栗木花岗岩垂向分带特征及找矿前景

董业才 梁 磊 徐文杰 张国林

（中国有色桂林矿产地质研究院有限公司，广西桂林541004）

栗木花岗岩型锡（钨）多金属矿床是南岭成矿带的典型矿床代表之一，而矿区是一个找矿勘查难度极高的矿区，多年来找矿进展不显著，矿山处于资源危机状态，与隐伏岩体伴生的矿床是矿区及外围深部找矿的目标和难点［1-3］。尽管前人对栗木岩体及矿床分带特征、岩浆结晶分异演化与成岩成矿作用等进行过研究［4-9］，但是由于以往工作多局限于主矿区浅部，隐伏岩体深部与岩浆演化、成岩作用及成矿作用有关的诸多信息得不到有效揭示，使得所得出的分带特征并不全面，无法合理解释岩浆演化与成岩作用及成矿作用的关系。栗木矿区作为老矿山已开采多年，保有资源储量已大大减少，故深入开展栗木隐伏花岗岩伴生矿床的研究对于矿区深边部及外围找矿具有重要意义。通过多年来对栗木矿区深部成矿空间的一系列研究，并结合在深部揭示的新的矿床地质特征信息，重新总结了栗木含矿花岗岩垂向分带特征，并应用于找矿勘查实践，从而取得了找矿突破，并对矿区下一步找矿勘查提出了方向。

1 矿田地质特征

栗木矿田位于南岭有色金属成矿带中西段桂东北灌阳—贺县成矿区，华夏板块与南扬子板块结复合部位的西侧（图1）。区内出露寒武系边溪组、泥盆系、下石炭统，因构造活动影响缺失中上石炭统及以上地层。区内断裂构造主要有NE向、EW向、SN向、NNE向4组，此外尚有NW向，以EW向和SN向断裂组成本区的基本构造格架，花岗岩体主要受近SN向断裂控制，形成若干个呈SN向分布的岩株群。

栗木花岗岩是3个阶段成岩2次成矿的复式岩体，地表出露面积约1.5 km2，以岩株和岩钟状侵入上覆地层，据钻探资料表明，已控制面积约17 km2，大部分位于深部呈隐伏状。第一阶段花岗岩呈细粒斑状结构，仅出露于矿区内泡水岭一带，被第二阶段花岗岩切割或包裹，不具有工业钨锡铌钽金属矿化［5］。第二阶段花岗岩呈细—中粒似斑状结构，被第三阶段花岗岩切割并同时有云英化蚀变边，主要分布于金竹源、香檀岭、牛栏岭等地，具有工业钨锡矿化，在隐伏岩体的钟状突起部位形成花岗岩型锡钨矿床，并在岩体内外接触带形成脉状钨锡矿床。第三阶段花岗岩呈中细粒结构，出露于水溪庙、老虎头、狮子岭和金竹源等地，花岗岩型锡铌钽矿床多产于岩体钟状凸起及其较陡一侧的过渡部位，花岗伟晶岩型锡铌钽矿床和长石石英脉型锡钨矿床多出现在岩体外接触带。

根据最新的同位素年代学研究，第二阶段花岗岩年龄为（223.6±1.7）Ma～（224.8±1.6）Ma，并推断锡钨成矿年龄约224 Ma［10-11］；第三阶段花岗岩年龄为214～ 218 Ma［12-14］，锡 铌 钽 成 矿 年 龄 为 212～ 214 Ma［13-15］。上述研究成果表明，栗木第二阶段、第三阶段花岗岩的形成和成矿作用均发生在印支晚期，第三阶段锡铌钽成矿较第二阶段锡钨成矿稍晚（＜10 Ma），表明栗木花岗岩的形成和成矿作用是同一期次岩浆活动的不同阶段产物，并形成于区域伸展构造的后碰撞环境背景下［12-13，16-17］。

2 花岗岩体成岩成矿垂向分带特征

2.1 花岗岩垂向分带及矿床分带

通过对栗木岩体明显的分带特征与区内成矿作用的关系进行重点分析，认为成岩与成矿的形成机制均与花岗岩岩浆侵位时发生大规模的气—液分异作用有关［8，18-21］，并建立了新的栗木矿田成岩成矿垂向分带模型。垂向分带包括岩体内带和岩体外带，内含3个成因类型和5个工业矿床类型（图2）。

