該礦床成礦系列位於華南微板塊(ⅰ級)，不同礦床分屬揚子地臺構造帶(ⅱ級)江南(桂北)陸塊(ⅲ級)和華南大陸邊緣構造帶(ⅱ級)桂中-桂東邊緣海(ⅲ級)。
新元古代早期的儋州期，由於揚子超大陸的再裂解，形成了揚子板塊和華夏板塊，兩個板塊之間走滑拉張形成了華南裂谷盆地，並不斷擴張沈降形成邊緣海。儋州期，桂北和桂東屬於邊緣海的壹部分，經歷了壹個海岸-淺陸架-半深海的沈積環境。
早震旦紀，桂北-桂東地區為冰川海洋沈積環境，總體為冰川淺海相。但桂北資源與桂東和縣之間的都龐嶺地區存在古島，使資源的近陸區為濱海相沈積，而龍勝、三江地區為淺海陸架相沈積，桂東鷹揚關地區為淺海-半深海沈積。其中，早震旦世福祿間冰期，桂北處於濱海-淺海環境，桂東處於淺海-半深海環境。晚震旦世，該區為淺海-半深海環境。
早震旦世中晚期-早寒武世仍以走滑伸展為主，早寒武世千竹寺期達到最大伸展期，之後以熱沈降為主。中寒武世以後，盆地開始萎縮。因此，寒武紀繼承了晚震旦世的海侵，基本上與震旦紀連續沈積。而且在寒武紀，廣西中東部邊緣盆地實際上向西延伸至隆林、靖西、德保，有中、上寒武統出露為證。桂西中上寒武統由碳酸鹽巖或碳酸鹽巖夾碎屑巖或碳酸鹽巖組成，屬於臺地相或淺陸架-亞深海上斜坡亞相，桂北和桂東寒武系幾乎全部由馬寶層序的陸源碎屑濁積巖組成，為亞深海槽-盆地相沈積。
寒武紀末期的郁南運動對本區影響不大，奧陶紀基本繼承了寒武紀的沈積環境，壹般由深海復理石和類復理石沈積組成。
奧陶紀末，北移影響全區，僅在興安地區發現下誌留統半深海復理石沈積，除秦方海槽外，其他地區全部褶皺隆升成陸。
本區出露地層有新元古代儋州群、下震旦統長安組、福祿組(桂北)、鷹陽關組(桂東)及南沱組、上震旦統陡山沱組、老豹組(桂北)、夏龍組(桂東)，部分地區有奧陶系和誌留系分布。含礦圍巖主要為下震旦統鷹揚關組細碎屑巖夾白雲巖、矽質巖、泥質巖，下寒武統清溪組中基性火山巖夾碳酸鹽巖、矽質巖，黑色(碳質)頁巖夾矽質巖或矽質巖夾細碎屑巖，或上寒武統細碎屑巖夾大理巖、層狀矽卡巖、泥灰巖、砂頁巖夾碳酸鹽巖、層狀矽質巖。
新元古代巖漿活動強烈，當時中基性海底火山爆發。如新元古代早期，龍勝三門地區儋州群中部夾有總厚度300 ~ 800米的中基性海相火山巖，誕生了碧玉和矽質巖。在新元古代震旦紀，鷹陽關地區鷹陽關組中有總厚度為590米的細碧斑巖。此外，部分礦區還有加裏東期和燕山期花崗巖類及少量基性巖脈。
二、礦床成礦系列的主要地質特征
該礦床的成礦系列由五個礦床類型(陰陽關型、半壁型、懷群型、牛塘街型和秦家型)組成，各礦床類型的主要地質特征見表4-1。
1)五種礦床類型的重要區別在於礦化類型不同。鷹陽關型礦化類型為鐵礦，主要為磁鐵礦、赤鐵礦(三江地區)、鏡鐵礦(鷹陽關礦區)；半壁型礦化類型為重晶石；懷群型以釩礦石為主，常伴有石煤、銀、鉬礦化，有時石煤伴有釩礦化；牛塘界線型以白鎢礦化為主，伴有鉍、銀礦化；秦家式主要礦化類型為錫和銅，其次為磁鐵礦。
2)含礦地層為新元古代下震旦統至中上寒武統，除鷹揚關鐵礦為下震旦統鷹揚關組或福祿組，秦家錫銅礦為中上寒武統外，其余三個含礦地層均為下寒武統清溪組，表明清溪組為本區重要的含礦地層，或早寒武世為本區重要的成礦期，與早寒武世不同。然而，這三種沈積類型在清溪組的賦存位置有所不同。壹般來說，半壁礦床多位於清溪組底部，懷群礦床位於清溪組下部，牛塘界線礦床位於清溪組二段，位於清溪組中部。
