(一)碳酸盐岩型——湖南省冷水江市锡矿山锑矿

1.矿区地质特征

锡矿山锑矿位于湖南省冷水江市境内,包括飞水岩、物华、老矿山、童家院4个锑矿床,属超大型锑矿,有“世界锑都”之称。锡矿山锑矿位于涟源盆地的中部,其南部有白马山-龙山东西向构造带,北为冷家溪-九岭东西向构造带,东为株洲-衡阳新华夏系构造带,西为雪峰山新华夏系构造带,它们构成了湘中盆地,北北东向的城步-桃江深大断裂通过矿田西侧,并与北西向的双峰-涟源隐伏断裂交会于矿田南部。区域内发育的锑矿有沃溪钨锑金矿、龙山金锑矿、渣滓溪锑矿、板溪锑矿等,同时发育一批有色金属矿床(肖启明和李典奎,1984)(图2-1)。

图2-1 湖南省中部地区锑矿分布图

(据肖启明和李典奎,1984)

1—矿床、矿点;2—背斜、向斜;3—华夏系构造;4—新华夏系构造;5—压扭性构造;6—白垩系-新近系盆地;7—泥盆系-三叠系印支褶皱带;8—震旦系-志留系加里东褶皱带;9—板溪群雪峰隆起;10—花岗岩

2.矿体特征

矿体受地层、岩性和构造控制明显。矿区出露的地层主要有中泥盆统棋梓桥组,上泥盆统佘田桥组、锡矿山组,下石炭统邵东组、孟公坳组、刘家塘组等,其中佘田桥组(灰岩、页岩互层)既是良好的遮挡层,也是主要的矿体赋存地层,棋梓桥组(灰岩)是次要的赋矿地层(图2-2)。矿田处于多种构造体系的复合部位,构造非常复杂,断层破碎带十分发育,是矿田内矿体的重要控矿构造。矿体形态复杂,可分为层状、似层状、扁豆状、透镜状、囊状、脉状、侧羽状等,矿体呈带状分布。层状、似层状、扁豆状矿体厚1m至数米,长30~600m;透镜状、囊状矿体厚1~30m,长30~200m。矿石品位在3.56%~5.7%之间。

根据矿石中的矿物组合,矿石类型可划分为4种类型:石英-辉锑矿型为主要矿石类型,其次是石英-方解石-辉锑矿型和石英-重晶石-辉锑矿型,而石英-萤石-辉锑矿型极罕见。据野外观察,结合镜下鉴定,矿石结构多为自形、半自形、他形晶粒结构,其次为充填结构、交代结构等,镜下可见交代残余结构、尖角交代结构、聚片双晶结构、孤岛状结构等。矿石构造为致密块状、角砾状、脉状、浸染状、条带状和晶洞状构造等。矿物成分较简单,主要矿物为辉锑矿、石英、方解石,次要矿物为重晶石、萤石,另外尚有少量黄铁矿;次生矿物有锑华、黄锑华、锑锗石、石膏等。脉石矿物以石英为主,次为方解石。属有用矿物成分和化学组分非常简单的矿石。

图2-2 锡矿山锑矿田地质图

(据邹同熙,1988)

1—岩关阶刘家塘组;2—锡矿山组马牯脑段;3—锡矿山组泥塘里段;4—锡矿山组兔子塘段;5—锡矿山组长龙界段;6—佘田桥组上段泥灰岩;7—佘田桥组中段灰岩夹砂岩、页岩;8—佘田桥组中段硅化灰岩;9—佘田组砂岩段;10—棋梓桥组灰岩;11—灰岩;12—页岩;13—铁矿层;14—断裂及编号;15—锑矿体及编号;16—地层边界

