廣西丹池錫多金屬成礦帶地層地球化學與熱水沉積成礦作用

游 軍，宋慈安，丁汝福

（1.桂林理工大學，a.地球科學學院，b.廣西地質工程中心重點實驗室，廣西桂林 541004；2.北京礦產地質研究院，北京 100012）

廣西丹池錫多金屬成礦帶地層地球化學與熱水沉積成礦作用

游 軍1a,2，宋慈安1b，丁汝福2

（1.桂林理工大學，a.地球科學學院，b.廣西地質工程中心重點實驗室，廣西桂林 541004；2.北京礦產地質研究院，北京 100012）

通過地層地球化學對比研究，闡述了丹池成礦帶成礦元素的遷移規律、分帶特征以及“礦源層”問題。通過大廠礦田熱水沉積巖的常量、微量元素、環境參數、蝕變－礦化疊加系數研究，闡明了丹池盆地的熱水沉積成礦作用的特點、環境，在此基礎上總結了丹池成礦帶熱水沉積成礦的機制。

地層地球化學；熱水沉積；錫多金屬；丹池成礦帶

丹池錫多金屬成礦帶位于廣西壯族自治區西北部，為一呈NW-SE向延長呈彎月形的狹長地帶，是我國重要的錫、銻、鉛、鋅和銀等多金屬礦產資源集中分布區和最大的生產基地。前人對丹池錫多金屬成礦帶特別是大廠礦田做過大量研究，胡云中、劉朝榮和廣西二一五地質隊分別對桂北地區、丹池地區（大廠礦田外圍）和大廠礦田地層地球化學做過較系統的研究[1～3]。韓發、R.W.哈欽森、雷良奇等對大廠錫多金屬礦田的熱水沉積作用做過詳細研究，提出了諸多熱水沉積的證據[4～13]。本文通過地層地球化學對比研究，闡述了丹池成礦帶成礦元素的遷移規律、分帶特征以及“礦源層”問題，通過大廠礦田熱水沉積巖的常量、微量元素、環境參數、蝕變-礦化疊加系數研究，闡明了丹池盆地的熱水沉積成礦作用的特點，總結了丹池成礦帶熱水沉積成礦的機制。

1 區域地質背景

丹池成礦帶大地構造位置處于江南古陸西南緣和桂西右江裂谷北東緣所狹的丹池褶皺斷裂帶，屬于特提斯構造域和太平洋構造域的復合部位。作為廣西錫多金屬成礦系統的一部分，丹池成礦帶屬于藏南期桂西北-桂西南錫多金屬成礦帶(Ⅲ)桂西北錫多金屬成礦亞帶(Ⅲ1)的北西段丹池錫銅鉛鋅銀銻汞成礦區[14]。其中分布有大廠超大型錫多金屬礦田、芒場大型錫多金屬礦田、北香銀鋅多金屬礦田、五圩鉛鋅銻多金屬礦田（圖1）。丹池成礦帶基底構造總體上為NW向“兩隆夾一坳”的坳陷部位[15]，NW向的基底斷裂是最主導的構造，控制了丹池成礦帶的酸性巖漿活動及蓋層沉積的巖相、熱水沉積作用和巖層厚度，從而控制了整個丹池成礦帶。丹池成礦帶深部前震旦紀結晶基底四堡期及雪峰期是廣西最古老的富含Sn、W、Cu、Pb、Sb等成礦元素的地球化學塊體[1,3,16]。雪峰運動導致四堡及雪峰“優地槽”沉積建造的重熔造成的巖漿活動，形成了富含Sn等成礦元素的花崗巖[17～18]。這些古老的富Sn等成礦元素地球化學塊體和花崗巖有可能為丹池成礦帶成巖成礦提供物質準備。

2 地層地球化學

丹池成礦帶地層出露為江南地臺蓋層（D-T）（如圖1），前震旦（Pt2-Pt3）結晶基底和廣西期（Z-S）變質基底主要分布于其東部桂北臨近地區。其中泥盆系地層為本區主要賦（含）礦層位，自下而上為[20]：下泥盆統蓮花山組（D1l）、那高嶺組（D1n）、益蘭組（D1y）、塘丁組（D1t），中泥盆統納標組（D2n）、羅富組（D2l），上泥盆統榴江組（D3l）、五指山組（D3w）。

