桂北(丹池)地区晚古生代热水沉积型锰锡多金属矿床成矿系列

桂东南地区早古生代热水沉积型铅锌铜钨多金属矿床成矿系列~

一、区域成矿地质背景
该矿床成矿系列属于华南微板块(Ⅰ级)，位于华南陆缘构造区(Ⅱ级)的钦州海西期末—印支期挤压拼接带(Ⅲ级)，四级构造单元为博白褶断带。加里东期该区属大瑶山边缘海的一部分，为一主要受博白-岑溪同沉积断裂带控制的早古生代裂陷槽。
中元古代末的晋宁运动使扬子板块与华夏板块拼接成统一的南方板块，即扬子超大陆。随后在新元古代早期地壳运动又变为以拉张作用为主，扬子超大陆再次裂解为扬子板块与华夏板块。晚震旦世—早寒武世，拉张作用逐渐减弱，寒武纪末的郁南运动使云开地区隆起。由于太平洋块板的向西俯冲，中奥陶世起，中国南方总体处于挤压状态，奥陶纪末的北流运动使挤压隆升加剧，但因博白-岑溪断裂带中晚奥陶世处于走滑拉张状态，早志留世钦防海槽开始形成并表现为裂陷槽特征;中晚志留世，钦防海槽演变为走滑离散盆地，且走滑离散运动逐渐加剧，盆地海域缩小，海槽加深(周名魁等，1993)。志留纪末的广西运动，造成广西地壳区域性隆升，使泥盆系与早古生代地层呈角度不整合或平行不整合接触。但在桂东南的灵山-藤县断裂与博白-岑溪断裂之间的区域，广西造山运动的影响并不明显，志留系与泥盆系基本连续沉积，保持裂陷盆地环境至早二叠世，早二叠世末发生了东吴运动，钦防残余海槽褶皱隆起，云开地体与华南大陆挤压拼接。
区内早古生代裂陷沉积盆地就是在这一构造背景下发育演化而成的。沉积盆地在寒武纪时为浅海陆棚-次深海沉积环境，在钦州—灵山—藤县一带主要发育次深海的陆源碎屑浊流沉积，主要为杂砂岩-页岩相，局部夹硅质岩、火山碎屑岩，顶部有灰岩透镜体;而在博白—岑溪一带主要发育浅海陆棚砂页岩沉积;由于寒武纪末郁南运动的影响，奥陶纪时该区海水变浅，早奥陶世早期局部为滨海沉积，但整个奥陶纪时盆地主要发育浅海陆棚相的砂泥质沉积，由页岩、粉砂质页岩、粉砂岩、细砂岩至粗砂岩等岩石组成，局部夹灰岩;志留纪时，由于钦防海槽盆地走滑离散加剧，虽然海域缩小，但海槽加深，沉积了一套砂页岩互层为主的浊流沉积，局部夹灰岩、砂砾岩，总体为次深海相沉积，而不同地段有所差别，在岑溪一带属次深海、深海相-滨浅海环境(陆济璞等，1999)，北流—灵山—钦州一线为浅海-次深海相，合浦—玉林一带为次深海-深海相。因此，该区在早古生代时的沉积环境主要经历了次深海、深海-滨海、浅海陆棚-次深海相的沉积演化阶段。
区内出露地层有寒武系、奥陶系、志留系、上古生界及中生界，赋矿围岩主要为奥陶系中、上统及下志留统的砂页岩夹碳酸盐岩、硅质岩、层状矽卡岩，次为大理岩与片岩(图4-4)。

图4-4 桂东南地区早古生代热水沉积型矿产地质略图

岩浆活动自晚奥陶世起即有海底基性火山活动发生，主要为细碧岩、角闪玢岩、层凝灰岩。早志留世仍有海相火山岩产出，主要为细碧角斑岩建造，在佛子冲矿田外围即有80多米厚的细碧角斑岩产出。中生代岩浆活动主要为燕山期的酸性及中酸性岩浆岩，既有花岗岩类侵入岩，也有流纹斑岩、英安质凝灰熔岩等火山岩，产状有岩基、岩株、岩枝、岩脉及熔岩被等。
二、矿床成矿系列主要地质特征
该类矿床成矿系列主要由佛子冲式、油麻坡式、鸡笼顶式及下水式等4个矿床式组成，各矿床式主要地质特征如表4-2所示。以佛子冲式铅锌(银)矿为主，规模可达大型，佛子冲矿床的地质特征已如前述，其余各式矿床主要为中、小型及矿点。
表4-2 桂东南地区早古生代热水沉积型铅锌铜钨多金属矿床成矿系列各矿床式特征简表


