錫礦山礦田地質與資源初步研究

王文杰

（江西財經大學，南昌 330013）

銻（Sb）是一種銀白色重金屬。我國早在公元前4世紀就發現了銻，最早用來鑄造器皿。19世紀以后，銻在工業上的用途日趨廣泛，例如，銻的各種氧化物用作搪瓷的涂料、染料及橡膠的硬化劑等。在軍工方面，銻也有很大用途，比如用銻制作彈丸和霰彈，高純度的銻還可以和其他元素做成化合物材料，目前銻已經成為國防工業的重要原材料之一[1]。

1　概況

錫礦山地處湖南省冷水江市，距離該市東北郊大約16 km。礦區屬于中山地區，海拔高度在300～800 m，這里的地勢被分割均勻，但是植被不能生長。錫礦山的工業以銻礦業為主，同時也有少量的鐵、煤礦業。由于地質的特殊原因，當地不適宜種植糧食、蔬菜，種植的主要是經濟作物。

2　地層

錫礦山礦區地層主要有兩種，一種是晚泥盆世地層，另一種是早石炭世地層[2]。這里的地層保存和發育得較為完整，有很多化石沉積和適合地質可供研究。

2.1　上泥盆統

上泥盆統是錫礦區的主要地層，分布范圍很大。上泥盆統又分為兩組，一組是下部佘田橋組，另外一組是上部錫礦山組，下面由老至新分別簡述。

2.1.1佘田橋組

佘田橋組是1933年由田奇鐫命名。這一組的沉積成分主要是碳酸鹽，根據化石分析和巖性檢測，佘田橋組又可以分為上、中、下三個部分。下部稱龍口沖斷，但是沒有露出地表，主要成分是中粒和細粒含云母石英的砂巖。中部稱為七里江段，成分主要是厚層灰巖，有灰色、灰黑色薄層和中厚層，其中還有少量分布多層的黑色頁巖。上部稱為泥灰巖段，主要成分是灰色和灰黑色的泥灰巖，其中還有少量多層的生物灰巖和鈣質頁巖。

2.1.2錫礦山組

上部錫礦山組也是1938年由田奇鐫創立。該組同樣分為上和下兩個部分，下面部分沉積的主要是海相碳酸鹽，還有一些赤鐵礦。該部分化石主要是腕足類。上面部分沉積主要是陸緣濱海相碎屑巖，這部分的化石主要是植物化石，還有一些腕足類和魚等。根據巖性檢測，其又可以分為五個巖性段。由下至上依次是陶塘段、兔子塘段、泥塘里段、馬牯腦段、歐家沖段。

（1）陶塘段。這段主要顏色為灰綠、黃綠、灰色，屬于主夾結核狀的鈣質頁巖和泥灰巖等。其中，佘田橋組七里江段之上、錫礦山組兔子塘段之下的一套地層曾被稱為“長龍界段”，它是由田氏劃分湘中錫礦山組時所建立的作為該組最低的一個巖性段。“長龍界段”下部以泥灰巖為主，含費氏星珊瑚和無洞貝等化石，從生物組合分析來看，都是華南晚泥盆世早期佘田橋組的生物群落；而“長龍界段”上部以鈣質頁巖為主，含有大量的以云南貝為特色的腕足類化石，幾乎未見珊瑚化石。云南貝是我國南方晚泥盆世晚期錫礦山組的特有成分。因此，“長龍界段”的術語不能沿用，應當重新命名。這里暫且用“泥灰巖段”代表原“長龍界段”的下部，歸入佘田橋組，用“陶塘段”代表原“長龍界段”的上部，仍歸錫礦山組。

（2）兔子塘段。該段主要是灰黑色的灰巖，遍布中厚層至厚層，其中有很多的有機質。下面部分為灰巖，含有棕色鐵質斑點和生物碎屑結晶；中間部分是迭層狀灰巖；上面部分是泥質灰巖夾黑色炭質頁巖，顏色呈灰黑色、深灰色。

（3）泥塘里段。該段主要有鈣質頁巖，顏色呈黃褐色、灰綠色，還有泥灰巖、薄層砂巖和少量的赤鐵礦。泥塘里段厚度不算大，但是巖性檢測顯示十分穩定，與上下兩部分的灰巖層有明顯的區別，因此容易辨別，本段也經常作為標志層研究。

（4）馬牯腦段。這部分顏色呈灰至深灰色，厚度范圍大，是檢測地區范圍最廣的地層。這部分的巖性又有不同，有泥灰巖、純灰巖、巨厚層與瘤狀灰巖互層和圓柱狀同生礫的灰巖層。這段的化石成分主要是腕足類，還有一些苔蘚蟲、瓣鰓類等。

