黑龍江省大興安嶺岔路口鉬多金屬礦床控礦因素分析

王 曦，王 濤

(黑龍江省第九地質(zhì)勘查院，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

0 引言

岔路口鉬多金屬礦床位于大興安嶺火山巖帶伊勒呼里山隆起帶南部，為超大型斑巖型鉬多金屬礦床。礦床自發(fā)現(xiàn)以來，一些科研單位學(xué)者及勘查單位工程技術(shù)人員發(fā)表了眾多的相關(guān)學(xué)術(shù)論文[1-10]，從不同角度闡述了礦床的地質(zhì)特征、圍巖蝕變特征、物化探異常特征等，積累了較為豐富的地質(zhì)資料。但是，在成礦作用的控制因素方面仍有不足。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，通過分析總結(jié)礦床的區(qū)域構(gòu)造背景、巖漿巖背景、淺成—超淺成侵入的潛火山巖特征、圍巖條件、成礦流體特征等對成礦控制作用，為區(qū)域礦產(chǎn)勘查提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

大地構(gòu)造位置處于中亞—蒙古復(fù)合造山帶東段，北興安地塊與額爾古納地塊夾持的大興安嶺增生帶上，頭道橋—興華構(gòu)造帶北西側(cè)[11]。

區(qū)域內(nèi)，地層從元古界至新生界都有出露。侵入巖主要為華力西期、印支期、燕山期二長花崗巖、花崗巖及燕山期的潛火山巖，發(fā)育多金屬化探異常。區(qū)域上構(gòu)造形跡以斷裂為主，褶皺主要發(fā)育于基底構(gòu)造層[12](圖1)。

圖1 岔路口鉬多金屬礦床區(qū)域地質(zhì)圖[12]

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)主要為新元古界—下寒武統(tǒng)倭勒根群大網(wǎng)子組(Pt3-∈1d)砂巖；中生界上侏羅統(tǒng)白音高老組(J3by)流紋巖、凝灰熔巖；新生界第四系(Q)堆積物(圖2)。

圖2 岔路口鉬多金屬礦床河?xùn)|礦段地質(zhì)圖[12]

2.2 巖漿巖

侵入巖按與成礦時間關(guān)系，劃分為成礦前、成礦期、成礦后三期(表1)。

表1 岔路口鉬多金屬礦侵入巖特征

2.3 構(gòu)造

礦區(qū)北東8 km處分布1029高地火山穹隆構(gòu)造，對成礦具有控制作用。

2.4 圍巖蝕變

蝕變有硅化、鉀長石化、絹云母化、螢石化、伊利石化、水白云母化、黑云母化、高嶺石化、蒙脫石化、綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化、硬石膏化、黃鐵礦化等[12]。

圍繞主成礦巖體——含斑細粒花崗巖和花崗斑巖體由內(nèi)向外劃分為四個蝕變帶：鉀化帶(Q-K)(地表未出露)、石英-絹云母化帶(Q-S)、泥化帶(伊利石-水白云母-黏土-弱硅化帶)(H-I-K-Q)、青磐巖化帶(C-E-C)[12]。

2.5 礦體特征

鉬礦體呈NE向拉長的不規(guī)則穹窿狀。其特征見表2、圖3、圖4。

圖3 岔路口鉬多金屬礦鉬礦體主勘探線剖面圖[12]

圖4 岔路口鉬多金屬礦鉬礦體“三層”賦存結(jié)構(gòu)圖[12]

表2 岔路口鉬多金屬礦鉬礦體特征

此外，礦床伴生鉛鋅礦體，分布在鉬礦體的上部及邊緣，呈脈狀賦存在白音高老組火山巖、大網(wǎng)子組變質(zhì)巖及中侏羅世二長花崗巖中，與鉬礦體呈異體共生關(guān)系。

2.6 礦床成因類型

岔路口礦床成因類型屬于與晚侏羅世侵位的花崗斑巖有關(guān)的高氟體系斑巖型鉬多金屬礦床[12-15]。

3 成礦作用控制因素

3.1 構(gòu)造對成礦的控制

3.1.1 斷裂對成礦的控制

頭道橋—新華斷裂：該深斷裂帶于岔路口東側(cè)通過，環(huán)宇—新天段常被NW、EW向斷裂切割和中生代火山巖覆蓋，南西端自蒙古，經(jīng)頭道橋、伊列克得、鄂倫春自治旗、塔源林場、新華，延入俄羅斯境內(nèi)，呈NE—NNE展布，境內(nèi)長度為800 km。斷裂形成于中—晚寒武世，長期活動。區(qū)域上在NE向主干構(gòu)造(頭道橋—新華斷裂)背景上疊加發(fā)育低序次的NEE向、NW向、SN向等斷裂構(gòu)造。這些構(gòu)造往往成為中生代火山盆地邊界、噴發(fā)中心及潛火山巖體侵位的控制構(gòu)造。

