湖北陽(yáng)新巖體接觸帶矽卡巖的巖石特征及其礦化關(guān)系淺析

王友勝，徐榮華，楊偉衛(wèi)

(湖北省鄂東南地質(zhì)大隊(duì)，湖北大冶 435100)

0 引言

矽卡巖是中性或酸性侵入巖和碳酸鹽巖在接觸帶處經(jīng)氣化高溫?zé)嵋航淮饔眯纬傻囊环N變質(zhì)巖;而由與其相關(guān)的含礦熱液經(jīng)交代作用形成的熱液礦床則稱為接觸交代礦床。眾所周知，鄂東南地區(qū)產(chǎn)出大量矽卡巖和接觸交代矽卡巖型銅鐵金鎢鉬等多金屬礦產(chǎn)。但長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐表明，并非所有中性或酸性侵入巖與碳酸鹽巖的接觸帶都有矽卡巖產(chǎn)出，也并非所有矽卡巖中都有金屬礦產(chǎn)產(chǎn)出?！袄洹苯佑|帶和“干”矽卡巖的存在給地質(zhì)找礦工作增加了許多難度。

開展陽(yáng)新巖體接觸帶巖石特征的研究，探討各類巖石與矽卡巖成巖及成礦關(guān)系，不僅具有一定的地質(zhì)理論意義，對(duì)正在進(jìn)行的陽(yáng)新巖體西北段、陽(yáng)新巖體中東部?jī)蓚€(gè)整裝勘查項(xiàng)目的野外地質(zhì)工作也能提供一點(diǎn)參考。

1 區(qū)域成巖成礦背景

陽(yáng)新巖體位于鄂東南三角形構(gòu)造巖漿區(qū)的中心部位，毛鋪—兩劍橋斷裂帶北側(cè)。其主體由南東向北西侵位于殷祖—筠山復(fù)背斜核部，西北段侵入大冶湖向斜南翼，平面上總體呈北西向展布，巖體總面積約229 km2，是鄂東南地區(qū)出露規(guī)模最大的巖體。巖體主巖性為石英閃長(zhǎng)巖，其次為石英閃長(zhǎng)玢巖、石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖等，侵位于燕山中晚期，為被動(dòng)侵位的殼幔同熔型巖漿巖。

陽(yáng)新巖體接觸帶圍巖地層從寒武系至白堊系均有出露。南部大范圍與志留系碎屑巖接觸，少數(shù)地段與寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、三疊系碳酸鹽巖零星接觸;北部大范圍與石炭系、二疊系、三疊系碳酸鹽巖接觸，偶見有與泥盆系碎屑巖和二疊系硅質(zhì)巖零星接觸。

陽(yáng)新巖體與圍巖地層的接觸帶總長(zhǎng)約112 km(不包括捕虜體接觸帶)，帶中產(chǎn)出大中小型矽卡巖礦床(點(diǎn))約70余處(見圖1)，其中大型礦床3處，中型礦床6處，是典型的富含銅鐵金鎢鉬等多金屬礦的接觸帶。

2 接觸帶巖礦石特征

陽(yáng)新巖體接觸帶泛指圍繞巖體與地層接觸處的一條寬度約200～300 m(包括巖體和地層的邊緣)環(huán)形接觸蝕變帶，由巖體向地層方向分為內(nèi)接觸帶和外接觸帶。

2.1 內(nèi)接觸帶巖石特征

巖漿巖巖性特征:陽(yáng)新巖體中酸性侵入巖屬?gòu)V義的花崗巖類巖石，為殼?；烊净◢弾r。內(nèi)接觸帶中以細(xì)粒石英閃長(zhǎng)巖分布最廣，次為石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖，正長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖和石英斑巖偶有出露。

巖漿巖巖石化學(xué)特征:與中國(guó)同類巖石比較，SiO2含量略微偏高，從巖體中心至內(nèi)接觸帶，SiO2變化幅度小，反映出陽(yáng)新巖體巖漿分異不完全?；越M分(Fe2O3+FeO+MnO+MgO+CaO)具順向分異特征，自早期巖石至晚期巖石，基性組分逐漸降低。

