羅 帥 于超凡 許 棟 丁自源
(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院)
大別造山區(qū)為秦嶺造山帶的東延部分,區(qū)內(nèi)具有多期碰撞—閉合演化史,巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈。復(fù)雜多樣的構(gòu)造形式為各類(lèi)礦產(chǎn)的形成、成礦物質(zhì)的遷移和富集創(chuàng)造了有利的空間。大銀尖鎢鉬礦床為典型的斑巖—矽卡巖—石英脈復(fù)合型礦床,有別于東秦嶺—大別山區(qū)其他斑巖型鉬礦成礦系統(tǒng),如單鉬型湯家坪礦床[1]、鉬鉛鋅型千鵝沖礦床[2]、鉬銅型母山礦床[3]。前人已對(duì)該礦床進(jìn)行了總結(jié)和研究,如邱順才[4]對(duì)礦床地質(zhì)特征進(jìn)行了研究,楊梅珍等[5]研究了礦床的硫同位素的地球化學(xué),徐兆文等[6]對(duì)礦床的同位素進(jìn)行了系統(tǒng)研究,但大銀尖為鎢鉬銅復(fù)合型礦床,前人多對(duì)鉬礦種進(jìn)行了深入研究,而忽略了對(duì)另一國(guó)家戰(zhàn)略性礦種鎢礦的研究。
本文通過(guò)分析大銀尖鎢鉬礦床地質(zhì)特征,對(duì)成礦巖體巖石的地球化學(xué)特征進(jìn)行系統(tǒng)研究,探討成礦小巖體及圍巖對(duì)礦體的控制作用,分析研究礦床的成礦地質(zhì)條件及找礦標(biāo)志,并總結(jié)大別山區(qū)鎢鉬的找礦方向,為大別山區(qū)同類(lèi)礦床勘查提供參考。
大銀尖鎢鉬礦床產(chǎn)于河南省新縣千斤鄉(xiāng)(圖1),位于近EW向白洼斷裂帶與近SN向陡山河斷裂帶的交會(huì)部位[7],大地構(gòu)造屬大別高壓—超高壓變質(zhì)雜巖帶。
區(qū)域出露古元古界七角巖組、中新元古界滸灣巖組,構(gòu)造主要為近東西向白洼斷裂帶、八里畈斷裂帶,與近南北向斷裂構(gòu)成網(wǎng)格狀構(gòu)造體系,控制著該區(qū)中酸性小巖體的分布[8]。中生代巖漿巖均出現(xiàn)在這些網(wǎng)格狀構(gòu)造附近,幾乎所有鉬礦床都與燕山期中酸性斑巖體關(guān)系密切[9]。
大別山地區(qū)地球化學(xué)異常位于河南省南部的桐柏—信陽(yáng)—商城Au-Ag-Mo-Cu-Pb-Zn-As 地球化學(xué)異常帶,異常元素組合為Au、Ag、Mo、Pb、Zn、Cd、Bi、As、Ni 等。在大別山區(qū)1∶20 萬(wàn)水系沉積物測(cè)量中圈出大小近100 個(gè)化探異常(圖2),異常主要為銅金及鎢鉬異常。這些異常主要分布在龜梅斷裂以南,化探異常特別是鎢鉬異常與中生代巖漿巖出露位置高度重合。在這些化探異常與巖漿巖重合位置已發(fā)現(xiàn)多處鉬多金屬礦床,如(商)82-甲2異常與湯家坪大型鉬礦床扣合,45-乙1(新)異常與千鵝沖大型鉬礦床扣合。
大銀尖鉬鎢礦區(qū)位于八里畈斷裂帶南側(cè)的中—新元古界滸灣巖組與大銀尖花崗巖體的內(nèi)外接觸帶中,白洼韌性剪切帶從礦區(qū)南部穿過(guò)(圖3)。滸灣巖組為大銀尖鎢鉬礦直接圍巖,可以分為2 個(gè)巖性段,下段主要為條帶狀混合巖、黑云母鉀長(zhǎng)片麻巖,頂部有較多的大理巖薄層或透鏡體,分布于礦區(qū)中部;上段下部主要為黑云斜長(zhǎng)片麻巖,頂部為白云斜長(zhǎng)片麻巖夾石英巖和大理巖透鏡體,分布于礦區(qū)的北部及外圍。在大銀尖巖體東西兩側(cè)地層中發(fā)育3 條矽卡巖帶,矽卡巖以石榴石矽卡巖、綠簾石矽卡巖為主。
