湖南锡矿山锑矿床32型找矿模型
湖南锡矿山式锑矿床，又称碳酸盐型沉积改造层控锑矿床(孙延绵，1999)，一般产于陆源碎屑岩-浅海碳酸盐岩建造中。大多数矿床主要赋存于石灰岩、白云岩或燧石岩中，并以围岩硅化为特征。硅化占原岩蚀变，沿层间破碎带或断裂带呈平面或线状分布形成硅化体，矿体产于硅化体中。矿体与地层呈整体接触，仅局部地段有小角度斜交，呈多层状；矿床明显受地层、背斜和断层因素控制。含矿地层岩性组合复杂，明显控制锑矿产量。大部分存款都是大额的，有些还是超大额的。一般为单一辉锑矿类型，脉石矿物主要为应时或方解石。
这类矿床在我国集中分布在湘中，以被誉为“锑都”的湖南锡矿山锑矿为典型代表。目前，该地区已发现40多个此类矿床，分布在娄底、涟源、冷水江、邵阳等地。锡矿山锑矿以其超大型规模而闻名。根据中国矿产情况，截至1996年底，锡矿山锑矿累计探明储量为85。92 ×104t，占全国锑矿储量的25%，其他矿床储量均在中等以下。此外，云南广南木里大型锑矿床也是这类典型矿床的重要代表。
我国锑矿床类型多、规模大，一直是矿床地质学家关注的焦点。近年来，我国锑矿床的分类方法大致有三种(孙燕棉，1999c)。
1)根据矿体形态、矿化方式、控矿条件和矿石构造进行分类。金属矿床(1987)和姚主编，将锑矿床分为三种类型，即:①层状、层状锑矿床；②热液脉状锑矿床；③红壤中残留的锑矿床。
2)成矿作用为主，结合成矿物质来源和主要成矿地质条件。吴家达、张九龄(1996)将中国锑矿床划分为六种类型，即:①沉积改造型；(2)喷射沉积改造型；③火山沉积改造型；④沉积变质和改造；⑤岩浆热液充填型；⑥表生积累型。
3)吴家达等(1989)将中国锑矿床分为七种类型，即:①碳酸盐型；②碎屑岩型；③浅变质岩型；④海相火山岩型；⑤陆相火山岩型；⑥岩浆期后类型；⑦外源积累型。其中碳酸盐锑矿床储量最大，最重要(表1)。
表1中国主要典型锑矿床(截至1996)
继续的
二、地质特征
1.区域地质背景
我国此类矿床主要分布在扬子准地台南缘和华南褶皱系北侧，即两个构造带相邻的过渡部位(图1)，属于晚加里东地槽褶皱系，地槽型建造主要由震旦系-志留系组成。志留纪末的晚加里东运动将华南地槽改造为地台，并与扬子准地台合并，沉积了与扬子准地台相似的泥盆纪-中三叠世地台盖层。自晚三叠世以来，华南(包括扬子准地台)进入大陆边缘活动带的发展阶段，成为西太平洋大陆边缘活动带的重要组成部分。印支运动使泥盆纪-三叠纪沉积盖层全面褶皱，燕山运动使褶皱进一步加强和复杂化，其构造方向主要为北北东向，近南北向。
图1中国华南锑矿带锑矿分布示意图(引自肖等，1992)。
宏观上，这类矿床明显受沉积构造因素(如生物礁、相变、不整合、岩溶盆地边缘、盆地隆起等)制约。).锡矿山矿田出露地层为寒武系、泥盆系和二叠系，其中含矿地层主要集中在泥盆系。泥盆系是中国锑矿最重要的含矿地层。勘探发现的大型矿床较多，已探明的锑储量占全国总锑储量的64%，如湖南锡矿山、广西大厂、云南木里、广东乐家湾、陕西公馆等，均位于华南锑矿带。该类矿床的矿体产于硅化岩中，区内褶皱、断层十分发育，分布方向与主体构造线基本一致。矿化受地层、背斜和断层共同控制。
2.矿床的地质特征
(1)结构特征
该类锑矿床的基本控矿构造为“背斜加一刀”即含矿泥盆系地层形成背斜构造，背斜轴部或两翼被断层切割。其主要断裂是主要的导矿通道，背斜是重要的容矿构造。背斜处的岩石破碎，特别是与大断层相交的背斜轴部，具有波状侧向次级褶皱的背斜轴部，背斜翼部的偏转，背斜的倾斜端，层间断裂，层间破碎和层间剥离相对发育。这些构造空间是极其重要的控矿构造，为后期矿物的赋存提供了最佳场所。同时，其上部被孔隙度小、防渗性能好的页岩所覆盖，形成一个封闭的空间，有利于矿液的聚集，形成规模大、形状稳定的完整矿体。
