云南硯山瑪瑙礦成礦地質(zhì)特征及成因探討

張艷韜, 鄭天平, 馬變變

(云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)大隊(duì), 云南 文山 663099)

云南省硯山縣瑪瑙礦大地構(gòu)造位置處于上揚(yáng)子陸塊區(qū), 瀘西被動(dòng)陸緣帶與富寧—那坡被動(dòng)陸緣帶交接部位, 受北西向文-麻深大斷裂與廣南-富寧斷裂夾持, 區(qū)域構(gòu)造形跡向北凸出的弧形構(gòu)造帶西側(cè)硯山斷陷盆地內(nèi)。 區(qū)域內(nèi)火山巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈, 金屬、 非金屬礦產(chǎn)較為豐富(圖1)。 由于文-麻斷裂、 廣南-富寧斷裂兩條深大斷裂的持續(xù)活動(dòng), 部分深切達(dá)上地幔, 構(gòu)成巖漿上升通道, 礦區(qū)派生正斷裂F1、 F2形成了硯山斷陷盆地邊界, 并造成區(qū)域內(nèi)中酸性火山巖漿爆發(fā)、 溢流或深成相、 淺成侵入以及下蘆柴沖現(xiàn)代熱泉。 深成相或淺成侵入相花崗斑巖零星侵位于硯山斷陷盆地西側(cè)龍?zhí)墩粠W陶統(tǒng)地層中。 爆發(fā)-溢流-沉積相酸性噴出巖(Eλπ) 分布硯山斷陷盆地東南側(cè)白泥井-石頭寨-下蘆柴沖一帶, 大致沿F2斷裂斷續(xù)延伸約15Km, 寬90m～210m; 以下蘆柴沖礦區(qū)為例, 中酸性噴出巖(Eλπ) 噴發(fā)不整合于古近紀(jì)湖泊相沉積硯山組(Ey) 礫巖之上, 被新近紀(jì)小龍?zhí)督M(N1x) 粉砂巖整合覆蓋, 其活動(dòng)時(shí)代相當(dāng)于喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)第Ⅱ幕(表1)。

表1 滇東南地區(qū)喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)劃分表Tab 1. Himalayan Division in SE Yunnan

1 礦區(qū)地質(zhì)

1.1 礦區(qū)地層

區(qū)內(nèi)出露地層有中生代二疊系下統(tǒng)陽新組(P1y)、 三疊系下統(tǒng)洗馬塘組(T1x)、 新生代古近系硯山組(Ey)、 新近系小龍?zhí)督M(N1x)、 第四系(Q) 等。 由老自新分述如下:

(1) 二疊紀(jì)下統(tǒng)陽新組(P1y): 為淺灰、 灰白色厚層至塊狀砂屑粉晶灰?guī)r、 粉晶砂礫屑灰?guī)r夾生物碎屑灰?guī)r。 厚603m。

(2) 下三疊統(tǒng)洗馬塘組(T1x): 自上而下巖性為淺灰色、 灰黃色頁巖(或泥巖) 與黃色、 灰紫色泥質(zhì)粉砂巖不等厚互層; 底部為灰綠色砂礫巖, 體現(xiàn)濱淺海相碎屑巖沉積特征。 厚度大于50m。

(3) 古近系硯山組(Ey): 上部為灰紅色砂礫巖, 下部為灰紫色、 磚紅色斑點(diǎn)狀鈣質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r、 含礫泥質(zhì)粉砂巖、 灰質(zhì)礫巖, 體現(xiàn)山間湖泊邊緣相沉積特征, 厚度大于106. 64m。

(4) 新近系小龍?zhí)督M(N1x): 上部為磚紅色粘土巖; 中部為磚紅色鈣質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖; 下部為磚紅色鈣質(zhì)粉砂巖夾磚紅色、 灰色泥灰?guī)r, 體現(xiàn)湖泊相沉積特征, 厚度大于74m。

(5) 第四系(Q): 由灰磚紅色粘土、 灰黃色砂質(zhì)粘土等組成。 厚度約0～20m。

圖1 硯山縣瑪瑙礦區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig 1. Regional Geological Sketch Map of Yanshan Agate Deposit

1.2 礦區(qū)構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造以斷裂為主, 礦區(qū)北東向的F2斷裂和F1斷裂為同生斷裂, 控制下蘆柴沖-布革-帶中酸性噴出巖(Eλπ ) 的分布(圖1)。 斷層裂在二疊系下統(tǒng)( P1y) 碳酸鹽分布區(qū)表現(xiàn)為壓剪性。 在中酸性噴出巖分布區(qū)表現(xiàn)為張剪性, 張裂隙優(yōu)選發(fā)育方位為北東, 具脈體充填, 與瑪瑙礦相配套; 剪性裂隙優(yōu)選發(fā)育方位北西向, 多與斷裂走向大角度相交, 反映礦區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)經(jīng)歷復(fù)雜演化, 可能早期為張性,給火山巖漿活動(dòng)提供通道, 晚期表現(xiàn)為壓扭性逆斷層性質(zhì), 對(duì)瑪瑙礦體無影響。

