廣西環(huán)江縣九逢錫礦床錫石碎裂特征及剪切作用分析

戴 昱，潘羅忠, 蔣艷玲，同銳靈，吳慶杰，金靖杰，范汝海

（1.廣西區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究院，廣西 桂林 541003；2.廣西壯族自治區(qū)二七一地質(zhì)隊，廣西 桂林 541199）

九逢錫礦地處于廣西環(huán)江毛南族自治縣縣城NE35°方向東興鎮(zhèn)九逢至九小一帶，位于華南板塊之江南造山帶南緣，江南造山帶為華夏地塊和揚子地塊之間的縫合帶。板塊北邊以秦嶺-大別山造山帶與華北克拉通相隔，其東緣為中國南海，西南緣以金沙江-哀牢山-Song Ma 造山帶與印支板塊相隔（Yao J L et al.，2016）。

1 地質(zhì)背景

礦區(qū)內(nèi)出露的地層有新元古界青白口系四堡群文通組、魚西組及白竹組。

文通組出露于礦區(qū)中南部，約占礦區(qū)面積的2/3，是錫礦的主要賦礦層位，巖性主要為灰綠色至深灰色淺變質(zhì)砂巖、黑云變粒巖夾基性火山巖、千枚巖或板巖等，以凝灰?guī)r、火山角礫巖的消失或以淺變質(zhì)泥質(zhì)粉砂巖的出現(xiàn)與魚西組分界，厚度大于2500m。魚西組整合于文通組之上，在礦區(qū)局部倒轉(zhuǎn)于文通組之下，巖性主要為千枚巖、板巖、變質(zhì)砂巖、淺變質(zhì)粉砂巖，中上部夾黑云變粒巖及巖屑質(zhì)砂巖或砂巖與千枚巖互層，厚度大于1400m。白竹組僅出露于礦區(qū)中東部呈窄長條狀分布，巖性主要為含礫片巖、綠泥片巖、千枚巖及大理巖，下部以含礫片巖與四堡群呈角度不整合接觸，總厚約700m。

2 錫石的賦存形式及碎裂特征

在肉眼和顯微鏡下發(fā)現(xiàn)九逢錫礦中錫石礦物主要賦存于三種巖石。最多一類賦存在云英巖上、下盤的石英脈中，其次部分賦存于蝕變砂巖中，還有一類主要賦存于云英巖中。這三種錫石在顯微鏡下，均有明顯的破碎現(xiàn)象。

2.1 石英脈中碎裂的錫石

礦床中錫石礦物大部分肉眼不可見，而石英脈中部分錫石是可以肉眼識別的。在顯微鏡下發(fā)現(xiàn)，石英脈中錫石大部分破碎，極少見到完整的錫石礦物。部分錫石礦物具有完整的晶形、條紋結(jié)構(gòu)、高級干涉色，顯示其自形，說明錫石至少經(jīng)歷了自形結(jié)晶和碎裂兩個事件。少部分大顆粒錫石礦物碎裂后，各個碎裂小塊分離不遠(yuǎn)，仍可以判別出是同一晶體的組成部分，這些現(xiàn)象說明部分錫石碎裂后，并未有強烈的地質(zhì)或熱液作用將其遠(yuǎn)距離的搬運。大部分碎裂錫石呈現(xiàn)大小混雜、棱角狀或次棱角狀分布于石英脈中，這一現(xiàn)象說明錫石碎裂后，經(jīng)過了搬運作用，但搬運的距離不遠(yuǎn)。石英脈結(jié)晶時溫度降低較快，碎裂的錫石未進(jìn)行系統(tǒng)分選分離，故而形成大小混雜的現(xiàn)象。錫石破碎，膠結(jié)錫石的石英并未碎裂，說明錫石先形成，并經(jīng)歷了破碎作用后，石英熱液攜帶錫石冷凝膠結(jié)。綜合以上，石英脈中的錫石至少經(jīng)歷了自形結(jié)晶→礦物破碎→熱液短距離遷移→快速冷凝結(jié)晶階段。

