桂北(丹池)晚古生代热水沉积锰锡多金属矿床成矿系列

矿床成矿系列横跨南丹、河池、宜山等市县，总体呈西北方向带状分布(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)晚古生代热水沉积矿物地质示意图| 1-三叠纪；2-二叠纪；3-石炭纪；4-泥盆纪；5-测量和推断的故障；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—锰矿西南缘(ⅰ级)属于华南大陆边缘构造区(ⅱ级)的海西-印支期裂谷海(ⅲ级)，其四级构造单元为贵溪断陷。早古生代，该区属于华南大陆边缘构造带的一部分。志留纪末的广西运动使扬子板块和华夏板块结合在一起，形成统一的华南板块。泥盆纪初，由于区域扩张和地幔热运动的影响，形成了北西向的南丹-昆仑关断裂，形成了丹池半地堑盆地，即丹池拗拉槽。泥盆纪莲花山期至依兰期，海水从西南方向进入本区，发育潮坪相带、潮下带-半封闭盆地相带。泥盆纪唐定晚期至中泥盆世早期，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强烈伸展期，海侵由南向北扩大推进，沉积环境发生明显变化。南丹台沟与北西向同沉积断裂有关，发育黑色碳质泥岩夹薄层硅质岩和灰岩，台地两侧主要为开阔台地环境或潮下带。中泥盆世晚期，由于一些同沉积断层的持续活动，该区部分地区下降，海侵扩大，是泥盆纪以来最大一次海侵的开始。而且由于东西向的宜山断裂活动加剧，与西北向的丹池断裂结合，形成了分支的南丹台沟(吴毅等，1987)。晚泥盆世早期是广西泥盆纪地壳的又一次强烈伸展期，也是泥盆纪以来最大的海侵期。本区沉积环境仍以台沟为主，其次为台沟两侧的开阔台地或台地前缘斜坡。台沟沉积了硅质岩-泥岩-灰岩组合(罗浮组)和硅质岩-硅质泥岩组合(柳江组)，并伴有伸展作用和间歇性火山喷发。晚泥盆世晚期，海退再次发生。虽然沉积环境仍以台地沟为主，但台地沟中的沉积物主要为条带状和扁豆状灰岩。早石炭世，丹池断裂带进一步伸展断裂，在盆地西南侧的台沟相与乐业县-巴马地台的过渡带形成了有利的蓝通沉积断裂，使丹池盆地由半地堑盆地演化而来(陈洪德等，1989b)。随着早石炭世的伸展和裂解，海侵再次扩大，沉积中心北移，但该区基本保持沟台相间的格局。中石炭世-晚石炭世，盆地收缩较浅，浅碳酸盐台地广泛分布。到早二叠世，主要由一套滨浅海碎屑岩和开阔台地相碳酸盐岩组成。早二叠世末的吴栋运动使地壳再次开裂，直到早、中三叠世，盆地再次处于最大伸展期，海侵扩大，盆地加深。其沉积相由早三叠世以泥质岩为主的浅陆棚相演化为中三叠世的浊积岩沉积。中三叠世以后的印支运动使广西全境上升为陆地，进入太平洋大陆边缘发展阶段。

由于北西向南丹-昆仑关断裂带强烈的拉伸活动，诱发了NE-NNE向走滑断层，走滑挤压伴随着拉伸。走滑挤压导致盆地局部隆起，形成生物礁和碳酸盐台地。隆起西侧表现为张性，形成次生凹陷，沉积硅质岩、硅质泥岩、泥灰岩等岩石。隆起区使凹陷区的水相对封闭，次生凹陷成为成矿富集的有利场所。

该区地层出露于下泥盆统莲花山组至上泥盆统柳江组、五指山组、筒车江组，以及石炭系、二叠系、下-中三叠统和第四系。含矿围岩岩性主要为下泥盆统唐定组黑色碳质泥岩夹碳质硅质岩。中泥盆统那标组生物礁灰岩、罗浮组碳质泥岩和泥质灰岩；上泥盆统柳江组硅质岩、五指山组碳酸盐岩和硅质岩、筒车江组页岩和泥灰岩；下石炭统大唐阶灰岩，坚硬灰岩夹泥质灰岩和硅质岩。

