广西大厂矿田巴力—龙头山矿区锡多金属矿床地质特征及成矿条件分析

刘伯胜，刘继顺，范森葵，董从芳，袁远

（1.中南大学地球科学与信息物理学院，湖南 长沙 410083；2.广西二一五地质队有限公司，广西 柳州 545006；3.广西华锡集团股份有限公司，广西 柳州 545200）

0 引言

大厂矿田是世界瞩目的大型锡多金属矿床，锡金属总储量在国内仅次于云南个旧锡矿，巴力—龙头山矿区是大厂矿田的重要矿区之一，经地质调查和资源储量核实，矿床规模达大型，累计查明锡锌铅锑银总金属量超过368万吨，其中锡金属量32万吨，在大厂矿田中锡金属量占比约20%。近年来，由于矿山高品位锡矿资源的日渐耗竭，采矿难度逐步增大，很多锡矿已被列为资源危机矿山。为解决矿山危机，本文对该矿区进行地质特征及成矿条件分析，总结成矿规律和提出找矿方向。

巴力—龙头山矿区矿体地质特征及成矿条件方面，前人已进行了一系列的研究工作，该区锡多金属矿床的地质特征及分布特点归纳为：矿体位于大厂倒转背斜轴部转折段（陈毓川，1993），深部大脉成组，浅部细脉成带，构造隆起部位是巨大的矿体赋存部位（邱华安，1987）。矿体明显受岩性和构造的双重控制（周志辉，2015），成矿与花岗岩具有成因关系（Fu et al.，1991；Gulson and Jones，1992；Wang et al.，2004；陈毓川，1965）。但是，如何利用已有的科学研究和地质勘查成果，预测矿区深部找矿空间，仍然需要对现有资料的总结和系统的研究工作。

本文在矿山深部地质勘查项目的基础上，结合前人的认识，提出了巴力—龙头山矿区锡多金属矿床成矿特征及规律方面的一些新的证据和认识，并对该区找矿潜力进行分析，为进一步找矿突破提供依据。

1 区域地质概况

丹池成矿带处于江南古陆西南缘丹池台沟、右江再生地槽东缘丹池褶断带中，为广西山字型构造前弧西翼接反射弧部位（Cai and Liang，2004；Caiet al.，2007；张起钻，1999），矿带走向北西，长度超过100 km，北东方向的宽度超过30 km（陈毓川等，1985；黄民智和原森民，1995），主要由一系列北西向紧密线状复式褶皱与北西向逆冲断裂构造组成，自北向南控制了麻阳、芒场、益兰、大厂、北香、五圩等矿田（床）的分布（图1）（陈毓川，1993；蔡明海等，2004）。

图1 丹池成矿带构造地质及矿产分布示意图（据韩发等，1997修改）

带内上古生界及中生界地层发育，以北西向褶皱和断裂为主干构造，中酸性岩浆岩则以燕山晚期花岗岩类于深部多处隐伏，在芒场、大厂的背斜凸起处以岩墙、岩脉、岩枝等形式出露于地表。成矿带内与燕山晚期花岗岩有关的锡、锌、铅、铜、锑、钨等有色金属矿床以岩体为中心大体按高温至低温依序呈环带状规律分布：内带为高温锌铜矿，中带中-高温锡多金属矿床,外围是低温锑钨矿床（图2；郜兆典，2002）。巴力—龙头山矿区位于丹池成矿带中部的大厂矿田西矿带（范森葵，2006），是带内重要的锡多金属矿床。

2 矿床地质特征

2.1 矿区地层特征

巴力—龙头山矿区内分布下、中、上泥盆统和第四系地层，由老至新划分为：下泥盆统塘丁组（D1t）、中泥盆统纳标组（D2n）、中泥盆统罗富组（D2l）、下泥盆统榴江组（D3l）、下泥盆统五指山组（D3w）、下泥盆统同车江组（D3t）、第四系（Q）。以中泥盆统纳标组（D2n）和罗富组（D2l）地层为主，少量上泥盆统同车江组（D3t）、五指山组（D3w）、榴江组（D3l）地层，以及第四系（Q）地层（图3）。塘丁组（D1t）地层，为深部钻孔揭露到，目前暂无钻孔完全穿透该地层，主要岩性为粉砂岩、石英砂岩等。厚度大于100 m。

