滇西北紅牛-紅山銅鉬礦床元素遷移趨勢(shì)及蝕變分帶特征

曹振梁,劉學(xué)龍,陶興雄,李守奎,3,魏志毅,周杰虎,李方蘭,陸波德,劉 雪

(1.昆明理工大學(xué) 國(guó)土資源工程學(xué)院,云南 昆明 650093;2.云南黃金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司,云南 昆明 650299;3.云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,云南 昆明 650051)

0 引 言

滇西北紅牛-紅山銅鉬礦床位于云南省香格里拉市格咱鄉(xiāng),構(gòu)造位于云南三江造山帶義敦島弧南端的中甸弧,是義敦島弧內(nèi)最大的矽卡巖礦床[1-2].總體近北北西向展布.該區(qū)域在晚古生代為碳酸巖臺(tái)地環(huán)境;在二疊紀(jì)至早三疊世時(shí),轉(zhuǎn)變?yōu)楸粍?dòng)大陸邊緣環(huán)境,過程隨著東側(cè)甘孜-理塘小洋盆的發(fā)育;在中三疊世末至晚三疊世初,甘孜-理塘小洋盆向西發(fā)生俯沖,形成主動(dòng)大陸邊緣;晚三疊世為巖漿弧發(fā)育階段[3],中甸地區(qū)出露地層為三疊系下、中統(tǒng)碎屑巖夾碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖,上統(tǒng)復(fù)理石砂板巖夾火山巖、碳酸鹽巖.區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育,NW向斷裂規(guī)模較大,發(fā)育較早,與區(qū)域主構(gòu)造線方向一致,多屬逆斷層;NE向斷裂規(guī)模較小,發(fā)育較晚,常錯(cuò)開NW向斷裂.紅牛-紅山銅鉬礦床主要的礦化類型矽卡巖型礦化、斑巖型礦化產(chǎn)于同一區(qū)域地質(zhì)事件的不同階段,通過野外觀察及鉆孔編錄可發(fā)現(xiàn)大理巖、角巖、斑巖、矽卡巖中均可見不同程度的礦化.

前人對(duì)滇西北紅牛-紅山銅鉬礦床研究做了大量工作[1,3-10],如紅牛銅礦石榴子石特征:紅牛銅礦床石榴子石集中產(chǎn)出于矽卡巖中,少量產(chǎn)出于矽卡巖化大理巖和角巖中,具有明顯的兩期,且均發(fā)育礦化;地球化學(xué)特征;礦物學(xué)特征;成礦物質(zhì)來源及流體包裹體;同位素特征;勘查系統(tǒng)模型等.本文通過對(duì)礦區(qū)主要巖礦石類型進(jìn)行元素遷移規(guī)律分析,來揭示不同成礦類型的成礦規(guī)律.同時(shí)對(duì)蝕變分帶特征進(jìn)行厘定,為該區(qū)下一步找礦提供理論依據(jù).

1 礦床地質(zhì)特征

紅牛-紅山銅鉬礦床出露地層主要為三疊系上統(tǒng)曲嘎寺組(T3q)和圖姆溝組(T3t),總體為一單斜構(gòu)造,賦礦層位為曲嘎寺組二段大理巖、角巖,含礦巖性主要為矽卡巖,另有斑巖,少量角巖(如圖1),根據(jù)鉆孔編錄情況,礦體頂、底板主要為大理巖、角巖,部分為矽卡巖.該區(qū)礦體總體呈北西-南東向平行展布,形態(tài)多為似層狀、透鏡狀、脈狀,并與圍巖呈漸變關(guān)系.

根據(jù)野外調(diào)查、鉆孔編錄及鏡下觀察(如圖2)發(fā)現(xiàn),紅牛-紅山銅鉬礦床表層主要出露閃長(zhǎng)玢巖及石英二長(zhǎng)斑巖,深部為隱伏的花崗斑巖,均與銅鉬礦化關(guān)系密切.深部具較強(qiáng)銅的銅鉬礦化與圍巖接觸帶形成矽卡巖型銅礦;同時(shí)可見呈稠密浸染狀分布的黃銅礦、磁鐵礦體,局部發(fā)育含白鎢礦的石英脈.矽卡巖為最主要含礦巖石類型,石榴子石、透輝石、透閃石、硅灰石、綠簾石等典型的矽卡巖礦物在其中均可見,礦石類型則主要為兩種,矽卡巖礦石和斑巖型礦石,其中矽卡巖礦石為塊狀稠密浸染狀,斑巖型礦石則為細(xì)脈浸染狀.前者為該區(qū)最主要的礦石類型.