圖1 廣西丹池錫多金屬成礦帶地質略圖[19]Fig.1 Simplified Geologicalmap of Danchi tin-polymetalmetallogenic belt,Guangxiprovince

對比桂北地區、丹池地區（大廠礦田外圍）和大廠礦田地層地球化學[1～3]（表1），可見丹池成礦帶地層具有如下地球化學特征：

（1）總體上在桂北地區，Sn元素在時間上富集的時代較多，主要有Pt2s、?、D和T，除少數時代（C、P）外，Sn的含量都超過了克拉克值，因此，從地臺期（蓋層）→廣西期（變質基底）→四堡-雪峰期（結晶基底），Sn具有一定的地球化學繼承關系；在空間上整個桂北全區Sn含量超過了克拉克值，桂北古老的基底塊體具有富Sn地球化學塊體的性質。就蓋層而言，在空間上Sn的含量從桂北→丹池→大廠，呈較高→低→高的變化勢態，說明在桂北大區域的較高背景上，在丹池地區（大廠外圍）存在著一個較低的背景，似乎這一區域的Sn向大廠礦田發生過一定規模的地球化學遷移。

（2）在Sn多金屬的主要賦礦層位泥盆系中，Sn、W、Au含量大廠地區高于丹池（大廠外圍），而Mo、Cu、Pb、Zn、As、Sb含量丹池（大廠外圍）高于大廠地區，這說明以大廠地區為中心，類似于發育一個巨大的原生暈分帶，高溫元素Sn、W在內帶，向外發育中溫元素Cu、Pb、Zn帶到低溫元素As、Sb（Hg）帶。

（3）在桂北地區，除As幾乎在所有的層位中富集外，只有Sn具有較多的富集層位，從結晶基底→變質基底→蓋層都可以找到它的富集層位，主要有Pt2s、?、D和T，其中Pt2s和D正好是桂北的兩大Sn賦礦層位，故認為它們分別是Sn的“深源”和“淺源”礦源層或“基底”和“蓋層”礦源層。同時也可認為?是Sn的“深源礦源層”。

表1 桂北、丹池和大廠地區蓋層微量元素平均質量分數比較[1,3,8]Table 1 Trace elements contentof cover strata of Guibei,Danchiand Dachang areas

3 熱水沉積成礦作用

3.1 泥盆世的熱水沉積作用

中泥盆世初，隨著古特提斯海的張開，桂西右江地區發生了大規模的地裂活動，并從陸內裂谷經大陸邊緣裂谷被動陸緣逐步演化為弧后裂谷盆地，整個江南地臺階段，具典型的盆地-臺地交替分布的巖相-古構造格局（圖2），丹池盆地為該裂谷帶靠近江南古陸邊緣的一個次級裂陷盆地。丹池盆地熱水沉積作用主要發生在晚泥盆世，形成了一套上泥盆統（D3）海底熱水硅質巖沉積建造，沉積物沿基底斷裂呈狹長帶狀展布，在基底斷裂兩側迅速相變為厚層灰巖。早期（榴江期D3l）海底噴溢作用明顯，形成巖性較單一的硅質巖；晚期（五指山期D3w）噴溢作用減弱，形成巖性成分較復雜的條帶狀和扁豆狀灰巖[21]。

3.2 熱水沉積巖

3.2.1 熱水沉積巖巖石學特征

榴江組硅質巖色深，多呈灰黑-黑色，少量淺灰色，主要由微晶石英組成，含少量絹云母、黃鐵礦和膠磷礦等。化學成分上，SiO2的含量在90%以上，K2O含量明顯高于Na2O，具熱水沉積成因特點[21～22]。大廠礦田層狀92號礦體賦存于硅質巖中，錫石、磁黃鐵礦、黃鐵礦及閃鋅礦等金屬礦物順層礦化，形成較典型的層紋狀礦石[21]。在五指山組細條帶灰巖中發現有凝灰物質，由細粒、脫玻化形成的長石、石英集合體組成，說明丹池盆地晚泥盆世早期存在有海底火山活動。

