引用本文
付胜云, 沈长明. 湖南省桃江县板溪锑矿床地质特征研究[J]. 中国地质调查, 2020, 7(1): 30-37.
FU Shengyun, SHEN Changming. Geological characteristics of Banxi antimony deposit in Taojiang County of Hunan Province[J]. Geological Survey of China, 2020, 7(1): 30-37.  
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湖南省桃江县板溪锑矿床地质特征研究
付胜云1, 沈长明2
1. 湖南省地质调查院,长沙 410116
2. 湖南省有色地质勘查研究院,长沙 410015

第一作者简介: 付胜云(1965—),男,高级工程师,主要从事矿产勘查与湖南省矿产地质与区域成矿规律综合研究等工作。Email: 741212046@qq.com。

收稿日期:2018-08-06 网络出版日期:2020-02-20
基金项目:中国地质调查局“中国矿产地质志·湖南卷(编号: DD20190379-17)”、湖南省自然资源厅“湖南省矿产地质志编制(编号: DD20180306)”和国家重点研发计划项目“综合地球物理联合反演与解释一体化平台建设(编号: 2018YEC0603500)”联合资助
摘要

板溪锑矿床位于桃江板溪锑矿成矿带内,开采历史悠久,但对区域地质和矿床地质缺乏深入研究。为了在区域上进一步寻找该类型锑矿,在充分收集前人资料和野外调研的基础上,总结区域地质、矿床地质特征,深入研究控矿因素和成矿时代。结果表明: 锑矿多分布于区域性大断裂旁侧次级断裂与背斜交汇处,深断裂控制金锑成矿带的展布,矿体主要产于NW向、NE向、近EW向、NNW向和NNE向次级断裂中; 区域锑矿的形成开始于加里东期,在燕山期达到高峰。矿区背斜或背斜倾伏端控制了矿床的定位,而背斜中的次级褶皱、断裂、层间破碎带及倾伏端等控制了矿体。矿体主要赋存于前寒武纪冷家溪群、板溪群浅变质岩系中,其次赋存于南华纪—志留纪、泥盆纪—石炭纪的碎屑岩及碳酸盐岩中; 围岩蚀变主要有毒砂化、黄铁矿化、硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化等; 矿石自然类型有石英-辉锑矿矿石、黄铁矿-石英-辉锑矿矿石、毒砂-黄铁矿-石英-辉锑矿矿石、碳酸盐-石英-辉锑矿矿石; 矿床成矿时代属燕山期。研究成果为进一步开展板溪锑矿床找矿提供借鉴和指导作用。

关键词: 桃江县板溪锑矿床; 成矿地质背景; 矿床地质特征; 成矿时代
中图分类号:P618.66 文献标志码:A 文章编号:2095-8706(2020)01-0030-08
Geological characteristics of Banxi antimony deposit in Taojiang County of Hunan Province
FU Shengyun1, SHEN Changming2
1. Hunan Geological Survey Institute, Changsha 410116, China
2. Hunan Institute of Nonferrous Geological Exploration, Changsha 410015, China
Abstract

Banxi antimony deposit is located in the Banxi antimony metallogenic belt in Taojiang County, with long exploitation history but little investigation of reginal and deposit geology. In order to find out more this type of antimony deposits in this region, on the basis of previous data and field investigation, the authors summarized the regional geology and the deposit geological characteristics, and deeply studied the ore-controlling factors and ore-forming era. The results show that antimony deposits are mostly distributed at the junction of secondary faults and anticlines beside regional large faults, and the distribution of gold-antimony metallogenic belts is controlled by the deep faults. Orebodies are mainly formed in secondary faults of NW, NE, EW, NNW and NNE groups. The formation of regional antimony deposits began in Caledonian and reached the peak in Yanshanian. The dip end of anticline or anticline in the mining area controls the location of the deposit, while secondary folds, faults, interlayer fracture zones and dip ends in the anticline control the ore body. Orebodies mainly occurred in Lengjiaxi Group of Precambrian and low-grade metamorphic rock series of Banxi Group, also in clastic and carbonate rocks of Nanhua-Silurian and Devonian-Carboniferous. The wall rock alteration mainly includes arsenopyrite, pyritization, silicification, sericitization, chloritization and carbonatization. Natural type of ore has quartz -stibnite ore, pyrite-quartz-stibnite ore and arsenopyrite-pyrite-quartz-stibnite ore, carbonate-quartz-stibnite ore. The metallogenic epoch of the deposit belongs to Yanshan period. These results will provide reference and guidance for the further ore prospecting of antimony deposits in Banxi area.

