广西五圩矿田研究进展

肖俊杰，蔡明海，胡鹏飞，李晔，甘能俭，何光武

摘要：五圩矿田位于桂西北丹池成矿带南东端，其内分布着众多金属矿床。前人对五圩矿田进行了多年研究，取得了大量的成果。通过对矿床成因、成矿流体包裹体研究，同位素及稀土元素分析，成矿规律与成矿预测进行详细论述，总结了多年来前人对五圩矿田的研究成果。结合近期野外地质调查、闪锌矿微量元素及稀土元素分析，认为五圩矿田在印支期—燕山期发生强烈的褶皱、断裂和岩浆侵入活动，成矿方式以充填为主;成矿流体具有中低温度、富CO2及低盐度等特点;成矿流体主要来源于岩浆热液，同时有少量围岩物质加入。五圩矿田深部具有良好的找矿前景，找矿工作应着手于箭猪坡矿床中心及深部。

关键词：五圩矿田;矿床成因;流体包裹体;同位素;成矿预测

中图分类号：TD11 P618.4文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2022）03-0021-06doi：10.11792/hj20220305

引 言

五圩矿田位于桂西北丹池成矿带南东端，其内分布着众多金属矿床。其中，箭猪坡矿床是五圩矿田内规模最大的多金属矿床之一。该矿田于20世纪80年代由广西第七地质队发现，自该矿田被发现以来，国内地质学家在此进行了大量研究工作，取得了一系列研究成果，积累了丰富的资料文献。1957年，广西有色金属地质勘探公司215地质队在芙蓉厂、箭猪坡、三排洞等地开展了地质矿产勘查工作，并对矿区地层进行了初步划分。1973年，广西地矿局第九地质队对箭猪坡等矿床开展了系统的地质普查工作，且于1977年编写了《广西河池县五圩矿田三排洞、芙蓉厂、箭猪坡矿床地质普查报告》。近年来，陈毓川等[1-4]对五圩矿田的成矿地质条件、成矿特征和矿田构造等进行了研究;邓宗立[5]对成矿物质来源进行了讨论，认为硫来源于地壳下部岩浆。本文通过总结和分析前人的研究成果，结合近期野外地质调查、闪锌矿微量元素及稀土元素分析，对五圩矿田内矿床成因进行了探讨，对成矿潜力及找矿方向进行了研究，以期为该地区获得更大找矿突破提供理论支撑。

1 矿田地质概况

五圩矿田位于江南古陆西南缘、右江盆地北东侧的丹池成矿带（见图1-A）南东端（见图1-B）。矿田出露地层主要为泥盆系—三叠系，为一套浅海相碎屑岩、碳酸盐岩、硅质岩，主要赋矿层位为下泥盆统塘丁组。矿田内构造较为复杂，褶皱和断裂发育。褶皱主要为北北西向五圩短轴复式背斜，其两翼不对称且地层产状变化大，背斜东翼较缓，倾角20°～50°;西翼较陡，倾角60°～85°[6]。矿田内主要有北北西向、东西向、北东向3组断裂。其中，最为发育的为北北西向断裂，其分布在五圩背斜轴部及西翼，为走向与背斜轴向平行的压扭性断裂，自西向东依次为拔旺—水垌断裂、水落断裂、三排洞断裂、箭猪坡断裂、拉简—九垒断裂等（见图2）。北北西向断裂2期活动特征明显，早期以挤压为主，兼具顺时针扭动，断裂内常见劈理化、构造透镜体、“M型”小褶皱及受挤压变形的无矿石英脉、方解石脉;晚期以张性为主，兼具逆时针扭动，成矿作用发生在晚期张性阶段。矿田内未见岩浆岩出露，根据航磁异常及可控源音频大地电磁测深（CSAMT）和重力测量等资料[7-8]，推测深部可能存在隐伏酸性岩体。