3)其容礦巖石巖性為砂巖頁巖，但不同礦床有所不同。鷹陽關鐵礦多中基性火山巖，產出石英巖、矽質巖和碧玉巖，反映了其成礦作用與火山作用的密切關系，即與火山噴發期間或之後的火山噴流熱水沈積有關；秦家和牛塘邊界礦床中還夾有碳酸鹽巖和泥灰巖，層狀矽卡巖十分發育，反映其成礦溫度可能較高。半壁和懷群礦床的含礦巖性為* * *，主要由黑色頁巖(石煤)和矽質巖組成。釩礦物賦存於黑色碳質頁巖中，重晶石的直接頂底板為矽質巖，但黑色頁巖常產於含礦巖系的上部和下部，表明其沈積環境為滯流靜水還原盆地，但重晶石礦物形成於相對氧化條件，而釩礦物形成於還原條件。
4)綜合分析，除鷹陽關鐵礦震旦紀中基性火山活動與熱液沈積成礦有關外，其他礦區的侵入巖漿活動與層狀矽卡巖的形成和成礦無直接成因關系。
5)礦體均呈層狀、似層狀、透鏡狀，具有多層產出的特點；礦體產狀與容礦圍巖產狀壹致，同步褶皺；礦石具有泥質結構或細粒結構，重晶石還具有放射狀球晶結構。即使在陰陽關鐵礦區，磁鐵礦粒度壹般也只有0.02 ~ 0.5 mm，鏡鐵礦呈細鱗片狀，體現了礦物粒度細的特征，這與深部含礦熱水與海水混合，礦物形成時處於快速冷卻狀態有關。同時，礦石具有條帶狀、條帶狀、微層狀和角礫巖結構。這些特征反映了該成礦系列中的礦床具有明顯的熱液沈積成礦特征。有些礦區雖然也有小的脈狀體，但壹般不會獨立形成礦體。比如秦家礦區有時會出現細小的脈狀礦體，但壹般規模較小，不遠處就會被指出來。鷹陽關礦區應時鏡鐵礦脈、牛塘界礦區含白鎢礦的應時脈、半壁礦區應時重晶石脈與礦體相交，但均產於礦體中，不穿過礦層。這些脈狀礦體的產狀特征表明，它們的成礦作用主要與成巖期或同構造期的斷裂有關。
表4-1桂北、桂東新元古代-寒武紀熱水沈積鐵、釩、鎢、錫、銅、重晶石礦床成礦系列特征簡表
6)區內各礦床類型均有熱液沈積巖，秦家、牛塘界礦床有層狀矽卡巖，其他礦床類型均有矽質巖，其中鷹陽關鐵礦的矽質巖有石英巖和碧玉，半壁重晶石礦床的重晶石既可視為礦體，又可視為熱液沈積巖。
7)除強烈熱液沈積作用形成的熱液沈積巖外，各礦區其他熱液蝕變微弱。蝕變類型以矽化和矽卡巖化為主，不同礦床類型也有差異。矽化作用存在於所有礦床類型中，矽卡巖化僅存在於秦家和牛塘邊界礦床中，大多數礦床類型中存在微弱的黃鐵礦化。
8)該系列礦床規模不大，壹般為中小型。
三。礦化及成礦模式
1)由於本區從新元古代早期儋州期至早震旦世壹直到早寒武世中晚期以走滑伸展為主，因此盆地在中寒武世以後開始萎縮閉合。因此，該類礦床成礦系列的成礦作用受新元古代早期以來形成的華南裂谷盆地或裂陷槽控制，其沈積作用壹般處於淺-淺海-亞深海環境。由於區域性同沈積斷裂(如三江、龍勝-永福、夏磊-馬嶺等)的反復活動。)區內多次發生熱液沈積成礦作用，從早震旦世中期、早中寒武世至中晚寒武世早期相繼形成礦床，形成了區內的鷹陽關、半壁、懷群、牛塘界和秦家礦床。由於早寒武世千竹寺期是盆地最大的伸展期，也是熱液沈積成礦最有利的時期，正因為如此，早寒武世成為該區最重要的成礦期。半壁型、懷群型和牛塘街型三種礦床類型均形成於此。
