南嶺金礦床成礦特征及成因分析

南嶺金礦床成礦特征及成因分析

花崗巖產(chǎn)于多種礦床，如w、sn、bi和mo。花崗巖巖石的化學(xué)和結(jié)構(gòu)特征對這些礦床的形成和分布起著重要的控制作用。巖石化學(xué)特征基本決定了巖體的含礦性和礦化強度(此處暫不考慮礦源層的作用),而構(gòu)造特征包括花崗巖侵位的構(gòu)造環(huán)境、巖體內(nèi)部構(gòu)造、毗鄰圍巖構(gòu)造以及接觸帶構(gòu)造等則制約著礦化類型和礦化分帶型式。因此,將巖石化學(xué)研究和巖石構(gòu)造學(xué)研究密切結(jié)合起來,有利于系統(tǒng)地探索有關(guān)礦床的成因和分布規(guī)律。我們在研究南嶺地區(qū)的鎢錫礦床時注意到這個問題,并作了初步探索,獲得了一些認(rèn)識。據(jù)此試對花崗巖體構(gòu)造-化學(xué)特征與鎢、錫成礦的關(guān)系加以論述。含w、sn、mo巖段在所研究的礦床(瑤崗仙、柿竹園、新路、水巖壩、珊瑚)中,與鎢、錫成礦有關(guān)的花崗巖體均為燕山期的復(fù)式巖體。這在整個南嶺地區(qū)帶有普遍性。這些含礦巖體或產(chǎn)在大型巖基的邊緣部分(如姑婆山巖體西南緣),或是在隱伏巖基的頂蓬部位(如珊瑚),一般都呈小型巖株或巖鐘。經(jīng)過現(xiàn)場系統(tǒng)觀測和填圖,利用巖體間(包括所屬巖脈、礦脈及蝕變帶)的穿插、截切、包裹以及流動構(gòu)造、冷凝邊產(chǎn)狀等鑒別標(biāo)志,基本查明了各期次花崗巖的侵入順序(圖1)。每個含礦花崗巖株都有3—5次侵入活動,其基本次序為:中粗粒斑狀黑云母花崗巖—→中粗粒黑云母花崗巖—→中細(xì)粒二云母花崗巖—→細(xì)粒白云母花崗巖。根據(jù)對巖石所占體積的測定,認(rèn)識到各期次侵入體的規(guī)模不是等同的,有大有小。一般一個復(fù)式巖體是以1—2次侵入的巖石為主,造成巖體的主體,其它期次的只占附屬地位。巖體的同位素年齡為178—135百萬年,其中又劃分幾個期次,與上述地質(zhì)觀察結(jié)果基本一致。有趣的是,芮宗瑤等在總結(jié)中國斑巖銅(鉬)礦床時,盡管其巖漿來源與含W、Sn花崗巖不同,但卻也認(rèn)識到含礦斑巖總是呈復(fù)式巖體(以玉龍礦帶和德興礦田為例),而非含礦斑巖體則為簡單的巖枝、巖床、巖墻狀等。復(fù)式巖體中各期次花崗巖的化學(xué)成分是遞變的,且遞變有明顯的方向性。就中國東部含W、Sn、Mo的花崗巖母巖分析,其特征是SiO2(70—77%)為正異常,Fe2O3+FeO(<5%)為負(fù)異常,K2O+Na2O(7—10%)為正異常。以所研究的四個礦區(qū)為例,從早到晚這種異?，F(xiàn)象越趨明顯,即含礦花崗巖是沿著SiO2、K2O+Na2O、Al2O3增高、Fe、Mg、Ti、Ca等減低的方向演化的。從稀土、稀有成礦元素含量變化趨勢看,和Nb/Ta從早到晚比值在降低;具有明顯的銪負(fù)異常;Be、Li、Rs、Cs等殘余熔漿中的特征元素,明顯高于華南花崗巖的平均值。這些都說明花崗巖漿的分異作用是比較完善的。而W、Sn、Bi、Mo等成礦元素遠高出地殼豐度及華南花崗巖平均值,也反映出復(fù)式巖體潛在的含礦性。根據(jù)巖石學(xué)、同位素地質(zhì)學(xué)、稀土配分、微量元素分析以及成巖實驗等資料表明,這類含W、Sn花崗巖是在地殼一定深度,遭受深變質(zhì)作用,經(jīng)過熔融、分異,原地演化或向淺部侵位,在地殼較淺部位形成的黑云母花崗巖系列(大體相當(dāng)于懷特和查佩爾的S型花崗巖)。