周國發(fā),梁標志,吳祥珂,周偉金,王新宇,韋安偉,梁國科,康志強

(1.廣西地質(zhì)調(diào)查院,南寧 530023;2.桂林理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院,廣西 桂林 541004)

廣西大瑤山地區(qū)斑巖型銅鎢鉬金礦床成礦機制探討

周國發(fā)1,梁標志1,吳祥珂1,周偉金1,王新宇1,韋安偉1,梁國科1,康志強2

(1.廣西地質(zhì)調(diào)查院,南寧 530023;2.桂林理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院,廣西 桂林 541004)

廣西大瑤山地區(qū)近年來地質(zhì)找礦獲得較大進展,為評價其找礦前景,進行了斑巖型銅鎢鉬金礦床成礦機制探討,并建立綜合成礦模式。分別采集了燕山期大黎斑巖型鉬礦床、圓珠頂斑巖型銅鉬礦床和加里東期新坪斑巖型鎢金礦床成礦圍巖、礦體樣品進行稀土元素分析,配分法顯示斑巖型礦床(La/Yb)N為10.83～12.89、 δEu 0.60～0.73、 δCe 0.97～0.98, 類似于殼?；煸葱蛶r漿特點; 硫同位素組成顯示δ34S為-1.32‰～2.17‰, 具有相應(yīng)侵入巖體δ34S值變化特征;氫氧同位素δ18O值3.5‰～7.59‰,δD值-42‰～-57‰，投影點以巖漿水區(qū)域為主,變質(zhì)水區(qū)域次之,據(jù)此推斷斑巖型銅鎢鉬金礦床成礦物質(zhì)大部分來源于巖體,少部分來源于寒武系或更老地層。典型礦床成礦元素遷移與沉淀環(huán)境分析認為，斑巖型礦床是成礦巖體多期侵入、成礦熱液多次疊加作用結(jié)果,礦化類型取決于巖體性質(zhì)、元素豐度值;建立了綜合成礦模式:以斑巖型礦床為中心,往兩側(cè)依次分布著破碎帶蝕變巖型礦床和石英脈型礦床,3種不同類型礦床具有物質(zhì)成分同源性和礦物組合空間梯度性。

斑巖型礦床;成礦物質(zhì)來源;成礦機制;成礦模式;大瑤山地區(qū)

廣西大瑤山地區(qū)金礦勘探早期開展了大量地質(zhì)工作,區(qū)域找礦上開展了關(guān)于隆起帶區(qū)域地層-巖漿巖金銀成礦元素豐度值-地球化學(xué)場[1]、金礦圍巖褪色蝕變找礦意義[2]、花崗巖成礦系列劃分[3]等研究,對典型礦床古袍金礦開展了穩(wěn)定同位素[4]、地球化學(xué)特征[5]、Ar-Ar法定年[6]研究。隨著近些年地質(zhì)工作的投入加大,除了開展灣島金礦控礦條件[7]、三維建模[8]研究外，還開展了銅多金屬礦床成因探討[9]、社垌鎢鉬礦床巖體侵入時代-鎢鉬礦形成時代[10-11]、大黎鉬礦床成礦巖體年齡[12]、圓珠頂斑巖型銅鉬礦床巖體侵入時代-銅鉬礦成礦年齡[13-15]、新坪成礦巖體[16]研究,但上述研究均較少涉及成礦作用、成礦機制方面的研究。鑒于此，本文進行了大瑤山地區(qū)斑巖型礦床成礦機制探討,在此基礎(chǔ)上建立綜合成礦模式,為今后大瑤山地區(qū)找礦工作提供理論上的依據(jù)。

1 成礦地質(zhì)背景

大瑤山地區(qū)位于揚子古板塊和華夏古板塊結(jié)合處,總體構(gòu)造格架為近SN向大瑤山復(fù)式背斜疊加晚期斷裂和次級褶皺。出露地層以震旦系、寒武系碎屑巖系為主,星點狀分布著加里東期-燕山期小巖體、巖株和脈巖,控制了整個大瑤山地區(qū)斑巖型銅鎢鉬礦床的形成(圖1)。

