栗木花崗巖垂向分帶特征及找礦前景

董業(yè)才 梁 磊 徐文杰 張國林

（中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司，廣西桂林541004）

栗木花崗巖型錫（鎢）多金屬礦床是南嶺成礦帶的典型礦床代表之一，而礦區(qū)是一個找礦勘查難度極高的礦區(qū)，多年來找礦進展不顯著，礦山處于資源危機狀態(tài)，與隱伏巖體伴生的礦床是礦區(qū)及外圍深部找礦的目標和難點［1-3］。盡管前人對栗木巖體及礦床分帶特征、巖漿結(jié)晶分異演化與成巖成礦作用等進行過研究［4-9］，但是由于以往工作多局限于主礦區(qū)淺部，隱伏巖體深部與巖漿演化、成巖作用及成礦作用有關的諸多信息得不到有效揭示，使得所得出的分帶特征并不全面，無法合理解釋巖漿演化與成巖作用及成礦作用的關系。栗木礦區(qū)作為老礦山已開采多年，保有資源儲量已大大減少，故深入開展栗木隱伏花崗巖伴生礦床的研究對于礦區(qū)深邊部及外圍找礦具有重要意義。通過多年來對栗木礦區(qū)深部成礦空間的一系列研究，并結(jié)合在深部揭示的新的礦床地質(zhì)特征信息，重新總結(jié)了栗木含礦花崗巖垂向分帶特征，并應用于找礦勘查實踐，從而取得了找礦突破，并對礦區(qū)下一步找礦勘查提出了方向。

1 礦田地質(zhì)特征

栗木礦田位于南嶺有色金屬成礦帶中西段桂東北灌陽—賀縣成礦區(qū)，華夏板塊與南揚子板塊結(jié)復合部位的西側(cè)（圖1）。區(qū)內(nèi)出露寒武系邊溪組、泥盆系、下石炭統(tǒng)，因構(gòu)造活動影響缺失中上石炭統(tǒng)及以上地層。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要有NE向、EW向、SN向、NNE向4組，此外尚有NW向，以EW向和SN向斷裂組成本區(qū)的基本構(gòu)造格架，花崗巖體主要受近SN向斷裂控制，形成若干個呈SN向分布的巖株群。

栗木花崗巖是3個階段成巖2次成礦的復式巖體，地表出露面積約1.5 km2，以巖株和巖鐘狀侵入上覆地層，據(jù)鉆探資料表明，已控制面積約17 km2，大部分位于深部呈隱伏狀。第一階段花崗巖呈細粒斑狀結(jié)構(gòu)，僅出露于礦區(qū)內(nèi)泡水嶺一帶，被第二階段花崗巖切割或包裹，不具有工業(yè)鎢錫鈮鉭金屬礦化［5］。第二階段花崗巖呈細—中粒似斑狀結(jié)構(gòu)，被第三階段花崗巖切割并同時有云英化蝕變邊，主要分布于金竹源、香檀嶺、牛欄嶺等地，具有工業(yè)鎢錫礦化，在隱伏巖體的鐘狀突起部位形成花崗巖型錫鎢礦床，并在巖體內(nèi)外接觸帶形成脈狀鎢錫礦床。第三階段花崗巖呈中細粒結(jié)構(gòu)，出露于水溪廟、老虎頭、獅子嶺和金竹源等地，花崗巖型錫鈮鉭礦床多產(chǎn)于巖體鐘狀凸起及其較陡一側(cè)的過渡部位，花崗偉晶巖型錫鈮鉭礦床和長石石英脈型錫鎢礦床多出現(xiàn)在巖體外接觸帶。

根據(jù)最新的同位素年代學研究，第二階段花崗巖年齡為（223.6±1.7）Ma～（224.8±1.6）Ma，并推斷錫鎢成礦年齡約224 Ma［10-11］；第三階段花崗巖年齡為214～ 218 Ma［12-14］，錫 鈮 鉭 成 礦 年 齡 為 212～ 214 Ma［13-15］。上述研究成果表明，栗木第二階段、第三階段花崗巖的形成和成礦作用均發(fā)生在印支晚期，第三階段錫鈮鉭成礦較第二階段錫鎢成礦稍晚（＜10 Ma），表明栗木花崗巖的形成和成礦作用是同一期次巖漿活動的不同階段產(chǎn)物，并形成于區(qū)域伸展構(gòu)造的后碰撞環(huán)境背景下［12-13，16-17］。