由上述可見,含W、Sn花崗巖復(fù)式巖體的形成過程與巖石化學(xué)成分的演化是聯(lián)系在一起的,含礦復(fù)式巖體是巖漿演化和構(gòu)造脈動活動有機組合的結(jié)果。復(fù)式巖體的存在,說明巖漿就位空間與深部巖漿房之間曾經(jīng)長期保持溝通狀態(tài),因此,深部分異出的熔漿能多次沿此通道向淺部侵位,其派生的熱流體也能頻繁活動和對流循環(huán).在侵位和環(huán)流過程中,其化學(xué)成分也在演化。之所以能如此,是因為花崗巖漿活動所在的區(qū)域構(gòu)造環(huán)境起了重要作用。在湘南、桂北、粵北等地區(qū),花崗巖漿基本上侵位于上升隆起地帶。這些有利巖漿侵位的地帶多是不同體系、不同方向的褶皺斷裂帶,尤其是疊加褶皺的復(fù)合部位.區(qū)域構(gòu)造隆起以及由此產(chǎn)生的巖漿房上復(fù)壓力較大幅度的降低,使比重較小的富揮發(fā)份的巖漿易向低壓區(qū)集中,導(dǎo)致巖漿房中發(fā)生比較完全的分異作用。構(gòu)造空間持續(xù)張開,巖漿反復(fù)脈動地上侵,后期殘余熔漿中富含水熱流體,并能沿構(gòu)造裂隙向地殼淺部的低壓區(qū)中運動和停積,并且在有利部位富集成礦。由上述可見,構(gòu)造脈動活動、巖漿分異作用以及成礦流體的析出和演化,這三者是密切相關(guān)、交織一起的,它們共同構(gòu)成了巖漿-熱液成礦的物質(zhì)基礎(chǔ)和成礦的時間、空間和熱動力條件。構(gòu)造-巖漿活動的序列和分帶復(fù)式巖體構(gòu)造是多期次巖漿侵入活動重疊交替的產(chǎn)物。由于每次侵位的巖漿數(shù)量、通道位置和構(gòu)造類型的不同,產(chǎn)生不同的復(fù)式巖體構(gòu)式,既表現(xiàn)在巖體內(nèi)部構(gòu)造,也表現(xiàn)在接觸帶構(gòu)造。按照巖漿-礦化作用的次序和所占空間位置,可將構(gòu)造-巖漿脈動活動分為“單一中心式”和“多中心式”?！皢我恢行氖健笔嵌嗥诖螏r漿活動沿著一個反復(fù)張開的構(gòu)造空間充填,不同期次的巖體重疊交錯,后期巖體常重疊在早期巖體之內(nèi),常構(gòu)成巖相和蝕變-礦化的垂直分帶,如贛南木梓園鎢礦、美國的克菜麥克斯鉬礦均屬此種類型.“多中心式”是不同期次侵入巖漿的就位空間隨時間而轉(zhuǎn)移,呈現(xiàn)平移排列式、衛(wèi)星式脈動活動的特點,前者如瑤崗仙含礦巖體以及馬來西亞的許多含錫花崗巖,后者的近似例子有廣西栗木含礦巖體.在“多中心式”發(fā)育地區(qū),巖漿-礦化往往呈明顯的水平分帶。下面以柿竹園和瑤崗仙兩礦區(qū)為例,加以具體說明。成礦構(gòu)造環(huán)境當(dāng)多次侵入的巖漿都反復(fù)在一個構(gòu)造空間就位時,造成礦液多次重疊匯聚的有利條件,常構(gòu)成礦化中心,形成復(fù)合疊加型礦床。柿竹園礦床就是其中一例。柿竹園矽卡巖-云英巖復(fù)合型礦床,產(chǎn)于復(fù)式向斜構(gòu)造的底伏張裂帶內(nèi),又受兩個北東向壓扭性斷裂所圍限,為一特殊的巖體凹部接觸帶。沿此接觸帶有多期次花崗巖侵入,并與上述三種構(gòu)造有機組合,形成了復(fù)雜的接觸帶構(gòu)造體系,為多階段礦化活動中心。通過研究認(rèn)為,該礦床受構(gòu)造脈動、多期次巖漿侵入以及多階段礦化的影響,其圍巖蝕變、礦石類型、成礦元素都具有明顯的分帶性(表1、圖2)。