Keyword: Banxi antimony deposit in Taojiang County; metallogenic geological background; geological characteristics of the deposit; metallogenic age
0 引言

湖南省板溪锑矿床属中低温岩浆热液脉状充填型锑矿床, 该矿床勘探开采历史悠久, 是一个大型的老矿山。从发现至今, 已有较多关于该矿床地质[1, 2, 3]、成矿流体[4]、矿床成因[5]和地球化学[6]等方面的研究成果, 但对区域地质及矿床地质没有开展深入的研究和探讨。近几年, 在“ 中国矿产地质志· 湖南卷” 项目实施过程中, 通过收集矿区普查-勘探、区域锑矿潜力评价、成矿预测资料及相关论文专著等[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27], 并结合野外调研, 针对区域地质、矿床地质(含成矿时代)进行研究和总结, 获得的新认识可为进一步找矿工作提供借鉴及引领。

1 区域地质概况
1.1 区域地层

研究区北侧分布锑矿床主要成矿层位: 冷家溪群、板溪群五强溪组上段; 南侧分布次要成矿层位南华系— 下古生界: 锑矿赋存于南华系下统长安组— 上统洪江组(南陀组), 震旦系下统金家洞组(陡山陀组)、上统留茶坡组(灯影组), 寒武系下统牛蹄塘组、中统敖溪组(高台组)、上统探溪组(车夫组), 奥陶系下统桥亭子组, 志留系下统龙马溪群, 泥盆系中统棋梓桥组、佘田桥组及上统锡矿山组, 石炭系下统石磴子组中。赋存锑矿床的岩石类型主要为碳酸盐岩及碎屑岩。

1.2 区域构造与岩浆岩

区域大地构造一级单元属扬子陆块区。二级单元北部为上扬子陆块, 南部为湘桂裂谷盆地[7], 西部有沃溪— 辰山锑矿成矿带(Ⅴ -1), 东部有桃江板溪锑矿成矿带(Ⅴ -2)[8]。地壳经历了强烈的东安运动(武陵运动)、雪峰运动、加里东运动、华力西— 印支运动及燕山运动[9]。城步— 桃江深大断裂向北东经沩山岩体、芙蓉岩株, 循30° 方向延伸, 与安化— 宁乡东西构造相交, 板溪锑矿就位于两组构造复合部位之大福坪断裂上升盘(图1)。

图1 区域地质矿产图[8]
1.地质界线; 2.不整合地质界线; 3.实测/推测断层; 4.湖南锑矿五级成矿带及编号; 5.层控型金矿; 6.层控型锑金矿; 7.层控型锑钨矿; 8.层控型锑矿; 9.热液型脉状锑矿; 10.青白口系冷家溪群; 11.青白口系板溪群; 12.南华系— 奥陶系; 13.志留系; 14.泥盆系; 15.石炭系; 16.二叠系; 17.白垩系; 18.古近系; 19.第四系; 20.加里东期花岗闪长岩; 21.加里东期辉长岩; 22.印支期早期二长花岗岩; 23.印支期早期闪长岩; 24.印支期晚期花岗斑岩; 25.印支期晚期二长花岗岩; 26.燕山期中期二长花岗岩; 27.花岗斑岩岩脉; 28.辉绿岩Fig.1 Regional geological and mineral map[8]

研究区岩浆活动频繁。南部沩山岩体和芙蓉岩株属燕山晚期的复式岩体(株), 由酸性二长花岗岩、二云母花岗岩、黑云母二长花岗岩和黑云母花岗闪长岩等组成; 矿区北部外围的小港矿段有石英斑岩脉产出于EW向构造带中, 最北面有桃江岩体(加里东期)。燕山期岩浆活动为成矿提供了丰富的物质来源。

