廣西大廠礦田巴力—龍頭山礦區錫多金屬礦床地質特征及成礦條件分析

劉伯勝，劉繼順，范森葵，董從芳，袁遠

（1.中南大學地球科學與信息物理學院，湖南 長沙 410083；2.廣西二一五地質隊有限公司，廣西 柳州 545006；3.廣西華錫集團股份有限公司，廣西 柳州 545200）

0 引言

大廠礦田是世界矚目的大型錫多金屬礦床，錫金屬總儲量在國內僅次于云南個舊錫礦，巴力—龍頭山礦區是大廠礦田的重要礦區之一，經地質調查和資源儲量核實，礦床規模達大型，累計查明錫鋅鉛銻銀總金屬量超過368萬噸，其中錫金屬量32萬噸，在大廠礦田中錫金屬量占比約20%。近年來，由于礦山高品位錫礦資源的日漸耗竭，采礦難度逐步增大，很多錫礦已被列為資源危機礦山。為解決礦山危機，本文對該礦區進行地質特征及成礦條件分析，總結成礦規律和提出找礦方向。

巴力—龍頭山礦區礦體地質特征及成礦條件方面，前人已進行了一系列的研究工作，該區錫多金屬礦床的地質特征及分布特點歸納為：礦體位于大廠倒轉背斜軸部轉折段（陳毓川，1993），深部大脈成組，淺部細脈成帶，構造隆起部位是巨大的礦體賦存部位（邱華安，1987）。礦體明顯受巖性和構造的雙重控制（周志輝，2015），成礦與花崗巖具有成因關系（Fu et al.，1991；Gulson and Jones，1992；Wang et al.，2004；陳毓川，1965）。但是，如何利用已有的科學研究和地質勘查成果，預測礦區深部找礦空間，仍然需要對現有資料的總結和系統的研究工作。

本文在礦山深部地質勘查項目的基礎上，結合前人的認識，提出了巴力—龍頭山礦區錫多金屬礦床成礦特征及規律方面的一些新的證據和認識，并對該區找礦潛力進行分析，為進一步找礦突破提供依據。

1 區域地質概況

丹池成礦帶處于江南古陸西南緣丹池臺溝、右江再生地槽東緣丹池褶斷帶中，為廣西山字型構造前弧西翼接反射弧部位（Cai and Liang，2004；Caiet al.，2007；張起鉆，1999），礦帶走向北西，長度超過100 km，北東方向的寬度超過30 km（陳毓川等，1985；黃民智和原森民，1995），主要由一系列北西向緊密線狀復式褶皺與北西向逆沖斷裂構造組成，自北向南控制了麻陽、芒場、益蘭、大廠、北香、五圩等礦田（床）的分布（圖1）（陳毓川，1993；蔡明海等，2004）。

圖1 丹池成礦帶構造地質及礦產分布示意圖（據韓發等，1997修改）

帶內上古生界及中生界地層發育，以北西向褶皺和斷裂為主干構造，中酸性巖漿巖則以燕山晚期花崗巖類于深部多處隱伏，在芒場、大廠的背斜凸起處以巖墻、巖脈、巖枝等形式出露于地表。成礦帶內與燕山晚期花崗巖有關的錫、鋅、鉛、銅、銻、鎢等有色金屬礦床以巖體為中心大體按高溫至低溫依序呈環帶狀規律分布：內帶為高溫鋅銅礦，中帶中-高溫錫多金屬礦床,外圍是低溫銻鎢礦床（圖2；郜兆典，2002）。巴力—龍頭山礦區位于丹池成礦帶中部的大廠礦田西礦帶（范森葵，2006），是帶內重要的錫多金屬礦床。

2 礦床地質特征

2.1 礦區地層特征

巴力—龍頭山礦區內分布下、中、上泥盆統和第四系地層，由老至新劃分為：下泥盆統塘丁組（D1t）、中泥盆統納標組（D2n）、中泥盆統羅富組（D2l）、下泥盆統榴江組（D3l）、下泥盆統五指山組（D3w）、下泥盆統同車江組（D3t）、第四系（Q）。以中泥盆統納標組（D2n）和羅富組（D2l）地層為主，少量上泥盆統同車江組（D3t）、五指山組（D3w）、榴江組（D3l）地層，以及第四系（Q）地層（圖3）。塘丁組（D1t）地層，為深部鉆孔揭露到，目前暫無鉆孔完全穿透該地層，主要巖性為粉砂巖、石英砂巖等。厚度大于100 m。

