庾江華
(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局322地質(zhì)隊,安徽馬鞍山 243000)
安徽省寧國市西塢口銣礦床位于安徽省寧國市甲路鎮(zhèn)莊村村。安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局322地質(zhì)隊在開展安徽寧國市西塢口礦區(qū)錫(鎢)多金屬礦普查續(xù)作工作中,在西塢口礦區(qū)鉆孔中發(fā)現(xiàn)花崗斑巖體及云英巖化蝕變強烈的粉砂質(zhì)泥巖中稀有金屬銣、鋰、鈮、鉭、鈹含量都比較高,且西塢口礦區(qū)花崗斑巖體黃長石化明顯,花崗斑巖巖體及其外圍巖石蝕變帶中云英巖化強烈。通過深部鉆探及巖礦測試分析等工作,首次發(fā)現(xiàn)了新的銣礦(化)體。共圈出3 個工業(yè)品位銣礦體及1 個厚大低品位銣礦(化)體。在西塢口礦區(qū)深部有潛力尋找花崗斑巖體銣礦(化)體的富集地段,找礦前景較好,為進一步尋找富集工業(yè)品位銣礦床提供了找礦線索。該成果是皖南地區(qū)近年來取得的重要找礦突破之一。本文結(jié)合區(qū)域成礦條件,對西塢口銣礦床的賦存狀態(tài)、找礦標志進行總結(jié),為皖南地區(qū)尋找類似的礦床提供借鑒作用。
研究區(qū)位于揚子陸塊下?lián)P子地塊的東南部,江南元古代造山帶的北東端,夾持于江南斷裂帶與江(山)-紹(興)斷裂帶之間,南東為華南陸塊。本區(qū)具構(gòu)造過渡帶特征。在區(qū)域構(gòu)造上,位于江南過渡帶和江南隆起北東段的結(jié)合部位,區(qū)域上的重要斷裂周王斷裂、績溪斷裂在查區(qū)東北交匯(圖1)。
圖1 西塢口銣礦床區(qū)域大地構(gòu)造位置圖(據(jù)夏軍等修編,2015)Figure 1.Tectonic location map of the Xiwukou rubidium de?posit (modified after Xia Jun et al.,2015)
區(qū)域上查區(qū)包含績溪-寧國斷裂以東的績溪-寧國墩復(fù)式背斜的一部分、以西的太平復(fù)向斜的一部分,總體構(gòu)造線為北東-北北東向展布。寧國墩復(fù)背斜(A1)(圖2)與梅林向斜(A2)是該復(fù)式背斜中保存較為完整的兩個主要褶皺,簡述如下:寧國墩復(fù)背斜(A1)位于查區(qū)南東部瓦窯坪、南山坑、大塘塢、龍寺山一帶,總體呈北東-南西向展布,背斜在圖幅內(nèi)長約30km,寬3~5km;梅林向斜(A2)位于查區(qū)南東部楊樹灣、南塢口村、石門里、陽日山一線,總體呈北東-南西向展布。梅林向斜在圖幅內(nèi)長40km,寬4~6km。其他三個褶皺為喜嶺向斜(A5)、西塢口背斜(A6)、五里塔背斜(A7)(圖2)。
圖2 西塢口銣礦區(qū)構(gòu)造綱要圖Figure 2.Structural outline of the Xiwukou rubidium mineral district
研究區(qū)周邊巖漿活動強烈,均為侵入活動。燕山期巖漿侵入活動形成酸性深成巖體和以中酸性巖類為主的脈巖,主要集中分布于績溪斷裂的西北部,它們呈巖基、巖株、巖枝、巖瘤產(chǎn)出。面積分布較大的巖體主要有旌德復(fù)式巖體、上村巖體、解帶山巖體、蘭花嶺巖體,其他巖體均為規(guī)模較小的獨立侵入體。巖石類型主要為花崗閃長巖,少量似斑狀花崗閃長巖和似斑狀二長花崗巖。西塢口銣礦床的礦質(zhì)來源與花崗斑巖密切相關(guān)。花崗斑巖體主要分布于西塢口村、檀木坪、九條浪、十家園、進灣溝、西嶺腳一帶,是白堊紀北東向伏嶺花崗巖體的巖枝,屬燕山晚期產(chǎn)物,也是本礦區(qū)銣礦體的成礦母巖。
