郭 忠,肖成東,王自力

(天津華北地質(zhì)勘查局,天津300170)

0 引言

大草坪鉬礦位于華北地臺(tái)北緣,北鄰撒岱溝門(mén)大型斑巖型鉬礦床。1979—1981年,天津華北地質(zhì)勘查局514地質(zhì)大隊(duì)發(fā)現(xiàn)該礦后,相繼對(duì)大草坪鉬礦進(jìn)行了地質(zhì)、物化探普查,發(fā)現(xiàn)了多處物化探異常,通過(guò)鉆孔驗(yàn)證,初步確定礦化分布、強(qiáng)度和規(guī)模,為進(jìn)一步的勘查工作奠定了基礎(chǔ)。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

大草坪鉬礦床位于華北地臺(tái)北緣內(nèi)蒙地軸中圍場(chǎng)拱斷束南部的上黃旗巖漿隆起帶內(nèi),區(qū)內(nèi)構(gòu)造、巖漿活動(dòng)頻繁而強(qiáng)烈,活動(dòng)形式多樣,為本區(qū)成礦提供了必要的熱源、動(dòng)力源和成礦空間。

1.1 地層

大草坪鉬礦區(qū)內(nèi)地層不發(fā)育,只是沿溝谷和河床階地分布有第四系洪沖積層、坡積層,在礦區(qū)以北的斷陷盆地內(nèi)有中生界中酸性火山熔巖和火山碎屑巖。

1.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造以斷裂為主,有NW向、近SN向和NE向3組。NW向斷裂最為發(fā)育,規(guī)模大小不一,對(duì)成礦具有控制作用。湯河斷裂是本區(qū)最大的斷裂構(gòu)造(由遙感解譯和物探成果得出),走向?yàn)?00°,延長(zhǎng)10余km,具有多次活動(dòng)特征:早期活動(dòng)派生出一系列NW向次級(jí)斷裂和裂隙,成為脈巖和含鉬石英脈的主要定位空間,含礦石英單脈大體呈等間距分布,傾向相反;晚期活動(dòng)出現(xiàn)在第四紀(jì),表現(xiàn)為河床的不斷下降并向南偏移,河床兩側(cè)的階地呈差異性上升(河床兩側(cè)階地殘留的河床礫石可佐證)。在含鉬石英單脈附近的圍巖中,一些節(jié)理、裂隙被鐵硅質(zhì)充填形成稀疏的微細(xì)網(wǎng)脈狀礦化。

成礦后的斷裂規(guī)模不大,斷距有限,多屬平移正斷層。

1.3 巖漿巖

礦區(qū)巖漿巖發(fā)育,主要有石英閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、花崗巖、花崗斑巖、石英正長(zhǎng)斑巖、流紋巖、細(xì)晶巖、煌斑巖等。

石英閃長(zhǎng)巖與花崗閃長(zhǎng)巖為同期異相的產(chǎn)物。石英閃長(zhǎng)巖多分布于巖體邊部,石英、酸性斜長(zhǎng)石相對(duì)較少;花崗閃長(zhǎng)巖位于巖體中部,淺色礦物相對(duì)較多,巖石以中性斜長(zhǎng)石為主,其次為酸性斜長(zhǎng)石、石英、黑云母、角閃石等。該類(lèi)巖石分布于礦區(qū)中部,屬燕山期巖體,是本區(qū)鉬礦化的主要圍巖。

花崗巖是印支期南猴頂巖體的一部分,大面積分布于礦區(qū)西部,呈正地形地貌特征。接觸帶附近石英脈較發(fā)育,并見(jiàn)有鉬礦化。該巖體和本區(qū)的鉬 礦化有一定淵源。