1:第四系;2:圖姆溝組碎屑巖夾火山巖;3:曲嘎寺組三段碎屑巖夾灰?guī)r;4:曲嘎寺組二段碎屑巖夾灰?guī)r;5:閃長(zhǎng)玢巖;6:石英二長(zhǎng)斑巖;7:石英閃長(zhǎng)玢巖;8:大理巖;9:矽卡巖;10:斷層及編號(hào);11:地質(zhì)界線;12-礦體及編號(hào) 1:Quaternary system; 2:Clastic rocks interspersed with volcanic rocks of Tumgou Formation; 3:Clastic rocks interspersed with volcanic rocks in the third member of Qugasi Formation; 4:Clastic rocks interspersed with volcanic rocks in the second member of Qugasi Formation; 5:Diorite porphyrite; 6:Quartz-monzonite porphyry; 7:Quartz diorite porphyrite; 8:Marble; 9:Skarn; 10:Fault and number; 11:Geological boundary; 12:Orebody and number圖1 紅牛-紅山銅鉬礦床區(qū)域地質(zhì)背景圖(據(jù)文獻(xiàn)[3]修改)Fig.1 Regional geological background map of Hongniu-Hongshan copper-molybdenum deposit (modified according to Zhou Yunman et al.,2020[3])

2 樣品采集與測(cè)試結(jié)果

本次共采集測(cè)試紅牛-紅山銅鉬礦區(qū)巖(礦)石樣品共20件,其中大理巖共1件(HN21-108采樣于2ZK51,321.4 m),矽卡巖化大理巖共1件(HN21-109采樣于2ZK51,324.11 m),矽卡巖共7件(HN21-11采樣于4ZK58,269.42 m 處,HN21-110采樣于2ZK51,325.93 m,HN21-113采樣于2ZK51,334.61 m 處,HN21-27采樣于3987-3CD1,KT2拉底,HN21-28和HN21-28-1采樣于3987-3CD1-KT2拉底,HN21-29采樣于3987-3CD1,KT3-1拉底,HN21-53采樣于4059,KT4-2處,HN2-31采樣于99°53′3.17″,28°07′15.26″,h=4 342 m 處),斑巖樣品分為兩種:花崗斑巖樣品HN21-78、HN21-80、HN21-98、HN21-105分別采自HZK17-12鉆孔 1 026.7 m、1 050.0 m、1 473.2 m、1 492.4 m位置, 石英二長(zhǎng)斑巖樣品HN-1采自4047中段12CD1巷道,HN21-147、HN21-149分別采自紅牛礦區(qū)地表D0005點(diǎn)位(N28°7′24″,E99°53′11″,H約 4 1965 m)、D0006點(diǎn)位(N28°7′30″,E99°53′,H約 4 205.3 m),HN21-150、HN21-151分別采自15ZK52鉆孔 1 070.8 m、1 085.0 m 位置.紅牛礦區(qū)典型礦體剖面圖見圖3.

