湖南省宜章县界牌岭矿区锂矿地质特征及找矿方向

磨现程，胡玉灵，何以勤

界牌岭矿区萤石锡多金属矿位于湖南省郴州市宜章县城以东，直线距离约41km，是一个超大型规模的萤石锡多金属矿床，矿区内矿种数量多，各种资源量巨大。通过矿山近期的生产勘探，对钻孔ZK3/131进行样品采集，经化验分析，在花岗斑岩、云英岩以及萤石矿化灰岩中均发现了锂矿化，样品中Li2O品位0.41%～1.46%，其中，花岗斑岩型锂矿化平均品位0.87%，赋存标高为+110m～+385m；云英岩型锂矿化平均品位0.52%，赋存标高为-30m～-215m。本文在详细研究了界牌岭矿区锂矿野外地质特征的基础上，对锂矿成矿地质条件、物质来源及成因等问题进行了较详细的探讨，以期为花岗斑岩型锂矿床的研究及后续该矿区的锂矿找矿工作提供某些启示。

1 区域成矿地质背景

区域内地层主要出露有震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、三叠系、侏罗系、白垩系、第四系地层。构造上位于邵阳—郴州深大断裂带与炎陵—长城岭大断裂带的交汇部位，区域内构造活动频繁，从加里东期到燕山期都有活动，并且具有明显的阶段性和继承性。加里东期形成北西向或近东西向基底构造格架。燕山期主要形成北北东、北东向条带褶皱及断裂构造。区域内岩浆活动以燕山期较为强烈，主要有燕山早期的瑶岗仙岩体，该岩体主要呈隐伏状态，地表仅出露1.2km2，呈岩株状产出，共有侵入体五个，包括蛤蟆石、向阳林、丝茅坪、蛤坑四个单元，各单元岩性属酸性—超酸性铝过饱和钙碱系列花岗岩。各单元之间为脉动及涌动接触，为同源岩浆分异演化的产物。另外，还有燕山早期形成的花岗斑岩、石英斑岩和燕山晚期的辉绿岩、煌斑岩等。

2 成矿地质特征

2.1 矿区地层

矿区主要出露地层有石炭系下统的石磴子组、测水组、梓门桥组和中上统壶天群，并零星分布有中生代白垩系地层。地层总体走向北北东，倾向东或西，倾角10°～30°不等。现将区内地层由老至新简述如下：

石磴子组（C1s）：分布于界牌岭倾伏背斜的轴部，为矿区赋矿层位，厚度约430m，按岩性又可分为上、下两段。下段为浅灰、灰白色，由单层厚度1.2m～2.0m不等之厚层状白云岩、白云质灰岩、灰岩组成，层间发育有数层不连续的燧石条带，以含白云质较高和单层厚度较大为特征，化石罕见，该段厚约280m。上段为由深灰、灰黑色，由单层厚0.20m～1.00m不等之中薄层状灰岩、含炭质、泥质生物碎屑灰岩组成，层理发育，以常见海百合茎、珊瑚、腕足类化石为特征。该段厚约150m。

测水组（C1c）：为陆相碎屑沉积和滨海沼泽相含煤沉积物。该组在矿区出露广泛，岩性为灰白色、灰黑色中层至厚层状细粒石英砂岩、石英粉砂岩、砂质页岩、含砾石英砂岩、砂砾岩、炭质页岩及劣质煤层，并含黄铁矿及菱铁矿结核。在其中上部见有灰岩透镜体数层，该组地层总厚120m左右。

梓门桥组（C1z）：为浅海相碳酸盐岩沉积，出露不全，按岩性可分上、下两段。下段为薄-中厚层状深灰色含生物碎屑灰岩，常见燧石结核，厚度约20m。上段为中厚-巨厚层状灰黑色细粒白云岩夹角砾状白云岩，层理不清晰，厚约40m。

壶天群（C2h）：矿区内仅以岩石色浅而与梓门桥组相区别，分布于官余向斜轴部，与下伏梓门桥组地层成整合接触。岩性主要为巨厚层状灰白色、肉红色白云岩，顶部为灰白色白云岩夹白云质灰岩。由于岩石中方解石网脉发育，而方解石网脉抗风化能力较差，故风化表面常呈灰黑色刀砍状，厚420m～450m。

