渣滓溪Sb矿床的地质、地球化学特征 梅县宝山银多金属矿床地质-地球化学特征
一、渣滓溪Sb矿床的主要地质、地球化学特征
渣滓溪Sb矿带产于江南古陆边缘，雪峰山元古宇造山带的西段。矿带南西起自溆浦，北东至安化，长约50km，宽约10km，呈NE向展布（图21）。矿带主要赋存在元古宇板溪群五强溪组第二岩性段内，受控于层间张剪复合破碎带。矿带内分布有近30个矿床（点），其中90%以上为单Sb型矿床。该带矿床之矿体呈陡倾斜脉状，并呈近似等间距的带状分布。矿床矿物组合简单，为石英-辉锑矿组合，并见有少量的白钨矿和黄铁矿。矿床主要围岩蚀变类型为硅化、褪色化，并发育碳酸盐化。碳酸盐化的出现预示矿化的明显减弱和消失。渣滓溪Sb矿为该矿带具有代表性的最主要矿床。
图21 渣滓溪Sb矿带矿床分布图
Ptw—板溪群五强溪组；Ptm—板溪群马底驿组；Ptln—冷家溪群；
1—不整合；2—假整合；3—断裂；4—锑矿；5—锑金矿；6—钨矿；7—矿床及外围
渣滓溪矿床位于马家溪、岳溪两条平行的斜冲断裂带所夹持的中间地段（图22）。矿区内已发现50条走向北西—北西西的张剪性断裂，基本上断裂就是矿化蚀变带。按空间产出位置，矿脉可分三组：I脉组，脉间距10～20m，同时发育290°、330°方向的两组矿脉；Ⅱ脉组，脉间距20～40m，主要发育290。方向的矿脉；Ⅲ脉组，脉间距40～180m不等，仅稀疏发育330°方向的矿脉。Ⅰ、Ⅱ脉组为矿床的主要矿脉，并向深部交汇形成直径200余米、延深大于600m的柱状矿化富集段（图24）。矿脉长50～260m，一般100m左右；延深360～840m，一般大于400m；延长与延深之比为1/1.7～1/6。Sb品位8.92%～17.64%。矿石主要自然类型为石英辉锑矿型。辉锑矿呈他形粒状，次为柱状晶体，一般充填于脉石矿物石英颗粒间或破碎围岩角砾空隙中，并交代石英。
图22 渣滓溪Sb矿床区域地质略图
该矿床之矿体主要富集在构造裂隙相对密集地段，尤其是交汇地段，成群成组出现，成带分布，近似等间距地平行延伸（图23），具有强烈的方向性和等距性。
矿床矿石矿物组合简单，主要为辉锑矿，见有少量的白钨矿和黄铁矿；脉石矿物主要为石英。
依矿物共生组合、生成顺序，围岩蚀变从早到晚可划分为石英-白钨矿阶段、石英-辉锑矿阶段及石英-碳酸盐阶段三个成矿阶段（表10）。
表10 成矿阶段及矿物生成顺序
矿床主要围岩蚀变类型为褪色化、硅化，次为碳酸盐化。碳酸盐化的出现预示矿化的明显减弱和消失。
对渣滓溪矿床坑道剖面原生晕的地球化学研究（表11、12）表明，主要成矿元素及微量元素均表现出强度不等的正异常，其中以Sb具有最高的异常衬度值（图25），表明Sb在热液作用下具有较强的活动性，这点与矿区内主要发育Sb矿化相一致。除Sb外，As、Hg、W也有较高的异常衬度值并可作为异常的指示元素，而Au的原生晕异常衬度值则较低。不同中段Sb、As、W的异常衬度（图26）随深度的增加均相应增大，并以Sb增大的幅度最大；Hg的异常衬度值则随深度的增加而减小。
表11 渣滓溪Sb矿坑道剖面原生晕微量元素质量分数
①溪区五强溪组上段区域平均值。
表12 渣滓溪Sb矿坑道剖面微量元素异常衬度值
图23 渣滓溪锑矿床地质图
