贵州汞矿地质地球化学特征

覃英，陈启飞，范玉梅，徐遥

（贵州省地质调查院，贵州 贵阳 550081）

0 引言

汞矿是中国南方地区最为重要的浅成低温热液型矿床之一，具有分布广，产出层位多，矿床类型多等特点。贵州汞矿发现较早，勘查开发历史悠久，资源十分丰富，储量长期位居全国第一，探明的资源储量占全国总量的60%以上，其中万山汞矿曾被誉为中国的“汞都”，是中国最为重要的汞矿生产加工基地和最早以汞矿为基础建立的特别行政区。本文按容矿岩石对贵州汞矿床类型、矿床式和成矿区带进行了划分，对主要类型汞矿的地层岩相、容矿岩石、控矿构造及微量元素与同位素地球化学特征进行归纳总结。

1 地理分布与资源禀赋

贵州汞矿主要分布于务川—遵义—盘县一线东南侧，玉屏—台江—荔波一线的北西侧，北东与湘、渝汞矿，南西与滇、桂汞金矿相连，集中分布的市、县（区）有务川、万山、碧江、松桃、印江、开阳、黄平、丹寨、三都、独山及兴仁、贞丰、晴隆等地；大地构造位于上扬子陆块之鄂湘渝黔前陆褶断冲断带，部分位于南盘江—右江造山带。据《中国成矿区带划分方案》（徐志刚等，2008），结合汞矿地理分布与矿床地质特征，贵州汞矿成矿区带划分为2区、9带（表1、图1）。

贵州汞矿具有如下禀赋特征：①资源储量丰富，资源地域集中，单汞矿床为主，探明的汞资源储量总计8.51万吨，保有3.05万吨，大中型汞矿床多集中分布，伴生组分含量低，开发利用工艺简单。②成因类型单一，全省分布汞矿床均为浅成低温热液矿床。③容矿岩石特殊，以白云岩容矿为主，其次为灰岩容矿。④独立汞矿为主，占80%以上，共伴生少，矿石矿物简单，辰砂是各矿床中的主要可利用组分。

2 矿床类型及分布

2.1 按照容矿岩石分类

按容矿岩石的不同，贵州汞矿可划分为白云岩容矿汞矿床和灰岩容矿汞矿床两类，以白云岩容矿矿床为主。

白云岩容矿汞矿床是贵州汞矿最重要矿床类型，分布于贵阳—镇远一线以北、黔西—遵义—道真一线以东地区，即铜仁万山、碧江、松桃、印江、务川、开阳、黄平等地，按汞矿所处构造位置、成矿区带及容矿岩石地层和矿床地质特征差异，划分为万山式汞矿、务川式汞矿、开阳式汞矿（表2）。万山式汞矿以集中分布于铜仁—万山汞矿带；务川式汞矿则分布在务川汞矿带、松江汞矿带及印江矿化带；开阳式汞矿分布于开阳—石阡汞矿带。白云岩容矿汞矿资源储量占贵州探明汞矿总量的82%。

表2 白云岩容矿汞矿床主要矿床式特征一览表

灰岩容矿汞矿床主要分布于丹寨、三都、独山及黔西南的兴仁、贞丰等地，按容矿地层、矿石组构及矿床特征差异，划分为三丹式汞矿和滥木厂式汞矿，各矿床式特征（表3）。三丹式汞矿主要矿带有三都—丹寨汞矿带、独山—红岩汞矿带；滥木厂式汞矿主要矿带为兴仁—贞丰汞矿带及花江汞矿化带。灰岩容矿汞矿床是除白云岩容矿之外的重要矿床类型，资源储量占贵州探明汞矿总量的17%。

表3 灰岩容矿汞矿床主要矿床式特征一览表

2.2 按照矿石共伴生组分和综合利用价值分类

矿石矿物组份总体单一，但各成矿区带又有较大的差异。按矿石共伴生组分和综合利用价值的不同，贵州汞矿可划分为单汞矿床、汞硒矿床、汞铀钼矿床、汞铊矿床、汞锌矿床、汞金矿床等。

单汞矿床：是贵州汞矿最主要的矿床类型，矿石矿物为辰砂，有益伴生组份少，其万山式汞矿、务川式汞矿等主要矿床均属此类。

汞硒矿床：矿石中除辰砂外，还含有灰硒汞矿或硒含量达到工业要求。该类矿床零散分布，在开阳—石阡汞矿带的东段的黄平、石阡等地，如黄平纸房汞矿床，矿石平均Se含量达0.0386%，石阡龙塘坳汞矿Se平均含量为0.0059%，万山张家湾、大坪汞矿床等局部含硒较高。