（1）岩体外带。上部为（钨锡）长石石英脉带（+萤石石英脉），产出钨锡长石石英脉型矿体；下部为伟晶岩—细晶岩脉带（+萤石石英脉），产出花岗伟晶岩型锡钨矿体。又分“无根式”（下部伟晶岩—细晶岩脉带与岩体不相连）和“有根式”（下部伟晶岩—细晶岩脉带与岩体相连）两种［14］。

（2）岩体内带。自上而下依次为：①似伟晶壳（非对称伟晶—细晶花岗岩）+云英岩化、钠长石化花岗岩（Ⅰ带），蚀变花岗岩型钨锡矿体、蚀变花岗岩型铌钽矿体、蚀变花岗岩型钨锡石英脉状矿体位于接触带附近；②中细粒白云母花岗岩（Ⅱ带），局部出现小规模囊状钠长石化、云英岩化花岗岩甚至具有白钨矿化；③“层”状细晶岩群+斑状含锂白云母花岗岩（Ⅲ带），不含矿；④二云母花岗岩（Ⅳ带），不含矿。

上述垂向分带与前人的认识相比，岩体内带多了Ⅳ带的二云母花岗岩、Ⅲ带中的“层”状细晶岩群，岩体外带多了细晶岩脉。

2.2 构造活动对岩体垂向分带及矿床分带的影响

相关研究揭示了构造活动对岩体垂向分带及成矿作用的影响，认为构造的相对活动与花岗岩岩浆侵位时发生的大规模气—液分异作用有关［19-21］。一方面，岩体定位受控于构造EW向基底断裂和近SN向断裂的叠加部位，形成3个阶段成岩、2次成矿的复式岩体；另一方面，同期构造活动强度对岩浆侵位及气—液分异作用有明显的制约作用，进而影响矿床的形成与富集。主要表现为：在本区成矿的两期花岗岩活动中，第二阶段花岗岩构造相对活动，岩体在侵位较深的部位即发生大规模气—液分异，蚀变花岗岩型矿床位于岩沟凹陷内相对突起部位，并往往形成多层矿，而岩体外带岩脉及岩脉型矿多位于主岩体较远的上部（如鱼菜岩体分布在外接触带130～180 m范围内）；第三阶段花岗岩构造活动相对较弱，岩体在侵位较浅的部位发生大规模气—液分异，蚀变花岗岩型矿床位于岩脊的岩瘤上，而岩体外带岩脉及岩脉型矿多位于距主岩体较近的上部甚至与花岗岩相连。此外，构造控矿还表现为断裂在一定程度上主导了气—液分异产生的残余富气流体上升的空间分布和规模，进而控制了二级气—液分异的残余富气流体的成岩成矿，成为导矿和容矿空间。

2.3 垂向分带的地球化学特征

矿区元素及元素含量比值具有垂向分带特征，如表1所示。分析表1可知：①岩石中出现F、Li、Be、W、Sn、Nb、Ta、Cu、Mo、Bi、Ti等次生晕、原生晕组合异常及放射性Rn异常，是地球化学找矿标志。其中，远程指示元素包括活性元素Li、Be、放射性Rn和挥发性组分F；伴生元素Cu、Mo、Bi和成矿元素W、Sn、Nb、Ta可有效指示矿体赋存位置；Be、Ti主要反映锡钽铌矿体及其前缘异常，但对矿体尾部没有异常反映，因此是矿尾的有效性指示元素。②围岩中出现的F、Li、Be、W、Sn、Cu异常，指示深部有锡钽铌矿体存在。③含钨锡萤石—锂云母—石英细脉或长石石英细脉的锡石中，钽铌含量自上而下增高，可指示其下部存在含矿岩体。

3 找矿勘查新进展

栗木矿区以往找矿勘查工作主要在侵位较浅的第三阶段花岗岩中找到接触带蚀变花岗岩型钨锡矿床、伟晶岩型矿以及岩体外带的钨锡长石石英脉型矿体，在侵位较深的第二阶段花岗岩中只找到上部为封闭围岩的内接触带钨锡石英脉状矿体，所以经验性地认为第二阶段花岗岩不存在接触带蚀变花岗岩型（或云英岩型）钨锡矿床和岩体外带的钨锡长石石英脉型矿。然而本研究在开展新的找矿勘查与科研工作中，找矿取得了新突破。

