滇西叫雞冠梁子鐵多金屬礦床成因及成礦流體來源探討
——來自方解石流體包裹體證據(jù)

楊正香, 鄧明國, 趙泓一, 沙建澤, 陳 偉, 賈 禎

(1.昆明理工大學(xué) 國土資源工程學(xué)院,云南 昆明 650093;2.中油測井有限公司新疆分公司,新疆 克拉瑪依 834000; 3.云南省地質(zhì)調(diào)查院,云南 昆明 650216;4.自然資源部三江成礦作用及資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,云南 昆明 650051; 5.滇西應(yīng)用技術(shù)大學(xué),云南 大理 671000)

0 引言

滇西騰沖地塊地位于三江特提斯成礦帶中南段,是三江成礦帶典型的Sn-Fe-Pb-Zn礦集區(qū)[1-2]。該地塊經(jīng)歷了多期多階段的構(gòu)造-熱液事件,造就了騰沖地塊優(yōu)越的成礦地質(zhì)條件及豐富的礦產(chǎn)資源。地塊礦化時(shí)空分布明顯,主要為東、中、西三個(gè)成礦帶,其中叫雞冠梁子鐵多金屬礦床所屬的東成礦帶發(fā)育矽卡巖型、熱液型中高溫Fe-Cu-Pb-Zn-Sn多金屬[3-4]:如滇灘[5]、叫雞冠梁子[3-4]、老廠坪子[6]、大硐廠[7]、棋盤石等。礦帶受棋盤石—騰沖斷裂與龍川江斷裂控制,與下白堊統(tǒng)東河巖群關(guān)系密切,目前在該礦帶內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的銅鉛鋅銀錳等金屬的礦床點(diǎn)達(dá)20多個(gè),已評(píng)價(jià)12處[8]。

叫雞冠梁子鐵多金屬礦床被國界線劃分為南北兩段,南部位于中國云南騰沖市,北部則歸屬于緬甸的克欽邦。該礦床是近年來在中緬邊境發(fā)現(xiàn)的中—大型鐵多金屬礦床。宏觀上具有明顯的矽卡巖蝕變及金屬礦化分帶,屬典型的矽卡巖型礦床。前人對(duì)該礦床主要做過巖體年代學(xué)、輝鉬礦和錫石的測年及主微量等方面的研究[3,8],但在成礦流體來源及礦床類型等方面缺乏流體包裹體證據(jù),亟需進(jìn)一步的深入科學(xué)研究,以指導(dǎo)該區(qū)的勘查找礦工作。因此本文在詳查礦床地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上,選取與金屬礦物關(guān)系密切的方解石流體包裹體開展系統(tǒng)研究,進(jìn)而明確礦床成礦物化條件,闡明流體性質(zhì),論證礦床類型。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

騰沖地塊位于滇緬泰馬地塊以北[2](圖1a),東部與保山地塊高黎貢山斷裂帶相接,西部與緬甸地塊由密支那—曼德勒縫合帶相連[9],介于班公湖—怒江板塊縫合帶和印度河—雅魯藏布江板塊縫合帶之間[10-11]。區(qū)域內(nèi)地層較完整,主要發(fā)育古元古界、新元古界及少量的上三疊統(tǒng)、新近系和第四系,其中古生代地層最為發(fā)育[3]。斷裂主要為SN向轉(zhuǎn)至NE向展布的高黎貢山斷裂、棋盤石斷裂、大盈江斷裂和檳榔江斷裂等[12-13]。褶皺受斷層控制,總體呈SN向展布與主構(gòu)造線方向一致。自早古生代以來,隨著中特提斯洋殼俯沖匯聚、陸塊增生造山和新特提斯洋消減、印度—?dú)W亞碰撞造山等事件的影響[14-15],騰沖地塊發(fā)育了強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng),造就了有利的 Sn-Pb-Zn-Fe-Cu 等多金屬成礦環(huán)境,其中與燕山期花崗巖有關(guān)的礦產(chǎn)有18種,礦床達(dá)54處[16-17]。