寧國市西塢口銣礦床位于寧國墩-五城深斷裂與寧國-績溪大斷裂之間的績溪復(fù)背斜軸部,并在背斜軸部共軸疊加向斜,西塢口銣礦(化)體多數(shù)礦體出現(xiàn)在疊加向斜內(nèi)(圖3)。
圖3 西塢口銣礦區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)322地質(zhì)隊庾江華等資料修編)Figure 3.Geological sketch of the Xiwukou rubidium mineral district (modified after Yu Jianghua et al.,No.322 Unit)
x
)分布于礦區(qū)的北部,主要巖性為石英細砂巖、粉砂巖及頁巖,局部夾灰?guī)r透鏡體,厚度大于258m。南華系上統(tǒng)南沱組(Nhn
)分布于礦區(qū)的中部,主要巖性為含礫凝灰?guī)r、含礫粉砂巖、頁巖,厚度146m 左右。震旦系下統(tǒng)藍田組下段(Zl
)分布于礦區(qū)的南部,主要巖性為結(jié)晶灰?guī)r及頁巖(后者含PO),厚度51m。其與南華系上統(tǒng)南沱組呈輕微角度不整合接觸。震旦系上統(tǒng)皮園村組(Z∈p
),分布于礦區(qū)的南部和東部,主要巖性為深灰色條帶狀夾條帶狀硅質(zhì)頁巖及灰綠色、灰黑色硅質(zhì)頁巖,厚度大于58m。2.2.1 褶皺構(gòu)造
礦區(qū)褶皺構(gòu)造主要為西塢口背斜。該背斜核部位于菜邊塢至腰子坪,核部地層為南華系下統(tǒng)休寧組,翼部地層為南華系上統(tǒng)南沱組及震旦系下統(tǒng)藍田組、上統(tǒng)皮園村組。背斜長軸走向40°~50°,由于受后期斷裂構(gòu)造的破壞,背斜北西翼形態(tài)不完整,南東翼相對較完整。背斜軸在礦權(quán)范圍內(nèi)出露長度約8km。
2.2.2 斷裂構(gòu)造
礦區(qū)內(nèi)發(fā)育有北東向、東西向和北西向3 組斷裂構(gòu)造。
主要斷裂構(gòu)造為北東向構(gòu)造,斷層編號為F—F。該組斷層是本礦區(qū)的重要導(dǎo)礦構(gòu)造,控制了礦區(qū)內(nèi)礦化帶的規(guī)模、產(chǎn)狀、形態(tài)和分布。該組斷層大部橫貫全礦區(qū),長度大于1600m,走向30°~40°,傾向南東,傾角78°左右。
F斷層上下盤休寧組、南沱組巖石十分破碎,呈透鏡狀,寬約5m左右。構(gòu)造透鏡體長軸走向40°左右,與F斷層走向近一致,斷面凹凸不平,略呈波狀,其附近藍田組頁巖具明顯揉褶,為壓性結(jié)構(gòu)面特征;根據(jù)斷面具大批水平擦痕及其旁側(cè)石英脈呈腸狀展布特征,判定該斷層曾發(fā)生過水平扭動。因此,可以判定該斷層曾經(jīng)歷過由壓性→扭性運動的演變過程。
西塢口礦區(qū)F斷層在空間上與Ⅱ號和Ⅲ號礦化帶具有密切的關(guān)系,沿該斷層有花崗(斑)巖及其巖脈侵入,因此可以判斷該斷層在成礦過程中起著導(dǎo)礦的作用。而其后的壓性破裂面為主要的容礦構(gòu)造,同時也起著導(dǎo)礦的作用(圖3)。
2.3.1 巖漿巖特征
