小西南岔铜金矿床脉型钼矿化特征及其与铜金矿化关系研究kdh

1、小西南岔铜金矿床脉型钼矿化特征及其与铜金矿化关系研究收稿日期 :20100605作者简介 :葛玉辉 (1965 , 男 , 吉林长春人 , 博士 , 主要研究方向 :岩石学 、 矿床学 ; 成都市新都区西南石油大学资源与环境学院 ,610500葛玉辉 1, 2, 赵华雷 1, 雷恩 1, 王辉 1, 王晰1(1吉林大学地球科学学院 ; 2西南石油大学 摘要 :吉林延边小西南岔铜金矿床北山矿段新发现的钼矿体呈规模较小的石英脉 , 空间上与相邻铜金矿体平行 , 它们受相同的构造体系控制 。 钼矿石中金属矿物以辉钼矿为主 , 并明显被黄铜矿 和黄铁矿沿裂隙 、 晶隙充填交代 , 表明其形成于该矿床大

2、规模铜金矿化的早期阶段 。 该石英脉中发 育富气相 、 气 液 二 相 以 及 含 子 矿 物 多 相 包 裹 体 , 成 矿 流 体 为 中 高 温 (300 380 、 高 盐 度 (1299% 4736%NaCl eqv 的 NaCl H 2O 体系 , 成矿流体曾发生过沸腾现象 , 表现出大规模铜金 矿化早阶段的成矿流体特征 。 结合前人相关资料认为 , 北山矿段的辉钼矿石英脉应是该矿床大规 模铜金矿化早期阶段的产物 。 该认识为小西南岔铜金矿床同位素测年及成矿机制深入研究奠定了 理论基础 。关键词 :脉型钼矿化 ; 铜金矿化 ; 流体包裹体 ; 小西南岔矿床 ; 吉林延边中图分类号

3、:P 61851文献标志码 :A文章编号 :10011277(2010 100017050引 言近年来 , 越来越多的资料表明 , 吉林延边小西南 岔铜金矿床与燕山期构造 岩浆活动密切相关 , 但对 该矿床的成岩成矿时代尚有不同认识 。 如 :利用中子活化法测得的含金 、 铜石英脉中脉石英 40Ar /39Ar 等时线年龄为 (12335 08 Ma 1; 而根据矿田内与成矿相关的花岗杂岩体和成矿后玢岩脉的单颗粒锆石 SHRIMP U Pb 法测年确定的大规模铜金矿化发生于 1046 1021Ma 之间 24。 2007年 , 矿区北山矿段露采过程中发现了一条含辉钼矿的石英脉 , 为直接测定该

4、矿床成矿年龄提供了良好条件 。 本文在脉型 钼矿化矿体特征 、 矿物组合研究基础上 , 从成矿流体 研究入手 , 对石英脉中流体包裹体进行了显微测温分析 ,系统讨论了脉型钼矿化与区内大规模铜金矿化关 系的时间及成因联系 , 为辉钼矿的 Re Os 同位素测 年及成矿机制研究提供了理论依据 。1矿区地质概况小西南岔铜金矿床地处延边东北部地区 , 在大地 构造位置上隶属于中国东北部陆缘 , 天山 兴蒙造山 带东端 ,经历了古生代的古亚洲洋俯冲消减和闭合 , 中生代板块全面碰撞以及晚白垩世以来的陆内构造演化和太平洋 欧亚板块边缘的相互作用56。 区 内出露的地层以晚古生代五道沟群浅变质的海相火山及沉

5、积碎屑岩建造为主 , 另有中生代陆相火山 沉 积岩和新生代陆相碎屑岩 ; 侵入岩主要是海西期晚期的辉长岩 闪长岩 、 花岗闪长岩和燕山期英云闪长岩 、花岗闪长岩 、 二长花岗岩以及不同时代的各类脉 岩 。 矿区内控矿构造表现为一个由 NNW 和近 SN 向 的断裂形成的向南 、 向深部收敛的 “ Y ” 字型 。 矿区北 山矿段的容矿断裂表现为一系列北北西向的断裂裂 隙带 , 总 体 走 向 340 350 倾 向 NE 或 SW , 倾 角 60 85 (见图 1 。北山矿段铜金矿体主要呈大致平行的厚脉状 , 走向介于 341 344 ,倾向北东 , 倾角 74 84 。 原生 矿石中主要金