汞铀钼矿床：矿石由细粒辰砂、极细粒的硫钼矿和呈分散状态的铀组成，三者均达工业品位，主要见于黔中开阳式汞矿中，即白马硐矿床，其钼平均0.135%，铀0.087%。

汞铊矿床：矿石矿物除辰砂外，还有少量的红铊矿，汞铊异体共生，伴生矿物黄铁矿含铊，该类矿床以滥木厂矿田为代表，矿石中铊的含量为0.0113%，具有中型规模。

汞锌矿床：矿石由星散状细粒辰砂、闪锌矿组成，二者共生和伴生关系，锌矿体主要产于汞矿体间隙带，二者多此消彼长，或均达工业品位，主要见于万山式汞矿中的铜仁大硐喇、滑石等汞矿田，其锌平均1%～3%。

汞金矿床：汞矿体常伴生金，或汞矿床中有异体共生的金矿体产出，汞金呈共生和伴生关系，该类矿床主要见于三丹汞矿带。

3 汞矿主要成矿地质特征

3.1 地层控矿特征

贵州汞矿产出层位较多，在所发现的65个矿床（点）和168个矿化点中，除志留系、侏罗系、白垩系及第三系未发现外，其它层位均有汞矿产出或矿化。从贵州探明的汞矿储量来看，寒武系中的汞矿占92%，二叠系占6%，其它地层仅占2%。容矿岩石主要为碳酸盐岩，资源储量占97%以上，碎屑岩类仅占3%以下。

白云岩容矿汞矿床，赋矿地层以寒武系清虚洞组（∈1q）、敖溪组（∈2a）地层为主，次为寒武系高台组（∈2g）、石冷水组（∈2s）及震旦系陡山沱组（Z1d）等，岩性有白云岩、结晶白云岩、角砾状白云岩、溶蚀白云岩、泥质白云岩及含膏盐白云岩等。矿体主要呈似层状、透镜状、不规则状产于上述地层中，多数顺层产出，少部呈脉状、囊状沿断裂破碎带、节理与裂隙产出，矿体规模及品位变化较大，万山式汞矿及务川式汞矿均属该矿床类型（图2）。

图2 务川汞矿带木油厂汞矿床南段纵剖面图（据贵州省地矿局106地质大队，2008①）

灰岩容矿汞矿床，矿体呈似层状、透镜状、扁豆状，部份呈脉状、囊状及不规则状产出（图3）。赋矿地层有寒武系都柳江组（∈2d）、杨家湾组（∈3y）、三都组（∈3-4s），奥陶系锅塘组（O1g）,二叠系龙潭组（P3l）、长兴组（P3c），次为下三叠统夜朗组（T1y），个别地方在下石炭统上司组及中、上泥盆统碳酸盐岩中也见汞矿化点，该类型汞矿床集中在丹寨—三都、兴仁—贞丰两汞矿成矿带。

图3 三丹汞矿带四相厂汞（金）矿床47号勘探线剖面图（据贵州省地矿局104地质大队，1989②）

碎屑岩容矿汞矿床，分布零星，且不成规模，其赋矿地层为三叠统夜朗组（T1y）、二叠系龙潭组（P3l）及前寒武系浅变质细碎屑岩，主要矿床有花江汞矿床。

3.2 构造控矿特征

控矿构造有断裂和褶曲。区内控制矿带分布的断层多为控盆控相的古断裂，具多期继承性特点，它控制着地层中成矿元素的初始富集－形成含矿建造。矿区中的断裂构造多是沟通汞矿容矿层与矿源层的通道，是成矿物质来源、含矿流体运移、热液充填交代等重要条件。贵州汞矿床分布与断裂构造非常紧密，几乎所有的汞矿带（床）均受断裂和褶曲构造的控制与影响，且不同级次的构造对汞矿成矿起到不同的作用。

一是区域性深大断裂、控盆控相断裂控制着汞矿带、矿集区的分布。一些区域性深大断裂在成矿早期作为成矿物质来源的通道控制成矿物质的汇聚，成矿期作为成矿热液、流体运移的通道起到导矿、导热和控矿作用。

二是区域性断裂派生的次级断裂控制着矿床的分布，特别是多组断裂交汇地带，往往是汞矿体充填定位有利地段。如湘黔汞矿带中，主要矿床均分布在北东向断裂与北东东向断裂的交汇地段，当含矿流体沿断层破碎带及其派生的次级断裂或层间构造滑脱带运移、渗透过程中，围岩物理化学条件改变时，就会发生汞矿的淀积成矿作用，断裂构造的性质、规模与矿体的形态、产状、规模直接关联。

