn)于大瓜沖背斜的北傾伏端部位；具代表性的斷裂主要有NW向的劉家沖—蔣家院隱伏深斷裂(F4)、NW—NWW向含礦斷裂，該斷裂帶主要見于大瓜沖區(qū)段內(nèi)，由眾多大體平行的含礦斷裂呈組分布，受燕山期NW向切割影響，表現(xiàn)不連續(xù)，以壓扭(張)性含礦破碎帶為特征，主要有6、7、7-1、6-1、6-2、6-3、6-4號(hào)等含礦斷裂，斷裂傾向北，傾角較陡，一般為60°～70°，含礦斷裂普遍具銻礦化，局部見銻礦體，往深部見金礦化有增強(qiáng)的趨勢[4]。

燕山期構(gòu)造以繼承和改造印支期構(gòu)造為主，表現(xiàn)為強(qiáng)烈的褶斷及陡傾角斷裂，主要由NE向、NEE向壓扭性斷裂組成，斷裂構(gòu)造具控礦、賦礦特征[5]。主要有大牛頭寨NE向斷裂帶、小牛頭寨NE向斷裂帶、SN向魏家沖—江田斷裂(F1)及線江沖NE—NEE向斷裂及大瓜沖NE向斷裂帶組成。①大牛頭寨NE向褶斷帶：由一系列近NE向排列、大致平行、走向NE的緊閉型倒轉(zhuǎn)褶皺及斷裂組成，代表性的斷裂有201、202號(hào)等含礦斷裂，傾向西，傾角70°～80°，其斷裂帶中，局部見銻礦化，偶見小銻礦體，在斷裂兩側(cè)，常發(fā)育緊閉型倒轉(zhuǎn)褶皺。②魏家沖—江田斷裂(F1)：為區(qū)域斷裂之一部分，切穿牛頭寨復(fù)式背斜東側(cè)，在南部切穿劉家沖—蔣家院深斷裂，該斷裂形成于區(qū)內(nèi)巖漿期后，先具壓性，后為張性的正斷層。其控礦、成礦作用不明顯。③大瓜沖NE向斷裂帶：位于大瓜沖區(qū)段內(nèi)，發(fā)育一系列大體平行展布的NE—NNE向斷裂，以先壓(扭)性后張斷裂切斷早期的NW向斷裂或斜交NWW向斷裂為特征。主要有F11、F12、F13、F14、F15、F16、F17等，傾向NW，個(gè)別傾向東，傾角60°～86°(圖1)。

2.3 巖漿巖與圍巖蝕變

礦區(qū)內(nèi)未見巖漿巖出露，外圍大瓜沖西側(cè)至將軍石一線見花崗斑巖脈，據(jù)重磁資料，礦區(qū)深部有可能存在隱伏花崗巖體。熱液蝕變主要有硅化，其次有黃鐵礦化、毒砂化和絹云母化，無明顯分帶現(xiàn)象。礦區(qū)硅化普遍，主要見于銻礦化圍巖蝕變或銻礦體的容礦部位，硅化與銻礦化關(guān)系密切，一般硅化強(qiáng)，硅化規(guī)模大，銻礦化存在的可能性越大[6]。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦脈(體)特征

礦區(qū)內(nèi)共有礦脈18條，主要有NWW向—NW向及NE向兩組，均為受斷裂控制的破碎帶蝕變巖型銻礦脈，其中NWW向—NW向以7號(hào)脈、6-4號(hào)和2號(hào)脈含礦性最好[7]；NE向礦脈位于33線以東，分別有201、202號(hào)脈，其控制工程較少，未圈定礦體。

3.1.1 7號(hào)礦脈(體)

7號(hào)脈出露于4～35線之間，控制走向長約900 m，脈厚0.05～4.00 m，傾向20°～355°，傾角61°～86°，受NNE向、NE向斷層切割影響，走向上極不連續(xù)。地表氧化礦體厚2.00～4.00 m，Sb的品位為1.19%～1.71%，坑道內(nèi)及鉆孔中見礦較好，以脈狀、團(tuán)塊狀輝銻礦為主，坑道內(nèi)及鉆孔中礦體厚0.05～4.00 m，Sb的品位為1.96%～15.36%。圈定礦體3個(gè)，編號(hào)分別為7-Ⅰ、7-Ⅱ、7-Ⅲ，礦體特征表見表1。

表1 牛頭寨銻礦區(qū)7號(hào)脈礦體特征

3.1.2 6-4號(hào)礦脈(體)

