東溝斑巖鉬礦成礦階段及相關(guān)花崗斑巖特征

2011-01-20 06:55:25王延斌楊國良

中國礦業(yè) 2011年8期

肖萍，王延斌，楊國良

(1.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院，北京 100083；2.首鋼地質(zhì)勘查院，北京 100144)

東秦嶺鉬礦帶位于華北陸塊南緣，是中國最大的鉬礦產(chǎn)地，也是繼美國Climax之后位居世界第二大的鉬礦帶，其已探明儲(chǔ)量約為500萬t(Mao，et al.，2008)。位于成礦帶中東部的東溝超大型斑巖鉬礦床，自探明以來就引起了廣泛的關(guān)注：鉬平均品位0.113%，鉬金屬量71萬t，圍繞東溝花崗斑巖體呈環(huán)狀分布著一系列Pb、Zn、Cu、Ag中低溫礦床,如老代仗溝、樓長溝、王坪西溝鉛鋅礦及大攝坪銅礦等；它的發(fā)現(xiàn)說明，在東秦嶺-大別山鉬成礦帶仍具有巨大的找礦潛力。因此，對該礦床的研究，有助于區(qū)域多金屬礦床的找尋工作(馬紅義等，2007)。一些學(xué)者就礦區(qū)地質(zhì)(付治國等，2006，2007)，成巖、成礦年齡(葉會(huì)壽等，2006，2008；戴寶章等，2009)，成礦母巖地球化學(xué)特征(葉會(huì)壽等，2006)展開了細(xì)致的研究，但是成礦階段的研究還有待定奪。在前人研究的基礎(chǔ)上，本文著重對東溝斑巖鉬礦礦化階段進(jìn)行系統(tǒng)的描述總結(jié)，以期供同行參考。

1 地質(zhì)背景

東溝斑巖鉬礦床位于東秦嶺鉬礦帶外方山地區(qū)(圖1)，其地理坐標(biāo)為東經(jīng)112°22′～112°23′，北緯33°56′30″～33°57′30″，已探明鉬金屬儲(chǔ)量為62萬t，平均品位為0.113%(葉會(huì)壽等，2006；戴寶章等，2009)。

礦區(qū)出露地層為中元古界長城系熊耳群火山巖，巖性為玄武安山巖、安山巖、英安巖、英安流紋巖夾少量火山碎屑巖，地層總厚度約800 m，呈單斜產(chǎn)出，產(chǎn)狀為165° ～220°，∠20° ～30°(付治國等，2006)；主要侵入相為中元古代晚期的石英閃長巖脈和中生代燕山晚期東溝花崗斑巖；主要構(gòu)造為礦區(qū)構(gòu)造為EW向、NE向和NW向的斷層，主要以NE向斷層為主(圖2)。

圖1 東秦嶺鉬成礦帶地質(zhì)簡圖 (轉(zhuǎn)自葉會(huì)壽等，2006；周珂等，2009)1.金堆城鉬礦；2.木龍溝鐵(鉬)礦；3.銀家溝鉬多金屬硫鐵礦；4.夜長坪鉬礦；5.上房溝鉬礦；6.南泥湖鉬礦；7.三道莊鉬礦；8.雷門溝鉬礦；9.東溝鉬礦；10.魚池嶺鉬礦；a.商丹斷裂帶；b.欒川斷裂帶；c.三門峽-魯山斷裂帶；d.太行山斷裂帶；e.南漳斷裂帶

圖2 東溝鉬礦地質(zhì)圖(據(jù)馬紅義等，2007)

與鉬礦化有關(guān)的是地表出露面積為0.003 km2東溝花崗斑巖，其地球物理及鉆探揭示的深部隱伏巖體面積1.32 km2，大致呈北西-南東展布(付治國等，2005)。除花崗斑巖，容礦圍巖主要由中元古界熊耳群火山巖組成，礦體范圍遠(yuǎn)大于斑巖體。礦體為隱伏礦體，平面上形態(tài)受花崗斑巖體頂面的形態(tài)制約，呈不規(guī)則橢圓狀。剖面上，主要礦體賦存于巖體外接觸帶0～360 m范圍內(nèi)(付治國等，2006)。

2 成巖、成礦年齡

戴寶章等(2009)測試出東溝花崗斑巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb成巖年齡為114～117Ma，葉會(huì)壽等(2006)用ICP-MS法測定東溝鉬礦中輝鉬礦Re-Os同位素年齡成礦年齡為(116.5±1.7)～(115.5±1.7)Ma。這兩組年齡數(shù)據(jù)顯示，東溝斑巖鉬礦床的成巖與成礦大致同時(shí)發(fā)生。出露于東溝鉬礦南部10 km2左右且呈復(fù)式巖基產(chǎn)出面積約為290 km2的太山廟巖體，其巖石的SHRIMP鋯石U-Pb年齡為(115±2)Ma(葉會(huì)壽等，2008)。前人主張東溝花崗斑巖為其太山廟復(fù)式花崗巖基晚期結(jié)晶分異的產(chǎn)物(戴寶章等，2009；葉會(huì)壽等，2008)。

