廣西河池五圩礦田箭豬坡礦區(qū)主要成礦元素富集規(guī)律

肖振宙，湯善勇，趙正云

(廣西二一五地質(zhì)隊(duì)有限公司，廣西 柳州 545006)

0 引言

五圩礦田位于著名丹池成礦帶的東南端，發(fā)育有拔旺、才里銀多金屬礦點(diǎn)，下愛(ài)、芙蓉廠、拉塘銻礦，水落汞砷礦以及三排洞、箭豬坡銀多金屬等礦床(圖1)。自1957年開(kāi)始，先后有廣西有色地勘公司215隊(duì)、廣西地礦局下屬的第四地質(zhì)隊(duì)、第七地質(zhì)隊(duì)、第八地質(zhì)隊(duì)、第九地質(zhì)隊(duì)等單位在該區(qū)進(jìn)行過(guò)錫、鉛、鋅、銻、銀、汞等金屬礦產(chǎn)的普查、詳查及勘探工作。自該礦田發(fā)現(xiàn)以來(lái)，有大量的專家學(xué)者對(duì)箭豬坡礦區(qū)進(jìn)行了研究，多側(cè)重地質(zhì)特征、成礦溫度、控礦特征、流體特征、成礦規(guī)律以及隱伏花崗巖等方面[1-17]。主要結(jié)論：丹池成礦帶晚階段形成的中—低溫?zé)嵋盒凸?、銻、鉛、鋅礦床主要分布在五圩礦田及礦帶外圍，五圩礦田SN向構(gòu)造及脈狀礦化更發(fā)育[1]，箭豬坡銀多金屬礦深邊部為一級(jí)找礦遠(yuǎn)景區(qū)[2]。

圖1 五圩礦田礦產(chǎn)分布圖Fig.1 Mineral distribution map of Wuxu orefield1—三疊系泥巖、泥灰?guī)r、凝灰?guī)r 2—二疊系硅質(zhì)巖、灰?guī)r、泥灰?guī)r3—石炭系灰?guī)r、白云巖、泥巖 4—中—上泥盆統(tǒng)灰?guī)r、硅質(zhì)巖 5—下泥盆統(tǒng)泥巖 6—斷層 7—背斜軸 8—大型銀多金屬礦 9—大型汞砷礦 10—小型銻礦 11—銀多金屬礦點(diǎn)

受礦區(qū)開(kāi)發(fā)條件的限制，過(guò)去工作多限于地表及淺部。2020年，廣西二一五地質(zhì)隊(duì)有限公司在對(duì)礦區(qū)進(jìn)行深部勘查及科研工作中，研究總結(jié)礦體在空間上的分布規(guī)律以及礦化元素在空間上的富集變化規(guī)律，通過(guò)元素富集變化的總結(jié)研究，對(duì)該區(qū)成礦有了新的認(rèn)識(shí)。同時(shí)也對(duì)礦區(qū)深部的礦化特征及變化規(guī)律進(jìn)行闡述，為深部找礦，尤其是尋找錫多金屬礦提供了依據(jù)，為下一步工作提供指導(dǎo)性意見(jiàn)。

1 大地構(gòu)造及成礦帶位置

箭豬坡礦區(qū)是五圩礦田的重要組成部分。礦區(qū)構(gòu)造上位于羌塘-揚(yáng)子克拉通滇黔桂被動(dòng)陸緣南盤(pán)江—右江裂谷盆地南丹坳陷帶的東南緣，屬湘中—桂中北(坳陷) Sn-Pb-Zn-W-Fe-Cu-Sb-Hg-Mn 成礦帶桂中北 Pb-Zn-Sn-Cu-Sb-Fe-Mn(Hg)-W 成礦亞帶芒場(chǎng)-大廠 W-Sn-Pb-Zn-Sb-Au-Ag 成礦帶，坳陷帶內(nèi)NW向線型復(fù)式褶皺、斷裂構(gòu)造發(fā)育，斷裂控制礦區(qū)內(nèi)生熱液礦產(chǎn)的分布，為成礦提供了熱液通道及部分容礦空間[3]。巖性以泥質(zhì)、鈣質(zhì)巖及硅質(zhì)巖為主，富含成礦元素，為成礦提供了部分礦源[4-5]。隨著燕山晚期酸性巖漿的侵入，并伴隨有強(qiáng)烈的成礦活動(dòng)，形成芒場(chǎng)礦田、大廠礦田和五圩礦田，構(gòu)成了著名的丹池成礦帶[6]，3個(gè)礦田各相距約30 km(圖2)。

