扬子东南缘裂谷盆地的沉积作用与含矿建造

（一）裂谷盆地充填序列中的含矿建造

该建造包括板溪群、高涧群。已知有锰、铁、磷、铜、水云母黏土等矿产，其中锰矿主要为板溪群马底驿组含锰钙质板岩、紫红色含锰板岩，五强溪组含锰石英砂岩，为风化淋滤次生富集而成，偶见锰矿薄层条带、透镜体与团块，由于沉积环境动荡不稳定，锰矿没有大的聚集，Mn与Al、K、Ca、Mg、T等元素呈正相关，黏土质、钙镁质沉积物含锰质较高。该期铁、磷、铜、黏土含矿层位较多，但一般规模很小。

1.含铁建造

铁矿赋存于板溪群马底驿组，有沉积型、火山喷发-沉积型、沉积变质型3种类型。沉积型赤铁矿仅见于大庸县大湾，矿层赋存于马底驿组浅变质长石砂岩及含铁砂岩底部，矿层最大厚度1.72m，最高品位：TFe34%，矿层不稳定。赤铁矿产于海侵旋回的下部，属浅海相近滨海的氧化环境沉积。

火山喷发-沉积型赤铁矿见于益阳沧水铺地区。含铁建造由马底驿组底部紫红色板岩之下的细粒火山角砾岩、凝灰岩、凝灰熔岩夹粗粒火山角砾岩组成。含铁层呈似层状、条带状，张家湾至石岭段长3000m，宽50～150m，太阳坡段长1500m，宽300m，台上屋段厚约30m。赤铁矿主要赋存于火山角砾岩中，呈砾石产出，部分亦为胶结物，赤铁矿砾石化学成分：TFe41.5%、SFe40.8%～49.8%、TiO20.5%～0.8%。砾石质赤铁矿石主要矿物成分为赤铁矿及少量镜铁矿，赤铁矿呈微粒至鳞片状集合体，以胶结物的方式出现，矿石品位：TFe32.8%～45.7%、SiO223.8%、Al2O36.3%、MgO0.15%、CaO0.25%。赤铁矿砾石含矿率仅为2%～10%。赤铁矿透镜体与紫红色板岩、铁质板岩、灰色板岩交替出现，呈过渡关系。成因属与火山喷发作用有关的沉积型赤铁矿。

沉积变质型磁铁矿见于桃江县浮邱山及双峰县蒋市街等地，产于桃江花岗闪长岩体和紫云山、歇马花岗岩体的外接触带中。含铁建造为板溪群马底驿组上部的灰紫色含磁铁矿的砂质板岩、灰紫色板岩及斑点状板岩，属氧化环境下的浅海相含铁黏土岩类沉积。含铁建造厚480～1080m，其中有多层含磁铁矿的砂板岩，多达126层，单层厚0.02～30m，累计总厚0.52～67m，厚度不稳定，有膨胀及收缩现象。矿石品位：TFe最高88.69%。矿物成分主要为磁铁矿、褐铁矿、绿泥石、石英，少量白云母、黄铁矿、黄铜矿等。具自形、半自形粒状结构，条带状构造。磁铁矿呈八面体，星散分布于砂板岩中，颗粒细小，粒径一般为0.5～1.5mm。由沉积的含铁黏土质建造经区域变质、热力接触变质而成。

总之，新元古代板溪早期（马底驿期）的含铁紫红色黏土岩建造，是湖南省已知最古老的含铁建造，主要展布在围绕扬子古陆边缘的浅海相区，由于其时地壳不稳定，沉积环境动荡，分异性差，含铁低，铁矿不具工业价值。

2.含铜建造

新元古代含铜沉积较普遍，铜矿赋存层位主要为冷家溪群和板溪群马底驿组，已知有关的铜矿产地50处，按其成因主要有沉积变质型和与火山岩有关的火山热液型两类，前者多属与含铜黏土岩类沉积有关的含铜建造，常称为板岩铜矿。

