新疆民豐縣臥龍崗銻礦地質(zhì)特征及成因探討

張有軍，蔣羽雄，劉攀峰，高 攀，張曉鵬，王 倩，董紅偉，曲為貴

(1.天津華北地質(zhì)勘查總院，天津 300170；2.天津大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300192；3.桂林理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541006)

0 引言

銻礦是我國的優(yōu)勢資源，其產(chǎn)量和儲量均居于世界前列[1]。通常形成在不同大地構(gòu)造單元邊緣、過渡帶、俯沖帶、碰撞帶、深大斷層附近，與不同板塊的俯沖帶及碰撞帶內(nèi)的巖漿在時空展布上有著內(nèi)在的聯(lián)系，大多數(shù)受區(qū)域性大斷層和褶皺系控制，相當(dāng)一部分的銻礦發(fā)育在區(qū)域性大斷層附近及次級發(fā)育的斷層與褶皺的交匯部位[2-4]。我國銻礦集區(qū)主要集中在4個區(qū)域性的大成礦帶上，即華南銻礦帶、滇藏銻礦帶、秦—祁—昆銻礦帶和長白山—天山—陰山銻礦帶[1，5-6])。2000年以來開展的國土資源大調(diào)查中，在昆侖腹地發(fā)現(xiàn)了一系列大型、中性及小型銻礦床和礦化點，如盼水河、宿營地、臥龍崗等[7-8]。

由于臥龍崗地區(qū)海拔高，氣候惡劣、交通較差，前人僅針對礦床地質(zhì)特征、找礦潛力等方面進(jìn)行了研究[1-3，7-14]，而且研究資料相對獨立，圍繞該區(qū)銻礦化特點和成因機(jī)制的研究工作相對匱乏。本文選擇臥龍崗銻礦為研究對象，在總結(jié)區(qū)域成礦地質(zhì)背景和礦床地質(zhì)特征基礎(chǔ)上，利用流體包裹體顯微測溫、H-O-S同位素組成等手段，系統(tǒng)研究其成礦流體性質(zhì)、成礦流體來源及礦床成因，為區(qū)域銻成礦機(jī)理及成礦規(guī)律研究提供依據(jù)。

1 地質(zhì)特征

臥龍崗銻礦地處西昆侖造山帶臥龍崗—黃羊嶺銻汞成礦帶上[2-4]。該成礦帶內(nèi)出露地層簡單，主要為晚古生代、中生代及新生代地層；斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，主要有NE—SW向近等間距展布的區(qū)域性大斷裂(F2、F4、F13、F17)和控礦斷裂(F5～F13)；印支期和燕山期巖漿活動頻繁，多以巖枝、巖株形式出現(xiàn)(圖1)。

圖1 臥龍崗銻礦帶區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)文獻(xiàn)[8]修改)

1.1 賦礦圍巖地層

礦區(qū)出露地層簡單，主要為二疊系黃羊嶺組(Ph)和第四系沖積物(Qh)(圖2)；其中，黃羊嶺組不僅是該礦區(qū)主要賦礦地層，也是輝銻礦的容礦圍巖，在區(qū)域上具有“層控”特點。

圖2 臥龍崗銻礦區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)文獻(xiàn)[8]修改)

黃羊嶺組自下而上可以分為四段：第一段(Ph1)，位于礦區(qū)的南部，巖性為灰綠色—灰色泥質(zhì)粉砂巖與灰褐色巖屑砂巖、灰綠色長石巖屑砂巖不均勻互層，夾深灰色粉砂質(zhì)泥巖；第二段(Ph2)，主要集中在礦區(qū)的中南部，巖性為灰褐色巖屑砂巖與灰色泥質(zhì)粉砂巖、灰黑色泥巖不均勻互層；第三段(Ph3)，主要分布在礦區(qū)的中南部，巖性為灰—灰紫色粉砂質(zhì)泥巖夾灰色泥質(zhì)粉砂巖及少量灰褐色巖屑砂巖；第四段(Ph4)，主要集中在礦區(qū)的北部，巖性為深灰色泥巖與灰褐色巖屑砂巖不均勻互層。從巖性特征上可以看出臥龍崗地區(qū)在二疊紀(jì)時主要為海相沉積環(huán)境。礦體主要賦存在第二、第三巖性段內(nèi)，礦體明顯具有層控特征。

1.2 主要控礦構(gòu)造

臥龍崗礦區(qū)內(nèi)控礦斷裂為臥龍崗斷裂(F7)，該斷層在礦區(qū)的東部走向近似EW向，在礦區(qū)的西部走向為NE。受該F7斷裂影響，斷裂附近存在多條與地層產(chǎn)狀一致的次級小斷層和裂隙。臥龍崗銻礦的21條礦體主要集中在F7斷裂的轉(zhuǎn)折部位的次級斷層、節(jié)理及裂隙中(圖2)。節(jié)理、裂隙多被硅化巖交代充填，形成小而富的含銻硅化巖脈。斷裂帶附近的巖石比較破碎、蝕變較強(qiáng)，碎裂化、硅化普遍，伴隨褐鐵礦化、黃鉀鐵礬化、重晶石化等。