2 花崗巖體成巖成礦垂向分帶特征

2.1 花崗巖垂向分帶及礦床分帶

通過對栗木巖體明顯的分帶特征與區(qū)內(nèi)成礦作用的關系進行重點分析，認為成巖與成礦的形成機制均與花崗巖巖漿侵位時發(fā)生大規(guī)模的氣—液分異作用有關［8，18-21］，并建立了新的栗木礦田成巖成礦垂向分帶模型。垂向分帶包括巖體內(nèi)帶和巖體外帶，內(nèi)含3個成因類型和5個工業(yè)礦床類型（圖2）。

（1）巖體外帶。上部為（鎢錫）長石石英脈帶（+螢石石英脈），產(chǎn)出鎢錫長石石英脈型礦體；下部為偉晶巖—細晶巖脈帶（+螢石石英脈），產(chǎn)出花崗偉晶巖型錫鎢礦體。又分“無根式”（下部偉晶巖—細晶巖脈帶與巖體不相連）和“有根式”（下部偉晶巖—細晶巖脈帶與巖體相連）兩種［14］。

（2）巖體內(nèi)帶。自上而下依次為：①似偉晶殼（非對稱偉晶—細晶花崗巖）+云英巖化、鈉長石化花崗巖（Ⅰ帶），蝕變花崗巖型鎢錫礦體、蝕變花崗巖型鈮鉭礦體、蝕變花崗巖型鎢錫石英脈狀礦體位于接觸帶附近；②中細粒白云母花崗巖（Ⅱ帶），局部出現(xiàn)小規(guī)模囊狀鈉長石化、云英巖化花崗巖甚至具有白鎢礦化；③“層”狀細晶巖群+斑狀含鋰白云母花崗巖（Ⅲ帶），不含礦；④二云母花崗巖（Ⅳ帶），不含礦。

上述垂向分帶與前人的認識相比，巖體內(nèi)帶多了Ⅳ帶的二云母花崗巖、Ⅲ帶中的“層”狀細晶巖群，巖體外帶多了細晶巖脈。

2.2 構(gòu)造活動對巖體垂向分帶及礦床分帶的影響

相關研究揭示了構(gòu)造活動對巖體垂向分帶及成礦作用的影響，認為構(gòu)造的相對活動與花崗巖巖漿侵位時發(fā)生的大規(guī)模氣—液分異作用有關［19-21］。一方面，巖體定位受控于構(gòu)造EW向基底斷裂和近SN向斷裂的疊加部位，形成3個階段成巖、2次成礦的復式巖體；另一方面，同期構(gòu)造活動強度對巖漿侵位及氣—液分異作用有明顯的制約作用，進而影響礦床的形成與富集。主要表現(xiàn)為：在本區(qū)成礦的兩期花崗巖活動中，第二階段花崗巖構(gòu)造相對活動，巖體在侵位較深的部位即發(fā)生大規(guī)模氣—液分異，蝕變花崗巖型礦床位于巖溝凹陷內(nèi)相對突起部位，并往往形成多層礦，而巖體外帶巖脈及巖脈型礦多位于主巖體較遠的上部（如魚菜巖體分布在外接觸帶130～180 m范圍內(nèi)）；第三階段花崗巖構(gòu)造活動相對較弱，巖體在侵位較淺的部位發(fā)生大規(guī)模氣—液分異，蝕變花崗巖型礦床位于巖脊的巖瘤上，而巖體外帶巖脈及巖脈型礦多位于距主巖體較近的上部甚至與花崗巖相連。此外，構(gòu)造控礦還表現(xiàn)為斷裂在一定程度上主導了氣—液分異產(chǎn)生的殘余富氣流體上升的空間分布和規(guī)模，進而控制了二級氣—液分異的殘余富氣流體的成巖成礦，成為導礦和容礦空間。