3.成因模式

冷水江市锡矿山锑矿的成因类型主要有层控、沉积改造和中低温热液等观点(刘焕品等,1985;谌锡霖等,1983)。本矿床主要以前期沉积母岩为基础,经过后期的岩浆热液和构造联合作用,形成了以“世界锑都”著称的锡矿山锑矿。区内下石炭统含膏岩地层和膏岩矿床的存在,使得Na、Cl、Ca等元素浓集形成高盐度热卤水。热卤水在循环过程中,不断淋滤萃取围岩中的锑(Sb),使深部寒武系、震旦系矿源层中的Sb进入热卤水,形成含矿流体。本区早期富碱的含矿流体,沿着有利构造部位运移,并促使上泥盆统佘田桥组含锑“胚胎矿”溶解、活化。随着成矿溶液的运移,由碱性向酸性变化,并伴随着温度的降低,在背斜轴部及其倾没端、断裂与褶皱的复合部位等有利空间沉淀富集。在承压力作用下,深部成矿物质不断向上运移,叠加、堆积在原始“胚胎矿”之上,形成中低温热液型辉锑矿床。成矿过程中,构造因素对热液活动和改造起到了重要作用(图2-3)(刘焕品等,1985;毛景文等,2012;邹同熙,1988)。

4.矿床系列标本简述

2009年,针对锡矿山锑矿床地质特征及成矿背景,采用拣块法采集锑矿标本***14块(表2-1)。根据矿区出露地层、岩矿石特征等特点,重点在飞水岩矿床不同中段、童家院矿床及鹰嘴岩地区开展标本采集。采集标本的类型主要分为矿石、围岩和脉石3类,其中,采集矿石标本8块,岩性包括辉锑矿矿石、角砾状辉锑矿矿石和辉锑矿化硅化灰岩;采集围岩标本5块,岩性为含生物碎屑微晶灰岩、含赤铁矿生物碎屑灰岩、泥灰岩、含泥质粉晶灰岩和硅化灰岩;采集脉石1块,岩性为粗晶方解石。本次采集的标本基本涵盖了矿区内各种类型围岩标本、顶底板岩石标本、主次要矿种矿石标本、不同结构构造富矿石及不同成矿类型和不同物质组分的富矿石标本。

图2-3 锡矿山锑矿床成矿演化模型示意图

(据毛景文等,2012)

表2-1 湖南省冷水江市锡矿山锑矿采集标本

注:表中Sb1-B代表湖南省冷水江市锡矿山标本,Sb1-g代表该标本光片编号。

5.图版

(1)标本照片及其特征描述

中国典型矿床系列标本及光薄片图册.铅锌锑银金矿

Sb1-B01

含生物碎屑微晶灰岩。岩石呈深灰色,风化面呈黄灰色,微晶结构,薄层状构造。主要矿物成分为方解石,微细粒状,含量约80%。其次为泥质条带或纹带纹层,深灰色—灰黑色,含量约20%。岩石中含有棒状、钩状、螺旋状生物碎屑

中国典型矿床系列标本及光薄片图册.铅锌锑银金矿

Sb1-B02

含赤铁矿生物碎屑灰岩。岩石呈黄褐色,他形粒状结构。主要矿物成分为方解石,他形粒状,粉晶,含量约80%。含少量泥质,呈黄色条纹出现,岩石中含有大量生物碎屑。金属矿物为赤铁矿,呈鲕粒状、圆状、椭圆状,集合体呈条带状分布,含量15%~20%。岩石具斜层理和交错层理

中国典型矿床系列标本及光薄片图册.铅锌锑银金矿

Sb1-B03

泥灰岩。岩石呈黄色—土黄色,泥质泥晶结构,薄层状构造。主要矿物成分为方解石,微细粒状,含量约70%。其次为泥质,黄色,含量约30%,岩石页理不发育

中国典型矿床系列标本及光薄片图册.铅锌锑银金矿

Sb1-B04

含泥质粉晶灰岩。岩石呈灰色,粉晶结构,块状构造。主要矿物成分为方解石,微细粒状,含量约90%。其次为少量泥质,见有绢云母化呈细小鳞片状,多分布于裂隙面上、擦痕面上。岩石中发育有细粒黄铁矿组成的小透镜体或结核,含量<1%。岩石中还可见白色方解石脉,产状不同,方向不同,宽约1~3mm