1.3 礦區(qū)巖漿巖

礦區(qū)受隱伏文山-下蘆柴沖-阿猛斷裂(F2) 的影響, 巖漿活動(dòng)以裂隙式中酸性巖漿噴發(fā)為主, 形成火山碎屑巖-火山熔巖的火山巖建造, 夾持于新近系小龍?zhí)督M(N1x)、 古近系硯山組(Ey) 間, 呈現(xiàn)帶狀寧靜裂隙式噴溢特征。 在下蘆柴沖-布革一帶, 控制走向長(zhǎng)1500m, 寬0 ～250m, 面積0. 31Km2。通過實(shí)測(cè)4 條地質(zhì)剖面及施工工程揭露, 將區(qū)內(nèi)中酸性噴出巖( Eλπ) 自下而上劃分為Ⅰ、 Ⅱ兩個(gè)旋回。

(1) 旋回Ⅱ(Eλπ2): 該次火山噴發(fā)后火山活動(dòng)減弱, 出現(xiàn)了相對(duì)靜止的溢流階段, 體現(xiàn)晚期溢流-降落相特征。 由于晚期溢流具多期性, 時(shí)間較長(zhǎng), 形成具似層狀構(gòu)造的溢流相流紋巖、 氣孔狀流紋斑巖、 珍珠巖(膨潤(rùn)土) 層及降落角礫巖、 含鈣質(zhì)礫石凝灰?guī)r等, 并在氣孔狀流紋巖與珍珠巖(膨潤(rùn)土) 結(jié)合部位形成瑪瑙礦層。 以含鈣質(zhì)礫石凝灰?guī)r為標(biāo)志與小龍?zhí)督M劃分。 厚度0～136. 43m。

圖2 火山巖(Na2O+K2Owt%) -SiO2 (TAS) 化學(xué)分類圖Fig 2. (Na2O+K2O) -SiO2 Chemical Classification of Volcanic Rock

(2) 旋回Ⅰ(Eλπ1): 該次火山噴發(fā)猛烈, 體現(xiàn)初期爆發(fā)-溢流相-降落沉積相。 初期爆發(fā)產(chǎn)物為流紋質(zhì)凝灰集塊巖、 熔結(jié)凝灰角礫巖, 被晚期溢流形成頂部珍珠巖(膨潤(rùn)土) 層所覆蓋, 隨著后期火山活動(dòng)的減弱, 形成溢流相氣孔狀流紋巖, 局部與降落沉積相凝灰?guī)r互層, 并在氣孔狀流紋巖與珍珠巖(膨潤(rùn)土) 結(jié)合部位形成瑪瑙礦層。 厚度0～45. 95m。

經(jīng)采集5 件代表性瑪瑙礦圍巖樣品進(jìn)行硅酸鹽結(jié)果分析(表2), 據(jù)火山巖Na2O+K2O-SiO2(TAS)化學(xué)分類圖(據(jù)Le Bas et al., 1986), 結(jié)果均處于酸性巖區(qū)域(圖2), GS2、 GS3、 GS5 處于英安巖區(qū),GS1、 GS4 處于流紋巖區(qū)。

表2 瑪瑙主要圍巖硅酸鹽化學(xué)成分表(%)Tab 2. Chemical Analysis of Silicate of Main Wall Rock of Agate

2 礦體地質(zhì)

2.1 礦體特征

通過勘查, 目前已發(fā)現(xiàn)V1、 V2兩個(gè)瑪瑙礦體, 均沿中酸性噴出巖溢流相氣孔狀流紋巖呈似層狀與氣孔狀流紋巖協(xié)調(diào)平行產(chǎn)出(圖3), 頂、 底界線清晰, 控制埋深0～58. 43m, 平均厚度1. 61m～2. 81m,平均含礦率23. 97～41. 70Kg / m3。 特征如下:

(1) V1礦體: 控制走向長(zhǎng)1454m, 傾向斜深0 ～68m, 沿走向、 傾向均未圈邊。 礦體呈似層狀產(chǎn)于中酸性噴出巖第一噴發(fā)旋回氣孔狀流紋巖與珍珠巖(膨潤(rùn)土) 結(jié)合部位, 其空間展布與氣孔帶熔巖協(xié)調(diào)一致, 具上緩下陡變化特征, 走向呈北東向, 傾向北西, 傾角23° ～43°。 單工程厚度0. 63m～5. 92m、平均1. 61m, 瑪瑙原石含礦率5. 36～147. 37Kg / m3, 平均41. 70Kg / m3, 厚度與原石含礦率變化較均勻。頂、 底界線清晰, 頂板為氣孔狀流紋斑巖、 底板為珍珠巖膨潤(rùn)土化后形成的透長(zhǎng)石斑巖或含凝灰質(zhì)透長(zhǎng)石斑巖; 瑪瑙原石呈似礫狀被粘土化珍珠巖(透長(zhǎng)石斑巖或含凝灰質(zhì)透長(zhǎng)石斑巖) 松散膠結(jié), 膠結(jié)方式類似于碎屑巖砂礦中的基底式。