礦區(qū)巖漿巖主要為侵入巖,脈巖也較發(fā)育。
侵入巖體地表出露面積不大(0.06km),沿西塢口向斜倒轉(zhuǎn)翼侵入。礦區(qū)巖漿巖整體北西埋藏較深,南東較淺。出露地表呈橢圓狀、不規(guī)則橢圓狀。由西南往西北主要分布在西塢口、檀木坪、九條浪、十家園、進灣溝、西嶺腳一帶。其巖性主要為花崗(斑)巖。屬燕山晚期產(chǎn)物。其花崗(斑)巖是本礦區(qū)銣礦體的成礦母巖。
檀木坪、進灣溝一帶為花崗(斑)巖,均沿F3 斷層侵入并遭其后期斷層所破壞。巖脈具有向下巖至修道山方向延伸跡象。
(1)花崗斑巖。巖石呈淺肉紅色、灰白色、灰色,斑狀、中粗粒、細粒花崗結(jié)構(gòu),似斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。斑晶主要成分為斜長石、鉀長石、石英、黑云母。斜長石自形-半自形粒狀、板柱狀,聚片雙晶,常為聚斑狀,含量15%~25%;條紋長石為鉀長石晶體中出現(xiàn)大量的斜長石條紋構(gòu)成的,半自形、自形板柱狀,卡式雙晶,含量5%~20%;石英半自形,局部熔蝕港灣狀,含量10%~25%;少量黑云母呈粒狀、板狀,已褪色;部分綠泥石化析出少量磁鐵礦,含量1%~3%。基質(zhì)為細粒-微粒結(jié)構(gòu),顯微文象結(jié)構(gòu)。其成分主要由斜長石(20%~25%)、鉀長石(30%~35%)、石英(20%~35%)、黑云母(1%~3%)構(gòu)成?;|(zhì)含量約50%~60%,由微粒石英(10%~15%)和長石(12%~15%)組成,含少量鱗片狀黑云母。副礦物主要為鋯石和磁鐵礦。巖體中靠近礦體部位局部發(fā)育有綠柱石。
花崗斑巖中石英斑晶大多呈球形的熔蝕狀,斜長石斑晶大多絹云母化蝕變,局部發(fā)育蠕英石化;基質(zhì)由顆粒狀斜長石、鉀長石及石英組成,暗色礦物為褐色黑云母?;◢彴邘r中發(fā)育微粒狀閃長質(zhì)包體,主要由斜長石和黑云母組成,包體中包含有斜長石斑晶捕虜體,有時斜長石斑晶介于花崗斑巖和微粒包體之間。
(2)脈巖。脈巖主要有石英閃長玢巖及閃長玢巖。
石英閃長玢巖主要分布于礦區(qū)南部,走向北東20°~25°,近直立,寬2~4m,長150~180m。
閃長玢巖主要分布在礦區(qū)南部,于鉆孔中少量見及。走向近東西,近直立,寬4~8m,長100~140m。
2.3.2 巖漿巖巖石地球化學特征
花崗斑巖及其閃長質(zhì)包體的稀土配分模式和微量元素特征具有相似性,顯示兩者具有相同的成因類型。
西塢口巖體5 件樣品,全巖石地球化學分析結(jié)果如下:
西塢口礦區(qū)花崗斑巖具有相對較高的KO/NaO(1.22%~2.20%)、ALK(7.85%~8.62%)和非常低的PO(l%~0.05%),在A/NK-A/CNK 判別圖中落入了準鋁質(zhì)系列(圖4-a),在SiO-KO 判別圖中,落入了高鉀鈣堿性系列(圖4-b)。
圖4 巖石系列判別圖解(據(jù)施珂,2016)Figure 4.Discriminant diagram of rock series (after Shi Ke,2016)
西塢口巖體具有高硅(SiO=74.29%~76.25%)、富堿(ALK=7.85%~8.62%)、貧鈣(CaO=0.14%~0.73%)的特征,∑REE的變化范圍為140.13×10~235.93×10,LREE/HREE 為1.42~5.44,La/Yb為0.89~4.49,δEu 為0.02~0.28,富集Rb、Th、U而虧損Ba、Sr、P、Ti 等元素(圖5),屬于A2 型花崗巖。西塢口巖體的εHf(t