续表


该类矿床成矿系列的共同特征是，其赋矿层位为下古生界;成矿环境均属于早古生代钦防残余海槽，主要为浅海陆棚-次深海环境，仅佛子冲式的海槽更深，为次深海至深海;赋矿围岩岩性除砂页岩外，均有大理岩(或灰岩)及热水沉积岩与矿体密切伴生;矿体形态为层状、似层状及透镜状，具多层产出特征，如佛子冲矿田的矿层可多达13层，矿体产状稳定，与围岩一致，并与围岩同步褶曲，少量脉状、网脉状矿化见于鸡笼顶等矿区，并产于主矿体下盘，其矿化组合与似层状矿体中的矿石一致，从而表明了二者成因上的联系，应为同一成矿作用在不同环境下的产物，脉状、网脉状矿化为热水沉积早期产物，故直接产于主矿体下盘底板岩石裂隙中;矿石主要为半自形-他形粒状结构，并具条带状、纹层状、胶状及浸染状构造;各矿区均有热水沉积岩产出，岩性以层状矽卡岩为主，仅鸡笼顶矿床的热水沉积岩为重晶石岩及硅质岩，而未见层状矽卡岩。这些热水沉积岩与矿体的关系也与一般热水沉积矿床中的产出特征相似，表现为层状矽卡岩与矿体密切伴生(见于佛子冲式、油麻坡式、下水式)，而硅质岩主要产于矿体下部，重晶石岩产于矿体上部(如鸡笼顶式);区内围岩蚀变总体较弱，部分矿床(如下水、鸡笼顶)还表现出底强顶弱的特征，蚀变类型明显与海底热水作用有关，主要表现为矽卡岩化、硅化、重晶石化、黄铁矿化。上述特征从宏观上表明该矿床成矿系列的成因为热水沉积型。
除上述相似或相同的特征外，4个矿床式也有一些不同之处。在赋矿层位上虽然均为下古生界，但从下水式→鸡笼顶式→油麻坡式→佛子冲式，其赋矿层位是逐渐抬高的，下水式为中奥陶统中段，鸡笼顶式为上奥陶统，次为中奥陶统，油麻坡式则为上奥陶统及下志留统，到佛子冲式矿床则为下志留统灵山群或大岗顶组;在矿化类型上4个矿床式明显不同，佛子冲式、鸡笼顶式及下水式矿床均为铅锌多金属矿床伴生银矿化，但佛子冲式主要为铅锌(银)矿化，下水式除铅锌矿化外还有铁矿化，鸡笼顶式则以铜锌矿化为主，另还伴生有金，油麻坡式矿床与前三者均不同，主要为钨、钼矿化;相应在矿石的矿物成分上也有不同，虽然黄铁矿、闪锌矿、方铅矿为各类矿床式所共有的矿物，但含量明显不同，在佛子冲式及下水式矿床为矿石的主要矿物成分，油麻坡式则为次要的矿物成分，反之油麻坡式矿床中以白钨矿、辉钼矿为主要的金属矿物，其余矿床式均未见及，另外在下水式矿床中还有较多磁铁矿，并组成了磁铁矿体，而鸡笼顶式矿床中铜矿物(包括黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿)含量相对较多，并有自然金伴生。
此外在佛子冲矿区，燕山期岩浆活动对矿区早古生代形成的热水沉积型铅锌矿体有叠加改造作用，对部分矿体有富化作用，但不是主要的成矿作用，这是佛子冲式矿床与其他矿床式不同之处。
三、成矿机理及成矿模式
根据上述成矿环境及各矿床式矿床地质特征的分析，作者认为桂东南地区沿博白-岑溪断裂带产出的铅锌铜钨等矿床为受裂陷槽及博白-岑溪区域性同沉积断裂带控制、与热水沉积作用有关的矿床成矿系列，称为“桂东南地区早古生代热水沉积型铅锌铜钨多金属矿床成矿系列”，并建立了该类矿床成矿系列的成矿模式(图4-5)。其成矿机理如下:
1)钦防海槽为一裂陷槽，而岑溪-博白裂陷盆地属于钦防裂陷盆地的一部分。博白-岑溪深断裂带为一区域性同沉积断裂，并具走滑拉张及长期、多次活动的特征，佛子冲、东桃矿区下志留统中及鸡笼顶矿区奥陶—志留系中发育的浊流沉积，重力滑动构造以及矿石中发育的软沉积滑动变形构造、同生角砾状构造(杨斌等，2000a、b，2002;张青枝等，1995)等即可佐证。岑溪-博白裂陷盆地正是在走滑-拉张背景下发育而成。裂陷盆地中也有多次海底基性火山活动。寒武纪时拉张作用较弱。中奥陶世起，走滑拉张作用逐渐增强，并由于同沉积构造的多次活动，导致含矿热水的多次上涌、沉淀富集成矿，从而形成了区内早古生代地层中多个层位产出的矿床及同一矿区中矿体具多层产出的特征。由于该区早古生代时总体处于收缩挤压背景下，拉张作用不太强烈，因此桂东南地区早古生代时的热水沉积成矿活动并不强烈，形成的矿床数量较少，规模较小，仅个别达大型。
2)早寒武世，地壳拉张作用减弱，逐渐处于挤压收缩状态，至寒武纪末挤压隆升增强，郁南运动造成云开地区隆起。到晚寒武世该区已变为浅海陆棚相的砂页岩组合。整个寒武纪时该区岩浆活动很弱，反映区内古地热场不高，因此总体上对于热水沉积成矿作用不利。
3)中奥陶世起，博白-岑溪一带走滑拉张作用增强，盆地主要为浅海陆棚相带沉积，至晚奥陶世已为次深海沉积环境，此时，基性岩浆活动开始出现，热水沉积成矿作用有所增强，在陆川下水一带于中奥陶统中形成了下水式铅锌多金属矿及层状矽卡岩等热水沉积岩，在中上奥陶统中形成了鸡笼顶式铜多金属矿及重晶石岩、硅质岩等热水沉积岩，而在陆川、博白一带则有油麻坡式钨钼多金属矿化形成，热水沉积岩则有层状矽卡岩形成。从矿化特征看，鸡笼顶式以铜为主，油麻坡式以钨钼为主，铅锌均为次要或伴生矿化，下水式虽以铅锌为主，但规模较小，为小型矿床或矿点。