出露于21線西側(cè)至35線東側(cè)線之間，已控制長大于640 m，自西往東傾向由72°逐漸過渡至近EW向，傾角54°～88°，受NE—NNE向斷裂錯(cuò)移影響，大體分成三段，以中段21線至35線含礦性最好，地表一般未見礦化，圈定6-4-Ⅰ和6-4-Ⅱ兩個(gè)工業(yè)礦體。礦體厚0.25～1.26 m，平均厚0.61 m，Sb的品位范圍為0.38%～34.48%，平均品位為8.67%，礦體沿走向及傾向較連續(xù)，礦體厚度變化系數(shù)為52.8%，品位變化系數(shù)為126.1%，屬厚度穩(wěn)定，品位不均勻薄脈型高品位銻礦，礦體特征見表2。

表2 牛頭寨銻礦區(qū)6-4號(hào)脈礦體特征

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石礦物成分

礦石礦物較常見的是輝銻礦、黃銻華、黃鐵礦、針鐵礦；脈石礦物主要有石英、重晶石、綠泥石、水云母、黏土礦物等。

3.2.2 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石的主要結(jié)構(gòu)有微粒變晶結(jié)構(gòu)(顯微粒狀變晶、鑲嵌變晶結(jié)構(gòu))、交代結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造具角礫狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、蜂窩狀構(gòu)造。

3.2.3 礦石自然類型

區(qū)內(nèi)銻礦石主要有三種，一是產(chǎn)于硅化構(gòu)造角礫巖中，為本區(qū)最主要礦化類型(圖2a)，二是緊貼主斷面碎裂化硅質(zhì)巖中充填致密塊狀礦石(圖2b)，三是產(chǎn)于上、下盤圍巖碎裂化硅質(zhì)板巖網(wǎng)狀石英微脈中，石英脈寬一般為0.02～1.50 mm，不規(guī)則狀，石英脈局部見銻的氧化物，氧化物呈脈狀、束狀。其自然類型以硫化礦為主，伴少量的氧化礦石。銻的氧化物，黃銻華粒度微小，集合體粒度為0.1～2.0 mm，硫化礦為石英-輝銻礦礦石(圖2c)。

圖2 礦石自然類型野外特征照片

4 控礦因素分析

區(qū)內(nèi)銻礦最大的特色就是成礦與構(gòu)造、地層關(guān)系極為密切，具“巖性+斷裂+背斜”三位一體的控礦規(guī)律，即在湘南地區(qū)常見的“背斜加一刀”成礦構(gòu)造，背斜走向?yàn)镾N向，在背斜核部和垂向斷裂破碎帶的上盤發(fā)育多層層狀、似層狀銻鋅礦體、金礦體，斷裂破碎帶走向?yàn)镋W向，其內(nèi)形成脈狀礦體，這類礦體常形成局部富集[8](圖3)。

圖3 牛頭寨銻礦賦礦特征縱投影示意圖

4.1 地層與成礦

表3 地層巖石Sb元素含量統(tǒng)計(jì)

4.2 構(gòu)造與成礦

4.2.1 構(gòu)造組合聯(lián)合控礦

1)基底構(gòu)造與淺部斷裂聯(lián)合控礦。區(qū)內(nèi)深斷裂所夾持的地塊是銻礦形成的最佳場所，牛頭寨正處于魏家沖—江田斷裂、唐田市—對江斷裂所夾持上升地塊的有利部位，構(gòu)造交叉部位常形成富礦脈、富礦囊、富礦包[13]。

2)背斜與斷裂組合聯(lián)合控礦。礦區(qū)內(nèi)銻礦最主要的構(gòu)造控礦特點(diǎn)是背斜+斷裂的聯(lián)合控礦[14]。控礦構(gòu)造體系由褶皺之背斜核部及其配套橫張斷裂所組成，斷裂多成組出現(xiàn)，且與背斜軸垂直[15]。表現(xiàn)為富礦地段主要集中于背斜(或倒轉(zhuǎn)背斜)轉(zhuǎn)折端部位的斷裂中，并且礦體嚴(yán)格受斷裂控制，遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)折端部位，沿走向及傾向礦化減弱或無礦，造成單個(gè)礦體規(guī)模有限。

4.2.2 褶皺控礦

礦床主要位于復(fù)式背斜核部應(yīng)力集中部位，主要有兩種礦(化)體控制形式。

1)一種呈脈狀礦分布于背斜核部張性裂隙中(圖3)。張性斷裂多成組出現(xiàn)，且與背斜軸垂直，大致平行分布于背斜(或倒轉(zhuǎn)背斜)核部和傾伏端[16]。走向NWW，傾向NE或SW，傾角較陡，多在65°以上。一般規(guī)模較小，走向長數(shù)百至百余米，傾斜延深不大，常呈楔形，斷裂破碎帶寬數(shù)厘米至1米余，斷面呈鋸齒狀，有含銻、石英脈充填。

