黑龍江省塔源多金屬礦床中矽卡巖特征及意義

周子高，李 星，趙 亮

(云南冶金資源股份有限公司，云南昆明650000)

黑龍江省塔源多金屬礦區(qū)位于西伯利亞板塊的南緣，地處古生代古亞洲洋構(gòu)造-成礦域與中生代濱西太平洋構(gòu)造-成礦區(qū)強(qiáng)烈疊加復(fù)合部位之上，是中國最重要的有色金屬成礦區(qū)之一。本文主要針對(duì)該礦區(qū)礦體圍巖之矽卡巖中的石榴子石、輝石、硅灰石、綠簾石等矽卡巖礦物特征進(jìn)行分析研究。分析結(jié)果顯示石榴子石主要為鈣鐵榴石，輝石主要為透輝石。這些礦物是礦區(qū)內(nèi)中酸性花崗質(zhì)巖體與碳酸鹽巖和富鈣鎂質(zhì)的碎屑巖接觸交代反應(yīng)的結(jié)果。

1 礦區(qū)地質(zhì)

1.1 礦區(qū)地層

礦區(qū)地層主要包括古生界石炭系上統(tǒng)新伊根河組(C3x)和中生界侏羅系上統(tǒng)白音高老組(J3by)。

(1)石炭系上統(tǒng)新伊根河組(C3x)：出露于礦區(qū)北部，呈近東西向展布，主要巖性有灰色變細(xì)砂巖、變砂巖、灰黑色或暗綠色凝灰質(zhì)板巖以及薄層硅質(zhì)大理巖和灰?guī)r，是鉛鋅礦體的主要賦礦地層。由于受多期次火山巖侵入體活動(dòng)作用，新伊根河組內(nèi)各類巖石受熱液蝕變改造強(qiáng)烈，出現(xiàn)透鏡狀展布的矽卡巖帶。

(2)侏羅系上統(tǒng)白音高老組(J3by)：在礦區(qū)大面積出露，巖性為灰白色安山巖，英安巖，凝灰?guī)r等，其與新伊根河組地層呈不整合接觸(王學(xué)剛，2014)。

1.2 礦區(qū)巖漿巖及構(gòu)造

礦區(qū)巖漿巖分別有閃長巖、二長斑巖，均呈巖脈狀產(chǎn)出。

礦區(qū)斷層構(gòu)造呈南北向展布，另在石炭系上統(tǒng)新伊根河組分布區(qū)出現(xiàn)一系列北東向的層間構(gòu)造破碎帶，這些層間構(gòu)造破碎帶控制著單個(gè)礦體的分布(圖1)。

2 礦體特征

鉛鋅礦體由一系列呈北東向展布的層間構(gòu)造帶控制。礦體在剖面上呈透鏡體狀、左行雁列式展布，主要產(chǎn)于構(gòu)造緩傾斜部位，受構(gòu)造影響礦體連續(xù)性較差。礦體傾向130°～160°、傾角26°～47°。圍巖主要為大理巖/矽卡巖，少量賦存于蝕變凝灰質(zhì)板巖內(nèi)。

閃鋅礦和方鉛礦呈斑團(tuán)狀，局部呈塊狀分布于層間構(gòu)造的矽卡巖一側(cè)，在板

巖一側(cè)閃鋅礦和方鉛礦多呈浸染狀，少量呈細(xì)脈狀產(chǎn)出；閃鋅礦多為紅棕色-棕色的半自形-自形顆粒，顆粒直徑0.02mm～0.2mm，在空間上常與方鉛礦共生，而方鉛礦多為鉛灰色半自形顆粒或團(tuán)塊狀集合體。礦石中閃鋅礦和方鉛礦的比例約為3∶1。