2 典型矿床地质特征

五圩矿田已发现箭猪坡、三排洞、拔旺、芙蓉厂、水落等多金属矿床。其中，箭猪坡矿床为五圩矿田内最大的多金属矿床之一。五圩矿田典型矿床基本地质特征见表1。

3 矿田研究进展

3.1 矿床成因

前人对五圩矿田矿床成因研究主要集中在箭猪坡矿床等。陈玲等[6]通过对五圩矿田流体包裹体的成矿温度进行分析，认为高温流体参与了成矿，成矿作用和深部岩浆岩有关。蔡建明等[9]认为，五圩矿田内矿床在印支期—燕山期发生强烈的褶皱、断裂和岩浆侵入活动，发生了多次充填成矿作用，成矿温度、压力等在成矿阶段表现为逐渐降低，属于中低温热液充填成因的脉状矿床，且隐伏花岗岩提供了主要热源。罗永恩等[10]认为，箭猪坡矿床属于岩浆期后中低温热液矿床，且成矿物质来源于中酸性火成岩。刘伟等[11]通过对硫化物的硫同位素测定，认为箭猪坡矿床为岩浆期后热液矿床。胡乔帆等[12]认为，箭猪坡矿床流体包裹体显示为低盐度，成矿温度属于中低温，因此说明该矿床属于中低温热液矿床。肖振宙[13]通过对CO2-NaCl-H2O包裹体和H2O-NaCl包裹体进行分析，认为箭猪坡矿床属于中低温热液裂隙充填矿床。张健等[14]认为，箭猪坡成矿流体来源于岩浆热液，成矿流体含少量有机物，表明成矿过程有盆地卤水混入。刘涛涛等[15-16]测得箭猪坡矿床的w（Zn）/w（Cd）值为70.20～97.24，表明成矿可能和岩浆热液有关。赵京等[17]对主成矿期流体包裹体测温，认为箭猪坡矿床属于中低温热液充填成因矿床。

通常，岩浆热液型矿床具有富In亏Ga、w（Ga）/w（In）<1.00的特征。童潜明[18]测得岩浆期后热液型矿床闪锌矿微量元素w（Ga）/w（In）<0.56。韩照信[19]认为，岩浆期后热液型矿床闪锌矿微量元素w（Ga）<40.00×10-6，w（In）>30.00×10-6。本次测得五圩矿田箭猪坡矿床闪锌矿微量元素w（Ga）/w（In）值大多数小于1.00，平均值为0.56，w（Ga）平均值为6.79×10-6，w（In）平均值为37.10×10-6（见表2），表明五圩矿田箭猪坡矿床属于岩浆热液型矿床。