6、属矿物是自然金和黄铜矿 , 其次为磁黄铁矿 、 黄铁矿 、 少量的白铁矿 、 方铅矿 、 斑铜矿 、 辉钼 矿 、 闪锌矿 、 毒砂 、 含铋的硫盐矿 、 自然铜 。 矿石主要 呈交代结构 、 交代熔蚀结构 、 压碎结构 、 乳滴状结构 , 浸染状构造 、 网脉或细脉状构造 。 本文和前人研究结果表明1, 7, 小西南岔铜金矿床的热液成矿期可划分 为石英 黄铁矿阶段 ( 、 石英 多金属硫化物 自然金阶段 ( 、 多金属硫化物 含铋硫盐矿物 自然金阶段 ( 以及石英 碳酸盐阶段 ( 。 其 中 , 第 阶段是辉钼矿 、 毒砂的主要形成阶段 ; 黄铜矿 主要形成于第 阶段 ; 而 、 阶段是金的

7、主成矿 阶段 。2脉型钼矿化地质特征含辉钼矿石英脉发现于北山露采区 594 584m标高 , 位于 12线和 1线之间 , 走向 340 , 倾向北东 、 倾角 70 80 , 与相邻铜金矿体平行产出 , 说明它们 受控于相同的构造体系 。 据现场追索 , 该矿体呈透镜图 1小西南岔铜金矿区地质略图状 , 走向延长约 80m 。 石英脉宽 2 10cm , 具膨大缩 小现象 , 与两侧围岩 (浸染状铜金矿化闪长岩 界线 清晰 。 含辉钼矿石英脉和围岩有构造变形和碎裂现 象 , 沿错动面上见黑色断层泥 (厚度约 03cm , 其中 见细小辉钼矿晶体 , 说明辉钼矿石英脉形成后经历了 后期断裂作用

8、 。钼矿石的矿物组成简单 , 金属矿物以辉钼矿为 主 , 其次 为 黄 铁 矿 和 黄 铜 矿 。 辉 钼 矿 含 量 2% 5%, 主要沿石英脉的微细裂隙形成细脉状辉钼矿 , 在微裂隙交汇处形成团块状或花瓣状集合体 , 最大团 块超过 1cm ; 少量辉钼矿呈他形晶粒状结构星散于 石英脉中 , 粒径较小 , 以 1 2mm 为主 , 与脉石英为 镶嵌结构 。 黄铁矿含量 1% 3%, 有 2个世代 , 早 世代黄铁矿呈半自形晶 他形晶浸染状分布于石英 脉及其围岩中 , 常见碎裂结构 ; 晚世代的黄铁矿则在 石英和辉钼矿的晶隙 、 裂隙中呈细脉状充填 (见图 2a 。 黄铜矿含量略高于黄铁矿

9、, 常沿辉钼矿中微 裂隙呈细脉状充填 (见图 2b , 有时交代黄铁矿 (见 图 2c , 或在石英晶隙间呈浸染状分布 (见图 2d 。 钼矿石发育半自形 他形晶粒状结构 、 交代残余 结构 、 浸蚀结构 , 主要呈细脉状 、 浸染状构造 。 根据不 同金属硫化物交生关系认为 , 辉钼矿和早世代黄铁矿 形成最早 , 晚世代黄铁矿稍后 , 而黄铜矿最晚 。 与前 述该矿床铜金矿化的成矿阶段对比研究认为 , 辉钼矿 和早期黄铁矿应形成于铜金矿化的第 阶段 , 晚世代 黄铁矿和黄铜矿则是第 成矿阶段的产物 。3脉型钼矿化流体包裹体特征为确定含辉钼矿石英脉型的成矿物理化学条件 , 进一步探讨脉型钼矿化

