興隆太平村鉬礦區(qū)隱爆角礫巖特征及成因探討

李智斌，張燕通，齊云飛

（河北省地礦局第八地質大隊，河北 秦皇島 066001）

通常認為隱爆角礫巖是一種特殊的次火山巖相作用的產(chǎn)物，是靠近地表超淺層（一般小于3km）封閉條件下由隱蔽爆發(fā)作用形成的角礫巖，具有非常好的找礦意義。垂直延伸遠大于平面分布。巖筒頂部一般為圓狀，通常達不到原地表，底板多為不規(guī)則狀，有裂隙通道與其連通。太平村礦區(qū)內(nèi)出露13個角礫巖筒，形態(tài)呈橢圓狀、長條狀、透鏡狀，出露規(guī)模不等，成分多樣，對其進行研究分析，對于太平村鉬礦區(qū)找礦具有一定的地質意義。

1 礦區(qū)地質

礦區(qū)出露地層主要馬蘭峪組變質巖系和新生界第四系，馬蘭峪組二段變質巖系巖性主要為角閃斜長片麻巖、斜長片麻巖、石榴輝石角閃斜長片麻巖、斜長角閃巖等，走向北東0°～30°，傾向北西，傾角一般在40°～60°。斷裂構造主要為北東、北西向等，構造演化有多期活動性，裂隙發(fā)育，是明顯的構造軟弱地帶，為隱爆角礫巖的形成提供了條件。礦區(qū)地表出露規(guī)模不等、形態(tài)各異13個隱爆角礫巖筒，呈橢圓狀、透鏡狀、長條狀集中分布在侵入體周圍，角礫主要為產(chǎn)出位置的變質巖、偉晶巖等。大部分隱爆角礫巖蝕變礦化較強，局部形成礦體，這些隱爆角礫巖可能與構造活動及不同構造的熱液活動有直接關系[1]。礦區(qū)巖漿巖活動強烈，前分水嶺巖體位于礦區(qū)北東側。區(qū)內(nèi)見多個巖株，同時在鉆孔ZK0-1、ZK0-3(-510m以下標高)發(fā)現(xiàn)隱伏二長花崗巖體，巖體內(nèi)見稀疏浸染狀輝鉬礦。

2 角礫巖筒特征

形態(tài)、規(guī)模與特征：

角礫巖特征：區(qū)內(nèi)出露地表角礫巖筒有13個，形態(tài)不規(guī)則，產(chǎn)狀不明顯，與圍巖界限不明顯。出露規(guī)模長25m～120m，寬10m～30m。其中Sb1號角礫巖局部黃鐵礦化較強，角礫巖中可見到輝鉬礦，人工重砂中見有黃銅礦、方鉛礦、褐鐵礦、黃鉀鐵釩等。Sb2、Sb3、Sb5、Sb6、Sb9、Sb10、Sb12號角礫巖膠結物為硅質，網(wǎng)脈狀石英沿角礫空隙分布，石英晶洞及晶簇構造發(fā)育。巖石蝕變較強，主要見硅化、絹云母化、綠泥石化、黃鐵礦化，局部已變?yōu)辄S鐵絹云巖。Sb4、Sb7、Sb9、Sb11角礫巖筒呈長條狀，見閃長巖角礫，膠結物為硅質，礦化蝕變較弱[2]。其他角礫巖筒呈橢圓狀，未見閃長巖角礫，輝鉬礦存在于膠結物中，膠結物為硅質。長條狀角礫巖中見閃長巖角礫，橢圓狀角礫巖中未見閃長巖角礫。

Sb2見兩種角礫巖，一種呈圓狀，礫徑1cm～15cm，膠結物為巖屑、巖粉，角礫含量較高80%～90%左右，具一定的分選性。成分見石英，磨圓度較好。（圖1a）一種呈棱角—次棱角狀，礫徑大者達20cm～30cm，小者2cm～10cm，硅質膠結，具可拼合性，角礫含量80%～90%左右，見碳酸巖化（圖1b）。