A:稀疏浸染狀黃銅礦與閃鋅礦交代共生;B:黃銅礦呈不規(guī)則粒狀,它形晶,被脈石礦物所切穿,黃鐵礦呈交代骸晶結(jié)構(gòu)、半自形晶粒狀結(jié)構(gòu);C:稠密浸染狀黃銅礦與稀疏浸染狀閃鋅礦交代共生,閃鋅礦圍繞脈石礦物顆粒邊緣生長(zhǎng);D:稠密浸染狀黃銅礦交代黃鐵礦,呈交代殘余結(jié)構(gòu);E:黃鐵礦呈充填交代結(jié)構(gòu)分布在石榴子石顆粒裂隙中;F:黃銅礦呈充填交代結(jié)構(gòu)分布在脈石礦物空隙中,輝鉬礦呈集束狀分布;G:黃銅礦呈充填交代結(jié)構(gòu)分布在稠密浸染狀磁鐵礦孔隙中,磁鐵礦呈它形-半自形晶粒狀;H:稠密浸染狀黃鐵礦與方鉛礦交代共生,方鉛礦具典型黑三角孔結(jié)構(gòu);I:閃鋅礦呈充填交代結(jié)構(gòu)、它型填隙結(jié)構(gòu)分布在脈石礦物孔隙和裂隙中.Ccp:黃銅礦;Sp:閃鋅礦;Py:黃鐵礦;Mag:磁鐵礦;Gn:方鉛礦;Grt:石榴子石圖2 紅牛-紅山銅鉬礦床典型礦物鏡下照片F(xiàn)ig.2 Microscopic photos of typical minerals in Hongniu-Hongshan copper-molybdenum deposit

圖3 紅牛-紅山典型礦體剖面圖(據(jù)文獻(xiàn)[7]修改)Fig.3 Section map of Hongniu-Hongshan typical ore body (modified according to Peng Huijuan,2014[7])

測(cè)試在澳實(shí)(廣州)分析測(cè)試中心進(jìn)行(見表1),主量元素(SiO2、Al2O3、TFe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、TiO2、MnO、P2O5)采用X射線熒光光譜法(XRF),實(shí)驗(yàn)儀器為荷蘭PANalyticalPW2424型X射線熒光光譜儀,微量、稀土元素(稀土元素包括La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Ge、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu,除主量元素、稀土元素外,表中其他元素為微量元素)測(cè)試采用四酸消解法電感耦合等離子體質(zhì)譜法ICP-MS,實(shí)驗(yàn)儀器為美國(guó)Agilent5110型電感耦合等離子體發(fā)射光譜和美國(guó)Agilent7900型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀.

測(cè)試結(jié)果見表1.受篇幅限制,數(shù)據(jù)處理過程不予展示,需要可與作者聯(lián)系.

表1 紅牛-紅山銅鉬礦床20件巖石礦樣品全巖主微量、稀土元素?cái)?shù)據(jù)

續(xù)表1

續(xù)表1

3 元素遷移規(guī)律

開放環(huán)境的地質(zhì)體系過程中,經(jīng)常伴隨有物質(zhì)組分(元素)的活動(dòng)和遷移.而質(zhì)量平衡計(jì)算作為定量研究限定地質(zhì)體系中物質(zhì)組分(元素)活動(dòng)和遷移的重要手段,已經(jīng)被許多學(xué)者應(yīng)用到科學(xué)研究中[11-13],也建立了許多質(zhì)量平衡計(jì)算公式和相關(guān)的方法[14].本文利用Grant(1986)方程[15-16]對(duì)紅牛-紅山銅鉬礦床所涉及的成礦系統(tǒng)、不同巖礦石類型之間元素遷移特征,元素遷移質(zhì)量變化率、遷移量特征等進(jìn)行深入探討,揭示紅牛-紅山銅鉬礦床的元素遷移規(guī)律.熱液蝕變是該礦床巖石質(zhì)量變化的主要原因之一,很難對(duì)其進(jìn)行定量研究.研究單一組分的遷移規(guī)律特征不僅要考慮地質(zhì)過程中該組分的遷入遷出程度,還要考慮其他組分含量變化及總體系質(zhì)量變化的影響.選取某一個(gè)(或幾個(gè))組分作為不活動(dòng)組分,即可建立起相對(duì)應(yīng)的開放體系過程前后的關(guān)系,便可進(jìn)一步確定參與過程中任意組分的遷移情況.計(jì)算方法參考[14,17].

