桂东南地区早古生代热水沉积型铅锌铜钨多金属矿床成矿系列

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)的钦州海西期末—印支期挤压拼接带(Ⅲ级)，四级构造单元为博白褶断带。加里东期该区属大瑶山边缘海的一部分，为一主要受博白-岑溪同沉积断裂带控制的早古生代裂陷槽。

中元古代末的晋宁运动使扬子板块与华夏板块拼接成统一的南方板块，即扬子超大陆。随后在新元古代早期地壳运动又变为以拉张作用为主，扬子超大陆再次裂解为扬子板块与华夏板块。晚震旦世—早寒武世，拉张作用逐渐减弱，寒武纪末的郁南运动使云开地区隆起。由于太平洋块板的向西俯冲，中奥陶世起，中国南方总体处于挤压状态，奥陶纪末的北流运动使挤压隆升加剧，但因博白-岑溪断裂带中晚奥陶世处于走滑拉张状态，早志留世钦防海槽开始形成并表现为裂陷槽特征;中晚志留世，钦防海槽演变为走滑离散盆地，且走滑离散运动逐渐加剧，盆地海域缩小，海槽加深(周名魁等，1993)。志留纪末的广西运动，造成广西地壳区域性隆升，使泥盆系与早古生代地层呈角度不整合或平行不整合接触。但在桂东南的灵山-藤县断裂与博白-岑溪断裂之间的区域，广西造山运动的影响并不明显，志留系与泥盆系基本连续沉积，保持裂陷盆地环境至早二叠世，早二叠世末发生了东吴运动，钦防残余海槽褶皱隆起，云开地体与华南大陆挤压拼接。

区内早古生代裂陷沉积盆地就是在这一构造背景下发育演化而成的。沉积盆地在寒武纪时为浅海陆棚-次深海沉积环境，在钦州—灵山—藤县一带主要发育次深海的陆源碎屑浊流沉积，主要为杂砂岩-页岩相，局部夹硅质岩、火山碎屑岩，顶部有灰岩透镜体;而在博白—岑溪一带主要发育浅海陆棚砂页岩沉积;由于寒武纪末郁南运动的影响，奥陶纪时该区海水变浅，早奥陶世早期局部为滨海沉积，但整个奥陶纪时盆地主要发育浅海陆棚相的砂泥质沉积，由页岩、粉砂质页岩、粉砂岩、细砂岩至粗砂岩等岩石组成，局部夹灰岩;志留纪时，由于钦防海槽盆地走滑离散加剧，虽然海域缩小，但海槽加深，沉积了一套砂页岩互层为主的浊流沉积，局部夹灰岩、砂砾岩，总体为次深海相沉积，而不同地段有所差别，在岑溪一带属次深海、深海相-滨浅海环境(陆济璞等，1999)，北流—灵山—钦州一线为浅海-次深海相，合浦—玉林一带为次深海-深海相。因此，该区在早古生代时的沉积环境主要经历了次深海、深海-滨海、浅海陆棚-次深海相的沉积演化阶段。

区内出露地层有寒武系、奥陶系、志留系、上古生界及中生界，赋矿围岩主要为奥陶系中、上统及下志留统的砂页岩夹碳酸盐岩、硅质岩、层状矽卡岩，次为大理岩与片岩(图4-4)。

图4-4 桂东南地区早古生代热水沉积型矿产地质略图

岩浆活动自晚奥陶世起即有海底基性火山活动发生，主要为细碧岩、角闪玢岩、层凝灰岩。早志留世仍有海相火山岩产出，主要为细碧角斑岩建造，在佛子冲矿田外围即有80多米厚的细碧角斑岩产出。中生代岩浆活动主要为燕山期的酸性及中酸性岩浆岩，既有花岗岩类侵入岩，也有流纹斑岩、英安质凝灰熔岩等火山岩，产状有岩基、岩株、岩枝、岩脉及熔岩被等。

二、矿床成矿系列主要地质特征

该类矿床成矿系列主要由佛子冲式、油麻坡式、鸡笼顶式及下水式等4个矿床式组成，各矿床式主要地质特征如表4-2所示。以佛子冲式铅锌(银)矿为主，规模可达大型，佛子冲矿床的地质特征已如前述，其余各式矿床主要为中、小型及矿点。