圖1 叫雞冠梁子礦床大地構(gòu)造位置及區(qū)域地質(zhì)簡圖[4]

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁,巖漿巖形成時(shí)代由燕山期向喜馬拉雅期過渡[18-19],按時(shí)空分帶可分為東、中、西三個(gè)亞帶。該區(qū)金屬礦床的產(chǎn)出在空間上與花崗巖密切相關(guān),礦化特征各不同:①東帶主要發(fā)育早白堊世東河花崗巖群(118～126 Ma)[20-21],為矽卡巖型Fe-Pb-Zn-Cu多金屬礦化特征;②中帶主要發(fā)育晚白堊古永花崗巖群(72～76 Ma)[12,22],為高溫?zé)嵋涸菩?、英巖型錫礦化特征;③西帶主要發(fā)育古近紀(jì)檳榔江花崗巖群(52～56 Ma)[21,23],為低溫?zé)嵋盒汀⒃朴r型錫礦化特征。

2 礦床地質(zhì)特征

叫雞冠梁子鐵多金屬礦床地理位置特殊,位于中緬邊境附近。礦床南段位于中國境內(nèi)的明光鎮(zhèn)地盤關(guān),北段位于緬甸克欽幫(圖1),是騰沖—梁河地區(qū)最北端的矽卡巖型鐵多金屬礦床,伴生W、Sn、Cu、Zn、Pb等金屬元素,礦床規(guī)模已達(dá)大(中)型,可露天開采,經(jīng)濟(jì)價(jià)值較大[24]。

礦內(nèi)地質(zhì)特征較為簡單,主要出露上二疊統(tǒng)空樹河組和第四系更新統(tǒng),圍巖蝕變強(qiáng)烈,主要為大理巖化、矽卡巖化,其中空樹河組是區(qū)內(nèi)Sn-Fe多金屬礦的主要賦礦層位。斷裂主要發(fā)育近SN向、EW向及NW向斷裂,其中F1為控礦斷裂(圖2)。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,早白堊世二長花崗巖呈巖株?duì)畲竺娣e侵入于空樹河組中(圖3),通過野外調(diào)研,基于花崗巖侵入接觸關(guān)系,可將早白堊世二長花崗巖進(jìn)一步劃分為三個(gè)階段,即第一階段細(xì)—中粒黑云母二長花崗巖,第二階段細(xì)—中粒似斑狀二長花崗巖,第三階段粗粒黑云母二長花崗巖。礦體均產(chǎn)于外接觸帶圍巖中,礦區(qū)外圍黑云母二長花崗巖廣泛分布。

圖2 叫雞冠梁子礦區(qū)地質(zhì)簡圖[4]

圖3 叫雞冠梁子鐵多金屬礦床23-1號(hào)勘探線剖面圖

礦體受斷層、主導(dǎo)節(jié)理、賦礦地層產(chǎn)狀以及矽卡巖的控制,主要以楔形、囊袋形、單斜產(chǎn)出、似層狀、透鏡狀、條帶狀產(chǎn)出,賦存于空樹河組大理巖和矽卡巖中。礦區(qū)礦石礦物主要為磁鐵礦,其次為磁黃鐵礦、閃鋅礦、鐵閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦、黃鐵礦、錫石、白鎢礦等;脈石礦物主要有石英、白云母、金云母、方解石、透輝石、綠泥石、蛇紋石、透閃石、綠簾石等。礦石結(jié)構(gòu)以粒狀結(jié)構(gòu)(圖4a)、交代殘余結(jié)構(gòu)(圖4g)和充填結(jié)構(gòu)(圖4h,圖4i)為主,構(gòu)造以塊狀構(gòu)造(圖4a)、脈狀構(gòu)造(圖4b,圖4c)稀疏浸染狀構(gòu)造(圖4d,圖4e)和蜂窩狀構(gòu)造(圖4f)為主。圍巖蝕變強(qiáng)烈,主要為空樹河組碎屑巖夾碳酸鹽巖透鏡體經(jīng)受變質(zhì)作用而成,包括矽卡巖化、大理巖化、角巖化等,其中矽卡巖化的分布與磁鐵礦化關(guān)系密切,大理巖化的分布則與鉛鋅礦化關(guān)系密切。

