南岭中段锡矿床类型及成因

南岭中段锡矿床类型及成因

岭南系指岳城岭、都彭岭、木柱岭、骑士岭、大灵岭等五岭山。它们大体呈EW向排列,是长江水系与珠江水系的分水岭。本文所指的南岭中段地区位于湘、桂、粤、赣四省(区)交界部位,地理坐标:北纬24°00′～27°00′、东经110°00′～115°00′,与近年来中国地质调查局部署的“南岭地区锡多金属矿评价”计划项目工作范围相当。该区是我国稀有、有色金属的重要产地,拥有柿竹园、香花岭、水口山、瑶岗仙、凡口、大宝山、珊瑚、西华山、大吉山、栗木等一批国内外知名的大型-超大型矿床。大调查项目启动以来,不仅取得了湘南芙蓉锡矿的找矿突破,同时还发现了湘东锡田、湘南大义山、大坳及香花岭、荷花坪等初具规模的锡多金属矿产地,充分展示了区内巨大的找矿潜力。为总结区内近年来锡多金属矿找矿成果,服务于下一步的找矿工作,“南岭地区锡多金属矿评价”项目组于2005年1月5～7日在湖北宜昌组织召开了南岭锡矿找矿模式研讨会。通过充分的讨论,初步归纳了区内主要锡矿床类型及其简要特征,并建立了主要类型的找矿模式。1岭南中部的锡矿分类1.1锡矿床分类方案矿床分类总是随着人们对地质资料的积累和对矿床认识的深化而不断改进,归纳起来,锡矿床分类研究大致可分为以下三个阶段:第一阶段(上世纪40年代以前),主要采用W.Lindgren岩浆热液论的分类办法,将锡矿床归于高温-高压气成-热液矿床,认为成矿物质、成矿溶液以及矿化剂等都来自原始岩浆。矿床类型分为:(1)深成热液矿床-锡石脉;(2)高温交代矿床-接触变质锡石矿床;(3)伟晶岩墙矿床-含锡石伟晶岩。第二阶段(上世纪40～70年代),前苏联学者C·C·斯米尔诺夫的矿物学分类得到了普遍的公认,按矿物的组合特征将锡矿床分为三种主要类型:(1)含锡伟晶岩型;(2)锡石-石英型;(3)锡石-硫化物型。斯米尔诺夫的分类除考虑岩(矿)石矿物组合特征外,还突出了“岩体深度”这一层含义,认为含锡伟晶岩型与深部酸性花岗岩侵入体有关,锡石-石英型主要与浅成花岗岩有关,而锡石-硫化物型在成因上与较浅处固结的中酸性花岗岩类有关,而且还专门提到了锡石-硫化物型与含锡伟晶岩型和锡石-石英型两类矿床无关。第三阶段(上世纪70年代以来),这一阶段出现了多种分类方案并存的局面。国外的锡矿床分类以Hosking(1974)的分类最具有代表性。他将形态、矿物特征和地质环境结合起来,把原生锡矿床分为10类。我国矿床地质工作者根据地区性锡矿床产出的地质条件,提出了各具特点、各有侧重的锡矿床分类方案。其中,程裕淇等的分类具有一定的原创性,他们通过系统的研究,提出了矿床成矿系列概念,建立了“矿床系列组合”、“系列”、“亚系列”和“矿床类型”四级分类方案。以宋叔和为主编的“中国矿床”编委会(1994)在成矿地质环境基础上,以三大基本成矿作用为依据,将其划分为三大类别,然后以成矿流体演化的不同阶段区分型。此外,在南岭地区有一定代表性的分类还有史明魁等的矿床产出类型分类以及许以明等、黄革非等、魏绍六等、蒋中和等1、羊示赣等的锡矿床分类。1.2矿床分类准则矿床的分类一方面要体现分类的宗旨,正如R·G·Taylor(1978)所言:有关矿床的正确分类终将对矿床成因提出有价值的说明,这是分类问题的基本前提。另一方面,对矿床的分类既要反映最新的资料和研究成果,又要简明扼要,易于把握,而且对找矿有一定的指导意义。鉴于此,将本次分类的准则拟订为:采用“类”和“型”的二级分类,以主导控矿因素和成矿物质来源的差别为依据划分“类”,以矿物组合及蚀变特征为依据划分“型”。