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广西大厂锡矿田100号矿体成矿模型的建立

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第59卷第2期 有 色金属(矿山部分) 2007年3月 广西大厂锡矿田100号矿体成矿模型的建立 苏亚汝①②黎应书①秦德先① (①昆明理工大学国土资源工程学院,②广西高峰矿业有限责任公司) 摘要:为了在广西大厂周围找到类似100号矿体的矿床,作者对100号矿体的控矿构造,与花岗岩和生物 礁的关系,矿石的铅、硫、氢、氧、氦同位素,稀土元素和成矿温度进行了分析。结果表明,100号矿体是含矿有机 流体溶蚀交代礁核骨架灰岩微相而形成的矿床,同时建立了成矿模型。 关键词:成矿模式礁灰岩中图分类号:P618.44 100号矿体锡矿床广西大厂 文献标识码:A 文章编号:1671—4172(2007)02—0021—05 Foundation on Model of Ore—formation of Orebody 1 oo for the Dachang Orefield in Guangxi Province Su YaI1l①②Li Yingshu① Qin Dexian① ( Facaulty of Land Resource Engineering,Kunming University of Science and Technology, Guangxi Gafeng oMiing nCo.,Ltd) Abstract:In order to find similar deposit to orebody 100,the ore—controlling constructure of orebody 100,the rela— tion with the granite and reef limestone leadisotopo,sulphur isotope,hydrogen isotope,oxygen isotope,helium isotope,the REE and temperature of ore—formation were analyzed.It%proved that the formation of orebody 100 is related to the eefrilmestone,and the model of Ore—formation of orebody 100 is buih. Key words:the model of ore—formation reef limestone orebody 100 tin Ore deposit dachang in Guangxi pmvinc 广西大厂锡多金属矿床是我国重要的锡生产基 地。对该矿床成因的研究由来已久,陈流川、黄民智 等 认为大厂锡矿的锡来自花岗岩;叶俊等 提出 大厂锡矿田的层状矿体具有沉积特征;涂光炽 认 控制区域燕山期岩浆岩及矿产的分布。 区内出露的地层有上泥盆统的同车江组灰岩及 灰页岩互层(D;)、扁豆状灰岩及条带状灰岩(D )、 榴江组硅质岩(D )、中泥盆统纳标组泥灰岩页岩硅 为大厂锡矿床具有多成因、多成矿物质来源和成矿 多阶段的特征;韩发等 、秦德先等 认为大厂锡 矿床的形成与喷流热水沉积作用有关。100号矿体 的成因还存在很大争议。基于此,笔者对100号矿 体的成因进行了探讨,并建立其成矿模型。 质岩(D:)及生物礁灰岩(D )。其中,中泥盆统纳标 组下部巨厚生物礁灰岩(D )是主要含矿层位。 龙头山生物礁位于大厂巴里~龙头山之间,居大 厂背斜核部。地表仅见礁体顶部,据钻孔资料,礁体 为长轴呈北北西向的椭圆形穹丘,顶界面等高线如图 1。平面上呈近南北向长椭圆状。礁体长3 550m,宽 2 750m,面积为10km ,厚900余m,长与高之比为 5:1,宽与高之比为3:1。西翼陡(约54。),东翼缓(约 21。)