大銀尖鎢鉬礦床是典型的斑巖-矽卡巖-石英脈復(fù)合型礦床,斑巖型鉬礦體主要分布于花崗巖體內(nèi)、外接觸帶;矽卡巖型鎢鉬礦分布于圍巖的矽卡巖帶中;石英脈型鎢鉬礦分布于北東向斷裂構(gòu)造及其次級(jí)裂隙中[4]。
斑巖型鉬礦體分布在巖體西北部的內(nèi)外接觸帶上,控制礦體長(zhǎng)度1 000 m,礦體延深730 m,厚度一般5~10 m,埋深標(biāo)高-140~250 m。礦體在空間上以巖體和滸灣組圍巖為中心,賦存在巖體內(nèi)外接觸帶。輝鉬礦呈浸染、星點(diǎn)狀賦存于花崗巖的長(zhǎng)英質(zhì)礦物間隙中,或以石英-輝鉬礦細(xì)脈、石英-輝鉬礦-鉀長(zhǎng)石礦網(wǎng)脈狀充填于花崗巖及圍巖裂隙中。鉬品位0.031%~0.35%,個(gè)別樣品高達(dá)10%,平均0.186%。
矽卡巖型鎢礦體位于巖體外接觸帶,受大銀尖花崗巖與滸灣巖組大理巖接觸形成的矽卡巖帶控制。矽卡巖帶長(zhǎng)約3 000 m,寬3~150 m,順層產(chǎn)出,走向110°~130°,北傾,傾角60°左右,在垂向上分為上、中、下3 個(gè)矽卡巖帶。上部矽卡巖距滸灣組底部20~1 000 m,出露長(zhǎng)2 400~3 000 m,帶寬3~150 m,共圈出8個(gè)鎢礦體,礦體長(zhǎng)100~900 m,厚0.47~4.43 m。鎢品位一般為0.1%~0.2%,最高0.52%,鉬、銅少見(jiàn)。
石英脈型鎢鉬礦主要分布于大銀尖巖體西北部外側(cè)的圍巖中。礦體呈脈狀,賦存在北東向的斷裂側(cè)及其次級(jí)裂隙中。斷裂帶長(zhǎng)一般1 000~1 200 m,最長(zhǎng)達(dá)1 500 m,礦體以輝鉬礦—石英脈產(chǎn)出,脈厚者達(dá)1.5 m,一般1~2 cm。以鎢鉬礦化為主。
礦床圍巖蝕變強(qiáng)烈發(fā)育,圍巖蝕變主要為硅化—鉀長(zhǎng)石化、云英巖化、矽卡巖化、碳酸鹽化。輝鉬礦呈星點(diǎn)狀發(fā)育在鉀長(zhǎng)石化石英脈兩側(cè)。矽卡巖化鎢礦發(fā)生在花崗巖體與富鈣的斜長(zhǎng)角閃巖和大理巖的圍巖地層中,具有強(qiáng)烈的鎢鉬礦化。碳酸鹽化和英巖化則以構(gòu)造脈體形式分布在構(gòu)造裂隙中,很少見(jiàn)到鎢鉬礦化,但可見(jiàn)其內(nèi)部見(jiàn)有白鎢礦和輝鉬礦石角礫,顯示其成礦期較晚。與鎢鉬成礦最密切的圍巖蝕變?yōu)楣杌⑩涢L(zhǎng)石化和矽卡巖化。
大銀尖花崗巖體位于新縣千斤鄉(xiāng)南部,面積1.2 km2,平面上呈向南凹陷的巖株。巖體具有3 個(gè)巖相帶,中間帶為中?;◢弾r,過(guò)渡帶為似斑狀中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖,邊緣帶為細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖,其中似斑狀中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖出露面積最大。普遍發(fā)育硅化、鉀長(zhǎng)石化,在巖體與圍巖的接觸處發(fā)育矽卡巖化。
2.2.1 巖石化學(xué)特征