板溪群、高涧群中的含铜钙质黏土岩建造较冷家溪群含铜黏土岩建造更为重要，分布亦较广泛普遍，板溪群马底驿组、高涧群黄狮洞组是湖南省内一个较为重要的含铜层位，有上、下两层铜矿化。含铜层严格受马底驿组、黄狮洞组底部钙质岩段的控制。马底驿组含铜板岩主要分布于保靖县大岩、古丈县黄泥溪、沅陵县荔枝溪、楠木铺、花岩山、庙王山、晒谷塔、齐眉界、张家坪、黄土坡、三门洞、沪溪县欧溪、上堡、麻阳县栗坪、芷江县中寨坡等地，其中上堡为小型铜矿床。马底驿组钙质岩段含铜建造，为海侵旋回下部，面上由北而南沉积物由粗变细，颜色由紫红色逐渐过渡为灰绿色，厚度增大，石门县杨家坪剖面厚19m、常德县太阳山厚367m、永顺县施溶溪厚1063m、安化县杨林厚1122m、沅陵县松溪厚1199m。

松溪剖面该建造中上部灰绿色岩层中见厚0.1～3.7m的含铜板岩，含铜浅色层多者可达数十层，铜矿化体单层呈条带状、扁豆状，一般长数米至数十米，主要有用矿物为辉铜矿、斑铜矿，次为黄铜矿、黝铜矿、孔雀石、铜蓝等，Cu品位0.2%～0.9%，最高2.9%。建造中下部常见碳酸盐岩沉积，碳酸盐岩石中普遍含铜，含铜碳酸盐岩多者可达10余层，单层厚1m至数十米，呈层状、似层状、透镜状断续分布。主要铜矿物为辉铜矿，次为斑铜矿、黄铜矿，氧化矿物有孔雀石、铜蓝等，铜矿物呈细粒状浸染状散布，具条带状构造，Cu品位一般0.02%～0.07%，最高0.74%，矿化不及含铜板岩强。该含铜建造以沅陵、麻阳、安化一带最发育，属浅海相还原环境黏土岩类沉积。

板溪期火山岩型含铜建造见于益阳县沧水铺地区，铜矿化产于板溪群马底驿组下部紫红色板岩之下的火山角砾岩、流纹质凝灰熔岩中，呈星散浸染状。金属矿物有辉铜矿、黄铜矿、斑铜矿、孔雀石、黄铁矿、磁铁矿、赤铁矿、毒砂、辰砂、锑华等，含铜品位一般较低，最高可达3%。

综上所述，充填序列中含铜建造较为发育，有含铜火山岩建造、含铜黏土岩建造、含铜砂岩建造、含铜火山-碎屑沉积建造、含铜碳酸盐岩建造。铜的沉积与还原环境有关，主要铜矿物为辉铜矿。铜矿成矿物质来源与中性、中酸性、中基性海底火山喷发活动有关。由于沉积环境动荡，尚未形成大规模的集聚，但足以为后期热液改造叠加成矿提供矿质来源，即所谓的“矿源层”。

3.含磷建造

含磷建造位于高涧群岩门寨组上部，由灰绿色、紫红色、紫灰色、浅灰白色条带状含磷灰石千枚岩，千枚状板岩或条带状含磷灰石粉砂质板岩、粉砂岩及长石石英砂岩等组成，与下伏地层呈整合接触，与上覆下南华统长安组含砾板岩呈整合至平行不整合接触。含磷建造厚100～600m，属海退旋回上部的浅海相碎屑黏土岩类沉积，含磷2～6层，含磷层厚l～2 m，呈层状、似层状产出，层位稳定，矿物成分以重结晶的磷灰石为主，化学成分：P2O51.99%～1.05%、K2O3.46%、MgO1.1%～1.971%、CaO0.02%～0.19%。含磷层分布于新化县坪下、厚溪和长沙县莲花桥等地，此外赣西东桥亦有含磷反映，但含磷都较低，尚难以工业利用。