鉬礦體主要存在于礦區(qū)東部和南部的鉆孔中。鉬礦體一般多以獨(dú)立礦體形式見于花崗閃長斑巖、二長斑巖等中酸性侵入巖巖枝中，近礦圍巖見綠簾石化。輝鉬礦主要呈細(xì)脈狀、脈狀分布于斑巖裂隙中；在巖枝附近的圍巖構(gòu)造裂隙中可以看到不規(guī)則的輝鉬礦-石英細(xì)脈，輝鉬礦呈浸染狀或薄膜狀分布于石英脈中，脈寬1cm～2cm。

礦區(qū)黃銅礦整體含量較少，礦體中黃銅礦平均含量約為1%～2%，主要呈他形細(xì)粒浸染狀分布于鉛鋅礦石，局部可達(dá)到斑團(tuán)狀，極少呈細(xì)脈狀產(chǎn)出。

圖1 塔源二支線多金屬礦床礦區(qū)地質(zhì)圖

3 礦體圍巖矽卡巖地球化學(xué)特征

通過借助電子探針的原位微區(qū)分析功能，將高度聚焦的電子束聚焦在礦物上，激發(fā)組成礦物元素的特征X射線。用分光器或檢波器測(cè)定熒光X射線的波長，根據(jù)不同強(qiáng)度校正直接計(jì)數(shù)出組分含量?？梢钥闯?，塔源多金屬礦床見石榴子石矽卡巖、輝石-石榴石矽卡巖、綠簾石-石榴石矽卡巖和少量的硅灰石矽卡巖。矽卡巖礦物主要為石榴石，其次為輝石、綠簾石和硅灰石，與礦化最密切的是綠簾石-輝石-石榴子石組合。本區(qū)主要富礦矽卡巖為鈣鐵榴石-綠簾石組合。

3.1 石榴子石

石榴子石是礦區(qū)矽卡巖的主要礦物成分。手標(biāo)本上的石榴子石呈淺黃棕色，具有良好的晶體形態(tài)，有菱形十二面體或八面體等單形或聚形，少數(shù)他形晶，構(gòu)成細(xì)粒集合體。偏光鏡下，部分石榴子石異常光性環(huán)帶比較發(fā)育，石榴子石結(jié)構(gòu)特征分別為：A環(huán)帶狀石榴子石；B不規(guī)則條帶狀石榴子石(圖2A，B)。石榴子石電子探針分析結(jié)果表明：SiO2和CaO的含量變化不大，SiO2的含量為35.339%～27.129%，平均值為36.234%；CaO含量為31.517%～33.204%，平均值為32.361%。FeOT和Al2O3的含量變化較大，F(xiàn)eOT含量為15.209%～27.743%，平均值為21.476%；Al2O3的含量為0.018%～10.299%，平均值為5.159%；所有樣品中FeO和Al2O3含量呈負(fù)相關(guān)，SiO2和CaO整體呈正相關(guān)。

3.2 輝石

輝石相對(duì)于石榴子石分布較少，在礦石中輝石主要以三種方式出現(xiàn)：呈粒狀交代早期的石榴子石；部分透輝石分布在放射狀硅灰石的裂隙中；呈粒狀、短柱狀零散的分布在矽卡巖中。顯微觀察發(fā)現(xiàn)輝石主要呈半自形-他形粒狀或集合體出現(xiàn)，干涉色為一級(jí)藍(lán)，礦物結(jié)構(gòu)特征為：柱狀、斑狀透輝石(圖2C)。

圖2 塔源二支線鉛鋅銅鉬礦床典型矽卡巖礦物結(jié)構(gòu)特征

輝石電子探針分析結(jié)果表明：SiO2的含量為51.87%～54.52%，平均值為53.195%；CaO含量為23.234%～25.611%，平均值為24.423%；FeOT含量為4.552%～5.532%，平均值為5.042%；MnO的含量為6.844%～7.642%，平均值為7.243%；MgO的含量為10.085%～11.034%，平均值為10.560%；投圖顯示，輝石組分主要以透輝石為主，含有少量的鈣鐵輝石和錳鈣輝石(圖3)。

