廣西環江縣九逢錫礦床錫石碎裂特征及剪切作用分析

戴 昱，潘羅忠, 蔣艷玲，同銳靈，吳慶杰，金靖杰，范汝海

（1.廣西區域地質調查研究院，廣西 桂林 541003；2.廣西壯族自治區二七一地質隊，廣西 桂林 541199）

九逢錫礦地處于廣西環江毛南族自治縣縣城NE35°方向東興鎮九逢至九小一帶，位于華南板塊之江南造山帶南緣，江南造山帶為華夏地塊和揚子地塊之間的縫合帶。板塊北邊以秦嶺-大別山造山帶與華北克拉通相隔，其東緣為中國南海，西南緣以金沙江-哀牢山-Song Ma 造山帶與印支板塊相隔（Yao J L et al.，2016）。

1 地質背景

礦區內出露的地層有新元古界青白口系四堡群文通組、魚西組及白竹組。

文通組出露于礦區中南部，約占礦區面積的2/3，是錫礦的主要賦礦層位，巖性主要為灰綠色至深灰色淺變質砂巖、黑云變粒巖夾基性火山巖、千枚巖或板巖等，以凝灰巖、火山角礫巖的消失或以淺變質泥質粉砂巖的出現與魚西組分界，厚度大于2500m。魚西組整合于文通組之上，在礦區局部倒轉于文通組之下，巖性主要為千枚巖、板巖、變質砂巖、淺變質粉砂巖，中上部夾黑云變粒巖及巖屑質砂巖或砂巖與千枚巖互層，厚度大于1400m。白竹組僅出露于礦區中東部呈窄長條狀分布，巖性主要為含礫片巖、綠泥片巖、千枚巖及大理巖，下部以含礫片巖與四堡群呈角度不整合接觸，總厚約700m。

2 錫石的賦存形式及碎裂特征

在肉眼和顯微鏡下發現九逢錫礦中錫石礦物主要賦存于三種巖石。最多一類賦存在云英巖上、下盤的石英脈中，其次部分賦存于蝕變砂巖中，還有一類主要賦存于云英巖中。這三種錫石在顯微鏡下，均有明顯的破碎現象。

2.1 石英脈中碎裂的錫石

礦床中錫石礦物大部分肉眼不可見，而石英脈中部分錫石是可以肉眼識別的。在顯微鏡下發現，石英脈中錫石大部分破碎，極少見到完整的錫石礦物。部分錫石礦物具有完整的晶形、條紋結構、高級干涉色，顯示其自形，說明錫石至少經歷了自形結晶和碎裂兩個事件。少部分大顆粒錫石礦物碎裂后，各個碎裂小塊分離不遠，仍可以判別出是同一晶體的組成部分，這些現象說明部分錫石碎裂后，并未有強烈的地質或熱液作用將其遠距離的搬運。大部分碎裂錫石呈現大小混雜、棱角狀或次棱角狀分布于石英脈中，這一現象說明錫石碎裂后，經過了搬運作用，但搬運的距離不遠。石英脈結晶時溫度降低較快，碎裂的錫石未進行系統分選分離，故而形成大小混雜的現象。錫石破碎，膠結錫石的石英并未碎裂，說明錫石先形成，并經歷了破碎作用后，石英熱液攜帶錫石冷凝膠結。綜合以上，石英脈中的錫石至少經歷了自形結晶→礦物破碎→熱液短距離遷移→快速冷凝結晶階段。

2.2 蝕變帶中碎裂的錫石

部分錫石晶體具有較完整的他形結構，與石英等共生，與蝕變砂巖的礦物有明顯的熱蝕變，這些現象說明錫石與石英共生，曾經以熱液或氣液方式侵入蝕變砂巖中。錫石內部破碎顯著，總體形態保留。共生石英也有破碎，但破碎并不強烈。錫石礦物硬度比石英要大，說明碎裂錫石的作用與碎裂石英的作用不是同一作用力，錫石碎裂作用在前，石英碎裂作用在后，與錫石共生的石英礦物內有重結晶和壓力影現象，但與圍巖（蝕變砂巖中石英、綠簾石等）不一致。圍巖受力（定向排列）更強大，可能與錫石破碎作用有關，而石英則是后期受力碎裂和重結晶。與錫石共生的石英是熱液進入圍巖，與圍巖交代冷凝形成的。顯微鏡下放大后錫石礦物碎裂之間有石英膠結，顯示碎裂后有熱液膠結。綜合認為錫石是熱液帶入，在交代圍巖過程中，經歷錫石結晶形成→礦物碎裂→熱液膠結→后期微動力改造等階段。

2.3 云英巖中碎裂錫石

在顯微鏡下，云英巖中錫石礦物極少，個別靠近石英脈附近可見錫石礦物。錫石大小混雜，無分選性，碎裂明顯，大部分粒度較小，呈次圓狀。較大顆粒為碎裂的自形錫石，可見環帶結構，這些錫石不同石英脈中錫石，碎裂顆粒不能保持原礦物晶形，這些現象說明這些錫石不是原地結晶，而是從其他地方搬運過來的，搬運過程導致碎裂的錫石顆粒研磨的更加細小，磨圓度從棱角狀向圓狀過渡。膠結碎裂錫石的石英無明顯破碎現象，說明石英結晶是錫石碎裂以后發生的，而形成石英的熱液攜帶碎裂錫石礦物顆粒進入砂巖地層中，導致地層形成云英巖化的含礦體。綜合云英巖化中錫石特征，認為錫石是熱液帶入的，經歷錫石結晶形成→礦物碎裂→熱液遠距離搬運→冷凝（膠結的石英結晶）階段。