综上所述，笔者认为五圩矿田成矿作用和岩浆热液有关，且在印支期—燕山期发生了较为强烈的构造活动，矿田内各矿床由低温热液充填而成。

3.2 流体包裹体

陈玲等[6]对箭猪坡矿床、八达矿床和芙蓉厂矿床石英和闪锌矿包裹体进行了分析，测得箭猪坡矿床石英和部分闪锌矿包裹体完全均一温度为123 ℃～349 ℃，CO2三相包裹体气液比为5 %～30 %，气液两相包裹体气液比为5 %～45 %;八达矿床闪锌矿包裹体完全均一温度为163 ℃～238 ℃，CO2三相包裹体气液比为5 %～15 %，气液两相包裹体气液比为10 %～50 %;芙蓉厂矿床石英包裹体完全均一温度为135 ℃～286 ℃，CO2三相包裹体气液比为5 %～30 %，气液两相包裹体气液比为10 %～40 %;表明五圩矿田成矿温度从东南部的箭猪坡矿床到北西部的芙蓉厂矿床、八达矿床逐渐降低，成矿热源来源于箭猪坡矿床南南东背斜轴部一带，因此找矿工作应从箭猪坡矿床南南东向背斜轴部着手。五圩矿田成矿温度为160 ℃～300 ℃，且流体包裹体富含CH4、CO2及沥青质等有机物，说明成矿流体主要来源于地层水或盆地热卤水。肖振宙[13]对含硫化物的石英包裹体进行研究，认为成矿热液主要是CO2-NaCl-H2O体系的溶液，测得箭猪坡矿床CO2-NaCl-H2O包裹体完全均一温度为270 ℃～322 ℃，H2O-NaCl包裹体完全均一温度为163 ℃～184 ℃，但包裹体完全均一温度比较低，认为成矿温度属于中低温，包裹体盐度为低盐度，说明箭猪坡矿床属于中低温热液矿床。张健等[14]对箭猪坡矿床早阶段特富矿石中的闪锌矿和晚阶段脉状矿石中的闪锌矿、石英进行了流体包裹体研究，表明早阶段流体包裹体完全均一温度为120 ℃～229 ℃，盐度为3.6 %～13.6 %;晚阶段流体包裹体完全均一温度为150 ℃～350 ℃，盐度为1.4 %～12.0 %，認为成矿流体来源于岩浆热液。蔡建明等[16]通过对五圩矿田各矿床主要矿脉的石英包裹体研究，测得五圩矿田包裹体完全均一温度为150 ℃～305 ℃，温度在空间上有明显差异，箭猪坡矿床温度最高，其次由三排洞矿床到芙蓉厂矿床再到水落矿床温度依次降低。同时，不同矿化阶段的成矿温度存在明显差异，从早阶段到晚阶段温度逐渐降低。赵京等[17]对箭猪坡矿床、三排洞矿床、芙蓉厂矿床、塘志矿床和水落矿床等采集矿石样品，以石英中的原生包裹体作为研究对象，测得五圩矿田H2O-NaCl-CO2包裹体完全均一温度为220.0 ℃～322.0 ℃;H2O-NaCl包裹体完全均一温度为150.0 ℃～277.5 ℃。徐文杰等[20]对箭猪坡矿床石英型锡矿体进行包裹体研究，测得铁白云石包裹体完全均一温度为175 ℃～234 ℃，盐度为5.1 %～10.5 %;石英包裹体完全均一温度为234 ℃～269 ℃，盐度为5.4 %～8.1 %，认为箭猪坡矿床成矿温度为150 ℃～305 ℃，属于热液型矿床。常江等[21]对箭猪坡矿床7号、59号主矿脉及似层状矿体进行了流体包裹体研究，测得H2O-NaCl-CO2包裹体完全均一温度为260 ℃～310 ℃，盐度为0.21 %～11.84 %，密度为0.654 ～0.842 g/cm3;NaCl-CO2包裹体完全均一温度为160 ℃～200 ℃，盐度为3.53 %～8.27 %，密度为0.799 ～0.996 g/cm3;表明成矿流体具有中低温度、富CO2、低盐度等特征。赵炯洋等[22]通过对箭猪坡矿床流体包裹体测试，测得箭猪坡矿床成矿温度为113 ℃～328 ℃，认为成矿流体的特点为低盐度、中低温度、富CO2，同时根据流体包裹体空间及特征分布，推测成矿流体是自北向南运移的且主要为岩浆水。伍静等[23]对三排洞矿床铅锌锑矿化阶段闪锌矿和锑金矿化阶段石英、方解石进行了流体包裹体研究，测得方解石、石英中包裹体可分为气液两相包裹体、富CO2包裹体、液体包裹体、气体包裹体，此类包裹体完全均一温度变化较大，为130 ℃～290 ℃;盐度变化较大，为1.4 %～11.2 %;铅锌锑矿化阶段闪锌矿包裹体比较发育，可分为气液两相包裹体、富CO2包裹体、含子矿物包裹体，完全均一温度为160 ℃～230 ℃，盐度为8 %～10 %。

综上所述，五圩矿田内包裹体以CO2-NaCl-H2O包裹体和H2O-NaCl包裹体为主，且箭猪坡矿床成矿流体特征为中低温度、富CO2及低盐度。五圩矿田成矿温度主要在160 ℃～310 ℃，最高约350 ℃，表明五圩矿田成矿阶段有高温流体参与。