10、与区内大规模金铜矿化的时 间和成因联系 , 对石英脉中的石英进行了流体包裹体 的岩相学和显微测温研究 。 研究工作在吉林大学地 球科学学院地质流体实验室完成 , 包裹体测温仪器为 LinKam THMS 600型冷热台 。 测试前用人造 25% CO2H2O 及纯 H2O 包裹体 (国际标样 对仪器进行 了系统校正 , 冷冻 均一法测温误差为 2 。 a 沿辉钼矿裂隙分布的黄铁矿细脉b 沿辉钼矿裂隙分布的黄铜矿 c 黄铜矿交代早阶段黄铁矿d 黄铜矿沿石英晶隙分布Qtz 石英Py 黄铁矿Ccp 黄铜矿Mlb 辉钼矿图 2小西南岔矿床北山矿段脉型钼矿石中矿物交生关系显微照片31流体包裹体类型 辉钼

11、矿矿石的脉石英中流体包裹体发育 , 呈孤立 或成群随机分布 , 主要为原生流体包裹体 。 根据室温 下相态和加热 冷冻过程中的相态变化 , 主要分为气 液二相包裹体和含子矿物多相包裹体两种类型 。 气液二相包裹体室温下由盐水溶液和气相构成 , 一般气液比为 20% 40%, 偶见富气相包裹体 , 气 相所占比例为 60% 70%。 该类包裹体形态一般 较规则 , 常见形态多为椭圆形 、 长条状及不规则状 ; 大 小一般 5 15m , 个别超过 20m 。 此类包裹体占 所测包裹体总量的 60%。含子矿物多相包裹体在室温下由液相 、 气相和固 相子矿物构成 , 气相体积所占百分数介于 10%

12、35%之间 。 子矿物多为透明浅白色立方体 , 从镜下 特征分析主要为石盐子晶 。 形态一般为椭圆形 、 长条 状 、 四边形和不规则状 , 大小一般为 5 16m , 气液 比介于 10% 35%。32流体包裹体的显微测温研究在对气液二相包裹体进行冷冻 加热过程中 , 测定 部分该类包裹体的冰晶消失温度为 20 127 ,依相关公式计算 8热液的盐度为 337% 1672%(NaCl eqv (见图 3a ; 多数包裹体以均一至液相方式为主 , 而富气相包裹体则表现为气泡逐渐扩大 , 以液相最 终消失而均一 , 此类包裹体的均一温度为 2513 3741 (见图 3b ,峰值为 300 34

13、0 。图 3辉钼矿石英脉中流体包裹体的盐度和均一温度直方图含子矿物多相包裹体升温过程中 , 90%以上的 包裹体首先消失的是气相 , 其后子矿物消失 , 包裹体 达到均一 , 气相消失温度介于 2333 3204 , 完全 均一温度介于 3442 417 ; 另有少数包裹体首先 是子矿物消失 , 其后以气相消失达到均一 , 子矿物消 失温度 2829 350 , 包 裹 体 完 全 均 一 温 度 为 3317 3776 。 此类包裹体的完全均一温度变化 范围为 3317 417 , 峰值为 340 380 (见图 3b ; 通过子矿物消失温度计算 , 按相关公式计算 9获 得 此 类 包 裹

14、 体 盐 度 和 密 度 变 化 范 围 分 别 为 3487% 4736%(NaCleqv(见图 3a 和 107 109g /cm3。33成矿流体的性质小西南岔金铜矿区的含辉钼矿石英脉中发育较 多的原生流体包裹体 , 这些包裹体反映了该类型矿化 的成矿流体特征 。 石英脉中少量的低密度富气相包 裹体 、 较高密度的气液二相包裹体以及含盐类子矿物 多相包裹体共生 , 常成群产于同一石英颗粒中 , 表明 其捕 获 时 成 矿 流 体 处 于 一 种 不 均 匀 热 液 体 系 状 态 1011; 加热过程中 , 富气相的气液二相包裹体均一 至气相 , 而富液相的气液二相包裹体多均一至液相 ;