(2) V2礦體: 控制走向長(zhǎng)1335m, 傾向斜深33m ～111m, 沿走向、 傾向均未圈邊。 礦體呈似層狀產(chǎn)于中酸性噴出巖第二噴發(fā)旋回氣孔狀流紋巖與珍珠巖(膨潤(rùn)土) 結(jié)合部位, 其空間展布與氣孔帶熔巖協(xié)調(diào)起伏變化, 走向呈北東向, 傾向北西, 傾角20° ～43°。 單工程厚度1. 07m～7. 86m、 平均2. 81m,瑪瑙原石含礦率9. 33～88. 27Kg / m3, 平均23. 97Kg / m3。 厚度與原石含礦率較均勻。 頂、 底界線清晰,頂板為氣孔狀流紋斑巖、 底板為珍珠巖(膨潤(rùn)土化透長(zhǎng)石斑巖或含凝灰質(zhì)透長(zhǎng)石斑巖); 瑪瑙原石呈似礫狀被粘土化熔巖(膨潤(rùn)土) 松散膠結(jié), 膠結(jié)方式類似于碎屑巖砂礦中的基底式。

圖3 硯山縣碼瑙礦3 號(hào)勘探線剖面示意圖Fig 3. Section Sketch Map of Exploration Line of Yanshan Agate Deposit

另在V1、 V2近地表0 ～5m 范圍內(nèi)珍珠巖高度風(fēng)化形成第四系殘積型黑色粘土瑪瑙( 俗稱 “ 明料” ) 層, 瑪瑙呈不規(guī)則碎塊狀、 餅狀, 溫潤(rùn)通透、 色澤多樣, 多呈煙灰色, 蠟黃色、 褐紅色、 煙灰色帶微紅或微紫等。

2.2 瑪瑙礦物特征

硯山瑪瑙為分泌體狀晶腺瑪瑙, 原石常被紫紅色、 深灰色熔巖包裹形成外殼, 表面具龜背紋, 外形一般呈圓狀、 腎狀、 餅狀、 不規(guī)則狀、 葡萄狀, 少量中空, 大小一般1cm ～20cm 不等, 大者達(dá)80cm,瑪瑙體具有較好寶石學(xué)特征。 其基本寶石學(xué)特征及其礦物組合見表3。

表3 硯山縣瑪瑙基本寶石學(xué)特征及其礦物組合表Tab 3. Basic Jewelry Feature and Mineral Assemblage of Yanshan Agate Deposit

硯山瑪瑙結(jié)構(gòu)主要為隱晶質(zhì)-膠狀結(jié)構(gòu)、 球粒狀結(jié)構(gòu)。 構(gòu)造主要為環(huán)帶纖維針狀、 條帶狀, 致密塊狀構(gòu)造, 具圓形同心絲線狀或平行條紋(帶) 狀構(gòu)造。 按顏色分主要有灰瑪瑙、 黃瑪瑙、 紫瑪瑙、 棕紅瑪瑙, 但棕紅瑪瑙極少。 按條紋和包裹體分主要有: 截子瑪瑙(紫灰或黑白相間的層狀瑪瑙)、 蠶絲瑪瑙(紋帶細(xì)密似蠶絲一樣層層纏繞)、 樹枝瑪瑙(由鐵錳氧化物生成的柏枝狀圖案)、 水膽瑪瑙(中心空洞中含少量原生水液。 按成因類型可分為原生分泌體狀晶腺型瑪瑙和殘積型瑪瑙兩種主要類型。

3 成控礦規(guī)律及成因及找礦方向分析

3.1 成控礦規(guī)律及成因

區(qū)內(nèi)由于文-麻斷裂、 廣南-富寧斷裂兩條深大斷裂的持續(xù)活動(dòng), 部分深切達(dá)上地幔, 構(gòu)成巖漿上升通道, 附近派生正斷裂F2的形成造就了酸性火山巖漿爆發(fā)、 溢流以及下蘆柴沖現(xiàn)代熱泉, 為硯山瑪瑙成礦流體的 “源-運(yùn)-儲(chǔ)” 提供了深部巖漿-成礦流體來源。 隨著酸性噴出巖體的演化發(fā)展, 受局部構(gòu)造-地層圈閉及巖體侵位、 流體成分差異等因素影響, 在橫向上和垂向上表現(xiàn)出一定規(guī)模的瑪瑙富集。

