郴县铜金岭含锡石铁帽研究

郴县铜金岭含锡石铁帽研究_追寻地质梦湖

鲍振襄

（湖南省有色地质勘查局二四五队，湖南 吉首 416007）[1]

摘 要：含锡石铁帽系铜金岭原生含锡多金属矿床经次生氧化、分解作用后，机械地堆积于表生带和其附近洼地的微喀斯特化灰岩的次生氧化富集带的产物。锡石主要来源于云母-萤石交代岩脉带的锡矿体（化），是湘南寻找和预测高中温岩浆热液型锡多金属矿床的重要地质标志。

关键词：原生锡矿化；褐铁矿帽；找矿意义

郴县铜金岭含锡多金属矿床（化），位于湘南耒（阳）临（武）南北向构造带中段，骑田岭花岗岩体北侧[1]。区内主要出露地层为石炭系碳酸盐岩夹碎屑岩，岩层大致作北东走向，倾角60°～80°，断裂构造发育（图1）。矿区北部多处出露煌斑岩脉，深部发现隐伏花岗岩株。

1 原生含锡矿床（化）地质特征

铜金岭原生含锡矿床（化），主要为云母 萤石交代岩脉，赋存于大塘阶石磴子段碳酸盐岩内，充填于次级北北东向铜金岭背斜近轴部及东翼之一组共轭剪切断裂带内（图1）[2]，包括两侧蚀变带最厚可达12m。多数交代岩脉以沿构造裂隙充填的薄脉状及细脉状脉为主，少数为大脉状。如TC23在宽7.92m的北西西组断裂带内，有云母 萤石交代岩脉21条，单脉一般厚1～7cm，厚者20～70cm，最厚1.60m，最薄仅1mm，总厚3.69m，含脉率46.2%，所夹岩石为细晶灰岩岩块或扁豆体，一般厚13～27cm，最厚1.05m，共厚4.29m，占53.8%。

本区所称云母萤石交代岩呈显微鳞片粒状变晶等结构，其矿物成分主要由萤石（40%～63%）和部分云母（12%～40%）、微量石英、电气石组成，并有不等量的金属矿物（3%～15%）。而含锡石萤石云母交代岩，因金属矿物多半呈条纹 条带状分布，故岩石呈现条纹 条带状构造。该类岩石是由岩浆汽化热液作用形成的一类以云母 萤石为主的岩石，是区内主要含锡（铜）多金属矿床（化）的地质体，多呈脉状充填于构造裂隙中，局部或叠加于矽卡岩、岩浆岩、石英脉之中。长数十至千余米不等，延深300～500m，呈陡倾斜脉带产出（图2）。云母 萤石交代岩脉中的锡矿体，主要呈脉状赋存其间，长50～100m，延深25～100m，厚0.42～1.98m，含Sn0.27%～0.44%，伴生组分WO30.01%～0.035%， Cu0.11%～0.43%，Bi0.01%～0.06%。

交代岩中的含锡矿物主要是锡石（Sn O2），褐黄色—深棕色，微晶短柱状、柱粒状及他形粒状晶体，少数晶粒较粗，其粒径为0.3～0.4mm，但多数锡石粒径一般较细，为微晶，长柱状者长轴最长为0.2～0.25mm，一般为短柱状，粒径0.04～0.1mm，粒状者小于或近于0.05mm。据镜下观察，有以下几种产出形式：①分散在电气石脉旁或集中部位之边缘；②分散嵌布在萤石晶粒间，有的连成线状分布于萤石条带之中；③分布于黄铜矿晶粒间隙中。

图1 铜金岭锡多金属矿床地质略图

1.大塘阶测水段；2.大塘阶石磴子段；3.实测地质界线；4.背斜轴线；5.推测断层及编号；

6.云母萤石交代岩脉及编号；7.铁帽上要分布地段

图2 铜金岭锡多金属矿床地质剖面图

1.表土；2.次生富集带（黑土层）；3.石灰岩；4.大理岩；5.断层及编号；6.云母萤石交代岩；

C1d.1-3.石磴子段上部；C1d1-2.石磴子段中部；C1d1-1.石磴子段下部；γ.花岗岩

此外，在蚀变（硅化）破碎带内见以黝锡矿（Cu2Fe Sn S4）为主构成的锡矿体（化），其产出形式有：①主要呈不规则晶体与磁黄铁矿嵌布在一起，并交代包裹磁黄铁矿；②分散于石英晶粒之间，交代石英或充填于黄铁矿裂隙中；③在浸染状黄铁矿黄铜矿石中，黝锡矿呈细晶状、不规则状集合体，多与黄铜矿嵌布在一起，或与黄铜矿、闪锌矿呈连晶产出。