根據(jù)研究區(qū)地質(zhì)條件與研究目的,本次共分析測(cè)試紅牛-紅山銅鉬礦床不同巖性、不同礦化程度的巖(礦)石共計(jì)20件,確定惰性組分是進(jìn)行質(zhì)量平衡計(jì)算的關(guān)鍵,由Grant方程可知:不論是對(duì)于原巖還是蝕變巖,不活動(dòng)元素的投影點(diǎn)都分布在一條線性方程所代表的直線上或者它的附近,其元素比值均保持不變,這條線就是Isocon線[14].以往研究表明,鈦和鋁均為親石元素,熔點(diǎn)較高,氧化物的溶解度極小,同時(shí)Z/R值均為5.9,可以作為惰性組分.另外,鈦和鋁一般在巖漿結(jié)晶作用中發(fā)生類質(zhì)同象規(guī)律的分異,或在偉晶巖氣成作用過程中以鹵素絡(luò)合物形式遷移富集,而在其它條件下,即使處于矽卡巖化作用中300～700 ℃ 條件下,它們?nèi)詫儆诙栊越M分[18].

同時(shí)比較TiO2和Al2O3在地殼中的含量,TiO2含量較少,不易于比較和計(jì)算,因此選擇Al2O3為惰性組分,運(yùn)用Gresens方程對(duì)演化過程元素遷移進(jìn)行定量分析,總結(jié)紅牛-紅山銅鉬礦床各演化類型中各元素遷移演化特征.

紅牛-紅山銅鉬礦床主要巖礦石類型包括大理巖、角巖、矽卡巖、矽卡巖化角巖、矽卡巖化大理巖、石英二長(zhǎng)斑巖、花崗斑巖.通過計(jì)算結(jié)果總結(jié)元素遷移特征.

矽卡巖化大理巖過程質(zhì)量變化率為-0.64%,而主要的成礦類型斑巖演化為矽卡巖礦石(中間含矽卡巖蝕變過程)質(zhì)量變化率則高達(dá)723.24%,斑巖→矽卡巖階段為40.35%.

斑巖演化到矽卡巖礦石質(zhì)量變化率達(dá)到723.24%,說明在該區(qū)的成礦過程中,該階段成礦系統(tǒng)為開放系統(tǒng),且質(zhì)量為大量富集增加,同時(shí)說明在該階段有大量外來物質(zhì)參與成礦作用過程.整體成礦系統(tǒng)反映的質(zhì)量變化特征是由不同蝕變演化的質(zhì)量變化疊加而得到的最終結(jié)果:由計(jì)算可知斑巖—矽卡巖—礦石階段占整體變化的85%以上,表明該階段為成礦的主要階段,提供了成礦系統(tǒng)的主要物質(zhì)來源.而大理巖的矽卡巖化階段質(zhì)量變化率僅為-0.64%,說明在矽卡巖化階段,CaO、MgO的減少為矽卡巖礦物生成提供了物質(zhì)來源,但由于整個(gè)階段質(zhì)量帶入帶出較少,說明該階段雖然有一定程度的元素遷移,但是并不是該地區(qū)主要的成礦階段,與成礦關(guān)系不大.

另外,斑巖中Na2O含量為1.78%～3.27%,平均值為2.61%;K2O含量4.67%～10.55%,平均值為6.42%,Na2O

下面將分別討論各類元素的遷移趨勢(shì).在各質(zhì)量平衡圖解中CA說明該階段發(fā)生的熱液交代作用強(qiáng)烈.CO表示起始階段.

1) 主量元素遷移趨勢(shì)

經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理后,由圖4(a)可知,在大理巖→矽卡巖化大理巖階段,TFe2O3、TiO2組分強(qiáng)烈遷入,MnO、P2O5少量遷入,MgO、CaO強(qiáng)烈遷出,SiO2、CaO少量遷出,而Al2O3未發(fā)生明顯遷移;而矽卡巖化大理巖→矽卡巖階段,僅有TiO2少量遷入,MgO、CaO、MnO、K2O強(qiáng)烈遷出,TFe2O3、SiO2、P2O5少量遷出.在大理巖→矽卡巖化大理巖→矽卡巖演化階段中,僅有TiO2全過程富集,向矽卡巖方向遷入,但在矽卡巖化大理巖→矽卡巖階段遷移率略有下降.其余主量元素SiO2、TFe2O3、MgO、CaO、K2O、MnO、P2O5均顯示為不同程度遷出,在逐步矽卡巖化過程中CaO、MgO的明顯發(fā)生遷出,說明在過程中為矽卡巖提供充足的物質(zhì)成分,形成如石榴子石、透輝石、硅灰石、透閃石、綠簾石等的矽卡巖礦物所需的環(huán)境,雖然由于LOI的影響導(dǎo)致部分主量元素含量增多卻顯示出遷移率降低,但SiO2、TFe2O3、K2O、Na2O、MnO、P2O5大致與矽卡巖化呈正相關(guān),反之CaO、MgO呈負(fù)相關(guān).