白垩系（K）：为一套紫红色内陆湖相沉积，零星分布于矿区马口岩体东西两侧及矿区东南角，不整合覆盖于其它地层之上。岩性主要为紫红色砂岩、砂砾岩、钙质砂页岩等，砾岩中砾石成分复杂，有砂岩、白云岩、灰岩、花岗斑岩、石英岩等砾石。

2.2 矿区构造

2.2.1 褶皱

矿区内主要褶皱构造为界牌岭背斜，属官余复式向斜中的次一级褶皱，它由三个小背斜和三个小向斜组成。主背斜轴向北东23°，轴面向东南倾斜，往北至140线轴面近乎直立，该背斜以15°～20°倾伏角向北北东倾伏于良田坪。背斜核部为石磴子组灰岩，两翼由测水组砂页岩组成，形成良好的封闭构造，但东西两翼分别受F1、F3两条走向断层所切割。

界牌岭倾伏背斜上部有厚度较大的含铍萤石矿体，而深部则是锡铅锌多金属矿体。矿区地表出露的花岗斑岩多沿背斜轴部分布，在空间上严格地控制了本区岩浆活动及成矿作用。

2.2.2 断层

矿区断裂构造较为发育，按其产状分为近SN向、NW向和NE向三组。

（1）近南北向断裂：主要有四条：F1、F3、F4、F5，走向一般北东15°，其中F1、F3、F4、为走向正断层，倾向110°左右，倾角50°～90°不等；F5为走向逆断层，倾向280°～290°，倾角60°左右；其中F4规模较大，走向长3km～4km，分布于倾伏背斜轴部。该断层有多期活动，早期表现为张性特征，而后期又表现为压扭性特征。

（2）北西向断裂：主要有四条，其走向295°～320°，倾向北偏东，倾角40°～70°。包括F201、F202、F401、F402扭性横断层，本组断裂常错动南北向断层，水平错距一般百余米。

（3）北东向断裂：包括F301、F302压扭性横断层。走向北东60°，倾向北西，倾角70°～80°。该组断裂常错动南北向断层，造成地层走向不连续。

2.2.3 节理

矿区节理、劈理非常发育，尤其在F4断层两侧的石磴子组灰岩中节理、劈理成带出现，按其产状可分三组：

第一组：倾向110°～120°，倾角60°～75°，该组节理最为发育，在背斜轴部密集带达40条/m。

第二组：倾向170°～190°，倾角80°左右，与其共轭的为第一组节理，该组节理不甚发育，一般密度为3条/m～5条/m。

第三组：为层间裂隙，倾向280°，倾角26°，但发育差，密度一般为2条/m～3条/m。

上述三组节理裂隙均被后期热液矿物所充填，形成锂云母、萤石细脉（微脉），常伴有Be、Sn、W、Pb、Zn、Cu等矿化，在矿化密集区形成锡铅锌铜矿体。

2.3 矿区岩浆岩

矿区内岩浆活动较强烈，经过近期的勘查，地表裸露的大小岩体有8处，在-40、0、40、80 m中段及-200 m标高的钻孔中均见到了花岗斑岩，呈岩墙、岩脉产出，总体走向为北北东向（10°～20°）。呈岩墙产出者一般倾向南东东，局部倾向北西西。倾角75°～90°。地表出露面积不大，最大为0.12km2，最小者仅200 m2。据深部钻孔及坑道揭露显示，花岗斑岩系燕山晚期岩浆沿界牌岭短轴背斜核部及F4断裂上侵充填而成，岩体的总体走向与主构造线方向一致。这些岩体在一定深度是连在一起的。

岩石呈浅灰白色、浅黄色，斑状结构，块状构造，斑晶主要为长石、石英,大小在5mm～10mm×15mm～30mm。岩石斑晶含量约30%～45%。基质主要为石英、长石、黑云母等组成，含量约为55%～70%。

矿区内花岗斑岩的研究工作较深入，前人对区内花岗斑岩采用了铷-锶法测定同位素得出了岩体年龄值为87.9±2.5Ma；后有人对花岗斑岩中的锆石进行SHPIMPU-Pb年代学研究，得出206Pb/238U加权平均年龄为92.0±1.6Ma（MSWD=1.05），这些研究均表明界牌岭矿区花岗斑岩为燕山晚期，矿区内的花岗斑岩是成矿母岩，为区内成矿提供了丰富的物质来源。