圖1 陽(yáng)新巖體周邊地層及礦產(chǎn)略圖Fig.1 Sketch of surrounding strata and mineral of Yangxin rock

巖漿巖巖石礦物特征:主要造巖礦物有斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、角閃石、黑云母，斜長(zhǎng)石 An值 3～44［1］，其種屬不僅與巖石酸度有關(guān)，也受圍巖性質(zhì)及后期蝕變作用影響?？傮w特征是:隨著巖石由偏基性向偏酸性方向演化，An值逐漸降低。副礦物主要為磁鐵礦、磷灰石、榍石、鋯石，均為SiO2過飽和礦物。

巖漿巖巖石蝕變特征:巖漿巖的蝕變主要高嶺石化和綠泥石化，高嶺石化多見于地表出露巖體和地下水發(fā)育地區(qū)，表現(xiàn)為巖體中斜長(zhǎng)石礦物蝕變?yōu)楦邘X石礦物。綠泥石化多見于接觸斷裂構(gòu)造帶中，表現(xiàn)為裂隙面上充填暗綠色綠泥石泥細(xì)脈。

2.2 外接觸帶巖石特征

地層巖石巖性特征:陽(yáng)新巖體接觸帶地層巖石從老至新有寒武系白云巖;奧陶系灰?guī)r;志留系砂頁(yè)巖;石炭系大埔組白云巖、黃龍組灰?guī)r;二疊系棲霞組碳質(zhì)灰?guī)r、茅口組灰?guī)r、上二疊統(tǒng)硅質(zhì)巖、含炭質(zhì)頁(yè)巖;三疊系大冶組灰?guī)r、嘉陵江組白云巖及灰?guī)r。其中巖體南部接觸帶主要為志留系巨厚層砂頁(yè)巖和零星分布的寒武系白云巖及奧陶系灰?guī)r。北部接觸帶上主要為石炭系—三疊系巨厚層灰?guī)r和白云巖。

地層巖石化學(xué)特征:陽(yáng)新巖體南部接觸帶上志留系巨厚層碎屑巖中(見表1)SiO2含量78.50%，Al2O3含量約10.14%，F(xiàn)eO+Fe2O3含量約 4.72%，K2O+Na2O含量約2.65%。巖體北部接觸帶石炭系—三疊系巨厚層灰?guī)r中CaO平均含量＞49.19%，CO2平均含量約41.37%;白云巖中CaO平均含量＞33.89%，CO2平均含量約43.12%。MgO平均含量＞15.83%。

地層巖石蝕變特征:在巖漿熱力作用下，巖體接觸帶附近巖石具有不同程度的接觸熱力變質(zhì)作用，主要為碳酸鹽巖發(fā)生重結(jié)晶作用變質(zhì)成大理巖或白云石大理巖，碎屑巖變質(zhì)成角巖或具角巖化。圍巖蝕變主要為碳酸鹽化、絹云母化，前者主要見于灰?guī)r和白云巖地層中，表現(xiàn)為碳酸鹽礦物的重結(jié)晶，礦物顆粒增大變粗現(xiàn)象以及距接觸帶較遠(yuǎn)處地層中不規(guī)則網(wǎng)脈狀碳酸鹽細(xì)脈發(fā)育。絹云母化主要見于碎屑巖地層中，主要為碎屑巖地層中的長(zhǎng)石礦物蝕變?yōu)榧?xì)小磷片狀絹云母礦物。

表1 陽(yáng)新巖體圍巖地層氧化物平均含量統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistics of the average content of oxide in Yangxin rock strata

2.3 矽卡巖特征

陽(yáng)新巖體矽卡巖根據(jù)碳酸鹽巖地層原巖性質(zhì)、矽卡巖礦物成分及組合特征，可將陽(yáng)新巖體接觸帶內(nèi)矽卡巖劃分為三個(gè)類型?，F(xiàn)分述如下:

鈣矽卡巖 原巖為灰?guī)r，經(jīng)接觸交代形成的矽卡巖，主要為石榴子石矽卡巖，其次是硅灰石矽卡巖、方柱石矽卡巖、綠簾石矽卡巖。

鎂矽卡巖 原巖為白云巖，經(jīng)接觸交代形成的矽卡巖，主要為金云母矽卡巖，其次是硅鎂石矽卡巖、粒硅鎂石矽卡巖、鎂橄欖石矽卡巖(極易為熱液交代蝕變，所以很難保存，偶爾可見少量鎂橄欖石殘余)。

鈣鎂矽卡巖 這是陽(yáng)新巖體接觸帶內(nèi)大量存在的一類矽卡巖，此類矽卡巖分布于灰?guī)r及白云巖與巖體接觸帶附近，其代表巖石為透輝石矽卡巖、金云母透輝石矽卡巖、透輝石石榴子石矽卡巖、石榴子石透輝石矽卡巖，其次有透閃石陽(yáng)起石—矽卡巖。

這三大類矽卡巖在陽(yáng)新巖體接觸帶內(nèi)礦床中均有產(chǎn)出，但具體到某一個(gè)礦床點(diǎn)，由于受不同圍巖地層巖性的控制，矽卡巖類型組合或小類上差別很大，一般僅以一或兩種小類為主。

2.4 矽卡巖礦床特征

陽(yáng)新巖體矽卡巖礦床大多產(chǎn)于中酸性巖漿巖與碳酸鹽類巖石的接觸帶上，大中型礦床還與接觸帶附近碳酸鹽巖的捕虜體有密切聯(lián)系。由于礦床的形成明顯受巖漿分異冷凝、圍巖性質(zhì)、接觸帶構(gòu)造以及交代作用強(qiáng)度的影響，故礦體的產(chǎn)狀、形態(tài)均比較復(fù)雜，礦體連續(xù)性也差。礦體常呈似層狀、透鏡狀、柱狀、脈狀、巢狀等。規(guī)模大小不一，有直徑數(shù)米的小礦體，也有長(zhǎng)數(shù)千米、延伸達(dá)千米以上的巨大礦體，如銅綠山。一般為中等規(guī)模，厚10～30 m，沿走向長(zhǎng)200～500 m，除有的鐵、銅、金等類礦床可達(dá)大型外，多數(shù)礦床為中小型。

2.5 矽卡巖礦石特征

陽(yáng)新巖體矽卡巖礦床礦石成分復(fù)雜，非金屬礦物主要有石榴子石、輝石及其它鈣、鎂、鋁的硅酸鹽礦物(如硅鎂石、符山石、方柱石、蛇紋石、透閃石、陽(yáng)起石、綠泥石、綠簾石、金云母等)。此外還有石英、螢石、黃玉及含鎂、鐵的碳酸鹽礦物。金屬礦物以氧化物和硫化物為主，如磁鐵礦、赤鐵礦、白鎢礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦等。由于礦物成分復(fù)雜，形成溫度范圍也廣，所以礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造也多種多樣，如塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、晶洞構(gòu)造等。又由于成礦溫度較高，有揮發(fā)組分的參與，因而礦石一般多為粗粒結(jié)構(gòu)。

3 陽(yáng)新巖體接觸帶矽卡巖成巖作用機(jī)制分析

3.1 巖漿巖作用機(jī)制

陽(yáng)新巖體侵入為燕山中晚期，屬鈣堿性系列中酸性巖體，中深成相—中淺成相，巖石類型主要為石英閃長(zhǎng)巖、石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖等，巖石多具細(xì)粒結(jié)構(gòu)和斑狀結(jié)構(gòu)，結(jié)晶時(shí)間長(zhǎng)。某些地段并具多期次成巖特征，更有利于形成規(guī)模較大矽卡巖和礦體。