圖3 輝石組分圖(左)與綠簾石組分圖(右)

3.3 硅灰石

硅灰石是礦區(qū)內(nèi)除石榴子石、透輝石外，另一種重要的無水硅酸鹽礦物，含量低于石榴子石和透輝石，多以長柱狀、放射狀、纖維狀集合體產(chǎn)出，圖中硅灰石礦物結(jié)構(gòu)特征為放射狀(圖2D)，單個(gè)硅灰石礦物顆粒呈長柱狀，柱長多為數(shù)毫米。肉眼觀察手標(biāo)本顏色為乳白色，晶型發(fā)育較好者透明度更高；單偏光觀察是無色的，正交偏光下的干涉色多為一級(jí)灰白，也可見黃白色，常與透輝石、石英、石榴子石等共生。局部地區(qū)硅灰石含量很高，可形成以硅灰石為主的矽卡巖。

硅灰石電子探針結(jié)果可見：SiO2含量為50.922%～53.041%，平均值為51.98%；CaO含量為46.735%～48.642%，平均值為47.69%；FeOT含量為0.06%～0.24%，平均值為0.18%。分析結(jié)果表明：塔源二支線礦區(qū)矽卡巖中的硅灰石礦物主要含SiO2、CaO，兩者含量近乎100%，其中摻雜微量的FeOT。微量的Fe元素，可能是以類質(zhì)同象形式代替了Ca。

3.4 綠簾石

綠簾石是礦區(qū)內(nèi)最重要的含水矽卡巖礦物，它是矽卡巖晚階段石由榴子石蝕變形成的。綠簾石顯微鏡下為黃綠色，具多色性，干涉色較高，顏色鮮艷，呈較自形粒狀或粒狀集合體出現(xiàn)，它常常交代早期形成的石榴子石等礦物，也可見綠簾石與綠泥石共生，礦物結(jié)構(gòu)特征分別為：E粒狀、細(xì)粒狀綠簾石；F細(xì)粒集合體狀綠簾石與不規(guī)則狀石英共生(圖2E，F(xiàn))。

綠簾石電子探針分析結(jié)果表明：塔源二支線礦區(qū)矽卡巖中綠簾石的化學(xué)成分含量：SiO2含量為37.594%～38.882%，平均值為38.238%；CaO含量為31.771%～34.599%，平均值為33.155%；Al2O3含量為18.061%～19.968%，平均值為19.015%；FeOT含量為3.82%～5.984%，平均值為4.902%；MnO含量為1.64%～5.238%，平均值為3.439%；總體上看，塔源二支線礦區(qū)矽卡巖中的綠簾石貧Fe富鋁并且含有少量的Mn。

4 矽卡巖的形成條件及其對(duì)成礦環(huán)境的指示意義

矽卡巖的形成是由于中酸一酸性花崗質(zhì)巖體與碳酸鹽巖及富鈣鎂質(zhì)的碎屑巖接觸交代反應(yīng)的結(jié)果，在整個(gè)形成過程中內(nèi)接觸帶內(nèi)矽卡巖發(fā)育廣泛。通常認(rèn)為，矽卡巖與大量金屬堆積成礦密切相關(guān)(程裕淇等，1994；趙一鳴等，2002)。由于矽卡巖是該地區(qū)的主要含礦巖石，因此對(duì)其類型的分析與判斷對(duì)該礦床的研究具有重要意義。

從端員組成來看，塔源多金屬礦床石榴子石以鈣鐵榴石(And)為主，含有一定量的鈣鋁榴石(Gro)和鋁系石榴子石(Alm+Spe+Pyr)，鈣鐵榴石(And)含量占62.19%～97.76%，鈣鋁榴石(Gro)為11.83%～45.03%，鈣鐵榴石組分的含量稍高于鈣鋁榴石組分的含量，表明了石榴子石的形成條件為弱氧化、弱堿性。