震旦系老地層主要出露于隆起區(qū)的褶皺核部,以培地組為主,巖性由變質(zhì)火山巖(細碧角斑巖)、 火山碎屑巖、 千枚巖、 板巖、 變質(zhì)碳酸鹽巖及變質(zhì)含礫砂泥質(zhì)巖組成,中部含變質(zhì)鐵礦及低磷層,富含錳、磷、鉛、鋅等,局部可富集成金多金屬礦。寒武紀地層自下而上可細分為小內(nèi)沖組和黃洞口組,為一套碎屑巖,復(fù)理式建造,巖性以細砂巖、長石石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主,局部夾碳質(zhì)、鈣質(zhì)泥頁巖,地層巖石中富含W、Mo、Cu、Pb、Zn、Ba、Au、Ag等元素,在有利地段可形成鎢礦、銅鉬礦、金礦等。

圖1 廣西大瑤山地區(qū)區(qū)域地質(zhì)概略圖

大瑤山地區(qū)經(jīng)歷了加里東期、印支期和燕山期的強烈構(gòu)造運動,褶皺及斷裂發(fā)育。主干褶皺為大瑤山復(fù)式背斜,屬復(fù)式背斜線狀褶皺,分布于隆起區(qū)核部,由震旦紀—寒武紀地層構(gòu)成,次一級褶皺則為一系列背斜緊密、向斜平緩開闊的隔檔式褶皺,自北東—南東,又由南東轉(zhuǎn)為北東,形成花邊狀褶皺。斷裂構(gòu)造以北東東-北東向和近南北向為主,其次為北西向,典型的大斷裂為憑祥-大黎深大斷裂、藤縣-沙頭大斷裂、栗木-馬江大斷裂?？氐V作用上褶皺控制著成礦帶的空間展布,斷裂構(gòu)造則控制著典型礦床的分布。

大瑤山地區(qū)出露的基性-中酸性巖體時代上可劃分為加里東期、印支期和燕山期。加里東期巖體以受區(qū)域斷裂控制特征明顯的花崗斑巖脈、花崗閃長巖脈為主;燕山期則以受揚子板塊與新華夏板塊接觸部位控制的花崗斑巖體、花崗閃長巖、石英二長巖、二長花崗巖體為主,成分上加里東期以鈣堿性,燕山期則以鈣堿性、堿性為主。

2 礦床特征

目前大瑤山地區(qū)發(fā)現(xiàn)的內(nèi)生金屬礦床可劃分為斑巖型礦床、破碎帶蝕變巖型礦床和石英脈型礦床,3種礦床常伴生出現(xiàn),即斑巖型礦床外圍稍遠區(qū)域還常零星分布著不同規(guī)模的破碎帶蝕變巖型礦床和石英脈型礦床,本文重點研究斑巖型銅鎢鉬金礦床的主要特征。

大瑤山地區(qū)斑巖型銅鎢鉬金礦床主要形成于加里東期和印支-燕山期,成礦環(huán)境、礦化過程中具有繼承性、長期性和控礦構(gòu)造的多重性,形成了多種形式的礦(化)體、礦物組成和圍巖蝕變。

礦體產(chǎn)出形態(tài)可分為3種,分別為巖體型礦體、巖體內(nèi)部脈狀礦體和巖體-圍巖接觸帶網(wǎng)脈狀礦體。巖體型礦化屬于整個巖體均礦化,富礦體多分布于早期殘余巖體(受后期巖漿作用，巖體遭強烈改造、強烈蝕變)內(nèi),常呈不連續(xù)透鏡體狀分布,礦石品位較高,是富礦體主要組成部分,如社垌平頭背花崗閃長(斑)體頂部的鎢鉬礦體。巖體內(nèi)部脈狀礦體,多分布于早期巖體的裂隙內(nèi),與早期巖體形成后受區(qū)域構(gòu)造運動或晚期巖體侵入擠壓形成的次級裂隙相關(guān),常呈石英細脈斷續(xù)分布,富含硫化物部位常構(gòu)成富礦體,如古袍巖體內(nèi)部與石英脈共生的金礦體。巖體-圍巖接觸帶網(wǎng)脈狀礦體多分布在其巖體-圍巖接觸帶靠近圍巖一側(cè),常呈大小不等、無固定方向的細脈分布,細脈密集部位則構(gòu)成網(wǎng)脈,亦是礦體富集地段,如圓珠頂巖體-圍巖接觸帶的網(wǎng)脈狀銅鉬礦體。

