广西芒场大山锡多金属矿床成因分析与成矿模式

陆孝赞，路啟福，林清梅，王庆东，黄玉珍，覃希敏

(广西壮族自治区二七一地质队，广西 桂林 541199)

0 引言

广西芒场大山锡多金属矿床，位于著名的丹池成矿带上。该矿床开采历史悠久，地质勘查和地质科研工作已逾半个多世纪，积累了丰富的地质资料[1-7]。由于矿床的成矿条件复杂，在成矿时代、成矿物质来源、矿床成因等方面存在较大的分歧，提出了岩浆热液充填-交代、同生热水喷流沉积或与海底火山喷发有关、早期喷流沉积成矿—后期热液改造等认识[8-10]。通过总结和分析前人的研究成果，结合近期编撰的矿产地质志[11]，对芒场大山锡多金属矿床地质特征进行总结，探讨其成矿物质来源、成矿物理化学条件及成矿模式。

1 成矿地质背景

丹池锡多金属成矿带构造上处于南丹坳陷，产于南丹—昆仑关深断裂带旁侧。芒场锡多金属矿田地处右江再生地槽丹池褶断带北部芒场背斜中，丹池成矿带北段。

芒场大山锡多金属矿位于芒场矿田中部(图1)。区内地层、岩性组合复杂，主要有泥盆系至中三叠统海相泥质岩、硅质岩、碎屑岩、碳酸盐岩；中泥盆统纳标组(D2n)和罗富组(D2l)，是本区的主要赋矿层位。

矿田构造以NNW向的芒场背斜为主体构造，与成矿关系密切。在背斜两翼尚发育有次一级NNW向或NW向褶皱。断裂分为NNW、SN、EW向3组，其中以NNW向数量最多，且与矿化关系密切，大脉型矿体主要赋存在NNW向断裂破碎带中。NE向和近SN向断裂，在矿田东部也较发育。芒场矿田矿化类型主要有三类：①大脉型矿体，主要受NNW向、SN向断裂，其次为EW向断裂所控制；②细脉型矿体，主要分布在大山一带的背斜轴部；③似层状—网脉型矿体，主要位于芒场背斜轴部及东翼次级NW向倒转、平卧褶皱轴部。

芒场矿田侵入岩主要有汇龙拗燕山晚期隐伏黑云母花岗岩和白云母斑状花岗岩体，富含W、Sn、Pb、Zn，与锡多金属矿床的形成有密切联系。由于成矿花岗岩体热动力变质作用较强，围绕岩体依次出现云英岩化、矽卡岩化、绢云母化、硅化、黄铁矿化、电气石化、绿泥石化等蚀变。

2 矿床地质特征

2.1 地质概况

矿区内分布的地层有中泥盆统纳标组和罗富组(图2)。为主要赋矿层位。主要岩性为石英砂岩、钙质硅质岩、泥岩、泥灰岩、钙质泥岩。

受多期构造活动的影响，矿区构造格局比较复杂，褶皱、断裂、节理、裂隙发育。矿区内褶皱主要有芒场背斜和由其引起的次一级NNW和NW向褶皱，同时还发育有少量NE向褶皱。芒场背斜是主要褶皱构造，轴向约340°，东翼缓、西翼陡，控制了烂坳、大山、马鞍山等矿床的分布。矿床内断裂构造比较发育，NNW向断裂最为发育，是主要的控岩、控矿断裂。

矿区内岩浆岩分布较多，地表出露20多条黑云母石英闪长玢岩、花岗斑岩、石英斑岩脉，在汇龙坳深部有隐伏黑云母花岗岩和白云母斑状花岗岩体，分三次侵入，属燕山晚期侵入体。晚阶段侵入的花岗岩体比早阶段侵入的花岗岩体有较低的酸度和分异程度，岩体为高硅、铝，富钾、低钠，贫镁、铁、钙，属陆壳重熔岩浆型花岗岩(S型)，花岗岩体为含锡、稀有金属成矿岩体。其围岩从下往上，从里往外，含钙的泥质岩石依次变质成黑云-红柱石角岩、透辉-石榴石角岩、透闪石角岩及角岩化岩石。芒场隐伏花岗岩体无论是在空间、时间上，还是在物质来源上，均与本区锡多金属矿床的形成有着密切的关系，它是形成本区矿床的重要含矿母岩[8]。