1—断层；2—主要矿脉及编号；3—脉组编号；4—地层界线
图24 渣滓溪锑矿床地质剖面图
1—断层及编号；2—锑矿脉及编号；3—坑内钻
图25 渣滓溪Sb矿坑道剖面原生晕衬度曲线
图26 Sb、As、Hg、W异常强度随深度的变化
二、湘西元古宇Au、Sb矿床的形成时代
万家敏（1983）、张理刚（1985）、罗献林（1989）等人对区内Au矿床的形成时代均进行了研究。已有的资料（罗献林，1989）表明，本区Au（Sb）矿床的铅同位素组成多属正常铅，单阶段模式年龄主要在900～600Ma之间。区内金锑矿床均受江南古岛弧带内东安—雪峰期东西向和雪峰山弧形构造控制。此外，在震旦系江口组底部砾岩以及上覆K—T红色碎屑陆相盆地沉积底部见有同生金矿和古砂金矿。根据各方面的地质证据，本区元古宇Au、Sb矿床应形成于雪峰—加里东期，与本区强烈构造运动的时代基本一致。
地质及地球化学特征~
一、地质特征
1.矿床格架
SEDEX矿床的内部格架主要受流体卸载口附近的海底硫化物所控制。临近喷气口的矿床主要是由热液流体的浮力所形成的，而远离喷气口的矿床则是由于流体比凹陷盆地中海水重，导致在远离喷气口的海底沉淀。最后，临近喷气口的矿床以带状为特征，这是由于热液流体与喷气口上方的层状硫化物反应的结果。
临近喷气口的矿床可以分为4个相:①层状硫化物;②喷气口混杂物;③硫化物细脉带;④远端热液蚀变沉积物。靠近流体上升的中心往往是细脉带，层状硫化物以充填、脉状和被高温硫化物交代为特征，而远端的热液沉积物可能代表了幔羽的散落物。这些物质由于海底海水的流动以及重新活动的硫化物丘的交替碎屑流体而分散。
远端的矿床的分带性不是很明显，与盆地的形貌呈层状整合关系(图8-2)。
2.结构和矿物
不管是近端矿床，还是远端矿床，层状相主要由硫化物、热液产物(如碳酸盐、燧石、重晶石、磷灰石)和一些非热液的碎屑、化学和生物沉积岩组成。在许多矿床中，黄铁矿是主要的硫化物;而在Sullivan和Mount Isa矿床，磁黄铁矿是主要的硫化物。这类矿床主要的经济矿物是闪锌矿和方铅矿，铁硫化物与贱金属硫化物的比值从小于1∶1到大于5∶1。非硫化物热液组分是可变的，当有重晶石出现的时候，可以占到25%。硅质主要以燧石形式出现，其中部分来自热液流体。
在层状矿体的边缘相，通常称为“远端相”，主要由没有经济价值的层状热液产物组成。远端相包括纹层状的黄铁矿、磁黄铁矿和铁、锰、钙碳酸盐，以及氧化铁、重晶石和硫酸盐等。层状矿石和沉积围岩的接触带是渐变的，有时候是靠矿石品位确定的。
喷气口混合物是不均匀的，一般由块状、交代残片以及不规则的脉体和浸染状的硫化物、碳酸盐、硅质(主要是石英)组成。矿物组合有黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、铁碳酸盐、电气石和少量的白云母、绿泥石、黄铜矿、毒砂和硫酸盐矿物组成。
图8-2 Sedex矿床成因模型
喷气口混合物下方的供给带是不整合带，主要由硫化物、碳酸盐和硅质脉体以及与下盘沉积物的浸染和交代的产物组成。在大多数矿床中，供给带的根部在同沉积的断裂带、断层崖角砾、火山灰熔流中。与SEDEX矿床有关相的突变说明在硫化物形成之前、之中以及之后，断层一直是活动的。