三是更次级的断裂破碎带、层间脱空带、节理裂隙及岩层中发育的古溶蚀孔隙、缝合线、洞穴是成矿流体运移、渗透和充填储积的空间，很多汞矿体的产出均受此类次级断裂构造的控制，往往是容矿层中此类构造发育地段及次级断裂、层间破碎带与蚀变矿化较强地段，汞矿体分布富集较好。

四是背斜核部是成矿热液迁移、充填交代、储集成矿等有利场所。汞矿成矿与褶曲构造关系密切，背斜轴部的层间剥离空间、破碎带及次级构造发育地段往往热液活动较强，成矿较好。主要汞矿带（床）的分布与富集多在背斜构造的核部，远离背斜构造核部矿化迅速减弱。

3.3 岩相岩性控矿特征

碳酸盐台地蒸发相和碳酸盐台地边缘斜坡相是贵州汞矿主要成矿相区，汞矿容矿层为脆性较好和孔隙裂隙发育的白云岩及灰岩，并需要致密性与塑性较好的储盖层组合结构，主要容矿地层岩相、岩性特征简述如下：

寒武系敖溪组：为台地边缘斜坡相沉积形成的一套碳酸盐岩组合，是湘黔汞矿带中主要的容矿层位，为白云岩、角砾白云岩等容矿，具有节理、裂隙发育和脆性较好的特点。含矿层上覆为上寒武统花桥组灰黑色薄层含粉砂质有机质泥晶白云岩、薄至中层砂质白云岩、薄层灰岩及炭质页岩等，下伏为下寒武统乌训组炭质粉砂质页岩、粉砂岩、炭泥质灰岩等，容矿层上下地层结构致密且惰性相对较强，是成矿热液成矿的屏蔽层。

寒武系清虚洞组及其高台组、石冷水组，为较典型的台地蒸岩相沉积形成的一套以白云岩为主的碳酸盐岩组合，以白云岩、膏盐白云岩及泥质白云岩等容矿，尤以清虚洞组地层矿化最为发育和普遍，强度大，矿床（点）多，为贵州汞矿（除万山式汞矿外）最重要的容矿层位之一。上履地层为平井组灰—深灰色薄—厚层白云岩、白云质灰岩及条带状灰岩、石英砂岩等，结构较致密，成层性好；下伏为寒武系杷榔组炭质粉砂质页岩、粉砂岩、炭泥质灰岩等，也是较好的屏蔽层。务川汞矿带、开阳白马硐汞矿床、松江汞矿带及印江等地汞矿床（点）均主要产在该地层组合中。

寒武系杨家湾组、都柳江组及三都组，为台地前缘斜坡沉积碳酸盐岩相，丹寨汞矿田的主力容矿地层为杨家湾组，容矿岩石主要为灰岩，次为少量白云质灰岩及白云岩，是灰岩容矿类矿床最重要的层位。含矿层下伏为寒武系渣拉沟组炭质页岩、炭质粉砂质页岩、含磷炭硅质灰岩等，是较好的屏蔽层；上覆地层以寒武系三都组灰色、绿灰色薄层灰岩、层纹及条带状灰岩、泥灰岩夹页岩，为相对屏蔽阻隔层。

奥陶系锅塘组为开阔台地碳酸盐相沉积的泥晶砾屑灰岩、泥质灰岩、泥晶灰岩等，为三丹式汞矿之交黎汞田主要容矿层。下伏地层以寒武系三都组中上部灰、绿灰色薄层灰岩、层纹及条带状灰岩、泥灰岩夹页岩；上覆以奥陶系同高组的灰、黄灰色页岩、钙质粉砂质页岩、泥质粉砂页岩等，为屏蔽性较好的地层岩性组合。

震旦系陡山沱组的结晶白云岩、泥质白云岩、硅化白云岩等，为黔中黄平纸房汞矿的主要容矿地层。该套地层上覆为寒武系牛蹄塘组炭质页岩、粉砂岩等，下伏为南华系南沱组含砾杂砂岩与粘土岩等，上下地层均是屏蔽性较好的岩层。

二叠系中统龙潭组—长兴组灰岩、泥质灰岩、生物碎屑灰岩为滥木厂汞（铊）矿床的主力容矿地层。上覆地层为三叠系页岩及薄层灰岩，下伏地层为石炭系打屋坝组的深灰至黑色粘土（页）岩、薄层硅质岩、泥灰岩等，为含容矿层的屏蔽层。

