一、概 述
中国湖南锡矿山式锑矿床又称为碳酸盐岩型沉积 － 改造层控锑矿床 ( 孙延绵，1999) ，一般赋存于浅海相陆源碎屑岩 － 碳酸盐岩建造中，大多数矿床以灰岩、白云岩或燧石岩为主要容矿岩石，以围岩硅化为显著特征。硅化作用对原岩蚀变交代，沿层间破碎带或断裂带成面型或线型分布，形成硅化体，矿体产在硅化体中。矿体与地层整合接触，仅局部地段有小角度斜交，具多层性; 矿床明显受地层、背斜、断裂因素控制。含矿地层岩性组合复杂，且明显控制着锑矿产出。矿床规模多为大型，个别为超大型。一般为单一辉锑矿类型，脉石矿物主要为石英或方解石。
该类矿床在我国集中分布在湘中地区，以素有世界 “锑都”之称的湖南锡矿山锑矿作为典型代表。目前，在该地区已发现 40 余处此类矿床，地跨娄底、涟源、冷水江、邵阳等地。锡矿山锑矿以其超大型矿床规模闻名于世，据 《中国矿情》，截至 1996 年底，锡矿山锑矿累计探明储量为 85. 92 ×104t，占全国锑矿储量的 25% ，其他矿床矿点储量则都在中型以下。另外，云南广南木利大型锑矿也是此类典型矿床的一个重要代表。
中国锑矿床类型多、规模大，一直是矿床地质工作者研究的重点。近年来对我国的锑矿床大致有以下 3 种分类方式 ( 孙延绵，1999c) 。
1) 根据矿体形态、成矿作用方式、控矿条件和矿石建造等分类。钟汉、姚凤良主编的 《金属矿床》( 1987) ，将锑矿床分为 3 个类型，即: ①层状、似层状锑矿床; ②热液脉状锑矿床; ③红土层中的残积锑矿床。
2) 以成矿作用为主，结合成矿物质来源及主要成矿地质条件等因 素 分 类。乌 家 达、张九 龄( 1996) 将中国锑矿床划分为 6 个类型，即: ①沉积改造型; ②喷流沉积改造型; ③火山沉积改造型; ④沉积变质再造型; ⑤岩浆热液充填型; ⑥表生堆积型。
3) 以含矿岩系为主导，兼顾矿床产出地质背景、成矿环境、物质组成、成矿物理化学条件等因素，乌家达等 ( 1989) 将我国锑矿床划分为 7 个类型，即: ①碳酸盐岩型; ②碎屑岩型; ③浅变质岩型; ④海相火山岩型; ⑤陆相火山岩型; ⑥岩浆期后型; ⑦外生堆积型。其中碳酸盐岩型锑矿储量最大、最重要 ( 表 1) 。
表 1 中国主要典型锑矿床 ( 截至 1996 年)
续表
二、地 质 特 征
1. 区域地质背景
国内此类矿床主要分布于扬子准地台南缘、华南褶皱系北侧，即两大构造带毗邻的过渡部位( 图 1) ，属晚加里东地槽褶皱系，地槽型建造主要由震旦系―志留系组成。志留纪末的晚加里东运动使华南地槽转化为地台，并与扬子准地台合并，沉积了与扬子准地台大致类似的泥盆系―中三叠统地台盖层。自晚三叠世以来，华南 ( 含扬子准地台) 进入大陆边缘活动带发展阶段，成为西太平洋大陆边缘活动带的重要组成部分。印支运动使泥盆系―三叠系沉积盖层全面褶皱，燕山运动使褶皱作用进一步加强与复杂化，其构造方向以 NNE 及近 SN 向为主。
图 1 中国华南锑矿带锑矿分布示意图( 引自肖启明等，1992)