礦石結(jié)構(gòu)類型較為復(fù)雜,主要有變晶結(jié)構(gòu)、似斑狀結(jié)構(gòu)、角巖結(jié)構(gòu)、他形粒狀結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)、殘余結(jié)構(gòu)、揉皺狀結(jié)構(gòu)、鱗片狀結(jié)構(gòu)、放射狀結(jié)構(gòu)、束狀和花瓣狀結(jié)構(gòu)等。

礦石構(gòu)造有細脈狀及網(wǎng)脈狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造和殘余構(gòu)造等；此外，局部見有環(huán)狀構(gòu)造、斑點狀構(gòu)造等類型。

礦石金屬礦物以黃銅礦、黃鐵礦、輝鉬礦、白鎢礦、磁黃鐵礦、毒砂為主,方鉛礦、閃鋅礦、磁鐵礦、輝鉍礦次之,靠近地表礦段還常見到褐鐵礦。

圍巖蝕變主要有角巖化、硅化、碳酸鹽化、鉀化、絹云母化、綠泥石化等。

3 成礦物質(zhì)來源

大瑤山地區(qū)經(jīng)歷了加里東期、印支期、燕山期構(gòu)造活動和巖漿作用。無論是斑巖型礦床,還是破碎帶蝕變巖、石英脈型礦床,其成礦物質(zhì)的來源均具有多源性。本研究擬利用稀土元素配分、硫同位素組成和氫-氧同位素組成等對該地區(qū)礦床的成礦物質(zhì)來源進行初步探討。

3.1 稀土元素配分

分別采集了燕山期大黎斑巖型鉬礦床、圓珠頂斑巖型銅鉬礦床和加里東期新坪斑巖型鎢金礦床成礦圍巖、礦體樣品,送中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室,利用Agilent 7500a ICP-MS完成分析。用于ICP-MS分析的樣品處理如下:① 稱取粉碎至約0.074 mm(200目)的巖石粉末50 mg于Teflon溶樣器中;② 采用Teflon溶樣彈將樣品用Hf+HNO3在195 ℃條件下消解48 h;③ 將在120 ℃條件下蒸干除Si后的樣品用2%HNO3稀釋2 000倍,定容于干凈的聚酯瓶。詳細的樣品消解處理過程、分析精密度和準確度參見文獻[17-18],測試結(jié)果見表1。

統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，成礦圍巖中老地層砂(頁)巖類ΣREE平均值為(267.34～399.54)×10-6, ΣLREE平均值為(211.63～299.04)×10-6, ΣHREE平均值為(52.79～100.5)×10-6, LREE/HREE為2.87～4.83, (La/Yb)N為7.87～13.94, 屬于輕稀土富集類型。 稀土參數(shù)中δEu為0.50～0.60, 平均值0.58, 中等負異常, 類似世界后太古代泥頁巖(δEu=0.65±0.05)、 砂巖(δEu=0.65±0.05)特征,繼承了原始沉積巖區(qū)的δEu異常特征,根據(jù)“只要發(fā)生蝕變作用無論什么元素都會發(fā)生遷移或滯留”[19]的觀點，認為成礦圍巖老地層蝕變作用不強烈,物質(zhì)成分遷移度不強。

成礦圍巖中巖體ΣREE平均值為(125.91～333.36)×10-6, ΣLREE平均值為(99.93～279.38)×10-6, ΣHREE平均值為(25.98～53.98)×10-6, LREE/HREE為3.18～5.98, (La/Yb)N為10.84～28.90, 屬于輕稀土富集類型。稀土參數(shù)中δEu為0.60～0.90, 平均值0.73, 弱負異常, 類似于殼幔型花崗巖(δEu平均值為0.84)的弱虧損[20]; δCe為0.87～1.03, 平均值為0.95, 無明顯 Ce異常,均顯示了殼?；煸葱蛶r漿的特點[19]。

礦體ΣREE平均值為(165.20～319.99)×10-6,ΣLREE平均值為(131.44～250.58)×10-6, ΣHREE平均值為(33.76～69.41)×10-6, LREE/HREE為3.61～4.05, (La/Yb)N為10.83～12.89,屬于輕稀土富集類型。 稀土參數(shù)中δEu為0.60～0.73, 平均值0.65, 弱負異常; δCe為0.97～0.98, 平均值0.97, 無明顯Ce異常, 更類似于殼幔混源型巖漿的特點[20]。