3.围岩
大多数SEDEX矿床的围岩主要由盆地海相、还原性的、细粒沉积物组成。这些沉积物主要是含碳的燧石和页岩。这些沉积物代表了深海、半深海的环境。Irish型矿床主要的围岩是灰岩和白云岩。BHT型矿床的围岩则是双峰式火山岩和碎屑沉积物，这些沉积物往往变质成为角闪岩相和麻粒岩相的岩石。
二、SEDEX型矿床的地球化学特征
1.矿石组成
SEDEX矿床主要经济组分是赋存于层状矿石矿物闪锌矿和方铅矿中的Zn、Pb和Ag组分。最高品位的Pb+Zn矿石一般在喷气口和层状矿石的过渡地带。这主要是由于贱金属及与矿石有关的元素(如Hg、As和Sb)在喷气口被淋滤，随后在靠近喷气口的层状岩相中重新沉淀下来。在一些SEDEX矿床中，如德国的Rammelsberg和澳大利亚的Mount Isa，Cu则是这些矿床的主要资源。
除了成矿元素外，SEDEX矿床还含有大量的与矿石有关的元素，如Fe、Mn、P、Ba、Ca、Mg、Hg、Cd、As、Sb、Se、Sn、In、Ga、Bi、Co、Ni和Tl等(Goodfellow et al.，1990)。
2.矿石结构和化学分带
在大多数SEDEX矿床中，热液蚀变结构、矿物和元素围绕热液流体的卸载中心呈放射状分布。从流体卸载中心向外的侧向分带主要受喷气口的带状结构控制，常常伴随有层状矿体厚度的减小以及热液矿床单层厚度和个数的降低(Goodfellow et al.，1993)。
从火山喷气口中心向外，Zn/Pb比值增加是SEDEX矿床最主要和显著的特征。而Pb/Ag、Cu/(Pb+Zn)、Fe/Zn、Ba/Zn、SiO2/Zn比值也是增加的。
3.蚀变结构、矿物学和化学特征
尽管SEDEX矿床与下伏的热液流体供给带密切相关，但是截至目前，在许多矿床中与其有关的热液蚀变却没有得到系统、深入地研究。已有的研究表明，SEDEX热液蚀变矿物主要有石英、白云母、绿泥石、铁白云石、菱铁矿、电气石和硫化物等。蚀变带硫化物的含量十分低，但是黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黝铜矿和毒砂在有些矿床中也可以见到。
与SEDEX矿床有关的热液蚀变发育广泛，在成矿前和成矿后的沉积岩中延伸可达100m，侧向延伸可达数千米。例如，在Sullivan矿床，绢云母化蚀变范围达200m。尽管成矿期后的热液沉积物清楚地显示SEDEX矿床成矿后热液流体还在活动，然而，明显缺失热液蚀变则说明后期的流体活动是非常微弱的，以至于难以观察到。
三、全球尺度和大陆尺度地质特征
1.构造背景
SEDEX、Irish以及BHT型矿床产于克拉通内部或者克拉通前缘的沉积盆地中。其构造背景是变化的，如地幔柱引起的克拉通内部裂谷带和重新活动的裂谷边缘以及裂谷的弧后远端都可以形成这些矿床。尽管BHT型矿床的成因还有争议，但是BHT型矿床往往与沉积盆地中的同时代的双峰式火成岩的共生的现象说明BHT型矿床与较少变形和变质的、沉积于弧后大陆裂谷环境的VHMS矿床(赋存于火山岩和沉积岩中的硫化物矿床)是类似的。