从宏观上看，该类矿床明显受沉积构造因素 ( 如生物礁、相变、不整合、岩溶盆地边缘、盆地内隆起等) 制约。锡矿山矿田出露地层为寒武系、泥盆系和二叠系，其中赋矿层位主要集中在泥盆系。泥盆系地层是我国锑矿最重要的赋矿层位，勘查发现的矿床多、规模大，探明的锑储量占全国锑总储量的 64%，如分布在华南锑矿带的湖南锡矿山、广西大厂、云南木利、广东乐家湾及秦岭汞锑矿带的陕西公馆等地。该类矿床矿体赋存于硅化岩中，区内褶皱、断裂十分发育，展布方向与主构造线基本一致。成矿作用受地层、背斜和断裂联合控制。
2. 矿床地质特征
( 1) 构造特征
此类锑矿床的基本控矿构造形式为 “背斜加一刀”。即含矿泥盆系地层形成背斜构造，而背斜轴部或翼部有断层切割。其主干断裂为主要导矿通道，而背斜则是重要的容矿构造。在背斜处岩石破碎，特别是与大断裂交切的背斜轴部、横向次级褶皱发育呈波状起伏的背斜轴部，以及背斜翼部的挠曲、背斜倾伏端、层间断裂、层间破碎、层间剥离比较发育，这些构造空间是极为重要的控矿构造，它为后期矿质的赋存提供了最佳的场所。同时，在其上部被孔隙度较小、防渗性能好的页岩层等所覆盖，形成封闭的空间，有利于矿液聚集，形成规模大、形态稳定的整合型矿体。
如锡矿山地区断裂较褶皱更发育，一系列 NNE ( F75) 、NE ( F3) 和 NW 向的具不同规模的断层、断裂带，构成一套完整的断裂构造系统。NNE 向呈两端倾伏、短轴状的锡矿山背斜西翼被 NNE 向 F75大断裂切割而遭破坏，东翼平缓开阔，东部也有一断裂 ( 为煌斑岩脉所充填) 存在。经后期南北向应力的扭动，使东翼转换成 4 个次级的右行斜列、两端倾伏的短轴背斜，其西翼常为次级纵向断裂切割，形成 “背斜加一刀”的控矿构造 ( 图 2) 。
图 2 中国湖南锡矿山锑矿剖面图( 引自杨照柱等，1998)
图3 中木利矿段锑矿体形态清楚显示了矿体与褶皱构造间的相互依存关系。区内 NW 向展布的木利背斜以及 2、3 号背斜被 NW 向那外、小普弄次级断裂所切，东南部则被西洋江断裂所切，矿床就处于这些断裂所夹持的复式褶皱带中。
图 3 中国云南木利锑矿地质简图( 引自黄敦义等，1997)1―中三叠统; 2―上泥盆统柳江组和五指山组; 3―中泥盆统折坡落组; 4―下泥盆统坡脚组; 5―断层; 6―矿体出露点
( 2) 容矿地层及岩性
这类矿床一般赋存于上古生界泥盆系―三叠系碳酸盐岩地层中，其中，泥盆系是主要赋矿层位，厚度大、出露齐全。赋存于浅海相陆源碎屑岩 － 碳酸盐岩建造中，大多数矿床以灰岩、白云岩和白云质灰岩，或以燧石岩为主要容矿岩石。矿体上盘岩石常为页岩或泥页岩，起有效的遮挡层作用，矿质不易流散，而灰岩或燧石岩等为有利的容矿岩石，有利于矿质富集。同时，此类多岩性组合不但是矿质堆积的有利岩性条件，从物理性质来考虑，这种脆 － 塑性岩石的互层叠加，常能形成较好的运、储、盖封闭环境，对成矿最为有利。以锡矿山为例，它以上泥盆系佘田桥组为主要含矿层位。佘田桥组又分上、中、下 3 个岩性段，其上、下岩性段分别为泥页岩段和砂岩段; 中段为主要含矿层位，由灰岩、白云岩类、泥页岩类和砂岩类岩石韵律状互层组成。岩层中以灰岩、白云岩类为主( 82. 47% ) ，砂岩 ( 8. 06% ) 、泥 页 岩 类 ( 9. 47% ) 次 之。灰 岩 的 孔 隙 度 较大，一 般 在 0. 3% ～2. 2% ，有利于矿质的渗滤或富集，而其上部泥页岩的孔隙度较小，仅为 0. 2% ～ 0. 4% ，不利于渗透，起着很好的屏蔽作用，易使矿质富集。
