广西融水县南刀坳锡多金属矿地球化学特征与成矿过程分析*

梁燕兰 戴 昱 吴庆杰

（广西壮族自治区区域地质调查研究院）

广西融水县南刀坳锡多金属矿区位于华南大陆西南部，大地构造位置上属于扬子和华夏陆块拼贴带（江南造山带）的南缘［1］。该区地质构造演化复杂，构造运动频繁，是华南大陆扬子地台南缘的一个重要的锡多金属成矿区，具有巨大的找矿潜力和科研价值。本研究通过岩石地球化学、矿石元素分析和元素相关性分析等方法，探讨锡矿的成矿物质来源和成矿过程。

1 地质背景

南刀坳锡矿地处于广西融水县城NW 310°方向直距约80 km处的南刀屯—南刀坳一带，位于江南造山带南缘，三防岩体的西南外接触带上（图1）。

1.1 矿区地层

矿区出露地层为四堡群文通组，为一套浅变质岩系，岩性主要为薄—中层状变质粉砂岩、变质泥质粉砂岩互层，夹有基性、超基性侵入岩。

1.2 矿区构造

矿区构造较复杂，主要见NNE向、近SN向、NE向、NW向构造，其中NNE向韧性剪切带为矿区内主要控矿构造。

主要控矿构造F1断层，近SN向展布，长约2 km、宽5～20 m，产状80°∠84°。带内岩石韧性变形强烈，粒度显著减小，石英被拉长呈拔丝状；带内糜棱岩化、绿泥石化、硅化、黄铜矿化普遍发育；带内片理多呈“S”形，蚀变矿物石英、绿泥石、透辉石及少量的黑云母、方解石等沿片理定向排列，锡矿体主要沿着该断裂走向发育，并随断裂发生同步变形。

F17断层，为一硅化破碎带，地表岀露长2 300 m、宽5～8 m，产状30～52°∠70°。带内锡石主要分布在其与F1交汇处的硅化破碎带中。偶见方铅矿呈团块状、浸染状分布，与闪锌矿紧密共生，黄铜矿呈不规则细粒状。

韧脆性变形以矿区北、北西侧的文通组变质砂岩区为主，区内形成一系列NNE向，近SN向和少量NW向小规模的断裂。

1.3 岩浆岩

矿区岩浆岩发育，主要有超基性岩体及酸性岩体出露，区域上经历了四堡期和雪峰期，矿区岩浆岩以四堡期为主，形成一套超基性—基性岩，伴有中性岩侵入，四堡晚期则有大规模的花岗岩体侵入，随后还有更晚期花岗斑岩、花岗细晶岩侵入 。

1.4 变质岩

南刀坳矿区岩石变质岩类，包括有区域变质、气液变质、动力变质岩类，主要类型有云英岩类、片岩类，少量糜棱岩。其中以云英岩及云英岩化岩石为主。

1.5 矿体及矿石特征

矿区共发现2个锡矿体，分别产于近SN向展布的F1断裂带内和NW走向的F17断裂带内。矿体呈透镜状、脉状、分枝复合状，具有明显韧性剪切变形特征，尤其是构造交汇部位矿体规模更大，品位更富。含矿岩石为破碎黑云母石英片岩，锡石呈棕褐色—棕红色，不规则粒状结构，以粒状集合体呈细脉状或网脉状出现，致密块状构造；金属矿物主要有锡石、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿等；非金属矿物主要有石英、黑云母及少量透辉石、绢云母、黏土矿物，黑云母连续定向排列。

锡石多呈他形大颗粒状、脉状及细粒状产出，以大颗粒状为主，且多聚集产出，部分与石英一起聚集呈脉状穿插岩石中，少量呈细粒状零散分布。锡石赋存在于3种岩石中，其一为破碎带石英脉内；其二为破碎带内及周边交代的蚀变砂岩中；其三为变质砂岩中微细粒状锡石。其中前2种是区内主要的含锡矿石，第三类锡石肉眼和显微镜下不可见，地球化学显示达到工业要求。前2种是矿区主要矿石类型。