3 東溝含礦花崗斑巖及太山廟花崗巖基特征

東溝花崗斑巖巖石呈肉紅色，塊狀構(gòu)造，斑狀結(jié)構(gòu)。斑晶占10%左右，主要為石英和條紋長石(5 mm×3 mm～3 mm×1.5 mm)，基質(zhì)呈顯微花崗結(jié)構(gòu)，主要由條紋長石、石英、斜長石以及少量黑云母組成，副礦物有磁鐵礦、銳鈦礦、榍石、金紅石和鋯石等。東溝花崗斑巖與太山廟巖體晚期侵入體鉀長花崗斑巖類似。太山廟巖體由中粗粒正長花崗巖、細(xì)中粒正長花崗巖、鉀長花崗斑巖三個(gè)單元組成。巖石呈淺肉紅色、灰白色，以中粗粒、中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)為主，斑狀結(jié)構(gòu)次之，塊狀構(gòu)造，晶洞、晶腺構(gòu)造發(fā)育。晶洞為不規(guī)則橢圓形、長條形、不規(guī)則狀，大小2～10 cm，其中充填偉晶狀石英和鉀長石。巖石由鉀長石(45%～65%)、斜長石(10%～15%)、石英(25%～30%)，少量黑云母組成(葉會(huì)壽等，2006)。

通過對東溝花崗斑巖體和太山廟復(fù)式花崗巖基巖石地球化學(xué)特征分析研究，戴寶章等(2009)和葉會(huì)壽等(2008)提出兩種巖體同屬于過鋁質(zhì)A型花崗巖，并認(rèn)為東溝花崗斑巖體是太山廟復(fù)式花崗巖基的分支。兩巖體巖石主量元素和微量元素特征趨于一致，為高SiO2，富K2O，貧FeO、MgO、CaO，A/CNK為0.98～1.11。隨著SiO2含量增加，F(xiàn)eO*/MgO升高，而P2O5、TiO2、CaO含量降低。輕重稀土分餾明顯，稀土配分模式圖顯示強(qiáng)烈的Eu負(fù)異常(圖3a)，微量元素蛛網(wǎng)圖顯示Sr、Ba及P的凹谷以及Sm、Gd、Tb、Ti、Dy、Ho、Y組成的連續(xù)低谷(圖3b)。兩個(gè)巖體從主量到微量元素變化基本趨于一致，由此證明了兩者的淵源關(guān)系。

圖3 太山廟、東溝花崗巖地球化學(xué)特征分析(標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)據(jù)McDonough&Sun1989；稀土及微量元素?cái)?shù)據(jù)據(jù)葉會(huì)壽等，2008，2006；戴寶章等，2009)

4 成礦階段

熊耳群火山巖因區(qū)域變質(zhì)作用形成蝕變有綠泥石化、簾石化(黝簾石、綠簾石、褐簾石)、絹云母化、碳酸鹽巖化及黑云母化、硅化等，該蝕變與成礦作用沒有關(guān)系。與成礦有關(guān)的是燕山期花崗斑巖侵入產(chǎn)生的熱液蝕變(有硅化、鉀化、螢石化、綠泥石化、碳酸鹽化等)。含礦安山巖被白堊紀(jì)東溝花崗巖強(qiáng)烈的熱液蝕變(趙五洲等，2007)。早期為硅化、鉀化及黑云母化；其次為絹云母化、綠泥石化及螢石化；最后為碳酸鹽巖化。蝕變呈面型展布且向外逐漸減弱(葉會(huì)壽等，2006；Storm et al.，2009)。其中與鉬礦化有直接關(guān)聯(lián)的是硅化和鉀化。

礦化分為成礦早期、主要成礦期及成礦后期三個(gè)階段。

1)成礦早期：主要由石英和鉀長石脈組成，基本上無鉬礦化，且鉀長石脈普遍呈現(xiàn)不連續(xù)狀，黑云母熱液蝕變常見?！八槠瑺睢焙谠颇溉〈V鐵質(zhì)礦物位置普遍出現(xiàn)，其中一些黑云母蝕變可能與發(fā)絲狀黑云母脈有關(guān)(圖4a和4b)。石英-輝鉬礦脈切穿早期不連續(xù)的鉀長石細(xì)脈(圖5a)。礦物組合為鉀長石、石英，少量螢石、黃鐵礦、綠泥石。