图4-5 桂东南地区早古生代热水沉积型铅锌铜钨多金属矿床成矿系列成矿模式图

4)到早志留世，盆地走滑拉张作用进一步增强，钦防裂陷槽形成，盆地处于浅海陆棚-次深海环境，海底火山作用明显，中基性火山岩多处见及。佛子冲、东桃矿区下志留统赋矿地层中广泛发育的浊流沉积和重力滑塌现象及矿石中的同生角砾构造均表明同生断裂的再次活动，导致了深部含矿热水上涌至海底洼地，并与海水混合，这时由于物理化学条件的改变，使热流体中的SiO2流体与海底碳酸盐岩中的钙、镁、铁等物质反应形成了区内早志留世地层中广泛分布的层状矽卡岩，同时，热流体中的Pb、Zn、W、Mo等成矿物质也在适宜环境中沉淀富集成矿，为区内主要的铅锌成矿期，形成了佛子冲、东桃等大、中型铅锌矿床。矿床中以发育层状矽卡岩、并与铅锌矿体密切伴生，以及矿石中纹层状、条带状、软沉积滑动变形等构造的发育为特征。此即佛子冲式矿床。
5)中晚志留世以后直到早二叠世，该区一直保持裂陷盆地环境，但热水沉积成矿活动已很弱，未见有关矿床产出。早二叠世末的东吴运动使钦防海槽褶皱隆起。燕山期，区内酸性-中酸性岩浆活动较发育，燕山期岩浆期后热液活动对区内热水沉积型铅锌矿体有叠加改造作用，并可形成部分铅锌矿化，但矿化不强，不是区内主要的成矿作用，如佛子冲铅锌矿区所见。由于燕山期岩浆期后热液成矿活动对早期矿化有叠加改造富化作用，有利于富矿及大矿的形成，因此对这种后期岩浆热液叠加改造形成的多因复成矿床应予注意。

自然界中有许多不同类型或不同矿种的矿床，它们之间常常不是孤立存在或互不相关的，而是在成因上有一定的内在联系，在空间上有一定的分布规律。越是大型、超大型矿田，越是成矿条件复杂的矿田，这种多类型、多矿种共生或伴生的现象越常见。成矿系列的核心问题就是研究不同类型和不同矿种的矿床在成因上的联系和在时、空上的分布规律及其成因机制。
自1980年以来，随着广西境内许多有色金属矿床中热水沉积成矿现象的发现，传统的和单一的岩浆-热液成矿模式受到挑战。作者正是基于对广西境内热水沉积成矿作用的研究和认识（廖宗廷等，1995；杨斌等，1999，2002），重新厘定了广西有色金属成矿系列。
4.1.1.1 热水沉积—叠生改造成矿系列
矿床的形成与海底热水沉积成矿作用有关，矿床保留了大量热水沉积成矿现象和线索，如同生断裂和海底火山活动、热水沉积岩、典型沉积组构、层控性及主矿体呈层状、似层状顺层产出并与赋矿地层同步褶曲等。该系列主要分布在丹池、桂北、桂东南、西大明山、大瑶山西侧等地区，典型矿床包括大厂和五圩锡多金属矿、益兰汞矿、北山和都川铅锌矿、泗顶铅锌矿、佛子冲铅锌矿、古立和朋村铅锌矿、钦甲铜多金属矿等。该系列矿床主要产于泥盆系地层、次为寒武系和志留系，热水沉积成矿时代与赋矿地层一致。该系列矿床往往不同程度地受到后期岩浆-热液活动（燕山期为主，其次为加里东期）改造，表现出多因复合矿床特点。该系列是广西锡、铜、铅、锌、金、银、锑、汞等矿种最重要的成矿系列。
4.1.1.2 花岗岩成矿系列
矿床的形成与花岗岩的侵入有直接成因联系，与成矿有关的岩石包括花岗闪长岩、二长花岗岩、花岗岩或碱长花岗岩。主要矿种有钨、锡、钼、铋、铜、铅、锌、金、银及铌、钽、锆、铍等，它们常在一定条件下伴生，构成不同的矿床组合。成矿时代以燕山期为主，其次是雪峰期。该系列主要分布在桂北、大瑶山、大明山和桂东北贺富钟地区，典型矿床包括五地一洞、栗木、长营岭、新路、水岩坝等锡钨多金属矿床，大明山钨矿、两江铜矿及张公岭、龙头山等金银多金属矿床。
4.1.1.3 热卤水成矿系列
矿床与岩浆岩无明显的空间和成因关系，也不同于典型的热水沉积矿床，矿体多呈脉状产出。其成因可能与陆相环境下热卤水活动有关，暂归为热卤水成矿系列。典型矿床包括老厂铅锌矿、长屯铅锌矿、凤凰山银矿、金牙金矿、高龙金矿等。
4.1.1.4 基性—超基性岩成矿系列
矿床的形成与基性-超基性岩侵入有直接关系。与成矿有关的岩石包括从纯橄榄岩到苏长-辉长岩的演化系列或其中一种岩石。区内已知矿种有铜、镍、钴。成矿元素主要来自基性-超基性岩浆，成矿作用以岩浆熔离作用为主。矿体常呈似层状或透镜状产于岩体底部，或岩浆贯入到构造空间中形成脉状矿体。区内已知矿床以辉石岩型铜镍矿床为主，常伴生钴。主要分布与桂北罗城地区，与四堡期基性-超基性岩浆活动有关，典型矿床包括池洞、文得、田朋、清明山等一系列中小型矿床。
4.1.1.5地台型海相沉积成矿系列
广西已知地台阶段海相沉积成矿作用形成的金属矿床主要为铝、铁、锰、钒矿床，其中铁常与锰或铝共生或伴生。成矿时代以泥盆纪、二叠纪为主。含矿建造主要为砂页岩和碳酸盐岩建造，沉积类型以化学沉积为主。本成矿系列受物质来源、古地理-古构造环境和时代、层位、岩相、岩性等因素复合控制。该系列主要分布在靖西-平果及西大明山地区，是广西最重要的外生金属矿床成矿系列，典型矿床有古美、游昌、那豆等矿区黏土岩-铝质岩型铝土矿床及下雷锰矿床等。
4.1.1.6 表生成矿系列
该系列矿床是一组由原生矿床或矿源体（层）经表生风化残积、淋积、冲积作用形成的矿床。矿种有稀土、铌、钽、锆、钛、钨、锡、金、铝、铁、锰等。本系列中的不同类型矿床常相互伴生或与原生成矿系列中的矿床伴生，构成多成因的矿床组合。对多种有色金属矿床而言，本系列常构成易采、易选的富矿，具有较大工业价值。该系列铝土矿分布在靖西-平果地区，铝储量约占广西总储量的63%，典型矿床有古美、隆华、那豆等矿区岩溶堆积型铝土矿床。有关锡矿主要分布在大厂及桂东北贺富钟地区，锡储量约占广西总储量的23%，典型矿床有大厂砂坪、洪塘、新洲砂锡矿和平桂、望高、建新砂锡矿等。