2.4 矿区蚀变特征

因受岩浆热力及热液活动作用的影响，区内岩石蚀变十分普遍，蚀变程度高，蚀变种类多。主要集中在花岗斑岩体边部和含矿构造带及顶底板围岩中。主要蚀变类型有云母化、黄玉化、云英岩化、萤石化、硅化、绿泥石化、矽卡岩化、大理岩化及碳酸盐化等。其中云母化、萤石化、云英岩化、锡铜矿化等与锂矿化关系密切，矿化强度与蚀变强度呈正相关关系。

云母化是区内最常见的也是最重要的一种蚀变，是一种中低温热液蚀变，出现的特征矿物主要有绢云母和铁锂云母。该蚀变主要分布于地表浅部、花岗斑岩的外接触带及断裂破碎带中；具有云母化强，则萤石矿化也强的规律，常常是寻找锂矿的直接标志。

黄玉化：黄玉是矿区内黄玉化所出现的标志性矿物，它常常与云母化、萤石相伴出现。常分布于花岗斑岩的内接触带、断裂破碎带中，一般黄玉化强则锡矿化也强。另外在萤石矿体中也见有较多规模不一的锂云母黄玉细脉。

萤石化：该蚀变常出现在地表浅部及断裂破碎带中，常与锂云母化、黄玉化一块出现。在近地表的萤石矿中，常与锂云母相伴出现。萤石在断裂破碎带中，常与黄玉伴生，呈细脉状产出。

3 矿石特征

3.1 锂矿化花岗斑岩矿物特征

矿石矿物成分主要为萤石，铁锂云母（含量20%～35%）等，次要矿物有石英（含量30%～50%）、长石（含量20%～40%）、少量的黄玉、白云母、绢云母、水铝石、绿泥石、氟镁石、硅镁石、黄铁矿、磁黄铁矿、褐铁矿、方铅矿、毒砂及锡石。铁锂云母主要呈自形-半自形粒状产出，鳞片花岗变晶结构，鳞片边部易被高温熔蚀部分呈现港湾状、星点状、致密浸染状结构，常与白云母、绢云母、黑云母一起形成集合体产出。

3.2 锂矿化云英岩矿物特征

锂矿化云英岩中成份较为复杂，主要矿石矿物为锡石、萤石、黄铜矿、铁锂云母，矿石矿物含量40%～50%；此外见有少量闪锌矿、菱锰矿、方铅矿、黑钨矿、锆石、黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂、褐铁矿等矿物。脉石矿物主要为石英（含量50%～60%），次要为黄玉（含量2%～5%）、白云母、绢云母（含量1%～5%）。石英岩中铁锂云母的结构简单，以鳞片花岗变晶结构为主，脉状构造、浸染状构造及块状构造。铁锂云母片幅较粗大的部分，粒径0.5mm～0.7mm×1.0mm～2.5mm，常具有锆石包体和棕-褐色放射性晕圈斑点，周边常被细粒石英交代而呈不规则状。铁锂云母片幅较小，粒径0.0mm7～0.08mm×0.2mm～0.7mm，与细粒石英、萤石、黄玉构成基体产出，其包体较少，无放射性晕圈斑点。

4 成因浅析

界牌岭矿区本次勘查131线剖面的ZK3/131钻孔揭露及化学分析结果表明锂矿化主要位于浅部的花岗斑岩中，且矿化较强。深部云英岩中锂矿化主要发育于节理、裂隙发育强烈锡铜矿化较强的部位。萤石矿化灰岩中的锂矿化主要呈星点状，浸染状产出，品位相对较低。Li、Rb、Be、F等元素赋存位于界牌岭矿床的顶部，这表现出了矿床具有垂直分带和水平分带特征。现对矿区内部锂矿化的成因进行分析。