源江—塔源斷裂和古魯耐—伊北工區(qū)斷裂：形成于古生代，為頭道橋—新華斷裂的低序次斷裂。兩斷裂平行分布，相距約7 km，走向60°，長度大于120 km，具有明顯的線形影像和航磁負異常帶反映。兩斷裂間發(fā)育有密集分布的次級NE和NW向斷裂，并成為火山口及火山機構(gòu)控制斷裂。沿斷裂構(gòu)造分布五支線鉛鋅礦點、北支線銀多金屬礦點、1011高地銀多金屬礦床、二支線銅多金屬礦點、塔源銅多金屬礦床等。

大楊氣—后勒山斷裂(Fg)：形成于古生代，延長大于80 km，走向310°，控制著老地層的出露及晚侏羅世侵入體的出露分布。沿斷裂分布303工區(qū)鉬礦點、環(huán)宇鉛鋅礦床、亞里河鉛鋅礦點、后勒山鉛鋅礦點，與NE向次級斷裂交匯處控制1029高地火山機構(gòu)。

由此可見，源江—塔源斷裂和古魯耐—伊北工區(qū)斷裂控制中生代火山—侵入巖漿帶的展布，尤其兩組斷裂構(gòu)造交匯部位控制了火山—侵入穹隆構(gòu)造及火山機構(gòu)的發(fā)育，并且控制了有色、貴金屬礦床的產(chǎn)出(圖5)。

圖5 岔路口鉬多金屬礦區(qū)域構(gòu)造格局與礦產(chǎn)分布圖[13]

3.1.2 1029高地火山機構(gòu)對成礦的控制

1029高地火山構(gòu)造：為晚侏羅世白音高老期中酸性火山旋回形成的中心式火山。按王建業(yè)(1981)[16]劃分的與斑巖銅(鉬)礦有關(guān)的火山巖四個類型，該火山巖系屬于安山巖-英安巖-流紋巖建造?；鹕綑C構(gòu)發(fā)育有NE、NW、SN向斷裂構(gòu)造和環(huán)形構(gòu)造以及多期潛火山巖的超淺成侵入。岔路口礦床產(chǎn)于該火山機構(gòu)南西側(cè)邊緣隆起部位，多期次潛火山巖體(石英斑巖、花崗斑巖)強烈發(fā)育處。

該火山噴發(fā)形成上侏羅統(tǒng)白音高老組火山巖系，所屬流紋巖、流紋質(zhì)晶屑巖屑凝灰熔巖、流紋質(zhì)角礫凝灰熔巖、英安巖、英安質(zhì)凝灰熔巖是鉬、鉛、鋅礦體的直接賦礦圍巖。更為重要的是該火山巖系是很好的礦液屏蔽層，為成礦斑巖體的侵位、成礦熱液的演化和沉淀成礦提供了良好的封閉空間和成礦場所，使得成礦巖漿及成礦流體在封閉體系內(nèi)充分演化并發(fā)生成礦作用，是岔路口超大型斑巖型鉬多金屬礦形成的重要控制因素之一[8]。

3.2 巖漿巖對成礦的控制

3.2.1 成礦斑巖巖石類型、巖石化學(xué)特征及稀土、微量元素特征

按與成礦時間關(guān)系，礦區(qū)侵入巖劃分為成礦前、成礦期、成礦后三期。對成礦有控制作用的是成礦期侵入巖：含斑細粒花崗巖、花崗斑巖、石英斑巖。

1)成礦斑巖巖石類型、巖石化學(xué)特征

圖6 岔路口鉬多金屬礦巖漿巖AL/CNK - A/NK相關(guān)圖(底圖據(jù)Shand，1943)[13]

圖7 岔路口鉬多金屬礦巖漿巖SiO2-K2O相關(guān)圖(底圖據(jù)Peccerillo and Taylor，1978)[13]