Sb6見兩種角礫巖，一種礫徑20cm～50cm，呈棱角—次棱角狀，膠結物為硅質，網(wǎng)脈狀石英沿角礫間分布，具可拼合性，成分單一，為混合巖，角礫含量80%～90%（圖1c）。另一種礫徑1cm～7cm，呈棱角狀，具有一定的定向性，膠結物為硅質，角礫含量較少為50%～60%，成分復雜，見角閃斜長片麻巖、石英、斜長角閃巖，局部見圓狀角礫與棱角狀角礫混合，見綠泥石化。

圖1 太平村鉬礦區(qū)典型角礫巖

Sb11見兩種角礫巖，一種礫徑1cm～5cm，呈次棱角狀—圓狀，膠結物為硅質，石英沿角礫間隙結晶成晶簇，成分復雜，見角閃斜長片麻巖、石英、輝石角閃巖，角礫含量60%～70%（圖1e）。一種礫徑5cm～20cm，呈棱角--次棱角狀，硅質膠結，成分復雜，見角閃斜長片麻巖、石英、輝石角閃巖，角礫含量80%～90%（圖1f）。

ZK5-1、ZK23-1，ZK7-1角礫巖特征相似，礫徑1cm～5cm，呈棱角—次棱角狀，膠結物為硅質，角礫含量70%～80%，成分復雜，見角閃斜長片麻巖、閃長巖、石英，見孔洞構造。（圖1g、圖1h）。

3 巖筒的分帶性

水平分帶：通過對13個角礫巖筒的觀察和編錄，發(fā)現(xiàn)巖筒從中心向外，隨著爆發(fā)強度的逐漸降低，分帶特征明顯。根據(jù)隱爆機制、震裂情況、流化角礫巖分布、角礫成分的復雜程度、大小、形狀、位移情況和膠結物含量、結構構造特征，將該角礫巖筒分為隱爆中心帶、流化角礫巖帶、震裂巖帶和過渡帶4個分帶。上述各個階段有時重疊發(fā)生，有些作用貫穿爆破的全過程，有些階段不一定發(fā)生，應視巖漿所提供的能量而定[3]。

如當?shù)V區(qū)下伏巖體活動能量比較大時，隱爆的各個階段發(fā)育完整。而當有些巖體由于巖漿的多次侵入，在有利條件下，可能形成多旋回的上述隱爆過程，形成全部四個分帶，如豐山洞巖體角礫巖；又如龍角山角礫巖筒隱爆作用可能終止于震裂和水壓破裂階段，形成的角礫多為規(guī)則的方塊狀。這些方塊狀角礫是由產(chǎn)狀陡立的水壓裂隙和巖漿退縮或頂部降壓引起的頂部弧形裂隙切割而成。角礫被迅速冷凝的富含揮發(fā)分的巖漿膠結，故角礫很少有蝕變現(xiàn)象，后期有微弱的流化作用，局部有熱液充填交代角礫巖產(chǎn)出，整個角礫巖筒規(guī)模不大，因此無法形成流化角礫巖帶；又如陳子山金礦，角礫巖筒隱爆作用可能終止于震裂階段，巖體頂部圍巖和已固結的火成巖外殼受到強烈震動而形成不規(guī)則的裂紋，這些裂紋被后繼的含礦流體膠結交代，角礫為不規(guī)則狀，很少位移，可拼性好，角礫巖富含揮發(fā)分，膠結物主要為富含揮發(fā)分的礦物(如絹云母、綠泥石等)，金屬礦物主要為硫化物(如黃鐵礦、黃銅礦)，金主要賦存在膠結物的那些礦物中。

3.1 過渡帶

過渡帶為隱爆角礫巖筒的最外帶，爆破作用減弱，膨脹的氣體沿圍巖裂隙射入，通過水壓破裂和頂蝕作用形成角礫巖。如鉆孔zk15-1中角礫巖與圍巖斜長角閃片麻巖呈指狀交互出現(xiàn)；小規(guī)模角礫巖脈垂直侵入上覆閃長玢巖中。