1.3 区域地球化学

大陆地壳丰度 C1[11]与大陆地壳丰度的中值M比较, 有K1=C1/M。研究区含量丰富(K1≥ 1.5)的组分有Sb、B、As、Cd、Hg、SiO2、U、Li、Bi、Th、Zr、Pb、Nb、La、Sn、W、K2O、Al2O3, 含量较丰富(1.2≤ K1< 1.5)的元素有Y、Ag, 含量相当(0.8≤ K1< 1.2)的组分有Ba、Zn、Be、Ti、P、F、Mn、Cu、Au、Fe2O3、Mo, 含量较贫乏(0.5≤ K1< 0.8)的含量有V、Cr, 含量贫乏(K1< 0.5)的组分有Co、Ni、MgO、Sr、Na2O、CaO。区内含量丰富的Sb、As、Hg及含量相当的Au的地球化学组合异常见图2。

图2 研究区金砷锑汞地球化学组合异常[8]
1.金异常范围及内带下限值12× 10-9; 2.金异常范围及中带下限值4.5× 10-9; 3.金异常范围及外带下限值1.5× 10-9; 4.砷异常范围及砷异常下限值30× 10-6; 5.锑异常范围及锑异常下限值5× 10-6; 6.汞异常范围及汞异常下限值165× 10-9; 7.重砂一级异常; 8.重砂二级异常; 9.层控型金矿; 10.层控型锑金矿; 11.层控型锑钨矿; 12.层控型锑矿; 13.热液型脉状锑矿; 14.地名Fig.2 Geochemical anomaly map of gold, arsenic, antimony and mercury in the study area[8]

研究区变异系数高(≥ 1.5)的组分有W、Sb、Au、Cd、As、Mo、Zn、Hg、Mn、Ag、CaO, 变异系数较高[1.2, 1.5)的组分有Bi。其中W、Sb、Au、Mo、Zn、Ag、Bi等是本区的主要成矿元素。

1.4 区域矿产

沿城步— 桃江深大断裂两侧, 广泛分布有白钨、钨锑、锑、锑金矿。分布在芙蓉岩株、沩山岩体内外接触带的有宁乡司徒铺白钨矿、安化廖家坪金锑矿、寺溪白钨矿、太平铺金矿、芙蓉寨白钨矿, 另紧靠断裂上下盘有安化大福坪镇的五里牌、吴家碑、白牛潭、刘家湾等多个锑矿床(点)及卢富铜、铅、锌矿点。

至2011年底安化— 宁乡地区共有矿产地13处[8](图1); 与金锑矿有关的矿床类型主要有沃溪式层控热液型钨锑金矿、板溪式石英脉型锑矿。板溪式石英脉型锑矿矿床类型按矿种组合可分为锑矿床、锑金矿床和钨锑金矿床[10], 按成因类型为中低温热液型(脉状)锑(钨金)矿床; 不同类型的矿脉在地表都有深度一般为2~15 m的氧化带, 表现为似铁帽、硅化体、锑华、铁锰土、褪色化带。沃溪式层控热液型钨锑金矿床主要赋存于沃溪断裂下盘之层间断裂带中, 赋矿地层为元古宇板溪群[12, 13]。成矿作用的垂向分带较普遍, 矿体具有沿倾向发育较深和侧伏成矿的特点, 渣滓溪锑矿延深超千米[14]。

结合前人资料[15, 16, 17, 18, 19, 20], 本文总结区域锑矿地质及成因类型如表1所示。

表1 矿床地质及成因类型划分 Tab.1 Division of geological and genetic types of deposits
2 矿区地质

矿区位于桃江230° 方位, 直距25 km处。截至2015年, 查明锑矿资源储量125 699 t, 保有资源储量16 968 t, 为大型矿床; 矿床Sb平均品位为10.94 %, 伴生As、Au平均品位分别为0.70 %、0.56 g/t; 矿区保有资源储量被全部占用。

矿区地层为五强溪组上段(图3), 由一套具滨海— 浅海相复理石沉积建造特征的区域浅变质岩系组成[21]。按岩性自下而上分3个亚段: 第一亚段为灰至灰绿色厚层状凝灰岩、凝灰质板岩、绢云母板岩及板岩; 第二亚段为灰绿色厚层状绢云母板岩, 下部为凝灰质板岩; 第三亚段为灰至灰黑色粉砂质板岩、条带状粉砂质板岩、含粉砂质绢云母板岩。矿体主要赋存在五强溪组上段第一亚段上部和第二亚段下部, 岩性以板岩、凝灰质板岩及变沉凝灰岩为主。