。长轴与背斜走向一致。礁体从早泥盆世晚期 塘丁期开始生长,主要发育于中泥盆世早期而结束于 晚期(图1)。研究区内,46线至7O线问为最高隆起 地段。北端向北倾没至长坡深处,并被上覆岩系的盖 层覆盖。南端向南倾没至上覆岩系的盖层之下。走 向上,南北两端倾没的梯度变大。横向上,西侧陡倾, 1 区域地质概况 大厂矿田巴里~龙头山矿区100号矿体是丹池 成矿带的重要组成部分,容矿岩石为中泥盆统礁灰 岩。元古宙一早古生代,其大地构造位置属扬子准 地台南缘,晚古生代至中生代则为右江盆地内部的 次级裂陷盆地。区域地层主要为泥盆系至三叠系, 主要为类复理石碳酸盐岩建造,局部夹火山碎屑岩。 丹池背斜及其核部的丹池大断裂是区域主体构造, 苏亚汝高级工程师广西南丹547205 东侧缓倾。已知矿体分布在礁灰岩隆起地段的中北 维普资讯 http://www.cqvip.com

有 色金属(矿山部分) 部位,其它部位尚未控制。位于礁灰岩东西两侧的断 第59卷 断裂带生长发育的。生物礁尤其是礁核亚相与该断 裂构造,在地表上形成礁体的边界断裂。 图1 南丹大厂龙头山生物礁灰岩沉积相剖面图 rig.1 C,eo,ogic,!slat/on map of sedimentnry fades in D锄chang—I,onglzmhminNandan county I一台沟相;II一礁前相;Ul一礁核相;IV—V一礁坪、礁后相; D3一上泥盆统硅质岩及泥质条带灰岩;D;~一中泥盆统泥质灰 岩、泥晶灰岩;D卜2 一纳标组泥岩。 2控矿因素 通常将大厂矿田矿床分为层状、脉状两种基本 矿化类型,并认为层状矿化主要为热水沉积成矿成 因,脉状矿化属岩浆热液成矿成因。但事实上100 号矿体是大厂矿田内重要而独特的又一种矿化类 型,可称之为块状矿化类型。它由致密块状矿石构 成,为形态不规则的巨大矿体。通过野外调研和资 料分析,认为100号矿体是有机成矿流体溶蚀交代 礁核骨架灰岩微亚相形成的。这一认识对于该区的 进一步找矿具有重要的意义。 2.1 龙头山近南北向断裂是重要的控岩控矿构造 该断裂的控矿作用往往被复杂的地质现象所掩 盖。研究认为,控制龙头山花岗斑岩岩脉的近南北 向断裂具有多期活动特征,对成岩成矿具有重要的 控制作用。首先,近南北向断裂与北北西向断裂共 同控制龙头山生物礁;其次,近南北向断裂是100号 矿体成矿的导矿构造;三是近南北向断裂控制燕山 晚期花岗斑岩脉(晚期活动被岩脉充填)。 (1)近南北向断裂可能为基底古断裂构造,早 泥盆世一中泥盆世具有同沉积断裂特征,它与其它 同沉积断裂控制丹池盆地的边界和其中的断块隆 起。它与北西向断裂的交汇部位是幔隆作用产生的 热点所在。早泥盆世一中泥盆世的生物礁就是沿该 裂构造密切的空间关系,说明该断裂对生物礁的生 长发育具有控制作用。 (2)100号矿体总体沿龙头山近南北向断裂分 布。尽管矿体形态、产状不受该断裂控制,但产状多 变、形态不规则的矿体一直没有远离该断裂的两侧, 且与该断裂相互贯通。100号矿体与龙头山近南北 向断裂之间密切的空间关系,足以说明该断裂是该 区成矿的导矿构造。 (3)龙头山近南北向断裂为切穿矿体的岩墙充 填,说明该断裂构造在成矿之后仍有活动。 2.2 100号矿体与花岗斑岩空间关系密切。但无直 接成因联系 (1)100号矿体与龙头山花岗斑岩岩墙空间上 紧密相伴,这在各中段普遍可以见到。两者受同一 断裂控制,并处于同一热点之上,故空间关系密切。 (2)花岗斑岩岩脉切穿礁灰岩和100号矿体,本 身又无明显的交代蚀变现象,显然形成于成矿之后。 (3)矿田花岗斑岩的BEu为0.18—0.25,而 100号矿体的BEu为0.613—1.216,两者明显不同。 说明成矿物质与岩浆不同源,或者说成矿热液与岩 浆热液为两种不同流体(图2和图3)。此外,100 号矿体黄铁矿与拉么矿萤石(与花岗岩成因有关) 的流体包裹体He、Ar同位素组成显著不同,在 He/,4He一柏At/ Ar图解上投点于不同区域,说明了 100号矿体的形成与矿田花岗岩无直接成因联系。 