据此将南岭中段地区主要锡矿床初步分为二类五型。二类:Ⅰ.岩浆期后气成-热液类锡矿床;Ⅱ.构造控制的多源热液类锡矿床。五型:Ⅰ-1.变花岗岩型;Ⅰ-2.云英岩型;Ⅰ-3.矽卡岩型;Ⅰ-4.石英脉型;Ⅱ-1.构造蚀变岩型(表1)。1.3主要类型和特征锡矿床1.3.1成矿构造系统该类锡矿床与区内燕山期复式岩体中相对偏晚期、粒度相对较细的岩石关系密切,二者的形成时代基本一致,时差在20Ma以内,成矿物质主要来自岩浆本身,主导控矿因素为富硅(SiO2>73%)、富铝、富碱质、贫CaO、MgO,富含锡(Sn>30×10-6)的花岗岩体,矿石沉淀机制主要为岩浆的结晶分异、岩浆期后气水热液的交代作用以及物化条件的变化,控矿构造主要是岩体就位形成的一套侵入构造系统。Sn,W,Bi,Mo,Nb,Ta,Li,Be等矿化往往相伴出现,组成一个成矿系列,外围的Pb,Zn,Ag,Hg,Sb,U等矿化也可以纳入该系列。该类锡矿床按矿物组合及蚀变特征分为四型。(1)含锡岩浆型矿床成矿矿床该型锡矿床呈壳状体型产于成矿岩体顶部,成矿岩体的岩突部位对成矿更加有利。成矿岩体呈岩株产出,剥蚀浅,分异程度高,具有富硅、富碱、富挥发份等含锡岩体的一般性特征。成矿作用与钾长石化、钠长石化(早期碱交代)以及云母化、云英岩化(后期酸性淋滤)作用有关。由于上方围岩的封闭性较好,贯穿性断裂构造不发育,酸性淋滤及岩浆期后气液作用直接叠加于碱交代花岗岩之上,形成酸碱同位的岩石蚀变以及成矿作用的共生。成矿岩体往往有似层(壳)状的交代分带特征,自下而上的产出序次为:黑云母花岗岩→锂黑云母化、钾长石化花岗岩→黑鳞(铁锂)云母化、钠长石化花岗岩(矿体赋存部位)→云英岩化花岗岩→似伟晶岩壳。岩体顶冠部分可见强烈的钠长石化、云英岩化和黄玉化。在岩浆阶段呈分散状态的锡经气成热液作用呈细脉状、浸染状交代充填围岩,构成含锡花岗岩型矿床。该型矿床常见的金属矿物有锡石、钽铌锰矿、铌铁矿、钽金红石、富铪锆石、细晶石、黑钨矿、白钨矿、毒砂、磁黄铁矿、磁铁矿等;脉石矿物主要有钾微斜长石、钠长石、石英、铁锂云母、黄玉等。主要蚀变类型有钠长石化、钾长石化、云英岩化、萤石化、黄玉化等。广西栗木老虎头锡石-稀有金属变花岗岩矿床、湖南大义山台子上锡矿均是该型矿床的典型实例。(2)矿体产出形态本型锡矿床一般产于成矿花岗岩体的内外接触带,矿化呈不规则团块状、密集细小脉、网脉状及大脉状,与成矿岩体相接触的是早期岩体或沉积地层。成矿岩体具有高硅、富铝、富挥发份等特点,暗色矿物含量一般较低,特征的副矿物有黄玉、萤石、电气石和绿柱石等。赋矿构造主要为裂隙构造,一般不具有明显的构造错动特征,但具有成群、成带分布的特点。矿体产出形态有面状和脉状之分。面状云英岩产在成矿岩体的顶部,受成矿岩体与围岩(主要为渗透性较差的硅铝质岩石)的接触面形态控制。脉状含锡云英岩更为常见,主要发育在花岗岩内或围岩的裂隙中,也常作为石英脉旁的蚀变带出现。从现有资料来看,该型锡矿在成矿机理及围岩蚀变等方面与I-1型并无太大的区别,蚀变特征也是在碱交代花岗岩之上叠加有酸性云英岩化,钠长石化和白云母化是形成该型锡矿床的主要机制。这两型锡矿化的差异或许只限于矿化、蚀变强度的不同?即岩体顶部发生了强烈的蚀变交代作用,蚀变岩体发生了近乎均匀的矿化则称“变花岗岩型”,矿化如果只限于云英岩脉或云英岩团块内以及其周围有限的范围则称“云英岩型”。矿体产出形态有面状和脉状。