图3 桃江县板溪锑矿区地质略图[21]
1.五强溪组上段第三亚段; 2.五强溪组上段第二亚段; 3.五强溪组上段第一亚段; 4.花岗斑岩; 5.矿脉及编号; 6.蚀变带(局部含小断层); 7.地质界线; 8.背斜; 9.向斜; 10.压性断裂及产状; 11.扭压性断裂及产状; 12.张扭性构造及产状; 13.挤压带; 14.实测及推测性质不明断裂及产状; 15.岩层产状Fig.3 Geological sketch of Banxi antimony deposit in Taojiang County[21]

矿区地层中Cu、Pb、Zn元素含量很低, 均低于地壳丰度, 而Sb、Au两元素含量较高。在3个岩性亚段中, Sb含量由上而下呈递增趋势。

矿区位于安化— 浏阳EW向构造带西段、羊角塘— 三塘街复式背斜南翼的次级天树山背斜倾伏端与NNE向桃江— 城步断裂带北东端大福坪断裂(F1)的反接复合部位, 构造较复杂。

(1)EW向构造。总体为一复式背斜构造, 轴向近EW, 呈两翼对称的弯曲状。在21个次一级褶皱中, 向斜较开阔, 背斜较紧密, 其轴部往往发育有陡立的轴面破劈理。与成矿有关的主要有小港背斜及蒋家冲背斜。断裂(蚀变带)常平行于褶皱轴向成群出现, 主要分布于小港背斜及蒋家冲背斜核部, 共计发现有12条。断裂长300~1 200 m不等, 破碎带宽0.1~5 m, 常有岩脉、石英脉、含锑石英脉充填, 构造角砾岩及片理发育。断层面常呈波状弯曲, 破碎带空间多为上宽下窄。

(2)NE向构造。大福坪断裂(F1)规模大, 全长大于50 km, 循30° 方向斜贯整个矿区, 倾向NW, 倾角65° ~85° 。断裂沿走向方向波状弯曲明显, 倾斜方向则较平直。破碎带宽度一般3~7 m, 最宽达60余m, 由两侧向中心发育挤压构造带→ 硅化破碎带→ 片理化带→ 石英脉角砾岩带, 见有辉锑矿化、毒砂黄铁矿化等。F1是NNE向桃江— 城步断裂带区域性导矿构造北东端部分, 它与早期EW向背斜交切复合部位, 尤其是断裂的上升盘, 是成矿的有利地段, 控制矿床的定位。

(3)与F1呈” 入” 字型相交的低序次NE向或NNE向断裂是主要容矿构造, 控制了矿脉(体)的分布。其中1、2号矿脉断裂规模最大, 含矿最好且均居F1断裂的上盘。

(4)区内有1组NE向、1组NW向相互垂直的左型平移的成矿后断裂构造, 前者较后者发育, 错距一般1~6 m。

区内无大的岩体出露, 仅见浅成岩脉分布, 主要有酸性岩脉-花岗斑岩及基性次火山岩脉— 玄武(玢)岩, 以前者为主, 岩脉侵入时代为燕山期, 锑矿形成晚于岩脉。花岗斑岩脉中Sb含量高达(100~1 000)× 10-6, As为(50~100)× 10-6, 反映出Sb、As两元素比同类脉岩正常含量高。人工重砂中见到辉锑矿、毒砂, 化探原生晕测量亦有锑(10.22× 10-6)、砷(6.32× 10-6)异常, 加之旁侧有硅化蚀变现象, 因此, 本区成矿主要与燕山期花岗岩的热液活动有关。

玄武(玢)岩与围岩硅酸盐分析结果可以反映岩浆分离结晶作用程度低。Sb、Au含量较高, 分别为90× 10-6和0.05× 10-6, 是地壳背景值的450倍和十几倍, 可能是火山喷发时从地幔带来。玄武(玢)岩可能是本区富锑矿的物质基础。