在變質(zhì)或熱液交代作用中形成的石榴子石基本都可見韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)，并且不同的環(huán)帶之間化學(xué)成分上也存在明顯的差異，這些不同的韻律環(huán)帶可以有效的記錄成礦熱液的演化歷史，為研究石榴子石環(huán)帶的形成及成礦熱液演化提供了有價(jià)值的信息。通過對(duì)石榴子石環(huán)帶進(jìn)行電子探針分析發(fā)現(xiàn)，同一石榴子石顆粒內(nèi)，從核部到邊部成分變化存在少許差異，總體上來看，核部要比邊部富Fe，向外擴(kuò)展可見鈣鋁榴石和鋁系榴石分子含量逐漸增加，到邊緣帶附近Fe含量又有增加趨勢(shì)。以上成分特征的變化表明，石榴子石在結(jié)晶生長的過程中流體成分以及物化環(huán)境等是動(dòng)態(tài)變化的，這種呈幕式變化的成分特征，被認(rèn)為可能是流體化學(xué)成分的自身再平衡的結(jié)果也可能是由于石榴子石在生長過程中流體流量的改變引起了生長速率改變而造成的。塔源二支線礦區(qū)中的石榴子石環(huán)帶的成分含量變化現(xiàn)象表明，在石榴子石形成過程中，氧逸度不斷增加，成礦溶液由酸性向弱堿性轉(zhuǎn)變，鐵含量逐漸增加導(dǎo)致石榴子石邊部較為富鐵。

根據(jù)這項(xiàng)研究的結(jié)果，塔源二支線多金屬礦床的矽卡巖礦物組合是以鈣鐵榴石-鈣鋁榴石+透輝石+綠簾石+硅灰石組合為主，并含有少量的錳鋁榴石和錳鈣輝石。這些特征表明，塔源二支線多金屬礦床中矽卡巖主要為鈣質(zhì)矽卡巖和部分錳矽卡巖。

該區(qū)與礦化有關(guān)石榴子石的組分，與世界上典型的矽卡巖型Zn、Cu、Mo礦的石榴石組分具有相似的區(qū)間分布。錳矽卡巖主要與鉛鋅、銀礦化有關(guān)(毛景文等，1998)，這是評(píng)價(jià)含鉛鋅銀矽卡巖的重要標(biāo)志之一。塔源二支線礦區(qū)發(fā)育有錳含量較高的錳鈣輝石及少量錳鋁榴石，表明礦區(qū)很可能發(fā)育Ag礦化。對(duì)礦區(qū)內(nèi)采場(chǎng)附近地表樣品進(jìn)行微量元素含量測(cè)試，偶見樣品數(shù)據(jù)中Ag含量較高，最高可達(dá)128ppm。這些特點(diǎn)與前人研究錳質(zhì)矽卡巖與礦化元素組合的研究結(jié)果基本一致。但是，在塔源二支線礦區(qū)開展銀礦找礦工作仍未得到重視，該研究為本區(qū)下一步尋找Ag礦提供了理論基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

(1)塔源礦床是近年來在大興安嶺地區(qū)發(fā)現(xiàn)的典型矽卡巖型多金屬礦床，該礦床的形成與燕山期中酸性巖漿侵入有關(guān)。

(2)塔源礦床可見石榴子石、輝石和硅灰石等多種矽卡巖型礦物。

(3)本次研究結(jié)果顯示，塔源二支線多金屬礦床中矽卡巖主要為鈣質(zhì)矽卡巖和部分錳矽卡巖。

(4)塔源二支線礦區(qū)發(fā)育有錳含量較高的錳鈣輝石及少量錳鋁榴石，表明礦區(qū)很可能發(fā)育Ag礦化，在下一步的勘查工作中應(yīng)有針對(duì)性的開展銀礦勘查。