2 含锡石褐铁矿帽的主要特征

2.1 产状、形态及规模

经大量地表揭露和采矿资料证实，本区含锡云母 萤石交代岩脉的次生氧化富集带或其附近，存在着不少的含锡石褐铁矿帽或团块，井构成易采易选的小型锡矿床（点）。

该区含锡石褐铁矿帽主要分布在铜金岭锡多金属矿床北端，延伸约250m（向北为水库所没），宽100～150m。从地貌上看，位于原生含锡云母-萤石交代岩脉向北伸展的低洼地段（相对高差30～65m），几乎呈“水平状”平铺在石灰岩微喀斯特化的洼地上，系本区含锡石褐铁矿的主要分布地段，也是本文讨论的重点。铁帽厚1.3～2.6m，含Sn0.44%～0.78%，Cu0.37%～0.56%，其南地表出露锡（铜）矿体（Sn0.19%～1.58%，Cu0.27%～0.57%），故在空间上含锡石褐铁矿帽与原生锡矿化相伴，即由原生含锡云母 萤石交代岩脉中的锡矿化，经次生机械和化学风化再富集而成。此外，本区含锡云母萤石交代岩脉多已风化（深2～13m），往往在其下部或底部的残（坡）积层即“黑土层”内，亦见次生锡石的富集，分布虽较广泛，但多数情况下经济意义不大。

2.2 褐铁矿的矿物特征

含锡石褐铁矿帽主要为褐色、黑褐色块状，少数为土状褐铁矿。据镜下鉴定，矿物成分主要为褐铁矿，含量30%～60%，高者可达80%；次为石英，含量10%～35%，高者可达62%，锡石5%～25%，有时可见很富的块状集合体锡石。此外，偶而可见微量透闪石、云母等。具隐晶质土状、网脉状结构等。

（1）褐铁矿。主要为隐晶质集合体，其成分为针铁矿、纤铁矿和泥质混合体，为含锡石褐铁矿的主体。而含少量锡石（1%～3%）的褐铁矿，大部分为氧化铁质与泥质混合物，部分为隐晶质胶状体，还有少量为隐晶质针铁矿或纤铁矿组成的块体，后者多为四方柱或粒状体具黄铁矿之假象。

（2）石英。他形粒状、柱粒状，不规则状之晶体，多分布于褐铁矿空隙中，其颗粒间隙中有铁质的污染与分布。

（3）锡石。褐铁矿中心锡石多为他形粒状，极少数为柱粒状，多呈条带状不均匀地密集嵌布于褐铁矿空隙中，少数分散嵌布于石英集合体中。他形晶粒状结构，以充填为主，偶见交代褐铁矿现象。锡石的粒径较粗且均匀，多数在0.1～0.15mm之间，少数粗粒者0.2～0.3mm，主要来自原生含锡石云母-萤石交代岩脉中的锡矿体（化），经机械和化学风化作用再聚集，故可见有次生富集加大成集块状者。

据人工重砂鉴定结果，锡石为棕褐色、黄褐色，少数棕黄褐色，镜下常见单形晶体，主要呈不规则粒状，少数柱状、四方柱状，个别为柱状曲膝双晶，大部分晶体因受氧化表面凹凸不平，少数颗粒的柱面上可见细的纵纹，粒径小于0.125mm者占2%～16.36%，粒径为0.125～0.3mm者占18%～23.44%，粒径大于0.3mm者占60.25%～80%。多数锡石无电磁性（占66.2%～75.9%），少数含铁较高者及一部分褐铁矿连生的有弱电磁性（占24.1%～33.8%）。

3 铁帽中锡的物源及形成机制

区内含锡石褐铁矿帽里的锡石，主要来自该区含锡云母 萤石交代岩脉带及其锡矿化。这除了由云母萤石交代岩脉→次生氧化富集带（即“黑土层”）→含锡石褐铁矿帽中Sn的含量相应地提高了3倍和12倍得到证实外（表1），在空间分布上，氧化富集带（“黑土层”）一般位于云母 萤石交代岩脉的表层（图3），含锡石褐铁矿帽（团块）则集中分布于含锡云母 萤石交代岩脉向北伸展的，而且锡矿化（体）相对富集地段的喀斯特凹地或斜坡之下，少量见于“黑土层”底部或下部。包括广布矿区云母-萤石交代岩脉分布地段及其附近的“黑土层”底部或下部残坡积层内的锡石，都可能是由于原生锡矿体（化）或部分含锡地质体，经次生机械（化学）风化富集形成的锡石表生富集带。