這些蝕變-礦化分帶是互相聯(lián)系、互相對應(yīng)的,是在統(tǒng)一的地質(zhì)作用下,物質(zhì)運移和沉淀的不同表現(xiàn)形式。根據(jù)蝕變類型、礦石類型的空間分布、穿插關(guān)系、礦化特征及礦物共生組合,可將其演化過程劃分為幾個不同的階段(圖2)。隨第一次花崗巖漿侵入到佘田橋組泥質(zhì)灰?guī)r中所形成的接觸帶構(gòu)造,出現(xiàn)了四個成礦階段。首先,在熱力和流體作用下,在內(nèi)、外接觸帶分別形成了接觸交代矽卡巖和反應(yīng)矽卡巖,部分侵入到碳酸鹽巖層中的花崗質(zhì)巖脈被同化混染形成斜長石脈。本階段主要有Sn、W礦化。隨著巖體的冷凝收縮,在其頂部、邊部及接觸帶裂隙發(fā)育強化,為第二階段含礦熱液活動創(chuàng)造了條件,致使接觸帶兩側(cè)巖石又受到交代。在巖體頂部、邊部及花崗質(zhì)巖脈內(nèi)形成面狀和脈狀云英巖;碳酸鹽地層及第一階段形成的簡單矽卡巖被交代形成含水復(fù)雜矽卡巖;在矽卡巖體下部又有網(wǎng)脈狀云英巖復(fù)合。這一階段熱液活動強度大、持續(xù)時間較長,且又是疊加在第一階段蝕變、礦化之上,因此矽卡巖和云英巖在空間上密切共生復(fù)合。隨著矽卡巖化與云英巖化強度的不同,成礦溶液由弱堿性向偏酸性方向發(fā)展,出現(xiàn)了早期白鎢礦化與晚期黑鎢礦化的疊加。這一階段以W、Mo、Bi礦化為主,是礦區(qū)的主要成礦階段。隨著云英巖化作用加強和溫度逐漸降低,成礦作用進入石英氧化物階段和石英硫化物階段,形成了石英、錫石、黑鎢礦、方鉛礦、閃鋅礦等。當(dāng)早期礦化作用趨于減弱時,第二期次花崗巖漿在早期侵入體的接觸帶擴張,奪取空間上侵,使接觸帶進一步復(fù)雜化。與此相應(yīng),又有第二期云英巖化階段和石英氧化物階段的產(chǎn)物——W、Sn、Be礦化疊加在早期蝕變、礦化之上,進一步擴大了礦化規(guī)模。綜上所述,柿竹園礦床成礦構(gòu)造環(huán)境是受多因素制約的接觸帶構(gòu)造體系。被花崗巖侵入的佘田橋組泥質(zhì)灰?guī)r是形成大面積矽卡巖的物質(zhì)基礎(chǔ),而這些早期簡單矽卡巖的破裂裂隙化又構(gòu)成良好的熱液滲流系統(tǒng)和云英巖脈、長石脈、石英脈等含礦脈體的充填空間。同源巖漿多期次侵入包括其各自派生的脈巖和熱液活動,反復(fù)利用同一構(gòu)造空間就位,既脈動式地輸運成礦物質(zhì),又構(gòu)成復(fù)雜的網(wǎng)脈狀接觸帶。因此,礦液活動集中在面積不大的礦化中心,造成云英巖和矽卡巖在空間上的復(fù)合,構(gòu)成了豐富的W、Sn、Mo、Bi儲量。巖漿-構(gòu)造-礦化關(guān)系隨構(gòu)造時間的變化規(guī)律當(dāng)多期次侵入巖漿的就位空間隨時間作線性遷移時,則形成構(gòu)造脈動分帶,出現(xiàn)不同礦化類型間的水平分帶(平移多中心式)。如瑤崗仙礦區(qū)。礦區(qū)產(chǎn)于背斜構(gòu)造的傾伏端,背斜核部為寒武系地層,翼部為上古生界及侏羅系地層,兩翼不對稱。成礦復(fù)式巖株由四次侵入形成。主要礦化類型既有矽卡巖型白鎢礦體,也有黑鎢石英脈型。據(jù)礦化階段劃分,矽卡巖型白鎢礦形成于之后,而黑鎢石英脈型主要形成于尤其之后。白鎢礦床和黑鎢礦床在空間上有一定的間隔。究其原因,可能主要與本區(qū)構(gòu)造活動中心隨時間遷移有關(guān)。在成巖成礦過程中,本區(qū)經(jīng)歷了東西向、南北向和北東向三個構(gòu)造體系的交替活動。