圖3 巴力—龍頭山礦區地質略圖

納標組（D2n）地層出露于礦區大廠背斜軸部，巖性為生物礁灰巖，根據地質勘查鉆孔和坑道揭露，礁體與圍巖常呈指狀交錯，大致南北走向，長約3550 m，寬2750 m，高約900 m，呈馬蹄形的穹丘狀。生物礁灰巖附近有同期沉積的富含浮游生物的黑色泥頁巖、泥質巖等盆地相沉積地層，厚度相對變薄。生物礁灰巖是一純凈的灰巖，巖石內普遍含少量瀝青，巖石中生物化石豐富，富含有機質，是該區重要的賦礦巖層。

羅富組（D2l）地層出露于礦區中部大廠背斜核部東側，主要巖性有生物礁灰巖、鈣質泥灰巖、頁巖、硅質巖、炭質頁巖、泥巖等，局部有瀝青質層。

榴江組（D3l）地層出露于礦區中部和外圍，在大廠背斜兩側呈大致對稱狀分布，主要巖性為中-薄層狀硅質巖。

五指山組（D3w）地層出露于礦區外圍，在大廠背斜兩側均有分布，主要巖性為灰巖，夾硅質巖、泥灰巖，從上之下又可細分為大扁豆狀灰巖、小扁豆狀灰巖、細條帶灰巖夾硅質巖、寬條帶灰巖夾泥灰巖。

同車江組（D3t）出露于礦區外圍，分布于大廠背斜西側，主要巖性為頁巖、泥灰巖、泥巖互層夾少量細砂巖和粉砂巖。

第四系（Q）主要分布于本區中部的溝谷中，厚度3 m～25 m，賦存了大量砂錫礦。

2.2 礦體地質特征

礦體根據形態和賦存部位主要分為三類（圖4），埋深0 m～1280 m，自地表往下依次為：（1）破碎帶中錫礦體；（2）似層狀礦體；（3）透鏡狀、脈狀礦體。各類礦體主要地質特征如下：

圖4 巴力—龍頭山礦區A-A’剖面示意圖

（1）破碎帶中錫礦體：賦存在背斜軸部、F1斷層（大廠逆掩斷裂）上盤的近南北向破碎帶內，主要位于斷層面的上盤和生物礁灰巖之上。含礦地段長達1200 m，寬約500 m，礦體呈似層狀緩傾斜產出，走向近南北，傾向90°，傾角0°～15°，礦體平均厚度約8 m，最厚達17 m。圍巖主要為榴江組（D3l）硅質巖和羅富組（D2l）灰巖、頁巖。礦石礦物主要為錫石，礦石中伴生元素有鋅、鉛、銻、銀、銦、鎘、鎵、砷等，因風化作用，破碎帶中錫礦體主要為氧化礦石，僅見少量殘余硫化物及硫鹽礦物。礦體在水平方向上品位的變化較大，呈西部貧，東部富的特點，平均品位ω（Sn）為0.19%～0.71%。

（2）似層狀礦體：在擠壓褶皺形成過程中，納標組（D2n）生物礁灰巖與羅富組（D2l）泥頁巖、泥灰巖，以及羅富組（D2l）泥頁巖、泥灰巖與榴江組（D3l）硅質巖等巖石物理、化學性質迥異的地層之間，在褶皺轉折端發育虛脫構造（葉緒孫和嚴云秀，1981），而翼部則產生層間滑脫破碎帶構造，為緩傾斜層狀礦體提供空間，1號、94號、95號、96號等礦體均屬此類。礦體主要分布在大廠背斜軸部及其附近，賦存在中泥盆統羅富組（D2l）泥灰巖頁巖互層和納標組（D2n）生物礁灰巖中。該似層狀礦體多受層間滑動、剝離構造和北東向裂隙帶聯合控制，為錫石-硫化物礦床類型，礦體規模水平投影（130～1500 m）×（90～480 m），龍頭山1 號礦體產狀西翼262°∠20°、東翼85°∠10°，94號、95號、96號礦體產狀290°～335°∠8°～68°，平均厚度1.94～7.32 m，平均品位ω（Sn）為0.11%～0.73%、ω（Zn）為1.50%～4.48%、ω（Pb）為0.29%～1.97%、ω（Sb）為0.02%～0.63%。