圖2 丹池成礦帶礦田分布圖Fig.2 Distribution map of the ore fields in Nandan-Hechi metallogenic belt1—斷層 2—背斜 3—礦田(床) 4—槽盆界線 5—花崗巖 6—推測(cè)隱伏花崗巖

2 礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)位于著名的丹池成礦帶五圩礦田中東部五圩背斜中部近核部附近，一組張扭性斷裂沿五圩背斜西翼呈NNW向展布[7]。

出露的地層主要為下泥盆統(tǒng)塘丁組(D1t)灰黑色條帶狀及薄層狀絹云母泥巖、深灰色薄—厚層泥巖夾中層狀粉砂質(zhì)泥巖，以及第四系(Q)。塘丁組分布于整個(gè)礦區(qū)，為礦區(qū)內(nèi)主要含礦層位。箭豬坡礦床位于五圩背斜中部近核部附近，主要褶皺是五圩背斜和伴生的次級(jí)褶曲。平均軸向約340°，為不對(duì)稱的復(fù)式褶曲。

礦區(qū)內(nèi)發(fā)育了兩組斷裂，一組為NNW向張扭性斷裂，另一組為NNE向以扭性為主兼壓性。由于地處邊界條件不同，產(chǎn)生了局部扭力，形成了一組扭裂帶，而箭豬坡礦區(qū)剛好產(chǎn)于扭裂帶部位[2]。從宏觀上看有一個(gè)完整的平面或曲面，因扭力為順時(shí)針?lè)较?，故多為右斜列式出現(xiàn)，同時(shí)還伴生有小角度的扭裂隙和張裂隙，形成旋扭構(gòu)造，這些構(gòu)造在SE方向收斂，向NNE向散開(kāi)，亦稱帚狀構(gòu)造[8]。該組斷裂多成群近平行排列出現(xiàn)，它是本礦床的主要控礦構(gòu)造，礦脈的產(chǎn)狀及形態(tài)嚴(yán)格受其控制。

礦區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的蝕變有硅化、碳酸鹽化、絹云母化、黃鐵礦化、葉蠟石化、炭化及高嶺石化等。其中，硅化、碳酸鹽化、絹云母化和炭化與礦化關(guān)系較密切。硅化以交代和充填形式出現(xiàn)，多金屬礦化均與硅化有密切關(guān)系，屬近礦圍巖蝕變；碳酸鹽化與多金屬硫化礦物共生在一起，屬近礦圍巖蝕變；絹云母化與熱液硫化礦物關(guān)系密切；炭化主要分布在斷裂擠壓帶的擠壓磨擦面上，與辰砂、鉬鈣礦、鈾黑等關(guān)系密切；黃鐵礦化與多金屬硫化礦物共生在一起。

3 礦體地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)揭露的礦脈賦存于下泥盆統(tǒng)塘丁組第二段的構(gòu)造裂隙中，累計(jì)圈定礦脈78條。礦脈中規(guī)模較大(延長(zhǎng)>300 m)的礦脈累計(jì)有14條，其中出露地表規(guī)模較大的有8條，分別為J1、J3、J6、J7、J9、J10、J13、J14；埋深于地下規(guī)模較大的有6條，分別為J11、J32、J34、J50、J59以及已揭露到的錫礦化體J130。礦體受NNW走向斷裂構(gòu)造控制，呈脈狀、細(xì)網(wǎng)脈狀、條帶狀充填在斷裂帶中，沿走向和傾向厚度變化大，分支復(fù)合、尖滅再現(xiàn)現(xiàn)象均有出現(xiàn)，大部分礦脈傾向70°～90°，少量?jī)A向250°～270°，傾角在60°～85°之間，局部直立，主要礦脈走向長(zhǎng)50～1400 m，傾斜長(zhǎng)一般為50～650 m，主要礦脈厚度變化統(tǒng)計(jì)，礦脈厚0.12～21.48 m，平均厚1.58 m，厚度變化系數(shù)多在55%～115.46%之間，平均79.8%，屬于較穩(wěn)定至不穩(wěn)定的類型[2]。