一、区域成矿地质背景

该矿床成矿系列地跨南丹、河池、宜山等市、县，总体呈北西向的带状分布(图4-8)。其大地构造位置处于古特提斯构造域和太平洋构造域的复合部位，位于华南微板块

广西热水沉积矿床成矿作用及找矿评价

图4-8 桂北(丹池)地区晚古生代热水沉积型矿产地质略图|1—三叠系;2—二叠系;3—石炭系;4—泥盆系;5—实测、推测断层;6—地质界线;7—燕山晚期花岗岩;8—燕山晚期花岗斑岩;9—燕山晚期石英斑岩;10—燕山晚期闪长玢岩;11—锡矿;12—铅锌矿;13—锡多金属矿;14—锌铜矿;15—汞矿;16—锑矿;17—锑钨矿;18—锑多金属矿;19—锰矿(Ⅰ级)的西南缘，属华南陆缘构造区(Ⅱ级)的右江海西-印支期裂陷海(Ⅲ级)，其四级构造单元为桂西断陷。早古生代该区属华南陆缘构造区的一部分，志留纪末的广西运动，使扬子板块与华夏板块聚合拼接在一起，形成统一的中国南方板块。

早泥盆世初，由于区域性扩张和地幔热运动的影响，产生了北西向的南丹-昆仑关断裂，受其影响，形成了丹池半地堑式盆地，即丹池裂陷槽。自早泥盆世莲花山期—益兰期，海水由南西进入本区，发育了潮坪相带、潮下带-半局限盆地相带沉积;早泥盆世晚期塘丁期至中泥盆世早期，随着古特提斯洋沿金沙江-红河断裂带的扩张，本区进入泥盆纪第一次剧烈拉张期，海侵扩大，并从南向北推进，沉积环境发生了明显的变化，出现了与北西向同沉积断裂有关的南丹台沟，在台沟中发育了黑色炭质泥岩夹薄层硅质岩及灰岩，台沟两侧主要为开阔台地环境，或为潮下-半局限盆地及半局限台地环境;中泥盆世晚期，由于一些同沉积断裂的持续活动，导致该区部分地区下降，海侵扩大，为泥盆纪以来最大海侵的开始，并且由于东西向宜山断裂活动的加剧及与北西向丹池断裂联合，形成了分支状的南丹台沟(吴诒等，1987);晚泥盆世早期为广西泥盆纪地壳又一次剧烈拉张期，也为泥盆纪以来最大海侵期，区内沉积环境主要仍为台沟，次为台沟两侧的开阔台地或台地前缘斜坡，在台沟中沉积了硅质岩-泥岩-灰岩组合(罗富组)及硅质岩-硅质泥岩组合(榴江组)，同时伴随拉张作用，也有间隙性的火山喷发及有关的海底热泉活动，对区内锡多金属矿的成矿有着重要的作用;进入晚泥盆世晚期，再次发生海退，沉积环境虽仍以台沟为主，但台沟中沉积物主要为条带状、扁豆状灰岩;早石炭世，丹池断裂带进一步拉张裂陷，导致盆地南西侧在台沟相与乐业-巴马台地间的过渡地带有益兰同沉积断裂的形成，使丹池盆地由半地堑式演变为地堑式盆地(陈洪德等，1989b)，随着早石炭世的拉张裂陷，海侵再次扩大，沉积中心北移，但本区基本上仍保持沟台相间的格局，在台沟中仍为泥晶碳酸盐岩、泥质岩及硅质岩组合。中石炭世—晚石炭世盆地收缩变浅，浅水碳酸盐台地广泛分布，至早二叠世，主要为一套滨、浅海碎屑岩与开阔台地相的碳酸盐岩沉积，早二叠世末的东吴运动导致地壳再次张裂，直到三叠纪早、中期，再次处于盆地最大拉张期，海侵扩大，盆地加深，其沉积相由早三叠世泥质岩为主的浅海陆棚相演变为中三叠世浊流沉积的半深海-深海槽盆相。中三叠世以后的印支运动使广西全境上升为陆，进入滨太平洋大陆边缘发展阶段。