1.4 圍巖蝕變

礦區(qū)內(nèi)自北向南有4條沿320°～330°方向平行展布或沿接觸帶呈弧形分布的蝕變帶,其中Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)和Ⅲ號(hào)蝕變帶位于湯河以北,Ⅳ號(hào)蝕變帶位于湯河以南(圖1),蝕變類(lèi)型有高嶺土化、鉀長(zhǎng)石化、絹云母化和硅化等,其中鉀化、硅化和絹云母化與鉬礦化的關(guān)系密切。地表及淺部圍巖蝕變常沿裂隙分布,蝕變幅度窄,一般在裂隙兩側(cè)20～30 cm的范圍內(nèi)。鉆孔中(如ZK83-1)的鉀化、硅化蝕變具有呈面型分布的特點(diǎn)①-③。

1.5 鉬礦化

礦床共圈出鉬礦體11條,主要賦存于Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)蝕變帶內(nèi) ,礦體產(chǎn)狀 190°～230°∠40°～60°,以 Ⅱ號(hào)蝕變帶內(nèi)的礦體為主,目前已控制主要礦體長(zhǎng)450 m,延深超過(guò)250 m;礦石礦物主要為黃鐵礦、輝鉬礦等,脈石礦物為石英、長(zhǎng)石、黑云母、角閃石等。

2 含鉬花崗巖類(lèi)特征

本區(qū)含礦圍巖主要為花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖體,二者呈侵入接觸關(guān)系。

花崗巖風(fēng)化面呈灰白色,新鮮面呈灰白色-肉紅色,變余細(xì)中粒花崗結(jié)構(gòu)、似斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造。主要由鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英及少量黑云母組成,鉀長(zhǎng)石45%～50%;斜長(zhǎng)石 25%～30%;石英20%～25%,黑云母<5%;副礦物有鋯石、磷灰石、磁鐵礦、榍石。粒徑以2～5 mm者居多,<2 mm者次之。鉀長(zhǎng)石為微紋長(zhǎng)石,呈他形-半自形寬板狀,具高嶺土化;斜長(zhǎng)石呈半自形板狀,具高嶺土化、絹云母化,局部可見(jiàn)雙晶,與鉀長(zhǎng)石接觸邊可見(jiàn)交代凈邊結(jié)構(gòu),少量已重結(jié)晶呈細(xì)粒鑲嵌狀變晶集合體;石英呈他形、齒形粒狀集合體,粒內(nèi)具波狀消光、亞顆粒;黑云母呈褐色片狀,有的被綠泥石、白云母取代,局部見(jiàn)鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石已重結(jié)晶,呈細(xì)粒鑲嵌狀變晶集合體。

花崗閃長(zhǎng)巖風(fēng)化面呈灰白色-黃褐色,新鮮面呈灰白色-淺肉紅色,似斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,斑晶主要由鉀長(zhǎng)石和少量斜長(zhǎng)石組成,基質(zhì)為長(zhǎng)石、石英、角閃石、黑云母等。斜長(zhǎng)石30%～60%,鉀長(zhǎng)石15%～35%,石英25%～20%,黑云母<5%。粒徑以<2 mm者為主,2～2.5 mm者較少。斜長(zhǎng)石呈半自形板狀,具絹云母化、高嶺土化,見(jiàn)雙晶,具環(huán)帶構(gòu)造,有的斜長(zhǎng)石包于鉀長(zhǎng)石內(nèi);鉀長(zhǎng)石為條紋長(zhǎng)石,呈他形-半自形寬板狀,具高嶺土化;石英呈他形粒狀,具波狀消光、亞顆粒;黑云母呈褐色片狀,局部綠泥石化;角閃石呈綠色柱狀,局部被黑云母交代。巖石中見(jiàn)鉀長(zhǎng)石和少量斜長(zhǎng)石斑晶,呈半自形-自形板狀,鉀長(zhǎng)石為微紋長(zhǎng)石,具高嶺土化、局部碳酸鹽化;斜長(zhǎng)石具較強(qiáng)絹云母化和碳酸鹽化。副礦物有磷灰石、鋯石、磁鐵礦、榍石。

花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖的巖石化學(xué)和稀土元素的組成及特征值列于表1、表2,含礦圍巖在巖石化學(xué)和稀土元素地球化學(xué)方面存在如下特點(diǎn):