2.2 矿体特征

矿区内有矿体220个[12]，其中以细网脉型似层状矿体为主要矿体类型，大脉型银锡锌矿体次之，另有接触破碎带矿体、似层状—网脉型矿体。矿体分布相对集中，规模大小不等，最长1100 m，最宽1200 m，总体走向近SN，倾向NE。大脉型银锡锌矿体受断裂控制，含矿断裂多见于罗富组下段第一分层中，其顶、底板围岩均为具有硅化、绿泥石化、碳酸盐化的角岩；细网脉型似层状多产于纳标组上段的石英砂岩或砂岩中，有矿体55个，其中细网脉型似层状综合矿体43个(从中又圈出单独锡矿体34个)，大脉型银锡锌矿体12个。

2.2.1 细网脉型似层状矿体

为矿区主要矿体类型，纳标组上段第二分层为主要含矿层位，第三、第一分层居次，第四分层赋存一些小规模的似层状矿体。矿体沿层产出，产状与围岩基本一致，走向320°～330°，倾角25°～50°，局部倾角5°～15°，矿化连续，矿体稳定，厚度较大(图3)。

主要矿体特征：

61-2号矿体：分布于35～54线，底板高程501～1102 m。总体走向NNW、倾向NEE，倾角25°～50°，矿体长1050 m，宽100～1000 m，厚0.50～12.83 m，平均厚4.97 m，矿体厚度变化系数为63%。50～54线，PK4016、ZK5009至PD404-CM4E一线以西，矿体厚2.19～12.08 m，平均厚6.82 m。锌矿化均匀，Zn品位为0.98%～4.23%，平均1.96%。

62-2号矿体：底板高程500～1088 m，分北、中、南三段。北段分布于35线及其两侧，长100 m，宽90 m；中段分布于35～43线，长490 m，宽300 m；南段分布于46～54线，长510 m，最宽1100 m。矿体厚0.49～22.13 m，平均厚5.97 m，厚度变化系数为83%，属不规则。

63-2号矿体：分布于35～54线，底板高程557～1080 m。矿体呈SN走向，长1050 m，宽100～1020 m，一般宽450 m，平面形态不甚规则。矿体厚0.73～16.18 m，平均厚4.44 m，厚度变化系数为67%，属较规则。

64-2号矿体：底板高程663～1065 m，分南、北两段。北段分布于39～43线，长200 m，宽110 m；南段分布于44～54线，长590 m，宽100～730 m，一般宽300 m，矿体厚0.36～38.51 m，平均厚7.90 m，厚度变化系数为91%，属不规则。

2.2.2 大脉型银锡锌矿体

受断裂控制，呈脉状和透镜状，矿体产状与含矿断裂产状基本一致(图4)。

主要矿体特征：

21号矿体：分布于48～56线之间，矿体走向约158°，倾向68°，倾角46°～66°。矿体分南北两段，南段长50 m，北段长270 m，矿体厚0.33～3.30 m，平均厚1.32 m，埋藏高程711～934 m。Zn品位为0.93%～7.99%，平均品位为4.27%；Pb品位为0.12%～1.61%；Ag、Sn、Zn品位分别为(1.4～210.1)×10-6、0.15%～5.32%、2.00%～6.18%，平均品位分别为38.26×10-6、0.54%、3.92%。该矿体中部向地表有变富的趋势，向深部变薄变贫，向北、向南沿走向有尖灭的趋势。

17号矿体：分布于43～56线之间，矿体埋藏高程761～1126 m。走向140°～170°，倾向NE，倾角46°～87°，矿体长450 m,宽100～340 m，一般宽200 m。矿体厚0.28～12.15 m，平均厚2.34 m。Ag、Sn、Zn品位分别为0～181×10-6、0.04%～1.75%、0.14%～6.80%，平均品位分别为64.1×10-6、0.30%、3.21%。向地表品位变富，沿走向、倾向迅速变贫，厚度变小。