)的變化范圍為-6.7~-1.3(平均值為-4.2),T
=870~1173Ma(平均值為1025Ma),T
=1273~1613Ma(平均值為1457Ma),西塢口巖漿巖具有較高的分異指數(shù)(DI
=91.87~95.57),鋯石的Zr/Hf 比值為25.0,強富集U(5436.0×10)和Th(1899.9×10),形成溫度為542.4℃,稀土元素具有明顯的四分組效應(yīng),以及高Rb 背景值。西塢口巖體中還發(fā)育有綠柱石和鋰白云母,具有典型高分異花崗巖特征,并具有銣等稀有金屬元素礦床成礦潛力。西塢口銣礦內(nèi)所發(fā)育的含鎢礦物為黑鎢礦。前人研究發(fā)現(xiàn)與稀有金屬或稀有元素有關(guān)的巖漿巖也是高分異花崗巖中分異最為徹底的一個端元,而高分異花崗巖特征也可作為尋找稀有金屬礦產(chǎn)的重要指標。圖5 巖石球粒隕石標準化稀土元素配分曲線(a)和原始地幔標準化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(陳雪鋒等,2019)Figure 5.REE chondrite-normalized pattern (a) and primitive mantle-normalized spider diagram of trace elements (b) (after Chen Xuefeng et al.,2019)
礦區(qū)花崗斑巖及其閃長質(zhì)包體的微量元素特征相似,顯示具有相同的成因類型?;◢彴邘r及包體含水量都有較多的硫化物,尤其是后者含水量有較多的黃鐵礦、磁黃鐵礦,F(xiàn)、W、Sn含量豐富(表1)。
表1 西塢口花崗斑巖及其微粒包體微量元素特征Table 1.Characteristics of trace elements in the Xiwukou granitic porphyry and its micro inclusions
成礦元素W高出維氏值3~7倍,Sn高出維氏值達30倍左右,顯示了花崗斑巖與W、Sn礦化的密切關(guān)系。
西塢口巖體的成巖時代為141.7Ma±1.0Ma,應(yīng)屬于燕山期早階段巖漿活動的產(chǎn)物。
鉆孔揭露銣礦(化)體主要賦存于面狀巖體與圍巖接觸帶及面狀內(nèi)帶原生花崗斑巖、花崗巖體中。銣礦(化)體長約800m,寬約165~830m,平面上呈中間寬兩頭窄的橢圓形,礦體形態(tài)受花崗斑巖體形態(tài)控制,總體呈面狀,整體走向北東,中間凸起,四周傾伏,傾角一般10°~30°。礦區(qū)圈定了低品位礦體ⅢRb-D 礦體1個,原生銣工業(yè)品位礦體ⅠRb-1、ⅡRb-2、ⅢRb-3礦體3個。
ⅢRb-D 礦體:是該礦區(qū)主要銣礦(化)體,也是分布范圍最廣、規(guī)模最大的低品位礦體。礦體平面上呈不規(guī)則橢圓形,整體走向北東,傾向南東,礦體賦存標高200~-900m,埋深325~900m,礦化中心位于0~23 線。礦體長165~869m,寬6.7~636.66m,平均厚度78.36m,最大真厚度636.66m,平均品位0.054%。其中ZK1503孔見最厚銣礦(化)體636.66m,孔底未控制,平均品位0.058%。