礦石基本埋藏地下，以硫化礦為主，礦石的自然類型為硫化礦。礦物成分較復(fù)雜，有硫化物類、硫鹽類、碳酸鹽類和氧化物類等礦物。礦石結(jié)構(gòu)主要有他形粒狀結(jié)構(gòu)、半自形—自形粒狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造主要有脈狀構(gòu)造、致密塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造等。

礦床中主要有用組分為Pb、Zn、Sb、Ag、Sn，各元素賦存狀態(tài)：Pb主要賦存在脆硫銻鉛礦、方鉛礦及少量次生鉛礬、白鉛礦等礦物中；Zn主要賦存在閃鋅礦和少量異極礦中；Sb主要賦存在脆硫銻鉛礦和輝銻礦及少量銻的氧化物中；Ag主要分布在脆硫銻鉛礦和方鉛礦中，多呈類質(zhì)同象狀態(tài)均勻分布；Sn主要賦存在錫石中。

箭豬坡礦床的成礦過(guò)程經(jīng)歷了3個(gè)主要成礦階段[9-10]，即石英-閃鋅礦-黃鐵礦階段階段、石英-硫鹽礦物-錫石-硫化物階段與石英-方解石-輝銻礦-鐵錳碳酸鹽階段，早期礦化以黃鐵礦、石英的沉淀析出為主，中期以脆硫銻鉛礦和閃鋅礦為主，到晚期以碳酸鹽礦物和輝銻礦的沉淀為主。

成礦過(guò)程中主要金屬礦物組合由Pb+Zn+Ag(Ⅰ成礦階段)→Pb+Zn+Sb+Ag(Ⅱ成礦階段)→Sb+Zn(Ag)(Ⅲ成礦階段)[10]，整個(gè)礦化的演化過(guò)程呈現(xiàn)Pb含量逐漸降低、Sb含量逐漸升高的趨勢(shì)，主要結(jié)構(gòu)構(gòu)造由粗晶塊狀、角礫狀→細(xì)晶、脈狀、網(wǎng)脈狀。根據(jù)3個(gè)礦化階段和礦物相互穿插關(guān)系，列出礦物生成順序表(表1)。

表1 五圩箭豬坡礦床礦物生成順序Table 1 The sequence of mineral generation in Jianzhupo deposit in Wuxu ore field

4 成礦元素富集規(guī)律

4.1 礦化富集與層位、巖性的關(guān)系

礦區(qū)主要賦礦層位為下泥盆統(tǒng)的塘丁組，其巖性多為泥巖、絹云母泥巖、炭質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r及粉砂質(zhì)泥巖。完整的泥巖在這里起著良好的阻隔作用，阻止礦液向外擴(kuò)散，有利于成礦元素的富集。泥巖覆蓋層下面的白云質(zhì)泥巖、絹云母泥巖、炭質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r中的破碎帶，有利于成礦。在塘丁組第一段(D1t1)頂部和塘丁組第二段(D1t2)中部的含鈣質(zhì)泥巖中往往形成富礦段。