(1)花崗巖的w(SiO2)=71.42%～73.23%,平均 72.49%;w(K2O+Na2O)=8.03%～8.37%,平均8.13%;Na2O/K2O=0.87～1.03,平均 0.95。過(guò)堿指數(shù)(A KI)為0.60～0.63,平均0.61;堿度率(A.R.)為 3.38～3.75,平均 3.59;分異指數(shù)(DI)為87.92～91.40,平均 90.26。

圖1 大草坪鉬礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Schematic geological map of Dacaoping Mo deposit

表1 大草坪鉬礦巖漿巖的巖石化學(xué)組成及特征值Table 1 Major element compositions of the igneous rocks in the Dacaoping Molybdenum deposit

表2 大草坪鉬礦巖漿巖和含礦石英脈的稀土元素組成及主要特征值Table 2 The REE contents and characteristic values of rocks and ore from the Dacaoping Molybdenum deposit,Hebei Province

花崗閃長(zhǎng)巖w(SiO2)=65.56%～68.5%,平均67.53%;w(K2O+Na2O)7.54%～8.67%,平均8.00%;Na2O/K2O=0.64～1.15,平均為 0.87。過(guò)堿指數(shù)(A KI)為 0.51～0.57,平均 0.55;堿度率(A.R.)為 2.53～3.04,平均 2.81;分異指數(shù)(DI)為78.63～82.21,平均 80.59。

數(shù)據(jù)表明,花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖均屬于高硅鋁強(qiáng)分異的中酸性火成巖,兩類(lèi)巖體的Q-A-P分類(lèi)圖解投影均落于二長(zhǎng)花崗巖區(qū),巖石稀土元素地球化學(xué)和Si,S同位素研究表明礦體與兩種巖體的同源性特征④。

(2)從大草坪樣品的稀土元素分析結(jié)果可以看出,從花崗閃長(zhǎng)巖(145.3×10-6～160×10-6)、花崗巖(85.1×10-6～105.4×10-6)到礦體(石英脈17.4×10-6～24.4×10-6),稀土總量逐步降低(平均值153.7×10-6→95.3×10-6→20.9×10-6),輕、重稀土比值也呈降低趨勢(shì)(平均值7.81→6.48→7.38),具有明顯的同源成巖特征④。稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線(圖2)顯示LREE相對(duì)富集,球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線向右傾斜。

圖2 大草坪鉬礦不同巖石球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化 REE分布型式Fig.2 Chondrite-normalized REE patterns of rocks and ore from the Dacaoping Molybdenum deposit

3 礦床成因

3.1 成巖成礦時(shí)代

對(duì)礦區(qū)的巖漿巖進(jìn)行的同位素年齡測(cè)定(單顆粒鋯石U-Pb法),礦區(qū)花崗巖的形成年齡為219.4～267.8 Ma,獲得206Pb/238U平均年齡為(225.6±1.6)Ma;花崗閃長(zhǎng)巖的年齡為134.2～184.2 Ma,獲得206Pb/238U平均年齡值(137.2±1.4)Ma,表明區(qū)內(nèi)花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖分屬于印支期和燕山期產(chǎn)物[8]。

對(duì)大草坪鉬礦區(qū)3個(gè)輝鉬礦樣品進(jìn)行的Re-Os同位素測(cè)試分別獲得(146.6±2.3)Ma,(137.2±2.5)Ma和(136.3±2.1)Ma的模式年齡,平均值為(140.0±2.3)Ma。由此可知,大草坪鉬礦形成于礦區(qū)花崗閃長(zhǎng)巖侵位之后,同屬燕山早期的產(chǎn)物。