圖4 叫雞冠梁子鐵多金屬礦床礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

根據(jù)礦體的產(chǎn)出特征、礦物共生組合、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦脈穿插關(guān)系以及圍巖蝕變等,將叫雞冠梁子鐵多金屬礦床成礦作用可以劃分為兩期三階段,即矽卡巖期的矽卡巖階段(Ⅰ)和氧化物階段(Ⅱ)以及硫化物期的硫化物階段(Ⅲ): ①矽卡巖階段:在高溫或接近臨界條件下,生成石榴子石、透輝石和硅灰石等無水硅酸鹽礦物,以及少量的磁鐵礦,不具備工業(yè)礦體開采條件。 ②氧化物階段:溫度下降,逐漸形成透閃石、綠簾石、陽起石、綠泥石等含水硅酸鹽礦物和大量磁鐵礦,脈石礦物主要為方解石、石英等。礦區(qū)的大部分磁鐵礦也在該階段生成,已達(dá)到工業(yè)品位。 ③硫化物階段:隨著溫度的降低主要沉淀閃鋅礦、磁黃鐵礦、方鉛礦和黃鐵礦等金屬礦物和方解石、石英等脈石礦物。

3 流體包裹體研究

基于野外地質(zhì)和室內(nèi)鏡下特征研究的基礎(chǔ)上,選取氧化物階段和硫化物階段未發(fā)生蝕變的方解石磨制包裹體片,并進(jìn)行巖相學(xué)觀察。對(duì)其中的代表性包裹體開展顯微熱力學(xué)研究。包裹體顯微測溫實(shí)驗(yàn)在中國地質(zhì)科學(xué)院流體包裹體實(shí)驗(yàn)室完成,采用 Linkam-THMS600 型冷熱臺(tái)進(jìn)行控溫工作。

3.1 包裹體巖相學(xué)特征

叫雞冠梁子鐵多金屬礦床原生流體包裹體廣泛發(fā)育,類型豐富、組合方式多樣,氣液比也相差較大,主要賦存于方解石中,根據(jù)室溫條件(25℃)包裹體的分離相態(tài)和冷凍加熱過程的相變,將叫雞冠梁子礦床發(fā)育的流體包裹體劃分為4種類型:富液相包裹體(R-L型)、富氣相包裹體(R-V型)、純液相包裹體(P-L型)、純氣相包裹體(P-V型)。整個(gè)成礦過程以R-L型和R-V型包裹體為主,約占總數(shù)的70%,次為P-L型和P-V型包裹體。氧化物階段(階段Ⅱ)及硫化物階段(階段Ⅲ)的方解石流體包裹體特征如下(圖5):

圖5 叫雞冠梁子鐵多金屬礦床氧化物階段與硫化物階段方解石流體包裹體特征圖

氧化物階段(階段Ⅱ): 選取氧化物階段未發(fā)生蝕變的方解石進(jìn)行包裹體片磨制,用方解石中的包裹體代替階段Ⅱ的成礦流體。觀察到樣品中包裹體以R-L型和R-V型為主,次為P-L型和P-V型包裹體。R-L型包裹體呈橢圓狀、長條狀和不規(guī)則狀自由產(chǎn)出,部分與R-V型和P-L型包裹體共存,粒徑介于4～25 μm之間,氣相比為10%～25%;R-V型包裹體呈米粒狀和不規(guī)則狀等自由產(chǎn)出,部分與R-L型和P-L型包裹體共存,粒徑介于3～24 μm之間,氣相比為70%～80%;P-L型和P-V型呈米粒狀和渾圓狀隨機(jī)分布,粒徑介于3～9 μm之間。