由圖3可見(jiàn)，區(qū)內(nèi)不同層位和巖性地層中均發(fā)育有順層滑動(dòng)破碎帶(Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ)。原生暈測(cè)量結(jié)果表明，不同順層破碎帶內(nèi) Sn、Pb、Zn、Sb、Ag 等成礦元素均產(chǎn)生了一定富集。相比較而言，產(chǎn)于鈣質(zhì)巖石中的順層滑動(dòng)破碎帶內(nèi)(Ⅰ和Ⅱ)成礦元素的富集程度明顯高于非鈣質(zhì)巖石(Ⅲ)，表明同一成礦時(shí)期，鈣質(zhì)巖石對(duì)元素富集成礦更有利[11]。礦山巷道在247 m中段至190 m中段有含鈣質(zhì)泥巖中，揭露控制了順層細(xì)脈狀“非”字型銻鉛鋅礦(J7及J9礦脈的兩側(cè))，礦體延伸長(zhǎng)未完全控制，控制寬50 m，控制厚度57 m。采樣分析平均品位為Sb 1.94%、Zn 4.76%、Pb 1.69%、Sn 0.12%、Ag 84.41×10-6。表明與礦化相關(guān)構(gòu)造兩側(cè)的含鈣質(zhì)泥巖中有利于形成厚大礦體。

圖3 箭豬坡礦區(qū)構(gòu)造-地球化學(xué)剖面圖(據(jù)蔡明海等，2019內(nèi)部資料)Fig.3 Structural and geochemical profile in Jianzhupo mining area1—第四系 2—下泥盆統(tǒng)塘丁組第二段 3—下泥盆統(tǒng)塘丁組第一段 4—順層破碎帶 5—鈣質(zhì)泥巖 6—泥質(zhì)粉砂巖 7—含炭粉砂質(zhì)泥巖 8—泥巖 9—粉砂巖 10—含炭鈣質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖

4.2 礦化富集與構(gòu)造的關(guān)系

五圩背斜控制了五圩礦田的分布，礦田內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，斷裂發(fā)育，斷裂構(gòu)造為區(qū)內(nèi)主要的導(dǎo)礦構(gòu)造和容礦構(gòu)造，單脈或脈組具有向南東側(cè)伏的趨勢(shì)，脈組群具有較大延深。

次級(jí)斷裂控制了礦區(qū)礦體的空間分布及產(chǎn)出，尤其是SN—NNW向斷裂帶對(duì)成礦最為有利，已發(fā)現(xiàn)的礦(化)體嚴(yán)格受斷裂構(gòu)造的控制。五圩背斜拐彎部位尤其是該部位產(chǎn)出的順層滑動(dòng)破碎帶應(yīng)為似層狀礦化產(chǎn)出的有利部位[8]，如245 m水平至190 m水平中段新發(fā)現(xiàn)的J7號(hào)脈和J9號(hào)脈兩側(cè)的“非”字型順層細(xì)脈狀礦體。各斷裂更次級(jí)斷層、片理化帶、疊加的脆性破碎帶和各種裂隙構(gòu)造系統(tǒng)控制了礦體產(chǎn)狀、形態(tài)、規(guī)模以及礦脈和礦體內(nèi)部礦石組構(gòu)變化和鉛鋅銻貧富變化，形成了礦體形態(tài)復(fù)雜、規(guī)模大小不一的礦床。

箭豬坡礦區(qū)內(nèi)已揭露控制延伸較長(zhǎng)、規(guī)模較大的礦體，均產(chǎn)于五圩大背斜的西翼的次級(jí)構(gòu)造中。礦體在平面上呈平行狀產(chǎn)出，由東至西，礦體J1、J3分布于次級(jí)背斜發(fā)育的斷裂中；J6、J7分布于次級(jí)向斜發(fā)育的斷裂中；J9、J10、J13、J14分布于次級(jí)背斜發(fā)育的斷裂中(或三級(jí)構(gòu)造中)，其形態(tài)受斷裂構(gòu)造控制，沿NNW向展布(圖4)。

圖4 箭豬坡礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.4 Geological sketch map of Jianzhupo deposit1—第四系 2—羅富組泥灰?guī)r、泥巖 3—塘丁組泥巖夾泥灰?guī)r 4—斷層及編號(hào) 5—背斜軸 6—向斜軸 7—地質(zhì)界線 8—勘探線及編號(hào) 9—鉛鋅銻礦體及編號(hào) 10—裂隙脈、細(xì)脈 11—地化剖面 12—采礦權(quán)范圍