根據(jù)老地層砂(頁)巖類稀土參數(shù)顯示的繼承原始沉積巖區(qū)特征、巖體稀土參數(shù)顯示的殼?；煸葱蛶r漿特點、礦石稀土參數(shù)顯示的更接近于殼?；煸葱蛶r漿特點,結(jié)合典型銅鎢鉬金礦稀土配分圖(圖2)顯示的礦石配分曲線完全重復(fù)花崗(斑)巖體配分曲線形態(tài),且更靠近巖體一側(cè)特征，認為大瑤山地區(qū)斑巖型礦床成礦物質(zhì)大部分來源于巖體,少部分來自于寒武系或更老地層。

表1 大瑤山地區(qū)主要斑巖型礦床樣品稀土元素組成Table1 REE components of major porphyry deposits in Dayaoshan area

圖2 大瑤山地區(qū)斑巖型銅鎢鉬金礦床稀土元素配分模式

3.2 硫同位素組成特征

在地質(zhì)研究中常用硫同位素來判斷成礦物質(zhì)來源,因此本文在大瑤山地區(qū)采集了9件巖石、礦石樣品(第1次5件,第2次4件)進行硫同位素測試,并收集前人關(guān)于大瑤山地區(qū)巖石、礦石測試的129個硫同位素測試數(shù)據(jù)進行對比研究,結(jié)果見表2。

表2和圖3顯示石英脈型Au多金屬礦床的δ34S值集中分布于-11.9‰～2.7‰,具有大瑤山地區(qū)地層顯示的硫同位素δ34S值變化范圍大的特征,據(jù)此認為大瑤山地區(qū)石英脈型礦床成礦物質(zhì)來源以圍巖為主。

破碎帶蝕變巖型Au、Ag、Pb、Zn多金屬礦床的δ34S值集中分布于-9.0‰～6.69‰,部分具有相應(yīng)侵入巖體(大瑤山地區(qū)巖體)δ34S值變化范圍小的特征,部分具有大瑤山地區(qū)地層同位素δ34S值變化特征,據(jù)此認為大瑤山地區(qū)破碎帶蝕變巖型礦床成礦物質(zhì)來源具有雙重性,部分來源于侵入巖體本身,部分來源于圍巖。

斑巖型Cu、 W、 Mo、 Au多金屬礦床的δ34S值集中分布于-1.32‰～2.17‰, 具有相應(yīng)侵入巖體(大瑤山地區(qū)巖體)δ34S值變化特征,亦與隕石δ34S值相近, 據(jù)此認為大瑤山地區(qū)斑巖型礦床成礦物質(zhì)來源以深部巖漿為主,受圍巖影響較小。

表2 大瑤山地區(qū)主要礦床硫同位素組成

注:第1次測試單位: 國土資源部中南礦產(chǎn)資源監(jiān)督測試中心同位素地球化學(xué)研究室，同位素質(zhì)譜儀MAT 251，2011年；第2次測試單位：核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究中心,同位素質(zhì)譜儀Delta V plus 1056，2012年。Py—黃鐵礦,Cp—銅礦礦,Sp—閃鋅礦,Gn—方鉛礦,Mot—輝鉬礦；括號內(nèi)數(shù)字為樣品數(shù)。

圖3 大瑤山地區(qū)主要礦床硫同位素組成(橫線上的數(shù)字為該地質(zhì)體δ34S的算術(shù)平均值,括號內(nèi)的數(shù)字為樣品數(shù))

硫同位素存在的“階梯式”變化特征結(jié)合礦床成礦地質(zhì)特征說明了大瑤山地區(qū)3種類型礦床形成過程中不僅具有成礦過程的繼承性,還具有成礦物質(zhì)來源的差異性。成礦過程的繼承性體現(xiàn)在同一空間內(nèi)從高-中溫的斑巖型礦床→中低溫的破碎帶蝕變巖型礦床→低溫的石英脈型礦床或多或少都攜帶有侵入巖體的相關(guān)信息,體現(xiàn)了侵入巖體對于大瑤山地區(qū)成礦作用的制約作用。成礦物質(zhì)來源的差異性體現(xiàn)在斑巖型礦床成礦物質(zhì)來源以侵入巖體為主,圍巖次之;破碎帶蝕變巖型礦床成礦物質(zhì)部分來源于侵入巖體,部分來源于圍巖;石英脈型礦床成礦物質(zhì)主要來源于圍巖,與地層中成礦物質(zhì)源源不斷地被萃取有關(guān),成礦物質(zhì)方面反映更多的是地層方面的信息。