15、充填度和盐度明显不同的气液二相包裹体与含子矿 物多相包裹体具有相近的均一温度 。 上述特征充分 说明石英脉型钼矿石中的成矿流体曾发生过沸腾 现象 。由于流体沸腾时内部饱和蒸气压与外部压力相 等 , 测得的均一温度和压力可以近似看作形成时的温 度和压力 , 不需进行压力校正 11, 因此含子矿物包裹 体捕获的温度 、 压力基本代表了小西南岔矿区石英脉 型钼矿化的形成条件 , 均一温度为 340 380 , 与赵 俊康 12所 测 的 北 山 矿 段 早 期 成 矿 阶 段 均 一 温 度(330 430 基本一致 ; 利用高盐度 NaCl H 2O 体 系包裹体压力公式 13, 估算含子矿物包裹

16、体的形成 压力介于 998 1974MPa 。 考虑到流体沸腾爆破 导致裂隙系统与地壳浅表裂隙系统贯通 , 流体压力系 统即由静岩压力转变静水压力 14, 代入相关公式 15估算脉型钼矿化的形成深度为 102 201km , 佐证 了小西南岔铜金矿床的浅成成因 。4脉型钼矿化与铜金矿化关系探讨综上所述 , 小西南岔铜金矿床北山矿段的脉型钼 矿化与大规模铜金矿化具有密切的时空及成因联系 , 具体表现在 :1 空间上 , 含辉钼矿石英脉赋存于海西晚期闪 长岩中 , 与两侧铜金矿脉平行分布 , 产状相同 , 为表明 它们受控于相同的控矿构造体系 , 应为同一构造 岩 浆 成矿作用的产物 。2 含辉钼

17、矿石英脉及其围岩有构造变形和碎裂 现象 , 沿错动面见黑色断层泥 , 说明石英脉型钼矿石 经过成矿后断裂作用 , 进一步证明了辉钼矿石英脉为 成矿作用早期阶段产物 。3 钼矿石中辉钼矿明显被黄铁矿 、 黄铜矿沿晶 隙 、 裂隙充填交代 。 对比该矿床热液成矿期不同阶段 特征认为 , 石英脉型钼矿石中的辉钼矿 (早世代黄铁 矿 应是石英 黄铁矿阶段 ( 阶段 产物 , 而晚世代 黄铁矿和黄铜矿主要形成于石英 多金属硫化物阶 段 ( 阶段 。4 石英脉中流体包裹体的岩相学与显微测温研 究表明 , 脉型钼矿化的成矿流体是高温 、 高盐度的 NaCl H2O 体系 , 成矿过程中曾发生过流体沸腾现 象

18、 。 这与小西南岔矿床早期阶段的成矿流体特征基 本吻合 。可见 , 小西南岔矿床热液成矿的早期阶段确实存 在脉型钼矿化 。 不同地段的含辉钼矿石英脉虽然产 状不同 , 但特征相似 , 具相同的矿物组合 , 均为容矿断 裂构造早阶段活动的结果 。 本文所述含辉钼矿石英 脉空间上与铜金矿体相邻 , 时间上早于大规模铜金矿 化的主成矿阶段 , 应是该矿床热液成矿期早期阶段 产物 。5结 论小西南岔北山矿段的含辉钼矿石英脉与脉型铜 金矿体平行产出 , 二者受相同的构造体系控制 ; 钼矿 石具有该矿床早期成矿阶段的矿物组合特征 ; 含辉钼 矿石英脉普遍发育气液二相和含子矿物多相包裹体 , 据两类包裹体岩