在全階段(斑巖→矽卡巖→矽卡巖礦石),如圖4(b) MgO、TFe2O3、CaO強(qiáng)烈遷入, Na2O少量遷出,K2O強(qiáng)烈遷出,從斑巖→矽卡巖階段P2O5、TiO2少量遷出,在矽卡巖→矽卡巖礦石呈少量遷入趨勢(shì),Al2O3未發(fā)生明顯遷移; MnO、SiO2在斑巖→矽卡巖少量遷出,在矽卡巖→矽卡巖礦石強(qiáng)烈遷入,表明MgO、TFe2O3、CaO、MnO、SiO2是持續(xù)的遷入富集過程,同時(shí)大多數(shù)元素表現(xiàn)為強(qiáng)烈遷入遷出且變化較大.

(a) (b)圖4 (a) 紅牛-紅山銅鉬礦床大理巖矽卡巖化階段主量元素遷移質(zhì)量平衡圖解;(b) 紅牛-紅山銅鉬礦床斑巖矽卡巖礦石階段主量元素遷移質(zhì)量平衡圖解Fig.4 (a) Mass balance diagram of major element migration in marble skarn stage of Hongniu-Hongshan copper-molybdenum mining area; (b) Mass balance diagram of major element migration in porphyry skarn ore stage in Hongniu-Hongshan copper-molybdenum mining area

2) 微量元素遷移趨勢(shì)

在大理巖→矽卡巖化大理巖的熱液蝕變作用過程中(如圖5),S、Bi、Ag、Co、As、Cu、Pb、Ni、Zn、Hf、Sn強(qiáng)烈遷入,Nb、Th、Li、Sc、Mo、Y、Cs、Rb、Zr、Sr、V少量遷入, W、Ga少量遷出,Ba、U強(qiáng)烈遷出,Ta、Be未有明顯遷入遷出;矽卡巖化大理巖→矽卡巖階段,S、Bi、As、Zr、Sn、W、Th少量遷入,Mo、Ba、Hf強(qiáng)烈遷入,Sc、Ga、Ag、Co、Cu、Pb、Y、Ni、Zn、Cs、Rb、Sr、V少量遷出,U、Li強(qiáng)烈遷出,而Ta、Be表現(xiàn)為未有明顯遷入遷出.總結(jié)可發(fā)現(xiàn),大理巖→矽卡巖化大理巖階段有元素的強(qiáng)烈遷入遷出,而矽卡巖化大理巖→矽卡巖階段元素遷入遷出則相對(duì)緩和,說明前一階段的變化更為劇烈,盡管有些元素表現(xiàn)為遷出,但全階段仍綜合表現(xiàn)為元素遷入.成礦元素W、Mo、Ag、Cu、Zn、Pb均表現(xiàn)為富集遷入,說明大理巖矽卡巖化階段是重要的成礦階段.

圖5 紅牛-紅山銅鉬礦床大理巖矽卡巖化階段微量元素遷移質(zhì)量平衡圖解Fig.5 Mass balance diagram of trace element migration in the dacite smectite stage of the Hongniu-Hongshan copper-molybdenum deposit

親石元素Mo在全過程兩個(gè)階段均表現(xiàn)為富集,顯示為熱液作用下的遷入量增加.

Ag在第一階段(大理巖→矽卡巖化大理巖)表現(xiàn)為大量富集,而在第二階段則表現(xiàn)為少量遷出.

作為主要的成礦元素Cu在大理巖矽卡巖化全階段大量富集遷入到矽卡巖中,說明大理巖矽卡巖化的過程是主要的成礦元素富集過程.