常见的金属矿物为锡石、黄铁矿,并伴有黑钨矿、辉钼矿、辉铋矿、绿柱石以及黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、毒砂等;脉石矿物主要有石英和白云母、绢云母,偶见黄玉、萤石、绿泥石、电气石。主要蚀变类型有云英岩化、钾长石化、钠长石化、萤石化和黄玉化等。矿床实例有湖南锡田荷树下云英岩型钨锡矿床、湖南大义山白沙子岭云英岩型锡矿床、湖南九嶷山大坳云英岩型锡矿床等。(3)矿物学一般特征该型锡矿床产于花岗岩与不纯碳酸盐岩的接触带及其附近的层间裂隙中,矿化受接触带构造控制。与成矿有关的岩体多属燕山早期壳源重熔型花岗岩,以87Sr/86Sr初始值>0.710、酸度高、K2O>Na2O、铝过饱和、富含挥发份氟和硼等为普遍特征,发育有钠长石化等后期交代蚀变。矿体产于接触带矽卡岩中,与矽卡岩之间无明显界线,两者都可能呈现出沿一定层位展布的层控产出特征。矽卡岩可分为简单矽卡岩和复杂矽卡岩。前者的矿物主要为石榴石、透辉石,并含有大量的磁铁矿,锡一般进入黑云母等硅酸盐矿物及早期矽卡岩矿物晶格之中,目前工业利用价值不大;后者的矿物复杂,主要有石榴石、透辉石、透闪石、角闪石、钙铁辉石、符山石、绿帘石、绿泥石等,伴生的金属矿物有黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、(铁)闪锌矿、毒砂等,萤石、黄玉、电气石等富含挥发份的矿物常见。在矽卡岩型锡矿体的下部往往有脉状云英岩或云英岩化蚀变的叠加,但云英岩中的锡矿化一般不构成工业矿体。矽卡岩型锡矿床矿化和蚀变具有一定的分带性,由岩体向外为黑云母花岗岩→云英岩化黑云母花岗岩→矽卡岩,伴生锡矿化(锡矿体赋存部位)→大理岩化、角岩化条带状灰岩。矿体产出形态有不规则状、透镜状、似层状、板脉状、残留顶盖状等。主要金属矿物有锡石、黄铁矿、磁黄铁矿、磁铁矿、黄铜矿、方铅矿、(铁)闪锌矿、毒砂等;脉石矿物有矽卡岩矿物、石英、云母、长石等。主要蚀变类型有矽卡岩化、绿泥石化、云英岩化、萤石化和电气石化等。矿床实例有湖南锡田垄上V21号脉、湖南香花岭地区矽卡岩锡矿等。(4)空间分带和岩石学特征该型锡矿床主要产在成矿花岗岩外接触带地层中,矿化沿围岩地层中具有一定规模的裂隙构造充填,往往是W,Sn伴生,且出现明显的空间分带,即上Sn下W,往深部还可能出现W,Pb,Zn矿化。围岩蚀变以云英岩化为主。空间上该型锡矿化常分布在云英岩细小脉的下面。矿体产出形态主要有脉状、透镜状。常见的金属矿物主要有锡石、黑钨矿、白钨矿、辉钼矿、辉铋矿、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿等;脉石矿物主要有石英、云母、长石、萤石、黄玉等。主要蚀变类型有云英岩化、萤石化等。典型的矿床实例为广西珊瑚长营岭钨锡矿床。1.3.2-矿的产出形态、岩石学特征该类型锡矿床的显著特点是构造对成矿的控制作用十分明显,矿化严格产在线性断裂构造带或层间滑脱构造带中,断裂及层间滑脱构造是其主导控矿因素,控矿构造具有显著的位移特征,矿体附近普遍发育有次级的指向构造,成矿物质来源具有典型的壳幔混合特点,幔源物质的显示为其典型特征,同期岩体(脉)更多的是为成矿提供热源,是构造-热事件的指示物。该类矿床往往产在具有一定规模的近SN向构造带附近,赋矿构造有线状和层状两类,但以后者中的矿床更具规模。由于构造-成矿-热事件活动的继承性,该类矿床在空间上往往与I类矿床相互叠置。早期侵入体可以作为赋矿围岩,但更多的是矿体产在远离早期侵入体的沉积地层之中。