如锡矿山地区断层比褶皱更发育，一系列北北东(F75)、北东(F3)、北西向不同规模的断层和断裂带构成了完整的断层构造体系。锡矿背斜西翼呈北北东向两端倾斜，短轴状，被北北东向F75大断层切割，东翼平缓开阔，东部也有断层(被煌斑岩充填)。南北应力后期扭折后，东翼转化为4个次级右倾短轴背斜，西翼常被次级纵向断层切割，形成“背斜加一刀”控矿构造(图2)。
图2湖南锡矿山锑矿剖面图(引自杨等，1998)。
图3木里矿段锑矿体的形态清楚地表明了矿体与褶皱构造的相互依存关系。区内北西向分布的木里背斜和2号、3号背斜被北西向的那外、小普弄次级断层切割，东南被西洋江断层切割，矿床位于这些断层所夹的复合褶皱带中。
图3中国云南木里锑矿床地质示意图(引自黄敦义等，1997)1-中三叠世；2-上泥盆统柳江组和五指山组；3-中泥盆统破坡组；4-下泥盆统坡脚组；5-故障；6—矿体露点
(2)含矿地层和岩性
这类矿床一般产于上古生界泥盆系-三叠系碳酸盐岩地层中，其中泥盆系为主要含矿地层，厚度大，露头完整。产于浅海的陆源碎屑岩-碳酸盐岩地层中，大部分矿床为灰岩、白云岩和白云质灰岩，或以燧石岩为主要容矿岩石。矿体的上盘围岩通常为页岩或泥质页岩，起到有效的屏蔽层作用，矿物不易流动，而石灰岩或燧石岩是有利的容矿岩石，有利于矿物富集。同时，这种多岩性组合不仅是矿物聚集的有利岩性条件，而且在物性上脆塑性岩石的叠加往往能形成良好的运、储、盖封闭环境，对成矿最为有利。以锡矿山为例，上泥盆统蛇田桥组为主要含矿地层。蛇田桥组分为上、中、下三个岩性段，上、下岩性段分别为页岩段和砂岩段。中段是主要含矿层位，由灰岩、白云岩、页岩和砂岩韵律夹层组成。石灰岩和白云石是主要岩石(82。47%)，其次是砂岩(8。06%)和泥岩(9。47%).石灰岩的孔隙度较大，一般在0。3%比2。2%，有利于矿物的渗透或富集，而上部页岩孔隙度较小，仅为0。2%比0。4%，不利于渗透，起到很好的屏蔽作用，容易富集矿物质。
(3)岩相古地理
岩相古地理对此类锑矿床的成矿有重要影响。这些矿床大多位于古陆边缘，处于隆起和凹陷的过渡地带。例如，中国南方的锑矿床主要分布在江南古陆的南部和西南部边缘，或贝约古陆的北部边缘。多位于滨海-浅海环境的半封闭海湾或泻湖沉积相带，物质来源丰富，海水不深，易蒸发盐化，非常有利于锑的富集。主要产于两种沉积相:局限台地(封闭盆地)相和台地海沟(盆地)相。如锡矿山，位于江南古陆南缘湘中盆地内湾，半封闭条件，位于涟源恒山滨海盆地，潮下潮间带能量低，水动力弱，海水浅。上泥盆统蛇田桥组含矿岩系，下段分别沉积泥质砂岩，中段沉积泥晶灰岩夹白云质灰岩、砂岩和页岩，上段沉积泥晶灰岩、白云质泥晶灰岩和页岩的海侵序列。但在成矿阶段中期，为局部海退过程，弱还原环境有利于锑的富集。当时北部和西部有前震旦纪地层组成的古陆，南部有震旦纪和寒武纪地层组成的白马山和毛子岭古岛。这些地层富含锑，为盆地沉积提供了丰富的物质条件。此外，沉积构造中可见泥裂缝、鸟眼、叠层石、纹层、微波水平层理和斜层理，并有大量的有孔虫、菌落和单珊瑚、腕足动物，其次为苔藓虫、有孔虫、介形虫、棘皮动物和石灰质藻类。
图4生物礁类型与矿化类型关系图(木里锑矿646坑口示意图)(引自郑等，1988)
值得一提的是，云南木里锑矿含矿岩系下泥盆统坡脚组中段有木里礁。生物礁沿木里背斜核部断续分布，长达8公里以上，背斜核部最厚。生物礁的形态与锑矿分布基本一致，生物礁的分布方向就是矿体的分布方向(图4)。生物礁的宽度和厚度也与矿体的规模和品位成正比(郑等，1988)。