圖2 丹池盆地晚泥盆世早期巖相古地理圖[21]Fig.2 Lithofacies paleogeographic map of early stage of Late Devonian in DanchiBasin

3.2.2 熱水沉積巖地球化學特征及其與成礦的關系

（1）常量元素及無機碳、有機碳:通過對大廠礦田泥盆系常量元素及無機碳、有機碳的測定，并據此計算出成礦環境參數的平均值（表2），可以反映熱水沉積成礦的特點及成礦環境。環境參數中，w(Fe2O3)/[w(Fe2O3)+w(FeO)](用k1表示）、w(C無機)/[w(C無機)+w(C有機)]（用k2表示）反映了地層介質的氧化還原條件，由于SiO2和CaO沉淀的條件分別是酸性和堿性條件，所以w(SiO2)/w(CaO)(用k3表示）在某種程度上反映了地層介質的酸堿性條件。

由表2可見：①泥盆系普遍含較高的硅、硫和碳質，尤以產出大型似層狀礦體的榴江組（D3l）硅質巖和五指山組中段（D3wb）硅質細條帶灰巖中為最高，反映熱水沉積成礦同地層中硅、硫和碳質的聚集有密切的關系的特點；②k1、k2在榴江組（D3l）硅質巖和五指山組中段（D3wb）硅質細條帶灰巖中均是最小，說明這兩套地層相對還原的形成環境，有利于錫石硫化物的形成；③k3在榴江組（D3l）硅質巖中明顯高于其他地層，說明其酸度較大，形成了酸性障條件；而五指山組中段（D3wb）及其它地層酸度較小，形成了較堿性障條件。

表2 大廠礦田泥盆系硅質巖及上下層位常量元素及無機碳、有機碳及成礦環境參數平均值Table 2 Meansofmajor elements,inorganic carbon,organic carbon,and metallogenic environmental Parameters in Devonian silicaliteand up-down layersof Dachang ore field w B/10－2

（2）微量元素賦存性狀:大廠礦田內局部地區地層中元素的“局域豐度”，是剔除最后成礦作用疊加的那一部分元素的含量，即剔除了不服從正態分布的超差樣品（即含量大于或等于元素的平均值加上2倍標準離差（c+2δ）的那些樣品）后，再求出的元素含量平均數（如表3）。該局域豐度可被認為是本區各地層在大廠區域正常沉積成巖豐度的基礎上同時疊加了局部海底熱水沉積活動等的元素平均含量。而該區各地層元素的平均值則是在局域豐度的基礎上疊加了蝕變-礦化作用后的平均含量。用平均值除以局域豐度(c/x)即為局域蝕變-礦化疊加系數(k)。該系數反映了本區各地層礦化的強度，可作為評價各地層含礦性的地球化學標志[22,23]。

本區各地層元素蝕變礦化疊加系數（表3）反映了熱水沉積成礦作用的環境及其成礦、主要伴生元素的行為：①成礦元素Sn、Pb、Sb、Zn、S及主要伴生元素As、Ag、Mo、Ga等在D3l硅質巖和D3wb硅質細條帶灰巖中較其他地層富集，反映了局部的熱水沉積拗陷盆地（硅質沉積物厚度較大的地區）是熱水沉積成礦的有利環境，成礦微量元素就已有較多的聚集；②上述成礦元素及主要伴生元素的蝕變-礦化疊加系數均大于該區地層總體的平均值，同時其富集的其他元素種類也較多，說明這兩套地層相對于其他地層后期疊加的礦化較強；③運礦或揮發性元素F主要富集在D3wb硅質細條帶灰巖；Cl主要富集在D3wc小扁豆狀灰巖；B主要富集在D3wa寬條帶狀灰巖，證實了五指山組地層中存在熱水沉積成礦作用。