图3 巴力—龙头山矿区地质略图

纳标组（D2n）地层出露于矿区大厂背斜轴部，岩性为生物礁灰岩，根据地质勘查钻孔和坑道揭露，礁体与围岩常呈指状交错，大致南北走向，长约3550 m，宽2750 m，高约900 m，呈马蹄形的穹丘状。生物礁灰岩附近有同期沉积的富含浮游生物的黑色泥页岩、泥质岩等盆地相沉积地层，厚度相对变薄。生物礁灰岩是一纯净的灰岩，岩石内普遍含少量沥青，岩石中生物化石丰富，富含有机质，是该区重要的赋矿岩层。

罗富组（D2l）地层出露于矿区中部大厂背斜核部东侧，主要岩性有生物礁灰岩、钙质泥灰岩、页岩、硅质岩、炭质页岩、泥岩等，局部有沥青质层。

榴江组（D3l）地层出露于矿区中部和外围，在大厂背斜两侧呈大致对称状分布，主要岩性为中-薄层状硅质岩。

五指山组（D3w）地层出露于矿区外围，在大厂背斜两侧均有分布，主要岩性为灰岩，夹硅质岩、泥灰岩，从上之下又可细分为大扁豆状灰岩、小扁豆状灰岩、细条带灰岩夹硅质岩、宽条带灰岩夹泥灰岩。

同车江组（D3t）出露于矿区外围，分布于大厂背斜西侧，主要岩性为页岩、泥灰岩、泥岩互层夹少量细砂岩和粉砂岩。

第四系（Q）主要分布于本区中部的沟谷中，厚度3 m～25 m，赋存了大量砂锡矿。

2.2 矿体地质特征

矿体根据形态和赋存部位主要分为三类（图4），埋深0 m～1280 m，自地表往下依次为：（1）破碎带中锡矿体；（2）似层状矿体；（3）透镜状、脉状矿体。各类矿体主要地质特征如下：

图4 巴力—龙头山矿区A-A’剖面示意图

（1）破碎带中锡矿体：赋存在背斜轴部、F1断层（大厂逆掩断裂）上盘的近南北向破碎带内，主要位于断层面的上盘和生物礁灰岩之上。含矿地段长达1200 m，宽约500 m，矿体呈似层状缓倾斜产出，走向近南北，倾向90°，倾角0°～15°，矿体平均厚度约8 m，最厚达17 m。围岩主要为榴江组（D3l）硅质岩和罗富组（D2l）灰岩、页岩。矿石矿物主要为锡石，矿石中伴生元素有锌、铅、锑、银、铟、镉、镓、砷等，因风化作用，破碎带中锡矿体主要为氧化矿石，仅见少量残余硫化物及硫盐矿物。矿体在水平方向上品位的变化较大，呈西部贫，东部富的特点，平均品位ω（Sn）为0.19%～0.71%。

（2）似层状矿体：在挤压褶皱形成过程中，纳标组（D2n）生物礁灰岩与罗富组（D2l）泥页岩、泥灰岩，以及罗富组（D2l）泥页岩、泥灰岩与榴江组（D3l）硅质岩等岩石物理、化学性质迥异的地层之间，在褶皱转折端发育虚脱构造（叶绪孙和严云秀，1981），而翼部则产生层间滑脱破碎带构造，为缓倾斜层状矿体提供空间，1号、94号、95号、96号等矿体均属此类。矿体主要分布在大厂背斜轴部及其附近，赋存在中泥盆统罗富组（D2l）泥灰岩页岩互层和纳标组（D2n）生物礁灰岩中。该似层状矿体多受层间滑动、剥离构造和北东向裂隙带联合控制，为锡石-硫化物矿床类型，矿体规模水平投影（130～1500 m）×（90～480 m），龙头山1 号矿体产状西翼262°∠20°、东翼85°∠10°，94号、95号、96号矿体产状290°～335°∠8°～68°，平均厚度1.94～7.32 m，平均品位ω（Sn）为0.11%～0.73%、ω（Zn）为1.50%～4.48%、ω（Pb）为0.29%～1.97%、ω（Sb）为0.02%～0.63%。