1.3 礦體產(chǎn)狀

臥龍崗銻礦區(qū)礦體明顯受層間斷層、裂隙控制，深部延伸的礦體的品位較為均勻。區(qū)內(nèi)共圈出21個礦體，其中北礦段圈出10個，南礦段圈出11個(表1)。這些礦體主要分布于黃羊嶺組的第二、第三巖性段內(nèi)，集中分布在F7斷裂的轉(zhuǎn)折部位，沿斷裂帶發(fā)育于與之平行的次級斷層、節(jié)理、裂隙中。

表1 臥龍崗銻礦礦體特征

礦體多呈脈狀發(fā)育，脈體的寬度大小不等，最寬處可達(dá)30 m，最窄處僅有5～10 cm，主要與硅化伴生、局部見有重晶石化，礦化與硅化成正相關(guān)(圖3)。

圖3 臥龍崗銻礦100勘探線剖面圖(據(jù)文獻(xiàn)[8]修改)

1.4 礦石特征

礦石主要類型為塊狀輝銻礦型、石英脈輝銻礦型，局部見有重晶石-輝銻礦型。伴生元素均未達(dá)綜合利用指標(biāo)，屬于成分單一的銻礦，地表礦石氧化程度低，僅有少量灰黃色銻華。礦石中有用組分為輝銻礦，表生條件下被氧化成銻華。輝銻礦呈自形、半自形及局部呈他形，形態(tài)有長柱狀、短柱狀、束狀、粒狀，具有稠密浸染狀、稀疏浸染狀、脈狀、塊狀構(gòu)造。

2 礦床地球化學(xué)特征

2.1 流體包裹體特征

臥龍崗銻礦區(qū)與輝銻礦伴生的石英中流體包裹體主要為氣夜兩相包裹體，形態(tài)多成圓狀、橢圓狀、四邊形、長條狀、不規(guī)則狀等；包裹體大小各異，小者1～3 μm，中間3～6 μm，較大者為6～10 μm。石英包裹體完全均一的溫度在143℃～228℃之間，主要集中在150℃～190℃；鹽度w(NaCleq)為1.7%～5.8%，其平均值為3.4%(圖4)。

圖4 臥龍崗銻礦均一溫度和鹽度直方圖

根據(jù)成礦流體鹽度、均一溫度等推算，該礦床成礦壓力范圍為1.0 MPa～16.7 MPa，平均值為14.7 MPa，形成深度為0.33～0.56 km，平均深度為0.48 km。表明臥龍崗銻礦為中低溫、低鹽度的淺成熱液礦床。

2.2 微量及稀土元素特征

由表2可見，礦石的ΣREE主要為(107.55～151.31)×10-6，w(LREE)/w(HREE)比值在7.83～8.24之間，(La/Yb)N比值介于8.03～9.40之間，δEu分布于0.59～0.67之間，δCe為0.97，展示出輕稀土(LREE)富集、LREE分餾程度高、Eu中輕度虧損、Ce輕度虧損的特征，呈向右傾斜的稀土配分模式。圍巖ΣREE分別達(dá)(9.60～132.85)×10-6，w(LREE)/w(HREE)比值在7.36～105.60之間，(La/Yb)N比值介于8.30～950.42之間，δEu分布于0.58～1.58之間，δCe在0.03～1.01之間，展示出輕稀土富集(LREE)、LREE分餾程度高、Eu中—輕度虧損、Ce無明顯異常的特征，呈向右傾斜的稀土配分模式(圖5)。

圖5 臥龍崗銻礦區(qū)礦石、圍巖稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖(球粒隕石數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[15])

表2 臥龍崗銻礦區(qū)礦石、圍巖的稀土元素含量

根據(jù)成礦帶內(nèi)不同時代地層巖石中成礦元素及其伴生的微量元素含量(表3)可以看出，不同時期地層和不同沉積環(huán)境的沉積巖石中元素含量存在明顯的差異。Pb、Cu、Zn、Ag、W 總體反應(yīng)區(qū)域地球化學(xué)背景值，與黎彤值(1976)[16]相比含量基本一致。與礦化有關(guān)的石英脈中Sb、Hg含量明顯偏高，比三疊紀(jì)地層中的含量還高。除了Ag元素以外，二疊紀(jì)地層其他元素的含量明顯高于三疊紀(jì)地層中元素的含量。無論在二疊紀(jì)地層巖石、三疊紀(jì)地層巖石及礦化石英脈中Sb、Hg元素含量明顯高于區(qū)域背景值。