4.水云母黏土建造

水云母黏土赋存于板溪群多益塘组中，岩性为灰白色板岩与粉砂质板岩、紫红色板岩，夹少量长石石英砂岩，厚数百米，灰白色板岩风化残积物可作陶土、瓷土，黏土矿物以水云母为主，少量高岭石，化学成分：SiO258.77%～76.84%、A12O313.74%～23.65%、K2O3.52%～5.18%、灼失量3.72%～5.06%、SO30.001%～0.027%，耐火度小于1835K，大部分含Fe2O3小于3%，最低0.972%，地方曾开采作陶土用。主要分布在湘潭县谭家坝、指方桥等一带，有一定潜在的利用价值。(www.xing528.com)

（二）裂谷盆地调整期（南华冰期）含矿建造

该含矿建造主要处于南华纪早冰期阶段，沉积类型较齐全。蕴藏有铁、锰、磷等重要矿产，储量丰富，在含矿沉积建造中占有重要地位。

1.含铁建造

含铁建造赋存于富禄组中，主要分布于N26°00′—27°20′，西起通道、洞口，经新宁、祁东，东止于安仁一带，呈东西向展布。该建造属高硅铁质建造，以条带状赤铁-磁铁石英岩为主，形成于长安期中时，属温暖、炎热气候条件下氧化环境产物。

含铁建造赋存于海侵序列中，厚20～120m。含铁建造下伏岩性为砂质板岩、绢云母板岩、含砾砂质板岩、千枚岩，局部偶夹白云岩透镜体，厚约300m，江口地区长安组厚3000m，为沉积中心；上覆岩性为紫红色、灰绿色、浅黄色千枚状砂质板岩，千枚岩，绢云母板岩夹白云岩、灰岩透镜体，厚100～240m。含铁建造由灰紫色、灰绿色含铁板岩，含磁铁矿板岩，含铁千枚岩，含铁砂岩和铁矿层组成。一般含铁建造厚度越大，矿层越厚。

江口地区含铁建造属于一个完整的海侵旋回，为韵律性强的复理石碎屑岩建造，中上部夹少量火山沉积物质。

矿石中赤铁矿绝大部分结晶呈显微鳞片状、柱状他形晶，属次微粒和极微粒的欠均匀嵌布类型，磁铁矿粒径0.02～1mm。还有次生褐铁矿和黄铁矿晶体、粒状集合体、团块、细脉。石英粒径0.004～0.04mm，绿泥石、绢云母多呈鳞片状。

矿石化学成分单样分析（最高值）：TFe45.46%、P0.7%、S2.342%、SiO258.45%、Al2O39.92%、CaO6.74%、MgO4.59%、灼失量5.85%、WO3 0.1%、Au0.67×10-6。值得特别提出的是一般含金0.1×10-6，属微含金的铁硅质建造。微量元素W丰度高也是洞口地区含铁建造的一个特点，矿石最低含W量达100×10-9。

祁东地区铁矿石品位：TFe29.73%、FeO7.99%。磁铁矿粒径0.01～0.5mm，赤铁矿粒径0.005～0.2mm。据单矿物分析，其化学成分：TFe69.825%、FeO29.43%、Fe2O367.15%。含铁建造TFe呈跳跃式韵律性变化，顶、底界线均属渐变型，显示了沉积环境在时间和空间上的韵律性、周期性变化。

绥宁地区含铁建造厚8～90m，含铁矿4层，含铁石英岩试金分析，金含量介于（0.12～0.35）×10-6之间。通道地区含铁矿4层，矿石光片中见自然金产于镜铁矿细脉中或呈线状嵌于围岩中，他形不规则状，粒径小于0.01mm，Ⅱ矿层含金（0.034～1.22）×10-6、Ⅲ矿层含金（0.11～0.18）×10-6、Ⅳ矿层含金0.07～0.13×10-6。