2.3 骨架型礁核是容矿之所。有机成矿流体溶蚀交 代礁核形成矿体 (1)100号矿体产于礁体的中偏西部,与礁核骨 架灰岩微相吻合(图4和图5)。在勘探线地质剖面 图上可以清晰地看出100号矿体产于礁核亚相中。 图6曾被许多学者引用过,但该图所反映的岩脉、礁 核分布情况与地质实际不符。 图2大厂矿田花岗岩稀土元素配分模式 飚.2 The REE distribution pattern of granite in 1)achang恤deposits 维普资讯 http://www.cqvip.com

第2期 苏亚汝等:广西大厂锡矿田100号矿体成矿模型的建立 :[ —。●一G一1— —卜一G一2— ● —G一3—— ●一G一4 —●—一G一5--@--G…6 I G-7 G-8 隧 辇 卜 曩。 0-01 J 妒 图3 100号矿体稀土元素配分模式 Fig.3 The REE distribution Pattern of ore of orebody 100 图1口2囹3囤4固5圃6圃7圃8 图4 100号矿体与礁核投影图 iFg.4 The projection of orebody 100 and reef—core 1一不同勘探线上的矿体投影;2一矿带范围;3一高程;4一礁前相; 5一礁核相;6一礁坪相;7一礁后相;8一泥盆纪地层。 图5 龙头山礁灰岩演化发展示意图 iFg.5 Sketch map of development and evolvement of reef limestone in Longtoushan (据广西地质矿产局,1987。Am代表枝状层孔虫) 圈1园2 3囤4固5圈6 图6南丹大厂100号矿体4号线纵剖面图(据 曾允孚等) 隐.6 The gedogical section map of the NO.4 line of bioreef ni Dachang tin deposits 1一礁核;2一礁坪礁后;3一矿体;4一花岗斑岩; 5一礁发育期编号;6一礁前塌积相。 (2)礁体内发育有生物骨架孔隙、生物体腔孔 隙、粒间孔隙、晶间孔隙等原生孔隙,粒间晶间溶孔、 溶沟孔隙等溶解孔隙。压注试验有效孔隙度为 0.37%~3.32%。礁体的面孔隙率一般为10%~ 53%,各亚相中礁核骨架灰岩的空隙度最高。由此 可见,礁核骨架灰岩是有机成矿流体溶蚀、交代成矿 成藏的最佳场所。 (3)常见致密块状矿石具有交代生物残余结 构。常见珊瑚假像,常见锡石充填于生物体腔中,如 沿蜂巢珊瑚体腔作半圆环状排列,或在藻屑灰岩粘 结的其它生物体腔中呈集合体充填。磁黄铁矿有时 交代化石。金属矿物选择性交代生物的钙质和有机 质部分,或充填钙质和有机质部分被溶出的空洞。 (4)致密块状锡多金属矿很可能由矿浆充填骨 架灰岩形成。矿体规模巨大,矿石品位特富。致密 块状矿石具有“礁岩”特征,主要由金属矿物组成, 仅含极少量脉石矿物,矿物成分简单。常见黄铁 矿一闪锌矿一脆硫锑铅矿组合在外,而中间为辉铅 银矿一方铅矿一方解石组合构成的所谓对称条带状 矿石。厚层状矿体中有锡石+毒砂交代条带。早期 毒砂共生组合简单。围岩基本没有蚀变,矿体与围 岩界线截然,仅见厚几cm的退色大理岩化。 2.4有机流体成矿作用与古油气成藏作用相互耦合 龙头山生物礁与其周围和上覆台沟相泥质岩、 硅质岩组合构成良好的油气藏生、储、盖条件。大量 的研究表明生物礁内曾有过油气的储集和运移过 程,有机质与矿质曾共存于同一流体中,成矿与成藏 维普资讯 http://www.cqvip.com