3.1 第二阶段花岗岩中的蚀变花岗岩型钨锡矿床

在找矿勘查与科学研究过程中，首次在第二阶段花岗岩中发现蚀变花岗岩型钨锡矿床，并往往具有一定规模产出，如鱼菜矿床和三个黄牛矿床的初步规模分别达到了中型、小型。由于该类型矿床与第二阶段花岗岩有关［8，18］，其隐伏岩体分布范围较广，从而拓宽了下一步勘查的找矿空间，具有较好的找矿前景。本研究针对鱼菜、三个黄牛两个典型矿床特征进行论述。

3.1.1 鱼菜蚀变花岗岩型钨锡矿床

鱼菜矿床位于栗木矿田东部，东侧与狮子岭花岗岩型锡（钽铌）矿床相邻（图1）。鱼菜第二阶段花岗岩体隐伏于下石炭统、上泥盆统之下，最高标高-28 m，隐伏岩体顶板埋深为255～483 m。根据施工的11个地表钻孔资料，当前控制的岩体面积为0.24 km2，呈岩钟状凸起，岩体接触面向西、北缓倾，矿体以钨为主，东、东南面则相对较陡，矿体以钨锡为主，为本次工作首次发现。鱼菜花岗岩垂向分带明显，除了岩体顶部的似伟晶岩壳不太发育外，岩体内带的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号带蚀变花岗岩均较发育，还发育有“无根式”外带。

矿体赋存在岩体内接触带云英岩化、钠长石化花岗岩（Ⅰ号带）中，矿体顶板距岩体接触面0～22.22 m，呈似层状、透镜状产出。矿体大多倾向SE，倾角20°～ 36°，呈波状起伏，彼此平行，单层厚2.10～4.85 m，总厚度为22.28 m，平均品位w（Sn）为0.34%、w（WO3）为0.213%。矿床西、北部以钨矿为主，东南部主要为钨锡矿，两者互相重叠或呈紧密相连，逐渐过渡。从矿床剖面来看，锡钨成矿富集程度与所处的隐伏含矿岩体的不同部位有关，有的以锡为主，部分以钨为主，也有两者同时富集成矿，从而形成锡矿体、钨矿体或锡钨矿体。通常岩体顶部及偏东一侧矿体厚而富，而产于岩体边部的矿体往往较薄而贫。此外，相对于锡而言，钨矿化有较大延深，除了主要赋存在云英岩化、钠长石化花岗岩（Ⅰ号带）中外，在岩体垂深107.51 m的中细粒白云母花岗岩（Ⅱ号带）中，局部仍可见小规模囊状钠长石化、云英岩化花岗岩及白钨矿化，如图3所示。锡钨矿的产出形式主要分为浸染状和微细脉状，锡石在含矿花岗岩中以浸染状产出居多，其次为微细脉状，黑钨矿则以微细脉产出为主，浸染状次之。

3.1.2 三个黄牛蚀变花岗岩型钨锡矿床

三个黄牛矿床位于栗木矿田东南部，往北与鱼菜锡钨矿床为邻，向东与水溪庙铌钽锡钨矿床相伴（图1）。三个黄牛花岗岩体隐伏于下石炭统之下，最高标高-138 m，岩体顶板埋深为320～643 m。其侵位深度比相邻的鱼莱岩体、水溪庙岩体都要深百余米。根据施工的11个钻孔资料，当前控制的岩体面积为0.22 km2，呈岩钟状凸起，岩体接触面往东、北缓倾，而在西、西南面相对较陡，矿体以钨为主，为本次工作首次发现。

三个黄牛花岗岩第二阶段花岗岩垂向分带完整，岩体内带的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号带蚀变花岗岩均较发育，顶部似伟晶岩壳厚0.65～2.40 m，还发育“无根式”外带。

蚀变花岗岩型钨锡矿体赋存于岩体上部或内接触带产状变化部位（即剖面上由缓变陡部位）的云英岩化、钠长石化花岗岩（Ⅰ号带）中。矿体顶板距岩体接触面0～19.87 m，呈似层状、透镜状产出。矿体大多倾向SE，倾角16°～ 37°，呈波状起伏，彼此平行，单层厚2.0～4.30 m，总厚度为21.91 m，平均品位w（Sn）为0.055%、w（WO3）为0.140%。该矿床以钨矿为主，局部地段也可形成钨锡矿体，即锡、钨同时富集成矿。相对锡而言，钨矿化规模较大，延深也较大，在距岩体顶板100.42 m的中细粒白云母花岗岩（Ⅱ号带）中，局部发育小规模囊状钠长石化、云英岩化花岗岩，赋存有钨矿体，如图4所示。