（3）透镜状、脉状矿体：北西向和南北向构造复合挤压作用于纳标组（D2n）生物礁灰岩体，在礁体下部，沿生物礁脊线的方向，应力相对集中、破裂较强部位发育成裂隙带；在礁体上部，上覆地层虚脱造成负荷减小部位，产生缓倾斜的张裂隙。这些裂隙带和裂隙分别为规模较大的透镜状矿体100号、105号及脉状矿体100-1号、100-2号、103号、104号等提供了贮存空间。矿体受断裂和地层联合控制，为锡石-硫化物矿床类型，矿体规模走向延长130～1240 m，倾向延深80～1350 m，主要矿体100、105号矿体产状0°～285°∠12°～85°，上部呈南突出的弧形，中、下部矿体以缓-陡-缓“S”形螺旋状分布，100-1号、100-2号、103号、104号矿体产状30°～75°∠12°～53°，矿体平均厚度0.33～73.72 m，平均品位ω（Sn）为0.66%～2.22%、ω（Zn）为1.14%～10.63%、ω（Pb）为0.69%～5.67%、ω（Sb）为0.58%～5.01%，ω（Ag）为20 g/t～174 g/t。

2.3 矿石特征

该矿区矿床类型主要为锡石-硫化物型，矿石类型属锡石-硫盐-硫化物型矿石。金属矿物以锡石、黄铁矿、磁黄铁矿、辉锑矿、方铅矿、脆硫锑铅矿、闪锌矿、毒砂和白铁矿为主，少量至微量的黄铜矿、黝锡矿、硫锡矿、硫锑铁矿、银黝铜矿、辉锑银矿、硫锑铅矿、硫锑铜银矿、异辉锑铅银矿、锑银矿和自然锑等，脉石矿物主要为石英、方解石、萤石，含少量的沥青。矿石结构：自形晶结构、他形结构、固溶体分离结构、溶蚀结构、压碎结构。

矿石构造：致密块状构造、细脉状构造、对称条带状构造、晶洞构造、浸染状构造。

矿床钻孔样品分析统计结果显示：主要组份Sn在矿体中分布不均匀，其变化系数大，在矿体内局部形成富矿段，矿体中Zn、Pb、Sb、Ag等分布较均匀，矿体厚度与品位之间无明显的相关关系。对钻孔控制100、105号矿体的175个地质样品中Sn、Zn、Pb、Sb、Ag元素进行聚类分析，结果表明：矿体中Pb、Sb元素具有显著正相关性，两者紧密共生，赋存于铅、锑硫盐矿物中，矿区中少见方铅矿、辉锑矿。银与铅、锑同样具有显著正相关性，这与银主要载体矿物为锑、铅硫盐矿物是相符合的。Sn、Zn元素与其它元素均不相关，说明这两种元素往往相对独立存在。

3 成矿条件分析

3.1 地层、岩性条件

泥盆系中统的纳标组（D2n）地层是巴力—龙头山矿区主要赋矿地层，其与上部罗富组（D2l）地层页岩、砂岩、硅质岩和泥岩富含炭质，上下地层岩性差异大，不同岩层的接触界线易产生层间滑脱破碎带构造，成为似层状矿体的赋矿空间，岩层的物理化学性质差异对矿体的空间定位起了控制作用。此外，地层中硅质岩层理发育、性脆，易形成大范围的破碎带，利于矿液的迁移和沉淀，形成破碎带中矿体。矿区内的成矿元素Sn、Pb、Cu、W、As、Sb、Ag等含量高出矿区外围背景值一倍至数倍，不同岩石中Sn的丰度大体是相近的，其值为1×10-6～3×10-6，仅在个别泥质岩中达7×10-6～13×10-6（梁婷等，2008）。

图5 巴力—龙头山矿区矿石手标本照片

图6 巴力—龙头山矿区矿岩显微照片

3.2 构造条件

矿区褶皱和断裂构造十分发育，构造总体表现为NW向，主要控矿构造为NW向的大厂复式倒转背斜、NW向大厂断裂及NE向、SN向褶皱、断裂和裂隙。NW向断裂主要为大厂断裂，位于该区大厂复式倒转背斜轴部倒转翼，是丹池大断裂的次级断裂，是该区规模最大的断裂。NE向断裂发育分布密集，往往横切NW向断裂，属张性平移断裂。