所有的SEDEX矿床都形成于构造活动过程中，这可以从断裂的重新活动、盆地内碎屑沉积作用，以及火山作用和岩床侵位作用所代表的岩浆作用等得到信息。许多矿床形成于还原性的海相盆地，并且主要形成于盆地演化过程中的凹陷阶段，临近深穿透的走滑断裂的附近。这些构造在同裂谷阶段的高渗透性的碎屑沉积岩中切割区域碳酸盐和页岩建造，并从流体库中捕获含矿流体(Nelson et al.，2002)。
2.长期演化和硫的循环
SEDEX，Irish和BHT矿床形成于从古元古代(2000Ma)到白垩纪几个不连续的地质时期。由于大型Sullivan矿床的影响，Pb和Ag的品位在古-中元古代是最高的，尽管Au的数据有限，但是其品位在古元古代和古-中元古代是比较高的。
许多SEDEX矿床的形成与地球演化过程中，大洋分层缺氧、富H2S时期密切相关(图8-3，图8-4)。例如，在古生代Selwyn盆地，沉积黄铁矿中δ34S的增高、缺氧的纹层状的含碳页岩和燧石与3个主要的SEDEX矿床形成时期(晚寒武世、早志留世和晚泥盆世)密切相关。
图8-3 地质历史演化时期SEDEX矿床的分布
图8-4 新元古代和显生宙构造(大陆汇聚和裂解)、冰期事件、大陆溢流玄武岩，以及蒸发岩的硫同位素组成
从以含铁、铁占优势的太古宙大洋到还原性的、硫占优势的元古宙和显生宙大洋的转换，是与Superior类型铁建造的氧化和沉淀作用分不开的。大洋的这种化学成分的变化伴随着硫酸盐的增加，这对于细菌硫酸盐的还原作用和富H2S缺氧水柱的建立是必需的。太古宙和古元古代SEDEX矿床的缺失可能是由于缺氧大洋中还原性铁的含量较高而影响H2S的活动性。在这种情况下，由于缺乏还原性的硫使之沉淀，导致还原性的、缺硫的卤水流体从喷气口喷到水柱中的时候发生分散。
3.盆地结构
最有利于形成SEDEX矿床的盆地是大陆裂谷盆地(图8-5)，这种盆地必须有至少2～5km厚的粗粒、渗透性较好的碎屑岩及其有关的火山岩或者火山碎屑岩组成。这些火山岩或者火山碎屑岩形成于裂谷时期，并被不能渗透的盆地页岩或者碳酸盐所覆盖(Goodfellow et al.，1993)。Zn和Pb的主要来源是同裂谷时期的火山岩和碎屑岩(Lydon et al.，2000)。最终有利于金属沉淀的环境是还原性的盆地，盆地可以从周围的海水中获得H2S补偿。尽管一些矿床与岩浆作用的关系不是很明显，但是，在空间上和时间上，铁镁质火山岩和岩浆与许多SEDEX矿床以及赋存在双峰式火山岩中的BHT矿床的关系十分密切(Parr et al.，1993)。
图8-5 SEDEX矿床沉积盆地构造格架
4.矿床尺度
SEDEX、Irish和BHT矿床一般发育于沉积盆地的三级构造中，近喷气口的矿床与活动断裂密切相关，这些断裂限定了盆地的边界。而远离喷气口的矿床发育于海底的凹陷地带。喷气口和与之有关的矿床也明显受切割地层的断裂控制，这些穿层断裂作为运输通道，把成矿流体从热液反应带运送到海底。另外，影响喷气口的因素是基底的高度以及软沉积物的多少。反应带的水动力学主要受热结构、基底几何形态、卸载带的位置所制约。就远离喷气口的矿床而言，与临近喷气口矿床不同的是其主要受流体的密度和局部海底的压力所控制。
（一）矿床地质特征简述
宝山银多金属矿床位于梅县北东约30km处，莲花山-大埔断裂带北西侧，寨岗上火山岩盆地北缘。