2.2.3 独立锡矿体

从细网脉型似层状矿体中圈出独立锡矿体共计34个，其总的特点是规模不大，矿化不均匀至极不均匀，矿体形状复杂(图4、图5)。

主要矿体特征：

62-2-2号：寓于62-2号矿体中，分布于46～54线之间，矿体走向南北，长1000 m，宽100～460 m。形状复杂。矿体含Sn 0.220%～1.940%、平均0.493%，Zn 0.703%～5.908%、平均2.177%，其品位变化系数分别为79%、75%，属较均匀。矿体厚0.39～8.49 m，平均厚3.81 m，矿体厚度变化系数为77%，属较规则。锡矿化浅部比较富集，向深部迅速变贫，以至尖灭。

61-2-2号：寓于61-2号矿体内，矿化不连续，主要分布44～50线一带，其长轴方向为60°，长900 m，宽100～580 m。另外于52线、54线，也见到该矿体。平均厚1.69 m，平均Sn品位0.337%、Zn 2.374%。

13号矿体：分布于50～56线之间，矿体埋藏高程981～1146 m，走向约139°，倾向NE，倾角37°～73°。矿体长395 m，宽50～185 m，一般宽120 m。矿体厚0.94～6.21 m，平均厚2.17 m。Ag、Sn、Zn品位分别为(8.8～162.5)×10-6、0.009%～0.924%、0.099%～14.716%，平均品位分别为69.9×10-6、0.194%、3.475%。

22号矿体：分布于48～39线之间，矿体埋藏高程738～1110 m，走向180°，倾向E，倾角47°。矿体长600 m，宽50～150 m，一般宽100 m。矿体厚0.3～2.2 m，平均厚1.03 m。Ag、Sn、Zn品位分别为0～510.8×10-6、0.020%～1.55%、0.528%～18.86%，平均品位分别为64.3×10-6、0.291%、5.071%。

2.3 矿石物质组成

本矿床矿物种类繁多，主要矿石矿物有铁闪锌矿、锡石、黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂、闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、脆硫锑铅矿；次要矿物有黑钨矿、白钨矿、辉钼矿、胶黄铁矿、黝锡矿、银黝铜矿；脉石矿物主要有石英、方解石、菱锰铁矿、富锰菱铁矿、菱铁矿、长石、云母、白云石、铁白云石、阳起石、透辉石等；氧化矿石矿物有菱锌矿、异极矿、锌钒、褐铁矿、铅矾、黄锑矿、锑华、臭葱石等。矿床内最常见的矿物组合为银、铅、锑硫盐-方铅矿-闪锌矿组合，其次有锡石-毒砂-石英组合，方铅矿-铁闪锌矿组合，脆硫锑铅矿-闪锌矿、辉锑矿-碳酸盐组合等。矿物生成顺序[8]见表1。

矿石化学成分以Sn、Zn为主，其次为Pb、Ag，矿区平均品位Sn 0.39%、Zn 1.92%、Pb 0.36%、Ag 123.563×10-6，伴生有用组分为Cu、Ga、Cd可综合利用。

2.4 矿石类型与结构构造

矿石类型有致密块状矿石、角砾状矿石、浸染状矿石。矿石结构有自形—半自形粒状结构(图6a)、他形粒状结构、包含结构(图6b)、交代结构(图6c)、乳滴状结构(图6d)等[13]。矿石构造有细网脉状构造、脉状构造、条带状构造、块状构造、浸染状构造、角砾状构造、网脉浸染状构造等。

2.5 围岩蚀变

矿床围岩蚀变强烈，主要蚀变类型为硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化、萤石化、云英岩化和电气石化。硅化分布最普遍，电气石化、云英岩化局限于花岗岩体接触带，萤石化和菱锰铁矿化多发育在大脉型矿体中，方解石化、白云石化发育在钙质泥岩、泥灰岩中。以上蚀变作用常在围岩和矿体中同时出现，与成矿关系密切。在矿体中硅化、白云石化一起出现时，锡铅锌矿化增强。