3 含Sn礦物的存在形式

本次研究，發現九逢錫礦床中錫石主要以粗粒（＞100μm）、細粒（10μm ～100μm）和微細顆粒（＜10μm）三種狀態存在。

粗顆粒錫石：該類錫石主要分布在各類大小不一的石英脈內或周邊，礦物顆自形、半自形和他形，一般礦物粒度在大于100μm。這些礦物絕大部分被后期動力作用（剪切）破壞碎裂，部分保持了礦物的形態和結構，大部分已經被搬運遷移。這些錫石有高溫條件下形成自形環帶狀錫石和低溫條件下形成的他形無環帶狀錫石，其中低溫條件下他形無環帶狀錫石與前人發現基本一致（唐朝霞，2011；陳劍，2011）。這些錫石主要分布在較大的石英脈中或石英脈內靠近變質砂巖的邊部，形成石英脈內礦石和云英巖化礦石。

細顆粒錫石：該類型錫石在地表分布較多，是礦區的主要錫礦類型之一。該類中一部分在顯微鏡下可見，主要分布在石英脈內和蝕變的絹云母、云母、綠泥石和綠簾石等礦物之間。無完整晶形，多為他形破碎的錫石顆粒，粒度一般在10μm ～100μm 之間。這類錫石明顯被熱液搬運膠結，遷移原來錫石結晶的位置。

微細粒錫石和錫石集合體：這類錫石在顯微鏡下不可見，在電子探針下可見，其粒度一般小于10μm，主要呈棱角狀和次棱角狀，為極細小的錫石碎粒。少量碎粒磨圓度較好，具有遠距離搬運的特征，多沿著礦物裂隙或礦物之間的間隙分布，顯示為熱液帶入充填。還有部分呈他形的錫石顆粒及其集合體，具有中低溫礦床特征（袁見齊，1979），推測其為后期中低溫熱液重新結晶而形成。

4 錫石礦物內的剪切痕跡

錫石的摩斯硬度6 ～7，比重6.8 ～7.1，錫石與石英均是硬度較高的礦物。為了研究礦床中破碎錫石的破裂原因，本文選擇結晶較完整的錫石礦物分析，分析錫石碎裂的作用力。

選擇韌性剪切帶的研究方法（鄭亞東，1985），通過石英脈中自形的錫石礦物分析發現，至少存在2 組碎裂錫石礦物的剪切作用。早期δ1剪切作用，具有左行特征，錫石內裂隙比較平直，裂隙間距較小，這些現象反映剪切作用以脆性為主；晚期δ2剪切作用，具有右行特征，錫石內裂隙彎曲，部分形成碎裂帶，邊部有溶蝕現象，而且裂隙間距較寬大，部分形成碎裂細小錫石集合區帶。這些特征反映后期的剪切作用以韌性為主，這與區域和礦區的剪切帶研究特征基本一致（白玉明，2019）。

蝕變帶他形結構完整的錫石礦物也存在明顯的兩組剪切作用，這兩組剪切作用近垂直破碎了錫石礦物。早期δ1剪切作用，形成密集的平行裂隙，裂隙比較平直，寬度較小，有不顯著的左行特征，以脆性斷裂為主；晚期δ2剪切作用則具有右行和左行并存的特征，裂隙相對略大，有溶蝕和外來雜質帶入裂隙等現象。這些特征說明后其作用有韌性特征，可能局部存在多個方向剪切力反復錯斷了錫石礦物。

5 熱液遷移與剪切變形相關性分析

5.1 錫石遷移距離

根據碎裂錫石特征分析，錫石礦物結晶后，并未保留在原地，而是在空間位置上發生了一定距離的位置遷移。分析碎裂的錫石遷移有近距離、較遠距離和遠距離遷移三種形式。

近距離遷移主要是大型含礦石英脈和含礦蝕變帶邊部，可見大顆粒結晶的錫石，基本保留晶體形態。碎裂錫石主要以大小混雜、棱角狀、無分選性為特征。

較遠距離遷移主要為含礦蝕變帶、小型含礦石英脈和含礦硅化云英帶等區域。表現為錫石碎裂，大小混雜，錫石呈棱角狀-次圓狀，有明顯的定向排列，錫石粒度以細粒為主。

遠距離遷移以含礦蝕變帶內部和含礦云英巖帶等地層內含肉眼和顯微鏡不可見錫石礦化段為主。錫石以微細粒為主，遷移距離遠，主要充填在蝕變地層礦物的裂隙和孔隙中。

5.2 剪切變形相關性分析

含錫熱液的遷移是受地質作用力遷移的，同時地質力和熱液導致地層蝕變和塑性變形。蝕變礦物綠簾石、石英等與錫石排列方向一致，形態相似，指示遷移形變方向。在蝕變帶可見蝕變綠泥石、重結晶的石英、綠簾石等塑性變形，與攜帶錫石的熱液石英共生，排列方向基本一致，表明后期的韌性剪切對攜帶錫石的熱液有一定的改造作用。

6 結論

綜上所述，九逢錫礦中錫石礦物主要賦存于三種巖石，最多一類賦存在云英巖上、下盤石英脈中，其次部分賦存于蝕變砂巖中，還有一類主要賦存于云英巖中，且均有明顯的破碎現象。綜合錫石內裂隙構造特征，碎裂錫石礦物的作用前期為左行剪切，以脆性碎裂為主，后期以韌性碎裂溶蝕為主，具有右行和左行特征，錫石礦物經過左行和右行作用破碎成大小不一的碎塊。錫石遷移距離有近距離、較遠距離和遠距離遷移三種形式，且攜帶錫石的熱液在受到后期的韌性剪切有一定的改造作用。