在斑巖→矽卡巖→矽卡巖礦石的熱液蝕變作用過程中(如圖6),Sn、Ag、As、Co、Bi、Ni、Y、Zn、V、Mo、Cu全階段強(qiáng)烈遷入,而Nb、Ta、Th少量遷出,Cs、Be在斑巖→矽卡巖階段少量遷出,而在矽卡巖→矽卡巖礦石階段強(qiáng)烈遷入;Li、U、W在第一階段強(qiáng)烈遷出,而在第二階段強(qiáng)烈遷入;Hf在第一階段少量遷出,在第二階段強(qiáng)烈遷出;Ba、Zr、Rb全階段強(qiáng)烈遷出;Sr第一階段強(qiáng)烈遷出,第二階段強(qiáng)烈遷入.分析兩個(gè)階段各元素遷入遷出情況可知,作為最主要的成礦元素Mo、Cu在斑巖→矽卡巖→矽卡巖礦石的熱液蝕變作用全階段均表現(xiàn)為大量富集遷入,而在矽卡巖→矽卡巖礦石階段,Mo遷移趨勢(shì)雖然仍呈強(qiáng)烈遷入,但程度明顯弱于Cu,Cu在這一階段更強(qiáng)烈地富集,說明Mo最主要是在斑巖→矽卡巖階段富集成礦,而Cu則表現(xiàn)為全階段的強(qiáng)烈遷入富集.同時(shí)從圖中的趨勢(shì)分析斑巖→矽卡巖→矽卡巖礦石蝕變階段成礦元素的富集(尤其是Cu、Mo)遠(yuǎn)大于大理巖矽卡巖化過程的富集,說明該地區(qū)斑巖→矽卡巖→矽卡巖礦石階段為最主要的蝕變礦化類型.

圖6 紅牛-紅山銅鉬礦床斑巖矽卡巖礦石階段微量元素遷移質(zhì)量平衡圖解Fig.6 Mass balance diagram of trace element migration in the porphyritic skarn ore stage of the Hongniu-Hongshan copper-molybdenum deposit

3) 稀土元素遷移趨勢(shì)

與主量微量的強(qiáng)烈遷入遷出不同,稀土元素大多數(shù)表現(xiàn)為少量遷入遷出,在大理巖階段(如圖7(a))僅有Pr、La、Ce在大理巖→矽卡巖化大理巖表現(xiàn)為強(qiáng)烈遷入,而Dy、Er、Yb、Gd全階段均表現(xiàn)為強(qiáng)烈遷出,Tm、Tb、Ho、Lu表現(xiàn)為全階段少量遷出,這說明在大理巖矽卡巖化階段稀土元素大多呈現(xiàn)遷出趨勢(shì).

在斑巖→矽卡巖→矽卡巖礦石熱液蝕變作用階段(如圖7(b))所有稀土元素整體均表現(xiàn)為遷入,而矽卡巖→矽卡巖礦石階段均表現(xiàn)為強(qiáng)烈遷入.說明矽卡巖礦石相對(duì)富集稀土元素.稀土元素為不活沷元素,在風(fēng)化作用、熱液蝕變作用下均保持不活潑性,在熱液體系中,稀土元素可以有效指示成礦流體來源、解釋金屬礦床成因.

(a) (b)圖7 (a) 紅牛-紅山銅鉬礦床大理巖矽卡巖化階段稀土元素遷移質(zhì)量平衡圖解;(b) 紅牛-紅山銅鉬礦床斑巖矽卡巖礦石階段稀土元素遷移質(zhì)量平衡圖解Fig.7 (a) Mass balance diagram of rare earth element migration in the dacite smectite stage of the Hongniu-Hongshan copper-molybdenum deposit; (b) Mass balance diagram of rare earth element migration in porphyry skarn ore stage in Hongniu-Hongshan copper-molybdenum mining area

根據(jù)元素遷移趨勢(shì)及相關(guān)性分析,發(fā)現(xiàn)成礦元素Cu、Ag與Zn、Fe呈明顯正相關(guān),并在矽卡巖化階段大量富集遷入,說明這些元素與矽卡巖化階段的雙交代作用有密切關(guān)系.而Cu、Ag、Zn、Fe與SiO2、Al2O3、CaO、MgO等成分呈明顯負(fù)相關(guān)性或無關(guān)性,這表明富CaO、MgO的大理巖和富SiO2、Al2O3的斑巖礦化程度不好,當(dāng)兩者受到較強(qiáng)的交代蝕變作用時(shí),發(fā)生SiO2、Al2O3、CaO、MgO的元素遷出后有可能大量富集成礦,而這一遷出過程大多發(fā)生在其矽卡巖化階段,這表明矽卡巖化過程有利于該地區(qū)的成礦.