4.1 构造

矿区内构造发育，具有多期次多阶段的岩浆活动特征，根据断裂破裂带岩石微量元素分析结果，F4断层中的Li元素含量高出地壳克拉克值近50倍。F4断层是矿区内良好的控岩构造、导矿构造、容矿构造。深部的花岗斑岩岩浆沿F4破碎带侵入同时带入大量的成矿热液，花岗斑岩在侵位过程中，富含Li、Rb、Be、F等元素、硅质的花岗质溶液向顶部和两边的构造裂缝渗透，内部Li、Rb、Be、F等元素不断富集，随着温度降低，熔体-溶液中的成分的分异演化，各种矿物开始结晶析出，铁锂云母等硅酸盐矿物相续结晶，在岩浆活动作用下再运移至有利构造部位富集并形成了富含Li的萤石锡多金属矿体。

4.2 岩浆岩

界牌岭萤石锡多金属矿床的成矿母岩为燕山晚期的是浅成-超浅成的花岗岩类，可为成矿提供大量的物质来源。岩浆与围岩发生接触交代作用和热液蚀变作用，部分过渡型离子（Fe2+、Fe3+、Mn2+、Mn3+）及Al3+、Be2+等元素。发生类质同象替代，形成含铁硅酸盐、铝硅酸盐、铍硅酸盐和硼硅酸盐矿物。岩浆后期，内部的Li、Be、Rb、Nb、Ta等稀有元素随着的热液运移至岩墙、岩支、岩脉顶部富集，并发生交代作用形成含矿硅酸盐络合物，岩浆热液流体中金属阳离子与层状铝硅酸盐交换生成铁锂云母等矿物，F-、OH-等阴离子与铝硅酸根在高温作用下结合形成黄玉，与钙离子结合形成萤石。经过一些列的物质组分带出和带入的复杂置换过程，最终形成了含有萤石、黄玉、铁锂云母化的花岗斑岩。

矿区内部富含岩浆成矿元素的气水岩浆热液向上在侵位，沿着地层的断裂、裂隙、节理等向上部入侵，并萃取了围岩中的成矿元素，在此过程中，地表水、裂隙水不断加入，在岩浆结晶的晚期，含矿热液在压力差及浓度差的作用下，沿构造裂隙运移，Li、Rb、F、Be等成矿元素和围岩发生热液交代作用，产生云英岩化、铁锂云母化、黄玉化等。下部岩浆继续上侵，与围岩发生交代作用，Sn、Cu、Pb、Zn等元素在经历高-低温成矿阶段作用并转移和富集后形成了锡石、铜、铅锌等矿物，呈浸染状、星点状、细脉状等分布于云英岩中，因此形成锂矿化的锡铜矿化云英岩。

5 找矿方向

（1）矿区矿化受构造及围岩的制约，沿裂隙常见密集发育的铁锂云母花岗斑岩或含硫化物的锡铜矿化云英岩网脉带，岩石具强烈铁锂云母化、云英岩化、黄玉化、萤石化，这是寻找锂矿的直接标志。

（2）根据矿区以往及本次勘查剖面资料，131线以北至140线，蚀变常出现在地表浅部及断裂破碎带中，锡石、铁闪锌矿、黄铁矿、毒砂等矿物呈浸染状、细脉状分布于云英岩中，同时伴随着铁锂云母化、黄玉化出现。裂隙发育较好，锡铜矿化较强云英岩中锂矿化品位较高。因此，云英岩化强烈的区域应作为今后工作的重点区域。

（3）根据以往钻孔及本次勘查在131线钻孔等野外地质资料揭露了矿区内浅部的花岗斑岩中锂矿化较强。随着露天采坑的不断揭露，浅部的花岗斑岩不断的出露地表，因此，花岗斑岩内有巨大的找矿空间，尤其是浅部的花岗斑岩，露天采坑的花岗斑岩作为今后寻找锂矿工作的主要方向。

（4）矿区内部主要控矿断层F4西侧及矿区北部发育有大量的花岗斑岩脉，本次的勘查工作中仅ZK3/131浅部揭露的花岗斑岩，以往揭露的花岗斑岩又均未采集样品分析，地质工作程度较薄弱，深部、边部的花岗斑岩锂矿化情况，仍有待考究。因此，F4断层西侧、北部、深部、边部花岗斑岩寻找锂矿找矿有巨大的潜力，是长远的工作方向。

（5）矿区内ZK3/131钻孔岩芯进行取样分析，化验结果显示Li、F、Be元素达到工业品位，Li、Rb元素经常为共伴生存在。Rb元素可能存在矿化现象。因此，花岗斑岩中Li、Rb元素找矿可以作为下一步矿区找矿的重点方向。