2.3 垂向分帶的地球化學特征

礦區(qū)元素及元素含量比值具有垂向分帶特征，如表1所示。分析表1可知：①巖石中出現(xiàn)F、Li、Be、W、Sn、Nb、Ta、Cu、Mo、Bi、Ti等次生暈、原生暈組合異常及放射性Rn異常，是地球化學找礦標志。其中，遠程指示元素包括活性元素Li、Be、放射性Rn和揮發(fā)性組分F；伴生元素Cu、Mo、Bi和成礦元素W、Sn、Nb、Ta可有效指示礦體賦存位置；Be、Ti主要反映錫鉭鈮礦體及其前緣異常，但對礦體尾部沒有異常反映，因此是礦尾的有效性指示元素。②圍巖中出現(xiàn)的F、Li、Be、W、Sn、Cu異常，指示深部有錫鉭鈮礦體存在。③含鎢錫螢石—鋰云母—石英細脈或長石石英細脈的錫石中，鉭鈮含量自上而下增高，可指示其下部存在含礦巖體。

3 找礦勘查新進展

栗木礦區(qū)以往找礦勘查工作主要在侵位較淺的第三階段花崗巖中找到接觸帶蝕變花崗巖型鎢錫礦床、偉晶巖型礦以及巖體外帶的鎢錫長石石英脈型礦體，在侵位較深的第二階段花崗巖中只找到上部為封閉圍巖的內(nèi)接觸帶鎢錫石英脈狀礦體，所以經(jīng)驗性地認為第二階段花崗巖不存在接觸帶蝕變花崗巖型（或云英巖型）鎢錫礦床和巖體外帶的鎢錫長石石英脈型礦。然而本研究在開展新的找礦勘查與科研工作中，找礦取得了新突破。

3.1 第二階段花崗巖中的蝕變花崗巖型鎢錫礦床

在找礦勘查與科學研究過程中，首次在第二階段花崗巖中發(fā)現(xiàn)蝕變花崗巖型鎢錫礦床，并往往具有一定規(guī)模產(chǎn)出，如魚菜礦床和三個黃牛礦床的初步規(guī)模分別達到了中型、小型。由于該類型礦床與第二階段花崗巖有關［8，18］，其隱伏巖體分布范圍較廣，從而拓寬了下一步勘查的找礦空間，具有較好的找礦前景。本研究針對魚菜、三個黃牛兩個典型礦床特征進行論述。

3.1.1 魚菜蝕變花崗巖型鎢錫礦床

魚菜礦床位于栗木礦田東部，東側(cè)與獅子嶺花崗巖型錫（鉭鈮）礦床相鄰（圖1）。魚菜第二階段花崗巖體隱伏于下石炭統(tǒng)、上泥盆統(tǒng)之下，最高標高-28 m，隱伏巖體頂板埋深為255～483 m。根據(jù)施工的11個地表鉆孔資料，當前控制的巖體面積為0.24 km2，呈巖鐘狀凸起，巖體接觸面向西、北緩傾，礦體以鎢為主，東、東南面則相對較陡，礦體以鎢錫為主，為本次工作首次發(fā)現(xiàn)。魚菜花崗巖垂向分帶明顯，除了巖體頂部的似偉晶巖殼不太發(fā)育外，巖體內(nèi)帶的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號帶蝕變花崗巖均較發(fā)育，還發(fā)育有“無根式”外帶。

礦體賦存在巖體內(nèi)接觸帶云英巖化、鈉長石化花崗巖（Ⅰ號帶）中，礦體頂板距巖體接觸面0～22.22 m，呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出。礦體大多傾向SE，傾角20°～ 36°，呈波狀起伏，彼此平行，單層厚2.10～4.85 m，總厚度為22.28 m，平均品位w（Sn）為0.34%、w（WO3）為0.213%。礦床西、北部以鎢礦為主，東南部主要為鎢錫礦，兩者互相重疊或呈緊密相連，逐漸過渡。從礦床剖面來看，錫鎢成礦富集程度與所處的隱伏含礦巖體的不同部位有關，有的以錫為主，部分以鎢為主，也有兩者同時富集成礦，從而形成錫礦體、鎢礦體或錫鎢礦體。通常巖體頂部及偏東一側(cè)礦體厚而富，而產(chǎn)于巖體邊部的礦體往往較薄而貧。此外，相對于錫而言，鎢礦化有較大延深，除了主要賦存在云英巖化、鈉長石化花崗巖（Ⅰ號帶）中外，在巖體垂深107.51 m的中細粒白云母花崗巖（Ⅱ號帶）中，局部仍可見小規(guī)模囊狀鈉長石化、云英巖化花崗巖及白鎢礦化，如圖3所示。錫鎢礦的產(chǎn)出形式主要分為浸染狀和微細脈狀，錫石在含礦花崗巖中以浸染狀產(chǎn)出居多，其次為微細脈狀，黑鎢礦則以微細脈產(chǎn)出為主，浸染狀次之。