( 3) 岩相古地理
岩相古地理对此类锑矿床的成矿作用有显著的影响。该类矿床多分布在古陆边缘，位于隆起与坳陷的过渡带，如华南锑矿多分布在江南古陆南缘及西南缘，或越北古陆北缘。大部分位于滨海 － 浅海环境的半封闭海湾或泻湖沉积的相带中，物源丰富，海水不深，易于蒸发、咸化，对锑元素富集十分有利。主要是在局限台地 ( 封闭海盆) 相和台沟 ( 盆) 相两种沉积相中出现。如锡矿山，处于江南古陆南缘湘中盆地的内湾，具半封闭条件，位于潮下 － 潮间低能带、水动力较弱、海水不深的涟源衡山滨岸海盆。含矿岩系的上泥盆统佘田桥组，分别沉积了下段为泥质砂岩，中段为泥晶灰岩夹白云质灰岩、砂岩及页岩，上段为泥晶灰岩、白云质泥晶灰岩及页岩的海进序列。但成矿阶段的中期则是局部的海退过程，弱还原环境，有利于锑元素富集，加上当时北面及西面有前震旦系等地层组成的古陆，南面还有震旦系、寒武系等组成的白马山、帽子岭古岛，那些地层含锑丰度较高，为盆地沉积提供了丰富的物质条件。另外，沉积构造可见泥裂、鸟眼、叠层石、纹层石、纹层、微波水平层理及斜交层理等，并含有大量的层孔虫、群体及单体珊瑚、腕足类，次有苔藓虫、有孔虫、介形虫、棘皮类及钙藻类等。
图 4 礁岩类型与矿化类型的关系图( 木利锑矿 646 坑口素描)( 引自郑荣才等，1988)
值得一提的是，在云南木利锑矿床含矿岩系的下泥盆统坡脚组中段产有木利生物礁，礁体沿木利背斜核部断续分布长达 8km 以上，背斜核部最厚。生物礁形态与锑矿的分布基本一致，礁的分布方向即为矿体展布方向 ( 图 4) ，礁体的宽度、厚度与矿体规模和品位也呈正比关系 ( 郑荣才等，1988) 。
如上所述，此类锑矿床与一定的岩相古地理环境有关，但并非存在一定的岩相古地理就有相应的锑矿床，还应结合其他成矿条件，如构造、矿源层等加以研究确定。
( 4) 矿体特征
在具有稳定的盖层、封闭好 ( 背斜的缓倾伏端) 的条件下，矿体形态以层状、似层状为主，部分呈囊状、鞍状。主要分布在背斜轴部或转折端及其附近。辉锑矿主要沿裂隙和空洞充填，空洞密集地段含矿愈富。在狭窄、紧密褶皱、或者断裂发育、或者盖层尖灭再起的封闭条件差的地段，矿化不连续，矿体主要为透镜状或囊状。
锡矿山锑矿区的矿体主要为层状、似层状和带状。层状、似层状矿体具有形态简单、延伸长、矿体稳定、品位高等特点 ( 裴荣富等，1998) 。矿体受层位控制，多以页岩、泥质页岩层为顶板。矿体主要分布于背斜轴部及翼部倾伏端，随着地层倾伏角度变陡，矿体变薄，以至尖灭。带状矿体分布于F75、F3断层下盘，延深及倾向延长可达 1000 余米，宽约 150 ～200m，不受层位控制，但岩性分层影响矿体的局部形态和规模。
木利锑矿区的矿体严格受木利背斜的转折端控制，赋存于转折端的下泥盆统坡脚组中段燧石岩层内。由于背斜为闭合褶皱，含矿段岩石在转折端部位厚度增大，向两翼变薄，最厚达 10. 5m，平均品位 6. 45%。陡翼延伸长度较小，缓翼延伸长度较大并有尖灭再现或分支现象 ( 黄敦义等，1997) 。矿体在横剖面上呈典型的鞍状，在纵向上沿背斜枢纽连续产出。缓翼尖灭再现的矿体呈似层状，长度仅有百余米。值得注意的是，在木利背斜的缓翼延伸方向―――南西翼坡脚组上段的燧石岩层中，局部也出现小矿体 ( 图 5) 。
( 5) 围岩蚀变与矿石矿物