2)另一種呈層狀、似層狀銻鋅礦體，分布于背斜構(gòu)造核部的層間滑動(dòng)造成的虛脫空間部位，呈平行多層狀出現(xiàn)，背斜核部和正常翼控制了礦體的產(chǎn)出位置，但礦化連續(xù)性一般，礦(化)體呈多層透鏡產(chǎn)出，礦化體規(guī)模不大，封閉的背斜構(gòu)造，尤其是核部傾伏端有可能存在礦(化)體。

4.2.3 斷裂控礦

礦區(qū)位于兩條區(qū)域性斷裂(F1、F2)所夾持的地段內(nèi)。礦區(qū)內(nèi)的構(gòu)造體系在垂向方向和水平方向均具顯示一定的構(gòu)造分帶。

1)礦區(qū)近地表斷裂破碎帶寬，張性明顯，低序次配套分支斷裂發(fā)育，結(jié)構(gòu)面不規(guī)則，礦液易于富集，常形成以充填為主礦化體。向深部破碎帶則變?yōu)槊芗墓?jié)理裂隙帶，很少發(fā)育次級(jí)斷裂，不利于礦化的富集。垂向上表現(xiàn)為越向斷裂的深部，破碎帶呈逐漸窄小的趨勢，礦(化)體亦隨之變小、尖滅。

2)礦區(qū)內(nèi)銻礦化嚴(yán)格受NW向—NWW向斷裂和NE向斷裂破碎帶的控制。礦區(qū)NW向—NWW向斷裂帶的含礦性明顯強(qiáng)于NE向斷裂帶。

5 礦床成因探討

5.1 穩(wěn)定同位素特征

礦區(qū)硫同位素 δ34S 值變化范圍在-5‰～10‰之間，與巖漿期后熱液礦床硫同位素范圍值一致。脈石礦物重晶石及黃鐵礦的 δ34S 值較高且為正直，具沉積源特征。特征表明，區(qū)內(nèi)礦床的硫主要來自巖漿巖，并在成礦過程中不同程度地利用了圍巖中的硫，具多源性特征。

礦區(qū)石英氫氧同位素石英包體水δ18D‰ 值的變化范圍為-58.3%～64.0%，石英 δ18OH2O‰值的變化范圍為2.52～6.73，平均值為4.1。δ18D‰ 值和石英 δ18OH2O‰ 值介于巖漿水和變質(zhì)水之間，說明該區(qū)銻礦床成礦溶液主要來自巖漿熱液，并混有變質(zhì)溶液。

5.2 礦物包體溫度及成分特征

礦區(qū)輝銻礦爆裂溫度為143℃～225℃，石英101℃～289℃，黃鐵礦147℃～291℃，重晶石192℃～242.5℃，均一溫度平均為157℃。反映了成礦溶液來自深部。

石英樣品測定的包裹體大小一般在6～20 μm之間，形態(tài)多屬不規(guī)則。氣液相比為13%～15%，以液相包裹體為主。液相成分Cl>F、(K+Na)>Ca、Ca>Mg、K>Na，水的類型為K-Na-Ca-Cl型。陽離子組分Na/K比值為0.22～1.12，平均比值為0.54，K/Ca+Mg為0.03，其結(jié)果與花崗巖礦物包裹體值基本接近，反映該區(qū)該類礦床的成礦溶液以巖漿熱液為主[17-18]。

礦石礦物主要為一些簡單的硫化物，和石英關(guān)系密切，共(伴)生礦物有黃鐵礦、閃鋅礦，銻礦形成溫度為101℃～289℃，成礦溫度較低，說明當(dāng)時(shí)處于低溫、低壓、還原環(huán)境[19-20]。

5.3 礦床成因類型

礦床硫同位素、氫氧同位素特征和包裹體成分，說明礦床的成礦熱液以巖漿期后熱液為主。區(qū)內(nèi)無花崗巖出露，成礦母巖可能是深部隱伏巖體。礦床成因類型為巖漿期后中低溫?zé)嵋旱V床。

6 成礦模式探討

通過上述對本礦區(qū)成礦特點(diǎn)分析，認(rèn)為銻礦主要產(chǎn)于復(fù)式背斜正常翼與倒轉(zhuǎn)翼的轉(zhuǎn)折端部位，寒武系底部的含炭硅質(zhì)板巖與留茶坡組硅質(zhì)巖接觸帶附近，具“背斜+斷裂+巖性”的賦礦規(guī)律。