中国典型矿床系列标本及光薄片图册.铅锌锑银金矿

Sb1-B05

硅化灰岩。岩石呈深灰色,细粒粉晶结构,块状构造。主要矿物成分为细粒方解石、石英,二者***生。岩石硬度大,刀刻可见金属粉末,滴酸微弱起泡,但岩石粉末滴酸剧烈起泡。方解石与石英颗粒细小,肉眼不易区分,二者含量达95%。另岩石中含有方解石细脉和团块,含量约5%

中国典型矿床系列标本及光薄片图册.铅锌锑银金矿

Sb1-B06

辉锑矿矿石。矿石呈深灰色,自形—半自形结晶结构,浸染状、脉状构造。矿石矿物为辉锑矿,铅灰色,强金属光泽,硬度低于小刀,可见3种形态:细粒状,粒径1mm左右,呈细小粒状、浸染状分布于矿石中;针状,晶体宽0.1~0.5mm,长可达10mm;长柱状,少量。后两种主要分布于裂隙面上及其边侧灰岩中,总含量15%~20%。黄铁矿,呈稀疏浸染状分布于矿石中,黄白色,颗粒细小,自形程度低,含量<5%。脉石矿物为方解石(硅化灰岩)和后期贯入的粗晶方解石脉或团窝,含量75%~80%。该含矿岩石具强烈的碳酸盐化,表现为岩石中含有多量方解石脉或团窝

中国典型矿床系列标本及光薄片图册.铅锌锑银金矿

Sb1-B07

角砾状辉锑矿矿石。矿石呈灰黑色,自形—他形粒状结构,角砾状构造。矿石矿物为辉锑矿,铅灰色,强金属光泽,以细粒状他形晶为主,少量细针状自形晶,晶体大小约为0.2mm×10mm,矿物含量约25%。黄铁矿与辉锑矿紧密***生,呈细小他形粒状,含量较少,约1%。脉石矿物主要为方解石(硅化灰岩角砾),黑色,硬度较大,含量约75%

中国典型矿床系列标本及光薄片图册.铅锌锑银金矿

Sb1-B08

辉锑矿化硅化灰岩。岩石呈灰黑色,细晶—微晶结构,块状构造。主要矿物为微晶方解石和石英,颗粒细小,肉眼不易区分,含量约95%。金属矿物具少量辉锑矿,呈细粒他形晶,星点状分布于岩石中,少数为细针状,铅灰色,强金属光泽,含量约1%。黄铁矿,黄白色,他形细粒结构,不均匀分布,微量,后期充填有方解石脉

中国典型矿床系列标本及光薄片图册.铅锌锑银金矿

Sb1-B09

角砾状辉锑矿矿石。矿石呈灰色—深灰色,自形—半自形结构,角砾状、致密块状构造。矿石矿物为辉锑矿,铅灰色,强金属光泽,长柱状、针柱状晶形,紧密镶嵌构成角砾状矿石的胶结物,呈致密块状集合体,辉锑矿多呈长柱状,晶体大小(2~4)mm×30mm,平行柱面解理发育,致密块状矿石,辉锑矿含量高达90%,几乎见不到其他矿物成分。脉石矿物为方解石(硅化灰岩),呈角砾形式存在,尖棱角状,大小混杂,小者2mm×5mm,大者3cm×10cm,含量约35%~40%。矿石明显为充填作用形成,交代作用不明显

中国典型矿床系列标本及光薄片图册.铅锌锑银金矿

Sb1-B10

粗晶方解石。标本呈乳白色—无色,透明—半透明,玻璃光泽,粗晶块状。虽结晶粗大,晶形不好,但可见菱形晶面,两组平行菱面体解理发育。解理上多见铁质氧化物薄膜。矿物成分几乎全部由粗晶方解石组成