陽(yáng)新巖體規(guī)模巨大，出露面積約229 km2，為巖基狀侵入體，與圍巖地層的接觸帶產(chǎn)狀復(fù)雜多變。一般情況下，巖體超覆于地層之上不利于矽卡巖和金屬礦體的形成。另外，陽(yáng)新巖體接觸帶復(fù)雜的形態(tài)對(duì)矽卡巖、礦體的形成和分布也有一定的影響，不平整的接觸面有利于形成矽卡巖和礦體。

3.2 圍巖地層作用機(jī)制

陽(yáng)新巖體接觸帶圍巖巖性對(duì)矽卡巖礦床的形成有重要影響，不利圍巖主要是志留系砂頁(yè)巖及其它地層中的泥巖、碳硅質(zhì)巖等;有利圍巖是三疊系中下統(tǒng)及其它地層中碳酸鹽類巖石。石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖等碳酸鹽類巖石以其化學(xué)性質(zhì)活潑、脆性較大、滲透性較強(qiáng)和富含CaO或MgO而易被交代，形成鈣鎂系列的矽卡巖。區(qū)內(nèi)寒武系、奧陶系、二疊系產(chǎn)出的含燧石條帶灰?guī)r、硅質(zhì)巖因含多量硅質(zhì)和少量鈣質(zhì)成分，多形成鈣硅系列矽卡巖。本區(qū)志留系、泥盆系砂礫巖、泥頁(yè)巖等碎屑巖則為不利矽卡巖成巖賦礦圍巖。

陽(yáng)新巖體接觸帶碳酸鹽巖層的構(gòu)造對(duì)矽卡巖型礦床的形成也有一定影響，薄層灰?guī)r比厚層灰?guī)r有利于成礦，特別是薄層狀灰?guī)r和頁(yè)巖、粉砂巖等互層時(shí)，由于它們的物理性質(zhì)有明顯差異，層面間的結(jié)合比較虛弱而有利于熱液的流通，所以熱水溶液更易于選擇交代薄層狀灰?guī)r而形成矽卡巖和礦體。另外，圍巖的節(jié)理、裂隙及孔隙度等對(duì)礦化富集及礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀等也有重要影響［2］。

3.3 矽卡巖類型及其與礦化類型的關(guān)系

陽(yáng)新巖體接觸帶內(nèi)各礦床產(chǎn)出的矽卡巖類型組合差別大，同一礦床不同礦體產(chǎn)出的矽卡巖類型也有差別，同一礦體的不同部位矽卡巖也存在差異。但各礦床矽卡巖按形成階段分只有兩種類型，即較早階段的“干矽卡巖”和較晚階段的“濕矽卡巖”。干矽卡巖階段碳酸鹽地層與高溫巖漿熔融體的接觸帶兩側(cè)鈣鎂與硅鋁元素產(chǎn)生交代，主要形成石榴子石、透輝石、早期金云母、符山石及基性斜長(zhǎng)石等礦物組成的矽卡巖。濕矽卡巖階段發(fā)生于巖漿期后，隨著溫度的降低，接觸帶附近高溫氣液大量聚集，氣液中富含大量的揮發(fā)性元素及［OH］根，這些物質(zhì)首先交代鐵鎂礦物而成為含［OH］的硅酸鹽礦物，如金云母、鐵綠泥石、透閃石、陽(yáng)起石、綠簾石、斜黝簾石等礦物組成的矽卡巖。系統(tǒng)研究陽(yáng)新巖體接觸帶產(chǎn)出的各類金屬礦床，一般這兩種不同時(shí)期形成的矽卡巖均有發(fā)育。但確定“礦”與“非礦”，或?qū)?yīng)不同的礦種類型，這兩種矽卡巖發(fā)育程度及產(chǎn)出特征具有明顯的差異(見表2)。

表2 兩類矽卡巖產(chǎn)出特征對(duì)照表Table 2 Comparison table of two kinds of skarn output feature