礦區(qū)構(gòu)造活動(dòng)具多期次，致使成礦作用的多階段性，導(dǎo)致礦化的疊加富集。成礦物質(zhì)來源具多源性，一部分來自深部，在深部熱源的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生對流，以深斷裂為通道，在通道中或附近成礦有利部位形成充填為主的礦化體；另一部分淬取巖石中Sb元素，在構(gòu)造與巖漿熱液驅(qū)動(dòng)力的作用下，沿裂隙上升并沉淀于裂隙破碎帶中，形成以微粒變晶結(jié)構(gòu)為主，交代結(jié)構(gòu)和壓碎結(jié)構(gòu)為輔的透鏡狀礦化體[21-22](圖4)。

圖4 牛頭寨銻礦成礦模式圖

7 找礦遠(yuǎn)景分析

區(qū)內(nèi)主要導(dǎo)礦及容礦構(gòu)造，為張性斷裂，礦液一部分來自深部，一部分淬取巖石中Sb元素，破碎帶蝕變單一，礦化存在特定的構(gòu)造部位，且多呈礦包出現(xiàn)，如湘西北地區(qū)的銻礦床，各礦包在垂向上可相差200 m，平行礦脈較少出現(xiàn)，下一階段的找礦工作應(yīng)注意分析該破碎帶在走向上與傾向上的膨縮變化規(guī)律，富礦體常出現(xiàn)于破碎帶膨大部位?，F(xiàn)已知背斜往北傾伏，沿背斜軸紐方向往應(yīng)是較為理想的找礦靶區(qū)，也是本礦床未來大幅度提高資源儲(chǔ)量的勘探思路。

通過礦區(qū)成礦地質(zhì)特征及控礦因素分析認(rèn)為，沿將軍石—大瓜沖—大硐子—大牛頭寨—線江沖一帶，鎢、銻(金)、鉛鋅(金)礦存在明顯的分帶性，以大瓜沖至線江沖一線的鉛鋅礦脈組為界線，向南以鉛鋅礦、往北以銻礦為主，由北西向南東可分為鎢銻—銻—銻金—鉛鋅金—鉛鋅等5個(gè)礦化帶(圖5)，表明成礦溫度依次降低[23]。這種由于成礦溫度引起的梯度分帶與龍山銻礦的分帶具有極強(qiáng)的相似性(圖6)。通過與龍山銻金礦成礦條件對比，礦區(qū)的區(qū)域地質(zhì)背景、構(gòu)造、地層及礦化特征亦具有較強(qiáng)的相似性，推測礦區(qū)存在龍山式銻金礦的可能性很大。

圖5 牛頭寨礦區(qū)礦化帶分布平面圖

圖6 龍山地區(qū)鎢-銻-金-鉛鋅礦分帶圖

通過與礦區(qū)控礦模型對比分析研究可知，區(qū)內(nèi)具多個(gè)有潛力的成礦背斜構(gòu)造，尤其是位于牛頭寨背斜核部的大瓜沖—大硐子—線江沖以北地段，有眾多老窿揭露到銻金礦體。提示在大硐子—大牛頭寨之間穹隆核部江口組中存在龍山式銻金礦床可能性很大。

因此大瓜沖、大硐子及線江沖區(qū)段往深部仍具較好的找礦遠(yuǎn)景，建議在大瓜沖、大硐子及線江沖區(qū)段背斜核部的江口組(Z1j)與NWW向—NW向印支期斷裂帶交匯處開展探礦驗(yàn)證工作(圖7)。要注意的是，由于背斜核部只是在上部才處于張性，而下部則處于壓性，因此圖7預(yù)測的背斜核部靶區(qū)由于比較靠近下部，張性有減弱趨勢，所以推測礦化不如上面發(fā)育。

圖7 牛頭寨礦區(qū)找礦預(yù)測圖

8 結(jié)論

1)礦區(qū)總體構(gòu)造以NNE向?yàn)橹鳎瑪嗔褬?gòu)造發(fā)育，以NNE向?yàn)橹?、NW向次之，近EW向更次之，其中NW向斷裂、近EW向斷裂為主要的含礦構(gòu)造。

2)總結(jié)出“背斜+斷裂+巖性”的賦礦規(guī)律”，即礦體主要賦存于斷裂切割背斜轉(zhuǎn)折端部位，且為寒武系含炭硅質(zhì)板巖與留茶坡組硅質(zhì)巖中。

3)通過綜合分析，認(rèn)為牛頭寨礦區(qū)沿將軍石—大瓜沖—大硐子—大牛頭寨—線江沖一線鎢、銻(金)、鉛鋅(金)礦存在明顯的分帶性，認(rèn)為礦區(qū)存在“龍山式銻金礦”可能性較大。預(yù)測大瓜沖、大硐子及線江沖區(qū)段背斜核部的江口組與印支期斷裂帶交匯部位具較好的找礦遠(yuǎn)景。