区内岩浆活动较为强烈，主要为燕山晚期的中酸性侵入岩，分布于龙开口、大厂、芒场等地。岩石类型包括黑云母花岗岩、花岗斑岩、应时闪长斑岩、石英斑岩、安迎斑岩、白港岩和少量辉石斑岩，属于浅成-超浅成侵入体，具有岩株和岩壁。丹池盆地火山岩不发育。据有关资料，海相火山岩产于上泥盆统五指山组、筒车江组和下石炭统，有基性、中酸性次火山岩、熔岩和凝灰岩(曾云福等，1993；张，1995；韩发等，1997)

二、矿床成矿系列的主要地质特征

该矿床成矿系列由铅型、大厂型、依兰型和吴圩型四种矿床类型组成。各矿床类型的主要地质特征见表4-4。

表4-4桂北(丹池)晚古生代热水沉积锰锡多金属矿床成矿系列各矿床类型特征汇总

继续的

1)该矿床成矿系列的显著特点是锡矿化十分发育，形成了多个超大型和大型锡矿床；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，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，逐渐成为铅锌锑汞矿化(如吴圩矿田)或单一汞矿化(向盆地两端及其边缘)，成矿温度包括高温锡矿、中高温铅锌矿和低温锑汞砷银矿化。

2)成矿构造环境为丹池拗拉槽，沉积环境为台沟相。只有龙头山矿床是台沟边缘的礁相。

3)层位明显受矿控制，主要为泥盆系，其次为下石炭统，具体为下泥盆统唐定组、中泥盆统那标组、罗浮组和东岗岭组、上泥盆统柳江组和五指山组，不同层位产出不同的矿床，直至下石炭统大塘期，但一般为中泥盆统那标组、上泥盆统柳江组和五指山组。如龙头山、芒场大山、马鞍山、吴圩尖竹坡、三排洞矿床的主要含矿地层为那标组，长坡-铜坑矿床和依兰汞矿主要位于柳江组和五指山组，龙头锰矿位于下石炭统大塘阶。容矿岩石岩性为硅质岩-灰岩-泥岩组合，如长坡-铜坑锡多金属矿床、龙头锰矿床；礁灰岩，如龙头山锡多金属矿床；(石炭纪)页岩夹粉砂岩和泥灰岩，如大福楼锡(锌)矿床、箭竹坡矿床、三排洞铅锌锑银矿床。

4)裂谷盆地次级隆起旁的次级坳陷明显控制矿田和矿床的分布。西部的麻阳、芒场、大厂、北乡、武威、龙头(柳城)和罗浮龙自西北向东南位于盆地内，相应地，万宝山、芒场、大厂、北乡、武威、龙头和依兰矿田位于隆起区西部。

5)矿体形态以层状、似层状、透镜状为主，脉状、脉状矿体也较发育。前者一般与地层整合，同步褶皱，反映其同沉积特征。后者的脉状矿化主要形成于如上所述的成岩阶段或同构造阶段，严格产于层状矿体中，而大型脉状交错层产出的矿体是在层状矿体形成之后，具有相同的沉积特征。

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；张编编1994)

6)不同矿床类型的矿物组成差异明显。大厂和吴圩矿床的矿物组成较复杂，依兰和龙头矿床的矿物组成较简单。大厂式矿床的矿物种类繁多，仅据长坡-铜坑矿床不完全统计就有74种(赖来仁等，1984)。主要矿物成分为锡石、铁闪锌矿、磁黄铁矿、黄铁矿、毒砂、方铅矿、脆硫锑铅矿、应时、方解石、电气石、钾长石和绢云母。五圩式矿床中矿物种类繁多，主要有铁闪锌矿、脆硫锑铅矿、辉锑矿、黄铁矿、雌黄、雄黄、锰菱铁矿、应时、白云石和方解石。与大厂式矿床不同的是，矿床中一般不含或仅含少量锡石，含砷矿物主要是雄黄和雌黄，不是毒砂，磁黄铁矿也很少见，非金属矿物一般不含电气石，这一般反映了五圩式矿床的成矿温度低于大厂式矿床，因此温度较高的矿物如锡石、毒砂、磁黄铁矿和电气石不发育或不产出，与中低温辉锑矿相对依兰式汞矿的矿物组成较为简单，主要矿物为朱砂、方解石和应时。除朱砂外，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，反映了低温或中低温成矿的特征。主导锰矿床以发育锰矿物为特征，特别是含锰碳酸盐矿物，主要为锰方解石、含锰方解石，其次为菱锰矿、钙菱锰矿，还有少量褐锰矿、软锰矿等。与上述三种矿床类型的矿物组成明显不同，而棕锰矿、软锰矿和重晶石等矿物的产出反映了热液沉积成矿的矿物学特征。

