廣東河臺金礦巖石磁組構(gòu)特征及其地質(zhì)意義

廣東河臺金礦巖石磁組構(gòu)特征及其地質(zhì)意義

0磁組構(gòu)與成礦關(guān)系磁體結(jié)構(gòu)，即磁化率的不同異質(zhì)結(jié)（ams，磁化率）是構(gòu)造磁體科學(xué)的重要分支，它是巖石中磁性礦物或晶體的最佳方向和方向的組合。磁組構(gòu)主要由磁性礦物顆粒的形態(tài)優(yōu)選方位(SPO)和晶格優(yōu)選方位(LPO)引起(磁組構(gòu)的主要影響因素是熱動力學(xué)條件和構(gòu)造應(yīng)力作用,因此根據(jù)不同巖石的磁組構(gòu)特征(如磁各向異性度P值)可以判斷巖石受到構(gòu)造變形和熱動力影響(如蝕變和礦化)的前后時序關(guān)系(河臺金礦位于廣東省高要市境內(nèi),是目前粵西、桂東南已發(fā)現(xiàn)最大的金礦田,受多級韌性剪切帶控制,大部分礦體產(chǎn)出在剪切帶糜棱巖中,是典型的與剪切帶有關(guān)的金礦床(另外,前人通過對白云母Ar-Ar定年和鋯石U-Pb定年,認(rèn)為區(qū)域上廣寧?博白韌性剪切帶發(fā)生左旋剪切的時間為印支早期(約240Ma;1地質(zhì)背景1.1持部位礦田的成礦作用河臺金礦田位于廣東省西部肇慶市北西330°方向約60km,地理坐標(biāo)為112°15′00″E～112°22′00″E,23°17′30″N～23°20′00″N,河臺地區(qū)的地質(zhì)概況見圖1。河臺金礦田位于欽杭成礦帶西南段、廣寧?羅定金成礦帶與吳川?四會金成礦帶夾持部位,是華南地區(qū)最重要的大型金礦田之一。在該礦田上,主要分布有高村和云西大型金礦床,同時還存在多處小型金礦床和金礦化點,如后逕、河海、太平頂、尚臺和京村等(圖1)。區(qū)域上出露的地層主要有南華系、奧陶系、志留系、泥盆系。賦礦地層為南華系大紺山組,巖性以二云母石英片巖為主,局部遭受了強烈的韌性剪切作用而形成糜棱巖系列的巖石。礦田東南部出露有奧陶系?志留系的變質(zhì)砂巖、變質(zhì)粉砂巖、板巖、千枚巖等,與北西礦田的大紺山組以寶鴨塘斷裂為界(圖2)。區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜,構(gòu)造線主要呈EW向、SN向、NE向以及NNE向,與成礦作用密切相關(guān)的是NE向和NNE向構(gòu)造。NE向構(gòu)造以發(fā)育區(qū)域性大斷層和韌性剪切帶為特點;NNE向構(gòu)造以斷裂為主,多為壓剪性平移斷層,常切割早期形成的巖體、礦體、褶皺和斷層。礦田西部出露印支期云樓崗中粒黑云母二長花崗巖、黑云母花崗巖,礦田北東方向有燕山期伍村巨斑狀黑云母花崗巖侵入。1.2河臺金礦的礦化廣寧?博白剪切帶從北東方向的廣寧縣到南西方向的博白市綿延超過500km,寬約30～60km(在高村和云西礦段的坑道中,可見大面積云染狀或條帶狀的混合花崗巖,其主要由淺色體和暗色體組成,兩者大多呈不規(guī)則狀接觸,在少數(shù)地方淺色體呈脈狀貫入到暗色體中。淺色體中常發(fā)育粗粒白云母、斜長石和電氣石,故有人稱之為“偉晶巖脈”(對河臺金礦田的片巖、糜棱巖、熱液脈的面理產(chǎn)狀進行統(tǒng)計,結(jié)果顯示片巖的走向一致,傾向NNW330°左右,傾角較陡,表明其并沒有受到強烈糜棱巖化作用的影響,所以產(chǎn)狀比較穩(wěn)定。糜棱巖的走向大體是NE或NNE向,但在寶鴨塘附近走向為EW向。前人對河臺地區(qū)韌性剪切帶走向的變化進行過專門討論,提出可以用伸展接替構(gòu)造的理論來解釋(根據(jù)礦石中各種礦物的形態(tài)特征及其穿插關(guān)系,將河臺金礦的礦化分為三個期次五個階段。三個期次分別為:糜棱巖化動力變質(zhì)期、熱液期和表生期。而熱液期又可以分為三個階段:金–石英階段、金–硫化物–碲化物階段、硫化物–碳酸鹽階段。河臺金礦存在兩種與石英共生的含金硫化物,第一種是伴隨拉長狀石英的絲帶狀硫化物(圖4d),另外一種是與熱液過程形成的自形石英共生的硫化物(圖4f),它們可能是糜棱巖化作用和熱液疊加作用兩個不同地質(zhì)過程的產(chǎn)物,這兩個硫化物沉淀的過程分別被劃分為糜棱巖化動力變質(zhì)期和熱液期成礦作用。