圖8表明，成礦期斑巖、成礦前巖漿巖及成礦后的長石斑巖、石英二長斑巖、粗面英安巖的SiO2與Al2O3、CaO、FeO、MgO、Na2O、P2O5和TiO2表現(xiàn)出基本一致的負相關(guān)性特征。以上特征表明成礦期斑巖、成礦前巖漿巖及成礦后的長石斑巖、石英二長斑巖、粗面英安巖等巖漿巖具有近源演化的巖石化學(xué)特征。成礦后的花崗閃長斑巖及閃長玢巖的SiO2與Al2O3、Na2O呈現(xiàn)出完全相反的負相關(guān)性，表明成礦期后的花崗閃長斑巖及閃長玢巖與成礦期巖漿巖分屬于不同的巖漿巖系列。

圖8 岔路口鉬多金屬礦巖漿巖巖石主量成分相關(guān)圖[13]

成礦期含斑細?；◢弾r、花崗斑巖和石英斑巖，巖石地球化學(xué)特征基本一致，在空間上三者由深到淺依次發(fā)育，隨著斑巖侵位深度的遞減，其SiO2含量呈現(xiàn)出增高的趨勢。因此，根據(jù)巖石化學(xué)特征及地質(zhì)認識判斷，成礦期斑巖具有同源巖漿熔離連續(xù)分異演化的特征。

2)成礦斑巖稀土及微量元素特征

依據(jù)岔路口鉬多金屬礦巖漿巖稀土元素和微量元素分析數(shù)據(jù)平均值制作成礦斑巖：含斑細粒花崗巖、花崗斑巖和石英斑巖稀土元素配分圖和微量元素蛛網(wǎng)圖(圖9)，具有完全一致的稀土元素和微量元素分布特征，表明三者具有相同的巖漿源區(qū)，結(jié)合巖石化學(xué)成分特征，進一步確定含斑細?；◢弾r、花崗斑巖和石英斑巖為同一巖漿連續(xù)結(jié)晶分異演化先后形成的產(chǎn)物。

圖9 岔路口鉬鉛鋅礦區(qū)巖漿巖稀土元素配分模式圖(a)和微量元素蛛網(wǎng)圖(b)[13](球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值和微量元素分別據(jù)Boynton，1984和Sun et al., 1980)

3.2.2 成礦斑巖與礦化作用

岔路口鉬多金屬礦成礦的前提條件是同源演化分異的多期次斑巖的侵入，巖石化學(xué)特征及稀土、微量元素特征已說明成礦斑巖：含斑細?；◢弾r、花崗斑巖、石英斑巖，具有同源演化分異的特征。含斑細?；◢弾r、花崗斑巖和石英斑巖的上侵作用及伴隨的隱爆作用，對周邊圍巖產(chǎn)生巨大沖擊壓力，使圍巖、巖體形成廣泛而密集的節(jié)理、裂隙和微裂隙構(gòu)造(圖10e、10f)，大大增強了巖石的滲透性，為熱液活動、交代作用和礦化沉積提供了有利條件和富集空間，是成礦的必要條件。

成礦斑巖體的引爆作用大致分為兩期。一期是與石英斑巖侵入密切相伴產(chǎn)生的，在巖體的頂部發(fā)育隱爆角礫巖，其角礫呈棱角狀，大小不等，成分由流紋巖、流紋斑巖、石英斑巖、花崗斑巖等組成，膠結(jié)物主要為熱液硅質(zhì)，并普遍發(fā)育有黃鐵礦化、輝鉬礦化及螢石化(圖10a、10b、10c、10d)；另一期與花崗斑巖相伴產(chǎn)生的，隱爆角礫巖分布于花崗斑巖體上部及邊緣，規(guī)模較大，產(chǎn)狀較緩，角礫呈棱角狀，大小不等，成分為花崗斑巖、蝕變火山巖類，膠結(jié)物熱液硅質(zhì)中普遍具黃鐵礦化和較好的輝鉬礦化。

圖10 岔路口鉬多金屬礦巖石、礦石標(biāo)本圖

高品位、巨厚層狀的鉬礦體賦存于巖株狀的含斑細粒花崗巖與巖枝狀的花崗斑巖體內(nèi)；厚層狀、薄層狀鉬礦體賦存于花崗斑巖、隱爆角礫巖體內(nèi)；薄層狀鉬礦體賦存于石英斑巖與中酸性火山巖內(nèi)外接觸帶；鉛鋅礦體呈脈狀分布于石英斑巖頂部及邊部酸性火山巖內(nèi)?？傮w上成礦斑巖體及圍巖中的裂隙系統(tǒng)控制了礦化范圍、礦體形態(tài)、產(chǎn)狀和富集程度[7]。含斑細粒花崗巖、花崗斑巖體控制了鉬礦主礦體(高品位、巨厚層狀的鉬礦體)的賦存部位、礦化強度、礦體規(guī)模；花崗斑巖、隱爆角礫巖控制了中、上部(中厚層狀和薄層狀)鉬礦體的賦存部位、礦化強度、礦體規(guī)模；石英斑巖控制鉛鋅礦體的分布。

