內(nèi)蒙蛤蟆石銀多金屬礦區(qū)花崗質(zhì)巖石厘定及成因

樸麗麗 趙勝金 宓奎峰 顧海濤

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)第十地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院)

內(nèi)蒙蛤蟆石銀多金屬礦區(qū)花崗質(zhì)巖石厘定及成因

樸麗麗1,2趙勝金1,2宓奎峰1顧海濤2

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)第十地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院)

在內(nèi)蒙古阿魯科爾沁旗蛤蟆石銀多金屬礦區(qū)鉆孔劃分出一套面貌特殊的花崗質(zhì)巖石，通過野外巖心對比觀察分析及室內(nèi)巖礦鑒定分析，定名為花崗質(zhì)礫巖。通過各勘探線剖面圖讀取各控制鉆孔中花崗質(zhì)礫巖頂界埋深數(shù)據(jù)，結(jié)合其與上覆上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組、下伏二長花崗巖的關(guān)系分析，其具有底礫巖性質(zhì)。通過分析花崗質(zhì)礫巖特征，認為花崗質(zhì)底礫巖成因為原巖二長花崗巖原地風(fēng)化破碎后淺埋成巖。

銀多金屬礦 二長花崗巖 花崗質(zhì)礫巖 底礫巖 成因

蛤蟆石銀多金屬礦區(qū)地處內(nèi)蒙古大興安嶺成礦帶中南段，西拉木倫河斷裂以北40 km，是在該有利成礦背景下，以Ag為主，共生Mo、Pb，伴生Cu、Zn等元素的多金屬礦床。通過對蛤蟆石銀多金屬礦區(qū)EW走向的銀多金屬礦體按照SN向勘探線布置鉆孔進行勘查，在多個較深鉆孔中出現(xiàn)一類特殊的花崗質(zhì)巖石，該類巖石多出現(xiàn)于火山碎屑巖之下，作為基底出現(xiàn)，少量夾持于火山碎屑巖之中，在前期普查工作中前人有過記錄的僅為花崗巖[1-3]。本研究通過野外鉆孔巖心結(jié)合顯微觀察、地質(zhì)圖件的系統(tǒng)制作和圖面分析等工作，對其進行定名，并對其性質(zhì)及成因進行詳細分析。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)主詳查區(qū)域出露地層主要為上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組，巖性為灰白色、黃白色流紋巖。據(jù)鉆孔資料顯示，礦區(qū)內(nèi)流紋巖之下為一套火山碎屑巖夾沉火山碎屑巖、凝灰質(zhì)砂巖組合，巖性主要有流紋質(zhì)含角礫晶屑巖屑凝灰?guī)r、流紋質(zhì)火山角礫巖、流紋質(zhì)晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r夾少量沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖，局部夾花崗質(zhì)礫巖，鉆孔深部見有較厚花崗質(zhì)礫巖，向深部過渡為正常中粒二長花崗巖。另有一套呈侵入產(chǎn)狀的次流紋巖體，穿插于上述流紋巖及火山碎屑巖地層中，與成礦關(guān)系密切。侵入巖于主詳查區(qū)個別鉆孔深部及礦區(qū)北部鉆孔見有二長花崗巖，主詳查區(qū)內(nèi)所見為中粒二長花崗巖，向北部過渡為中—細粒黑云母二長花崗巖，通過區(qū)內(nèi)地質(zhì)工作并結(jié)合區(qū)域有關(guān)研究成果可知，該巖體成巖時代應(yīng)為中三疊世。