7)矿石组构相似，各矿床类型矿床矿物粒度较细，一般呈显微细粒结构或细粒结构，反映了深部热水从海底溢出与海水相遇后，由于压力降低，迅速冷却，矿物细粒结晶的特征。如长坡-铜坑矿区层状矿体中锡石粒度一般为0.02 ~ 0.2毫米，铁闪锌矿粒度一般为0.02 ~ 0.05毫米；龙头山矿区早期锡石粒度约为0.65438±0mm，早期黄铁矿一般为5 ~ 50微米；依兰矿区黄铁矿0.05mm左右；在这个长坡矿区还可以看到草莓状的黄铁矿结构。一般来说，各种矿床类型的矿石结构有条带状、层状、薄层状、浸染状和角砾岩状。如长坡-铜坑矿区的条带状和层状构造主要由金属硫化物条带、条纹(由磁黄铁矿、黄铁矿、铁闪锌矿、锡石、应时及少量毒砂、电气石、白云母、钾长石组成)和硅质岩条带、条纹或钙质条带组成。北相矿区矿石的条纹和条带主要由雾状碳酸盐矿物和硫化铅锌矿物组成。龙头锰矿区的条纹和辉纹由碳酸锰矿物条纹和不同颜色的条纹(浅灰-灰、灰-深灰-灰-黑、浅红-黄褐-米色、灰黑-米色-黄褐、肉红)组成；依兰汞矿区黄铁矿、朱砂等矿物沿层位浸染，形成条带状或微层状构造。这些矿石结构特征明显反映了矿床的热液沉积和成矿特征。

8)区内各矿床类型蚀变微弱，主要蚀变类型为硅化、碳酸盐化、黄铁矿化和绢云母化。大厂式矿床的蚀变作用略强于其他矿床类型。除上述蚀变类型外，还有电石化，蚀变还具有“底蚀构造”的特征。

大厂式矿床是本区最发育的热水沉积岩，长坡-铜坑矿床是其代表。热液沉积岩的类型有硅质岩、辉石岩、含长石岩或长石岩、条带状方解石应时长石岩，它们与锡多金属矿化关系密切，或以条带状、条纹状或夹层状交替出现(韩发等，1997)。在其他矿床类型中，热液沉积岩主要是硅质岩。例如，在龙头锰矿床，硅质岩非常发育，产于含锰矿层之上和之下。矿层底板为薄石灰岩和硅质岩的互层，硅质岩具有球晶结构。球晶由微晶应时和玉髓组成，球晶内部为放射状纤维状集合体。依兰汞矿中，朱砂常嵌布在硅质岩中。此外，芒场矿田发现的“角闪石”也可能是一种热液蚀变岩或热液沉积岩，有待进一步研究。

三。矿化及成矿模式

1.成矿环境

1)有利构造环境:该矿床成矿系列产于丹池拗拉槽中，受南丹-昆仑童贯沉积断裂带控制。本区主要含矿地层为中泥盆统那标组、上泥盆统柳江组和五指山组下部，符合本区泥盆纪地壳拉张期主要为晚泥盆世至中泥盆世早期(那标期)和晚泥盆世早期的特征。这种地壳拉张裂谷与成矿的同步性和空间一致性表明成矿作用受地壳拉张裂谷控制。