此外，對礦區(qū)鉬礦體采集8件輝鉬礦樣品進行年齡測定(國家地質(zhì)實驗測試中心)，輝鉬礦Re-Os同位素等時線年齡為(145.7±1.5)Ma (MSWD=1.3)，諧和性良好。該成礦年齡與成礦斑巖(含斑細?；◢弾r、花崗斑巖、石英斑巖)鋯石U-Pb年齡(146～147.6 Ma)在誤差范圍內(nèi)一致[13]。從時間上進一步證明了含斑細?；◢弾r、花崗斑巖和石英斑巖與鉬、鉛鋅的關(guān)系。岔路口鉬多金屬礦巖漿巖微量元素分析數(shù)據(jù)顯示，含斑細?；◢弾r中平均w(Mo)=43.19×10-6，花崗斑巖中平均w(Mo)=20.93×10-6，遠高于其他巖漿巖鉬含量；石英斑巖中w(Pb)=172.05×10-6、w(Zn)=426.4×10-6，遠高于其他巖漿巖鉛鋅含量。反映含斑細?；◢弾r、花崗斑巖與鉬礦化具有密切關(guān)系；石英斑巖與鉛鋅礦化具有密切關(guān)系。

3.3 多次出溶的高溫流體循環(huán)與疊加作用對蝕變及礦化的控制

位于含斑細?；◢弾r體的上部發(fā)育有多層的UST結(jié)構(gòu)和強硅化殼。Shannon等(1982)[13]最先將unidirectional solidification textures(或者USTs)用于描述礦物朝一個方向單向生長的火成巖結(jié)構(gòu)(圖10g、10h)，這些礦物常以多層出現(xiàn)，單層厚度范圍為0.2～50 mm，晶體局部可超過300 mm，層間被細晶巖或者細晶斑巖分隔。這些結(jié)構(gòu)層常平行于侵入體的接觸邊界。岔路口UST結(jié)構(gòu)一般分布在巖株頂部向下200 m內(nèi)，為多層齒狀石英晶體和含斑細?；◢弾r相互平行排列，石英層的單層厚度多在1～3 mm之間，含斑細粒好的單層厚度多在2～3 mm之間，總層數(shù)一般為4～10層[13]。晶體朝向巖株內(nèi)部持續(xù)生長，主要是由侵入體從邊緣向內(nèi)結(jié)晶固化引起的，是巖漿與巖漿流體轉(zhuǎn)換過渡期的特征之一。

成礦斑巖體內(nèi)和邊部圍巖中細脈—網(wǎng)脈狀、浸染狀、角礫狀、紋層狀、條帶狀等多種形式組成石英-輝鉬礦-黃鐵礦-螢石、石英-黃鐵礦-赤鐵礦-輝鉬礦-鉀長石、輝鉬礦-黃鐵礦-石英、石英-閃鋅礦(±方鉛礦±黃鐵礦±螢石±碳酸鹽脈)等礦物組合，含礦與不含礦各類脈系相互疊加，表明熱液流體為多期次循環(huán)作用、疊加改造、逐步交代的特征(圖10)。對流體包裹體測溫研究顯示出礦區(qū)經(jīng)歷了多期次的流體沸騰作用。對各蝕變帶斑巖及脈系的包裹體進行系統(tǒng)測試，歸納岔路口成礦流體形成及演化，劃分三個階段[13]：

第一階段：早期出溶形成高溫流體。根據(jù)斑晶及UST中包裹體測溫的結(jié)果顯示，早期出溶的流體溫度較高，主要在400℃～580℃之間，相應(yīng)高鹽度區(qū)間w(NaCleq)為47.44%～71.25%，對應(yīng)氣相的低鹽度區(qū)間w(NaCleq)為4.8%～15.67% NaCleq。含子晶包裹體與氣相包裹體在同一視域中共存，且具有相近的均一溫度，說明該期流體形成時，曾發(fā)生沸騰作用。