大銀尖成礦巖體花崗巖化學(xué)成分:SiO2的含量介于75.18%~75.54%,平均含量75.35%,高于世界及中國(guó)同類(lèi)的平均含量,表明巖石高硅偏酸;K2O+Na2O=6.6%~8.15%,表明巖石富堿;K2O/Na2O 的比值介于1.20~1.34,巖石富鉀貧鈉;Al2O3/TiO2的比值介于84.67~124.5,變化范圍較大,與直接起源地幔的巖漿有明顯區(qū)別。鋁飽和系數(shù)A/NCK 比值介于1.07~1.29,屬鋁飽和型;堿鋁比值NK/A 比值介于0.53~0.64,屬于鈣堿性系列。在侵入巖TAS 圖解圖4(a)中,3 個(gè)樣品落在花崗巖區(qū),屬于亞堿性系列,在K2O-SiO2圖解圖4(b)上投影在高鉀鈣堿系列區(qū)域內(nèi)。MgO 含量為0.13%~0.39%,平均為0.23%,遠(yuǎn)低于世界及中國(guó)同類(lèi)花崗巖MgO 的平均含量[10]。當(dāng)SiO2的含量≥72%、K2O≥Na2O時(shí),對(duì)成鉬有利[11]。
綜上,大銀尖鎢鉬成礦巖體具有高硅、富堿、高鉀貧鈉、貧鎂的特點(diǎn),對(duì)鎢鉬富集有利,與大別山區(qū)斑巖型鉬礦床的成礦巖體巖石化學(xué)特征基本一致[12]。
2.2.2 巖石微量元素特征
礦區(qū)3 個(gè)成礦巖體微量元素(表1)的蛛網(wǎng)圖(圖5)表明,大銀尖鎢鉬成礦巖體富大離子親石元素Rb、Th 和K,較弱的Ba、Zr、Ta、Y 和Yb 虧損。低Sr 含量,介于89.3×10-6~91.60×10-6,低Y 含量,Sr/Y 值較高,介于30.53~70.87,Rb/Sr(1.86~3.20)值較大,反映了巖漿源區(qū)分餾明顯。
微量元素比值曲線上Rb、Th 出現(xiàn)不同程度的峰值,Ba、Y 和Yb 出現(xiàn)低谷,總體向右傾斜,根據(jù)pearce等建立的微量元素蛛網(wǎng)分布模式,大銀尖鎢鉬礦巖體應(yīng)屬于碰撞后花崗巖[13]。
2.2.3 巖石稀土元素特征
稀土總量(∑REE)(105.81~131.77)×10-6,LREE/HREE 在6.83~13.0(表2),(La/Yb)N在6.04~14.82,屬輕稀土富集,與幔源特征差別大;虧損HREE 和Y,表明源區(qū)可能有石榴子石存在;巖體樣品HREE 具平坦型的分布(圖6),(Ho/Yb)介于0.49~0.83,HoN<YbN,表明MREE 虧損,推測(cè)角閃石可能是重要源區(qū)殘留相[14]。巖漿貧Sr,負(fù)銪異常不明顯,推測(cè)巖漿源區(qū)來(lái)自加厚的下地殼[15],有少量斜長(zhǎng)石殘留源區(qū)。因此推測(cè)大別山區(qū)花崗巖巖漿巖可能是含斜長(zhǎng)石、角閃石、石榴石的高壓麻粒巖在較高的壓力下部分熔融形成的[16],與東秦嶺—大別山區(qū)斑巖型鉬礦成礦小巖體來(lái)自深源一致[11]。
大銀尖巖體地表出露形態(tài)為向北凹口鉗狀,礦體位置及形態(tài)嚴(yán)格受巖體出露形態(tài)的制約[4]。平面上,礦體分布在巖體東西兩側(cè),其中斑巖型鉬礦分布在巖體邊緣及圍巖的接觸斷裂帶0~100 m;矽卡巖型鎢礦位于巖體外圍層間裂隙帶內(nèi)的巖矽卡巖帶中,矽卡巖帶長(zhǎng)500~2 500 m,寬5~60 m,產(chǎn)狀傾向北東,傾角40°;石英脈型鎢礦分布于巖體西部斷裂構(gòu)造及其次級(jí)裂隙中。剖面上,鉬礦體賦存于巖體內(nèi)外接觸帶中,距離巖體最遠(yuǎn)達(dá)190 m;矽卡巖型鎢礦體位于巖體外接觸帶,受巖體與大理巖接觸形成的矽卡巖帶控制,分3 層,距離巖體最大達(dá)1 000 m。巖體外接觸帶為主要工業(yè)礦體。