中国典型矿床系列标本及光薄片图册.铅锌锑银金矿

Sb1-B11

角砾状辉锑矿矿石。矿石呈灰色—深灰色,自形—半自形结构,角砾状、致密块状构造。矿石矿物为辉锑矿,铅灰色,强金属光泽,长柱状、针柱状晶形,紧密镶嵌构成角砾状矿石的胶结物,呈致密块状集合体,辉锑矿多呈长柱状,晶体大小(2~4)mm×30mm,平行柱面解理发育,致密块状矿石,辉锑矿含量75%,几乎见不到其他矿物成分。脉石矿物以方解石(硅化灰岩)为主,少量石英,呈角砾形式存在,尖棱角状,大小混杂,小者2mm×5mm,大者3cm×10cm,含量约25%。矿石明显为充填作用形成,交代作用不明显

中国典型矿床系列标本及光薄片图册.铅锌锑银金矿

Sb1-B12

角砾状辉锑矿矿石。矿石呈灰色—黑灰色,自形—半自形结构,角砾状构造。矿石矿物为辉锑矿,铅灰色,强金属光泽,自形—半自形晶,有两种:①自形长柱状,2mm×20mm,长柱平行排列,有时组成放射状集合体;②半自形粒状,呈浸染状分布于矿石中,含量15%~20%。脉石矿物为方解石和石英(硅化灰岩角砾),角砾呈黑色,尖棱角状,角砾中有时有小裂隙,裂隙中充填有微细脉状辉锑矿,脉石矿物总量为75%~80%

中国典型矿床系列标本及光薄片图册.铅锌锑银金矿

Sb1-B13

角砾状辉锑矿矿石。矿石呈灰色—黑灰色,自形—半自形结构,角砾状构造。矿石矿物辉锑矿,铅灰色,强金属光泽,以细小半自形晶为主,含量约10%。矿石后期碳酸盐化发育,沿裂隙或角砾空隙充填。脉石矿物为方解石和石英(硅化灰岩角砾),角砾呈黑色,尖棱角状,角砾中有时有小裂隙,裂隙中充填有微细脉状辉锑矿,脉石矿物总量约90%

中国典型矿床系列标本及光薄片图册.铅锌锑银金矿

Sb1-B14

角砾状辉锑矿矿石。矿石呈灰色,半自形—他形晶粒结构,角栎状、致密块状构造。矿石矿物为辉锑矿,铅灰色,强金属光泽,多呈细小他形粒状晶形,部分呈细小针柱状、放射状集合体,致密块状矿石辉锑矿含量可达90%。脉石矿物为黑色硅化灰岩,由方解石和石英组成,含量约30%。矿石中辉锑矿含量总体约70%

(2)标本镜下鉴定照片及其特征描述

中国典型矿床系列标本及光薄片图册.铅锌锑银金矿

Sb1-g02

主要金属矿物有赤铁矿和黄铁矿。赤铁矿(Hem)为主要金属矿物,含量约98%,他形粒状结构,可分为两个世代的赤铁矿:少量早世代赤铁矿呈星点状或者团块状分布于方解石角砾内;大量晚世代赤铁矿呈鲕粒状集合体,其中鲕粒又可分为近圆形、椭圆形和长条状3种形态。鲕粒状赤铁矿主要为胶结方解石角砾。黄铁矿(Py)含量约2%,呈他形粒状结构,粒径小于0.04mm,分布于赤铁矿的内部,可见黄铁矿被赤铁矿交代呈他形交代残余结构