综上所述，汞矿与构造、层位、岩相、岩性之间存在着明显的时空联系。几乎所有的矿床（点）、矿（化）点都产在断裂与褶皱构造及一定的地层岩相或岩性复合的最佳部位，特别是背斜（或穹隆状构造）和与之平行或斜切断裂构造组合，部分复式褶曲翼部的挠曲或次级背斜的核部，区域性的褶断带与有利的地层岩性组合均是汞矿成矿有利场所。

3.4 成矿时代

贵州汞矿测年资料很少。铜仁乱岩塘汞矿中的方解石Sm-Nd等时线年龄为（364±24）Ma，为晚泥盆世（王登红等，2012）；三都交犁—拉峨汞矿床方解石Sm-Nd等时线年龄为（129±20）Ma（王加昇和温汉捷，2015）。因同位素测年资料有限，缺乏准确可信的同位素数据，对汞矿成矿代的确定，多借助于对区域成矿地质背景及控矿构造生成时期来确定，并与毗邻的扬子成矿区控矿构造活动时期类比。鉴于燕山期构造是贵州境内最重要、最强烈的褶皱与造山运动，它使贵州白垩纪以前的地层普遍褶皱、断裂，区内金、锑、砷、萤石、重晶石等矿产多形成于燕山期，汞矿又多金、锑、砷伴生及共生，关系密切，且均受燕山期构造控制明显。据此，综合分析认为贵州汞矿主成矿时代为燕山期。

4 矿床地球化学特征

根据《贵州汞矿地质》（严钧平和刘平，1989）、李雯霞等（2013）、李葆华等（2013，2014）、王华云和施继锡（1997）、王华云等（1989）、杨科伍等（1989）等前辈研究成果资料，对贵州汞矿地球化学特征总结如下：

4.1 地层中相关元素

（1）在无矿地区，相关地层Hg平均含量n×10-6，白云岩与灰岩汞的平均含量分别为0.11×10-6、0.08×10-6，均与沉积岩中的克拉克值一致，而汞矿分布区下古生界牛蹄塘组等暗色泥质岩层含有丰富的炭质有机质和Hg、Sb、Au、Pb、Zn、U、Mo等成矿元素，具有很高的地球化学背景，其Hg含量可达n×10-5，高一个数量级。

（2）东黔地区分布的金伯利岩、橄辉云煌岩和煌斑岩等，汞的平均含量分别为0.130×10-6、0.075×10-6、0.315×10-6（向茂木，1989），远高于全球超基性岩和上地幔汞的平均含量，分别高出13倍、7.5倍、31.5倍，在贵州及邻省的上地幔中形成了含汞的异常区，表明汞元素在上地幔的分布是不均的，它是形成贵州及邻省汞成矿的物质基础。

综上认为，汞在来自上地幔偏碱性煌斑岩含量最高，在早古生代黑色岩系中具有较高的地球化学背景，汞矿成矿不是同生沉积阶段聚集起来的，而是后期矿化阶段从深部与早期沉积的围岩中活化带来。

4.2 碳、氧同位素

务川汞矿含汞脉石英δ18O 介于23.06‰～25.29‰，平均为23.90‰；方解石δ18O介于20.59‰～16.25‰，平均为17.37‰，δ13C介于-4.21‰～-11.22‰，平均为-5.80‰。铜仁-万山汞矿含汞脉石英δ18O介于18.44‰～22.65‰，平均为20.68‰；方解石δ18O 介于16.80‰～18.68‰，平均为21.62‰，δ13C 介于-8.98‰～-1.17‰，平均为-5.31‰；白云岩δ18O为14.34‰。三丹汞矿含汞方解石脉δ18O介于18.36‰～20.97‰，平均为18.87‰，δ13C 介于-7.46‰～-2.43‰，平均为1.72‰。黔西南汞矿含汞方解石脉δ18O介于13.56‰～20.07‰，平均为16.51‰，δ13C介于-0.03‰～3.39‰，平均为1.52‰；白云岩δ18O为6.41‰，δ13C为-0.51‰（李良玉等，1989）。

据C、O同位素结果分析，认为黔北务川、黔东铜仁、黔东南三丹等汞矿区含汞脉石英、方解石、白云石C、O同位素接近，变化幅度不大，说明三个成矿区的成矿物质来源、成矿地质环境是一致的。而黔西南地区汞矿则存在较大差异，说明它与以上三个矿区在成矿物质来源、成矿环境上是有差异的。