2.2 蝕變帶中碎裂的錫石

部分錫石晶體具有較完整的他形結(jié)構(gòu)，與石英等共生，與蝕變砂巖的礦物有明顯的熱蝕變，這些現(xiàn)象說明錫石與石英共生，曾經(jīng)以熱液或氣液方式侵入蝕變砂巖中。錫石內(nèi)部破碎顯著，總體形態(tài)保留。共生石英也有破碎，但破碎并不強烈。錫石礦物硬度比石英要大，說明碎裂錫石的作用與碎裂石英的作用不是同一作用力，錫石碎裂作用在前，石英碎裂作用在后，與錫石共生的石英礦物內(nèi)有重結(jié)晶和壓力影現(xiàn)象，但與圍巖（蝕變砂巖中石英、綠簾石等）不一致。圍巖受力（定向排列）更強大，可能與錫石破碎作用有關(guān)，而石英則是后期受力碎裂和重結(jié)晶。與錫石共生的石英是熱液進(jìn)入圍巖，與圍巖交代冷凝形成的。顯微鏡下放大后錫石礦物碎裂之間有石英膠結(jié)，顯示碎裂后有熱液膠結(jié)。綜合認(rèn)為錫石是熱液帶入，在交代圍巖過程中，經(jīng)歷錫石結(jié)晶形成→礦物碎裂→熱液膠結(jié)→后期微動力改造等階段。

2.3 云英巖中碎裂錫石

在顯微鏡下，云英巖中錫石礦物極少，個別靠近石英脈附近可見錫石礦物。錫石大小混雜，無分選性，碎裂明顯，大部分粒度較小，呈次圓狀。較大顆粒為碎裂的自形錫石，可見環(huán)帶結(jié)構(gòu)，這些錫石不同石英脈中錫石，碎裂顆粒不能保持原礦物晶形，這些現(xiàn)象說明這些錫石不是原地結(jié)晶，而是從其他地方搬運過來的，搬運過程導(dǎo)致碎裂的錫石顆粒研磨的更加細(xì)小，磨圓度從棱角狀向圓狀過渡。膠結(jié)碎裂錫石的石英無明顯破碎現(xiàn)象，說明石英結(jié)晶是錫石碎裂以后發(fā)生的，而形成石英的熱液攜帶碎裂錫石礦物顆粒進(jìn)入砂巖地層中，導(dǎo)致地層形成云英巖化的含礦體。綜合云英巖化中錫石特征，認(rèn)為錫石是熱液帶入的，經(jīng)歷錫石結(jié)晶形成→礦物碎裂→熱液遠(yuǎn)距離搬運→冷凝（膠結(jié)的石英結(jié)晶）階段。

3 含Sn礦物的存在形式

本次研究，發(fā)現(xiàn)九逢錫礦床中錫石主要以粗粒（＞100μm）、細(xì)粒（10μm ～100μm）和微細(xì)顆粒（＜10μm）三種狀態(tài)存在。

粗顆粒錫石：該類錫石主要分布在各類大小不一的石英脈內(nèi)或周邊，礦物顆自形、半自形和他形，一般礦物粒度在大于100μm。這些礦物絕大部分被后期動力作用（剪切）破壞碎裂，部分保持了礦物的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，大部分已經(jīng)被搬運遷移。這些錫石有高溫條件下形成自形環(huán)帶狀錫石和低溫條件下形成的他形無環(huán)帶狀錫石，其中低溫條件下他形無環(huán)帶狀錫石與前人發(fā)現(xiàn)基本一致（唐朝霞，2011；陳劍，2011）。這些錫石主要分布在較大的石英脈中或石英脈內(nèi)靠近變質(zhì)砂巖的邊部，形成石英脈內(nèi)礦石和云英巖化礦石。

細(xì)顆粒錫石：該類型錫石在地表分布較多，是礦區(qū)的主要錫礦類型之一。該類中一部分在顯微鏡下可見，主要分布在石英脈內(nèi)和蝕變的絹云母、云母、綠泥石和綠簾石等礦物之間。無完整晶形，多為他形破碎的錫石顆粒，粒度一般在10μm ～100μm 之間。這類錫石明顯被熱液搬運膠結(jié)，遷移原來錫石結(jié)晶的位置。

微細(xì)粒錫石和錫石集合體：這類錫石在顯微鏡下不可見，在電子探針下可見，其粒度一般小于10μm，主要呈棱角狀和次棱角狀，為極細(xì)小的錫石碎粒。少量碎粒磨圓度較好，具有遠(yuǎn)距離搬運的特征，多沿著礦物裂隙或礦物之間的間隙分布，顯示為熱液帶入充填。還有部分呈他形的錫石顆粒及其集合體，具有中低溫礦床特征（袁見齊，1979），推測其為后期中低溫?zé)嵋褐匦陆Y(jié)晶而形成。