3.3 熱水沉積成礦機制

根據丹池成礦帶地層地球化學特征、熱水沉積巖的地球化學特征，認為丹池盆地在晚古生代存在廣泛的熱水沉積成礦作用。廣西期（志留-泥盆紀），華南東部（江南隆起及其以東）發育了華南大陸邊緣弧后（亦稱弧背）大陸裂陷盆地。丹池盆地在泥盆紀以來遭遇海侵接受碳酸鹽相沉積，并形成一系列同沉積斷裂，受同沉積斷裂控制，下滲的海水萃取古老基底（富含Sn、W、Cu、Pb、Sb等成礦元素的地球化學塊體）的Sn、Pb、Zn等成礦元素，形成富含金屬元素、礦化劑的熱水，在熱動力的驅使下沿著構造裂隙運移，在局部的熱水沉積拗陷盆地相對還原的環境下沉淀，形成一系列熱水沉積型錫多金屬礦床或礦源層，其模式歸納于圖3[24]。

表3 大廠礦田泥盆系硅質巖及上下層位微量元素平均值、局域豐度及蝕變-礦化疊加系數Table 3 Average value,localabundance,and alteration-m ineralized superim posed value of trace elements of Devonian silicalite in Dachang ore-field

圖3 丹池盆地熱水沉積成礦作用模式圖[24]Fig.3 Themetallogenicmodelof hydrothermal sedimentation of Danchibasin

4 結論

（1）丹池成礦帶地層具有如下地球化學特征：在桂北大區域的較高背景上，似乎丹池地區（大廠外圍）這一區域的Sn元素向大廠礦田發生過一定規模的地球化學遷移；以大廠地區為中心，類似于發育一個巨大的原生暈分帶，高溫元素Sn、W在內帶，向外發育中溫元素Cu、Pb、Zn帶到低溫元素As、Sb（Hg）帶；Pt2s和?是Sn的“深源”或“基底”礦源層，D是Sn的“淺源”或“蓋層”礦源層。

（2）大廠礦田熱水沉積成礦同地層中硅、硫和碳質的聚集有密切的關系；D3l和D3wb這兩套地層相對于其他地層還原程度較強，形成還原的、酸性或堿性的成礦環境，有利于錫石硫化物的形成；局部的熱水沉積拗陷盆地（硅質沉積物厚度較大的地區）是熱水沉積成礦的有利環境，成礦微量元素就已有較多的聚集；丹池盆地在晚古生代存在廣泛的熱水沉積成礦作用。

[1]胡云中.桂北地區地層及錫礦帶地球化學[M].北京：科學技術出版社.1990,34－61.

[2]劉朝榮,俞碧清.廣西丹池盆地地球化學場演化與成礦[J].桂林冶金地質學院學報,1992,12(1):67－77.

[3]葉緒孫,嚴云秀,何海洲.廣西大廠超大型錫礦成礦條件[M].北京：冶金工業出版社,1996.

[4]韓 發,Hutchinson RW.大廠錫-多金屬礦床熱液噴氣沉積成因的證據—容礦巖石的微量元素及稀土元素地球化學[J].礦床地質,1989,8(3)：34－41.

[5]韓 發,Hutchinson RW.大廠錫-多金屬礦床熱液噴氣沉積的證據—含礦建造及熱液沉積巖[J].礦床地質,1989,8 (2)：26－40.

[6]韓 發,Hutchinson RW.大廠錫-多金屬礦床熱液噴氣沉積成因的證據—礦床地質-地球化學特征[J].礦床地質, 1990,9(4)：309－324.

[7]韓 發,Hutchinson RW.大廠錫礦床—一個噴氣-沉積型錫礦床[J].地學前緣,1994,1(3～4)：233－235.

[8]韓 發,趙汝松,沈建忠,等.大廠錫-多金屬礦床地質及成因[M].北京:地質出版社,1997,1－213.

[9]雷良奇.大廠長坡錫-多金屬礦床成因芻議[J].礦床地質, 1986,5(3)：87－96.