（3）透鏡狀、脈狀礦體：北西向和南北向構造復合擠壓作用于納標組（D2n）生物礁灰巖體，在礁體下部，沿生物礁脊線的方向，應力相對集中、破裂較強部位發育成裂隙帶；在礁體上部，上覆地層虛脫造成負荷減小部位，產生緩傾斜的張裂隙。這些裂隙帶和裂隙分別為規模較大的透鏡狀礦體100號、105號及脈狀礦體100-1號、100-2號、103號、104號等提供了貯存空間。礦體受斷裂和地層聯合控制，為錫石-硫化物礦床類型，礦體規模走向延長130～1240 m，傾向延深80～1350 m，主要礦體100、105號礦體產狀0°～285°∠12°～85°，上部呈南突出的弧形，中、下部礦體以緩-陡-緩“S”形螺旋狀分布，100-1號、100-2號、103號、104號礦體產狀30°～75°∠12°～53°，礦體平均厚度0.33～73.72 m，平均品位ω（Sn）為0.66%～2.22%、ω（Zn）為1.14%～10.63%、ω（Pb）為0.69%～5.67%、ω（Sb）為0.58%～5.01%，ω（Ag）為20 g/t～174 g/t。

2.3 礦石特征

該礦區礦床類型主要為錫石-硫化物型，礦石類型屬錫石-硫鹽-硫化物型礦石。金屬礦物以錫石、黃鐵礦、磁黃鐵礦、輝銻礦、方鉛礦、脆硫銻鉛礦、閃鋅礦、毒砂和白鐵礦為主，少量至微量的黃銅礦、黝錫礦、硫錫礦、硫銻鐵礦、銀黝銅礦、輝銻銀礦、硫銻鉛礦、硫銻銅銀礦、異輝銻鉛銀礦、銻銀礦和自然銻等，脈石礦物主要為石英、方解石、螢石，含少量的瀝青。礦石結構：自形晶結構、他形結構、固溶體分離結構、溶蝕結構、壓碎結構。

礦石構造：致密塊狀構造、細脈狀構造、對稱條帶狀構造、晶洞構造、浸染狀構造。

礦床鉆孔樣品分析統計結果顯示：主要組份Sn在礦體中分布不均勻，其變化系數大，在礦體內局部形成富礦段，礦體中Zn、Pb、Sb、Ag等分布較均勻，礦體厚度與品位之間無明顯的相關關系。對鉆孔控制100、105號礦體的175個地質樣品中Sn、Zn、Pb、Sb、Ag元素進行聚類分析，結果表明：礦體中Pb、Sb元素具有顯著正相關性，兩者緊密共生，賦存于鉛、銻硫鹽礦物中，礦區中少見方鉛礦、輝銻礦。銀與鉛、銻同樣具有顯著正相關性，這與銀主要載體礦物為銻、鉛硫鹽礦物是相符合的。Sn、Zn元素與其它元素均不相關，說明這兩種元素往往相對獨立存在。

3 成礦條件分析

3.1 地層、巖性條件

泥盆系中統的納標組（D2n）地層是巴力—龍頭山礦區主要賦礦地層，其與上部羅富組（D2l）地層頁巖、砂巖、硅質巖和泥巖富含炭質，上下地層巖性差異大，不同巖層的接觸界線易產生層間滑脫破碎帶構造，成為似層狀礦體的賦礦空間，巖層的物理化學性質差異對礦體的空間定位起了控制作用。此外，地層中硅質巖層理發育、性脆，易形成大范圍的破碎帶，利于礦液的遷移和沉淀，形成破碎帶中礦體。礦區內的成礦元素Sn、Pb、Cu、W、As、Sb、Ag等含量高出礦區外圍背景值一倍至數倍，不同巖石中Sn的豐度大體是相近的，其值為1×10-6～3×10-6，僅在個別泥質巖中達7×10-6～13×10-6（梁婷等，2008）。

圖5 巴力—龍頭山礦區礦石手標本照片

圖6 巴力—龍頭山礦區礦巖顯微照片

3.2 構造條件

礦區褶皺和斷裂構造十分發育，構造總體表現為NW向，主要控礦構造為NW向的大廠復式倒轉背斜、NW向大廠斷裂及NE向、SN向褶皺、斷裂和裂隙。NW向斷裂主要為大廠斷裂，位于該區大廠復式倒轉背斜軸部倒轉翼，是丹池大斷裂的次級斷裂，是該區規模最大的斷裂。NE向斷裂發育分布密集，往往橫切NW向斷裂，屬張性平移斷裂。