3.2 成巖成礦環(huán)境

大草坪鉬礦賦存于花崗閃長(zhǎng)巖及花崗巖中,圍巖與鉬礦體具有密切的成因聯(lián)系。對(duì)大草坪鉬礦圍巖的原始鉛同位素206Pb/204Pb和206Pb/207Pb進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并投圖[8](表3),鉛同位素?cái)?shù)據(jù)投圖點(diǎn)位比較集中,均落在造山帶附近(圖3)。據(jù)此推斷,礦區(qū)花崗閃長(zhǎng)巖和花崗巖是在造山帶環(huán)境中形成的;中生代燕山造山活動(dòng)非常強(qiáng)烈,同構(gòu)造期的金屬元素大規(guī)模成礦無(wú)疑受這次構(gòu)造巖漿活動(dòng)的制約。

圖3 大草坪鉬礦床巖體中初始鉛同位素組成(圖中Pb演化曲線采用Doe Zartman模式)Fig.3 The initial Pb isotope composition diagram of the rocks from the Dacaoping Mo deposit

表3 大草坪鉬礦床巖石中原始鉛同位素組成Table 3 The initial Pb isotope compositions of the rocks from the Dacaoping Mo deposit

3.3 成礦流體的來(lái)源

大草坪鉬礦床的硫同位素顯示,輝鉬礦與黃鐵礦中的δ(34S)組成基本一致,分布范圍介于2.8×10-3～4.4×10-3之間 ,均值為 3.4×10-3;具有明顯的深源硫的塔式分布特征,說(shuō)明大草坪鉬礦床成礦熱液中的硫主要是深部來(lái)源,與花崗閃長(zhǎng)巖體具同源特征。

3.3 成礦溫度的確定

從大草坪鉬礦流體包裹體測(cè)溫資料(表5)和包裹體均一化溫度頻數(shù)直方圖(圖4)可以看出,大草坪鉬礦的流體包裹體均一化溫度范圍為100～360℃,眾值出現(xiàn)在180～220℃之間④。說(shuō)明大草坪礦區(qū)的熱液活動(dòng)具有中低溫?zé)嵋旱奶攸c(diǎn)。

圖4 大草坪鉬礦流體包裹體均一溫度直方圖Fig.4 Frequency histogram for homogenization temperatures of fluid inclusions in the Dacaoping Mo deposit

表5 大草坪鉬礦流體包裹體均一化溫度及鹽度[8]Table 5 Homogenization temperatures and salinity of fluid inclusions in the Dacaoping Mo deposit

4 成礦作用

4.1 區(qū)域成礦作用

冀北地區(qū)自中生代以來(lái)受濱太平洋構(gòu)造域的控制,為大陸邊緣活動(dòng)帶的環(huán)境下的陸相隆坳演化系統(tǒng),區(qū)域構(gòu)造線為NNE向。三疊系僅發(fā)育于部分沉積盆地中,晚三疊世本區(qū)出現(xiàn)以變質(zhì)核雜巖為模式的板內(nèi)造山活動(dòng),出現(xiàn)大型斷陷盆地,構(gòu)造-巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,沿深大斷裂帶形成幔源基性-超基性巖和殼源酸性-堿性花崗巖類(lèi),在NNE向與 EW向深斷裂交匯部位附近形成鐵、磷、釩、鈦、鉬、金礦床。燕山期是中國(guó)東部構(gòu)造-巖漿活動(dòng)的鼎盛時(shí)期,同時(shí)出現(xiàn)大規(guī)模的成礦作用。印支-燕山期,冀北的烏龍溝—上黃旗深斷裂帶構(gòu)造-巖漿-成礦作用強(qiáng)烈,形成了一批金、銀、鉛、鋅、銅、鐵、鉬礦床 ,代表性礦床有豐寧撒岱溝門(mén)大型鉬礦床、牛圈-營(yíng)房銀鉛鋅多金屬礦床、千佛寺鉛鋅礦床、大草坪鉬礦床等。