需要说明的是由于早期矿化产物如含锡矽卡岩等可以构造角砾形式产在断裂破碎带中,在后期构造-热液作用下,断裂带中的物质如花岗岩块体、斑岩脉、早期矽卡岩角砾等又叠加了矿化和蚀变作用,因而对该类型锡矿出现了多种称谓。该型矿床的产出形态主要有脉状、透镜状、似层状等,矿体的侧伏现象明显。围岩蚀变类型主要有绿泥石化、硅化、绢云母化、黄铁矿化等,以中温热液蚀变组合为特征,蚀变往往只局限在构造两侧较小的范围内。该类锡矿的产出有脉状和层状两种,但按矿石特征该类矿床均归为构造蚀变岩型(Ⅱ-1)。主要金属矿物有磁黄铁矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、辉铜矿以及锡石、黄锡矿等;脉石矿物主要有石英、云母、长石、绿泥石等。矿床实例有天门嶂V3号脉、湖南香花岭“底砾岩型”锡矿床等。3成矿地质模式下面是区内几种主要锡矿类型的初步找矿模式,每个模式中主要反映了成矿的主导控制因素、成矿岩体的基本特征、矿床特征以及可能的矿化与蚀变分带,考虑到现有程度还难以区分“变花岗岩型”和“云英岩型”两型锡矿在成矿机理方面的实质性区别,因而没有单独建立变花岗岩型锡矿的找矿模式。3.1岩石学和矿物特征大地构造位置:华南加里东褶皱系内湘桂海西-印支拗陷区(习称南岭中段地区)。成矿地质条件:成矿岩体系燕山期复式岩体中相对偏晚期、粒度相对较细的花岗岩,赋矿围岩为相对早期花岗岩或碎屑岩地层。成矿岩体分异程度较高,具有高硅、富碱质、富铝、富挥发份等特点。控矿条件:面状含锡云英岩的形成要求成矿岩体上部具有渗透性差的围岩(硅铝质岩石)作为屏蔽层,且没有贯通性的断裂构造,矿体形态受接触面形态控制,而含锡云英岩脉则主要受岩体冷凝收缩裂隙系统以及围岩中的裂隙构造控制。矿床特征:锡矿体分布于岩株顶部或边部以及上覆围岩的裂隙中,按矿体产出形态可分面状(浸染状、团块状)和脉状(密集细脉、网脉、大脉)。面状含锡云英岩由细脉-浸染状矿化组成,出现在穹状侵入岩顶部;含W,Sn的石英脉常在外接触带碎屑岩裂隙构造中发育;含锡云英岩微细脉则出现在接触带附近或分布在石英脉两侧及上部。常见的金属矿物主要有黄铁矿、磁黄铁矿、锡石、白钨矿、黑钨矿、辉钼矿、辉铋矿和黄铜矿等。据现有资料统计,矿化产出标高在800～1300m之间。矿化分带:自深部向浅部元素分带表现为:W,Pb,Zn→W(Sn)→Sn(W,Mo,Bi,Cu)。矿化产出类型自上而下为细、小脉型云英岩→大脉型→(石英脉型)→(硫化物脉型)或(变花岗岩型),密集分布的云英岩细、小脉向深部可能归并为大脉或石英脉。围岩蚀变:岩体顶部普遍发育退色化(钠长石化),使之较正常花岗岩颜色要浅,微斜长石化(钾化)呈脉状、团块状不均匀分布,钠长石化则更为普遍和强烈。岩体中见有萤石、黄玉、电气石的团斑,云英岩细小脉常见。蚀变分带:自下而上为钠长石化(微斜长石化呈脉状、不规则团块状)→云英岩化(见有黄玉及萤石、电气石团斑)→伟晶岩。成矿机理:碱交代(钠长石、微斜长石化)早于云英岩化并很少受裂隙控制和影响,微斜长石化通常早于钠长石化,酸性云英岩化叠加在碱交代花岗岩之上,在某些地区还可以见到继云英岩化之后又叠加有长石化。碱性-富钠热液的钠长石化作用同时导致黑云母的白云母化,赋存在黑云母晶格中的高含量锡析出进入热液,并在沉淀之前转移到岩体顶部及上覆岩石的裂隙构造中。在渗透性差的成矿系统中(与硅铝质岩石接触),流体运移缓慢,以扩散为主,形成面型云英岩化;而在裂隙发育的成矿系统中(与碎屑岩接触),流体运移快,形成脉型云英岩或石英脉。