3 矿床成因

3.1 成矿物质来源

据《广西锡矿》资料[14]，丹池泥盆系成矿元素丰度 (质量分数：10-6) Sn 1.12～2.41 (芒场最高4.8～5.8、地壳丰度1.70)，浓集系数介于1～2之间；而Sb、Pb、Cu、Zn元素丰度 (质量分数：10-6) 分别为1.16～13.21、15.17～42.61、16.63～71.07、33.13～130.45，各元素的地壳丰度 (质量分数：10-6) 分别为Sb 0.60、Pb 12、Cu 63、Zn 94，浓集系数分别为6.13、4.26、3.19和3.24，说明Sb、Pb在泥盆系中有明显的富集，本区地层中Cu、Zn、Sn元素参与了成矿 (但不是主要来源)。地层中Sb、Pb的丰度为Sn的10倍以上，地层来源的倾向明显 (具有双源特点[15])。

芒场大山矿区成矿花岗岩，与大厂龙箱盖特征基本相似，斑状黑云母花岗岩和等粒状黑云母花岗岩微量元素含量 (质量分数：10-6) 为Sn 27.2～34.3、Cu 71～94、Pb 23.3～26.6、Zn 30.7～50.7，远高于维氏酸性岩石平均含量，说明一部分成矿物质与岩浆活动有关，岩浆热液中含有丰富的Sn、Cu、Pb、Zn成矿物质。

铅同位素特征：据广西第七地质队资料[8]，铅同位素组成见表2，矿石铅同位素组成变化范围小，铁闪锌矿、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿铅同位素206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb 三组比值都很接近，地层(D2n、D2l)铅同位素组成变化范围较小，与矿石铅同位素组成很相似，芒场侵入岩铅同位素组成变化较大，在铅同位素组成坐标图上(图7)，矿石铅同位素和地层铅同位素投影点均落在造山带铅演化曲线附近(多数在曲线以上)，分布比较集中。因此认为铅主要是来自沉积岩。

表2 芒场大山锡多金属矿床铅同位素组成

硫同位素特征：以负值为主，δ34S为 -12.09‰～+0.71‰，其中，闪锌矿中 δ34S 为 -6.63‰～-0.64‰；铁闪锌矿中 δ34S 为 -11.53‰～+1.31‰；方铅矿中 δ34S 为 -7.2‰～-2.9‰；磁黄铁矿中 δ34S 为 -12.09‰～-4.89‰，黄铁矿、胶黄铁矿中 δ34S 为 -10.69‰～+0.71‰；毒砂中 δ34S 为 -4.9‰～1.1‰，在硫同位素直方图上 (图8) δ34S 分布弥散，不具塔式分布特征，呈墙垛状多峰分布。说明硫具有多来源，但主要以沉积硫为主。同时也反映了成矿的多期性。

3.2 成矿流体特征

3.2.1 成矿温度

在不同矿脉带中与金属矿物共生的石英包裹体均一温度在变质改造成矿期为280℃～430℃，热液叠加改造成矿期为130℃～370℃，闪锌矿等矿物的爆裂温度为250℃～400℃，与均一法测温结果基本一致，说明成矿作用是在高-中温条件下形成的。

3.2.2 包裹体特征

据王春惠等[16]，石英包裹体有气相、气液相、纯液相及多相包裹体四种类型，以气液包裹体为主；多相包裹体以含大量子矿物及液相CO2为特征，子矿物以钠盐为主，尚有少量钾盐。包裹体成分中以含 Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-和CO2为主，部分样品中出现 [K+]>[Na+] 的现象，显示含矿流体与岩浆热液有一定关系。