3.2 第二阶段花岗岩岩体外带钨锡长石石英脉型矿化

在鱼菜及三个黄牛第二阶段花岗岩上部围岩陡倾斜裂隙中，均发育有岩体垂向分带的外带，与第三阶段花岗岩外带不同的是，第二阶段花岗岩外带下部的伟晶岩—细晶岩脉带与岩体不相连，为“无根式”，而第三阶段花岗岩外带下部的伟晶岩—细晶岩脉带与岩体相连，为“有根式”［21］。鱼菜及三个黄牛第二阶段花岗岩外带自下而上依次为伟晶岩—细晶岩脉带（+萤石石英脉）→上部（钨锡）长石石英脉带（+萤石石英脉），且均在岩体外带上部发现了钨锡长石石英脉型矿化。其中，鱼菜岩体外带的钨锡长石石英脉型矿化未达工业矿化。而在三个黄牛矿区，在脉带上部产出的钨锡长石石英脉型矿化达到了工业矿化水平，如图4所示。

4 找矿预测

4.1 定位预测与验证

本研究以花岗岩垂向分带模型（图2）为依托，依据垂向分带出现的岩石类型、地球化学元素含量及比值特征（表1），对空间上可能出现的矿床类型及分布做出判断，以及根据构造等控矿因素对有利的成矿部位进行分析，作为勘查技术组合分析的主要地质依据，从而进一步指导隐伏花岗岩型矿床的找矿预测和勘探工作。通过勘查工作的实施，本研究在栗木矿区发现隐伏花岗岩凸起13处，综合物化探异常20处，从中优选出了10处找矿预测区（图5）。对鱼菜、三个黄牛、水溪庙东南和金竹源4处预测区进行了深部定位预测，对黄桶界—沟挂垒、马鞍山、香粉厂、田洞、大石桥、白马垒6处找矿预测区进行了外围定位预测。

通过对成矿预测区的定位与验证，发现了鱼菜、三个黄牛、水溪庙东南接触带蚀变花岗岩型钨锡工业矿床，探获新增资源量相当于1个大型锡矿床（金属量Sn 53 971.36 t）、1个大型钽矿床（金属量Ta2O51 052.38 t）和1个中型钨矿床规模（金属量WO323 314.65 t）。此外，还在金竹源深边部施工了2个钻孔，发现了蚀变花岗岩型低品位的浸染状矿化脉，单层厚 0.85～2.83 m，总厚约 10 m，平均品位 w（Sn）为0.18%、w（WO3）为0.16%，现阶段仅开展了少量工程验证工作。

在矿区外围香粉厂、黄桶界—沟挂垒、马鞍山、白马垒验证了物化探综合异常，发现了数条具有工业意义的岩体外带上部围岩陡倾斜（长石）石英脉状钨锡矿脉及蚀变花岗岩型钨矿体。如香粉厂施工的2个钻孔揭露到3条陡倾斜（长石）石英脉状钨锡矿体，倾向NE，倾角50°～72°，宽50～85 cm，平均品位w（Sn）为0.17%、w（WO3）为0.15%。黄桶界—沟挂垒施工了5个钻孔，黄桶界揭露到了4层蚀变花岗岩型钨矿体（图6），倾角20°～46°，其中工业钨矿体倾向SE，厚度为2.14 m，WO3品位为0.14%，但未见锡矿化；沟挂垒则揭露到3条陡倾斜（长石）石英脉状钨锡矿体，倾向SE，倾角55°～78°，宽40～105 cm，平均品位w（Sn）为0.21%、w（WO3）为0.17%。马鞍山、白马垒区段工程验证情况与上述区段相似，均发现了数条具有工业意义的岩体外带上部围岩陡倾斜（长石）石英脉状钨锡矿脉，现阶段仅开展了少量工程验证工作。

此外，工程验证的田洞、大石桥区段未见到工业矿体，圈定的W、Sn等元素组合异常很可能是受工业污染所致，物质来源可能与附近的采、选矿活动有关，因而影响了找矿预测分析。