表4-2 桂东南地区早古生代热水沉积型铅锌铜钨多金属矿床成矿系列各矿床式特征简表

续表

该类矿床成矿系列的共同特征是，其赋矿层位为下古生界;成矿环境均属于早古生代钦防残余海槽，主要为浅海陆棚-次深海环境，仅佛子冲式的海槽更深，为次深海至深海;赋矿围岩岩性除砂页岩外，均有大理岩(或灰岩)及热水沉积岩与矿体密切伴生;矿体形态为层状、似层状及透镜状，具多层产出特征，如佛子冲矿田的矿层可多达13层，矿体产状稳定，与围岩一致，并与围岩同步褶曲，少量脉状、网脉状矿化见于鸡笼顶等矿区，并产于主矿体下盘，其矿化组合与似层状矿体中的矿石一致，从而表明了二者成因上的联系，应为同一成矿作用在不同环境下的产物，脉状、网脉状矿化为热水沉积早期产物，故直接产于主矿体下盘底板岩石裂隙中;矿石主要为半自形-他形粒状结构，并具条带状、纹层状、胶状及浸染状构造;各矿区均有热水沉积岩产出，岩性以层状矽卡岩为主，仅鸡笼顶矿床的热水沉积岩为重晶石岩及硅质岩，而未见层状矽卡岩。这些热水沉积岩与矿体的关系也与一般热水沉积矿床中的产出特征相似，表现为层状矽卡岩与矿体密切伴生(见于佛子冲式、油麻坡式、下水式)，而硅质岩主要产于矿体下部，重晶石岩产于矿体上部(如鸡笼顶式);区内围岩蚀变总体较弱，部分矿床(如下水、鸡笼顶)还表现出底强顶弱的特征，蚀变类型明显与海底热水作用有关，主要表现为矽卡岩化、硅化、重晶石化、黄铁矿化。上述特征从宏观上表明该矿床成矿系列的成因为热水沉积型。

除上述相似或相同的特征外，4个矿床式也有一些不同之处。在赋矿层位上虽然均为下古生界，但从下水式→鸡笼顶式→油麻坡式→佛子冲式，其赋矿层位是逐渐抬高的，下水式为中奥陶统中段，鸡笼顶式为上奥陶统，次为中奥陶统，油麻坡式则为上奥陶统及下志留统，到佛子冲式矿床则为下志留统灵山群或大岗顶组;在矿化类型上4个矿床式明显不同，佛子冲式、鸡笼顶式及下水式矿床均为铅锌多金属矿床伴生银矿化，但佛子冲式主要为铅锌(银)矿化，下水式除铅锌矿化外还有铁矿化，鸡笼顶式则以铜锌矿化为主，另还伴生有金，油麻坡式矿床与前三者均不同，主要为钨、钼矿化;相应在矿石的矿物成分上也有不同，虽然黄铁矿、闪锌矿、方铅矿为各类矿床式所共有的矿物，但含量明显不同，在佛子冲式及下水式矿床为矿石的主要矿物成分，油麻坡式则为次要的矿物成分，反之油麻坡式矿床中以白钨矿、辉钼矿为主要的金属矿物，其余矿床式均未见及，另外在下水式矿床中还有较多磁铁矿，并组成了磁铁矿体，而鸡笼顶式矿床中铜矿物(包括黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿)含量相对较多，并有自然金伴生。

此外在佛子冲矿区，燕山期岩浆活动对矿区早古生代形成的热水沉积型铅锌矿体有叠加改造作用，对部分矿体有富化作用，但不是主要的成矿作用，这是佛子冲式矿床与其他矿床式不同之处。

三、成矿机理及成矿模式

根据上述成矿环境及各矿床式矿床地质特征的分析，作者认为桂东南地区沿博白-岑溪断裂带产出的铅锌铜钨等矿床为受裂陷槽及博白-岑溪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“桂东南地区早古生代热水沉积型铅锌铜钨多金属矿床成矿系列”，并建立了该类矿床成矿系列的成矿模式(图4-5)。其成矿机理如下:

1)钦防海槽为一裂陷槽，而岑溪-博白裂陷盆地属于钦防裂陷盆地的一部分。博白-岑溪深断裂带为一区域性同沉积断裂，并具走滑拉张及长期、多次活动的特征，佛子冲、东桃矿区下志留统中及鸡笼顶矿区奥陶—志留系中发育的浊流沉积，重力滑动构造以及矿石中发育的软沉积滑动变形构造、同生角砾状构造(杨斌等，2000a、b，2002;张青枝等，1995)等即可佐证。岑溪-博白裂陷盆地正是在走滑-拉张背景下发育而成。裂陷盆地中也有多次海底基性火山活动。寒武纪时拉张作用较弱。中奥陶世起，走滑拉张作用逐渐增强，并由于同沉积构造的多次活动，导致含矿热水的多次上涌、沉淀富集成矿，从而形成了区内早古生代地层中多个层位产出的矿床及同一矿区中矿体具多层产出的特征。由于该区早古生代时总体处于收缩挤压背景下，拉张作用不太强烈，因此桂东南地区早古生代时的热水沉积成矿活动并不强烈，形成的矿床数量较少，规模较小，仅个别达大型。

2)早寒武世，地壳拉张作用减弱，逐渐处于挤压收缩状态，至寒武纪末挤压隆升增强，郁南运动造成云开地区隆起。到晚寒武世该区已变为浅海陆棚相的砂页岩组合。整个寒武纪时该区岩浆活动很弱，反映区内古地热场不高，因此总体上对于热水沉积成矿作用不利。

3)中奥陶世起，博白-岑溪一带走滑拉张作用增强，盆地主要为浅海陆棚相带沉积，至晚奥陶世已为次深海沉积环境，此时，基性岩浆活动开始出现，热水沉积成矿作用有所增强，在陆川下水一带于中奥陶统中形成了下水式铅锌多金属矿及层状矽卡岩等热水沉积岩，在中上奥陶统中形成了鸡笼顶式铜多金属矿及重晶石岩、硅质岩等热水沉积岩，而在陆川、博白一带则有油麻坡式钨钼多金属矿化形成，热水沉积岩则有层状矽卡岩形成。从矿化特征看，鸡笼顶式以铜为主，油麻坡式以钨钼为主，铅锌均为次要或伴生矿化，下水式虽以铅锌为主，但规模较小，为小型矿床或矿点。

图4-5 桂东南地区早古生代热水沉积型铅锌铜钨多金属矿床成矿系列成矿模式图

4)到早志留世，盆地走滑拉张作用进一步增强，钦防裂陷槽形成，盆地处于浅海陆棚-次深海环境，海底火山作用明显，中基性火山岩多处见及。佛子冲、东桃矿区下志留统赋矿地层中广泛发育的浊流沉积和重力滑塌现象及矿石中的同生角砾构造均表明同生断裂的再次活动，导致了深部含矿热水上涌至海底洼地，并与海水混合，这时由于物理化学条件的改变，使热流体中的SiO₂流体与海底碳酸盐岩中的钙、镁、铁等物质反应形成了区内早志留世地层中广泛分布的层状矽卡岩，同时，热流体中的Pb、Zn、W、Mo等成矿物质也在适宜环境中沉淀富集成矿，为区内主要的铅锌成矿期，形成了佛子冲、东桃等大、中型铅锌矿床。矿床中以发育层状矽卡岩、并与铅锌矿体密切伴生，以及矿石中纹层状、条带状、软沉积滑动变形等构造的发育为特征。此即佛子冲式矿床。

5)中晚志留世以后直到早二叠世，该区一直保持裂陷盆地环境，但热水沉积成矿活动已很弱，未见有关矿床产出。早二叠世末的东吴运动使钦防海槽褶皱隆起。燕山期，区内酸性-中酸性岩浆活动较发育，燕山期岩浆期后热液活动对区内热水沉积型铅锌矿体有叠加改造作用，并可形成部分铅锌矿化，但矿化不强，不是区内主要的成矿作用，如佛子冲铅锌矿区所见。由于燕山期岩浆期后热液成矿活动对早期矿化有叠加改造富化作用，有利于富矿及大矿的形成，因此对这种后期岩浆热液叠加改造形成的多因复成矿床应予注意。