4 蝕變分帶特征

根據(jù)野外觀察及巖芯編錄情況,紅牛銅礦具有較明顯的蝕變分帶特征,區(qū)內(nèi)巖芯中廣泛發(fā)育有矽卡巖化的大理巖、角巖和石榴子石矽卡巖、透輝石矽卡巖、硅灰石矽卡巖等不同類型的矽卡巖.

紅牛-紅山銅鉬礦床中矽卡巖主要由富鈣或富鎂的硅酸鹽礦物組成,主要為鈣矽卡巖,且礦物種類眾多,礦物成分復(fù)雜,主要的矽卡巖礦物有石榴子石、透輝石、透閃石、綠簾石、硅灰石等.局部可見黃鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦、磁黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦等金屬礦物.其中金屬礦物常呈浸染狀、團(tuán)斑狀、等形態(tài)產(chǎn)出(如圖8),大多數(shù)巖芯顏色呈灰色或暗灰色,相對(duì)密度較大.

矽卡巖期早期的矽卡巖礦物以石榴子石、透輝石、硅灰石為主,晚期主要礦物則為透閃石、綠簾石等含水硅酸鹽礦物,氧化物階段則生成少量石英、綠簾石,礦石礦物主要有磁黃鐵礦、輝鉬礦以及少量白鎢礦.

石英-硫化物期分為兩個(gè)階段:早期硫化物階段,晚期硫化物階段.早期階段主要在高-中溫?zé)嵋簵l件下生成碳酸鹽礦物(方解石為主)、綠簾石等.晚期在中溫?zé)嵋簵l件下形成更多的碳酸鹽礦物.該階段中成礦流體溫度逐漸下降,金屬硫化物礦物主要是黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等.

表生期:該階段主要進(jìn)行風(fēng)化作用,地表可見少量的孔雀石和藍(lán)銅礦(見表2).

紅牛-紅山銅鉬礦床具有明顯的垂直分帶.以2ZK51、4ZK58、14ZK50為例(如圖9).2ZK51在垂直方向上巖性特征由頂板到底板大致為大理巖→矽卡巖化大理巖→矽卡巖→角巖→矽卡巖的變化,其中巖層上部可見大理巖→矽卡巖化大理巖呈韻律性的反復(fù)出現(xiàn),賦礦層位主要為矽卡巖,在礦化較好的矽卡巖化大理巖和矽卡巖中均可見較明顯的脈石礦物出現(xiàn),主要為方解石和石英.礦化主要為弱黃銅礦化、磁黃鐵礦化.4ZK58在垂直方向上巖性特征由頂板到底板大致具有大理巖→長(zhǎng)英質(zhì)角巖→矽卡巖,其中有較明顯的角巖→矽卡巖化角巖→矽卡巖→矽卡巖化大理巖→大理巖的巖性變化過渡情況,大理巖層厚度明顯大于角巖和矽卡巖,但礦化情況并不好,多見星點(diǎn)狀的黃鐵礦、黃銅礦,主要賦礦巖性為矽卡巖.14ZK50從頂板到底板的巖性特征變化大致為角巖→矽卡巖→矽卡巖化角巖,并且呈韻律性的反復(fù)出現(xiàn),與2ZK51、4ZK58鉆孔不同,該鉆孔僅見極薄的大理巖層(約 0.5 m).礦化種類較多且明顯,黃鐵礦化、黃銅礦化、磁黃鐵礦化均可見,矽卡巖、矽卡巖化角巖、角巖的礦化程度依次減弱,主要的賦礦巖性仍是矽卡巖.