围岩蚀变以硅化为主，其次为碳酸盐化、黄铁矿化、绢云母化、重晶石化和萤石化。硅化为最重要、最广泛的围岩蚀变，控制着锑矿化的范围。硅化规模大，层状发育，多层产出，分布范围受背斜和断层控制。硅化与锑矿化极为密切，前人总结为 “有矿化必有硅化，反之则不然”。碳酸盐化一般作为硅化外带的围岩蚀变而普遍存在。
矿石矿物成分单一，最主要的金属矿物为辉锑矿，其次为黄铁矿，脉石矿物为石英、重晶石和方解石，氧化矿物有黄锑华、锑锗石等。矿物组合有辉锑矿 － 石英组合、辉锑矿 － 方解石组合和辉锑矿 － 石英 － 方解石组合 3 类。矿石构造以块状、晶簇状、角砾状最普遍，其次为浸染状、脉状、条带状等。
图 5 中国云南木利锑矿 18 号线剖面图( 引自王林江等，1994)
矿石类型以石英 － 辉锑矿类型为主，其次是方解石 － 石英 － 辉锑矿类型，局部和个别部位有重晶石或萤石 － 石英 － 辉锑矿类型。从纵向上看，在背斜拱曲部位，发育多种矿石类型，组成复型矿化带，向背斜两端逐渐过渡为前两种主要锑矿石类型，为双型双矿化带，再向两端至复背斜倾伏端变为石英 － 辉锑矿单型矿化带。从单型矿石到复型矿石，矿体形态从简单稳定到复杂多变，锑矿规模由小变大，品位由贫变富。以上矿石类型的分布规律可用于指导成矿预测和找矿。
( 6) 地球化学特征
此类矿床含矿碳酸盐岩地层中锑的丰度普遍较高，比地壳丰度高出几十倍到几百倍，如锡矿山含矿岩石锑的平均丰度值为 21. 98 × 10－ 6，广南木利含矿燧石岩锑的丰度值则达 ( 165 ～ 180) × 10－ 6( 表 2) 。
表 2 中国锡矿山、木利锑矿含矿碳酸盐岩地层锑含量
另外，此类矿床中 Sb、Hg、As 三种元素密切共生，且随着地层由新到老其含量有增高趋势。据王林江等 ( 1994) 研究，木利矿床中上述元素组合明显富集，其浓度克拉克值都大于 10 ×10－ 6。而锡矿山地区在佘田桥组中段，经硅化后 Sb、Hg、As 含量急剧升高 ( 表 3) ，反映了成矿作用过程中成矿元素和伴生元素的富集，这些元素的富集与硅化作用关系密切。
表 3 中国湖南锡矿山锑矿床上泥盆统佘田桥组中段主要岩石成矿元素含量与硅化富集情况
资料来源: 乌家达等，1989，略有修改
此类矿床辉锑矿平均爆裂温度为 212 ～220℃ ( 匡文龙，2000; 解润，1991) ，并且自上而下有明显的增高趋势。硫同位素组成以富重硫为特征。硫化物矿石中 δ34S 值变化范围较大，为 － 2. 3 ～+ 11. 6 。
三、矿床成因和找矿标志
1. 矿床成因
此类矿床成因争论由来已久，归纳起来主要有三种成因观点: ①岩浆热液成矿论; ②热水成矿论; ③层控矿床或沉积 － 改造 ( 再造) 成矿论。至今，不同学者的观点仍有很大分歧。
( 1) 中 － 低温热液成因
中 － 低温热液成因论强调，成矿物质来源上有多源性，成矿作用上有多阶段性，控矿构造是多型式的。林肇凤等 ( 1987) 在湘中地区锑矿研究后提出了锡矿山式锑矿构造 － 矿化模式 ( 图 6) 及锑矿床成矿作用概念模型 ( 图 7) 。认为，锑矿成矿物质主要来源于深部混合岩浆，深源或基底矿质和热液 ( 介质) 沿深断裂，与地层中的成矿组分一同运移上升，经燕山期新华夏构造活动，在与一定屏蔽相联系、上升隆起引张的构造环境中聚集成矿。这种构造环境具有既封闭又开阔、低压和弱酸性以及还原环境的特点。区内主要控矿的新华夏系构造，既有挤压又有引张，挤压与引张多次相互交替活动。由于挤压，使得含矿溶液沿深断裂向上，从压力较大的挤压区向毗邻的上升隆起、拉张区运移; 而在隆起、拉张区内，空间相应较大，压力降低，当有一定的屏蔽造成较好的封闭条件时，锑便随着温度降低和 pH 值的改变而沉淀聚集成矿。