3.1.2 三個黃牛蝕變花崗巖型鎢錫礦床

三個黃牛礦床位于栗木礦田東南部，往北與魚菜錫鎢礦床為鄰，向東與水溪廟鈮鉭錫鎢礦床相伴（圖1）。三個黃牛花崗巖體隱伏于下石炭統(tǒng)之下，最高標高-138 m，巖體頂板埋深為320～643 m。其侵位深度比相鄰的魚萊巖體、水溪廟巖體都要深百余米。根據(jù)施工的11個鉆孔資料，當前控制的巖體面積為0.22 km2，呈巖鐘狀凸起，巖體接觸面往東、北緩傾，而在西、西南面相對較陡，礦體以鎢為主，為本次工作首次發(fā)現(xiàn)。

三個黃?；◢弾r第二階段花崗巖垂向分帶完整，巖體內(nèi)帶的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號帶蝕變花崗巖均較發(fā)育，頂部似偉晶巖殼厚0.65～2.40 m，還發(fā)育“無根式”外帶。

蝕變花崗巖型鎢錫礦體賦存于巖體上部或內(nèi)接觸帶產(chǎn)狀變化部位（即剖面上由緩變陡部位）的云英巖化、鈉長石化花崗巖（Ⅰ號帶）中。礦體頂板距巖體接觸面0～19.87 m，呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出。礦體大多傾向SE，傾角16°～ 37°，呈波狀起伏，彼此平行，單層厚2.0～4.30 m，總厚度為21.91 m，平均品位w（Sn）為0.055%、w（WO3）為0.140%。該礦床以鎢礦為主，局部地段也可形成鎢錫礦體，即錫、鎢同時富集成礦。相對錫而言，鎢礦化規(guī)模較大，延深也較大，在距巖體頂板100.42 m的中細粒白云母花崗巖（Ⅱ號帶）中，局部發(fā)育小規(guī)模囊狀鈉長石化、云英巖化花崗巖，賦存有鎢礦體，如圖4所示。

3.2 第二階段花崗巖巖體外帶鎢錫長石石英脈型礦化

在魚菜及三個黃牛第二階段花崗巖上部圍巖陡傾斜裂隙中，均發(fā)育有巖體垂向分帶的外帶，與第三階段花崗巖外帶不同的是，第二階段花崗巖外帶下部的偉晶巖—細晶巖脈帶與巖體不相連，為“無根式”，而第三階段花崗巖外帶下部的偉晶巖—細晶巖脈帶與巖體相連，為“有根式”［21］。魚菜及三個黃牛第二階段花崗巖外帶自下而上依次為偉晶巖—細晶巖脈帶（+螢石石英脈）→上部（鎢錫）長石石英脈帶（+螢石石英脈），且均在巖體外帶上部發(fā)現(xiàn)了鎢錫長石石英脈型礦化。其中，魚菜巖體外帶的鎢錫長石石英脈型礦化未達工業(yè)礦化。而在三個黃牛礦區(qū)，在脈帶上部產(chǎn)出的鎢錫長石石英脈型礦化達到了工業(yè)礦化水平，如圖4所示。

4 找礦預測

4.1 定位預測與驗證

本研究以花崗巖垂向分帶模型（圖2）為依托，依據(jù)垂向分帶出現(xiàn)的巖石類型、地球化學元素含量及比值特征（表1），對空間上可能出現(xiàn)的礦床類型及分布做出判斷，以及根據(jù)構(gòu)造等控礦因素對有利的成礦部位進行分析，作為勘查技術(shù)組合分析的主要地質(zhì)依據(jù)，從而進一步指導隱伏花崗巖型礦床的找礦預測和勘探工作。通過勘查工作的實施，本研究在栗木礦區(qū)發(fā)現(xiàn)隱伏花崗巖凸起13處，綜合物化探異常20處，從中優(yōu)選出了10處找礦預測區(qū)（圖5）。對魚菜、三個黃牛、水溪廟東南和金竹源4處預測區(qū)進行了深部定位預測，對黃桶界—溝掛壘、馬鞍山、香粉廠、田洞、大石橋、白馬壘6處找礦預測區(qū)進行了外圍定位預測。