綜上所述,大銀尖鎢鉬礦體與小巖體在空間上高度依存。
大銀尖侵入圍巖為中晚元古界滸灣巖組,主要巖性為黑云斜長(zhǎng)片麻巖,發(fā)育較多大理巖薄層或透鏡體。斑巖型礦床在各種圍巖中都可以成礦,但圍巖的物理化學(xué)性質(zhì)決定礦體的空間分布特征(圖7)。
由于圍巖黑云斜長(zhǎng)片麻巖性脆,受壓易裂,在圍巖中形成眾多裂隙和節(jié)理,含礦的汽水熱液在巖體邊緣內(nèi)外接觸的裂隙、節(jié)理中運(yùn)移、充填、沉淀成礦,形成內(nèi)外接觸斑巖型鉬礦[17]。當(dāng)巖體圍巖有大理巖時(shí),含礦汽水熱液與大理巖發(fā)生接觸交代反應(yīng),含鎢元素就位于矽卡巖帶,形成矽卡巖型鎢礦體。含硅的汽水熱液沿?cái)嗔褬?gòu)造裂隙運(yùn)移充填時(shí),形成石英脈型鎢鉬礦體,由于前期含礦熱液已大部分沉淀成礦,造成石英脈型礦體品位不高。
(1)區(qū)域構(gòu)造。前已述及,近東西向區(qū)域性深大斷裂控制著大別山區(qū)造山帶的分布,鎢鉬礦體多沿大斷裂成帶呈串珠狀分布。因此,區(qū)域性深大斷裂是找礦的重要標(biāo)志。在找礦工作中應(yīng)首先明確斷裂溝構(gòu)造分布及位置,重點(diǎn)放在斷裂帶兩側(cè)及次級(jí)構(gòu)造帶內(nèi)。
(2)中酸性小巖體。從(圖7)可以看出,中生代中酸性小巖體多分布在斷裂及其次級(jí)構(gòu)造的1~10 km[18]。斑巖型鎢鉬礦床一般產(chǎn)于小巖體內(nèi)外接觸帶上,巖體侵入時(shí)代多為白堊世早期[19],出露面積不大,多為1 km2左右,為斑巖型鎢鉬礦的成礦地質(zhì)體。因此,中生代中酸性小巖體為鎢鉬多金屬礦的重要找礦標(biāo)志[20]。具有高硅、富堿、多鉀貧鈉、貧鎂等特征,深源淺成的中生代中酸性小巖體及其附近為找礦的重點(diǎn)區(qū)域。
(3)地球化學(xué)異常。1∶20 萬(wàn)水系沉積物測(cè)量圈出大銀尖鉬鎢多金屬異常,異常以Cu、Mo、W 為主,異常規(guī)模大,強(qiáng)度高,濃集中心明顯,濃集中心與已知鉬、鎢礦床相吻合。因此,1∶20 萬(wàn)水系沉積物測(cè)量Mo、W 異常是尋找鎢鉬礦有效的找礦標(biāo)志。從(圖2)可以看出,大別山區(qū)1∶20 萬(wàn)水系沉積物圈出的Mo、W 異常眾多,多在2 組構(gòu)造交匯附近處發(fā)育,在圈出的異常范圍內(nèi)還未開(kāi)展工作或者研究較少的區(qū)域,為下一步尋找鎢鉬礦的重要找礦方向。
(4)圍巖蝕變。斑巖型礦床的顯著特點(diǎn)之一是發(fā)育有強(qiáng)烈的圍巖蝕變,其中硅化、鉀長(zhǎng)石化與礦化關(guān)系最密切[21],圍巖為碳酸鹽巖時(shí),還會(huì)發(fā)育矽卡巖化。圍巖蝕變常具有分帶性,呈帶狀分布。在已知中酸性小巖體周邊發(fā)育有硅化、鉀長(zhǎng)石化及矽卡巖化的區(qū)域,也是尋找鎢鉬的重要找礦方向。
(1)大銀尖鎢鉬礦床為典型的斑巖-矽卡巖-石英脈復(fù)合型礦床。
(2)高硅、富堿、多鉀貧鈉、貧鎂的小巖體對(duì)成礦有利,成礦小巖體具有深源淺成的特點(diǎn),成礦小巖體不僅提供成礦物質(zhì),還對(duì)礦床具體產(chǎn)出空間位置起決定性作用。
(3)區(qū)域性深大斷裂的交匯處,中生代中酸性小巖體周邊,Mo、W 異常帶及圍巖蝕變發(fā)育的區(qū)域是尋找鎢鉬礦的有利地段,大別山區(qū)仍有較大的鎢鉬礦找礦前景和潛力。