3.4 矽卡巖類型與典型礦帶的關(guān)系

本區(qū)矽卡巖并不直接參與成礦，但大規(guī)模矽卡巖發(fā)育地段可指示該區(qū)域曾發(fā)生較強(qiáng)熱液交代作用。特別是濕矽卡巖較強(qiáng)發(fā)育地段，更顯示該區(qū)曾發(fā)生多期次汽水熱液交代作用。這些特殊地段由于有強(qiáng)烈汽水熱液交代作用，伴隨巖漿熱力或構(gòu)造作用，多可萃取或通過化學(xué)反應(yīng)使接觸帶兩側(cè)巖石中有用元素疊加富集成礦。其次，矽卡巖的形成改變了這些特殊地段巖石的礦物平衡，巖石體積、密度、導(dǎo)熱性等物理參數(shù)也相應(yīng)改變，進(jìn)一步促進(jìn)了巖漿巖和圍巖地層元素參與成礦。

陽(yáng)新巖體接觸帶總計(jì)長(zhǎng)約112 km，帶兩側(cè)巖石復(fù)雜多變，不同地段含礦性差異很大。然而礦產(chǎn)在空間分布上仍然有規(guī)律可尋，礦床點(diǎn)在平面上多沿接觸帶呈帶狀集中分布，礦化體在剖面上多分布于地層一側(cè)。巖體與圍巖不同接觸部位矽卡巖類型不一樣，產(chǎn)出金屬礦產(chǎn)類型也不一樣?？傮w上，陽(yáng)新巖體北端干、濕矽卡巖均有產(chǎn)出，礦產(chǎn)以銅鐵金為主。中東部和南側(cè)主要產(chǎn)出晚期濕矽卡巖，金屬礦產(chǎn)中少見鐵、鎢和金，多富銅鉬。具體歸納如下:

馮家山—銅綠山—葉花香弧形銅鐵金接觸帶(陽(yáng)新巖體西北段):該弧形接觸帶總長(zhǎng)約16 km，其內(nèi)分布的銅鐵金礦床點(diǎn)最多，有銅綠山大型銅鐵礦床、雞冠咀大型銅金礦床、桃花咀、葉花香、馮家山、東角山等中小型銅鐵礦床。陽(yáng)新巖體在西北段呈一舌狀侵入體，巖體分異分帶良好且具多期次侵入特征。巖體接觸地層多為三疊系—石炭系碳酸鹽巖。受地層巖石影響，弧形接觸帶形態(tài)平面上呈港灣狀，剖面上呈鋸齒狀復(fù)雜多樣。這些特征均有利于該地段接觸帶矽卡巖礦床的形成。該弧形接觸帶內(nèi)矽卡巖類型復(fù)雜，干濕矽卡巖均較發(fā)育，與鐵成礦關(guān)系密切的是早期干矽卡巖，與銅金成礦關(guān)系密切的主要是晚期濕矽卡巖。

赤馬山—父子山銅鉬接觸帶:該段接觸帶總長(zhǎng)約5 km，其內(nèi)分布有赤馬山中型銅鉬礦床、韓家山、李家山小型銅鉬礦床多處。陽(yáng)新巖體在該地段由南東向北西侵入三疊系—石炭系碳酸鹽巖地層中，平面上接觸帶呈北西西向產(chǎn)出，陽(yáng)新巖體在該地段具較好分異，但不同如西北段巖體不具分帶性和多期次侵入特征。帶內(nèi)斷續(xù)分布的矽卡巖類型較復(fù)雜，以石榴子石矽卡巖為主，干濕矽卡巖均有發(fā)育。與銅鉬成礦關(guān)系密切的主要是晚期濕矽卡巖，石榴子石矽卡巖內(nèi)一般不見銅鉬礦化(見圖2)。

銅當(dāng)—銅洞銅鉬接觸帶:該段接觸帶總長(zhǎng)約4 km，其內(nèi)分布有銅當(dāng)、銅洞小型銅鉬礦床兩處。陽(yáng)新巖體在該地段由南西向北東西侵入三疊系—石炭系碳酸鹽巖地層中，巖體分異不明顯。接觸帶呈北西向產(chǎn)出，空間上矽卡巖集中在銅當(dāng)和銅洞兩個(gè)區(qū)域產(chǎn)出，各礦區(qū)內(nèi)矽卡巖類型簡(jiǎn)單，以干矽卡巖(石榴子石矽卡巖)為主，局部地段干矽卡巖中夾雜有少量晚期濕矽卡巖，銅鉬礦主要賦存在濕矽卡巖中。