不同期構(gòu)造應(yīng)力場強度、脈動空間位置隨時間發(fā)生變化,由此制約了與之相應(yīng)的巖漿侵位方向,并控制了礦化活動。根據(jù)礦化分布、成礦元素組合特點,可以確定本區(qū)巖漿礦化活動隨時間具山東至西轉(zhuǎn)移的趨勢,總體上自東而西為W→W、Mo、Be→W、Sn→Cu、Pb、Zn脈動分帶(圖3)。本區(qū)巖漿-成礦演化過程大體上分為三個階段。第一次礦化發(fā)生于之后,在與碳酸鹽巖層接觸帶及層間裂隙構(gòu)造形成矽卡巖型白鎢礦床.此時構(gòu)造應(yīng)力較弱,裂隙不發(fā)育,脈狀鎢礦體工業(yè)意義不大.此后,構(gòu)造脈動活動中心西移,其應(yīng)力場強度有所增強.受近東西向構(gòu)造影響,由南向北侵入.巖體上復(fù)地層中形成一群密集的張性裂隙帶,在其中充填了一定規(guī)模的脈狀黑鎢礦體。再后,構(gòu)造活動繼續(xù)西移受北東向構(gòu)造活動影響,伴隨了巖漿侵位。因繼承性構(gòu)造活動,應(yīng)力場強度更大,裂隙發(fā)育,且規(guī)模大。又因巖漿演化晚期,礦質(zhì)較豐富,因此,形成了較大規(guī)模的脈狀黑鎢礦床?？偟膩砜?本區(qū)構(gòu)造活動中心隨時間不斷西移,其應(yīng)力場不斷加強,導(dǎo)致了巖漿-礦化的脈動分帶,并且不同構(gòu)造部位出現(xiàn)了不同的礦化類型。綜上所述,不同復(fù)式巖體構(gòu)造時空構(gòu)式的差異性既控制了礦化分帶,也影響到礦床成因類型的不同。上述柿竹園和瑤崗仙兩礦區(qū)具統(tǒng)一的花崗巖-成礦演化序列,但因具體的導(dǎo)礦構(gòu)造通路演變形式不同,而形成了不同的礦床類型。下部巖石構(gòu)造組合上面討論了復(fù)式巖體的時空演化特征及其對礦化分帶的控制作用?？偲饋砜?研究地區(qū)成礦花崗巖體有近似的成巖成礦發(fā)展過程,花崗巖漿在演化、侵位過程中都受構(gòu)造脈動活動的制約。構(gòu)造活動及其性質(zhì)不僅提供了成巖成礦空間、控制礦化分帶格局,而且對礦化類型也產(chǎn)生重要影響。與花崗巖有關(guān)的鎢錫礦床包括花崗巖晚期浸染型、云英巖型、矽卡巖型、石英脈型和偉晶巖型等。各類礦床的構(gòu)造條件是有差別的。根據(jù)賦礦構(gòu)造特點、性質(zhì)和產(chǎn)生背景,可劃分出圍巖中斷裂裂隙構(gòu)造、花崗巖體內(nèi)裂隙構(gòu)造(包括裂隙帶和孔隙帶)、花崗巖體與圍巖接觸帶(及其附近層間裂隙)構(gòu)造和多期次構(gòu)造-巖漿脈動中心等。不同構(gòu)造型式控制著不同礦化類型。圍巖中的斷裂裂隙構(gòu)造主要控制石英脈型礦床產(chǎn)出。在鋁硅酸鹽巖石中,礦脈往往具上部撒開、下部尖滅的特點,且下部脈幅大,上部為密集的細(xì)脈帶,如黃沙、瑤崗仙礦區(qū)部分礦脈;在碳酸鹽巖石中,既可以有石英脈型礦床產(chǎn)出,也有矽卡巖型礦床產(chǎn)出,后者主要產(chǎn)于接觸帶部位。碳酸鹽巖中的脈狀礦體與鋁硅酸鹽巖石中的不同,多為密集成群產(chǎn)出,并且脈幅由深至淺逐漸變小、脈數(shù)量增多,上部也為細(xì)脈帶,但下部沒有明顯收攏尖滅的特點。其差別的主要原因可能是硅酸鹽巖石與碳酸鹽巖石物性有差異,導(dǎo)致產(chǎn)生破裂構(gòu)造型式有所不同?；◢弾r體內(nèi)部裂隙構(gòu)造,包括構(gòu)造裂隙、原生裂隙及孔隙帶等。其中裂隙構(gòu)造是控制石英脈型鎢礦床的主要構(gòu)造型式,礦脈特點是多為近于平行排列的大脈型。