第二階段：成礦流體的演化?；诤V脈系石英和螢石中的包裹體研究，成礦流體可分為高溫、中溫、低溫三個溫度區(qū)間，對應(yīng)三期成礦。早期高溫流體溫度集中在400℃～500℃，相應(yīng)高鹽度區(qū)間w(NaCleq)為47%～60.1%，氣相的低鹽度區(qū)間w(NaCleq)為5.26%～6.59%，該區(qū)間為磁鐵礦、赤鐵礦的主沉淀期，還沉淀少量輝鉬礦。中期為輝鉬礦主沉淀期，中高溫成礦流體在350℃～450℃，相應(yīng)高鹽度區(qū)間w(NaCleq)為42.4%～53.5%，氣相及液相的低鹽度區(qū)間w(NaCleq)為2.57%～10.49%，根據(jù)Hedenquist et al. (1998) 的方法，采用最大而不是平均均一溫度來進行壓力和深度的估計，推測形成深度為1～2 km。高溫及中高溫包裹體可見含子晶包裹體與氣相包裹體在同一視域中共存，且具有相近的均一溫度，說明這兩期流體，都曾發(fā)生沸騰作用。晚期為閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦的主沉淀期，成礦流體具低溫低鹽度特點，溫度范圍為174.8℃～302℃，鹽度范圍w(NaCleq)為1.74%～4.18%[13]。

第三階段：成礦期后流體。根據(jù)晚期碳酸鹽脈及石英-螢石脈的包裹體特征，熱液的溫度為165℃～350℃，鹽度范圍w(NaCleq)為2.24%～5.71%。該期為熱液演化的最晚期階段，不含礦[11]。

熱液成礦過程是復(fù)雜的，但最終產(chǎn)物是蝕變和礦化。蝕變與礦化有著密切的相依存關(guān)系，表現(xiàn)為強硅化與早期交代的石英-鉀長石化帶疊加部位，賦存高品位鉬礦體；中期交代的石英-絹云母化帶疊加石英-鉀長石化帶部位，賦存層狀鉬礦體；強硅化疊加晚期交代的青磐巖化帶-泥化帶部位，賦存獨立脈狀鉛鋅礦脈(化)。鉛鋅礦化與鉬礦化同屬于斑巖成礦熱液體系分帶富集的結(jié)果，是含礦熱液分異演化、不同階段作用的產(chǎn)物[12]。

熱液流體多期次循環(huán)作用、疊加改造、逐步交代長期分異演化形成富含鉬、鉛鋅的含礦熱液制約著蝕變與礦化的規(guī)模和強度，是形成岔路口超大型鉬多金屬礦床的前提條件和決定性因素。

4 結(jié)論

岔路口鉬多金屬礦床位于大興安嶺北段，伊勒呼里山礦集區(qū)內(nèi)。在晚侏羅世區(qū)域上伸展拉張作用環(huán)境下，誘發(fā)了深部高溫地幔物質(zhì)活動，導(dǎo)致大規(guī)模多期次的巖漿-構(gòu)造活動作用；巖漿并熔融了地殼物質(zhì)，經(jīng)歷了高度分異演化及多期次活動，于晚侏羅世中酸性火山噴發(fā)旋回晚期階段，呈淺成—超淺成相侵入的巖株狀含斑細?；◢弾r—巖枝狀花崗斑巖—巖脈狀石英斑巖及相伴隨的隱爆作用，是導(dǎo)致本區(qū)成礦發(fā)生的主導(dǎo)因素。

1)區(qū)域性頭道橋—興華深大斷裂控制中生代火山—侵入巖漿帶的展布，大楊氣—后勒山等次級斷裂構(gòu)造交匯部位控制火山—侵入穹隆構(gòu)造及火山機構(gòu)的發(fā)育。

2)1029高地火山機構(gòu)控制了超淺成相斑巖體的侵入活動，控制了礦床的的產(chǎn)出位置。尤其噴發(fā)形成的上侏羅統(tǒng)白音高老組火山巖系為成礦提供了良好的圍巖條件，是岔路口超大型斑巖型鉬多金屬礦形成的重要控制因素之一。

3)含斑細粒花崗巖、花崗斑巖、石英斑巖的上侵作用及伴隨的隱爆作用，形成的節(jié)理、裂隙和微裂隙構(gòu)造為含礦熱液活動、交代和礦化沉積提供了有利條件和富集空間，控制了礦化范圍、礦體形態(tài)產(chǎn)狀和富集程度。

4)熱液流體的多期次循環(huán)作用、疊加改造、逐步交代作用是形成岔路口超大型鉬多金屬礦床的前提條件和決定性因素。