表3 臥龍崗—黃羊嶺一帶不同時代地層巖石元素含量

2.3 氫氧同位素特征

成礦期的石英的δ18O和 δD 分別為 8.4‰～11.4‰ 和-65.15‰～59.74‰。按照前人總結(jié)出來的石英與水體系氧同位素平衡方程[17]計算得出：石英中成礦流體的 δ18OH2O為-5.76‰～-2.76‰。從 δ18O-δD 組合關(guān)系圖(圖6)可以看出，臥龍崗銻礦投點位集中在大氣降水成礦熱液范圍內(nèi)，其 δ18OH2O值小于巖漿水和變質(zhì)水的值，而 δ18OH2O和 δD 投在典型巖漿熱液和變質(zhì)熱液區(qū)的左側(cè)，暗示成礦流體可能受其的影響。臥龍崗銻礦的投點靠近天然降水線，暗示著成礦流體中加入了大量的天水或者與圍巖發(fā)生了低程度的水巖反應(yīng)。氫-氧同位素的分析結(jié)果(圖6、圖7)表明，臥龍崗銻礦的成礦流體主要來自天然降水，可能受巖漿成因水和變質(zhì)成因水的影響；與秦—祁—昆銻礦帶內(nèi)的 δ18OH2O值相比，較高的原因可能是天然降水在深部循環(huán)過程中萃取二疊系黃羊嶺組沉積巖中物質(zhì)、搬運、沉淀成礦過程中，與圍巖進(jìn)行交代反應(yīng)，有強(qiáng)烈的氧同位素交換，且水巖比值較小，使得 δ18OH2O值更接近地層中的 δ18OH2O值。

圖6 臥龍崗銻礦δ18O和δD組成關(guān)系圖解(底圖據(jù)文獻(xiàn)[17])

圖7 臥龍崗銻礦區(qū)H-O同位素組成與天然H-O同位素儲存庫對比圖解(據(jù)Rollison et al.，1993 [18])

2.4 硫同位素特征

將臥龍崗銻礦區(qū)的南北兩個礦段的不同礦體采集了6件輝銻礦樣品，結(jié)合前期在臥龍崗礦區(qū)的14件輝銻礦樣品的δ34S值的變化范圍在-13.0‰～5.7‰ 之間[19]，變化范圍較大(圖8)，主要為負(fù)值，集中在-5‰ 左右，表明臥龍崗銻礦的硫是來源多樣、成因較為復(fù)雜。

圖8 臥龍崗銻礦床輝銻礦δ34S值分布圖

3 礦床成因分析

1)根據(jù)臥龍崗銻礦床地質(zhì)特征及流體包裹體、穩(wěn)定同位素、微量及稀土元素等地球化學(xué)特征，綜合對比不同時代地層巖石的微量元素含量特征分析表明，臥龍崗銻礦成礦物質(zhì)Sb應(yīng)來源于二疊系碎屑巖。

2)圍巖與礦石稀土元素的配分模式均呈右傾，表明其來源具有相似性，成礦物質(zhì)來源可能是二疊系黃羊嶺組；對臥龍崗銻礦多個礦體礦石中的硫同位素分析結(jié)果表明，硫的來源不同，硫成因較為復(fù)雜，可能為多來源的。H-O同位素分析表明，成礦流體主要來自天然降水有關(guān)成礦流體，可能受巖漿成因水及巖漿后期熱液或變質(zhì)成因水的影響。

3)前期調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)[19-20]，距離臥龍崗銻礦西側(cè)不到1 km臥龍崗二長花崗斑巖巖體中心相為中—粗粒二長花崗斑巖、巖體邊緣為中—細(xì)粒的二長花崗斑巖，與圍巖接觸邊界上有明顯的冷凝邊，且邊緣見銻礦化，局部可見褐黃色的銻華[20]。晚三疊世臥龍崗巖體侵位到二疊系黃羊嶺組，晚侏羅世巖體局部受到其他熱液的影響發(fā)生淺變質(zhì)作用[21]。燕山早期黑石北湖—三道河子巖漿活動提供的巖漿熱液和熱動力驅(qū)使經(jīng)過深部循環(huán)的大氣降水沿區(qū)域的次級斷層及裂隙運移[2，19]，使得二疊系黃羊嶺組礦源層中成礦物質(zhì)活化、萃取浸出，與下滲的大氣降水形成成礦熱液，在巖漿活動提供的熱動力驅(qū)動下不斷上升，與周圍圍巖發(fā)生交代作用，在區(qū)域斷裂及次級斷裂交匯的有利部位沉淀、富集，形成臥龍崗銻礦。

4 結(jié)論

1)臥龍崗銻礦主要賦礦圍巖為二疊系黃羊嶺組，礦體主要發(fā)育于與臥龍崗斷裂F7平行的次級斷層、節(jié)理、裂隙中，具有明顯的層控和構(gòu)造控礦特征。

2)成礦有關(guān)的流體主要來自天然降水，可能受巖漿水和變質(zhì)水的影響，成礦金屬物質(zhì)來源于二疊系黃羊嶺組。

3)在燕山早期巖漿活動提供的熱液和熱動力驅(qū)動下，經(jīng)過深部循環(huán)的大氣降水沿次級斷裂及裂隙進(jìn)入二疊系黃羊嶺組中，將成礦物質(zhì)活化、萃取出來，與下滲的大氣降水形成成礦熱液上升過程中不斷與周圍圍巖發(fā)生交代作用，在區(qū)域斷裂及次級斷裂交匯的有利成礦部位發(fā)生沉淀作用，形成臥龍崗銻礦。