4.3 硫同位素

通过全省15个汞矿区（床、点）汞矿物辰砂δ34S的测试，务川汞矿δ34S为14.7‰～21.80‰，平均17.86‰（严钧平和刘平，1989）；铜仁-万山汞矿δ34S为17.3‰～21.20‰（王华云等，1989）；三丹汞矿δ34S为6.9‰～20.72‰，平均16.92‰（李强等，1989）；黄平纸房汞矿δ34S为25.4‰；开阳白马洞汞矿δ34S为-4.5‰～4.30‰，平均-0.30‰（曾若兰和李文彬，1989）；滥木厂汞矿δ34S为5.1‰、花江汞矿δ34S为4.3‰（李良玉等，1989）。

据以上结果分析，黔东、黔东南等地汞矿δ34S基本一致，表明该区汞矿成矿物质硫的来源及成矿环境与条件相近；而黔中地区汞矿δ34S变化较大，其白马洞汞矿床硫同位素值是唯一负偏的，黄平纸房汞矿正向偏移最大，表明成矿物质来源的差异性与复杂性；黔西南地区汞矿δ34S又与其它汞矿区存在较大的差异，说明为不同的成矿单元。

4.4 成矿流体特征

（1）根据与汞矿共生的石英、方解石、白云石、重晶石及萤石中流体包裹体测试结果，认为汞矿成矿流体是一种高盐度、高密度、弱酸-弱碱性的混有大气水的油田热卤水，且不是单一类型的卤水，而是以硫酸盐水为主，兼有碳酸氢盐水和氯化物水的复杂卤水。汞等金属元素以络合物的形式存在于卤水中，有气相和液相两种形态。

（2）成矿溶液的pH值为6.51～6.82（刘平，2003）；盐类组成特点是Na＋、Ca2＋、K＋等阳离子含量很高，并以Ca2＋为主，次为Na＋、Mg2＋。如黔西南汞矿K＋含量较高，阴离子以SO42-、Cl-为主，特别是SO42-含量高，CO2含量也高，最高7.7%。盐度较大，最低为16%，最高大于26%，属高浓度浓缩溶液。

（3）成矿流体与热液主体是水，主要为深循环的大气降水，次为封存的油田卤水，有气相和液相两种形式。因其成矿地质环境的不同，铜仁-万山及三丹汞矿带F、SO4较高，为Ca-Na-F-SO4型，务川汞矿带阴离子Cl较高，为Ca-Na-Cl-SO4型。

（4）成矿流体成分Ca、Na、HCO3与世界其它地区汞矿一致，但F、SO4则较高。这可能因硫、汞异源，成矿溶液遇硫而生成硫化汞，而深部汞主要以氟化汞的气态形式沿断裂迁移，氟高可能与汞的来源有关。

4.5 成矿温度压力

根据与汞共生的石英、方解石测温结果（严钧平和刘平，1989），贵州汞矿成矿温度集中在90～150 ℃之间，平均在130 ℃左右；成矿压力为100～120 bar。

5 结论

汞矿是贵州优势矿产，具有资源丰富、开发历史悠久特点，主要地质特征如下：

（1）矿床成因类型均为浅成低温热液矿床，成因类型单一。按容矿岩石划分为白云岩容矿矿床和灰岩容矿矿床。

（2）汞矿分布受地层岩相、岩性的控制，主要分布于碳酸盐台地蒸发相和碳酸盐台地边缘斜坡相区。白云岩容矿汞矿床，以寒武系清虚洞组、敖溪组为主，次为高台组、石冷水组及震旦系陡山沱组等；灰岩容矿汞矿床，赋矿地层主要有寒武系杨家湾组、三都组，奥陶系锅塘组及二叠系龙潭组、长兴组等。

（3）矿床受断裂、褶曲构造复合控制。其区域性深大断裂、控盆控相断裂控制着汞矿带、矿集区的分布，区域性断裂派生的次级断裂控制着矿床的分布，更次级的断裂破碎带、层间脱空带、节理裂隙等及控制矿体的产出；褶皱构造与汞矿成矿关系密切，多数汞矿多产于背斜核部，特别是背斜核部的层间破碎带及次级构造发育地段成矿较好。

（4）依据测试与综合研究，认为汞矿主成矿期为燕山期，汞主要来自盆地早期沉积含汞富集层，即“矿源层”。

注 释

①贵州省地矿局106地质大队.2008.贵州务川汞矿田木油厂汞矿床纵剖面图[R].

②贵州省地矿局104地质大队.1989.贵州三丹汞矿田四相厂汞矿床47号勘探线剖面图[R].