圖9 紅牛-紅山銅鉬礦床典型鉆孔柱狀圖Fig.9 Typical borehole histogram of Hongniu-Hongshan copper-molybdenum deposit

總體來看(圖9),垂直分帶上2ZK51、4ZK58表現(xiàn)出大理巖、矽卡巖的交替出現(xiàn),中間夾雜少量的角巖,而14ZK50則主要表現(xiàn)為角巖與矽卡巖的韻律性變化.這說明三者關(guān)系密切,矽卡巖的原巖主要來自大理巖.從蝕變類型分析,該區(qū)最主要的蝕變類型為矽卡巖化,在角巖、大理巖的矽卡巖化過程以及斑巖演化為矽卡巖的階段,大量富集成礦,礦化幾乎伴隨整個(gè)過程,這就造成從礦化程度分析,矽卡巖的礦化程度最高,礦化種類最豐富,磁性最強(qiáng)(含磁黃鐵礦和磁鐵礦時(shí)),礦物組合最多,角巖次之,大理巖最弱.該區(qū)石榴子石為最主要的矽卡巖礦物,大量產(chǎn)出,說明大多數(shù)矽卡巖處于矽卡巖期早期階段,從礦物組合來看,多見石榴子石+透輝石、石榴子石+黃銅礦、石榴子石+透輝石+黃銅礦.

同時(shí)從礦石礦物的形態(tài)、產(chǎn)出關(guān)系可發(fā)現(xiàn),該區(qū)礦石構(gòu)造主要為星點(diǎn)狀構(gòu)造、細(xì)脈-浸染狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、團(tuán)斑狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造.

現(xiàn)對(duì)礦物交代的化學(xué)過程進(jìn)行分析.中酸性巖漿經(jīng)過上升侵位過程時(shí),釋放大量的熱能,導(dǎo)致圖姆溝組砂板巖(夾灰?guī)r)和曲嘎寺組灰?guī)r重結(jié)晶形成角巖和大理巖.在此過程中,巖漿揮發(fā)相還沒完全分離,少量高鋁低鐵的巖漿流體在圍巖中發(fā)生小規(guī)模流動(dòng),并與圍巖中的泥質(zhì)組分進(jìn)行少量的物質(zhì)交換,形成含有透輝石的鈣硅酸鹽角巖[20-21],紅牛-紅山銅鉬礦床的塊狀矽卡巖由高溫?zé)崴芤貉貛r體接觸帶和圍巖巖性界面,通過滲濾交代作用及局部擴(kuò)散作用而生成.隨著交代反應(yīng)的加劇,生成大量石榴子石、透輝石、硅灰石等矽卡巖礦物,原巖結(jié)構(gòu)和礦物完全改變,同時(shí)造成大理巖CO2丟失,密度增加,體積減少,使原巖孔隙度和滲透性增加,有利于金屬以絡(luò)合物形式搬運(yùn).CO2進(jìn)入成礦流體,增強(qiáng)了流體萃取鐵、銅等礦物的能力.

5 結(jié) 論

本次研究以質(zhì)量平衡方法、野外調(diào)查及鉆孔編錄為基礎(chǔ),對(duì)于紅牛-紅山銅鉬礦床的元素遷移規(guī)律和蝕變分帶特征進(jìn)行了探討總結(jié),結(jié)論如下:

1) 紅牛-紅山銅鉬礦區(qū)最主要的蝕變成礦類型為斑巖→矽卡巖→矽卡巖礦石,大理巖→矽卡巖化大理巖→矽卡巖雖然也有一定程度的元素遷移,但并不占據(jù)主要地位.

2) 在三種蝕變成礦類型中,矽卡巖化階段均為良好的成礦階段,同時(shí)作為該區(qū)最主要的成礦元素Cu、Mo,根據(jù)元素遷移質(zhì)量平衡圖解可知,Cu在斑巖→矽卡巖→矽卡巖礦石全過程大量富集遷入,而Mo主要在第一階段(即斑巖→矽卡巖)大量富集,在矽卡巖→矽卡巖礦石階段則遷入程度較弱.

3) 該區(qū)具有較明顯的蝕變分帶特征,垂直方向上可見明顯的韻律變化(大理巖→矽卡巖化大理巖、角巖→矽卡巖化角巖→角巖),同時(shí)發(fā)現(xiàn)大理巖的厚度明顯大于角巖,表明三者具有密切關(guān)系,矽卡巖的原巖主要為大理巖.