巴力—龙头山矿区锡多金属矿床明显受到构造的控制，构造控制了该区矿床的分布，也控制了矿体的形态。

（1）断裂

①北西向大厂断裂（F1），沿大厂背斜轴部西翼发育并出露地表，属于丹池断裂平行的次级断裂，初期表现为逆断层，在该区可见中泥盆统地层逆冲推覆于上泥盆统地层之上，其西侧有平行的北西向逆断层分布（F1-1等），是该区主要断裂，既是矿液运移的通道，又是容矿构造。

②北东—北东东向断裂为张性平移断层，往往错断北西向褶皱和断裂。其走向65°～85°，倾向北西或南东，倾角50°～85°。断距较小（10 m～15 m）。断面平直，可见方解石充填，对矿体的破坏不大。部分属成矿期前断裂，对矿体的延展有一定的控制作用。

③南北向断裂：走向350°～360°，陡倾（75°～85°），倾向东或西，且在平面、剖面上均有变化。沿断裂带常有角砾岩分布，充填有花岗斑岩脉或矿脉。该组断裂形成较早，后来又有多次活动，持续时间较长，故切割其他方向构造，保留较明显的张裂形迹。

（2）褶皱：该区处于北西向大厂倒转背斜中段，背斜轴部在南北向构造的复合作用下呈反“S”型，在龙头山一带走向近南北（355°），南北两端走向渐变北西（320°～330°）。背斜核部出露礁灰岩（D2n）并刺穿上部中上泥盆统（D2～D3）地层，翼部为中上泥盆统（D2～D3），轴面向西倾斜，两翼表现为不对称：东翼较为平缓（30°），所控制的矿体规模较大，形态稳定，如1号、95号、96号矿体。西翼陡（50°～80°），局部倒转直或立，次级褶曲发育，并被纵向断层破坏而残缺不全，控制矿体主要为含锡破碎带类型，形态较复杂。此外，在矿区北东见北东向挠曲横跨其上。

3.3 岩浆岩条件

大厂矿田岩浆岩在地表呈岩脉状零星出露（蔡宏渊和张国林，1986；李春平等，2006），经钻孔和坑道揭露，地表出露的小岩体下可能存在一个巨大的隐伏岩株，并延伸到了巴力—龙头山矿区。Rb-Sr同位素及铅同位素特征显示区内花岗岩年龄为60～125 Ma，形成时代为燕山晚期（徐文忻和伍勤生，1986；高永文和袁奎荣，1988）。对大厂礁灰岩构造与成矿关系的研究表明，成矿物质主要来源于上地幔，通过深大基底断裂运移。矿区内花岗斑岩脉为成矿后期的酸性岩浆沿深大基底断裂侵入形成的（尹意求，1990；蔡明海等，2004）。C、H、O同位素特征表明大厂矿田锡多金属矿的成矿作用与龙箱盖岩体有关（谭泽模等，2014）。

龙箱盖黑云母花岗岩体西侧有隐伏岩体的存在，同时花岗斑岩脉在矿区内十分发育。矿区花岗斑岩脉总体走向近南北，在巴力山一带及以北地区，走向350°，倾角60°～70°；在龙头山一带地区，走向10°，上部倾向东，下部倾向西，倾角约80°。岩石为灰绿色、灰白色，斑状结构，矿物成分以石英、长石为主，次有白云母，副矿物有电气石、黄玉、磷灰石等。地球化学分析显示其属于铝过饱和系列，含有W、Sn、Pb、Zn、Sb、Cu等微量元素（傅金宝等，1983；蔡明海等，2004）。岩脉普遍有叶腊石化和高岭土化，围岩蚀变主要为弱硅化，深部矿体与岩脉接触带上出现较强的绿泥石化，且从接触带远离矿体方向渐弱。岩脉将矿体切断为两部分，但两侧对应部位矿体的矿石类型、矿物组分完全一致，形态特征无变化，而岩脉与矿体界线分明，脉内有较强的黄铁矿化和后期磁黄铁矿细脉分布，未见工业矿体。