4 錫石礦物內(nèi)的剪切痕跡

錫石的摩斯硬度6 ～7，比重6.8 ～7.1，錫石與石英均是硬度較高的礦物。為了研究礦床中破碎錫石的破裂原因，本文選擇結(jié)晶較完整的錫石礦物分析，分析錫石碎裂的作用力。

選擇韌性剪切帶的研究方法（鄭亞東，1985），通過石英脈中自形的錫石礦物分析發(fā)現(xiàn)，至少存在2 組碎裂錫石礦物的剪切作用。早期δ1剪切作用，具有左行特征，錫石內(nèi)裂隙比較平直，裂隙間距較小，這些現(xiàn)象反映剪切作用以脆性為主；晚期δ2剪切作用，具有右行特征，錫石內(nèi)裂隙彎曲，部分形成碎裂帶，邊部有溶蝕現(xiàn)象，而且裂隙間距較寬大，部分形成碎裂細(xì)小錫石集合區(qū)帶。這些特征反映后期的剪切作用以韌性為主，這與區(qū)域和礦區(qū)的剪切帶研究特征基本一致（白玉明，2019）。

蝕變帶他形結(jié)構(gòu)完整的錫石礦物也存在明顯的兩組剪切作用，這兩組剪切作用近垂直破碎了錫石礦物。早期δ1剪切作用，形成密集的平行裂隙，裂隙比較平直，寬度較小，有不顯著的左行特征，以脆性斷裂為主；晚期δ2剪切作用則具有右行和左行并存的特征，裂隙相對略大，有溶蝕和外來雜質(zhì)帶入裂隙等現(xiàn)象。這些特征說明后其作用有韌性特征，可能局部存在多個方向剪切力反復(fù)錯斷了錫石礦物。

5 熱液遷移與剪切變形相關(guān)性分析

5.1 錫石遷移距離

根據(jù)碎裂錫石特征分析，錫石礦物結(jié)晶后，并未保留在原地，而是在空間位置上發(fā)生了一定距離的位置遷移。分析碎裂的錫石遷移有近距離、較遠(yuǎn)距離和遠(yuǎn)距離遷移三種形式。

近距離遷移主要是大型含礦石英脈和含礦蝕變帶邊部，可見大顆粒結(jié)晶的錫石，基本保留晶體形態(tài)。碎裂錫石主要以大小混雜、棱角狀、無分選性為特征。

較遠(yuǎn)距離遷移主要為含礦蝕變帶、小型含礦石英脈和含礦硅化云英帶等區(qū)域。表現(xiàn)為錫石碎裂，大小混雜，錫石呈棱角狀-次圓狀，有明顯的定向排列，錫石粒度以細(xì)粒為主。

遠(yuǎn)距離遷移以含礦蝕變帶內(nèi)部和含礦云英巖帶等地層內(nèi)含肉眼和顯微鏡不可見錫石礦化段為主。錫石以微細(xì)粒為主，遷移距離遠(yuǎn)，主要充填在蝕變地層礦物的裂隙和孔隙中。

5.2 剪切變形相關(guān)性分析

含錫熱液的遷移是受地質(zhì)作用力遷移的，同時地質(zhì)力和熱液導(dǎo)致地層蝕變和塑性變形。蝕變礦物綠簾石、石英等與錫石排列方向一致，形態(tài)相似，指示遷移形變方向。在蝕變帶可見蝕變綠泥石、重結(jié)晶的石英、綠簾石等塑性變形，與攜帶錫石的熱液石英共生，排列方向基本一致，表明后期的韌性剪切對攜帶錫石的熱液有一定的改造作用。

6 結(jié)論

綜上所述，九逢錫礦中錫石礦物主要賦存于三種巖石，最多一類賦存在云英巖上、下盤石英脈中，其次部分賦存于蝕變砂巖中，還有一類主要賦存于云英巖中，且均有明顯的破碎現(xiàn)象。綜合錫石內(nèi)裂隙構(gòu)造特征，碎裂錫石礦物的作用前期為左行剪切，以脆性碎裂為主，后期以韌性碎裂溶蝕為主，具有右行和左行特征，錫石礦物經(jīng)過左行和右行作用破碎成大小不一的碎塊。錫石遷移距離有近距離、較遠(yuǎn)距離和遠(yuǎn)距離遷移三種形式，且攜帶錫石的熱液在受到后期的韌性剪切有一定的改造作用。