硫化物階段(階段Ⅲ): 此階段開始生成大量硫化物,為閃鋅礦主要成礦階段。本階段選取與閃鋅礦密切共生的方解石進(jìn)行包體片磨制,方解石中的包裹體以R-L型和R-V型為主。R-L型包裹體呈橢圓狀、長條狀和不規(guī)則狀自由產(chǎn)出,部分與R-V型和P-L型包裹體共存,粒徑介于3～21 μm之間,氣相比為15%～25%;R-V型包裹體呈渾圓狀、米粒狀和不規(guī)則狀自由產(chǎn)出,部分與R-L型和P-L型包裹體共存,粒徑介于5～26 μm之間,氣相比為60%～80%;P-L型和P-V型呈米粒狀和渾圓狀隨機(jī)分布,粒徑介于3～9 μm之間。

以往公積金異地轉(zhuǎn)移流程太復(fù)雜，如今，隨著全國住房公積金異地轉(zhuǎn)移接續(xù)平臺(tái)的上線，職工只需向轉(zhuǎn)入地公積金中心提出轉(zhuǎn)移申請，轉(zhuǎn)入地公積金中心通過全國轉(zhuǎn)移接續(xù)平臺(tái)辦理，即可實(shí)現(xiàn)“賬隨人走、錢隨賬走”，手續(xù)簡化了很多。

3.2 包裹體顯微熱力學(xué)特征

本次實(shí)驗(yàn)對(duì)氧化物階段和硫化物階段的R-L型、R-V型包裹體開展顯微熱力學(xué)測試,共獲取106組有效數(shù)據(jù)(表1),大多數(shù)包裹體完全均一至液相,僅少數(shù)包裹體均一至氣相。

表1 叫雞冠梁子鐵多金屬礦床流體包裹體參數(shù)

各階段熱力學(xué)特征如下:

氧化物階段: 選取與礦物密切共生的方解石包裹體進(jìn)行顯微測溫實(shí)驗(yàn),結(jié)果顯示該階段方解石包裹體以R-L型和R-V型為主,少量P-L型、P-V型包裹體。均一溫度集中在268℃～337℃之間,鹽度w(NaCleq)介于5.26%～8.28%之間(圖6)。其中R-L型和R-V型包裹體均一溫度分別為268℃～336℃、269℃～337℃,鹽度w(NaCleq)為5.26%～8.28%和5.75%～8.12%。

圖6 叫雞冠梁子鐵多金屬礦床流體包裹體均一直方圖

硫化物階段: 選取與閃鋅礦密切共生的方解石包裹體進(jìn)行顯微測溫實(shí)驗(yàn),觀察到該方解石包裹體主要以R-L型和R-V型為主,含少量P-L型、P-V型包裹體。均一溫度集中在173℃～205℃之間,鹽度w(NaCleq)介于1.29%～4.85%(圖6)。其中R-L型和R-V型包裹體均一溫度分別為173℃～205℃、175℃～183℃,鹽度w(NaCleq)為1.29%～4.80%和3.43%～4.85%。

4 討論

4.1 成礦流體性質(zhì)及來源分析

流體包裹體巖相學(xué)及顯微測溫結(jié)果表明(表1、圖7),無論是包裹體類型,還是包裹體均一溫度和鹽度,叫雞冠梁子鐵多金屬礦床均展現(xiàn)出多階段演化的特征。