2)鷹陽關式鐵礦床屬於塗光池等人(1993)劃分的新余式鐵礦床，認為是形成於新元古代和早震旦世的熱水沈積礦床。根據廣西的成礦地質特征，廣西相應的鐵礦稱為鷹陽關式鐵礦，廣西以鷹陽關-大浪鐵礦床為代表，其地質特征已在第三章第壹節敘述。此外，廣西三江地區的福祿組還有林西、老豹、沖桿等多處鐵礦，曾被稱為“三江式”鐵礦。在空間分布上，童家福等(1987)曾將華南新元古代沈積鐵礦劃分為兩個成礦帶。壹條是北帶，即江南隆起南緣，西起廣西三江，經湖南河口、啟東，到達江西新余、益陽。另壹條是南帶，即華夏古陸北緣成礦帶，西起廣西鷹陽關，經廣東龍川北陵、江西石城至福建建陽(圖4-1)。這兩個成礦帶位於裂谷盆地的兩側。廣西鷹陽關鐵礦床位於裂谷盆地的兩側，分屬兩個成礦帶的西端，但礦化強度明顯不同。鷹陽關地區處於裂谷盆地的邊緣。早震旦世早期鷹陽關期，由於繼承性走滑伸展，地殼強烈凹陷減薄，導致中基性火山巖多次噴發，在鷹陽關組四個巖性段，尤其是鷹陽關組壹段均有火山巖產出。而在火山熔巖中，有呈星形或條紋狀分布的塵狀和粒狀磁鐵礦，Fe含量壹般達到7% ~ 8%。鷹陽關礦區的富鐵礦體就位於這壹巖性段上，顯示了鐵礦成礦與火山作用的密切關系。火山活動不僅為鐵礦成礦提供物質來源，也為熱水對流提供動力。鷹揚關組碎屑巖少，深灰色-黑色巖石，水平條帶狀層理和細粒層理發育，富含黃鐵礦，下部有多層矽質巖和較多碳酸鹽巖，表明桂東地區當時總體處於淺海-次深海環境。礦區大量基性火山巖的特征表明，控制盆地的斷裂可能是地殼深部斷裂，鷹陽關礦區含礦層中同生角礫巖的產出反映了該區同沈積斷裂多次活動的特征，不僅控制了盆地的發育和火山巖的噴發，而且明顯控制了與火山作用有關的熱液沈積成礦作用。由此在礦區鷹陽關組二段形成了以鏡鐵礦為主的富鐵礦體和與之相關的矽質巖、石英巖、碧玉等熱液沈積巖，鏡鐵礦的爆發溫度為250 ~ 390℃，也顯示了成礦作用與熱液作用的成因聯系。鷹陽關早期，鷹陽關地區發育火山巖、千枚巖和碳酸鹽巖，以含Fe3+鏡鐵礦為主，表明其處於淺海陸架和相對氧化環境。至陰陽關中晚期，盆地處於相對穩定期，海水變深。該區逐漸成為亞深海相、平靜水體的相對還原環境，形成了以磁鐵礦和石英巖等熱水沈積巖為主的大型貧鐵礦體。桂北三江地區早震旦世福祿期為淺陸棚環境。當時有壹些鐵礦化，其礦化強度明顯不如桂東鷹陽關地區，只有壹些赤鐵礦點或礦化點。有時在礦點產生少量磁鐵礦，但其產出特征表明仍為熱液沈積成礦。首先，這些鐵礦化明顯呈東北方向和沿三江斷裂帶分布，表明成礦作用受三江區域同沈積斷裂帶控制；其次，福祿組巖石中存在復理石韻律和底部沖刷構造，底部砂巖含有同生頁巖角礫巖，也說明當時存在同沈積構造活動，為熱液沈積成礦提供了有利的構造條件。鐵礦有1 ~ 3層。礦體呈層狀、扁豆狀，礦石呈條帶狀、薄層狀結構。石英巖產於矽化弱的礦層中(廣西地礦局，1985)。這些特征壹般反映出鐵礦化也具有熱水沈積的特征，但其礦化強度有限，礦化不發育，僅產出礦點或礦化斑。
圖4-1華南晚前寒武紀條帶狀變質鐵礦分布圖(根據童家福等，1987)