如前所述，这类锑矿床与一定的岩相古地理环境有关，但没有一定的岩相古地理就没有相应的锑矿床，要结合其他成矿条件，如构造、矿源层等来研究确定。
(4)矿体特征
在盖层稳定、封闭性好(背斜端部缓倾)的条件下，矿体形态以层状、似层状为主，部分呈囊状、鞍状。主要分布在背斜轴部或转折端及其附近。锑主要沿裂隙和孔洞充填，孔洞密集的含矿区更为丰富。在封闭条件差的狭窄、褶皱紧密或破碎的地区，矿化不连续，矿体以透镜状或囊状为主。
锡矿山锑矿区矿体主要呈层状、似层状和条带状。层状和层状矿体的特点是形状简单，延伸长，矿体稳定，品位高(裴等，1998)。矿体受层位控制，顶板为页岩和泥质页岩。矿体主要分布在背斜的轴部和倾向端。随着地层倾角的增大，矿体变薄甚至尖灭。条带状矿体分布在F75和F3断层下盘，延伸深度和倾角可达1000m以上，宽度约150 ~200m，不受层位控制，但岩性分层影响矿体的局部形态和规模。
木里锑矿区矿体严格受木里背斜转折端控制，产于转折端下泥盆统坡脚组中部的燧石地层中。由于背斜为闭合褶皱，含矿段岩石厚度在转折端增加，向两翼变薄，最大厚度为10。5米，平均成绩6分。45%.陡翼伸出长度小，缓翼伸出长度大，有捏缩或分支现象(黄敦义等，1997)。矿体在剖面上呈典型的马鞍形，在纵向上沿背斜轴部连续产出。缓翼尖灭再现的矿体呈层状，长度仅100多米。值得注意的是，在西南翼坡脚组上段的燧石地层中也局部出现小矿体，这是木里背斜缓翼的延伸方向(图5)。
(5)围岩蚀变和矿石矿物
围岩蚀变主要是硅化，其次是碳酸盐化、黄铁矿化、绢云母化、重晶石化和氟化。硅化作用是最重要和最广泛的围岩蚀变，它控制着锑矿化的范围。硅化规模大，层状发育，多层产出，其分布受背斜和断层控制。硅化与锑矿化关系密切，前人总结为“有矿化必有硅化，反之亦然”。碳化作用一般以硅化外带围岩蚀变的形式存在。
矿石矿物组成单一，主要金属矿物为辉锑矿，其次为黄铁矿，脉石矿物为应时、重晶石和方解石，氧化矿物为脆硫锑铅矿和脆硫锑铅矿。矿物组合包括辉锑矿-应时组合、辉锑矿-方解石组合和辉锑矿-应时-方解石组合。块状、晶簇状和角砾岩是最常见的矿石构造，其次是浸染状、脉状和条带状构造。
图5中国云南木里锑矿18线剖面图(引自王临江等，1994)。
矿石类型主要为应时-辉锑矿，其次为方解石-应时-辉锑矿，局部和个别部位为重晶石或萤石-应时-辉锑矿。纵向上，背斜拱形部分矿石类型较多，形成复杂的矿化带，向背斜两端逐渐过渡为前两种主要锑矿类型，为双型双矿化带，再从两端向背斜倾没端过渡为应时-辉锑矿单一型矿化带。从单一形态矿石到复杂矿石，矿体形态从简单稳定到复杂多变，锑矿规模从小到大，品位从贫到富。上述矿石类型的分布规律可用于指导成矿预测和找矿。
(6)地球化学特征
这类矿床的含矿物碳酸盐岩中锑的丰度一般较高，比地壳中锑的丰度高几十到上百倍。如锡矿含矿岩石中锑的平均丰度为21.98× 10-6，而广南木里含矿燧石岩石中锑的平均丰度为(165 ~ 180)。
表2我国锡矿山和木里锑矿含矿碳酸盐岩中锑含量。
此外，该类矿床中的锑、汞、砷三种元素共生关系密切，其含量有随新老形成而增加的趋势。根据王林江等人(1994)的研究，上述元素组合在木里矿床明显富集，其克拉克值均大于10× 10-6。而在锡矿山地区，硅化后Sb、Hg、As含量急剧增加(表3)，反映了成矿过程中成矿元素和伴生元素的富集，这些元素的富集与硅化密切相关。
表3湖南锡矿山锑矿床中泥盆统蛇田桥组主要成矿元素含量及硅化富集程度。
来源:吴家达等，1989，略有修改。
该类矿床中辉锑矿的平均爆炸温度为212 ~ 220℃(匡，2000；捷润，1991)，且自上而下有明显的上涨趋势。硫同位素组成的特点是富含重硫。硫化物矿石的δ34S值变化很大，从-2。3到+11。6.