ⅠRb-1、ⅡRb-2、ⅢRb-3礦體:3個銣工業(yè)品位礦體,目前鉆孔揭露范圍及規(guī)模較小,其資源儲量占到全礦區(qū)的1%,傾角一般為10°~30°。主要由7 線ZK705 孔、15 線ZK1502 孔工程控制,礦體賦存標高-93~-190.63m,長165~321m,累計寬7.29m,平均厚度1.82m。最大真厚度3.29m,最小真厚度1.01m,礦體平均品位0.111%。
礦區(qū)內(nèi)發(fā)育的巖漿巖為花崗斑巖,主體呈巖株狀侵位于南華系下統(tǒng)休寧組,地表可見花崗斑巖巖脈。按產(chǎn)出位置的不同,銣礦化體可以分為三類:第Ⅰ類礦體呈面狀賦存于花崗斑巖體中,第Ⅱ類礦體呈面狀分布于巖體與圍巖接觸帶中,第Ⅲ類礦體呈脈狀賦存于南沱組與休寧組接觸帶中,其中以第Ⅰ類和第Ⅱ類礦體為主。前兩者分布于白云母化絹云母化含礫粉砂巖、粉砂巖中,后者賦存于面狀新鮮(弱)絹云母化云英巖化花崗斑巖、花崗巖中。本次普查銣礦(化)體主要敘述面狀內(nèi)帶原生花崗斑巖、花崗巖體。不論是沿礦體的走向還是傾向上,銣礦(化)都具有連續(xù)性較好、品位較低(大部分低品位)和變化較穩(wěn)定的特點,且賦存于花崗斑巖、花崗巖巖體中。云英巖化、白云母化、絹云母化等富氟、鐵、親石性礦化元素和相對富堿性交代富集,沿圍巖裂隙有穿插分支現(xiàn)象(圖6)。
圖6 西塢口銣礦床7線剖面(據(jù)322地質(zhì)隊資料,陳雪峰等修編,2018)Figure 6.Line 7 profile of the Xiwukou rubidium deposit(modified after Chen Xuefeng et al.,2018)
西塢口銣礦發(fā)育三類礦體。第1 類和第2 類礦體中礦石類型為云母型,礦石礦物為鋰白云母,脈石礦物為螢石、石英,礦石中鋰云母體積分數(shù)達70%以上。鋰白云母在手標本上呈灰黑色,正交偏光鏡下呈淺綠色、紫色、玫瑰紅色,呈厚板狀或短柱狀或鱗片狀聚合體,粒徑為0.01~0.50mm。第3 類礦體中礦石類型為云母型,但礦石礦物為鐵鋰云母,脈石礦物為螢石、石英等,礦石中鐵鋰云母含量大于30%。
銣礦(化)體主要為細粒結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。據(jù)光片鑒定為細粒狀結(jié)構(gòu),巖石由大量的細粒狀黑云母構(gòu)成,黑云母發(fā)育一組極完全解理,多為自形-半自形粒狀,粒徑多為0.1~0.8mm,屬細粒級。
礦石中主要為鋰白云母,其次為石英、螢石等。鋰白云母的含量可達70%以上,氟鐵云母含量有時可達30%以上。鋰白云母在手標本上呈灰黑色,正交偏光鏡下呈淺綠色、紫色、玫瑰紅色,呈厚板狀或短柱狀或鱗片狀聚合體,粒徑為0.01~0.50mm。鐵鋰云母在手標本上呈灰黑色,正交偏光鏡下呈黃褐色、淺綠色,晶體呈板狀、片狀,粒徑為0.02~5.00mm。
脈石礦物主要為螢石、石英等。
礦區(qū)銣礦床具有明顯的分帶性。據(jù)庾江華等,認為整個成礦周期內(nèi)形成了具有西塢口礦區(qū)特征的由高溫到中低溫,上錫—下鎢—底部稀有金屬礦銣的成礦元素在礦床中具有垂直分帶,以及中鎢、錫,外圍銅、鉛鋅和螢石礦體的水平分帶(圖7)。
圖7 西塢口礦區(qū)銣錫(鎢)多金屬礦成礦分帶模型(據(jù)庾江華等,2020)Figure 7.Metallogenic zoning model of rubidium-tin (tung?sten) polymetallic deposit in the Xiwukou mineral district (af?ter Yu Jianghua et al.,2020)