由于北西向南丹-昆仑关断裂带的强烈拉张活动，诱发了北东—北北东向的走滑断层，走滑挤压与拉张相伴。走滑挤压造成盆地局部隆起，发育生物礁和碳酸盐台地，隆起西侧表现为张裂作用，形成次级坳陷，沉积了硅质岩、硅质泥岩及泥灰岩等岩石。隆起区使坳陷区的水体处于相对封闭状态，次级坳陷成为矿化富集的有利场所。

区内地层自下泥盆统莲花山组直到上泥盆统榴江组、五指山组及同车江组，以及石炭系、二叠系、下-中三叠统和第四系均有出露。赋矿围岩岩性主要为下泥盆统塘丁组黑色炭质泥岩夹含碳硅质岩;中泥盆统纳标组生物礁灰岩，罗富组含炭泥岩、泥质灰岩;上泥盆统榴江组硅质岩，五指山组碳酸盐岩、硅质岩，同车江组泥页岩、泥灰岩;下石炭统大塘阶灰岩、含燧石灰岩夹泥质灰岩、硅质岩。

区内岩浆活动较强烈，主要为燕山晚期的中酸性侵入岩，分布在龙箱盖、大厂、芒场等地，岩石类型有黑云母花岗岩、花岗斑岩、石英闪长玢岩、石英斑岩、英安玢岩、白岗岩及少量辉绿玢岩，属浅成-超浅成侵入体，以岩株、岩墙、岩脉、岩床和岩枝等形式产出。火山岩在丹池盆地不甚发育，据有关资料认为在上泥盆统五指山组、同车江组及下石炭统中有海相火山岩产出，岩性有基性、中基性及酸性的次火山岩、熔岩、凝灰岩等(曾允孚等，1993;张清才，1995;韩发等，1997)

二、矿床成矿系列主要地质特征

本矿床成矿系列由4个矿床式(龙头式、大厂式、益兰式、五圩式)组成。各矿床式主要地质特征如表4-4所示。

表4-4 桂北(丹池)地区晚古生代热水沉积型锰锡多金属矿床成矿系列各矿床式特征简表

续表

1)本矿床成矿系列的显著特征是锡矿化很发育，形成了多个超大型及大型的锡矿床;同时矿化类型复杂多样，除锡矿化外，还有锌、锑、铅、汞、砷、银、硫及伴生的镓、镉、铟、铋等矿化可综合利用，而且锡多金属矿床主要产于丹池盆地中部，如大厂、芒场，向盆地两端及盆地边缘则逐渐变为铅锌锑汞矿化(如五圩矿田)或单一的汞矿化(如万宝山、益兰汞矿床)，在盆地南东端还有单一的锰矿化产出(图4-8);成矿温度上有高温的锡矿、高中温的铅锌矿及低温的锑、汞、砷、银矿化。

2)成矿构造环境均为丹池裂陷槽，沉积环境均为台沟相，仅龙头山矿床为台沟边缘的生物礁相。

3)层位控矿明显，主要为泥盆系，次为下石炭统，具体有下泥盆统塘丁组，中泥盆统纳标组、罗富组、东岗岭组，上泥盆统榴江组、五指山组，直到下石炭统大塘阶的不同层位中分别产出不同的矿床，但总体以中泥盆统纳标组、上泥盆统榴江组、五指山组为最主要的赋矿层位，如大厂龙头山、芒场大山、马鞍山及五圩箭猪坡、三排洞矿床赋矿层位主要为纳标组，长坡-铜坑矿床及益兰汞矿主要赋存于榴江组及五指山组，而龙头锰矿则赋存于下石炭统大塘阶。赋矿围岩岩性有硅质岩-灰岩-泥岩组合，如长坡-铜坑锡多金属矿床及龙头锰矿床;生物礁灰岩，如龙头山锡多金属矿床;(含炭)泥页岩夹粉砂岩、泥灰岩组合，如大福楼锡(锌)矿、箭猪坡、三排洞铅锌锑银矿等矿床。