2樣品和測試2.1ams測試方法我們在河臺金礦坑道內(nèi)使用便攜式汽油鉆鉆取了5個采樣點共40個磁組構(gòu)樣品(圖2)。所有樣品最后都被處理成長22mm、直徑25.4mm的圓柱體。樣品磁化率各向異性測試在中國科學(xué)院南海海洋研究所的邊緣海與大洋地質(zhì)重點實驗室進行,運用捷克AGICO的Kappabridge磁化率儀(KLY4S,測試場強300A/m,工作頻率875Hz,檢出限0.02μSI,測試精度0.1%)對所有樣品進行了AMS測試。AMS測試程序為SUFAR1.2,圓柱樣品依次繞正交三軸旋轉(zhuǎn)測試,旋轉(zhuǎn)角速度為0.5rad/s。其中平均磁化率橢球體主軸優(yōu)勢方位均利用巖石的體積磁化率以Κ磁化率橢球的形狀和各向異性度共同反映了巖石的應(yīng)變特征和強度,形狀因子(T和Q)、校正的各向異性度(P2.2金元素分析及檢出限由于采樣地點離礦體較近,樣品都有不同程度的礦化蝕變。我們在各個采樣地點選取1～3個,總共10個樣品進行光譜元素分析。金元素分析采用火試法,之后用等離子光譜定量檢測,Au的檢出限為(0.001～10μg/g)。其余樣品采用四酸消解法,用質(zhì)譜/光譜儀綜合定量分析銅、銀等痕量元素。所有光譜元素分析測試都在澳實分析檢測(廣州)有限公司完成,詳細(xì)的實驗方法見/index.asp。2.3鋯石u-pb定年分析方法用于鋯石U-Pb年代學(xué)測試的樣品采自高村礦床–140m中段90線,巖性是以淺色體為主的混合花崗巖(159GC03)。樣品先經(jīng)過人工破碎成40～60目(0.3～0.45mm),將粉末用清水淘洗后得到重砂部分,再經(jīng)過電磁選分離出鋯石,在雙目鏡下挑選出晶形完整、無裂隙、透明度好的鋯石,粘于環(huán)氧樹脂表面,固化后打磨拋光至露出一個光潔平面然后進行透反射光和陰極發(fā)光(CL)照像,結(jié)合這些圖像選擇適宜的點位進行測試。鋯石的原位U-Pb定年分析在中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國家重點實驗室利用激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)完成,儀器采用美國Resonetics公司生產(chǎn)的RESOlutionM-50激光剝蝕系統(tǒng)和Agilent7500a型的ICP-MS聯(lián)機系統(tǒng)。實驗采用標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEMORA(3分析的結(jié)果3.1磁群結(jié)構(gòu)分析和光譜元素分析樣品AMS測試得到混合花崗巖的平均體磁化率Κ3.2u-pb年齡本文對河臺地區(qū)混合花崗巖(159GC03)進行了LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測定,分析結(jié)果見表3?；旌匣◢弾r中鋯石無色透明,顆粒粗大(100～300μm),晶形呈柱狀、渾圓狀,大多數(shù)鋯石具有磨圓的特征。除少量發(fā)育振蕩環(huán)帶、結(jié)構(gòu)均一的新生鋯石之外,大部分鋯石陰極發(fā)光圖像顯示其具有繼承性內(nèi)核和后期生長邊,即核幔結(jié)構(gòu),個別具有核幔邊結(jié)構(gòu)(圖6a)。LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡測試結(jié)果表明,繼承性鋯石內(nèi)核的年齡跨度很大,變化于333～2399Ma之間,大部分集中于850～1000Ma之間,表明它們主要是來自新元古代的繼承鋯石,其他鋯石來源于不同時代的巖石或經(jīng)歷過多期巖漿和變質(zhì)作用。