1.6 矿体围岩及蚀变特征

锡矿体围岩为黑云母石英片岩，硅化强烈。锡矿体夹石主要为破碎带内硅化变质粉砂岩及碎裂岩，大都蚀变强烈。

矿区锡矿化与含矿破碎带内蚀变强度关系紧密。破碎带内云英岩化、糜棱岩化、绿泥石化、绢云母化、电气石化强烈地段，矿体品位则相对较高，反之蚀变较弱地段品位则相对较低。岩石受力经糜棱岩化作用，形成透镜状、碎斑状，定向排列特征明显。一部分碎斑为蚀变产生的白云母、绿泥石等，形成典型的云母鱼结构。

2 地球化学特征

2.1 成矿元素特征

在南刀坳矿区中，矿区地层中Sn含量总体较低，主要在（2.51～3.97）×10-6，个别明显偏高达到18.63×10-6。地层中Pb和Cu比三防岩体中低，Zn则反之。总体上来分析，矿区Sn、Pb、Zn和Cu元素在矿石中明显比地层和三防岩体高很多倍，Sn高出2～3个数量级，Pb、Zn和Cu元素达到1～2个数量级。W元素含量在三者中差别不大（图2）。成矿金属元素比值图（图3）显示，Sn/（Pb+Zn）和Sn/Cu在地层和三防岩体中比值均比较小，变化幅度相对不大，而在矿石中比值明显增大，变化幅度也较大；Sn/W在地层中比值较小，变化较大，而在矿石和三防岩体中比值大，并且变化较大，Sn和W的化学性质相似，在地质作用中往往具有形同或相似的行为，因此成矿元素Sn主要来自三防岩体，而不是地层；如果考虑到工业最低品位，在析出相同金属量的情况下，地层中Pb和Zn优于Sn先达到工业品位。据成矿元素分析，矿区Sn元素可能主要来自三防岩体，Pb、Zn主要来自地层，Cu来源可能更广泛。

2.2 稀土元素特征

南刀坳锡矿地层中稀土总量在（119.7～131.03）×10-6，变化范围较小。轻重稀土分馏明显，La/Yb主要在9～10。轻稀土内分馏较明显，La/Nd总体大于1.1，Eu亏损不明显；矿石稀土总量在（58.02～181.74）×10-6，变化范围较大。轻重稀土分馏明显，La/Yb变化较大。轻稀土内分馏变化大，La/Nd、Eu亏损、富集均有，但幅度不大。三防岩体稀土总量小于150×10-6，轻重稀土分差，La/Yb为0.6～1.1，轻稀土内分馏相对较弱，La/Nd在3.53～5.81，有显著的Eu亏损；矿石稀土含量在（112.5～255.71）×10-6，轻重稀土分馏明显，La/Yb总体大于10，轻稀土内分馏较明显，La/Nd总大于1，Eu亏损较弱（图4）。

南刀坳锡矿矿石、地层和三防岩体的稀土元素配分曲线形态不一致，其中矿石曲线比较分散，地层和三防岩体曲线相对集中。并且三防岩体可见到明显的Eu亏损，地层和矿石则无明显亏损。从稀土配分特征分析，矿石物质来源与地层和三防岩体关系密切，单一的地层或岩体可能都无法提供这么复杂的成矿物源。