2 花崗質(zhì)巖石定名

對于區(qū)內(nèi)花崗質(zhì)巖石，大體有2種認識：一種認為該巖體為二長花崗巖體，具有角礫狀者可能受到后期構(gòu)造作用，具有碎裂狀、角礫狀的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，可定名為碎裂花崗巖，其侵入火山碎屑巖中及呈巖基侵入上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組地層；另一種認識首先肯定巖石為非侵入產(chǎn)狀，推測其可能屬于特殊成因的與火山作用有關(guān)的一套巖石，雖未能準確定名，但更多的是對成因的理解?？隙▍^(qū)內(nèi)花崗質(zhì)巖石非侵入產(chǎn)狀的證據(jù)主要為巖石整體由中粒的石英、長石礦物組成，且與所謂“圍巖”接觸部位粒度無明顯細粒的變化，眾多孔所見無一例外，粒度特征明顯為中—深成侵入巖特征，且部分火山碎屑巖中見有二長花崗巖礫石，據(jù)此可認為其非侵入產(chǎn)狀是確定的。巖石大部分或主體仍為二長花崗巖，但可見碎裂狀裂隙或角礫之間為細粒碎屑物質(zhì)，該細粒碎屑物質(zhì)經(jīng)肉眼仔細觀察仍為細碎的長英質(zhì)成分，該長英質(zhì)成分的定性對于確定巖石的成因及性質(zhì)具有重要意義。初期野外肉眼觀察認為其可能為火山碎屑物質(zhì)(石英、長石棱角狀晶屑)，另有更細級火山碎屑物質(zhì)，該類巖石成因應(yīng)為近火山口附近圍巖壓力較大情況下，基底二長花崗巖圍巖裂隙發(fā)育，熱的火山碎屑物被灌入其中，以晶屑碎屑物為主，更細級碎屑物很少。通過對該類巖石大量的薄片觀察鑒定有了更進一步的認識，定名為花崗質(zhì)砂質(zhì)礫巖、花崗質(zhì)礫巖，按礫石成分可劃分為單成分礫巖，通過系統(tǒng)制作地質(zhì)圖件和圖面分析，并結(jié)合大量鉆孔地質(zhì)現(xiàn)象觀察認為，其具有底礫巖的性質(zhì)。

3 花崗質(zhì)礫巖巖石學(xué)特征及產(chǎn)狀

3.1 巖石學(xué)特征

花崗質(zhì)礫巖巖石為灰色、綠灰色，少量為肉紅色，具有砂質(zhì)礫狀或礫狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礫石、砂屑、粉砂含量變化范圍較大，礫石粒度變化亦較大。礫石呈次圓狀、次棱角狀，粒度大于2 mm，大多為2～15 mm，大者達80 mm，礫石成分為中粒、中—細粒二長花崗巖，礫石含量50%～90%。砂屑呈次棱角狀、棱角狀，次為次圓狀，粒度主體為0.1～2 mm，成分為斜長石、鉀長石、石英、長石石英集合體(花崗巖巖屑)、少量黑云母，為花崗巖風(fēng)化破碎而成，含量10%～40%；粉砂為次棱角狀、棱角狀，成分同砂屑，粒度0.01～0.1 mm；膠結(jié)物以黏土礦物為主，少量絹云母、塵點狀鐵質(zhì)物充填于碎屑之間，呈孔隙式膠結(jié)。通過各鉆孔巖心及顯微鏡下系統(tǒng)觀察分析，其主要特征：

(1)礫石成分單一，均為二長花崗巖，主體為中—細粒，部分可達中粒，或中—中粗粒。礫石巖性與礦區(qū)基底二長花崗巖體巖性完全一致。

(2)礫石為次圓狀、次棱角狀，磨圓較差，礫石大小懸殊，分選差—極差，礫石分布于礫巖建造的上、下位置無明顯區(qū)別，礫石直徑多為2～20 mm，大者為50～250 mm，更大者可達2～3 m，說明成巖時快速堆積，礫巖面貌與一般礫巖區(qū)別明顯，具有巖體的面貌，但又有“角礫狀”、“碎裂狀”、“礫狀”的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，因而初次見者往往無法直接定名為花崗質(zhì)礫巖。