（5）歐家沖段。沉積主要是陸緣濱海相砂頁巖。該段分為兩個部分，下面部分是頁巖及碎砂質頁巖夾薄層或透鏡狀泥質灰巖，顏色呈黑色、灰黑色和黃綠色，上面部分含有大量砂質，沉積是石英砂巖、粉砂巖與頁巖互層。本段化石成分主要是植物和部分腕足類和魚等。

2.2　下石炭統

錫礦山礦區周圍遍布下石炭統。其又可以分為巖關階和大塘階兩部分，進一步細分成六個組，組與組之間相互接壤。

2.2.1巖關階

邵東組是1962年由候鴻飛在湖南邵東界嶺創立。本組無論巖性或生物群均具有泥盆紀與石炭紀的過渡性質，其巖性仍以碎屑巖為主，與下伏的歐家沖斷逐漸過渡，其生物群既包含某些晚泥盆世的分子，又出現了早石炭世的特殊分子。邵東組下面部分是狀石英砂巖、頁巖、粉砂巖和砂質頁巖，上面部分是鈣泥巖、粉砂質頁巖、泥灰巖、砂質灰巖及生物碎屑灰巖等。本組特別是其上部含豐富的各種海相化石，除以腕足類為主要成分外，還有珊瑚、苔蘚蟲、頭足類、腹足類、瓣鰓類、海百合莖等。

孟公坳組是1933年由田奇鐫等于湘中創立。孟公坳組原作為巖關階的總稱，1962年該組進一步劃分為三個段，即包括邵東段、孟公坳段和劉家塘段。如今，人們又將上述各“段”整合命名為“組”。所以，目前的孟公坳組系指含泡沫內溝珊瑚的一套地層。巖性檢測是灰巖和泥灰巖。底部以泥質生物碎屑灰巖為標志與邵東組劃分界限；上部是泥質灰巖與炭質頁巖且互相層和，灰巖層還夾砂巖透鏡體或薄層，有時還夾紫色頁巖。這段的化石有獨特的泡沫內溝珊瑚。

劉家塘組是1962年創立于邵東界嶺，根據巖性檢測，其分為三個部分：下面部分是厚層灰巖、泥灰巖夾雜頁巖和粉砂巖；中間部分是隱晶質灰巖夾中厚層泥灰巖、薄層鈣質頁巖和砂巖；上面部分是泥灰巖夾頁巖和灰巖。這個部分曾經生長很多生物，主要有珊瑚、腕足類，還有苔蘚蟲、三葉蟲、海百合莖、瓣鰓類等。

2.2.2大塘階

石磴子組，灰巖、泥灰巖夾砂巖、炭質頁巖是大塘階的主要成分，底部灰白色、黃色石英砂巖，大約10 m。

測水組，灰色、棕黃色、黃褐色石英砂巖、細砂巖夾粉砂巖、砂質頁巖、炭質頁巖及無煙煤1～9層是其主要成分。

梓門橋組，主要成分是灰巖和泥灰巖夾頁巖，厚130余米。本組灰巖含泥質較高，風化后呈灰黃色，生物化石極為豐富，個體較大。

3　構造

一個巨大的短軸背斜構成錫礦山礦田，又被稱為錫礦山短軸背斜，全長9 000 m左右，寬度3 000 m左右，向西南延伸。

錫礦山礦田的西側是由斷層構成，剛好分割了錫礦山短軸背斜的西邊一側。東邊的礦田邊緣由一條別煌斑脈充填的斷裂帶構成，剛好與斷層平行，貫穿整個礦區。另外，斷層、斷裂帶和短背的走勢幾乎一樣。

3.1　褶皺

3.1.1東部倒轉背斜

礦田東部的光家坪一帶有緊閉的褶皺，呈狹長的帶狀[3]。陶塘段以上底層形成倒轉褶皺，尤其是陶塘段和兔子塘段較軟的巖層體現明顯，但是到了更深的地方，倒轉現象逐漸消失并且底部變得更加陡峭。

3.1.2物華背斜

礦田東南部是物華背斜。西邊一側緊緊靠著常子巖——仙人界。背斜以北東方向延伸至老江沖地段。中間核心區域七里江段主要是硅化灰巖，兩邊是陶塘段和兔子塘段登地層。老江沖背斜北方向傾伏消失。

3.1.3常子巖——仙人界向斜

常子巖——仙人界位于比較平緩開闊的礦田中部，核心部分在馬牯腦段的下面部分，兩邊是由泥塘里段、兔子塘段及長龍界地段的地層構成。在仙人界一帶，該向斜的形態特征是一個軸面向北西傾斜的斜歪向斜，西翼地層的產狀角東翼稍陡。仙人界向斜的中心區域在仙人界的南坡方向有明顯的上揚趨勢，導致仙人界和常子巖向斜神似兩個獨立的向斜組成。