從礦區(qū)礦物成分及化學成分可看出:西塢口(云英巖型)銣礦床屬典型的巖漿期后高溫氣成熱液礦床,侵入于褶皺核部的花崗巖巖漿期后熱液中富含K、Na、Ca、W、Sn、Cu、Mo、F、Cl、Rb、Be 等元素,這些元素在成礦溶液中以復(fù)雜絡(luò)合物形式遷移,早期以氯化物及氟化物絡(luò)離子([WOCl],[SnF])形式為主,晚期演化為多硫化物絡(luò)離子,如[CuFeS],[NaMoS]。巖漿期后氣液在運移過程中熔入南華系中錳離子進入氯化物及氟化物絡(luò)離子,隨著氣液溫度、壓力、濃度的梯度變化,以上成礦溶液在有利的裂隙構(gòu)造部位,以氣液交代、氣液充填方式富集成礦體。成礦元素按絡(luò)合物穩(wěn)定方向Rb→Be→Sn→W→Cu→Mo→Pb→Zn 發(fā)生沉淀,早期則形成了脈狀錫石、黑鎢礦、鈹?shù)雀邷貧馑疅嵋旱V床,中晚期則形成了銅、鉛、鋅及螢石等中低溫礦床,最后在花崗斑巖體與圍巖的內(nèi)外接觸帶附近生成規(guī)模較大的稀有金屬銣、鈹?shù)V的共生礦床組合。
西塢口銣礦床與花崗斑巖關(guān)系密切,礦體是巖漿巖的一部分,巖漿巖也是礦體的圍巖,在云母集中發(fā)育處形成了面狀的銣礦(化)體,成礦巖體均為花崗斑巖。礦體主要呈面狀或透鏡狀,在花崗斑巖體的前鋒、頂部或沿巖體內(nèi)斷裂發(fā)育程度不同的云英巖化,在云英巖化過程中有鈹、銣的富集和錫石、黑鎢礦等形成,從而形成云英巖型銣礦。西塢口銣礦床主要為鋰白云母;礦石礦物組合主要為鋰白云母±石英±螢石,其次為鐵鋰云母+石英±螢石。參考王瑞江等劃分的銣礦床類型,西塢口銣礦床應(yīng)屬于巖漿巖型大類中的云英巖型。
績溪復(fù)背斜次級倒轉(zhuǎn)背斜的非倒轉(zhuǎn)南東翼,與軸向近東西向的次一級短軸褶皺構(gòu)造交匯處是本區(qū)域錫鎢礦的重要找礦窗口。也是本地區(qū)與銣礦成礦關(guān)系密切的堿性長石花崗(斑)巖侵位和礦化的有利部位。
績溪復(fù)背斜軸向近平行密集發(fā)育的北北東向斷裂構(gòu)造及其伴生斷裂礦化帶,為含礦氣液運移提供了有利通道,也是礦液交代充填富集成礦體的賦礦空間。
西塢口巖體的成巖時代為141.7Ma±1.0Ma,應(yīng)屬于區(qū)內(nèi)白堊紀早階段巖漿活動的產(chǎn)物。西塢口花崗(斑)巖具有高分異特征,在高分異花崗(斑)巖中,有尋找銣等稀有金屬礦床的前景。成礦巖體高ω(RbO)是形成銣礦床的先決條件。
與銣礦床關(guān)系密切的圍巖蝕變是偏堿性花崗(斑)巖體及外接觸帶巖石中白云母化及云英巖化,其強烈部位則是尋找稀有金屬銣礦體的有利地段。
(1)巖漿巖標志。本次工作確定西塢口巖體的成巖時代為141.7Ma±1.0Ma,應(yīng)屬于區(qū)內(nèi)白堊紀早階段巖漿活動的產(chǎn)物。西塢口花崗(斑)巖具有高分異特征,在高分異花崗(斑)巖中,可尋找銣等稀有金屬礦床。成礦巖體高ω(RbO)是形成銣礦床的先決條件。
(2)銣礦(化)體主要賦存于外帶的脈狀南沱組與休寧組圍巖接觸帶中;接觸帶為面狀巖體與圍巖接觸帶;內(nèi)帶為面狀原生花崗斑巖、花崗巖體。
(3)花崗斑巖巖體蝕變具有明顯分帶標志。硅化、角巖化、云英巖化、白云母化4個蝕變帶相互套合,相互疊加。礦體中心部位發(fā)育白云母化、云英巖化(銣礦(化)體主要賦存部位),往外主要為角巖化及硅化帶。
(4)西塢口銣礦床礦石類型為云母型,礦石礦物為鋰白云母,礦床成因類型為云英巖型。