20個鋯石新生邊——暗色或淺色環(huán)帶測點的Th/U值介于0.01～0.47之間,大部分小于0.1,表明其為典型的熱液成因(4討論4.1磁體結(jié)構(gòu)特征的研究4.1.1平均磁度特征巖石樣品中的平均磁化率反映了樣品中礦物的綜合磁性特征,其值大小與磁性礦物的類型、含量、大小和分布等密切相關(guān)(河臺金礦大部分樣品Κ4.1.2高應(yīng)變巖石的變形破壞特征巖石應(yīng)變主要有壓扁、平面和收縮應(yīng)變等三個主要類型,這些應(yīng)變可以與磁化率橢球形態(tài)對應(yīng)。當(dāng)磁化率橢球體的扁率E>1或0<T<+1或0<Q<0.7時,橢球體為壓扁型,變形巖石中面理較線理發(fā)育;當(dāng)E<1或者–1<T<0或0.7<Q<2時,橢球體為伸長型,變形巖石中線理較面理發(fā)育(而磁化率各向異性度P值反映了磁性礦物的各向異性或者定向排列程度,因此在一些情況下可以用來反映巖石的應(yīng)變強度,高應(yīng)變巖石的P值也會相對較高(由表1可見,河臺金礦圍巖的E值多大于1,或接近于1;P以磁面理(F)和磁線理(L)為坐標(biāo)軸所作的弗林圖解更能直觀地確定巖石的變形類型。該圖以K=(L–1)/(F–1)(K=1)為界,在其下方的壓扁區(qū)內(nèi),磁面理比磁線理發(fā)育,其磁化率橢球為壓扁型;在其上方的拉伸區(qū)內(nèi),磁線理較為發(fā)育,其磁化率橢球為伸長型;而沿K=1線分布的點所代表的巖石則以剪切應(yīng)變?yōu)橹?。本次工作測試的數(shù)據(jù)主要集中在壓扁區(qū),少部分樣品位于拉伸區(qū)和剪切區(qū)(圖8b),表明磁面理比磁線理發(fā)育,應(yīng)變類型屬于壓扁型。因此,認(rèn)為河臺金礦田內(nèi)的巖石經(jīng)歷了擠壓剪切的應(yīng)力作用,擠壓作用是主要的,剪切作用是次要的。4.1.3磁化率橢球體主軸投影特征在磁組構(gòu)研究中,利用磁組構(gòu)的最小磁化率Κ許多學(xué)者用最小磁化率的方位確定最大主壓應(yīng)力方向的方法來分析構(gòu)造和成礦等地質(zhì)問題。比如河北三家金礦區(qū)斷層中構(gòu)造巖的主應(yīng)力方位分析(我們對河臺金礦混合花崗巖和片巖磁化率橢球三個軸的方位進行了投影,可看出混合花崗巖磁化率橢球體三個軸的方位有一定規(guī)律性(圖9a、b),最小磁化率主軸投影顯示巖石受到的主壓應(yīng)力呈NNW-SSE向和S-N向,磁面理統(tǒng)計產(chǎn)狀大部分近直立,少部分略向北傾?；旌匣◢弾r不易受后期構(gòu)造變形影響(張栓宏和周顯強,1999),這種彌散性均勻的構(gòu)造格局影響了整個巖體,表明它侵位時的構(gòu)造應(yīng)力場為近SN向弱擠壓環(huán)境。同樣,片巖的磁組構(gòu)特征也反映了巖石的變形特點(圖9c、d)。圖9c中數(shù)據(jù)較散亂但仍顯示了一定的規(guī)律性,片巖的磁面理較緩,傾向北或北北東向;而磁線理雖然誤差較大,但總體也是近水平,低角度傾伏向北的。圖9d中Κ4.2河臺金礦成礦元素地球化學(xué))指出,熱液作用可以影響巖石磁組構(gòu),經(jīng)受熱液蝕變的巖石磁化率各項異性明顯減少。對于河臺金礦的礦化圍巖而言,從Au、Cu元素豐度與磁各向異性度P值的關(guān)系上來看,發(fā)現(xiàn)兩者關(guān)系可以分為兩個階段(圖10)。初始狀態(tài)下,成礦元素的含量和巖石磁各項異性度都很低,處于原生沉積巖或普通花崗巖的范圍(4.3磁組構(gòu)的形成特點花崗質(zhì)巖漿在接近塑性狀態(tài)下侵位、冷凝過程中受到力的作用而使其中的磁性礦物顯示出一定的優(yōu)選排列方位,表現(xiàn)為磁化率各向異性,而巖體在完全冷凝固結(jié)之后,磁組構(gòu)就比較穩(wěn)定,在低溫低壓的脆性變形條件下較難改變,故巖石磁組構(gòu)主要形成于巖體侵位時的構(gòu)造作用(通常情況下,經(jīng)歷固態(tài)變形的花崗巖,其各向異性度P晚古生代到早中生代時期,Pangea超大陸形成(在晚三疊世,印支板塊開始往NE方向擠壓華南板塊,NE-SW向的廣寧?博白剪切帶的構(gòu)