兩劍橋—阮宜灣銅鉬鎢接觸帶:該段接觸帶總長(zhǎng)約6 km，其內(nèi)分布有兩劍橋小型鉬礦床、阮宜灣中型銅鎢鉬礦床各一處。陽(yáng)新巖體在該地段由北向南侵入奧陶系—寒武系碳酸鹽巖地層中，巖體分異不明顯。接觸帶呈北西向、北西西向產(chǎn)出，空間上矽卡巖集中在兩劍橋和阮宜灣兩個(gè)區(qū)域產(chǎn)出，圍巖條件相似，矽卡巖類型較復(fù)雜，干濕矽卡巖均有發(fā)育，與銅鉬成礦關(guān)系密切的是晚期濕矽卡巖，鎢礦則與早期高溫階段形成的干矽卡巖(石榴子石透輝石矽卡巖)有關(guān)。

圖2 湖北陽(yáng)新赤馬山銅礦某勘探線地質(zhì)剖面圖Fig.2 Geologic section of a exploration line of Chimashan copper deposit

歐陽(yáng)山—柯大興銅接觸帶:該段接觸帶總長(zhǎng)約8 km，其內(nèi)分布有歐陽(yáng)山中型銅礦床，趙家灣、明燈寺小型銅礦床多處。陽(yáng)新巖體在該地段由東向西斷續(xù)侵入三疊系—石炭系碳酸鹽巖地層中，巖體分異特征不明顯。平面上接觸帶呈近南北向產(chǎn)出，帶內(nèi)礦山開采資料顯示:矽卡巖類型簡(jiǎn)單，以干矽卡巖(石榴子石矽卡巖)為主，局部地段干矽卡巖中夾雜有晚期濕矽卡巖，銅礦主要賦存在濕矽卡巖中。

4 結(jié)語(yǔ)

陽(yáng)新巖體接觸帶內(nèi)矽卡巖型銅鐵金鉬鎢礦床(點(diǎn))數(shù)量眾多，資源儲(chǔ)量較為豐富。大中型礦床多分布在陽(yáng)新巖體西北段碳酸鹽巖與多期次活動(dòng)的復(fù)雜巖漿巖接觸帶上，可以稱為“礦集區(qū)”，這一地段產(chǎn)出的干濕矽卡巖類型多樣，規(guī)模巨大，形態(tài)不規(guī)則，成巖成礦活動(dòng)復(fù)雜。中東部及南側(cè)巖漿巖活動(dòng)強(qiáng)度不如西北段，巖漿成份較為單一，在與不同類型碳酸鹽巖接觸帶上多形成中小型且分散的礦床點(diǎn)，這些地段見有含礦矽卡巖，但單一時(shí)期形成的成分單一的矽卡巖，在無后期含礦熱液疊加的情況下往往不含礦。

在陽(yáng)新巖體周邊開展地質(zhì)找礦和整裝勘查工作，應(yīng)緊密圍繞接觸帶矽卡巖礦產(chǎn)賦存產(chǎn)出地質(zhì)特征展開找礦工作。詳細(xì)分析陽(yáng)新巖體接觸帶上巖漿巖、圍巖地層的地質(zhì)特征，以及矽卡巖成巖賦礦各時(shí)期地質(zhì)特征，對(duì)老礦山邊深部進(jìn)一步擴(kuò)大儲(chǔ)量以及發(fā)現(xiàn)新的矽卡巖型礦產(chǎn)地均可提供一定的參考。

［1］薛迪康，葛宗俠，張宏泰，等.鄂東南銅金礦床成礦模式與找礦模型［M］.武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1997.

［2］姚鳳良，孫豐月.礦床學(xué)教程［M］.北京:地質(zhì)出版社，2006.