4)矿田、矿床分布明显受到裂陷盆地中次级隆起旁侧的次级坳陷控制。盆地内自北西至南东有麻阳、芒场、大厂、北香、五圩、龙头(柳城)及西部的罗富隆起，相应在隆起区西侧则有万宝山矿床、芒场矿田、大厂矿田、北香矿床、五圩矿田、龙头矿床及益兰矿床产出，而且在万宝山—芒场—大厂—五圩—龙头这些矿田、矿床间还具等距分布的特征(图4-9)。

5)矿体形态以层状、似层状、透镜状为主，脉状、细脉状矿体也较发育，前者一般与地层整合产出，并同步褶皱，反映其同沉积特征，后者中的细脉状矿化如前述(第三章第八节)，主要为成岩期或同构造期形成，并严格产于层状矿体中，而大脉状穿层产出的矿体则是在层状矿体形成后，与后期岩浆作用有关的矿体，与热水沉积成矿作用无直接成因联系。

图4-9 丹池成矿带构造位置及矿产分布示意图(据韩发等，1997;张清才，1994编制)

6)各矿床式在矿物成分上有明显差异，大厂式、五圩式矿床中矿物成分较复杂，益兰式、龙头式矿床中矿物成分较简单。大厂式矿床中矿物种类很多，仅据长坡-铜坑矿床的不完全统计即达74种(赖来仁等，1984)，主要矿物成分有锡石、铁闪锌矿、磁黄铁矿、黄铁矿、毒砂、方铅矿、脆硫锑铅矿及石英、方解石、电气石、钾长石、绢云母等。五圩式矿床的矿物种类也较多，主要为铁闪锌矿、脆硫锑铅矿、辉锑矿、黄铁矿、雌黄、雄黄、锰菱铁矿及石英、白云石、方解石等。其与大厂式矿床的差别在于矿床中一般不含或仅有少量锡石，含砷矿物主要为雄黄、雌黄，而不是毒砂，磁黄铁矿也很少见及，非金属矿物中一般不含电气石，总体反映出五圩式矿床成矿温度较大厂式矿床低，因而较高温度的矿物如锡石、毒砂、磁黄铁矿、电气石等均不发育或没有产出，反之中低温的辉锑矿、雄黄、雌黄等矿物却较发育。益兰式汞矿的矿物成分较单一，主要矿物为辰砂、方解石、石英，矿物组合上，除辰砂外，还有黄铁矿、白铁矿、雄黄、雌黄、辉锑矿、闪锌矿、方铅矿、黄铜矿等矿物，反映出低温或中低温成矿的特征。龙头式锰矿床则以发育锰矿物、尤其是含锰碳酸盐矿物为特征，主要为锰方解石、含锰方解石，次有菱锰矿、钙菱锰矿，还有少量褐锰矿、硫锰矿等，与上述3种矿床式的矿物成分明显不同，而褐锰矿、硫锰矿及重晶石等矿物的产出反映了热水沉积成矿的矿物学特征。

7)矿石组构相似，各矿床式矿床的矿石矿物粒度较细，一般为显微细粒状结构或细微粒状结构，反映了深部热水在海底溢出与海水相遇后，因压力降低及快速冷却导致矿物粒度结晶细小的特征，如长坡-铜坑矿区层状矿体中的锡石粒度一般为0.02～0.2mm，铁闪锌矿粒度一般为0.02～0.05mm;龙头山矿区早期锡石的粒度为0.1mm左右，早期黄铁矿一般为5～50μm;益兰矿区黄铁矿为0.05mm左右;此外长坡矿区局部还可见黄铁矿的草莓状结构。各矿床式在矿石构造上一般均发育条带状、纹层状、薄层状、浸染状及角砾状等构造，如长坡-铜坑矿区的条带状、纹层状构造主要由金属硫化物条带、条纹(磁黄铁矿、黄铁矿、铁闪锌矿、锡石、石英及少量毒砂、电气石、白云母、钾长石等组成)与硅质岩条带、条纹或钙质条带等相间组成;在北香矿区，矿石的纹层、条带主要由云雾状-微粒状碳酸盐矿物与铅锌硫化物矿物相间组成;在龙头锰矿区的条带、纹层则是由不同颜色(浅灰-灰色、灰-深灰-灰黑色，淡肉红色-黄褐色-米黄色、灰黑色-米黄色-黄褐、肉红色)的碳酸锰矿物条带、条纹组成;在益兰汞矿区则为黄铁矿、辰砂等矿物沿层面浸染形成条带状或微层状构造。矿石结构构造上的这些特征明显地反映出矿床热水沉积成矿的特征。

8)区内各矿床式的蚀变均较弱，主要蚀变类型为硅化、碳酸盐化、黄铁矿化和绢云母化等。在大厂式矿床中蚀变较其他各矿床式稍强，除上述蚀变类型外，还有电气石化，同时蚀变还具“底蚀构造”特征。

区内热水沉积岩以大厂式矿床最发育，并以长坡-铜坑矿床为代表，其热水沉积岩类型有硅质岩、电气石岩、含长石岩或长石岩、条带状方解石石英长石岩，它们与锡多金属矿化密切伴生，或相间呈条带状、纹层状或互层状产出(韩发等，1997)。在其他矿床式中的热水沉积岩主要为硅质岩，如龙头式锰矿床中，硅质岩较发育，在含锰层上下均有产出，矿层底板即为薄层灰岩与硅质岩的互层，其硅质岩具球粒结构，球粒由微晶石英及玉髓组成，球粒内部为放射状、纤维状集合体;在益兰汞矿，辰砂常浸染于硅质岩中。此外，在芒场矿田所见“角岩”也可能为一种热水蚀变岩或热水沉积岩，有待进一步工作。