有 色金属(矿山部分) 密切相关。礁核是成矿与成藏的最佳场所,两者相 互耦合。 (1)碳沥青在龙头山生物礁内普遍可见,显示 自有机质。 第59卷 有机成矿流体分离出来的,成矿流体中的碳主要来 该区曾有古油气藏。矿体周围的礁灰岩中常呈透镜 状和不规则状产于礁灰岩溶蚀孔洞中。在100号矿 体中可见碳沥青呈透镜状及不规则状分布,碳沥青 与金属矿物接触边界较模糊。沥青中也常见黄铁矿 等金属矿物。在方解石脉中多呈团包状分布于脉体 核部,或充填于方解石晶洞中。花岗斑岩与礁灰岩 的接触面上也见有碳沥青分布。 (2)岩石和包裹体的烃类分析结果表明,烃气是 成矿流体重要组份,大量有机质参与了100号矿体的 成矿。在空间上,烃类组份围绕矿体呈空心状的不对 称晕圈,晕圈上大下小,上部烃类含量相对较高。 (3)空隙度最高生物礁骨架灰岩微相也是古油 气储集的最佳场所,成矿与成藏相互耦合。礁核中 的四射珊瑚体壁,床板、层孔虫的细层,支柱、海百合 茎孔内的孔隙和虫室内等空隙内均可见到浸染 或充填的沥青质。说明有机成矿流体(包括古油 气)曾储集于礁核亚相。有机成矿流体(热卤水)溶 蚀礁核,并在适当的物理化学条件下演化成不相混 溶有机成矿流体、油气和富CO 流体。 2.5成矿物质主要来自上部地壳 矿床地球化学研究表明,成矿物质主要来自上 部地壳,也有部分地幔物质混入。 (1)100号矿体的8 S(‰)一般为+5一+l2, 长坡矿主要为一5一+l,拉么矿为一0.5一+l,大 福楼矿为一5一+4。100号矿体的8 s(‰)与矿田 其它矿床明显不同,具有油气硫的特点。油气中含 大量的硫,天然气中的硫可达87%o,石油中可达 10%o,它们可为成矿提供丰富的硫源。 (2)锡石(G—l和G一2)具有明显的+8Gd和 +8Lu值,表明锡的来源与磁黄铁矿(G一3和G一 4)、闪锌矿(G一5和G一5)和黄铁矿(G一7和G一 8)等硫化物的物源有所不同。 (3)在猫Pb/斟Pb一狮Pb/斟Pb关系图上(图 7),30件100号矿体样品和5件沥青样品投点于 铅同位素造山带铅演化线附近、造山带铅演化线与 上部地壳铅演化线之间及上部地壳铅演化线之上, 显示铅主要来自上部地壳,并与造山作用有关。 (4)方解石脉与100号矿体时空、成因联系密 切。方解石脉的8”C肋 为一0.96%o一一7.89%o,礁 灰岩为一0.7%o一+3.4%o,两者迥然不同。方解石 脉的8”c肋 具有有机碳特征,说明富CO 流体是由 图7 l∞号矿体及沥青的 Pb/烈 -新Hg ̄'pb关系图 Fig.7 Relation between猫Pb/ Pb and Ph/ Pb of ore- body 100 and asphaltum in Dachang tin deposits (5)在8 0—8 D关系图上(图8),100号矿体 样品投点分散,显示出成矿流体中的水既有来自基 底变质岩的变质水,也有来自沉积物中的封存建造 水,可能还有部分地幔流体。成矿流体可能是上述 多种来源水混合而成的热卤水。 图8 100号矿体8 0—8 D图解 rig.8 8l。0—8 D of orebody 100 in I}aehang tin deposits (6)100号矿体黄铁矿的’He/ He为(1.7— 2.1)Ra,反映了成矿流体中有地幔流体的混入。地 幔流体,具有高’He的特征,’He/ He的特征值为(6 —9)Ra(Ra代表大气氦的’He/ He值,Ra=1.4× l0 ),而地壳放射成因He的’He/ He的特征值为 (0.01—0.05)Ra。 (7)成矿流体成分与矿田其它矿床显著不同, 而与油田卤水相似。包裹体成分以特富CO 、C1一、 Na ,并富含CH 、K 、Mg2 ,以及K /Na 、F一/ 维普资讯 http://www.cqvip.com

第2期 苏亚汝等:广西大厂锡矿田100号矿体成矿模型的建立 25 cI一值低为特征。100号矿体的K /Na 和F一/C1一 值分别为0.30和0.07,明显低于长坡、大福楼、拉 么和茶山矿床。 (8)没有蚀变的礁灰岩(黑色礁灰岩)和台沟相 分地幔流体)形成,并在迁移过程中与流经的岩石 发生作用,演化成盆地有机成矿流体或油田卤水。 碳泥灰质岩石sn、Ag、zn等元素含量较高(表1), 是黎氏丰度值的5—80倍,可为成矿提供矿质。 表1 礁灰岩和盆地相岩石成矿元素含量 Table 1 Mineralization element compositions of reef lime- stone and rock of sedimentary fades 资料来源:杨斌、廖宗廷(1999)。