氧化物階段R-L型和R-V型包裹體均一溫度分別為268℃～336℃、269℃～337℃,鹽度w(NaCleq)為5.26～8.28%和5.75～8.12%,具有中高溫、中低鹽度特征,為NaCl-H2O體系[25]。硫化物階段R-L型和R-V型包裹體均一溫度分別為173℃～205℃、175℃～183℃,鹽度w(NaCleq)為1.29～4.80%和3.43～4.85%,具有中低溫、低鹽度特征,為NaCl-H2O體系[25]。表明從成礦早階段(氧化物階段)到主成礦階段(硫化物階段)成礦流體溫度逐漸降低,流體從中高溫逐步演變?yōu)橹械蜏?。鹽度從成礦早階段(氧化物階段)到主成礦階段也在逐漸降低(圖6),表明該礦床成礦流體主要來源于巖漿熱液,在后期的成礦過程中可能有來自圍巖的混染,導(dǎo)致成礦流體鹽度發(fā)生改變。趙泓一等[26]通過研究該礦床氧化物階段和硫化物階段兩階段方解石的C-O-S同位素也證實(shí)了叫雞冠梁子鐵多金屬礦床成礦流體來源于巖漿熱液,且排除大氣降水參與成礦作用,暗示該礦床成礦流體初始來源主要為巖漿熱液,但在巖漿熱液向上運(yùn)移過程中與圍巖發(fā)生水巖反應(yīng)和沉積巖混染,從而導(dǎo)致后期成礦作用過程中雙方物質(zhì)成分發(fā)生改變。

4.2 成礦流體壓力及深度

成礦壓力是研究成礦作用的重要參數(shù)之一,獲得其準(zhǔn)確的值對(duì)解釋成礦作用過程意義重大。目前針對(duì)各種不同類型流體的計(jì)算公式眾多,根據(jù)叫雞冠梁子鐵多金屬礦床成礦流體的溫度、鹽度及密度,選擇邵潔連等[27]計(jì)算流體壓力的經(jīng)驗(yàn)公式:

(1)

4.3 成礦流體pH值

劉斌[29]推導(dǎo)出在H2O-NaCl體系中可利用公式(2)計(jì)算成礦流體的pH值:

(2)

式中:Kw、KNaCL、KHCl分別表示不同物質(zhì)平衡常數(shù),參數(shù)據(jù) Ryzhenko[14]。mNaCl為NaCl摩爾濃度,由測得鹽度w換算可得。根據(jù)pH值定義式 pH = -log [H+],可由得到的 [H+]計(jì)算出成礦流體pH值:氧化物階段pH值于5.68～5.73范圍內(nèi)變化,平均值為5.71;硫化物階段pH值于5.63～5.70范圍內(nèi)變化,平均值為5.69。兩階段成礦流體pH值較為接近,均呈弱酸性。

綜上所述,根據(jù)礦床成礦的壓力、成礦深度、成礦流體的pH值以及礦體賦存位置和礦石組構(gòu)特征推測,叫雞冠梁子鐵多金屬礦床為近端矽卡巖型礦床。

5 結(jié)論

本文在野外地質(zhì)調(diào)查、室內(nèi)鏡下巖相學(xué)觀察及方解石流體包裹體測溫實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,獲得以下結(jié)論:

(1)結(jié)合礦床地質(zhì)和礦物組構(gòu)特征,將叫雞冠梁子鐵多金屬礦床劃分為兩期三階段,既是矽卡巖期(早矽卡巖階段和氧化物階段)和硫化物期(硫化物階段)。

(2)叫雞冠梁子鐵多金屬礦床氧化物階段和硫化物階段方解石流體包裹體類型基本一致,主要發(fā)育R-L型、R-V型兩種類型的包裹體,約占總數(shù)的70%。

(3)從氧化物階段到硫化物階段成礦流體溫度由中高溫向低溫過渡;鹽度由中低鹽度向低鹽度過渡;成礦壓力隨著熱液流體向上運(yùn)移也在逐級(jí)遞減;成礦深度較淺,空間上礦體由深部向淺部延伸,結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征和礦石組構(gòu)特征,本文推測該礦床成礦流體主要來源于巖漿熱液,且具有近端矽卡巖型鐵多金屬礦床特征。