( 2) 热卤水作用成因
早期成矿阶段，属泥盆纪晚期。此类矿床所处的扬子地台南东陆缘区，加里东褶皱带的断陷盆地在 NWW － SEE 向的长期拉张状态下，产生一系列成因和空间分布上密切相关的伸展构造。与此同时，同生断裂发育，开阔的盆地水体之下出现地堑、地垒式地形。在地堑中接受古陆长期风化形成的剥蚀物及金属元素，为成矿准备了充足的物源。
同时，在拉张构造的陷落期间，沉积的古陆风化剥蚀物及金属元素经海底成岩压实，在压实过程中岩层中的孔隙水受压而被释放出来，形成以卤化物为主的热卤水，并与地下渗水一道经受地温和深部岩浆的热力作用，形成弱酸性、富有机质、高盐度的热卤水为成矿提供了来源。同生断裂又是沟通深部热水循环的主要通道。通过加温，在循环过程中使围岩中有用成分活化转移 ( 萃取地层中的锑元素) 并沿断裂上升到地表浅部，在不透水岩层遮挡、屏蔽下，于地层中发生沉淀交代作用，形成初始硅化岩石，并具弱锑矿化。
图 6 中国锡矿山式锑矿构造 － 矿化模式( 引自林肇凤等，1987)
中期成矿阶段，亦是主要成矿阶段，属燕山晚期。受印支 － 燕山运动影响，断裂继续活动，使早期形成的硅化层破碎，析出锑和硅，与来自地层中的矿液和少量大气降水混合成含矿热液，继续沿断裂和裂隙上升，并充填于有利部位，沉淀成矿。
晚期成矿阶段，进一步受地下水作用，硅质发生溶解和再沉淀，辉锑矿氧化，形成锑的氧化物( 匡文龙，2000) 。
( 3) 沉积 － 改造成因
沉积 － 改造成因论认为，锑矿床受一定层位、岩相、古地理控制，并且矿床形成与岩浆活动没有明显的联系，其成矿物质来源于沉积源，而后经非岩浆热液的改造形成层控矿床。
晚泥盆世早期，湘中盆地及其周边古陆处于相对稳定阶段，易于形成古风化壳，岩石及原生矿床中的锑即聚集在古风化壳中，造成了锑质在进入海盆之前即已先期富集。随后，古陆相对抬升，剥蚀加剧，地面径流将大量风化物质及先期富集在古风化壳中的锑较快地搬运至海盆内沉积，从而造成了锑质在沉积物 ( 后来的含矿岩系) 中，在一定的时间和空间内高度集中。锑以氧化物的形式呈悬浮状态 ( 不排除其他搬运形式) 搬运，伴随泥砂碎屑沉积在三角洲前缘相带中，表明水动力条件和地球化学环境对锑质沉积和富集具有控制作用。在上覆新沉积物的不断堆积而与底层水隔绝之后，进入成岩阶段，由于菌解作用产生大量 H2S，造成还原环境，使沉积物中的氧化锑还原为硫化物，进而聚集成层状、似层状辉锑矿床。
成岩期后的构造运动，造成矿区由外围向内缘压力逐渐递减的应力梯度，并破坏了沉积 － 成岩作用阶段含矿层地球化学环境的平衡，同时又为地下水活动提供了通道和热能，因此给锑元素活化转移再次富集创造了动力、化学及空间上的有利条件。当大气降水径流上覆灰岩，通过含矿层并与其中硫化物作用后，由弱碱性变为酸性，因而使大量 SiO2和锑质析出。在上述诸因素的共同制约下，使地下水沿大断层自上而下运移，从而形成大断层下盘的硅化体和带状矿体，其上部亦形成规模巨大的融合状矿体 ( 即层状、似层状矿体与交错型带状矿体融合成一体) ，同时，石英粉砂岩也产生溶蚀和重结晶现象 ( 谌锡霖等，1983) 。