三、成矿作用及成矿模式

1.成矿环境

1)有利的构造环境:该矿床成矿系列产于丹池裂陷槽中，受南丹-昆仑关同沉积断裂带的控制。区内主要赋矿层位为中泥盆统纳标组、上泥盆统榴江组及五指山组下部，这与该区泥盆纪的地壳剧烈拉张期主要为早泥盆世晚期—中泥盆世早期(纳标期)及晚泥盆世早期的特征相符。这种地壳拉张裂陷与成矿作用在时间上的同步性和空间上的一致性表明成矿受到了地壳拉张裂陷的控制。

2)沉积环境:为南丹台沟及台沟边缘的龙头山生物礁相带，矿田(矿床)则受盆地中次级坳陷的控制，这些次级坳陷海水较深，同时由于受到旁侧次级隆起的阻挡，海水循环不畅，沉积了富含炭质的硅质岩、灰岩、泥岩含矿建造，如区内主要含矿层位纳标组含炭达1%～2%，主要在纳标期形成的龙头山生物礁体中含丰富的炭质、有机质及沥青。在长坡-铜坑矿区主要的含矿建造中炭质含量较高，如在榴江组纹层状锡石硫化物-硅质岩组合中平均含炭2.1%，在五指山组第二层纹层状锡石钾长石硫化物-碳酸盐-硅质岩组合中平均含炭2%(韩发等，1997)。在铜坑、北香等矿区的硅质岩中均有炭质分布，或呈云雾状、不规则短脉状产出，或呈条纹状与硅质条纹组成纹层状构造。在益兰汞矿的含矿层位中，无论是榴江组还是五指山组中均产有较多炭质泥岩;在龙头锰矿的含矿岩系中有高炭质黑色页岩，其中的黄铁矿条带、结核及有机质较发育，并与纹层状硅质岩呈互层产出(吴诒等，1985;张清才，1995)。这些特征表明，控制矿田、矿床的次级坳陷是一种相对封闭的低能、弱还原环境，有利于含矿热水的富集成矿。

3)古地热场环境:丹池盆地火山活动虽然不强，但仍有间歇性的火山活动发生。曾允孚等(1993)研究指出，丹池盆地晚泥盆世早期有石英、长石晶屑与纹层状锡石伴生，附近层位中有由这些矿物组成的残余凝灰结构;韩发等(1997)指出，上泥盆统同车江组在局部地区有凝灰岩和凝灰质熔岩;张清才(1995)研究指出，在车河以北及忻城北更峒、理苗一带下石炭统大塘阶的泥岩、泥晶灰岩中有黑云母、长石、石英等火山晶屑和玻屑产出，等等，表明丹池盆地在上泥盆统—下石炭统中确有火山岩分布。

生物礁的出现是深部热点的反映，沿南丹-昆仑关断裂分布有一系列生物礁，如分布于南丹台沟东北侧台地边缘的贵州独山布寨礁、广西南丹六寨礁及产于南丹台沟边缘的大厂龙头山生物礁，表明南丹-昆仑关同沉积断裂带不仅控制了南丹台沟的形成，也控制了生物礁的分布，从而也表明南丹台沟为一高的古地热场分布带。

另外，涂光炽等(1988)据对丹池盆地罗富泥盆系中沥青反射率测定所得古地温值为237℃。

上述特征说明丹池盆地具高的古地热场，为热水沉积成矿作用有利的古地热场环境。

2.同沉积断裂构造

前已述及，由于北西向南丹-昆仑关同沉积断裂的活动，诱发了北东—北北东向走滑断裂，在这些同沉积断裂的活动下，区内自北西→南东形成了一系列次级隆起和次级坳陷，矿田、矿床明显产于次级隆起西侧的次级坳陷中，而区内硅质岩的分布与同沉积断裂也密切相关(图2-1)，反映出同沉积断裂对区内成矿及硅质岩形成具明显的控制作用，正是这些同沉积断裂的多次活动导致深部热水多次上涌，从而形成了丹池盆地内不同层位产出的矿床及同一矿区产出的多层矿体。如在早泥盆世晚期(塘丁期)—中泥盆世早期(纳标期)的地壳第一次剧烈拉张期，在丹池盆地中段有大福楼矿床多层矿体的产出，纳标组更有龙头山超大型矿床、芒场矿田大山、马鞍山等大部分矿床，以及盆地南东段五圩矿田的箭猪坡、三排洞、芙蓉厂等矿床的产出;中泥盆世晚期(罗富期)地壳拉张减弱，同沉积断裂活动也不强烈，相应区内矿化也减弱，因此，区内热水沉积矿床不发育，在罗富组中仅有北香、万宝山等小型矿床产出;到晚泥盆世榴江期，为泥盆纪地壳的又一次剧烈拉张期，直到晚泥盆世五指山期早期，这期间为丹池盆地热水沉积矿床最主要的形成时期，区内主要的锡多金属矿床均在此期间形成，如赋存于榴江组中的长坡-铜坑92号矿体，赋存于五指山组下部的91号矿体，盆地北西段西侧产于榴江组中的益兰大型汞矿，等等;随着晚泥盆世末期地壳的隆起抬升，再次发生海退，热水沉积成矿作用再次减弱，仅有长坡-铜坑矿区的C层、D层等小矿体的形成;早石炭世地壳再次拉张，同沉积断裂的再次活动又导致在盆地南东端下石炭统大塘阶中龙头锰矿等矿床的形成。因此，丹池盆地同沉积断裂的发育乃是区内热水沉积成矿的重要构造标志。