3.2.3 氢氧同位素组成

据广西第七地质队(1995)资料[8]，不同岩石氧同位素δ18OSMOW组成：岩浆岩中为1‰～13‰，变质岩中为1‰～22‰，沉积岩中为7‰～38‰。锡石 δ18O 值在岩浆岩氧同位素范围内，石英 δ18O 值偏低，其他矿物和岩石 δ18O 值高，在变质和沉积岩氧同位素组成范围内，组成以上矿物和岩石的水溶液主要以变质水和大气降水为主，并有岩浆水的参入。而石英包裹体 δDSMOW为 -86.8‰～-44.8‰，δ18OH2OSMOW为δO18H2O+7.34‰～+14.66‰，在 δD - δ18O 组成坐标图上(图9)，大山矿床投影点落在变质水区及与岩浆水区交界处，距隐伏岩体较近的汇龙坳矿石中石英氢、氧同位素投影点落在岩浆水区或岩浆水区与变质水区交界处。说明成矿热水可能是岩浆水与变质水的混合水溶液。

3.2.4 碳氧同位素组成

据广西第七地质队(1995)[8]资料，除两个样 δ13C 在 -5.148‰～+5.458‰之间，其余7个样品在-2.728‰～+1.79‰ 之间，即接近零值。δ13C - δ18O组成坐标图上(图10)，灰岩、泥岩、无矿方解石脉的方解石 δ13C - δ18O 投影点落在沉积碳酸盐区，角岩和近隐伏岩体灰岩投影点落在热液碳酸盐区，据广西第七地质队研究，碳主要来自沉积岩，部分为其他来源。

3.3 成矿时代

据王思源等(1990)[17]计算的铅模式年龄，大脉型矿体矿石铅模式年龄为214 Ma～142 Ma；似层状矿体矿石铅模式年龄为399 Ma～288 Ma；侵入岩 K-Ar 法和 Rb-Sr 法计算的年龄值94.7 Ma～81 Ma，据此认为铅主要来自沉积岩，其成矿时代应在泥盆系之后，成矿年龄应小于354 Ma，成矿作用可能发生于华力西末期—印支期。

芒场隐伏花岗岩体全岩 Rb-Sr 法及 K-Ar 法年龄测定为81 Ma～96 Ma[18]，据此将岩体划归燕山晚期。芒场隐伏花岗岩体无论是在空间、时间上，还是在物质来源上，均与本区锡多金属矿床的形成有着密切的关系，它是形成本区矿床的重要含矿母岩。围绕隐伏岩体存在着明显的元素水平及垂向分带特征。本区的Cu、Zn、Sn成矿时期应为燕山晚期。

3.4 成矿机理和成矿模式

芒场大山锡多金属矿床成矿作用，与沉积作用、构造作用、岩浆作用紧密相关，存在两期成矿作用。

丹池地区泥盆纪—二叠纪一直是台沟相环境，晚古生代沉积以碎屑岩夹碳酸盐岩为主的泥盆系，芒场大山锡多金属矿床赋矿地层为中泥盆统纳标组和罗富组，岩性组合为中—细粒石英砂岩、泥质粉砂岩、泥页岩、泥灰岩；Sb、Pb在泥盆系中有明显的富集，Cu、Zn、Sn元素参与了成矿，并且经沉积、变质或岩浆作用初步富集形成的源岩，在重熔或上侵过程中，将围岩中的Sn、Cu、Zn活化带入花岗岩岩浆中。“矿源”包含深部岩浆岩源及上部被侵蚀的一整套围岩，Sn主要通过源岩重熔、分异、岩浆晚期气液蚀变等方式富集。燕山晚期酸性花岗岩侵入，岩体为高硅、铝，富钾、低钠，贫镁、铁、钙，属地壳重熔型成矿花岗岩体(S型)，是成矿的主要矿源及热源。

芒场背斜轴部及两翼罗富组、纳标组层间断裂破碎带为构造成矿活动提供必要的活化迁移通道和容矿空间，NNW向、近SN向断层同NE向断层交叉构成格状断裂系统，矿体呈锯齿状、脉状、折线状等赋存在NNW向、近SN向裂隙中。蚀变特征为萤石化、电气石化、绢云母化、硅化、碳酸盐化、绿泥石化等。矿体形态有陡似层状、倾斜裂隙脉状、透镜状、网脉状、不规则状。矿床类型为沉积—岩浆热液改造型锡多金属矿，其成矿模式见图11。