2)主要成礦期：分為早期成礦期及晚期成礦期。早期石英-輝鉬礦脈充填少量的鉀長石，伴隨不同程度的局部鉀化，從熱液黑云母簇與石英-輝鉬礦脈的空間關(guān)系可以得以證實(shí)。鉀長石斑晶呈過度生長且穿插含鉬石英脈(圖4c和圖4d)，石英—輝鉬礦脈中出現(xiàn)鉀長石過度生長，且該脈穿透鉀長石斑晶(圖5b)，石英-輝鉬礦-黃鐵礦切穿鉀長石脈，礦脈邊緣出現(xiàn)鉀長石過度生長(圖5c)。含鉬脈從早期的細(xì)弱發(fā)絲狀且不連續(xù)逐漸變厚且連續(xù)。當(dāng)?shù)V化過程進(jìn)一步加深，反應(yīng)了更為脆性和低溫的環(huán)境(圖5d)。此階段主要的礦物組合為石英、螢石、輝鉬礦、黃鐵礦、不透明礦物、鉀長石、方解石。輝鉬礦作為主要成礦金屬礦物呈現(xiàn)葉片狀、鱗片狀或螃蟹肢狀出現(xiàn)在石英—輝鉬礦礦脈中(圖4e和圖4f)。以無礦化藍(lán)色磷灰石為主的磷灰石-鉀長石脈的出現(xiàn)，表明晚期成礦階段的開始。磷灰石脈展示了一個(gè)成礦后期的環(huán)境，主要由藍(lán)色磷灰石-螢石-石英脈或磷灰石-螢石-鉀長石脈組成。石英-輝鉬礦-黃鐵礦脈切穿無礦化的磷灰石富集脈，證實(shí)了有后期的鉬礦化產(chǎn)生(圖5e)。主要礦物組合為石英-輝鉬礦-螢石-方解石-綠泥石-鉀長石。

圖4 東溝斑巖鉬礦顯微照片

3)成礦期后：鉀長石-綠泥石-石英-黃鐵礦脈在鉬礦化階段及磷灰石脈之后緊接著出現(xiàn)(圖5f)，含磷灰石的脈邊緣出現(xiàn)少量的綠泥石-赤鐵礦(圖4g和圖4h)，說明了更為冷卻、氧化的環(huán)境，石英-磷灰石脈中放大的赤鐵礦-綠泥石集合體(圖4i和圖4j)。

綜上所述，我們總結(jié)成礦事件如下：不連續(xù)鉀長石細(xì)脈為其成礦最早階段特征，緊接著被石英-輝鉬礦脈相關(guān)聯(lián)的安山巖的熱液黑云母蝕變穿插，發(fā)線狀石英-輝鉬礦脈切穿圍巖安山巖，其中充填的少量鉀長石呈過度生長填充整個(gè)脈。隨著礦化作用的深入，石英-輝鉬礦脈逐漸加厚、更為連續(xù)，且呈面狀展布，說明了一個(gè)溫度降低且逐步向脆性拉伸環(huán)境轉(zhuǎn)變的成礦過程。緊接著無輝鉬礦化的藍(lán)色磷灰石-鉀長石脈，切穿了早期的石英輝鉬礦脈，且隨時(shí)間推移變成以鉀長石為主的模式取代以磷灰石為主的模式，同時(shí)伴隨再次礦化在脈外緣出現(xiàn)微量輝鉬礦。鉀長石-綠泥石-石英黃鐵礦脈的出現(xiàn)則顯示整個(gè)成礦過程的結(jié)束。

5 結(jié)論

東溝斑巖鉬礦容礦巖石為中生代花崗斑巖及中元古代熊耳群安山巖，與成礦有關(guān)的是中生代的東溝花崗斑巖。東溝斑巖鉬礦形成于(16.5±1.7)～(115.5±1.7) Ma，相關(guān)聯(lián)的東溝花崗斑巖年齡(115±2) Ma，兩者大致一致，表明成巖、成礦大概同時(shí)發(fā)生。位于東溝花崗斑巖體西南部10 km左右的太山廟花崗巖基與東溝花崗斑巖體巖石學(xué)及地球化學(xué)特征相似且成巖年齡基本趨于一致，由此可以推出東溝花崗斑巖可能為太山廟巖體的分支或巖漿晚期結(jié)晶分異的產(chǎn)物。與成礦有關(guān)的是燕山期花崗斑巖侵入產(chǎn)生的熱液蝕變(有硅化、鉀化、螢石化、綠泥石化、碳酸鹽化等)。硅化、鉀化與鉬礦化關(guān)系密切。東溝斑巖鉬礦的成礦過程，主要分為三個(gè)階段：成礦早期、主要成礦期及成礦晚期。其中，主要成礦期有兩階段組成，且由磷灰石富集脈分隔。

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