區(qū)內(nèi)透長(zhǎng)石斑巖SiO2的含量普遍偏高, 以長(zhǎng)英質(zhì)為主的酸性巖漿溢流出近地表形成有利成礦巖石組合, 酸性巖漿具粘度較大、 流動(dòng)性差特點(diǎn), 含有大量的揮發(fā)組分的酸性巖漿, 在古近紀(jì)-新近紀(jì)水盆地環(huán)境中, 熾熱的巖漿受溫度、 壓力等因素影響, 部分急劇冷卻形成火山玻璃(珍珠巖即玻璃質(zhì)流紋巖) 構(gòu)成封閉隔擋層, 導(dǎo)致氣體不易逸散, 冷凝后揮發(fā)組分在酸性巖漿中占據(jù)大量空間, 從而在該區(qū)形成了順層充填、 交代的容礦的氣孔帶, 為區(qū)內(nèi)原生晶腺瑪瑙提供了有利空間。 富SiO2的酸性巖漿的殘余熱液和酸性熔巖在水環(huán)境中發(fā)生各種化學(xué)反形成的富SiO2水溶液充填在流紋質(zhì)熔巖的空隙中形成的, 因空隙的形狀、 大小不同, 導(dǎo)致其形態(tài)各異; 由于噴出巖是在低壓、 高溫、 氧化條件下形成, 所以礦物表現(xiàn)為高溫氧化的特點(diǎn), 但隨著巖石形成后時(shí)間的增長(zhǎng), 礦物的高溫特征逐漸向低溫特征轉(zhuǎn)化, 瑪瑙成礦后長(zhǎng)期受區(qū)內(nèi)水環(huán)境的影響, 酸性熔巖發(fā)生各種化學(xué)作用形成膨潤(rùn)土, 但瑪瑙中SiO2屬于原子晶體, 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定, 不易蝕變, 致使瑪瑙常形成硅質(zhì)較高的熔巖包裹皮殼, 顧而瑪瑙原石在該區(qū)呈似礫狀分布于膨潤(rùn)土中, 而殘積型瑪瑙是經(jīng)過自然力的作用, 原生分泌體狀瑪瑙表皮脫落而出, 殘留原地或經(jīng)過短距離搬運(yùn)形成, 多呈不規(guī)則塊狀瑪瑙。 瑪瑙的圈狀花紋是二氧化硅膠液圍繞火山巖空隙、 空腔, 由內(nèi)壁開始, 從外向內(nèi)多層次逐層沉淀而成。 在其生長(zhǎng)過程中, 常常發(fā)生帶色離子和化合物的周期擴(kuò)散, 導(dǎo)致硯山瑪瑙顏色多樣。

目前已發(fā)現(xiàn)的V1、 V2礦體, 成礦流體的 “源-運(yùn)-儲(chǔ)” 條件均受控于中酸性噴出巖體的演化發(fā)展,明顯受各噴發(fā)旋回內(nèi)氣孔狀流紋巖、 珍珠巖(玻璃質(zhì)流紋巖) 控制, 原生晶腺瑪瑙呈似礫狀分布于膨潤(rùn)土(透長(zhǎng)石斑巖或脫?；渲閹r即玻璃質(zhì)熔巖) 中, 層控特征明顯。

因此, 初步認(rèn)為硯山瑪瑙礦礦床成因?qū)賹涌匦椭兴嵝曰鹕綗嵋含旇УV床。

3.2 找礦標(biāo)志

(1) 地層標(biāo)志: 喜馬拉雅期中酸性噴出巖( Eλπ )。

(2) 圍巖組合標(biāo)志: 熔巖組合即膨潤(rùn)土(透長(zhǎng)石斑巖或脫玻化珍珠巖即玻璃質(zhì)熔巖) +氣孔狀流紋巖組合。

3.3 找礦方向及遠(yuǎn)景

(1) 白泥井-新民水庫: 白泥井是硯山酸性噴出巖的南延部分, 該區(qū)同本區(qū)具有相似的化學(xué)成分特征, 1977 年第二地質(zhì)大隊(duì)提交的 《硯山縣新民含鉀巖石評(píng)價(jià)報(bào)告》 中直接顯示了瑪瑙的存在。

(2) 獅子山-石頭寨: 獅子山-石頭寨處于硯山酸性噴出巖帶的中部, 該區(qū)同白泥井-新民水庫具有相似的巖石特征。

(3) 下蘆柴沖-布革: 本區(qū)瑪瑙礦體沿走向、 傾向方向均未圈邊, 周邊實(shí)施的普通地質(zhì)鉆孔均揭露了瑪瑙。 因此, 通過持續(xù)勘查, 可擴(kuò)大本區(qū)瑪瑙資源。