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)受盆地次生坳陷控制。这些次生凹陷海水较深，同时由于侧面次生隆起的阻挡，海水循环不畅，沉积了碳质硅质岩、灰岩、泥岩。如区内主要含矿地层含1% ~。在长坡-铜坑矿区的主要含矿建造中，碳含量较高，如柳江组层状锡石硫化物-碳酸盐-硅质岩组合的平均碳含量为2.1%，五指山组第二层状锡石钾长石硫化物-碳酸盐-硅质岩组合的平均碳含量为2%(韩发等，1997)。碳质物质分布于铜坑、北相矿区硅质岩中，或呈云状、不规则短脉状，或呈条带状、硅质条纹状。依兰汞矿的含矿地层中，柳江组和五指山组含有大量的碳质泥岩。龙头锰矿含矿岩系中有高碳黑色页岩，其中黄铁矿条带、结核和有机质十分发育，并与片状硅质岩互层(吴毅等，1985；张，1995)。这些特征表明，控制矿田和矿床的次生坳陷是一个相对封闭的低能弱还原环境，有利于含矿热水的富集。

3)古地温场环境:丹池盆地火山活动虽不强烈，但仍有间歇性火山活动。曾运福等(1993)指出，在丹池盆地晚泥盆世早期，应时和长石微晶与片层状锡石共生，附近层位有由这些矿物组成的残余凝灰岩构造。韩发等(1997)指出，上泥盆统和车江组部分地区存在凝灰岩和凝灰质熔岩。张(1995)指出，在车河北部及新城北部耿东、李淼地区下石炭统大塘阶泥岩、泥晶灰岩中，有黑云母、长石、应时等火山晶体碎屑和玻璃碎屑，表明上泥盆统—下石炭统丹池盆地中确实存在火山岩。

珊瑚礁的出现是深层热点的反映。南丹-昆仑关断裂沿线有贵州独山布寨礁、广西南丹刘寨礁、大厂龙头山礁等一系列生物礁，表明南丹-昆仑关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，从而表明南丹台沟是一个古地温场高的分布带。

另外，屠光池等人(1988)测得丹池盆地罗浮泥盆系沥青反射率，古地温值为237℃。

上述特征表明丹池盆地具有较高的古地温场，是热液沉积和成矿的有利古地温场环境。

2.同沉积断层结构

如前所述，北北东向-北北东向走滑断层是由北西向-南丹-昆仑关同沉积断层的活动诱发的。在这些同沉积断层的活动下，该区从北西到南形成了一系列次生隆起和次生凹陷，在次生隆起西侧的次生凹陷中明显产出矿田和矿床，区内硅质岩的分布也与同沉积断层密切相关(图2-1)。反映出同沉积断裂对该区的矿化和硅质岩的形成有明显的控制作用，正是这些同沉积断裂的反复活动导致深部热水多次上涌，从而形成了丹池盆地不同层位的矿床和同一矿区的多层矿体。如晚泥盆世(唐定期)至中泥盆世早期(那标期)的第一次地壳强烈拉张期间，丹池盆地中部的大福楼矿床、那标组的大部分矿床，如龙头山超大型矿床、芒场矿田、马鞍山，以及盆地东南部五圩矿田的箭竹坡、三排洞、芙蓉厂等。中泥盆世晚期(罗浮期)，地壳伸展作用减弱，同沉积断裂活动不强，相应区域的成矿作用也减弱。因此区内热水沉积矿床不发育，仅在罗浮组产出北乡、万宝山等小型矿床。晚泥盆世柳江期是泥盆系地壳的又一次强烈伸展期，直至晚泥盆世五指山早期，是丹池盆地热液沉积矿床最重要的形成期，区内主要锡多金属矿床形成于此，如柳江组长坡-铜坑92号矿体、五指山组下部91号矿体、盆地西北段西侧等。随着晚泥盆世末地壳的隆升，再次发生海退，热液沉积和成矿作用再次减弱，长坡-铜坑矿区仅形成C层和D层等小矿体。早石炭世地壳再次拉张，同沉积断裂的活动又导致了盆地东南端下石炭统大唐期龙头锰矿的形成。因此，丹池盆地同沉积断裂的发育是该区热液沉积成矿的重要构造标志。