3.2 震裂巖帶

由于靠近隱爆角礫巖筒中心，其最大特征時受到隱爆的影響，使該帶巖石普遍發(fā)生震裂破碎，巖石未發(fā)生明顯移動，呈棱角狀，具可拼合性[4]。膠結物主要為硅質與富含揮發(fā)分的礦物(如絹云母、綠泥石等)。偶見流化帶中圓狀角礫灌入上覆震裂巖帶現(xiàn)象。Sb2、Sb6、Sb11均有震裂帶特征。

3.3 流化角礫巖帶

流化作用基本含義是一種液體（或氣體）與固體微粒的混合物，液體（或氣體）呈沸騰逸散狀態(tài)，固體微粒懸浮其中，整體表現(xiàn)為流體的性質。工業(yè)上的流化實驗表明，當流體通過固體微粒層向上流動時，隨著流動速度的增加，流體中微粒的分布將逐漸發(fā)生變化，表現(xiàn)為從初始狀態(tài)到微粒噴流狀態(tài)的不同演化階段。流化作用可以解釋許多在角礫巖筒中常見而用其他機制難以解釋的地質現(xiàn)象，如那些搬運不遠，且磨圓度又很好的碎屑，其表面常有磨光、撞擊坑和條痕，表現(xiàn)為經(jīng)過長期磨蝕的典型特點，還有碎屑顆粒大小和比重的分選，大量巖粉的形成以及不同碎屑的徹底混合，簡單的爆破、坍塌和某些化學過程解釋的。

Sb2、Sb11流化帶角礫巖特征明顯。其特征為：①角礫具有一定的分選型，呈次棱角狀、次圓狀；②角礫巖中角礫所占比例很高，可達80%～90%，膠結物含量少，主要為巖屑、巖粉，呈顆粒支撐結構；③靠近隱爆中心帶一側出現(xiàn)大塊角礫，角礫成分趨于復雜，同時出現(xiàn)具有一定磨圓度的角礫。

3.4 隱爆中心帶

Sb2、Sb11中該帶特征十分明顯。具體表現(xiàn)在：

（1）中心帶角礫成分復雜。角礫來自圍巖，同時還出現(xiàn)了大量石英角礫。通常認為石英角礫來源于巖體頂部的硅化圈閉，也可能來源于圍巖中的石英脈。

（2）中心帶角礫大小不一，無分選。與流化角礫巖帶角礫相比，中心帶角礫大小懸殊，小者不足1cm，大者達數(shù)米，無分選特征。部分長條狀角礫長軸具有近于直立分布特征，略具定向排列[5,6]。同時，該帶角礫中出現(xiàn)了復礫，即“礫中礫”，說明該隱爆巖筒具有多次爆發(fā)特征。

（3）不同成分角礫磨圓度差異明顯。通過觀察發(fā)現(xiàn)，隱爆中心帶中角礫磨圓度最好的是石英角礫，而上覆地層因坍塌作用所致，故礫徑較大，棱角分明，具磨光、撞擊坑。

（4）膠結物含量的比例提高。與流化角礫巖帶角礫體積分數(shù)高達80%～90%相比，隱爆中心帶角礫所占比例明顯下降，為50%～60%。膠結物的體積分數(shù)則明顯提高，占40%～50%。

（5）中心帶蝕變較為強烈。主要表現(xiàn)為強烈的硅化、綠泥石化、黃鐵礦化、絹云母化、等。中心帶蝕變強度大，遠離中心帶蝕變逐漸減弱。

4 隱爆角礫巖筒形成機制分析

太平村礦區(qū)位于馬蘭峪復背斜軸部北側，斷裂構造分為北北東、北東東及北西向三組，受區(qū)域構造演化影響具有多期活動性，構造裂隙發(fā)育，是明顯的構造軟弱地帶，這為巖漿氣液上升創(chuàng)造了有利條件。鉆孔ZK0-1于769.74m見似斑狀二長花崗巖，該隱伏巖體為爆破作用提供了充足的巖漿氣液流體。其形成機制分析如下：