区内热液蚀变现象比较普遍, 多沿断裂及旁侧碎裂化岩石进行。与成矿关系密切的围岩蚀变主要为黄铁矿化、毒砂化和硅化; 重砂特征矿物为自然金、毒砂、黄铁矿。

蚀变呈带状分布, 可大致分为强、中、弱3带。强带紧靠矿脉, 以毒砂化为主, 伴有黄铁矿化、硅化、绢云母化, 带宽0.5~3 m。中带位于强带外侧, 毒砂化、绢云母化减弱, 黄铁矿化、硅化发育, 带宽2~45 m。弱带以绿泥石化、碳酸盐化为主, 绢云母化弱, 带宽3~47 m。当强、中、弱3带同时出现时, 锑矿化增强, 出现富矿体; 蚀变3带发育不齐全, 特别是缺少毒砂矿化时, 锑矿化减弱; 只有绿泥石化、碳酸盐化, 特别是绿泥石化大量出现时, 往往矿化减弱或预示矿体即将尖灭。

3 矿床地质

区内锑矿分布于背斜核部, 严格受断裂控制(图4), 共发现矿脉6条, 以2号矿脉规模最大, 其次为1号矿脉, 其余矿脉规模均较小[8]。矿脉分2组: ①NE向矿脉为主要矿脉, 由1、2、3号等矿脉组成, 分布于矿区的南部, 其中1号矿脉北东端横村坑一带见多处民采坑道, 已断续采出一些辉锑矿石, 且见蚀变带延伸分布, 在1号和2号矿脉之间还可能发现新的平行分布的隐伏矿体; ②EW向脉组由4、11号等矿脉组成, 分布于矿区北部小港背斜南翼靠近转折端的部位。3号、11号、17号脉仅西部地表及浅部见工业矿体, 但往深部矿化有变富趋势, 可边采边探。

图4 桃江县板溪锑矿区A-A'剖面[21]
1.五强溪组上段第三亚段; 2.五强溪组上段第二亚段; 3.五强溪组上段第一亚段; 4.板岩; 5.绢云母板岩; 6.凝灰质板岩; 7.含粉砂质绢云母板岩; 8.粉砂质板岩; 9.杂砂岩; 10.变沉凝灰岩; 11.变质长石石英砂岩; 12.破碎带; 13.条带状粉砂质板岩; 14.矿脉及编号; 15.蚀变带及编号; 16.砂质板岩; 17.花岗斑岩; 18.勘探线编号/钻孔编号Fig.4 A-A' section of Banxi antimony deposit area in Taojiang County[21]

2号矿脉发现矿体13个, 各矿体中单样Sb最低含量0.21%, 最高达67.20%, 平均含量最低5.56%, 最高达32.36%, 一般10%~20%。其中, 主要矿体长522 m, 厚0.47 m, 倾角47° , 埋深70~182 m, 资源储量占总量的32.97%。

矿石的矿物成分比较简单, 金属矿物以辉锑矿为主, 伴有毒砂、黄铁矿和微量自然金、黄铜矿、闪锌矿等, 脉石矿物以石英为主, 少量绿泥石、白云石、方解石、绢云母及微量磷灰石、长石等。

矿石具有花岗变晶结构、自形粒状结构、残余结构、揉皱结构、聚片双晶结构、格状结构及压碎结构等。矿石的构造主要有块状构造、浸染状构造、脉状构造、角砾状构造、条带状构造。

按矿物组合划分矿石主要有石英-辉锑矿矿石(图5)、黄铁矿-石英-辉锑矿矿石、毒砂-黄铁矿-石英-辉锑矿矿石、碳酸盐-石英-辉锑矿矿石, 按矿石构造划分有块状辉锑矿矿石、浸染状辉锑矿矿石(图6)、混合型辉锑矿矿石、角砾状辉锑矿矿石。

图5 石英-辉锑矿矿石Fig.5 Quartz-stibnite ore

图6 浸染状辉锑矿矿石Fig.6 Disseminated stibnite ore

根据矿物共生组合与元素的地球化学特点, 将板溪锑矿床成矿作用从早到晚划分为4个成矿阶段: Ⅰ .硅-钨-金阶段; Ⅱ .硅-金-锑阶段; Ⅲ .硅-砷-锑阶段; Ⅳ .碳酸盐-锑阶段。其中硅-砷-锑阶段是矿床形成的主要阶段。

