桂中—桂北地区泥盆纪热水沉积型铅锌重晶石黄铁矿矿床成矿系列

一、区域成矿地质背景

该矿床成矿系列属于华南微板块(Ⅰ级)，位于华南陆缘构造区(Ⅱ级)的桂中—桂东边缘海(Ⅲ级)盆地，为受冷水江-龙胜走滑断裂带控制形成的晚古生代裂陷槽。该区在加里东期形成一套巨大的复理石沉积，寒武纪末开始敛合，志留纪末的广西运动使前泥盆纪地层强烈褶皱造山，桂中-桂东边缘海闭合，并形成统一的中国南方板块，进入板内活动阶段。板内活动主要为拉张走滑运动，湘、桂、粤泥盆纪沉积盆地就是在这一拉张走滑大地构造背景下形成发育的，桂中—桂北地区为湘、桂、粤泥盆纪盆地的一部分，属于受冷水江-龙胜(永福)走滑断裂控制的南宁-安化台盆的一部分。张裂活动从早泥盆世早期即已开始，走滑拉张断裂从南往北逐渐推进，海侵也由南向北超覆。其沉积环境从早泥盆世至晚泥盆世由潮坪相带、潮下-半局限盆地相带、局限-半局限-开阔台地相带、台地前缘斜坡相带、直至台沟相带演变，但在早泥盆世早、中期泗顶—环江一带还是古陆，而台沟相带则仅为南部武宣—象州一带晚泥盆世的沉积环境。

区内出露地层有寒武系、上古生界、中生界及第四系(图4-6)，赋矿围岩主要为泥盆系白云岩、硅质岩、其他碳酸盐岩、底砾岩及砂页岩，次有寒武系砂页岩、灰岩等。

二、矿床成矿系列主要地质特征

该矿床成矿系列由6个矿床式(北山式、泗顶式、保安式、古潭式、潘村式、盘龙式)组成，各矿床式主要地质特征如表4-3所示。其沉积环境除保安式为潮坪相带、古潭式为台盆相带外，其余为局限或半局限台地相带。赋矿围岩特征明显，在盘龙式、泗顶式、北山式铅锌矿床中的围岩主要为白云岩，同时北山式的围岩还有礁灰岩，盘龙式还有硅质岩，而保安式铅矿的围岩主要为底砾岩，古潭式重晶石矿床的围岩主要为硅质岩。

图4-6 桂中—桂北地区泥盆纪热水沉积型矿产地质略图

矿体形态除潘村式以脉状为主外，其余均以层状、似层状和透镜状为主，有少量脉状矿产于层状矿的下伏岩层中，区内这两种形态的矿体有时在同一矿区共生产出，如保安式、表4-3桂中-桂北地区混盆纪热水沉积型铅锌重晶石黄铁矿床成矿系列各矿床式地质特征简表盘龙式、泗顶式及古潭式矿床中均见及;有时是分别出现，如来宾—象州一带古潭式重晶石矿床与潘村式重晶石(铅锌铜)矿床的关系，两种矿床式虽然矿体产出形态不同，但矿石成分及蚀变特征相似，其主要矿物成分均为重晶石，只是脉状矿向深部有铅锌铜矿物出现，围岩蚀变均以硅化、重晶石化为主，只是在层状矿中硅化更强，以致于有大量硅质岩形成，同时古潭式层状矿是产于上泥盆统榴江组下段，而潘村式脉状矿是产于中泥盆统四排组及应堂组，其矿化没有超过榴江组硅质岩，更无穿插层状矿的现象，而在其他以层状矿为主的矿床中，同样也无下盘脉状矿穿插层状矿的现象。区内这种矿体形态产出特征正好反映了热水沉积成矿作用两套成矿体系的特征，即层状、似层状矿体反映了喷口以上的热水化学沉积体系，而脉状矿则反映了喷口以下的成矿流体补给体系。

广西热水沉积矿床成矿作用及找矿评价

矿石成分上有一定变化规律，在南部，由盘龙式→潘村式→古潭式，矿石矿物中闪锌矿、方铅矿、黄铁矿明显减少，而重晶石明显增多，以致于古潭式矿床中基本全为重晶石而不见铅锌及黄铁矿等矿物，脉石矿物中白云石减少，石英增多;在北部，由保安式→泗顶式→北山式，矿石矿物中的闪锌矿、黄铁矿增多，黄铜矿减少，脉石矿物中白云石增多，石英、绢云母减少。矿石结构构造特征明显，除自形-他形粒状结构、块状、浸染状构造外，常见草莓状或放射状球粒结构，胶状、条带状、纹层状、鲕状、角砾状及缝合线构造(照片9.11～16、20～26)，反映出同生热水沉积成矿的特征。

围岩蚀变主要有白云石化、硅化、重晶石化及黄铁矿化，次为方解石化及绢云母化，在不同矿床式中有差别，硅化主要见于南部及北部的保安式矿床;重晶石化各矿床均可见及，但以南部较强;白云石化则以北山式、泗顶式及盘龙式铅锌矿床中最强烈。此外蚀变也显示出热水沉积作用的“底蚀构造”特征，如盘龙式矿床中硅化主要产于矿体下盘;而在泗顶矿区蚀变白云岩见于矿体下盘，白云岩化灰岩见于矿体边部及上盘(吴诒等，1987)。