3.3 同位素及稀土元素

胡乔帆等[12]通过对铅同位素特征分析，认为箭猪坡矿床铅可能来源于地层，并受到地层中U、Th污染，且在成矿过程中，可能有部分深源物质混入;通过对氢、氧同位素的分析，认为热液主要来源于变质水，同时有一定岩浆水混合;通过对稀土元素分析，测得稀土元素球粒陨石标准化配分曲线为右倾斜分布模式，矿床中矿石稀土总量小，说明热液沉积物的稀土元素含量偏低;轻稀土元素与重稀土元素质量分数比值为8.0，表明重稀土元素严重亏损，轻稀土元素富集。综上，认为箭猪坡矿床由岩浆热液及沉积变质热液叠加形成，构造-岩浆热液活动带来了丰富的成矿物质，为成矿提供了有利条件。肖振宙[13]通过对箭猪坡矿床硫化物中硫同位素的分析，测得δ34S最大值为黄铁矿的7.4 ‰，最小值为脆硫锑铅矿的2.3 ‰，差值为4.1 ‰，为正值，即富34S（重硫）。这说明箭猪坡矿床是硫化物矿床，其硫同位素与其他矿床对比，认为该矿床与岩浆热液型矿床比较接近。矿体主要受断裂控制，且多呈脉状充填。成矿分为3个阶段，属多期成矿。刘涛涛等[15]对箭猪坡矿床190中段、160中段、220中段、250中段主成矿阶段采集的硫化物样品进行闪锌矿微量元素测试，认为Fe含量最高，Cu、Mn、Sb含量相对较高，富In、亏损Ga，Sn、Pb、Ag含量相对较低。同时，通过计算变异系数反映各变量之间的相对离散程度，认为箭猪坡矿床闪锌矿各微量元素变异系数为0.19～2.01，且Sn最高，Cd最低。箭猪坡矿床相对富集Cd、Fe、Mn、In、Cu等元素，相对亏损Ag、Ga、Pb、Sn等元素。当变异系数<0.50，表明微量元素在闪锌矿中的分布较均匀且比较稳定。由于Fe、Cd、Ga、Pb、Mn等元素变异系数小于0.50，因此这些元素相对稳定，且以类质同象形式存在。另外，结合闪锌矿的w（Zn）/w（Cd）、w（Ga）/w（Mn）、w（Cd）/w（Fe）、w（Cd）/w（Mn）值与不同成因矿床的对比结果来看，认为箭猪坡矿床属于岩浆热液型矿床。徐文杰等[20]通过对箭猪坡矿床的6个铅锌锑矿石样品进行稀土元素测试，结果显示，矿石稀土元素总量（16.78×10-6～40.05×10-6）较低且逐渐减少，成矿热液中稀土元素存在分馏效应。硫化物中硫同位素测定为富34S（重硫）。w（32S）/w（34S）值为22.081～22.148，小于22.22。由于硫同位素组成与岩浆热液矿床较为接近，认为箭猪坡矿床为岩浆热液型矿床。赵京等[17]对箭猪坡、三排洞、芙蓉厂、水落等矿床进行了取样和成矿元素分析，认为w（Hg+As）/w（Zn+Pb）和w（Hg+As）/w（Zn）值有明显变化趋势，三排洞、花洞和箭猪坡矿床→芙蓉厂、塘志矿床→水落矿床，该值由低到高，表明最密集的为Hg、As低温矿物，中温及中高温矿物递减;而Zn、Pb、Sb较高温元素则相反。根据多元素富集分布特征，认为五圩矿田成矿热液的运移方向可能是以箭猪坡矿床为中心由内向外运移。常江等[21]通过对箭猪坡矿床59号主矿脉取样并进行原生晕分析，绘制了Sn、Cu、Pb、Zn、Ag、As、Sb等成矿元素等值线，认为该矿脉存在2个浓集中心，且Sn、Zn、Pb等中高温元素及Sb、As、Ag等中低温元素浓集中心分布相同。因此得出结论，成矿热液的运移方向为自下而上、自北向南[23-24]。郝森等[25]根据硫同位素特征，认为箭猪坡矿床部分成矿物质来源于深部。胡乔帆等[26]对矿区内主要地层的样品进行光谱分析，测得各地层几种主要成矿元素含量远远高于克拉克值，其中最高的是Hg，为克拉克值的285～420倍;其次为Sb，为40～240倍，As為28～70倍，Mo为2～16倍，Pb为2.8～8.0倍，Zn为2.2～7.0倍。因此，这些数据反映了五圩矿田内存在较强的成矿作用。