2.3 微量元素特征

矿石中的微量元素明显比地层和三防岩体中更加分散，往往有很大的波动范围，地层和三防岩体中的微量元素相对稳定。其中，地层中的Cr、Sr、Co比三防岩体高。微量元素特征显示南刀坳锡矿地层、矿石和三防岩体Rb、Th、U、La、Ce等相对富集，Ba、Nb和Sr相对亏损。地层与三防岩体微量元素具有较好的相似性，三防岩体比地层的富集和亏损程度更明显一些。而矿石可分为3种：一种与三防花岗岩形似；一种与地层特征大体一致；另外一种则变化幅度较大，具有地层和岩体结合的特征。矿石微量元素分散可能因为矿石在破碎带中，受风化作用的影响。Ba/Sr，Rb/Sr，Th/Hf，Nb/Ta和Ni/Co对比显示，地层中比值比较低，相对稳定。三防岩体比值差异较大，矿山中比值差异最大。矿石和三防岩体中Th/Hf、Ni/Co相对较小，变化幅度较小，反映了成矿物质与三防岩体关系更为密切。

总之，南刀坳锡矿地球化学特征显示其具有明显的Pb、Zn和Cu异常，其成矿物质不只是来源于三防岩体，还可能来源于文通组的地层。

3 成矿过程分析

3.1 高温阶段锡石矿物结晶

矿区锡石和石榴石在这一阶段形成，深部的含Sn热液从三防岩体侵位过程中分离出来，沿着早期SN向容矿断裂上侵。Sn元素在高温低压（断裂带深部）封闭条件下，结晶形成自形、环带结构完整的晶体，部分充填在地层的裂隙中形成他形晶体，石榴石同时也结晶自形。这时结晶的矿物被封闭在断裂的深部，形成了一个隐伏的Sn矿床。

3.2 剪切改造阶段

根据区域构造分析，在加里东期该区发生剪切构造活动。该期近SN向剪切活动，剪切作用可以分为早期脆性和晚期韧性为主。左右形的剪切错动致使早期结晶的岩石矿物发生了不同程度的碎裂岩化和糜棱岩化。

在剪切运动后期，有热液活化，这期热液从围岩中萃取了部分Cu、Pb、Zn等金属矿物，沿着早期断裂和剪切裂隙上侵，熔融了原来的含锡石地层，将锡石和石榴石矿物携带进入热液。热液携带金属向浅层运移，同时也造成了韧性变形和热液蚀变。

3.3 含矿热液携带碎裂锡石就位及锡石重结晶

在距离地表大约1 km，温度压力显著下降，热液开始快速结晶。大粒度的锡石和石榴石等被封闭在石英脉和沿剪切裂隙面中，部分细小锡石被带到地层和蚀变带的裂隙中，微细粒锡石（＜10μm）则被带入到更远的地层裂隙和孔隙中，可能以简单的含锡络合物在低温条件下［4］沿着岩石层理、脉体或有利部位重新结晶成微细粒锡石或其集合体。热液中硫化物在420℃左右开始结晶，形成团块状、不规则片状的黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、毒砂等，被封闭在沿断裂的石英脉及热液与地层交代处。含矿热液沿SN向断裂到达浅部，在流动中快速冷凝结晶，形成大量星点状，云雾状的黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等金属矿物。

3.4 热液改造叠加阶段

在石英脉测年中显示石英脉中锆石具有多个峰值，表明锡石结晶后有多期热液活动。在显微尺度下，可见锡石被后期石英脉整体切断穿插，这些特征显示成矿后热液改造叠加。

4 结论

（1）从地球化学特征分析认为：该矿的Sn等成矿物质主要来自三防岩体，Pb和Zn等金属元素可能来自地层萃取。金属元素在岩浆演化过程中从熔浆中分离出来，通过隐伏岩体顶部分馏进入地层，提供了区域锡矿成矿的物质来源［5］。同时地层中可能有热水循环，导致Pb、Zn等元素进入流体，同时成矿流体混染了部分地层和热水物质，在稀土和微量元素上造成了较大差异。

（2）广西融水县南刀坳锡多金属矿成矿过程基本可以分为4个阶段：第一阶段是高温Sn热液从三防岩体侵位过程中分离、结晶、富集阶段；第二阶段是锡矿的剪切改造阶段；第三阶段是含矿热液携带碎裂锡石就位及锡石重结晶阶段；第四阶段为成矿后热液改造叠加阶段。