矿区内燕山期火山活动强烈，早侏罗世始有火山活动，中侏罗世有陆相火山喷溢活动，晚侏罗世火山喷溢活动强烈，达到高峰期，火山喷溢活动可划分出第一、二、三亚旋回。
图2-12 宝山矿区地质略图
1—第四系；2—中侏罗统；3—下侏罗统；4—安山岩；5—断层；6—无编号矿脉；7—探查矿脉；8—产状；9—地质界线
区内出露地层以侏罗系下统金鸡组为主，其次是中统漳平群（图2-12）。而上统高基坪群则分布于矿区外围。金鸡组据其岩性组合特征可分为两部分：下部砂砾岩、砂岩夹黑色页岩；上部碳质页岩夹粉砂岩、凝灰岩、泥灰岩、石英砂岩，在碳质页岩层底部有15～30m安山岩顺层分布。其中碳质页岩为主要赋矿层位。漳平群分为上、下亚群，在区内主要为下亚群，为厚层状中粒石英砂岩夹粉砂岩和晶屑凝灰岩及凝灰质砂岩；上亚群为流纹质晶屑、玻屑凝灰岩夹凝灰质石英砂岩等。
矿区构造活动具有多期次活动特点。早期加里东至印支期以褶皱作用为主，构成基底；燕山期以断裂构造活动为主，沿断裂带有大量火山喷溢和花岗岩浆侵入；而喜马拉雅期则以断块活动为特征，伴有基性岩浆喷发。各期构造有叠加改造，展布方向为北东向、东西向和北西向三组。北东向断裂走向北东5°～55°，倾向南东，倾角35°～60°，宽度几米至几十米，常见挤压破碎带和透镜体。含矿石英脉沿破碎带充填胶结。
东西向断裂走向80°～110°，倾向南，倾角35°～60°，长几百米至1000m，宽几米，常为矿脉充填。北西向断裂切割前两者，未见矿化。
区内岩浆岩主要是安山岩，呈岩墙状产出，出露宽度几米至30多米，主要是顺层贯入于金鸡组下部页岩中；其次是石英斑岩，呈脉状产出。据ZK101孔深部191m处采集的较新鲜安山岩样品的K-Ar稀释法同位素年龄测定，其年龄值为134.6Ma，为燕山中晚期岩浆活动产物。
（二）矿化特征
矿化带呈北东-南西向展布，延长1020m，宽110，矿化面积1.12km2，由北东向和东西向两组脉群组成。北东向矿脉组密集，由15条矿脉组成，其中V1、V4、V5、V6号矿脉规模较大，构成本区主要矿脉，长460～1020m，厚1.53～3.03m,Sb含量为0.3%～1.73%，平均为0.74%;Ag为207.2～333.5g/t，平均为263.3g/t。东西向矿脉较稀疏，其中V20号规模较大，长840m，厚0.99m，其Ag含量为556.2g/t,Sb含量为3.48%，该组脉群是今后找矿的主要对象。
宝山银多金属矿床蚀变最为强烈，地表有强烈的硅化带。
矿床中主要金属矿物有辉锑矿、辉铁锑矿、黄铁矿和闪锌矿，其次是毒砂、方铅矿、黄铁矿、磁黄铁矿、脆硫锑铅矿；含银矿物有银黝铜矿、锑银矿、辉锑银矿、脆银矿、深红银矿、含银硫锑铅矿、硫锑铅银矿、自然银等；脉石矿物主要有石英、方解石、绿泥石，其次为铁锰白云石、白云石和绢云母等。
矿石构造主要有块状构造、脉状-细脉状构造、浸染状构造、角砾状构造和条带状构造；其结构有自形-半自形晶粒状结构、他形晶粒结构、放射状结构、交代残余结构、乳滴状结构和压碎结构等。