4.3 礦化富集與隱伏巖體的關(guān)系

區(qū)域上所發(fā)現(xiàn)的大型礦床(如芒場(chǎng)、大廠等)都有巖漿巖分布[12-13]，五圩鋅多金屬礦地表沒(méi)有發(fā)現(xiàn)巖體出露。前人研究資料表明，深部存在隱伏花崗巖體[14]，2020年5月，中國(guó)有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司通過(guò)重力反演結(jié)合地磁異常，推斷認(rèn)為在五圩西部及南部的拔旺、下愛(ài)—箭豬坡西—塘志一帶為隱伏巖體中心[15]。隱伏花崗巖體為區(qū)內(nèi)成礦提供了熱源及部分成礦物質(zhì)[16]。礦床為與巖漿巖后期中低溫?zé)嵋盒偷V床[4]，礦床熱液從北部深部向南部運(yùn)移[15-17]。

通過(guò)礦化特征、原生暈和流體包裹體等研究表明，區(qū)內(nèi)以箭豬坡礦床為中心形成了良好成礦帶。在該區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)主成礦期的兩組共軛節(jié)理，利用赤平投影求得其交線產(chǎn)狀為51°∠78°，而成礦期共軛節(jié)理交線產(chǎn)狀代表了礦液來(lái)源方向，因此推測(cè)，箭豬坡礦床成礦熱液可能來(lái)自約NE51°方向。通過(guò)對(duì)箭豬坡礦區(qū)不同中段主斷面上觀察到擦痕和階步，斷面上擦痕產(chǎn)狀為65°～75°∠63°～83°。這些擦痕和階步指示構(gòu)造為張扭性活動(dòng)，代表主成礦階段特征。成礦階段構(gòu)造擦痕指示礦液運(yùn)移方向，表明箭豬坡礦床成礦熱液可能來(lái)自NE方向(據(jù)蔡明海等，2019內(nèi)部資料)。

以往資料研究表明，由深部存在隱伏花崗巖體引起低緩磁異常，ΔTmax=60 nT，ΔT轉(zhuǎn)換ΔZ⊥上，極值向北偏移，ΔZ⊥max=73 nT。上延時(shí)，ΔZ⊥隨上延高度增加，場(chǎng)源衰減較慢[14]。礦體賦存在硅化蝕變帶內(nèi)，即有規(guī)律地分布在ΔZ⊥異常的邊緣(圖5)。

圖5 五圩航磁ΔT轉(zhuǎn)換ΔZ⊥異常平面圖(據(jù)黃啟勛[15])Fig.5 Aeromagnetic ΔT conversion ΔZ⊥ anomaly plan map in Wuwei area[15]1—大型多金屬礦床 2—大型多砷礦床 3—小型多金屬礦床 4—汞礦點(diǎn) 5—銻礦點(diǎn) 6—推斷隱伏巖體邊界

4.4 礦體空間分布及元素富集變化特征

箭豬坡礦位于五圩背斜西側(cè)，受一組走向NNW與五圩背斜軸近于平行的張扭性斷裂構(gòu)造控制，礦體呈脈狀—網(wǎng)脈狀，沿張扭性斷裂帶分布。礦體平面分布走向延伸范圍控制在311號(hào)～312號(hào)勘探線之間，傾向范圍控制在五圩背斜至斷裂F13之間(圖4)。從礦體空間分布情況來(lái)看，礦脈在303號(hào)～304號(hào)勘探線之間集中，且礦脈在304號(hào)勘探線以南有往深部側(cè)伏趨勢(shì)(圖6)。

圖6 礦脈空間分布圖Fig.6 Spatial distribution map of ore veins

在平面上，從307號(hào)～308號(hào)勘探線，通過(guò)對(duì)已揭露的礦體的厚度、各元素的品位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以看出礦化在303號(hào)～304號(hào)勘探線之間集中，在300號(hào)勘探線附近出現(xiàn)峰值。礦體中各元素的品位、礦體的厚度變化，沿300號(hào)勘探線呈正態(tài)分布(圖7)。