通過對成礦預測區(qū)的定位與驗證，發(fā)現(xiàn)了魚菜、三個黃牛、水溪廟東南接觸帶蝕變花崗巖型鎢錫工業(yè)礦床，探獲新增資源量相當于1個大型錫礦床（金屬量Sn 53 971.36 t）、1個大型鉭礦床（金屬量Ta2O51 052.38 t）和1個中型鎢礦床規(guī)模（金屬量WO323 314.65 t）。此外，還在金竹源深邊部施工了2個鉆孔，發(fā)現(xiàn)了蝕變花崗巖型低品位的浸染狀礦化脈，單層厚 0.85～2.83 m，總厚約 10 m，平均品位 w（Sn）為0.18%、w（WO3）為0.16%，現(xiàn)階段僅開展了少量工程驗證工作。

在礦區(qū)外圍香粉廠、黃桶界—溝掛壘、馬鞍山、白馬壘驗證了物化探綜合異常，發(fā)現(xiàn)了數(shù)條具有工業(yè)意義的巖體外帶上部圍巖陡傾斜（長石）石英脈狀鎢錫礦脈及蝕變花崗巖型鎢礦體。如香粉廠施工的2個鉆孔揭露到3條陡傾斜（長石）石英脈狀鎢錫礦體，傾向NE，傾角50°～72°，寬50～85 cm，平均品位w（Sn）為0.17%、w（WO3）為0.15%。黃桶界—溝掛壘施工了5個鉆孔，黃桶界揭露到了4層蝕變花崗巖型鎢礦體（圖6），傾角20°～46°，其中工業(yè)鎢礦體傾向SE，厚度為2.14 m，WO3品位為0.14%，但未見錫礦化；溝掛壘則揭露到3條陡傾斜（長石）石英脈狀鎢錫礦體，傾向SE，傾角55°～78°，寬40～105 cm，平均品位w（Sn）為0.21%、w（WO3）為0.17%。馬鞍山、白馬壘區(qū)段工程驗證情況與上述區(qū)段相似，均發(fā)現(xiàn)了數(shù)條具有工業(yè)意義的巖體外帶上部圍巖陡傾斜（長石）石英脈狀鎢錫礦脈，現(xiàn)階段僅開展了少量工程驗證工作。

此外，工程驗證的田洞、大石橋區(qū)段未見到工業(yè)礦體，圈定的W、Sn等元素組合異常很可能是受工業(yè)污染所致，物質(zhì)來源可能與附近的采、選礦活動有關，因而影響了找礦預測分析。

4.2 找礦靶區(qū)潛力評價

上述找礦勘查與研究成果表明，栗木花崗巖體成巖成礦垂向分帶特征的認識有效指導了礦田深邊部隱伏花崗巖型礦床的找礦預測和勘探，提高了找礦工作效率。在此基礎上，本研究提出了下一步重點工作靶區(qū)，即老礦區(qū)深邊部（Ⅰ號區(qū)）及其西部（Ⅱ號區(qū)）可作為找礦有利地段（圖5）。