4.2 大草坪鉬礦的成礦作用

大草坪鉬礦區(qū)受烏龍溝—上黃旗深斷裂及其次級(jí)斷裂的影響,自古生代至中生代,經(jīng)歷了強(qiáng)烈的海西、印支、燕山旋回構(gòu)造-巖漿活動(dòng),由近 EW向晚古生代大陸邊緣活動(dòng)帶發(fā)展轉(zhuǎn)化為NNE向中生代大陸邊緣活動(dòng)帶,中生代燕山期火山活動(dòng)強(qiáng)烈,深成-淺成侵入巖極為發(fā)育。大規(guī)模侵入作用的晚期,深部巖漿逐步結(jié)晶,巖漿中釋放出大量的結(jié)晶水和揮發(fā)組分沿著斷裂或巖石中的薄弱界面向深度較淺的部位和壓力較低的部位運(yùn)移,在運(yùn)移的過(guò)程中攜帶了較多的成礦元素,并在較淺部有大量的地下水 (天水)參與其中,構(gòu)成了巖漿期后含礦熱水溶液。這種含礦熱液貫入早期(或同期)產(chǎn)生的低壓區(qū)(斷裂、節(jié)理等)中,并在湯河斷裂及其旁側(cè)次級(jí)斷裂中成礦,形成脈狀、細(xì)脈狀鉬礦體。

5 結(jié)論

(1)大草坪鉬礦位于冀北上黃旗構(gòu)造巖漿巖帶鉬多金屬成礦帶中,賦礦圍巖為花崗巖及花崗閃長(zhǎng)巖,鉬礦化主要產(chǎn)于呈NW向平行產(chǎn)出的4個(gè)礦化蝕變帶中。

(2)礦區(qū)花崗巖的206Pb/238U年齡為(225.6±1.6)Ma,為印支期產(chǎn)物;花崗閃長(zhǎng)巖的206Pb/238U年齡為(137.2±1.4)Ma,屬燕山期產(chǎn)物;礦石中輝鉬礦的Re-Os模式年齡平均值為(140.0±2.3)Ma,鉬礦形成于燕山期,與礦區(qū)花崗閃長(zhǎng)巖為同期產(chǎn)物。

(2)大草坪鉬礦礦石中石英的δ(30SiNBS-28)=-0.1×10-3～0.2×10-3,平均 0.07×10-3,與花崗閃長(zhǎng)巖巖體的δ(30SiNBS-28)值(0.10×10-3)接近,指示著礦石中的硅來(lái)源于巖體;鉬礦石的硫同位素δ(34S)=2.8×10-3～4.4×10-3,均值為 3.4×10-3,說(shuō)明大草坪鉬礦床的硫主要來(lái)深部。

(3)大草坪礦區(qū)流體包裹體均一化溫度為100～360℃,多數(shù)介于180～220℃之間。說(shuō)明大草坪礦區(qū)的熱液活動(dòng)具有中低溫?zé)嵋旱奶攸c(diǎn),大草坪鉬礦床屬于與燕山期巖漿作用有關(guān)的中低溫?zé)嵋盒兔}狀鉬礦床。

致謝:本文參閱了段煥春總工程師等多位專(zhuān)家的資料和文獻(xiàn),成文過(guò)程中得到國(guó)土資源部天津地礦研究所秦正永教授的悉心指導(dǎo),在此一并表示感謝!

注釋:

①郭忠,孫冀凡.河北省豐寧縣大草坪鉬礦床普查地質(zhì)報(bào)告(2005年度)[R].天津:天津華北地質(zhì)勘查總院,2005.

②郭忠,邵海峰.河北省豐寧縣大草坪鉬礦床普查地質(zhì)報(bào)告(2006年度)[R].天津:天津華北地質(zhì)勘查總院,2006.

③胡建勇,郭忠,孫冀凡.河北省豐寧縣大草坪鉬礦床普查地質(zhì)報(bào)告[R].天津:天津華北地質(zhì)勘查總院,2008.

④段煥春,毛景文,郭忠,等.冀北上黃旗構(gòu)造巖漿巖帶中段鉬礦成礦規(guī)律研究[R].天津:天津華北地質(zhì)勘查局地質(zhì)研究所,2006.

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