综上所述，研究区南华纪早冰期含铁建造层位稳定，围绕雪峰山东南麓分布，明显受陆块边缘大型古断裂带控制，含铁建造以安仁、祁东一带较为稳定，并含少许碳酸盐类岩石，洞口至通道一带由于受洞口北东向陆缘裂谷带的影响而较为复杂，铁矿层数增多，含铁岩系厚度加大，铁矿质量变差，以泥质、砂泥质、硅质沉积为主，并有明显的含金显示。含铁建造总厚2.4～186m，各地变化很大。铁矿层最大厚度可达104m。各地含铁建造的含铁度（矿层厚度与全铁品位乘积的总和）变化显示，含铁度变化很大，两极值相差悬殊，显示裂谷成矿特点。含铁建造内由铁矿层所组成的韵律，厚7～12m，由薄层赤铁矿、磁铁矿与黑灰色、紫灰色、灰绿色的硅质、泥质、砂质板岩互层组成，有时夹有硅质岩、粉砂岩或细砂岩。铁矿单层与夹层厚度多在8cm以下，偶见有厚度大于1m的夹层或厚度大于20cm的铁矿单层。据烂阳矿区Tc822Ⅳ号铁矿层统计资料，下矿层厚9.8m，其中有铁矿单层138层，累计总厚5.68m，含矿率0.58，铁矿单层平均厚度4.6cm；上矿层厚14.8m，其中有铁矿单层292层，累计总厚9.26m，含矿率0.612，铁矿单层平均厚度6.9cm。铁矿单层及夹层具有微层理，组成更次一级的显微韵律，厚仅0.3～1mm，铁矿单层中有小于0.1mm的微层。这种很强的韵律性、不稳定性和复杂性是南华纪早期陆缘裂谷盆地含铁建造的特色。

2.含锰建造

南华冰期是新元古代最重要的锰矿形成时期，工业矿床多与扬子陆块东南被动陆缘与雪峰旋回拉张构造背景有关的裂陷盆地环境相关联。含锰建造大致呈东西向展布，主要分布在N27°20′—28°20′之间，位于南华纪早期含铁建造分布区以北，大致平行排列，属间冰期温暖气候条件下沉积，富含有机质、黄铁矿，属黑色页岩碳泥质碳酸盐相生物化学沉积建造，为地壳相对稳定时期半局限浅海盆地半封闭条件下还原环境产物。含锰建造相当稳定，颇具特色，简称为含锰黑色页岩建造。代表性矿床有民乐锰矿及湘潭锰矿等。

大塘坡组含锰岩系，由一套纹层状、薄层状富含碳质及黄铁矿的黑色页岩、黏土岩，局部含锰灰岩，夹碳酸锰矿层组成，厚十几米到四五十米。碳酸锰矿层通常呈大型层状、似层状，或呈碳酸锰夹黑色页岩的韵律互层。主要分布在湘西泸溪、凤凰、花垣、麻阳、大庸等地，湘中湘潭、湘乡、宁乡等地及湘西南，洞口、黔阳一带。

湘西地区，锰矿一般产于大塘坡组下部，有工业锰矿层2层，由若干似层状、透镜状矿体紧密交叠而成。矿石中有机组分含量一般为2.0%～2.5%，碳质常与黏土质组成相间的细纹层，纹理宽一般为0.1～0.3mm，呈平直或微弯曲密集相间排列；湘中地区，含矿地层主要为黑色碳质页岩、条带状含碳质粉砂质页岩夹似层状碳酸锰矿，矿层之下为灰色硅质页岩，黄铁矿很多呈薄层产出。矿层之上为深黑色页片状碳质页岩，含少量星点状或结核状黄铁矿。矿层呈层状、似层状产出，一般只有1层，局部于主矿层之上2～4m处黑色页岩中有1～2层透镜状小矿体；湘西南地区，该区段大塘坡组内夹碳酸锰矿3层。主矿层产于大塘坡组底部，距底板1～5m，矿体呈似层状产出，沿倾斜方向厚度变化较大，一般0.4～2.0m，深部为0.4～6.2m。中间是局部的小矿体，主要由互层状、薄层状菱锰矿石组成；顶部矿体由互层状、薄层状、角砾状、块状矿石组成，呈小透镜状产出。