巴力—龍頭山礦區錫多金屬礦床明顯受到構造的控制，構造控制了該區礦床的分布，也控制了礦體的形態。

（1）斷裂

①北西向大廠斷裂（F1），沿大廠背斜軸部西翼發育并出露地表，屬于丹池斷裂平行的次級斷裂，初期表現為逆斷層，在該區可見中泥盆統地層逆沖推覆于上泥盆統地層之上，其西側有平行的北西向逆斷層分布（F1-1等），是該區主要斷裂，既是礦液運移的通道，又是容礦構造。

②北東—北東東向斷裂為張性平移斷層，往往錯斷北西向褶皺和斷裂。其走向65°～85°，傾向北西或南東，傾角50°～85°。斷距較小（10 m～15 m）。斷面平直，可見方解石充填，對礦體的破壞不大。部分屬成礦期前斷裂，對礦體的延展有一定的控制作用。

③南北向斷裂：走向350°～360°，陡傾（75°～85°），傾向東或西，且在平面、剖面上均有變化。沿斷裂帶常有角礫巖分布，充填有花崗斑巖脈或礦脈。該組斷裂形成較早，后來又有多次活動，持續時間較長，故切割其他方向構造，保留較明顯的張裂形跡。

（2）褶皺：該區處于北西向大廠倒轉背斜中段，背斜軸部在南北向構造的復合作用下呈反“S”型，在龍頭山一帶走向近南北（355°），南北兩端走向漸變北西（320°～330°）。背斜核部出露礁灰巖（D2n）并刺穿上部中上泥盆統（D2～D3）地層，翼部為中上泥盆統（D2～D3），軸面向西傾斜，兩翼表現為不對稱：東翼較為平緩（30°），所控制的礦體規模較大，形態穩定，如1號、95號、96號礦體。西翼陡（50°～80°），局部倒轉直或立，次級褶曲發育，并被縱向斷層破壞而殘缺不全，控制礦體主要為含錫破碎帶類型，形態較復雜。此外，在礦區北東見北東向撓曲橫跨其上。

3.3 巖漿巖條件

大廠礦田巖漿巖在地表呈巖脈狀零星出露（蔡宏淵和張國林，1986；李春平等，2006），經鉆孔和坑道揭露，地表出露的小巖體下可能存在一個巨大的隱伏巖株，并延伸到了巴力—龍頭山礦區。Rb-Sr同位素及鉛同位素特征顯示區內花崗巖年齡為60～125 Ma，形成時代為燕山晚期（徐文忻和伍勤生，1986；高永文和袁奎榮，1988）。對大廠礁灰巖構造與成礦關系的研究表明，成礦物質主要來源于上地幔，通過深大基底斷裂運移。礦區內花崗斑巖脈為成礦后期的酸性巖漿沿深大基底斷裂侵入形成的（尹意求，1990；蔡明海等，2004）。C、H、O同位素特征表明大廠礦田錫多金屬礦的成礦作用與龍箱蓋巖體有關（譚澤模等，2014）。

龍箱蓋黑云母花崗巖體西側有隱伏巖體的存在，同時花崗斑巖脈在礦區內十分發育。礦區花崗斑巖脈總體走向近南北，在巴力山一帶及以北地區，走向350°，傾角60°～70°；在龍頭山一帶地區，走向10°，上部傾向東，下部傾向西，傾角約80°。巖石為灰綠色、灰白色，斑狀結構，礦物成分以石英、長石為主，次有白云母，副礦物有電氣石、黃玉、磷灰石等。地球化學分析顯示其屬于鋁過飽和系列，含有W、Sn、Pb、Zn、Sb、Cu等微量元素（傅金寶等，1983；蔡明海等，2004）。巖脈普遍有葉臘石化和高嶺土化，圍巖蝕變主要為弱硅化，深部礦體與巖脈接觸帶上出現較強的綠泥石化，且從接觸帶遠離礦體方向漸弱。巖脈將礦體切斷為兩部分，但兩側對應部位礦體的礦石類型、礦物組分完全一致，形態特征無變化，而巖脈與礦體界線分明，脈內有較強的黃鐵礦化和后期磁黃鐵礦細脈分布，未見工業礦體。