3.3 氫氧同位素組成特征

氫氧同位素在地質(zhì)領(lǐng)域的重要應(yīng)用是研究成礦流體來源,通過成礦流體來源則可不同程度地分析成礦物質(zhì)的來源,因此本文亦借助氫氧同位素組成特征分析大瑤山地區(qū)斑巖型礦床的成礦物質(zhì)來源,除了本文采集的5件樣品外,還收集了前人在該領(lǐng)域內(nèi)測試的15件樣品數(shù)據(jù)(表3)。根

表3 大瑤山地區(qū)主要礦床氫氧同位素組成

測試單位：中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，2012年。

據(jù)所測的δ18O、δD數(shù)據(jù)、礦物組合特征及前人資料綜合分析(表3,圖4)認為大瑤山地區(qū)不同類型礦床氫氧同位素具有如下特征。

圖4 大瑤山地區(qū)各類型礦床氫氧同位素組成(圖中數(shù)字編號為對應(yīng)表3中的序號)

石英脈型礦床(包括新坪金礦床、桃花金礦床和龍水金礦床)δ18O為2.8‰～9.75‰,δD為-41‰～-98.7‰,投影點較分散,更靠近雨水線,顯示了石英脈型礦床成礦流體中水熱液受到更多地表水作用的特點,據(jù)此認為石英脈型礦床成礦物質(zhì)主要來源于圍巖。

破碎帶蝕變巖型礦床(包括張公嶺鉛鋅金多金屬礦床、古袍金礦床、六岑金礦床)δ18O為2.79‰～10.14‰,δD為-33.9‰～-66‰,投影點主要落在巖漿水和變質(zhì)水之間,顯示了成礦流體中水熱液部分來源于侵入巖體,部分來源于圍巖變質(zhì)水,據(jù)此認為破碎帶蝕變巖型礦床成礦物質(zhì)部分來源于侵入巖體,部分來源于圍巖。

斑巖型礦床(包括大黎鉬礦床、圓珠頂銅鉬礦床、古里腦金礦床)δ18O為3.5‰～7.59‰,δD為-42‰～-57‰,投影點主要落在巖漿水區(qū)域,變質(zhì)水區(qū)域次之,顯示了成礦流體中水熱液來源以侵入巖體為主,變質(zhì)水次之,據(jù)此認為斑巖型礦床成礦物質(zhì)來源以侵入巖體為主,圍巖次之。

氫氧同位素特征存在的規(guī)律性變化亦說明了大瑤山地區(qū)3種類型礦床形成過程中不僅具有成礦過程的繼承性,還具有成礦物質(zhì)來源的差異性。

4 成礦元素富集過程

關(guān)于成礦元素富集方式的探討,本文主要從其遷移與沉淀方面討論,其不同成因具有不同的富集方式,主要富集方式如下。

4.1 古袍式斑巖型金礦床

古袍式斑巖型金礦床遠離巖體斷裂帶中充填石英脈型礦體,近巖體破碎中充填破碎帶蝕變巖型礦體,巖體內(nèi)部或者巖體-圍巖接觸帶則充填(細脈浸染型)斑巖型礦體(根據(jù)礦區(qū)資料分析)。根據(jù)礦物組合，成礦階段可劃分為乳白色石英-硫化物-自然金階段、煙灰色石英-硫化物-自然金階段、白石英-硫化物-自然金階段和白石英-碳酸鹽階段,根據(jù)巖體侵入作用則可分為早期巖體侵入成礦作用階段和晚期巖體侵入成礦作用階段。

早期花崗斑巖體于加里東晚期(406～460 Ma)[23],沿著憑祥-大黎深大斷裂伴生的次級斷裂侵入發(fā)生了早期成礦作用,成礦物質(zhì)除了來自巖體外,還來自寒武紀地層,此階段富集的元素除了主成礦元素Au外,還伴隨著W、Mo、Pb、Zn等高-中溫元素的富集,形成的礦床類型以破碎帶蝕變巖型和石英脈型為主,品位較低。