(3)砂屑成分均為長英質(zhì)，砂屑為斜長石、鉀長石、石英、少量黑云母，另有花崗巖巖屑(長石石英集合體)，均為二長花崗巖風(fēng)化破碎而成，為次棱角狀、棱角狀，次為次圓狀，粉砂為次棱角狀、棱角狀，成分主要為長石、石英。膠結(jié)物以粉砂及黏土礦物為主，少量絹云母，塵點狀鐵質(zhì)物，充填于碎屑之間，呈孔隙式膠結(jié)。

(4)礫石成分成熟度較高，但結(jié)構(gòu)成熟度極低，磨蝕作用極弱，破碎作用在成巖過程中占主要作用。

(5)組成巖石的碎屑物質(zhì)中，中—酸性斜長石、鉀長石、黑云母為次穩(wěn)定礦物，石英屬穩(wěn)定礦物，但該類礦物砂屑均在巖石中完好地保存著，次生變化無或較弱，說明各種碎屑未經(jīng)過長距離搬運。

(6)顯微鏡下觀察可見巖石具有碎屑(尤其單礦物碎屑)，一般多呈次棱角狀、棱角狀，多可見有平直或近平直的邊界，大小斜長石、鉀長石、石英砂屑或巖石碎屑、礫石均可見到與附近相同礦物成分(砂屑或礫石)的邊界大體可拼貼，常見到同一礦物碎屑就近碎成幾塊礦物碎屑的現(xiàn)象，可拼接的高粒度碎屑被低粒級碎屑充填，礫石裂隙中被粉砂充填，似斷似連的砂屑等現(xiàn)象是碎屑物質(zhì)未搬運的證據(jù)。

3.2 產(chǎn) 狀

花崗質(zhì)礫巖有2種產(chǎn)狀：①火山碎屑巖之下的基底；②火山碎屑巖中的夾層。作為基底出現(xiàn)的花崗質(zhì)礫巖，大體可看出，4#線以西頂界面高程在200 m以上，并且向西高程有增加的趨勢；4#～48#線高程為130～150 m，地勢平緩低洼；52#線頂界面高程迅速變?yōu)?12 m，向東未有勘探線控制，但據(jù)此趨勢推斷高程可能仍迅速增高，為高山地貌。呈夾層出現(xiàn)的花崗質(zhì)礫巖，在礦區(qū)東部40#、48#、52#線出現(xiàn)，向東未控制住，出現(xiàn)高程為271～380 m，為40#、48#、52#線控制，向東未有勘探線控制，大體為向E傾的透鏡狀體，鉆孔控制厚度為40～80 m。

4 花崗質(zhì)礫巖成因及成巖過程

深部見花崗質(zhì)礫巖的鉆孔大多未穿透該花崗質(zhì)礫巖層，其中一孔更是達150 m厚的砂質(zhì)礫巖，仍未見底，通過大量的該套巖石觀察，其面貌多樣，但歸根結(jié)底均可歸為花崗質(zhì)礫巖。個別孔底部可見基本正常的花崗巖，但其裂隙及少量的部分仍可見砂屑充填，體現(xiàn)出花崗質(zhì)礫巖的特點。通過對花崗質(zhì)礫巖自上而下觀察，可見中間夾有幾米不等的正常二長花崗巖，亦多見10～30 cm的礫石被砂屑、粉砂等碎屑膠結(jié)，各類砂屑均為二長花崗巖風(fēng)化破碎而成。大量的巖心及顯微觀察判斷，各類碎屑物未經(jīng)過明顯的搬運、磨蝕、分選而就地堆積成巖，可判斷成因只能是原巖花崗巖就地風(fēng)化破碎后淺埋成巖，淺部可能為極短距離就近堆積。