矿物生成顺序:黄铁矿→赤铁矿1→赤铁矿2

中国典型矿床系列标本及光薄片图册.铅锌锑银金矿

Sb1-g06

主要金属矿物有黄铁矿、辉锑矿。黄铁矿(Py)含量约10%,大部分呈半自形—他形粒状,粒径小于0.05mm,大部分为0.02mm左右,主要呈稀疏浸染状分布于石英角砾中,可见黄铁矿被石英交代的交代残余结构。辉锑矿(Sb)含量约90%,可分为两个世代:大部分为早世代,分布在石英、方解石脉体中,呈不规则状、尖角状交代脉石矿物;少量为晚世代辉锑矿,分布于石英角砾中,有不规则状和长板状,粒径变化较大,介于0.1~1mm之间,可见辉锑矿随角砾被石英、方解石脉体切穿

矿物生成顺序:黄铁矿→辉锑矿1→辉锑矿2

中国典型矿床系列标本及光薄片图册.铅锌锑银金矿

Sb1-g07

主要金属矿物有黄铁矿和辉锑矿。黄铁矿(Py)为主要金属矿物之一,含量约10%,呈半自形—他形粒状结构,粒径小于0.1mm,主要呈星点状或者稀疏浸染状分布于围岩中,少量分布于胶结物中;部分黄铁矿的集合体呈草莓状结构,草莓状集合体粒径约0.04mm。辉锑矿(Snt)含量约90%,呈不规则状,粒径介于0.05~1mm之间,粒径较大者可见聚片双晶结构;少量辉锑矿结晶形成长板状,颗粒大小为0.05mm×0.1mm至0.1mm×1mm。可见辉锑矿呈尖角状交代围岩,可见围岩呈孤岛状分布于辉锑矿中,可见早世代的辉锑矿呈浸染状分布于围岩中并呈尖角状交代围岩。晚世代的辉锑矿呈不规则状分布于围岩的石英、方解石胶结物中

矿物生成顺序:黄铁矿→辉锑矿1→辉锑矿2

中国典型矿床系列标本及光薄片图册.铅锌锑银金矿

Sb1-g09

主要金属矿物有黄铁矿和辉锑矿。黄铁矿(Py)含量约15%,呈半自形—他形粒状结构,大部分粒径约0.01mm,个别可达2mm,可见围岩脉体穿切黄铁矿颗粒,主要呈稀疏浸染状分布于围岩中,可见黄铁矿被围岩交代的交代残余结构。辉锑矿(Snt)含量约85%,主要呈不规则状大面积交代围岩,可见聚片双晶结构,集合体呈块状构造。可见辉锑矿呈尖角状交代围岩,可见透明矿物呈孤岛状分布于辉锑矿中

矿物生成顺序:黄铁矿→辉锑矿

中国典型矿床系列标本及光薄片图册.铅锌锑银金矿

Sb1-g13

主要金属矿物有黄铁矿和辉锑矿。黄铁矿(Py)含量约10%,大部分呈半自形—他形粒状结构,个别呈自形的四面体,粒径小于0.05mm,大部分为0.02mm左右,主要呈稀疏浸染状分布于围岩中,可见黄铁矿被围岩交代的交代残余结构。辉锑矿(Snt)含量约90%,可以分为两个世代:晚世代辉锑矿分布在石英、方解石脉体中,呈不规则状大面积分布,并可见聚片双晶结构;早世代辉锑矿呈星点状分布于围岩中,粒径相对较小,大部分小于0.2mm,呈尖角状交代围岩,主要呈不规则状大面积交代围岩

矿物生成顺序:黄铁矿→辉锑矿1→辉锑矿2

中国典型矿床系列标本及光薄片图册.铅锌锑银金矿

Sb1-g14

主要金属矿物有黄铁矿、透明矿物和辉锑矿。黄铁矿(Py)含量约10%,呈半自形—他形粒状,粒径小于0.05mm,主要呈星点状或者稀疏浸染状分布于围岩中,可见黄铁矿被透明矿物交代的交代残余结构。辉锑矿(Snt)含量约90%,主要呈不规则状大面积交代围岩,与石英、方解石***生,可见聚片双晶结构,可见辉锑矿呈尖角状交代围岩,可见围岩呈孤岛状分布于辉锑矿中

矿物生成顺序:黄铁矿→辉锑矿