4 找矿方向

（1）巴力—龙头山矿床的成矿作用与泥盆系纳标组（D2n）、罗富组（D2l）地层岩性、褶皱和断裂构造、花岗斑岩有密切的成因联系。据地质勘查钻孔及坑道揭露，花岗斑岩脉贯穿该区中—上泥盆统泥岩、泥灰岩及生物礁灰岩体，且对区内矿体的展布没有大的影响，即没有大的错移，说明岩脉的侵入比成矿稍晚或近于同时。花岗斑岩之下的隐伏花岗岩体的侵入，为矿体的形成提供了成矿物质和热液的来源。更为重要的是，岩浆侵入所造成的接触构造体系（包括层滑构造）以及长时期的对流循环热，促使围岩中的成矿物质活化迁移富集成矿。因此，在礁灰岩中花岗斑岩墙旁侧和透镜状矿体的边部，是锡多金属矿床良好的找矿空间，有望取得进一步的找矿突破。

（2）100号和105号矿体，在三维空间分布上，立体投影总体上呈“S”形螺旋状（图4）。上部矿体分布范围小，锡石、方铅矿、闪锌矿锌、辉锑矿等主要金属矿物含量高，矿体形态不规则且产状平缓；中部矿体陡倾且厚大，且品位最高；下部矿体主要由磁黄铁矿和锡石组成，金属品位逐渐降低，矿体逐渐变为似层状分布。结合目前的开采与钻探成果，这种缓-陡-缓的“S”形螺旋状矿体的产出，可能预示着隐伏花岗岩体的侵入方向，是自南东向往北西向，且从深部侵入的。因此下一步找矿突破方向，应考虑隐伏花岗岩的侵入面。

（3）巴力—龙头山矿体深部坑探开拓工程表明，在-151 m和-200 m，矿体往北延伸较远，厚度变大。在该预测区北面施工5个深孔，发现在生物礁灰岩的底部，矽卡岩化、大理岩化与硅化等蚀变和矿化强烈；在北面48线深部礁体底部揭露到30多米厚的似层状与裂隙细脉叠加的铁闪锌矿、磁黄铁矿矿化。这表明，在100号与105号矿体边部，仍有存在平行矿体可能，生物礁灰岩的底板，在-320～-410 m以下，还有很大的找矿空间。

5 结论

（1）巴力—龙头山矿区泥盆系高丰度的成矿元素背景值是矿区富集成矿的物质基础。地层岩性间的物理-化学性质的剧变，易于形成层间滑脱破碎带，从而为成矿提供了容矿空间。生物礁灰岩层与围岩指状交错接触，使得礁体在构造作用下易于形成裂隙带和断裂，也为成矿提供了容矿空间。

（2）区内NW向和NE、SN向断裂发育，构造交汇部位有利于岩浆侵入和热液活动，为矿液的运移与聚集成矿，提供了良好的导矿通道和容矿空间。北西向构造与北东向构造相交汇的部位，是良好的容矿空间；两组断裂构造派生的次级裂隙、网状裂隙带、层间滑动破碎带，控制了矿体产状和形态。

（3）大厂背斜是大厂矿田以及巴力—龙头山矿区主要的构造型式之一，与断裂共同形成了该区成矿构造的主要格架，控制了矿体产出的位置和形态，特别是背斜的转折端虚脱部位。

（4）100号与105号主矿体共同构成了缓-陡-缓“S”形螺旋状矿体，预示着隐伏花岗岩体的侵入方向，是自南东向往北西向从深部侵入的。在100号与105号矿体边部，仍有存在平行矿体的可能性；生物礁灰岩的底板，在-320～-410 m以下，可能存在很大的找矿空间；隐伏花岗岩的侵入面与礁灰岩底面区间，应是进一步找矿突破的重点区域。

致谢本文相关地质勘查工作得到项目组全体工作人员和广西高峰矿业有限责任公司的大力支持、协助，论文撰写得到长安大学梁婷教授多方面指导，修改过程中编辑部给予了诸多指导建议，在此一并感谢！