3.1.4飛水巖——童家院背斜

被稱為艷山紅背斜的飛天巖背斜，核心區域是飛水巖和艷山紅地區，裸露在七里江段的是硅化灰巖層，西側被斷層破壞，東側與常子巖向斜相互有著聯系。

童家院背斜，在地表只有陶塘段泥灰巖在童家院子一帶呈背斜狀，核心部分含銻礦，而且只有在井下才能見到七里江段硅化灰巖。飛水巖背斜與童家院背斜有可能是通過上述仙人界西側的穿鳳嶺背斜而連接成為一個總體。

3.1.5老礦山背斜

錫礦山礦陶塘鎮街的西邊是老礦山背斜。地表露出大量含銻礦的硅化灰巖，泥灰巖段至馬牯腦段等地層在東側表層，但是西側被斷層毀壞，所以現在只有東側呈現單斜形態。

3.2　斷層

3.2.1西部大斷層

礦田的主干斷層位于礦田西部，斷層南起冷南大橋，北至白巖以北，全長長度超過12 km。西部大斷層剛好讓錫礦山短軸背斜西翼不完整，讓上盤的下石炭統巖關階劉家塘組地層和下盤的泥盆統佘田橋組地層中間沒有隔閡。這個區域最大的斷層是800～850 m。由多個斷裂面組成的斷裂帶構成斷層，最寬斷裂帶有20～25 m，最窄僅僅只有1～2 m。在斷裂帶較寬處可看見幾期斷裂及幾個構造巖段。

3.2.2東部被云斜煌斑巖充填的斷裂

南起罐子沖以南北至竹山煤礦以北的東部被云斜煌斑巖充填的斷裂，長度超過7.5 km。斷層被云斜煌斑充填，傾角較陡，為60°～80°，寬為3～15 m，巖脈兩旁接觸界線比較清楚，圍巖蝕變不明顯，界面參差不齊，有時沿節理裂隙或層間貫入不規則支脈。巖脈兩側地層錯距不大，為5～10 m，偶見傾斜距在50～60 m者屬正斷層。

3.3　節理

節里發育最好處在斷裂下盤一側。據老礦山硅化灰巖、童家院和南礦坑道部分節理數據顯示，部分斷裂結構關節和裂縫發展一致，即：發育最好的是北東組羽狀節理，裂隙發展的方向和主要的斷裂傾向相交于一個很小的角度，和斷層分支斷裂方向一樣，這樣的節理可能富含礦資源[4]。北西組的節理，一般不含礦資源，研究發現，這樣的節理在西沿脈以東最發達。在礦區中，節理與斷裂構造的一致性是因為右行剪應力。除了與斷層相關的節理，該地區沒有相似發展的節理。

4　銻礦資源

調查研究發現，礦區內有一條云斜煌斑巖脈，剛好位于東部斷裂帶。巖礦分析表明，大量的Sb和As元素分布在大嶺坪以南地段，Sb的含量最高達120 mg/kg，As含量最高可達350 mg/kg。而大嶺坪以北則Sb、As含量為正常值，硅化蝕變不明顯，說明南段靠近物化礦床處的巖脈經受了礦化影響，該巖脈應是成礦前形成的[5]。

佘田橋組硅化灰巖中蘊含大量的銻礦資源。銻礦沒有固定的形態，可以分為兩類，一類是整合類型礦體，另一類是交錯類型礦體。整合類型礦體大多是層狀和似層狀，交錯類型礦體形狀類似扁豆狀和囊狀，部分地區有少量的裂隙脈狀銻礦。錫礦區還有硅化、絹云母化、碳酸鹽化、黃鐵礦化及重晶石化的圍巖蝕。而硅化的巖石很容易演變發展成為銻礦，所以要想找銻礦，可以先從探索硅化的巖石開始。礦區120 m范圍內出現絹云母化，當成礦快呈現時就會出現碳酸鹽化。在礦物成分方面，有輝銻礦及銻的氧化物、銻華、銻赫石及黃鐵礦等金屬礦物，也有石英、重晶石、絹云母、葉臘石、高嶺土、方解石等非金屬礦物。

5　結語

我國是世界上的產銻大國，目前銻產量占世界的80%左右，其中有1/3產自錫礦山，錫礦山是名副其實的“銻都”。因此，本文研究了錫礦山礦田地質條件與資源狀況，以期促進銻礦的開發和采礦行業的發展。