晚期富含Au元素的花崗斑巖體則沿著早期巖體-圍巖接觸帶薄弱面或者斷裂面侵入,使得早期侵入巖體(巖性具有脆性)局部形成網(wǎng)脈狀破碎,在成礦熱液及成礦物質(zhì)不斷作用下形成了斑巖型(細脈浸染型)礦體,成礦物質(zhì)來源以后期侵入的花崗斑巖體為主,次為早期花崗巖體和寒武紀地層。此外，多余的成礦熱液則繼續(xù)作用于早期形成的破碎帶蝕變巖型和石英脈型礦體，形成了晚期疊加成礦作用,使得Au元素進一步富集形成品位相對較高的礦體(圖5)。

由于兩期以上的花崗斑巖體侵入成礦作用及花崗斑巖體攜帶成礦物質(zhì)成分的差異形成了以Au礦體為主,局部伴生有W、Mo、Pb、Zn細脈或者團塊,水系沉積物測量或者地球化學(xué)剖面測量亦出現(xiàn)了相應(yīng)的以中-低溫元素為主,局部疊加高-中溫元素的異常。

4.2 圓珠頂式斑巖型銅鉬礦床圓珠頂斑巖型銅鉬礦床以(二長)花崗斑巖為中心,往兩側(cè)依次分布著Mo礦、Mo-Cu礦和Cu礦,礦化主要發(fā)生在早期巖體及寒武系黃洞口組第二段長石石英砂巖小裂隙或者節(jié)理帶中,裂隙或節(jié)理帶越密集,礦化亦越強,其成礦元素富集過程如下(圖6)。

圖5 古袍斑巖型金礦床成礦模式

燕山早期太平洋板塊向歐亞板塊俯沖,形成第Ⅰ期巖漿熱液沿著圓珠頂背斜往上侵,寒武紀地層由于受到向上涌起外力作用,形成一系列節(jié)理帶或小裂隙帶,巖漿分異作用晚期形成富含Cu、Mo等成礦物質(zhì)的巖漿期后熱液沿著上述節(jié)理帶或小裂隙帶充填,發(fā)生Ⅰ期礦化((155.6±3.4)～(157.3±4.3)Ma[14]),形成了賦存于巖體-圍巖接觸帶裂隙內(nèi)低品位礦體,成礦物質(zhì)Cu、Mo一部分來源于寒武系或更老地層,另一部分則來源于巖漿熱液。

隨著太平洋板塊的不斷俯沖作用,形成的第Ⅱ期巖漿再次沿著薄弱面(往往沿著早期巖體尚未凝結(jié)的中部或者巖體與圍巖接觸帶)侵入到第Ⅰ期巖體中,已凝結(jié)的巖體及圍巖由于再次受外來力的作用形成新的小裂隙或者密集節(jié)理帶,巖漿冷凝后期同樣由于巖漿分異作用形成富含Cu、Mo等成礦物質(zhì)的巖漿期后熱液充填于小裂隙或者密集節(jié)理帶內(nèi),從而發(fā)生Ⅱ期礦化作用,疊加于Ⅰ期礦化體上或者新的裂隙帶中,巖體每一輪新的侵入作用都伴隨著新一輪成礦作用發(fā)生,根據(jù)礦石內(nèi)部顯示的節(jié)理帶間穿插關(guān)系,圓珠頂斑巖型銅鉬礦至少有3次以上的巖體侵入形成,成礦物質(zhì)則主要來源于巖體本身。

第Ⅰ、Ⅱ期礦化由于熱液中成礦物質(zhì)Cu、Mo未達到峰值,因而礦化較弱,第Ⅲ、Ⅳ期則由于熱液中成礦物質(zhì)含量達到峰值,尤其是第Ⅲ期，礦化最強。巖體或圍巖中穿插的較大規(guī)模石英脈則是成礦后期剩余巖漿熱液沿裂隙充填形成。