单位:‘oB/10-¨。 2.6成矿物理化学条件 (1)23件样品 127个石英均一温度有两个众 值,一为大约300℃,二为大约350℃。 (2)8件方解石样品均一温度众值约为300℃。 (3)1件锡石样品均一温度数据,4个为294— 305℃,3个为346—358℃。 (4)12个毒砂温度计测温数据为250—368℃, 其中4个为257—324℃,8个为341—368℃。 上述测温数据表明,锡石沉淀的最佳温度约为 350%,次为300%左右。350%代表锡石一硫化物 阶段的成矿温度,300%代表锡石一硫盐一硫化物阶 段的成矿温度。 16个包裹体测温及盐度和压力估算数据及由 其推算出的成矿深度数据如表2。由均一温度可 知,表中盐度应为锡石一硫盐一硫化物阶段的盐度。 表2 100号矿体包裹体溶液的温度一压力一盐 度一深度关系 Table 2 Relation among temperature-pressure-salinity and depth of the flnid inclusiom of ore in ore- body 100 样品数陶一温度/℃l盐度(Naclwt)/%l  ̄/g/m 压力/MPa 16 l 295—310 5.9—12.5 l776.0~1 056.2 6.94—9.19 平均 301 8.5 l 940.15 8.24 3成矿模式的建立 以上事实表明,100号矿体属有机流体成矿,成 矿模式如图9,成矿作用过程大致如下: (1)泥盆纪,在幔隆和同生断裂及基底断裂的 作用下,龙头山生物礁生长发育,并逐渐被台沟相堆 积所埋葬。生物礁相和台沟相构成封闭构造。 (2)在地幔热(包括部分地幔热流体)及深埋增 温、增压的影响下,盆地热水(变质水、建造水和部 图9大厂100号矿体成矿模式图 Fig.9 Sketch map ofmineralization model oforebody 100 in Dachang tin deposits (3)富含有机物和成矿元素的盆地流体,在上覆 地压力驱动下,沿断裂构造向盆地沉积高点一龙头山 生物礁体内运移。由于有低渗透率盖层等封隔,油田 卤水使汇聚于孔隙度最大的礁核骨架灰岩微相。 (4)油田卤水溶蚀交代礁核生物骨架灰岩,形 成热水岩溶——礁灰岩中的主要成矿空间。同时由 于介质物理化学条件发生变化,主要是由于幔隆作 用而升温使大量有机配合物分解,分别在约300% 形成锡石一硫盐一硫化物,在350%形成锡石—硫 化物。同时油气变质形成沥青和天然气和富CO 流体。当温度降至约300℃时大量方解石形成。 (5)印支期末一燕山期强烈构造变形及岩浆作 用,龙头山古天然气藏被破坏,同时先前形成的富锡 多金属矿体被改造。如重结晶、被岩脉穿切。 参考文献 [1] 陈毓川,黄民智.大厂锡矿[M].北京:地质出版社,1997. E2]叶俊,周怀阳,陈诸麒,等.大厂矿田锡石一硫化物矿床成 矿机理[J].矿产与地质,1985(3):231—237. E 3 3 涂光炽.广西大厂矿床成因并兼论锡石硫化物矿床形成条件 [M]//锡矿地质讨论会论文集.北京:地质出版社,1987:105 —1o9. [4] 韩发,R W_哈钦森.大厂锡多金属矿床热液喷气沉积成因的证 据一含矿建造及热液沉积岩[J].矿床地质,1989,8(3):25—37. [5]韩发,R.W.哈钦森.热液喷气沉积成因的证据一矿床地 质、地球化学特征[J].矿床地质,1990,9(4):309—324. [6]秦德先,陈建文,田毓龙.广西大厂锡多金属矿床地质及成因 [J].有色金属矿产与勘查,1998,7(3):146—151. [7 3 广西高峰矿业有限责任公司,桂林矿产地质研究院.广西巴 里一龙头山100号锡多金属矿床成矿规律研究,1999.口 

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