3)早震旦世至早寒武世中晚期，本區地殼以走滑伸展為主，在早寒武世千竹寺期達到盆地最大伸展期，因此早寒武世也是本區熱液沈積成礦最有利的時期。在伸展作用的影響下，盆地內的同沈積斷層繼續活動，同時在江南地塊邊緣的盆地大陸坡上形成壹系列水下隆起和凹陷。由於隆起區邊緣的強烈張力，次級同沈積斷裂發育，成為深部熱水的上升流通道，而受同沈積斷裂控制的局部窪地成為含礦熱水和有機質沈澱富集的有利場所，導致了早寒武世陸坡凹陷盆地重晶石、釩、石煤、鎢多金屬等壹系列成礦作用。桂北所處的正是這種成礦環境，所以早寒武世形成的半壁重晶石、懷群釩石煤礦、牛塘界鎢礦在桂北廣泛發育。
圖4-2三江球狀重晶石的有機色譜圖(根據塗光池等，1987)。
4)早寒武世走滑伸展加強，海侵擴大。桂北處於淺陸架-亞深海斜坡環境，對應地層為清溪組，下部為黑色(碳質)頁巖夾矽質巖，上部為砂泥巖互層，為濁積巖或重力流沈積。半壁重晶石礦床產於下寒武統清溪組(相當於梅樹村期)底部黑色頁巖與矽質巖的巖性組合中。該礦床是單壹的重晶石礦床。由於重晶石礦物本身具有含S6+的礦物地球化學特征，不能在還原條件下形成，但半壁礦區寒武系底部有石煤層和黑色頁巖，含礦層中矽質巖和重晶石礦石中的少量碳沿層理分布。同時，根據半壁礦區矽質球狀重晶石巖的有機萃取色譜分析(圖4-2)，有壹組C16-C18的峰和另壹組C26—C29的低峰，說明礦石中的有機質主要來源於低等細菌和藻類生物，高等生物的貢獻不大。同時Pr)/植烷(Ph)約為0.7，表明堆積成巖環境的氧化作用較強(塗光池等，65438這些特征表明半壁重晶石礦床應形成於邊緣斜坡上的壹個凹陷盆地的半封閉滯流環境中，在氧化還原界面附近的相對氧化條件下。礦體直接產於矽質巖中，呈層狀、層狀、透鏡狀產出，具有多層產出的特點。礦石具有細粒鑲嵌結構、放射狀球晶結構、眼球狀結構、層狀、條帶狀和結節狀結構，部分具有滑塌和褶皺構造。半壁礦區球晶重晶石中存在細小氣泡，永福王力礦區重晶石均壹溫度為105 ~ 270℃。半壁層狀重晶石的硫同位素分析結果表明，其δ34S為30.3，接近世界早寒武世海水硫酸鹽平均值(塗光池等，1987；李文燕等人，1991)。上述特征表明，半壁重晶石礦床是壹個熱水沈積礦床。礦床的成礦機制如下(圖4-3):在裂谷或拗拉槽環境下，由於早寒武世地殼走滑伸展作用增強，盆地邊緣同沈積斷層重新活動，地殼深部熱水在地幔熱能的驅動下，將Si、Ba等元素帶到海底邊緣斜坡的下沈盆地，並與海水混合。由於物理化學條件的變化，由於SiO2 _ 2的飽和，首先沈積為矽質巖。隨後，由於海底沈積物增厚，沈積界面逐漸接近氧化還原界面。在相對氧化條件下，含礦熱水中的Ba2+與海水中的SO2-4結合，形成沈積在矽質巖上的重晶石礦床。由於同沈積斷裂的反復活動，深部熱水多次上湧，從而形成多層矽質巖和重晶石礦體。
圖4-3桂北-桂東新元古代-寒武紀熱液沈積鐵、釩、鎢、錫、銅、重晶石礦床成礦模式圖。