脈幅較寬大,不具明顯撒開和尖滅或向上變?yōu)槊芗?xì)脈帶的特點,這與圍巖裂隙構(gòu)造中脈狀礦床有一定差別。此外,巖體內(nèi)裂隙構(gòu)造還控制了偉晶巖型礦床和面狀云英巖型礦床的產(chǎn)出.巖體上部或邊部的孔隙構(gòu)造常常形成花崗巖晚期浸染型礦床。這幾類礦床往往具有過渡性特點?；◢弾r體與碳酸鹽巖層接觸帶及附近層間構(gòu)造是控制矽卡巖型白鎢礦床產(chǎn)出的主要構(gòu)造型式。礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀,圍巖蝕變較發(fā)育,礦床規(guī)模較大。如瑤崗仙的矽卡巖型白鎢礦床。多期次構(gòu)造-巖漿脈動中心控制了云英巖-矽卡巖復(fù)合型礦床。如柿竹園礦區(qū),在多期次巖漿侵位接觸帶,形成了矽卡巖、面狀云英巖、網(wǎng)脈狀云英巖復(fù)合礦床。礦床特點是多階段礦化在一個礦化中心反復(fù)進行,成礦元素種類多圍巖蝕變強烈,礦床規(guī)模大,且蝕變-礦化分帶明顯。上述各類型礦床是互相聯(lián)系的,它們構(gòu)成一個成礦系列,是在統(tǒng)一的地質(zhì)成礦作用下形成的,在時間上、空間上和成因上有密切聯(lián)系的一組礦床。具體地在一個礦田,其礦化強度、礦化規(guī)模取決于成礦物質(zhì)來源和化學(xué)因素,但出現(xiàn)哪些礦床類型則在很大程度上決定于構(gòu)造和圍巖因素。如前所述,研究地區(qū)具有近似的成巖成礦演化過程,但礦化類型有差別,究其原因,主要是因構(gòu)造組合不同所致。簡單地講,可以總結(jié)出四種構(gòu)造組合類型:(1)圍巖中斷裂裂隙構(gòu)造為主—→形成密集排列的脈狀礦體,如珊瑚;(2)巖體構(gòu)造+圍巖中裂隙構(gòu)造—→以石英脈型為主,次有云英巖型、偉晶巖型,如西華山,木梓園等;(3)接觸帶構(gòu)造+巖體構(gòu)造+圍巖裂隙構(gòu)造—→有矽卡巖型白鎢礦床,石英脈型以及偉晶巖型、云英巖型等,如瑤崗仙;(4)多期次脈動構(gòu)造—→云英巖(有面狀和網(wǎng)脈狀)+矽卡巖復(fù)合型礦床,如柿竹園。通過對上述各類控礦構(gòu)造間、構(gòu)造與礦床、不同礦床類型間關(guān)系的研究,初步認(rèn)識到一個系列中各類礦床之間具有過渡性、重疊性和互補性。1.云英巖化礦物礦化過渡規(guī)律(1)因巖體內(nèi)部孔隙帶與裂隙構(gòu)造的連續(xù)變化,出現(xiàn)花崗巖晚期浸染型礦石向脈狀礦體過渡;(2)巖體內(nèi)部孔隙-裂隙構(gòu)造向斷裂裂隙構(gòu)造的連續(xù)變化,形成云英巖化帶向石英脈型礦化過渡;(3)巖體內(nèi)部與圍巖中裂隙構(gòu)造連續(xù)變化,可見石英脈(或云英巖化)向矽卡巖脈過渡;(4)還因成礦深度的變化,由偉晶巖型向長石石英脈、石英脈型礦化過渡的現(xiàn)象也是較常見的。2.在礦區(qū)或礦區(qū)中，不同類型的礦床可以出現(xiàn)在同一個空間中，并且具有重疊或復(fù)合關(guān)系3.控礦構(gòu)造及礦化特點綜上所述,在同一礦化期,成礦可因空間(控礦構(gòu)造)而演變,出現(xiàn)不同礦化類型間的過渡性;但在相同空間(脈動構(gòu)造活動中心)成礦則隨時間(多階段性)而演化,形成多礦化類型(包括多階段礦化)的重疊性;而隨時間、空間的變化,不同類型礦化強度不一,有大有小,具互補性。在成礦系列的研究中,這三者是互相聯(lián)系的,試用一簡單的綜合示意圖表示(圖4)。