三。矿床成因及找矿标志
1.矿床成因
关于该类矿床的成因，长期以来一直存在争论，主要可归纳为三种成因观点:①岩浆热液成矿说；②热水成矿理论；(3)层状矿床或沉积-改造(改造)成矿理论。时至今日，不同学者之间仍存在很大分歧。
(1)中低温热液成因
中低温热液成因理论强调成矿物质来源是多源的，成矿作用是多期的，控矿构造是多类型的。林兆峰等(1987)在研究湘中锑矿床后，提出了锡矿山锑矿床的构造-成矿模式(图6)和锑矿床成矿的概念模式(图7)。认为锑矿床的成矿物质主要来自深部混合岩浆，深源或基底矿物和热液(介质)随地层中的成矿成分沿深大断裂运移上升，经过燕山期新华夏期构造活动，在与一定的遮挡、隆升和伸展作用伴生的构造环境中聚集形成矿物。这种构造环境的特点是封闭和开放、低压、弱酸性和还原环境。新华夏构造是本区的主要控矿构造，既有挤压又有伸展，多次挤压和伸展交替进行。由于挤压作用，含矿溶液沿深大断裂向上运移，从压力高的挤压区向邻近的隆起拉张区运移；但在隆起和伸展区，空间相应变大，压力减小。当有一定的屏蔽创造较好的封闭条件时，锑会随着温度的降低和pH值的变化而沉淀聚集。
(2)热盐水作用的原因
早期成矿阶段属于晚泥盆世。该类矿床位于扬子地台台南东缘，加里东褶皱带的断陷盆地在NWW-SEE方向的长期伸展状态下，产生了一系列成因和空间分布密切相关的伸展构造。同时，同生断层发育，在开阔的盆地水下出现地堑和地垒地形。接受剥蚀和地堑内古陆长期风化形成的金属元素，为成矿准备了充足的物源。
同时，在伸展构造的崩塌过程中，沉积的古陆地风化剥蚀和金属元素被海底成岩作用压实。在压实过程中，岩层中的孔隙水被压缩释放，形成以卤化物为主的热卤水，再加上地下渗流，受到地热和深部岩浆的热作用，形成弱酸性、富含有机质、高盐度的热卤水，为成矿提供了来源。同生断层也是沟通深部热水循环的主要通道。通过加热，围岩中的有用成分在循环过程中被活化转移(地层中的锑元素被提取出来)，并沿断层上升至地表浅部。在不透水地层的遮挡和屏蔽下，地层中发生沉淀交代作用，形成初始硅化岩，锑矿化微弱。
图6中国锡矿山锑矿床构造-成矿模式(引自林兆峰等，1987)。
中期成矿阶段属于燕山晚期，也是主要成矿阶段。受印支-燕山运动影响，断裂继续活动，使早期形成的硅化层破裂，锑、硅沉淀，并与来自地层的矿液和少量大气降水混合形成含矿热液，沿断裂、裂隙继续上升，充填在有利位置沉淀成矿。
成矿后期，进一步受地下水影响，硅质物质溶解再沉淀，辉锑矿氧化形成氧化锑(匡，2000)。
(3)沉积改造成因
根据沉积-改造成因理论，锑矿床受一定层位、岩相和古地理控制，矿床的形成与岩浆活动无明显联系。成矿物质来自沉积源，然后被非岩浆热液改造成层控矿床。
晚泥盆世早期，湘中盆地及周边地区古陆处于相对稳定阶段，容易形成古风化壳。岩石和原生矿床中的锑富集在古风化壳中，使锑在进入盆地前提前富集。随后，古陆相对隆起，侵蚀加剧。地表径流将大量的风化物质和富集在古风化壳中的锑输送到盆地沉积，使锑在一定的时空内高度富集在沉积物(后期含矿岩系)中。锑以氧化物形式(不排除其他运移形式)悬浮运移，并伴有沉积在三角洲前缘相带的泥砂碎屑，表明水动力条件和地球化学环境控制了锑的沉积和富集。上覆新沉积物不断堆积并与底水隔离后，进入成岩阶段，因细菌分解产生大量H2S，产生还原环境，使沉积物中的氧化锑还原为硫化物，进而聚集成层状、层状辉锑矿矿床。