图3 Tc1次生氧富集带剖面示意图

1.表土层；2.黑土层；3.含锡石团块；4.大理化灰岩；

5.云母萤石交代岩；括号内数字为样数

表1 地层 岩石微量元素平均值（×10-6）

注：①为化学分析结果（%），其Be为Be O；其余均为光谱分析（×10-6）结果。

从表生地球化学来看，本区铁帽中锡石的形成与氧化带p H值的升高，导致大量高铁硫酸盐水解形成硫酸盐亚铁（Fe SO4）有关。据7件云母 萤石交代岩脉人工重砂鉴定资料，岩石中普遍见到的金属矿物有：黄铁矿（3138.5×10-6～96957.6×10-6，重砂含量，下同）、白钨矿（1.9×10-6～7.4×10-6）、毒砂（0.3×10-6～1163.6×10-6）、辉铋矿（0.3×10-6～16.6×10-6），此外还有黄铜矿（0.4×10-6～0.50×10-6）、闪锌矿（833.9×10-6）、萤石（20粒～0.3×10-6）、孔雀石（15粒～0.3×10-6）等，其中的3件样品见到锡石，含量7.4×10-6～32.2×10-6。由此看来，本区云母 萤石交代岩脉中锡石的含量并不均匀，而含锡石褐铁矿帽主要集中分布于矿区北端，在空间上首先与矿区北端云母-萤石交代岩脉相对富集的矿体（化）有关，该地段云母萤石交代岩脉含Sn0.22%～2.06%，Cu0.27%～1.41%，Be O 0.11%～0.43%，Bi0.05%～0.09%。所以说，本区含锡石褐铁矿帽中的锡石，应主要来自云母 萤石交代岩脉中的锡矿体（化）。其次，从锡的地球化学习性来看，云母 萤石交代岩脉中的锡除主要呈锡石存在，其中有一部分可能是呈Sn O2超显微粒度形式存在。由于这个原因，在其氧化、分解过程中，矿床中的硫化物，如黄铁矿等发生氧化，所产生的可溶性硫酸盐亚铁（Fe SO4）对锡具有极强的吸引力，硫酸亚铁的不断沉淀，沉积物中就包含着细分散相的锡石颗粒。随着铁的沉积物不断结晶转化为针铁矿、纤铁矿和少量赤铁矿，大部分细分散相锡石颗粒变大而成为独立矿物。故区内含锡石褐铁矿主要为含高铁的块状褐铁矿矿石。

此外，本矿床部分含锡云母 萤石交代岩脉及其他蚀变脉体中的锡呈黝锡矿形式存在，它在氧化带内易分解形成偏锡酸凝胶（H2Sn O4），后经脱水作用亦可形成表生锡石。故在氧化带内未见到黝锡矿矿物。但褐铁矿中见到的少量浅黄色、成多孔的土状集合体，或者外形不定的极细的锡石颗粒，可能是由黝锡矿氧化而来。

4 含锡石褐铁矿帽的找矿意义

湘南地区有色稀有金属矿产资源十分丰富，而湿热的气候条件极大地促进了矿床化学物理风化作用的进程。故在湘南地区各类已知与未知金属矿床的地表或浅部，都不同程度地发育了规模不一的铁帽，较常见的铁帽是由黄铁矿和铅锌矿等一类硫化矿物形成的铁帽（包括“黑土层”），这对于寻找原生铅锌（银、金）矿床有着重要的指示意义。但像铜金岭含锡石褐铁矿帽所见不多，它有其自身特殊的高丰度元素组合和地质找矿意义。

据微量元素研究资料，铜金岭含锡石褐铁矿帽以其具有Sn、Cu等高丰度元素组合，并以Pb、Be、Bi、W元素次高丰度组合为特征，这种元素组合的本身即具有揭示中—高温岩浆热液矿床的成因意义。它不仅为湘南地区众多的铁帽类型增添了新的含锡石褐铁矿帽一类，而且也是寻找与中—高温岩浆热液有关的锡（铜）多金属矿床的重要地质标志。

参考文献

[1]莫柱荪，叶伯丹，等.南岭花岗岩地质学[M].北京：地质出版社，1980：182-183.

[2]湖南省有色地质勘查局二四五队.湖南省郴县铜金岭锡多金属矿床普查报告[R].1989.

[1]文章来源：《湖南地质》，1992年第3期。作者简介：鲍振襄（1933—），男，湖北襄阳人，高级工程师，从事金属矿床找矿勘探、综合研究。