4.3 社垌式斑巖型鎢鉬礦床

由于社垌形成了斑巖型、矽卡巖型、破碎帶蝕變巖型和石英脈型4種類型礦床,具有多類型礦床疊加性,針對本文研究需要，僅探討了平頭背礦段鎢鉬礦床的成礦機制(圖7),其成礦元素具體富集過程如下。

早期為區(qū)域構(gòu)造運動SW-NE向構(gòu)造應(yīng)力擠壓形成了平頭背背斜,形成背斜過程中由于兩翼受到局部張力作用使得寒武系含鈣質(zhì)長石石英砂巖、細砂巖地層形成一系列扇型小裂隙,繼而在早期巖體侵入作用下發(fā)生了早期成礦作用, 主要形成早期W、Mo礦化,成礦物質(zhì)W、Mo一部分來源于寒武系或更老地層,另一部分則來源于早期成礦熱液。

圖6 圓珠頂銅鉬礦床成礦模式

圖7 社垌平頭背鎢鉬礦床成礦模式

此后在加里東期(富含W、 Mo成礦物質(zhì))花崗(閃長)斑巖侵入作用下(432.0±1.7 Ma)[11]發(fā)生了后一期成礦作用,W、Mo等成礦物質(zhì)疊加于早期礦化體上形成富礦體,成礦物質(zhì)主要來源于花崗閃長斑巖體。

不同接觸部位礦化形式不同,巖體-圍巖接觸帶裂隙內(nèi)形成的礦床類型以斑巖型為主,富含鈣質(zhì)成分的扇形小裂隙內(nèi)部形成的礦床類型以矽卡巖為主,而斷裂帶附近形成的礦床類型則以充填形式的石英脈型為主。

高溫熱液礦床成礦作用后期,剩余成礦熱液由于地球物理-化學(xué)的改變而演變?yōu)橹械蜏爻傻V熱液,發(fā)生了中低溫成礦作用,形成的礦床多為石英脈型中低溫熱液Pb、Zn礦床。

5 綜合成礦模式建立

根據(jù)古袍、 圓珠頂、 社垌斑巖型礦床成礦物質(zhì)來源、 成礦元素富集過程的分析, 認為大瑤山地區(qū)斑巖型礦床礦體空間分布多具有“三層樓”模式, 三層樓模式平面上表現(xiàn)為以圍繞巖體形成斑巖型礦床為中心, 往兩側(cè)依次分布著破碎帶蝕變巖型礦體和石英脈型礦體組合, 3種不同類型礦體組合具有同源性和礦物組合空間梯度性(圖8)。

斑巖型礦體屬于礦體組合中心,成礦溫度較高,屬于中高溫礦體,礦化元素以W、Mo為主,Au、Cu次之,成礦物質(zhì)主要來自于后期侵入巖體深部物質(zhì)的攜帶,少部分來自于寒武紀、前寒武紀地層蝕變成礦元素的萃取。

圖8 桂東地區(qū)銅鎢鉬金礦床成礦模式

破碎帶蝕變巖型礦體分布于巖體外圍次一級破碎帶中, 屬于中低溫礦體,礦化元素以Au、 Ag、 Pb、Zn為主,成礦物質(zhì)既來自于巖體本身攜帶,亦有來自于寒武紀、前寒武紀地層蝕變成礦元素的萃取。

石英脈型礦體形成于更次一級裂隙中,斷續(xù)分布,屬低溫礦體,礦化元素以Au為主,成礦物質(zhì)主要來自于寒武紀、前寒武紀地層蝕變成礦元素的萃取。

6 結(jié)束語

(1)根據(jù)大瑤山地區(qū)斑巖型礦床稀土元素配分更類似于殼幔混源型巖漿特點,S穩(wěn)定同位素具有相應(yīng)侵入巖體δ34S值變化特征,氫氧同位素投影點主要落在巖漿水區(qū)域,變質(zhì)水區(qū)域次之，認為大瑤山地區(qū)斑巖型礦床成礦物質(zhì)大部分來源于巖體,少部分來源于寒武系或更老地層,巖體性質(zhì)、元素豐度值決定了其所控制的斑巖型礦床礦化類型。

(2)古袍式斑巖型金礦床早期低品位礦體形成過程中成礦元素除了來自巖體外,還來自寒武紀地層,常伴隨著W、Mo、Pb、Zn等高-中溫元素的富集,晚期成礦過程中成礦物質(zhì)來源以后期侵入的花崗斑巖體為主,晚期疊加成礦作用使得Au元素進一步富集形成品位相對較高的礦體。