（1）巖漿上侵于地殼淺處，減壓、降溫熔漿發(fā)生冷凝和結晶作用，流體析出，向巖漿體頂部圈閉匯聚或沿隱蔽裂隙進入一個密閉空間，形成一個增壓過程，低滲透性的閃長巖脈和角閃斜長片麻巖為氣液儲存增壓提供了密閉空間及爆發(fā)契機。

（2）流體壓力在上部圈閉中逐漸增大后破裂，壓力降低，流體演變?yōu)闅怏w進而發(fā)生更強烈的爆破，在巖體頂部形成陡傾的張性破裂，膨脹氣體沿著斷裂帶進入，經(jīng)過水壓破裂和頂蝕作用形成角礫巖。

（3）隱爆時對圍巖沖擊強烈，其上部多形成環(huán)狀、放射狀裂隙，爆破之后圍巖頂部壓力驟減，在重力的作用、構造作用和巖漿活動的影響下往往引起上覆巖體的局部坍塌，大量巖塊在空間上都有不同程度的向下位移。

（4）巖漿的迅速結晶形成硅化圈閉，氣壓重新增大。由于各種礦物的沉淀或蝕變會降低體系上部巖石的滲透性并且流動通道愈合程度還受流體成分、流速、溫度和通道大小等多種因素的影響，故通道不可能同時被愈合，同時體系中的構造作用還在不斷地產(chǎn)生新的通道。如果巖漿有外來熱能或熱液的加入，該重復爆破過程將繼續(xù)發(fā)生。

5 太平村隱爆角礫巖與太平村鉬礦成因關系

資料表明ZK0-1隱伏似斑狀二長花崗巖體與本區(qū)鉬礦化密切相關。

（1）在時間上，ZK0-1隱伏似斑狀二長花崗巖鋯石U-Pb年齡(161.8土2.7)Ma與輝鉬礦等時線年齡（164.4土3.9）Ma在誤差范圍內(nèi)基本一致，表明成礦與成巖作用近于同時，鉬礦化與侵入巖系統(tǒng)有關。

（2）在含礦性上，ZK0-1隱伏似斑狀二長花崗巖空間上位于蝕變礦化角礫巖及侵入體集中分布區(qū)域的深部，而且?guī)r體內(nèi)發(fā)現(xiàn)稀疏浸染狀輝鉬礦，通過巖體含礦性分析其Mo元素含量為5個巖體中最高，是其余四個巖體的近2倍。

（3）在理論上。侵入至地表淺出的巖漿產(chǎn)生了大量含礦的中高溫酸性氣液流體，為成礦作用提供了充足的礦物來源；在構造作用與隱爆角礫巖形成過程中產(chǎn)生的隱爆作用影響下，圍巖中產(chǎn)生了大量的裂隙，這為成礦作用提供了充足的容礦空間；含礦的中高溫酸性氣液流體既起了導礦作用又提供了良好的酸性成礦環(huán)境；也從另一個方向解釋了為何輝鉬礦相對集中的形成于遠離爆破中心的環(huán)帶中。

（4）與其他巖體的關系。前分水嶺花崗閃長巖無論在地表老硐還是在鉆孔ZK40-1中，均見其截斷輝鉬礦石英脈現(xiàn)象，其鋯石U-Pb年齡為（157.4土2.7）Ma晚于區(qū)內(nèi)其他巖體侵位年齡及輝鉬礦Re-Os等時線年齡（164.4土3.9）Ma，因此推斷其侵位晚于輝鉬礦主成礦期。

6 結論

（1）太平村隱爆角礫巖筒具有明顯的分帶現(xiàn)象。水平分帶，隱爆中心帶、流化角礫巖帶、震裂巖帶和過渡帶。各相帶角礫形狀、大小，礦化蝕變特征呈規(guī)律變化。這一研究一定程度上彌補了隱爆角礫巖筒水平分帶性研究的不足，為此類型的礦床找礦預測提供了新的依據(jù)。

（2）太平村隱爆角礫巖筒形成機制和太平村鉬礦床的形成都與ZK0-1隱伏似斑狀二長花崗巖體密切相關，隱爆角礫巖筒與斑巖礦床關系密切。