4 找礦方向

（1）巴力—龍頭山礦床的成礦作用與泥盆系納標組（D2n）、羅富組（D2l）地層巖性、褶皺和斷裂構造、花崗斑巖有密切的成因聯系。據地質勘查鉆孔及坑道揭露，花崗斑巖脈貫穿該區中—上泥盆統泥巖、泥灰巖及生物礁灰巖體，且對區內礦體的展布沒有大的影響，即沒有大的錯移，說明巖脈的侵入比成礦稍晚或近于同時。花崗斑巖之下的隱伏花崗巖體的侵入，為礦體的形成提供了成礦物質和熱液的來源。更為重要的是，巖漿侵入所造成的接觸構造體系（包括層滑構造）以及長時期的對流循環熱，促使圍巖中的成礦物質活化遷移富集成礦。因此，在礁灰巖中花崗斑巖墻旁側和透鏡狀礦體的邊部，是錫多金屬礦床良好的找礦空間，有望取得進一步的找礦突破。

（2）100號和105號礦體，在三維空間分布上，立體投影總體上呈“S”形螺旋狀（圖4）。上部礦體分布范圍小，錫石、方鉛礦、閃鋅礦鋅、輝銻礦等主要金屬礦物含量高，礦體形態不規則且產狀平緩；中部礦體陡傾且厚大，且品位最高；下部礦體主要由磁黃鐵礦和錫石組成，金屬品位逐漸降低，礦體逐漸變為似層狀分布。結合目前的開采與鉆探成果，這種緩-陡-緩的“S”形螺旋狀礦體的產出，可能預示著隱伏花崗巖體的侵入方向，是自南東向往北西向，且從深部侵入的。因此下一步找礦突破方向，應考慮隱伏花崗巖的侵入面。

（3）巴力—龍頭山礦體深部坑探開拓工程表明，在-151 m和-200 m，礦體往北延伸較遠，厚度變大。在該預測區北面施工5個深孔，發現在生物礁灰巖的底部，矽卡巖化、大理巖化與硅化等蝕變和礦化強烈；在北面48線深部礁體底部揭露到30多米厚的似層狀與裂隙細脈疊加的鐵閃鋅礦、磁黃鐵礦礦化。這表明，在100號與105號礦體邊部，仍有存在平行礦體可能，生物礁灰巖的底板，在-320～-410 m以下，還有很大的找礦空間。

5 結論

（1）巴力—龍頭山礦區泥盆系高豐度的成礦元素背景值是礦區富集成礦的物質基礎。地層巖性間的物理-化學性質的劇變，易于形成層間滑脫破碎帶，從而為成礦提供了容礦空間。生物礁灰巖層與圍巖指狀交錯接觸，使得礁體在構造作用下易于形成裂隙帶和斷裂，也為成礦提供了容礦空間。

（2）區內NW向和NE、SN向斷裂發育，構造交匯部位有利于巖漿侵入和熱液活動，為礦液的運移與聚集成礦，提供了良好的導礦通道和容礦空間。北西向構造與北東向構造相交匯的部位，是良好的容礦空間；兩組斷裂構造派生的次級裂隙、網狀裂隙帶、層間滑動破碎帶，控制了礦體產狀和形態。

（3）大廠背斜是大廠礦田以及巴力—龍頭山礦區主要的構造型式之一，與斷裂共同形成了該區成礦構造的主要格架，控制了礦體產出的位置和形態，特別是背斜的轉折端虛脫部位。

（4）100號與105號主礦體共同構成了緩-陡-緩“S”形螺旋狀礦體，預示著隱伏花崗巖體的侵入方向，是自南東向往北西向從深部侵入的。在100號與105號礦體邊部，仍有存在平行礦體的可能性；生物礁灰巖的底板，在-320～-410 m以下，可能存在很大的找礦空間；隱伏花崗巖的侵入面與礁灰巖底面區間，應是進一步找礦突破的重點區域。

致謝本文相關地質勘查工作得到項目組全體工作人員和廣西高峰礦業有限責任公司的大力支持、協助，論文撰寫得到長安大學梁婷教授多方面指導，修改過程中編輯部給予了諸多指導建議，在此一并感謝！