稀土元素广泛应用于探讨成矿物质来源，BAU等[27]研究了Beihilfe和Tannenboden矿床稀土元素后认为，由于八面体配位时Ho3+和Y3+的离子半径基本一致（分别为0.091 nm和0.09 nm），因此w（Y）/w（Ho）值主要应用于判断成矿流体来源。本次用于白云石稀土元素测试的样品为6件，结果见表3。由表3可知，矿石白云石样品（W01、W18、W20和W22）w（Y）/w（Ho）值为6.60～31.60，平均值为24.50。围岩地层白云石样品（W19、W26）w（Y）/w（Ho）值为29.40～34.20，平均值为31.80。蔡明海等[28]研究表明，大厂矿田龙箱盖岩体不同岩性w（Y）/w（Ho）值为15.70～30.90，平均值为26.60。由于箭猪坡矿床与大厂矿田龙箱盖岩体的w（Y）/w（Ho）值较为接近，表明成矿流体可能来源于岩浆热液，同时有少量围岩物质加入。

综上，认为五圩矿田成矿流体主要来源于岩浆热液，同时有少量围岩物质加入。稀土元素总量偏低，同时硫同位素测试结果为富34S（重硫），其成矿物质来源于深部岩浆，且箭猪坡矿床为硫化物矿床。由于硫同位素组成与岩浆热液型矿床的较为接近，认为箭猪坡矿床为岩浆热液型矿床。

3.4 成矿规律与成矿预测

罗永恩等[10]认为，五圩矿田有较好的找矿前景，尤其是深部主矿脉，但找矿难度较大。刘伟等[11]认为，构造是控制矿床形成和分布的主要因素，研究控矿构造不仅对找矿有着重要的意义，同时对研究矿床成矿规律有重要作用;箭猪坡矿床矿化带和矿体的形态及分布主要受断裂控制。肖振宙[13]认为，箭猪坡、三排洞、水落等矿床矿体侧伏规律一致，矿化带沿北北西向张扭性断裂产出，且呈带状分布。同时，寻找脉型矿体应在主矿脉的南北向延伸位置及深部展开，隐伏岩体附近的蚀变带是寻找似层状矿体的重要靶区。张健等[14]认为，富CO2流体可能来源于深部矽卡岩化作用，推测在五圩矿田深部具有寻找矽卡岩型矿床较好前景。赵京等[17]通过结合前人对箭猪坡矿床的一系列分析，即矿田矿化特征、矿物组合对比、元素地球化学特征、流体包裹体研究，认为箭猪坡矿床成矿有利部位为矿床中心及深部，且具有一定找矿前景。徐文杰等[20]提出了在五圩矿田寻找锡多金属矿床的新思路，且箭猪坡矿床的中高温矿带尚未揭露。因此，箭猪坡矿床找矿潜力大，可能会成为第二个“大厂矿田”。常江等[21]通过研究流体盐度和温度空间分布变化规律，以及构造地质特征，认为“S型”五圩背斜转折处为箭猪坡矿床成矿中心，同时在五圩背斜北东翼转折处发现了新的似层状矿体，推测五圩背斜转折处具有良好的找矿前景。赵炯洋等[22]认为，五圩背斜是在挤压环境下形成的，其转折处由于纵弯作用产生了层间滑动，为成矿物质富集提供了一定空间。伍静等[23]研究发现，五圩矿田三排洞矿床既发生了铅锌锑矿化，同时经历了锑金成矿作用。五圩矿田外围有较多砷、汞矿化点，其深部具有良好的锑金找矿潜力。胡乔帆等[26]提出，五圩矿田具有很大的找矿潜力，其内北西向构造极为发育，箭猪坡矿床深部具有良好的找矿空间。蔡明海等[28-30]在研究丹池成矿带构造特征中提出，印支期构造有利部位，即北东向断裂与丹池背斜高点及北东向断裂与大厂背斜倾伏端的复合部位共同控制了五圩矿田内矿床的分布;箭猪坡矿床以脉状矿体为主，并且通过采矿坑道调查发现其深部发育高品位锡矿化，因此在矿体侧伏方向和矿脉延伸方向具有较好的找矿前景。梁婷等[31]通过比较大厂矿田、芒场矿田与五圩矿田的成矿条件及矿化分布特征，认为可以利用“缺位找矿”的思路在五圩矿田寻找中高温锡钨多金属矿床。万庆等[32]认为，箭猪坡矿床“西脉东层”矿体空间产出模式，即矿床西侧以产出脉状矿体为主，而东侧以产出层状矿体为主，并圈定出了找靶矿区。肖振宙等[33]认为，箭猪坡矿床矿化带主要受断裂控制，五圩背斜西侧次级褶皱发育的断裂中存在较大的矿化带，找矿工作应在五圩背斜西侧次级褶皱进行。同时，箭猪坡矿床0 m标高以下Sn元素开始富集，说明深部可能存在锡矿脉。