矿石工业类型为单一锑矿类型。矿石成因类型为中低温岩浆热液脉状充填型锑矿床。

矿区水文及工程地质条件简单, 环境地质条件简单偏中等。

4 成矿时代、矿床富集规律及找矿远景
4.1 成矿时代

区域锑矿的形成开始于加里东期, 燕山期达到高峰(表4)。加里东期, 伴随着构造运动, 形成了受层位控制的热液充填型金锑钨矿床(沃溪), 而印支期成矿作用继承发展, 但成矿强度增加不明显, 而燕山期, 伴随岩浆活动, 混合热液作用强烈, 成矿作用分布广泛, 成矿规模大, 大部分锑矿资源均形成于燕山期。

表4 代表性锑矿床的成矿时代[6, 22, 23, 24, 25, 26] Tab.4 Metallogenic age of representative antimony deposits[6, 22- 26]

另外, 据矿脉与花岗斑岩脉产出空间的先后顺序及区域资料的对比, 判断矿体的成矿时代为燕山晚期。综上所述, 板溪锑矿床形成于燕山期。

4.2 矿床富集规律

矿区EW向脉组矿化差, 而NE向脉组矿化强; F1上升盘近背斜轴部矿化好, 下降盘或远离背斜轴部矿化差; 近背斜轴部的次级背斜部位矿化强, 而次级向斜部位矿化减弱; 参考前人锑矿控矿资料[27], 可知矿化富集的其他有利构造是: 断裂面较平直、羽状裂隙发育、2组裂隙相交或交叉隙发育等部位以及有断层泥出现的地段; 矿脉围岩为凝灰质板岩、变沉凝灰岩, 且有夹层时一般矿化较好, 品位较富; 当矿脉进入纯板岩时, 往往形成较紧闭的构造带(片理化带)或仅存在构造面, 矿化虽较强, 但厚度变薄, 甚至达不到工业要求。

4.3 找矿标志及找矿远景

矿区找矿标志有: NNE向主干断裂旁侧低序次断裂与背斜构造的复合部位, 是找矿的构造标志; 地表褪色蚀变带内有石英脉破碎带或角砾岩, 且具褐铁矿化时, 为直接找矿标志; 断裂、蚀变带中Sb、As含量明显高于围岩, 当地球化学丰度Sb≥ 35× 10-6时, 深部均见辉锑矿矿体, 为地球化学找矿标志; 老硐、废石堆亦是找矿的直接标志。

Ⅱ 号脉带32线至16线之间深部550 m以下具有较好的资源前景, 下一步勘查工作应重点考虑加大对该区域的投入。针对Ⅰ 、Ⅱ 号脉带边部矿体延伸情况不明, 均为断层控制, 因此, 矿区边部找矿应先分别查明8线、19线及34线控矿构造的基本要素, 用以预测边部矿体赋存部位。总之, 区内还有较大的找矿远景。

5 结论

(1)区域锑矿床类型有沃溪式层控热液型钨锑金矿、板溪式石英脉型锑矿。区域锑矿的形成开始于加里东期, 燕山期达到高峰。地层、构造、岩浆岩、地球化学异常等共同决定锑矿带的分布及矿床的定位。

(2)板溪锑矿床主要赋存于前寒武纪冷家溪群、板溪群浅变质岩系中, 其次赋存于南华纪— 志留纪、泥盆纪— 石炭纪的碎屑岩及碳酸盐岩中。

(3)板溪锑矿床具有明显的构造控矿特征, 深断裂控制金锑成矿带的展布, 矿体主要产于NW向、NE向、近EW向、NNW向和NNE向次级断裂中; 矿区背斜或背斜倾伏端宏观控制了矿床的定位, 而背斜中的次级褶皱、断裂、层间破碎带及倾伏端等控制了矿体。

(4)板溪锑矿床形成于燕山期。其围岩蚀变主要有毒砂化、黄铁矿化、硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化等; 矿石自然类型有石英-辉锑矿矿石、黄铁矿-石英-辉锑矿矿石、毒砂-黄铁矿-石英-辉锑矿矿石、碳酸盐-石英-辉锑矿矿石; 矿床类型属中低温岩浆热液脉状充填型锑矿床。

(责任编辑: 常艳)

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