找矿标志:①充分的气水热液,表现在钾化呈脉状、团块状不均匀产出,但分布范围广,岩石的退色化强,萤石、黄玉、电气石常见,云英岩细小脉、团块发育,伟晶岩壳可见;②同岩浆期冷凝收缩的构造系统保存完整,表现在近水平的节理构造发育,岩体顶部微细脉发育;③成矿期无大的贯通构造;④外接触带地层中大理岩化、角岩化发育,表明热力作用强烈;⑤地表发现的云英岩细小脉向深部可变为大脉型乃至W,Pb,Zn矿化,岩体中云英岩锡矿化之下深部可能出现变花岗岩型矿化。3.2锡矿床成矿带大地构造位置:华南加里东褶皱系内湘桂海西-印支拗陷区(习称南岭中段地区)。成矿地质条件:成矿岩体属燕山早期复式岩体中相对偏晚期、粒度相对较细的花岗岩,具有高硅、富碱质、富铝、富挥发份等特点,特征的副矿物有黄玉、萤石、电气石和绿柱石,成矿岩体固结深度较浅或近于地表。赋矿围岩主要为外接触带的碳酸盐岩地层,以泥盆系、二叠系碳酸盐岩地层最为有利。控矿条件:锡初始富集的碳酸盐岩地层、接触带构造。矿床特征:含锡矽卡岩矿体呈透镜状、囊状、脉状、似层状分布于接触带附近。可分为含锡磁铁矿矽卡岩型和含锡硫化物矽卡岩型,在矽卡岩的下部往往叠加有云英岩细小脉和云英岩化。金属矿物主要有黄铁矿、磁黄铁矿、锡石、磁铁矿、毒砂、黄铜矿、方铅矿和闪锌矿。据现有资料统计,矿化产出标高在100～700m之间。矿化分带:内带(岩体中或接触带附近):Nb,Ta,Be(REE)→W,Sn,Mo,Bi(成矿物质主要来自岩浆);外带(远离接触带):Pb,Zn→Sb,Hg→U(成矿物质主要来自地层,完整的矿化分带一般只出现在泥盆纪和早石炭世碳酸盐岩地层中),As往往为贯通元素。围岩蚀变:主要为矽卡岩化,分别由石榴石、透辉石、透闪石、角闪石、钙铁辉石、符山石、绿帘石等矿物组成。与锡石、硅钙锡矿、硼镁锡铁矿、锡酸矿连生的磁铁矿呈致密块状、脉状、斑点状交代矽卡岩,组成似层状、不规则状含锡磁铁矿矽卡岩矿体。在锡矿体的下部往往有脉状云英岩或云英岩化蚀变叠加。蚀变分带:大理岩化带→矽卡岩带(赋矿部位)→云英岩带→花岗岩。成矿机理:富锡花岗岩中的锡往往首先分散在岩体中的副矿物、黑云母等暗色矿物以及早期矽卡岩矿物之中。只有在岩体晚期再叠加了云英岩化、萤石化、绿泥石化后这些锡才可能进一步富集成可利用的锡矿床。找矿标志:①矽卡岩风化铁帽;②复式岩体中相对偏晚期、粒度相对较细的岩石组成的岩体;③岩石发生退色化、钾长石化呈脉状及团块状分布,岩体中云英岩细小脉发育,常见萤石、电气石斑块和不规则状分布的伟晶岩;④远离接触带的Pb,Zn矿脉;⑤接触带附近的磁异常;⑤云英岩化的大量发育指示矿化已接近矿体底板。3.3控矿条件及控矿机理大地构造位置:华南加里东褶皱系内湘桂海西-印支拗陷区(习称南岭中段地区)。成矿地质条件:燕山晚期强烈的构造-热事件、深切到下地壳或上地幔的超断裂、具一定规模的近SN向导岩、导矿断裂、层间滑脱构造以及Sn有初始富集的地层。研究表明,这类矿床产出的动力学背景是区内燕山晚期地壳层的伸展-剪切以及地幔汁的注入。成矿时代主要在138Ma以后,成矿物质来源具有典型的壳幔混合特点,同期小岩体(脉)更多的是为成矿提供热源。控矿条件:断裂构造及层间滑脱构造。矿床特征:矿体可分为脉状和似层状两种,但以后者中的矿床更具规模。由于构造成矿-热事件活动的继承性,该类矿床在空间上往往与I类型矿床相互叠置,但更多的是产在外接触带的沉积地层之中。该类矿化一般以Sn为主,少量Pb,Zn,较少伴生有W。矿体呈脉状、透镜状、似层状产出。主要金属矿物组合为磁黄铁