综合前人研究成果，认为五圩矿田深部具有良好的找矿前景，主要找矿工作应着重在箭猪坡矿床中心及深部开展。箭猪坡矿床以北北西向矿脉为主，沿走向呈“S型”弯曲（见图3），且转折处矿脉厚度明显加大，因此五圩矿田找矿工作应多在箭猪坡矿床深部进行。

4 结 论

通过对五圩矿田矿床成因、成矿流体包裹体、同位素及稀土元素、成矿规律与成矿预测研究，认为五圩矿田内矿床在印支期—燕山期发生强烈的褶皱、断裂和岩浆侵入活动，在成矿阶段有高温流体参与，属于岩浆热液型矿床。箭猪坡矿床成矿流体特征为中低温度、富CO2及低盐度，其成矿物质可能来源于深部岩浆热液。五圩矿田内北西向构造极为发育，深部具有良好的找矿前景，以后的找矿重心应放在箭猪坡矿床中心及深部。

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Research progress of Wuxu Ore Field，Guangxi

Xiao Junjie，Cai Minghai，Hu Pengfei，Li Ye，Gan Nengjian，He Guangwu

（College of Resources，Environment and Materials，Guangxi University）

Abstract：Wuxu Ore Field is located in the southeast end of Danchi metallogenic belt in northwest Guangxi，where there are many polymetallic deposits distributed.Wuxu ore field has been studied for many years by predecessors and a lot of achievements have been made.In this paper，the genesis of the deposit，the study of ore-forming fluid inclusions，isotope and rare earth elements analysis，and the metallogenic regularity and prediction are discussed in detail，and the achievements of predecessors on the Wuxu Ore Field in recent years are summarized.Based on the recent outdoor geological survey，the analysis of trace elements in sphalerite and rare earth elements，the study believes that strong folding，faulting and magmatic intrusion took place in Wuxu Ore Field during Indosinian-Yanshanian，and the metallogenic pattern was mainly filling.The ore-forming fluid is characterized by medium-low temperature，rich CO2 and low salinity.The ore-forming fluid mainly derived from magmatic hydrothermal fluid，with addition of a small amount of surrounding rock material.There are good prospecting prospects in the deep part of Wuxu Ore Field，and the prospecting work should start from the center and deep part of Jianzhupo Deposit.

Keywords：Wuxu Ore Field;genesis of deposit;fluid inclusion;isotope;metallogenic prediction