区内热水沉积岩仅见硅质岩及重晶石岩，如古潭式及盘龙式矿床所见。但作者认为，在北山式、泗顶式及盘龙式矿床中的白云岩可能也是一种热水沉积岩，前人将其称为矿化白云岩(北山、泗顶)或蚀变白云岩(盘龙、泗顶)(吴诒等，1987;刘永树，1979;陈毓川等，1995)，由于本次工作程度有限，无法定论，有待今后进一步的工作解决。

三、成矿机理及成矿模式

基于上述分析，作者认为桂中—桂北地区的铅锌重晶石黄铁矿矿床为受裂陷槽及(冷水江)-龙胜-永福区域性同沉积断裂带控制、与热水沉积作用有关的矿床成矿系列，称为“桂中—桂北地区泥盆纪热水沉积型铅锌重晶石黄铁矿矿床成矿系列”。其成矿机理及成矿模式见图4-7。

1)龙胜-永福走滑断陷盆地为湘、桂、粤泥盆纪沉积盆地的一部分，在走滑拉张的构造背景下发育而成。走滑裂陷活动从早泥盆世早期开始，形成了一套滨岸陆源碎屑沉积;早泥盆世晚期—中泥盆世早期为海盆扩大分异阶段，沉积物以陆棚碎屑岩和碳酸盐缓坡沉积为主;到中泥盆世晚期—晚泥盆世早期，处于盆地强烈裂陷-走滑阶段，构造活动强烈，海侵规模最大，发育了一套台地碳酸盐相沉积及台沟相硅质岩-泥质岩-灰岩沉积，并有生物礁及碎屑流沉积;晚泥盆世晚期为盆地充填、收缩变浅阶段，发生海退，海水由北向南退出(曾允孚等，1992)。在走滑拉张构造构造背景下，盆地内广泛发育同沉积断裂，成为深部热水对流循环及上涌的通道，而受同沉积断裂控制形成的局部洼陷则成为热水溶液中成岩成矿元素沉淀富集的场所。这些同沉积断裂又具长期多次活动的特征，从而导致盆地内多个层位矿床及同一矿区内多层矿体产出的特征。

图4-7 桂中一桂北地区泥盆纪热水沉积型铅锌重晶石黄铁矿矿床成矿系列成矿模式图

2)早泥盆世早期，由于处于裂陷初期，海侵作用刚开始，并有热水成矿作用发生，在早泥盆世莲花山组砾岩中，有似层状、透镜状铅(铜)矿产出，即保安式铅矿。由于这时热水成矿作用较弱，因此该类矿化不发育，区内仅见保安铅矿一处，规模也仅达小型。

3)早泥盆世晚期，走滑裂陷活动增强，南部武宣—象州一带较北部更强，海侵扩大，已处于局限盆地相带环境，武宣盘龙矿区围岩中同生角砾状白云岩(照片39)的发育表明同沉积断裂再次活动，相应热水成矿作用也增强，在下泥盆统上部上伦组、官桥组白云岩中形成了盘龙、朋村、古立、乐梅及大乐等盘龙式铅锌矿以及硅质岩、重晶石岩等热水沉积岩。

4)到了中泥盆世晚期—晚泥盆世早期，处于盆地强烈走滑-裂陷期，因而也是热水沉积成矿活动最有利的时期，海侵规模也达最大，并由南向北推进，在盆地北部已达局限-半局限盆地相带，并有生物礁(滩)发育，盆地南部则为开阔台地相带-深水台盆相带。生物礁的出现是深部热点存在的反映，也表明该区于热水沉积成矿有利。该期在北部形成了泗顶式、北山式铅锌黄铁矿矿床，规模达中、大型，且北部的铅锌黄铁矿化以与生物礁伴生产出及白云石化发育为特征。

5)晚泥盆世早期仍处于盆地强烈走滑-裂陷期及热水成矿作用最有利的时期。在该区南部处于深水台盆环境，并在来宾—象州一带形成了古潭式、潘村式中、大型重晶石矿床，矿床以硅化较强、特别是硅质岩发育为特征。但两种矿床产出形态不同，古潭式矿床呈层状、似层状产于上泥盆统榴江组下段，而潘村式矿床呈脉状产于中泥盆统中下部，两种矿体并无穿插现象。这种同一盆地(武宣-象州二级台盆)中不同部位重晶石矿产出形态不同的原因，可能与盆地中构造应力状态的差别有关。古潭式矿床位于盆地西侧上泥盆统沉积相变带附近，地壳拉张性较强，热水溶液沿主要生长断裂喷出海底，形成以沉积方式为主的层状、似层状矿和少量充填于下盘围岩中的脉状矿;潘村式矿床位于盆地东侧中泥盆统中，在晚泥盆世早期地壳拉张性较弱，生长断裂不如盆地西侧发育，致使深部热水含矿溶液沿生长断裂上涌途中，在未到达盆地底面之前，就在一些断裂裂隙中充填、交代，形成了不同于层状矿的脉状重晶石(铅锌铜)矿化(涂光炽等，1987)。重晶石矿物及硫的地球化学特征决定了脉状矿的浅部主要为重晶石，向深部可有方铅矿、闪锌矿及黄铜矿等矿物形成，从而决定了脉状矿中可有浅部、上部为重晶石矿化，下部、深部为铅锌铜矿化的分带特征。由此可知，盆地内的层状矿与脉状矿在成因上是密切相关的，即均与深部热水溶液有关，只是热水溶液沉淀富集的部位与环境不同，从而形成了不同形态、产于不同层位的矿体，因此二者应属与热水沉积作用有关的同一矿床成矿系列。