3.地球化学特征

通过对硅质岩、电气石岩地球化学特征的对比研究表明(详见第五章)，区内与矿体密切伴生的硅质岩、电气石岩主要为热水沉积作用产物。

大厂硅质岩的Al/(Al+Fe+Mn)平均比值为0.39。研究认为Al/(Al+Fe+Mn)比值为0.01时属纯热水沉积物，比值为0.6则为陆源成因或生物成因沉积物，小于0.35为典型热水沉积物，由此可以看出，大厂硅质岩主要为热水沉积作用产物。微量元素地球化学研究表明，长坡-铜坑矿区5件硅质岩样品在Y-P₂O₅关系图上的投影点均落入热水沉积趋势线下侧，远离海洋沉积物及成岩含金属沉积物区，丹池盆地榴江组硅质岩的U/Th比值为0.93，但硅质岩在U-Th关系图上的投影点仍落入石化的热水沉积物区，表现出热水沉积的特征。丁悌平等(1994)对硅质岩硅、氧同位素组成的研究得知，大厂硅质条带的氧同位素组成δ¹⁸O为13.2～15.9，平均为14.2，硅同位素组成δ³⁰Si为-0.6～0.6;作者对北香硅质岩的研究得知，其氧同位素组成δ¹⁸O为22.7～26，平均为24.4，硅同位素组成δ³⁰Si为-0.4～-0.3。研究认为热水沉积硅质岩的δ³⁰Si集中在-0.6～0.3之间，当δ³⁰Si为0.5～0.6时为热水沉积作用与生物沉积作用共同作用的产物，而热水沉积硅质岩的δ¹⁸O值一般为12～24。据此可知，大厂、北香的硅质岩主要为热水沉积作用产物。

大厂地区电气石岩在Al₂O₃-(K₂O+Na₂O)及Al₂O₃-TiO₂关系图上的投影点均落入热水沉积电气石岩区;其稀土元素组成及配分曲线等地球化学特征的研究表明该区电气石岩为热水沉积岩;长坡-铜坑电气石岩中电气石的δ¹⁸O为10.4～13.6，平均12.1，同样表明其热水沉积成因。

据张清才(1995)的研究，龙头锰矿碳酸锰矿石的Al/(Al+Fe+Mn)比值为0.008～0.3，表明属典型热水沉积物，而稀土元素特征研究表明，矿区的碳酸锰矿石的热水沉积占优势。

据上述可知，该矿床成矿系列中与矿体密切伴生的硅质岩、电气石岩及锰质岩(矿)主要为热水沉积产物，而这些热水沉积岩的产出乃是矿床为热水沉积成因的岩石学标志。

4.矿床地质特征

各矿床式矿体主要呈层状、似层状或透镜状，与地层整合产出，产状与围岩一致并同步褶皱;矿石具细微粒状结构，局部见草莓状结构，硅质岩具球粒结构，矿石中发育条带状、纹层状、微层状、软沉积滑动变形构造及同生角砾状构造;围岩蚀变较弱，大厂式矿床局部具“底蚀构造”特征;长坡-铜坑同生层状矿化中也见有细小的气液包裹体及不规则的暗色包裹体，而据纹层状电气石岩中的电气石-石英共生矿物对进行的氧同位素平衡温度计算结果为257～165℃，平均为(210±38)℃(韩发等，1997)，等等。这些矿床地质特征则是矿床既具同生沉积成因、又具热液成因的有力证据，表明矿床为热水沉积成因。

至于矿床中的部分脉状矿体，如益兰式、五圩式矿床中所见，一般规模小，它们主要是深部热水未能到达海底而沿水面以下岩层中的断裂裂隙充填而成。大厂式矿床中沿层状矿产出的细脉状矿体则是成岩期或同构造期的产物，而在大厂、芒场矿田中一些大脉型矿体则是与后期岩浆侵入作用有关的产物。

5.成矿模式

基于上述认识，作者认为，桂北丹池地区的大厂式、五圩式、益兰式及龙头式矿床均为热水沉积矿床，它们同受北西向南丹-昆仑关同沉积断裂带、丹池裂陷槽及南丹台沟的控制，矿床的形成与热水沉积成矿作用有关，成矿活动时间从早泥盆世延续到早石炭世，因此，它们应为与热水沉积成矿作用有关的同一矿床成矿系列，称为“桂北(丹池)地区晚古生代热水沉积型锰锡多金属矿床成矿系列”。其成矿模式如图4-10所示。

图4-10 桂北(丹池)地区泥盆纪—早石炭世热水沉积型锰锡多金属矿床成矿系列成矿模式图

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