(3)圓珠頂式斑巖型銅鉬礦床早期成礦物質(zhì)Cu、Mo部分來源于寒武系或更老地層,部分則來源于巖漿熱液,晚期成礦物質(zhì)則主要來源于巖體本身。整個礦床形成過程中至少有3次以上的巖體侵入,第Ⅰ、Ⅱ期礦化由于熱液中成礦物質(zhì)Cu、Mo未達到峰值,礦化較弱,第Ⅲ、Ⅳ期則由于熱液中成礦物質(zhì)含量達到峰值,尤其是第Ⅲ期礦化最強。

(4)社垌式斑巖型鎢鉬礦床成礦過程中早期成礦物質(zhì)W、Mo，部分來源于寒武系或更老地層,部分則來源于早期巖漿期后熱液,晚期則主要來源于花崗閃長(斑)巖體本身,除了疊加部位常形成富斑巖型礦體外,外圍還伴隨一系列的矽卡巖型礦體、破碎帶蝕變巖型礦體和石英脈型礦體的形成。

(5)綜合分析認為，大瑤山地區(qū)斑巖型礦床空間分布多具有“三層樓”模式,平面上表現(xiàn)為以斑巖型礦床為中心,往兩側(cè)依次分布著破碎帶蝕變巖型礦床和石英脈型礦床組合,3種不同類型礦床組合具有物質(zhì)成分同源性和礦物組合空間梯度性。

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Metallogenic mechanism of porphyry copper-tungsten-molybdenum-gold deposits in Dayaoshan area

ZHOU Guo-fa1, LIANG Biao-zhi1, WU Xiang-ke1, ZHOU Wei-jin1,WANG Xin-yu1, WEI An-wei1,LIANG Guo-ke1,KANG Zhi-qiang2

(1.Guangxi Institute of Geological Survey, Nanning 530023,China;2.College of Earth Sciences,Guilin University of Technology, Guilin 541004,China)

In Dayaoshan area,the mineralization-materials of porphyry deposits were mostly found from intrusive-granite, less extracted from Cambrian or Precambrian strata based on data analysis of REE, S-isotope and H-O isotope. The first evidence of REE in porphyry deposit was characteristic of crust-mantle mixed-source by value of (La/Yb)N=10.83-12.89, δEu=0.60-0.73 and δCe=0.97-0.98. The second evidence of sulfur isotope in porphyry deposit was characteristic of intrusive rock related to mineralization by value of δ34S for -1.32‰ to 2.17‰. The third evidence of hydrogen and oxygen isotope in porphyry deposit suggesting ore-fluid came mainly from intrusive rock, less from metamorphic rock by values of δ18O ,which range from 3.5‰ to 7.59‰, δD which range from -42‰ to -57‰. Meanwhile, two conclusions were obtained by established mineralization-model based on environment analysis of migration and precipitation in ore-forming elements. The first conclusion is that concentration of ore-forming elements in minerogenesis resulted from intrusion of ore-forming magma-granite and superimposition of ore-forming fluid many times. The second conclusion is that the spatial organization of deposit can be divided into porphyry type located in the center, fracture alteration-rock type located in periphery, and quartz-vein type located in farther periphery.But all the characteristics are of material-composition homologous and mineral-assemblage space-gradient.

porphyry deposit;origin of mineralization-materials;metallogenic mechanism; mineralization model;Dayaoshan area

1674-9057(2015)04-0649-11

10.3969/j.issn.1674-9057.2015.04.001

2015-05-28

中國地質(zhì)調(diào)查局項目(1212011085401；1212011120831；1212010070206；12120113066600);國家自然科學(xué)基金項目(41162005;41572191);廣西地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局科研項目([2010]21); 廣西自然科學(xué)基金重點項目(2015GXNSFDA139029)

周國發(fā)(1980—),男,博士,高級工程師,研究方向:地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查, sam99213 @126.com。

周國發(fā),梁標志,吳祥珂,等.廣西大瑤山地區(qū)斑巖型銅鎢鉬金礦床成礦機制探討[J].桂林理工大學(xué)學(xué)報，2015,35(4):649-659.

P611.11;P618.4;P618.51

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