成岩阶段后的构造运动使矿区应力梯度由外围向内缘逐渐降低，破坏了沉积-成岩阶段含矿层地球化学环境的平衡，同时为地下水活动提供了通道和热能，从而为锑的活化、迁移和再富集创造了动力、化学和空间上的有利条件。当大气降水径流被石灰岩覆盖时，穿过含矿层，与其中的硫化物发生反应，然后由弱碱性变为酸性，从而沉淀出大量的SiO2 _ 2和锑。在上述因素的共同制约下，地下水沿大断层自上而下运移，从而在大断层下盘形成硅化体和条带状矿体，在其上部也形成大规模的熔融矿体(即层状、层状矿体与交错的条带状矿体连成一体)。同时，石英粉砂岩也发生溶解和重结晶作用(陈锡林等，1983)。
图7锑矿化概念模型(根据林兆峰等1987修改)
2.找矿标志
(1)地层岩性标志
矿床一般产于上古生界泥盆系-三叠纪地层中，其中泥盆系是最有利的找矿地层。此外，矿床通常位于岩相变化的过渡带，特别是透水性弱的页岩、板岩、粘土岩与灰岩(白云岩)的组合对该类锑矿化最为有利，容易形成大中型矿床。
(2)沉积环境标志
大部分矿床位于古陆边缘，处于隆起与坳陷的过渡带，大部分位于滨海-浅海环境的半封闭海湾或泻湖沉积相带。它们物质资源丰富，海水不深，易蒸发盐化，非常有利于锑的富集。大量化石的出现，如层虫、群体和个别珊瑚、腕足动物等，是上述海岸-浅海沉积环境的标志之一。
(3)构造地质标志
这类矿床控矿构造的基本形式是“背斜加一刀”，多组断层和褶皱的组合是这类矿床的特征。地表褶皱是重要的控矿构造，其背斜核部是最有利的成矿空间。派生的开阔平缓的大短轴背斜成为大矿，狭窄陡峭的小背斜成为小矿；次级构造中的小褶皱和层间塌陷是矿化富集的主要部位；富矿往往形成在背斜枢纽的转折处和两个倾没端；几组断层的交汇或断层产状的变化是锑矿富集的主要区域。
(4)围岩蚀变迹象
围岩蚀变硅化与矿化关系密切，可作为直接找矿标志之一。没有硅化就没有锑矿化，有硅化就不一定有锑矿体。一般来说，矿体的大小与硅化体的大小成正比，矿体产于硅化体的中部或下部。
另外，灰-灰黑色、层间构造发育、蚀变中等的硅化灰岩含矿量最好，浅灰-灰白色强交代石英岩含矿量极差。如锡矿山锑矿体主要产于灰黑色复合硅化角砾岩中。当硅化灰岩的晶洞或裂隙中有大量透明至半透明、灰白色菱形或六角柱状方解石时，表明附近有锑矿体。
黄铁矿化和绢云母化分布在30m以内的硅化岩和上覆岩中，可作为寻找矿体和盲硅化岩的标志。30m以上蚀变微弱，100m以上蚀变完全消失。
碳酸化分布广泛，也有一定的指示意义。而碳酸盐化是锑矿化后期的蚀变，常发生在矿体边缘和深部。因此，当碳酸化大量出现时，表明矿化作用减弱或趋于消失。
(5)地球化学找矿标准
在矿床附近容易形成明显的热晕、气晕和元素弥散晕。由于Hg、Sb、As具有低温成矿的特点，在热事件的影响下具有很大的迁移能力，容易迁移到压力降低的地方，在地表附近、温度较低的有利构造和含矿层中成矿。这些为普查勘探，特别是寻找隐伏矿体提供了地球化学找矿线索。
此外，元素在矿田中有规律的分布。锑矿床中锑、砷、汞含量高，比地壳克拉克值高2 ~ 3个数量级。因此，锑、砷、汞是锑矿床最有效的指示元素，其中砷是锑矿床的主导晕元素。地层年龄越大，元素含量越高，硅化地层中Sb、As、Hg含量也越高，反映了成矿过程中成矿元素和伴生元素的富集，这些元素的富集与硅化变化密切相关。硅化岩石中钡和锶的含量明显降低。根据这五种元素的晕形成，可以大致反映出硅化体的分布，进而定性预测锑矿的规模和远景。
(金清华)