[10]雷良奇.大廠礦田長坡-同坑超大型錫-多金屬礦床礦石組構與礦床成因[J].廣西地質,1991,(2)：19－28.

[11]雷良奇.熱水沉積和巖漿氣液疊加與大廠超大型錫-多金屬礦床[J].地球化學,1993,(3)：252－260.

[12]羅德宣,張起鉆.大廠錫礦田海底熱水沉積、后期巖漿熱液疊加改造成礦的依據[J].礦產與地質,1993,(5)：313－319.

[13]廖宗廷,楊斌.古海洋中的熱水噴口—廣西大廠例析[J].同濟大學學報,1995,23(5)：564－567.

[14]宋慈安,馮佐海,雷良奇.廣西錫多金屬大地構造成礦演化、分帶與找礦方向[J].桂林工學院學報,2009,29(2)：207－215.

[15]孫德梅,劉心鑄,彭 聰,等.應用重磁資料研究廣西芒場-大廠成礦帶的地質構造及隱伏巖體預測[J].中國地質科學院礦床地質研究所文集,1994,27：120－138.

[16]陳毓川,毛景文.桂林地區成礦系列和成礦歷史演化軌跡[M].南寧：廣西科學技術出版社,1995,410－413.

[17]李祖材.試論廣西原生錫礦床的大地構造類型、成礦特點和物質來源[J].大地構造與成礦學,1988,34(3)：35－44.

[18]毛景文.桂北九萬大山—元寶山地區錫多金屬礦床的地質特征和成礦系列[J].礦床地質,1987,6(4)：23－32.

[19]蔡明海,梁 婷,吳德成,等.桂西北丹池成礦帶花崗巖地球化學特征及其構造環境[J].大地構造與成礦學,2004, 28(3)：306－313.

[20]廣西壯族自治區地質礦產局.廣西壯族自治區域地質志[M].北京：地質出版社,1985,124－127.

[21]陳洪德,曾允孚.丹池晚古生代盆地的沉積和構造演化[J].沉積學報,1989,7(4)：85－96.

[22]唐元駿,殷慶和,於崇文.地層地球化學研究的思想和方法[J].礦物巖石地球化學通訊,1987,(3)：80－92.

[23]趙武強,宋慈安.廣西佛子沖鉛鋅礦田地球化學特征[J].物探與化探,2010,34(1)：24－29.

[24]楊 斌.廣西佛子沖鉛鋅多金屬礦田熱水沉積-疊生改造成礦與找礦模式[D].成都理工大學,2001.

Stratigraphic Geochem istry and Hydrothermal Sedimentation Metallogenesisof DanchiTin PolymetalMetallogenic Belt,GuangxiProvince

YOU Jun1a,2,SONG Ci-an1b,Ding Ru-fu2
(1.a.Schoolof Earth Science,b.Key Laboratory ofGeological Engineering CentreofGuangxiprovince,Guilin University of Technol?ogy,Guilin 541004, Guangxi,China;2.Beijing InstituteofGeology forMineralResources,Beijing,100012.)

Them igrating regularities and zoning features of ore-form ing elements,“source bed”problem of Danchimetallogenic belt is demonstrated by comparing the regional stratigraphic geochemical data. The Major elements,trace elements,environmental parameter,alteration-m ineralization superpositioin factor of hydrothermal sedimentary rocks in Dachang ore-field are studied for illustrating the features of hydrothermalsedimentarym ineralization and establishingmetallogenicmechanism of Danchihydrothermalsedimentary polymetallic belt.

stratigraphic geochem istry;hydrothermal sedimentation;tin polymetal deposits;Danchi metallogenic belt,Guangxiprovince

P 618.4

A

1007-3701(2011)01-0008-06

2010-11-06

“十一五”國家科技支撐計劃項目—阿爾泰成礦帶整體研究與勘查技術集成（編號2007BAB25B01）；廣西地質工程中心重點實驗室開放基金項目(編號：桂科能07109011-Z008).

游 軍(1985—),男,桂林理工大學碩士研究生,勘查地球化學方向,Email:yj_103.student@sina.com.