3.地球化学特征

硅质岩和辉石岩的地球化学特征对比研究表明，本区与矿体密切相关的硅质岩和辉石岩主要是热液沉积的产物。

大厂硅质岩的平均Al/(Al+Fe+Mn)比值为0.39。认为当Al/(Al+Fe+Mn)比值为0.01时，为纯热水沉积；当比值为0.6时，为陆源或生物成因沉积；小于0.35时，为典型的热水沉积。由此可见，大厂硅质岩主要是热水沉积的产物。微量元素地球化学研究表明，长坡-铜坑矿区5个硅质岩样品在Y-P2O5图上的投影点均落在热水沉积趋势线以下，远离海洋沉积物和成岩含金属沉积物。丹池盆地柳江组硅质岩的U/Th比值为0.93，但硅质岩在U-Th图上的投影点仍落在石化热水沉积区，显示热水沉积特征。根据丁体平(1994)对硅质岩的硅氧同位素组成研究，大厂硅质岩带的氧同位素组成δ18O为13.2 ~ 15.9，平均值为14.2，硅同位素组成δ30Si为-0.6。据北相硅质岩研究，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。认为热水沉积硅质岩的δ30Si集中在-0.6 ~ 0.3范围，当δ30Si为0.5 ~ 0.6时，是热水沉积和生物沉积共同作用的产物，而热水沉积硅质岩的δ18O值一般为12 ~ 24。据此，大厂和北乡的硅质岩主要是热液沉积的产物。

大厂地区电石学在Al2O3-(K2O+Na2O)和Al2O3-TiO2图上的投影点均落在热水沉积电石学区。稀土元素组成、配分曲线等地球化学特征研究表明，该区辉石岩为热液沉积岩；长坡-铜坑电石中电气石的δ18O为10.4 ~ 13.6，平均值为12.1，也表明热水沉积的成因。

根据张(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，表明是典型的热水矿床，而稀土元素研究表明矿区碳酸锰矿石以热水矿床为主。

综上所述，该矿床成矿系列中与矿体密切伴生的硅质岩、软锰矿和锰矿(矿)主要是热液沉积产物，这些热液沉积岩的产出是矿床热液沉积成因的岩石学标志。

4.矿床的地质特征

各矿床类型的矿体主要呈层状、似层状或透镜状，与地层融为一体，与围岩同步褶皱。矿石细粒结构，局部可见草莓状结构，硅质岩具球晶结构，矿石中发育条带状、纹状、微层状、软质沉积滑动变形构造和同生角砾岩构造。围岩蚀变微弱，大厂式矿床局部具有“底蚀构造”特征；长坡-铜坑同生层状矿化中还发现细小的气液包裹体和不规则的暗色包裹体，计算出纹状层状电石中电气石-应时* * *生物矿物对的氧同位素平衡温度为257 ~ 165℃，平均为(210±38)℃(韩发等，65438)这些矿床的地质特征是矿床既有同生沉积成因又有热液成因的有力证据，表明矿床为热液沉积成因。

至于矿床中的一些脉状矿体，如依兰和吴圩矿床中所见，一般规模较小，主要沿水面以下地层中的断裂和裂隙充填深部热水。在大厂式矿床中，沿层状矿床分布的细脉是成岩期或同构造期的产物，而在大厂和芒场矿田中，一些大脉状矿体是与晚期岩浆侵入有关的产物。

5.成矿模式

基于上述认识，笔者认为桂北丹池地区的大厂式、五圩式、依兰式、龙头式矿床均为热液矿床，受西北至南方的丹昆观通沉积断裂带、丹池拗拉槽和南丹台沟控制。矿床的形成与热液沉积和成矿作用有关，成矿作用从泥盆纪持续到早石炭世。因此，它们应该是与热液沉积成矿有关的同一成矿系列，称之为“桂北”，其成矿模式见图4-10。

图4-10桂北(丹池)泥盆纪-早石炭世热水沉积锰锡多金属矿床成矿模式图