圖7 元素分布散點(diǎn)圖Fig.7 Scatter diagram of element distribution

從地表至深部，礦(化)體在200 m水平形成一轉(zhuǎn)折端，部分礦脈在200 m水平開(kāi)始有復(fù)合趨勢(shì)(如J10與J9號(hào)脈合并)，沒(méi)有復(fù)合的礦化帶中各元素含量呈漸降的趨勢(shì)；從200 m水平向深部延伸時(shí)，礦化帶因復(fù)合，其厚度略有變大，往下開(kāi)始了再次的分枝現(xiàn)象，礦化帶中各元素含量呈一個(gè)漸升的趨勢(shì)，尤其是以銻元素最為顯著。

礦化元素從地表至300 m水平以Pb-Zn組合為主；在300～100 m水平以Sb-Pb-Zn-Ag組合為主；而從0 m水平開(kāi)始，元素組合發(fā)生了變化，Pb元素含量呈逐漸降低趨勢(shì)，Sn元素開(kāi)始出現(xiàn)，形成了Sn-Sb-Zn-Ag組合(圖8)。向深部延伸，Sn的品位正逐漸增加，約在-130 m水平處開(kāi)始富集，形成了錫礦脈(如J130)。

圖8 箭豬坡剖面元素組合圖Fig.8 Element combination map of Jianzhupo section1—下泥盆統(tǒng)塘丁組第二段 2—鉆孔及編號(hào) 3—礦脈含礦脈斷裂

根據(jù)系統(tǒng)取樣分析結(jié)果，用相關(guān)系數(shù)計(jì)算PD7中J13號(hào)礦脈垂直礦脈水平方向所取樣品求出Pb、Zn、Sb、Ag 4種元素相關(guān)系數(shù)：γSb-Pb=0.91、γSb-Ag=0.84、γPb-Zn=0.797、γZn-Ag=0.69?？梢钥闯觯琍b與Sb、Ag為正相關(guān)，尤以Pb與Sb相關(guān)最密切。4種元素的含量相互之間大體表現(xiàn)為正消長(zhǎng)關(guān)系，特別是Ag與Pb、Sb元素含量關(guān)系特別明顯(劉偉等，2015內(nèi)部資料)。

5 結(jié)論

1)礦區(qū)內(nèi)礦化帶受構(gòu)造控制，較大的礦化帶均產(chǎn)出于五圩背斜西側(cè)的次級(jí)褶皺發(fā)育的斷裂中(圖2)。推測(cè)五圩背斜的西側(cè)發(fā)育的次一級(jí)皺褶，是該區(qū)尋找大脈狀礦體的有利地段。

2)礦區(qū)內(nèi)較大礦脈的兩側(cè)往往發(fā)育次一級(jí)的層間裂隙與解理脈。在含鈣質(zhì)圍巖中，礦液沿裂隙構(gòu)造運(yùn)移充填，形成細(xì)脈狀礦化的“非”字型鉛鋅銻礦化體。如在190 m水平中段和247 m平中段揭露到的賦存于J7號(hào)脈與J9號(hào)脈之間的順層細(xì)脈狀礦體。

3)已揭露到的礦脈，其元素組合、品位、厚度等以300號(hào)勘探線為中心呈正態(tài)分布。地表及深部揭露到的構(gòu)造也在其附近出現(xiàn)了扭曲，形成“S”狀，300號(hào)勘探線附近為扭力的中心部位，富礦多集中于該部位附近。根據(jù)其空間上分布特點(diǎn)，應(yīng)力約在200 m水平處集中，容易形成厚大的礦體。

4)箭豬坡礦床在0 m水平以下元素組合發(fā)生變化，Sn元素開(kāi)始富集，形成錫礦化脈(J130號(hào)脈)，且其有往深部富集延伸的趨勢(shì)，說(shuō)明在深部存在有錫礦脈的可能性較大。

致謝：感謝廣西大學(xué)教授蔡明海和廣西二一地質(zhì)隊(duì)有限公司教授級(jí)高工范森葵對(duì)本文指導(dǎo)與幫助，審稿專家提出了寶貴意見(jiàn)，在此一并感謝。