5)早寒武世千竹寺期為懷群型釩成礦期。如前所述，千竹寺期是盆地最大的伸展期，最大的海侵期，也是熱液沈積和成礦最有利的時期。此時海平面上升，江南陸塊南緣的斜坡盆地形成了深度未補償的沈積環境。然而，由走滑、張性和伸展作用引起的同沈積斷層活動在大陸坡上造成了壹系列的水下隆起和凹陷。在窪地中，由於底部缺氧和死水形成還原環境，有利於厭氧藻類沈積物和有機質的沈積和保存。在水下隆起區邊緣，同沈積斷層發育，導致深部熱水上湧。在熱水不斷對流循環的過程中，釩、鉬、銀等金屬元素從地殼深部和老地層中分離出來，隨含礦流體被攜帶到下沈盆地的底部。由於這裏的還原環境，釩能以V3+的形式穩定存在，並以類質同象的形式代替Al3+進入粘土礦物晶格，形成含釩粘土礦物——含釩伊利石，飽和SiO2 _ 2形成含碳矽質巖，從而。後由於泥質埋藏，有機質經生化作用分解成H2S、CO2、CH4等氣體，留下腐爛的泥質，再經成巖作用形成炭質泥巖或石煤，釩礦石與炭質泥巖或石煤緊密共生，或同體產出，或產於其頂、底板、夾層中，呈層狀、層狀、透鏡狀，其產狀與地層壹致，同步褶皺。上述礦化特征表明桂北懷群釩礦床與熱液沈積成礦關系密切，是壹個熱液沈積礦床。
6)從早寒武世中晚期(滄浪鋪期)開始，隨著江邵斷裂走滑活動的停止，盆地張力減弱。此時雖仍處於次深海海底斜坡環境，但沈積物已由大陸碎屑沈積轉變為碳酸鹽沈積，沈積物中碳含量大大降低。局部僅產出含碳絹雲母板巖，與早寒武世早期的巖性組合明顯不同。清溪組二段巖性為粉砂巖、板巖夾泥質灰巖。在這個巖性組合中，順層分布有層狀、透鏡狀白鎢礦，即牛塘界鎢礦，以牛塘界鎢礦為代表，其地質特征如上所述。雖然牛塘界礦區清溪組第壹、二、四巖性段均有泥質灰巖或灰巖產出，且第四段碳酸鹽巖較第二段更為發育，但僅在第二巖性段發現層狀矽卡巖，相應的白鎢礦僅在第二段發現，並與層狀矽卡巖密切伴生，表明層狀矽卡巖和鎢礦化均具有明顯的沈積控制特征。礦石中白鎢礦和應時的均壹溫度主要為211 ~ 245℃。這些特征表明，層狀矽卡巖及其密切伴生的層狀、透鏡狀白鎢礦是熱水沈積的產物，青西組二段即早寒武世中晚期是牛塘邊界熱水沈積鎢礦的主要成礦期。礦床規模可達中等規模，表明熱液沈積成礦作用仍有壹定強度。
7)中寒武世以後，盆地開始萎縮，整個中晚寒武世盆地變淺。桂北-桂東處於次深海大陸坡環境，桂西南具有臺地相和盆地相的過渡特征，沈積了壹套碳酸鹽巖、泥質巖和細碎屑巖，屬於淺海陸架環境。區內有壹條北東向的雷淩-馬嶺同沈積斷裂，其強烈活動期為海西-印支期。由於北東向區域性同沈積斷裂在早古生代開始活動，推測北東向夏磊-馬嶺同沈積斷裂可能在早古生代就已開始活動，對本區的熱水沈積成礦活動有壹定的控制作用。秦家式錫銅(鐵)礦床形成於這壹時期，產於中上寒武統下部鈣質頁巖、泥巖夾碳酸鹽巖中，控礦特征十分明顯。秦家礦區將中上寒武統劃分為八個巖性段，但錫銅礦化僅在下部的第二、三巖性段發現，具有工業意義的礦體僅產於第二段的第五、七層，分別為頁巖和頁巖。礦體呈層狀透鏡狀，與層狀矽卡巖密切伴生，具有多層產出特征。礦體與圍巖完整，產狀與地層接近壹致。礦石中微層狀、條帶狀構造廣泛分布，見角礫狀構造，部分錫呈膠體狀。其成礦溫度為200 ~ 450℃。礦化具有上錫下銅或上鐵下錫下銅的分帶特征。這些特征表明秦家式錫銅礦床及伴生的層狀矽卡巖是熱液沈積的產物，早中晚寒武世是桂西南熱液沈積的主要時期。
8)在上述區域成礦系列礦床地質特征及成礦作用研究的基礎上，建立了桂北-桂東新元古代-寒武紀熱液沈積型鐵、釩、鎢、錫、銅、重晶石礦床成礦模式(圖4-3)。