二長花崗巖侵位后，經(jīng)過一次區(qū)域性的構(gòu)造事件被抬升至地表，以致基本暴露出當(dāng)時的古地表，自此出現(xiàn)沉積間斷，存在古風(fēng)化殼，長期受到風(fēng)化作用，在礦區(qū)范圍內(nèi)古地表地貌有所起伏，中部低，西部平緩上升為山坡，東部陡然上升，為高山地貌。在長期風(fēng)化作用下，該二長花崗巖體自上而下不斷發(fā)育裂隙、破碎，近地表風(fēng)化破碎程度可類比于現(xiàn)今巖體風(fēng)化地貌、風(fēng)化砂、殘積狀態(tài)，碎屑化程度高，角礫小，細小碎屑物多，形成的巖石為花崗質(zhì)砂質(zhì)礫巖、花崗質(zhì)礫巖，向深部風(fēng)化作用并摻雜地表水、裂隙水不斷自淺入深作用于該巖體，使巖體在不同深部、不同程度地沿裂隙不斷破碎成大小各異的碎屑，形成的花崗質(zhì)礫巖特點為多出現(xiàn)巨大礫石及礫石占絕對主體的花崗質(zhì)礫巖，向更深部受物、風(fēng)化作用減弱，僅形成一些裂隙，未有明顯的破碎物充填，巖石接近正常的二長花崗巖。上述過程大體相當(dāng)于同生作用，至滿克頭鄂博組噴發(fā)期前結(jié)束該同生作用，上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組火山碎屑物堆積覆蓋，便開始了類似沉積巖的淺埋成巖作用，原始松散破碎狀態(tài)的二長花崗巖的巨礫、礫石、砂屑、粉砂等各粒級的碎屑物開始逐漸成巖，在長期埋深至少在300 m(現(xiàn)今埋深)以下的淺埋成巖作用下，足以形成現(xiàn)今堅固完整的花崗質(zhì)礫巖。礦區(qū)東部透鏡狀夾層產(chǎn)出的該套花崗質(zhì)礫巖可能為火山活動過程中東側(cè)的二長花崗巖高山或已成巖的花崗質(zhì)礫巖崩塌，巖塊落入火山碎屑巖中，類似巨大集塊呈透鏡狀分布于火山碎屑巖中。

礫、砂屑、粉砂均為原巖二長花崗巖風(fēng)化破碎為主的機制下形成，大體過程可概括為：原巖二長花崗巖在風(fēng)化破碎作用長期不斷進行下，不斷形成各方向裂隙切割的礫石，裂隙處同時出現(xiàn)細小的角礫等碎屑，繼續(xù)作用下，各種粒級的礫石不斷被破碎，出現(xiàn)的角礫、砂屑也越來越多，不斷作用下，砂屑進一步破碎，形成更細級砂屑，直至可出現(xiàn)粉砂、泥質(zhì)級別的碎屑物質(zhì)，從而出現(xiàn)巖心及顯微尺度的各種粒級碎屑共存，碎屑大體可拼接的地質(zhì)現(xiàn)象。砂屑、粉砂呈裂隙狀充填于大體正常的二長花崗巖中，是破碎機制剛啟動的證據(jù)。

5 結(jié) 語

針對蛤蟆石銀多金屬礦區(qū)發(fā)現(xiàn)的面貌及成因特殊的花崗質(zhì)礫巖，通過大量宏觀及微觀現(xiàn)象觀察，認為其成因主要為原巖二長花崗巖原地風(fēng)化破碎后淺埋成巖，暫定為原地殘積-風(fēng)化破碎沉積類型，為進一步深入研究該類巖石提供參考。

[1] 路鳳香，桑隆康，鄔金華，等.巖石學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，2001.

[2] 孫立新，朱更新，黃學(xué)光，等.燕山中段常州溝組底礫巖的成因類型[J].中國區(qū)域地質(zhì)，1999(3)：284-288.

[3] 梅冥相.黔南志留系底礫巖成因類型[J].中國區(qū)域地質(zhì)，1992(2)：146-148.

2015-06-01)

樸麗麗(1983—)，女，博士研究生，024005 內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市。