银在矿床中的分布与矿石类型有密切关系，大脉充填型矿石（含银多金属硫化物石英脉）中银含量较高，其次为细脉-网脉状矿石和浸染状矿石；而含黄铁矿细脉的矿化页岩和矿化粉砂岩中银含量最低。据冶金931地质队对辉锑矿、闪锌矿、毒砂和黄铁矿等12个单矿物分析结果：金属硫化物中以毒砂含Ag量最高，平均高达3286.5×10-6；闪锌矿中含Ag量次之，为1629×10-6；黄铁矿中含Ag平均为265.58×10-6；辉锑矿中含Ag量平均值为113.8×10-6。虽然毒砂、闪锌矿和黄铁矿中含Ag量高，但它们在矿石中所占的比例少。现已查明约10种含银矿物，除自然银和锑银矿外，其它均为银锑硫盐矿物。其中以银黝铜矿、黝锑银矿为主，约占银矿物总量的95%；其次为深红银矿、辉锑银矿、锑银矿、硫锑铅银矿、含银硫锑铅矿、硫锑铅银矿、自然银等。
银与锑的关系总体上是锑高银亦高，但无正消长关系；银与铜、锌的关系较为密切，显示正消长关系；银与金关系也较密切，当Ag含量高于100×10-6时，Au的含量为0.1×10-6～1.0×10-6，且有银高金亦高的趋势。
（三）矿床矿物中包裹体温压地球化学特征
矿床中辉锑矿石英脉、细网脉及浸染状矿石，以及矿体顶部硅化带的石英中均含有丰富的流体包裹体，包裹体类型有气液包裹体、液体包裹体和含液态二氧化碳多相包裹体三种。包裹体的形态以椭圆形、负晶形为主，其次为不规则状；包裹体大小，一般为3～10μm，个别达15μm；气液包裹体中气液比一般为7%～12%。根据民采坑道和钻孔不同深度石英包裹体温度、盐度测试结果（表2-11和图2-13、14）表明，均一温度在110～290℃之间，但以260℃左右为主，盐度为9%左右，密度为0.90～1.05g/cm3。就同一矿体或同一条脉而言，总的变化趋势是下部温度相对较高，上部较低，盐度和密度亦有相似特点。
图2-13 宝山银多金属矿床石英中流体包裹体均一温度、盐度直方图
图2-14 宝山银多金属矿床石英中流体包裹体均一温度、盐度、密度相关图
石英包裹体成分测定结果（见后文表4-6、7）：气相成分中主要是H2O，约占83%,CO2占16.9%，其它组分含量低；液相成分中Ca2+＞Na+＞Mg2+＞K+, ＞Cl-＞ ＞F-,pH值为7.25左右。包裹体中Ag、Au丰度较高，平均值分别为1.11mg/l和1.25mg/1。
表2-11 宝山银多金属矿床中石英包裹体温度、盐度测定结果
注：括号内数字代表测定次数。
据石英包裹体同时捕获的水溶液包裹体和含液态二氧化碳多相包裹体测定，包裹体形成时的压力为145MPa左右。
（四）矿床稳定同位素组成特征
富银的辉锑矿石英大脉中石英的δ18O值为16.9‰，成矿流体的δ18OH2O值为7.8‰，δDH2O值为—61‰（见后文表4-10）；辉锑矿的δ34S值为—0.02‰左右，毒砂的δ34S值为—1.6‰～1.8‰，黄铁矿的δ34S值为—0.8‰～2.5‰；石英脉中的方解石的δ13CPDB值为—2.41‰，δ18OPDB值为—16.3‰，δ18OSMOW值为14.06‰。上述氢、氧、碳、硫同位素测定结果充分表明，成矿热流体具热液来源特征。
含银、锑硫化物石英脉成矿作用受控于安山岩墙，在该岩墙上盘具有良好的银矿化，并见辉锑矿石英脉穿切其中，在安山岩墙下盘未见银矿化。该岩墙K-Ar稀释法同位素年龄为134.6Ma，故推测成矿时代为燕山中晚期。
地球化学勘查方法及成果
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