4.2 找矿靶区潜力评价

上述找矿勘查与研究成果表明，栗木花岗岩体成岩成矿垂向分带特征的认识有效指导了矿田深边部隐伏花岗岩型矿床的找矿预测和勘探，提高了找矿工作效率。在此基础上，本研究提出了下一步重点工作靶区，即老矿区深边部（Ⅰ号区）及其西部（Ⅱ号区）可作为找矿有利地段（图5）。

（1）老矿区深边部成矿潜力较大。以往的找矿方向多集中于岩脊岩瘤缓坡上的第三阶段花岗岩，对第二阶段花岗岩涉及较少，仅限于寻找非常有限的上覆围岩为封闭性的泥岩或硅质岩的岩体内接触带钨锡石英脉状矿床。本研究探矿成果表明：①在隐伏岩体形态上，不仅在岩脊岩瘤上有矿，在岩沟凹陷内相对突起部位，对于第二阶段花岗岩也可以成矿，如鱼菜、三个黄牛矿床；②岩瘤缓坡和陡坡均可形成接触带蚀变花岗岩型钨锡矿，如水溪庙东南区段；③对于上覆围岩为开放—半开放性的灰岩、（粉）砂岩，第二阶段花岗岩体内接触带也可形成蚀变花岗岩型钨锡矿床，其上部则形成陡倾斜钨锡长石石英脉状矿。因此，新的发现拓宽了老矿区深边部的找矿空间。另外，老矿区成矿地质条件好，断裂构造发育，物化探异常带基本沿近SN向断裂构造带分布，综合异常叠加区与矿化带基本吻合。跟据物探CSAMT和EH4测量反演结果［24］，数处岩体凸起与浅部异常基本与矿（化）体吻合，目前部分异常经钻探工程验证为矿致异常。

（2）西部找矿潜力较大。西部与老矿区成矿地质条件相似，不同的是，老矿区岩体侵位于上构造层中，岩体走向SN；西部岩体侵位于下构造层中，沿NW向与NE断裂交汇处侵入，岩体走向NW。物化探异常带总体沿近EW向分布，与该区褶皱轴向基本一致。跟据物探CSAMT和EH4测量反演结果［24］，数处岩体凸起如香粉厂、黄桶界—沟挂垒等处，与浅部异常矿（化）体吻合性好，地表及浅部可见少量钨锡矿化微细脉带、锂云母—萤石细脉、锂云母—石英小脉发育。目前钻孔在香粉厂、黄桶界—沟挂垒等处揭露的陡倾斜（长石）石英脉状钨锡矿脉属于岩体外带脉状矿，据花岗岩体垂向分带特征判断，它们多位于岩体上部100～200 m处，因此在其深部找到花岗岩型锡钨矿床的可能性很大，值得进一步开展找矿工作。

5 结 论

（1）栗木花岗岩型锡（钨）多金属矿床普遍发育垂向分带，垂向分带不仅表现为不同分带具有不同的岩石组合，还表现为垂向上的地球化学分带变化，以及不同分带具有不同的矿床成因类型。

（2）垂向分带包括岩体内带和岩体外带，岩体外带上部产出钨锡长石石英脉型矿，岩体内带上部接触带附近的云英岩化、钠长石化中产出蚀变花岗岩型钨锡铌钽矿以及蚀变花岗岩型钨锡石英脉状矿。

（3）与前人认为第二阶段花岗岩只局部产出接触带钨锡石英脉状矿不同的是，实践证明第二阶段花岗岩同样可以形成类似于第三阶段产出的外带钨锡长石石英脉型矿和岩体内带蚀变花岗岩型钨锡铌钽矿。受侵位期间基底断裂构造控制以及不同阶段岩浆演化差异的影响，与第三阶段花岗岩相比，第二阶段花岗岩侵位更深，岩体内带的蚀变花岗岩型矿床位于侵位较深的岩沟凹陷内的相对突起部位，并往往形成多层矿，而岩体外带岩脉为“无根式”，上部产出的钨锡长石石英脉型矿离主岩体较远。因而寻找与第二阶段花岗岩有关的矿床比寻找第三阶段的矿床难度大很多。

（4）由于第二阶段花岗岩在矿区规模最大，分布最广，新的认识和找矿突破使得第二阶段花岗岩成为今后矿区的主要找矿对象，无论是老矿区还是矿区西部，仍有较大的找矿潜力。

致 谢

本研究野外工作得到了覃宗光高级工程师、邓贵安教授、李晓秦工程师和申树德工程师的大力支持和帮助，在此一并表示感谢!