（1）老礦區(qū)深邊部成礦潛力較大。以往的找礦方向多集中于巖脊巖瘤緩坡上的第三階段花崗巖，對第二階段花崗巖涉及較少，僅限于尋找非常有限的上覆圍巖為封閉性的泥巖或硅質(zhì)巖的巖體內(nèi)接觸帶鎢錫石英脈狀礦床。本研究探礦成果表明：①在隱伏巖體形態(tài)上，不僅在巖脊巖瘤上有礦，在巖溝凹陷內(nèi)相對突起部位，對于第二階段花崗巖也可以成礦，如魚菜、三個黃牛礦床；②巖瘤緩坡和陡坡均可形成接觸帶蝕變花崗巖型鎢錫礦，如水溪廟東南區(qū)段；③對于上覆圍巖為開放—半開放性的灰?guī)r、（粉）砂巖，第二階段花崗巖體內(nèi)接觸帶也可形成蝕變花崗巖型鎢錫礦床，其上部則形成陡傾斜鎢錫長石石英脈狀礦。因此，新的發(fā)現(xiàn)拓寬了老礦區(qū)深邊部的找礦空間。另外，老礦區(qū)成礦地質(zhì)條件好，斷裂構(gòu)造發(fā)育，物化探異常帶基本沿近SN向斷裂構(gòu)造帶分布，綜合異常疊加區(qū)與礦化帶基本吻合。跟據(jù)物探CSAMT和EH4測量反演結(jié)果［24］，數(shù)處巖體凸起與淺部異?；九c礦（化）體吻合，目前部分異常經(jīng)鉆探工程驗證為礦致異常。

（2）西部找礦潛力較大。西部與老礦區(qū)成礦地質(zhì)條件相似，不同的是，老礦區(qū)巖體侵位于上構(gòu)造層中，巖體走向SN；西部巖體侵位于下構(gòu)造層中，沿NW向與NE斷裂交匯處侵入，巖體走向NW。物化探異常帶總體沿近EW向分布，與該區(qū)褶皺軸向基本一致。跟據(jù)物探CSAMT和EH4測量反演結(jié)果［24］，數(shù)處巖體凸起如香粉廠、黃桶界—溝掛壘等處，與淺部異常礦（化）體吻合性好，地表及淺部可見少量鎢錫礦化微細脈帶、鋰云母—螢石細脈、鋰云母—石英小脈發(fā)育。目前鉆孔在香粉廠、黃桶界—溝掛壘等處揭露的陡傾斜（長石）石英脈狀鎢錫礦脈屬于巖體外帶脈狀礦，據(jù)花崗巖體垂向分帶特征判斷，它們多位于巖體上部100～200 m處，因此在其深部找到花崗巖型錫鎢礦床的可能性很大，值得進一步開展找礦工作。

5 結(jié) 論

（1）栗木花崗巖型錫（鎢）多金屬礦床普遍發(fā)育垂向分帶，垂向分帶不僅表現(xiàn)為不同分帶具有不同的巖石組合，還表現(xiàn)為垂向上的地球化學分帶變化，以及不同分帶具有不同的礦床成因類型。

（2）垂向分帶包括巖體內(nèi)帶和巖體外帶，巖體外帶上部產(chǎn)出鎢錫長石石英脈型礦，巖體內(nèi)帶上部接觸帶附近的云英巖化、鈉長石化中產(chǎn)出蝕變花崗巖型鎢錫鈮鉭礦以及蝕變花崗巖型鎢錫石英脈狀礦。

（3）與前人認為第二階段花崗巖只局部產(chǎn)出接觸帶鎢錫石英脈狀礦不同的是，實踐證明第二階段花崗巖同樣可以形成類似于第三階段產(chǎn)出的外帶鎢錫長石石英脈型礦和巖體內(nèi)帶蝕變花崗巖型鎢錫鈮鉭礦。受侵位期間基底斷裂構(gòu)造控制以及不同階段巖漿演化差異的影響，與第三階段花崗巖相比，第二階段花崗巖侵位更深，巖體內(nèi)帶的蝕變花崗巖型礦床位于侵位較深的巖溝凹陷內(nèi)的相對突起部位，并往往形成多層礦，而巖體外帶巖脈為“無根式”，上部產(chǎn)出的鎢錫長石石英脈型礦離主巖體較遠。因而尋找與第二階段花崗巖有關的礦床比尋找第三階段的礦床難度大很多。

（4）由于第二階段花崗巖在礦區(qū)規(guī)模最大，分布最廣，新的認識和找礦突破使得第二階段花崗巖成為今后礦區(qū)的主要找礦對象，無論是老礦區(qū)還是礦區(qū)西部，仍有較大的找礦潛力。

致 謝

本研究野外工作得到了覃宗光高級工程師、鄧貴安教授、李曉秦工程師和申樹德工程師的大力支持和幫助，在此一并表示感謝!