图 7 锑矿床成矿作用概念模式( 据林肇凤等，1987，修改)
2. 找矿标志
( 1) 地层岩性标志
矿床一般赋存于上古生界泥盆系―三叠系地层中，其中泥盆系是找矿最有利地层。另外，矿床通常位于岩相变化的过渡区，特别是页岩、板岩及黏土岩等透水性很弱的泥质岩石屏蔽层与灰岩 ( 白云岩) 组合对此类锑成矿最有利，易形成大、中型矿床。
( 2) 沉积环境标志
矿床多分布在古陆边缘，位于隆起与坳陷的过渡带，大部分位于滨海 － 浅海环境的半封闭海湾或泻湖沉积的相带中，其物源丰富、海水不深，易于蒸发、咸化，对锑元素富集十分有利。大量的层孔虫、群体及单体珊瑚和腕足类等化石的出现，是上述滨海 － 浅海沉积环境指示标志之一。
( 3) 构造地质标志
此类矿床控矿构造的基本形式为 “背斜加一刀”。多组断裂和褶皱的组合是该类矿床的特点。表层褶皱是重要控矿构造，而其背斜核部是成矿最有利的空间; 派生的开阔、平缓和大的短轴背斜成大矿，狭窄、陡峻的小背斜成小矿; 次级构造中的岩层小褶皱、层间虚脱处是矿化富集的主要部位; 背斜枢纽的变化处及两倾伏端往往形成富矿; 几组断裂交会处或断层产状变化处更是锑矿富集的主要地段。
( 4) 围岩蚀变标志
围岩蚀变硅化与矿化关系极为密切，可作直接找矿标志之一。没有硅化就没有锑矿化，但有硅化不一定有锑矿体存在。一般矿体规模与硅化体规模呈正比关系，矿体赋存于硅化体中心或偏下部。
另外，灰―灰黑色、层间构造发育、中等程度蚀变的硅化灰岩含矿最好，浅灰色―灰白色强交代石英岩含矿极差。如锡矿山锑矿体就主要产于灰黑色复合硅化角砾岩中。当硅化灰岩晶洞中或裂隙中有大量透明至半透明、灰色和白色的菱面体或六方柱方解石时，说明附近有锑矿体存在。
黄铁矿化、绢云母化分布于硅化岩和上覆 30m 以内的岩石中，可作为寻找矿体和盲硅化岩的指示物。上覆 30m 以外蚀变微弱，100m 以外蚀变则完全消失。
碳酸盐化分布较广，也有一定的指示意义，但碳酸盐化是锑矿化晚期蚀变，常出现在矿体边部和深部，因此碳酸盐化大量出现时，预示着矿化减弱或趋于消失。
( 5) 地球化学找矿标志
矿床附近易形成明显的热晕、气晕和元素分散晕。由于 Hg、Sb、As 具有低温成矿特点，在热力事件的影响下，有极大迁移能力，极易向压力减低的地方迁移，并在近地表和温压低的有利构造和赋矿层中成矿。这些为普查勘探，尤其是对寻找盲矿体提供了地球化学找矿线索。
另外，元素在矿田中呈现规律性分布。锑矿床中的 Sb、As、Hg 的含量较高，高于地壳克拉克值2 ～ 3 个数量级，因此，Sb、As 以及 Hg 是找锑矿最有效的指示元素，其中 As 为锑矿床的前缘晕元素。地层越老其元素含量越高，Sb、As、Hg 元素在硅化岩层中的含量高，反映了成矿作用过程中成矿元素和伴生元素被富集，而这些元素的富集与硅化变化关系密切。Ba、Sr 两元素在硅化岩层中的含量则明显下降。根据这 5 个元素成晕情况可以大致反映硅化体的分布状况，进而定性地预测锑矿的规模和远景。
( 金庆花)