19、相学特征 、 均一温度和方式等判断 , 石英脉型钼矿石中的成矿流体曾发生过沸腾过程 , 与 大规模铜金矿化早期阶段的成矿流体特征基本一致 。 上述特征表明 , 本文所述的含辉钼矿石英脉是小西南 岔矿床铜金成矿期的成员 , 时间上应早于大规模铜金 矿化的主阶段 。小西南岔铜金矿床北山矿段的含辉钼矿石英脉 的发现 , 不仅丰富了本矿床的研究内容 , 证实了小西 南岔铜金成矿期存在辉钼矿等的独立成矿阶段 。 另 外 , 该石英脉中的辉钼矿含量多 , 纯度高 , 片径大 , 有 利于单矿物的挑选和测试 , 为该矿床成矿时代精细研 究提供了良好条件 。致谢 :在野外工作中得到珲春紫金矿业有限公司 曙光金

20、铜矿谢毅龄 、 焦玉凯 、 褚广勤等同志的大力支 持和帮助 , 在此致以衷心感谢 !参 考 文 献 1孟庆丽 , 周永昶 , 柴社立 中国延边东部斑岩 热液脉型铜金矿2010年第 10期 /第 31卷 黄 金 地 质 21床 M 长春 :吉林科学技术出版社 , 2001:44772孙景贵 , 陈雷 , 赵俊康 , 等 延边小西南岔富金铜矿田燕山晚期 花岗杂岩的锆石 SHRIMP U Pb 年龄及其地质意义 J 矿床 地质 , 2008, 27(3 :3193283孙景贵 , 门兰静 , 赵俊康 , 等 延边小西南岔大型富金铜矿床矿 区内暗色 脉 岩 的 锆 石 年 代 学 及 其 地 质 意

21、义 J 地 质 学 报 , 2008, 82(4 :5175274孙景贵 , 门兰静 , 陈冬 , 等 岩浆作用对岩浆热液金铜成矿制约 的元素地球化学和锆石 CL 图像记录 以延边小西南岔金铜 矿床为例 J 矿物岩石 , 2009, 29(3 :43525彭玉鲸 , 纪春华 , 辛玉莲 中俄朝毗邻地区古吉黑造山带岩石及 年代记录 J 地质与资源 , 2002, 11(2 :65756祁进平 , 陈衍景 , Franco Pirajno东北地区浅成低温热液矿床的 地质特征和构造背景 矿物岩石 , 2005, 25(2 :47597李荫清 , 陈殿芬 吉林小西南岔铜金矿床流体包裹体及成矿作 用研究

22、 J 矿床地质 , 1995, 14(2 :1511738Potter R W , Clynne M A , Brown D LFreezing-paint depression of aqueous sodium chloride solutions J Econ Geol , 1978, 73:284285 9刘斌 中高盐度 NaCl H 2O 包裹体的密度式和等容式及其应用 J 地质论评 , 2001, 47(6 :61762210Shepherd T J , Rakin A H , Alderton D H MA practical guide to fluid inclusions

23、studies M Blackie Son Limited , 1985: 115411张文淮 , 陈紫英 流体包裹体地质学 M 武汉 :中国地质大 学出版社 , 1993:124612赵俊康 延边小西南岔金铜矿成矿地球化学动力学研究 D 长春 :吉林大学 , 200713Sterner S M , Hall D L , Bodnar R JSynthetic fluid inclusionsVSolubility relations in the NaCl KCl H 2O system under vapor saturated conditions J Geochim Cosmochim

24、 Acta , 1988, 52: 989100514张静 , 陈衍景 , 李国平 , 等 河南内乡县银洞沟银矿地质和流体 包裹体特征及成因类型 J 矿物岩石 , 2004, 24(3 :556415谢佛德 T J , 兰金 A H , 阿尔德顿 D H M流体包裹体研究实践 指南 M 张恩世 , 张文淮 , 高怀忠 , 等译 武汉 :中国地质大学 出版社 , 1990:99103Characteristics of fluid inclusion in lode molybdenum mineralizationand its geological significance in Xiaox

25、inancha copper-gold depositGe Yuhui 1, 2, Zhao Hualei 1, Lei En 1, Wang Hui 1, Wang Xi 1(1College of Earth Sciences , Jilin University ; 2Southwest Petroleum University Abstract :The quartz-molybdenite vein , discovered newly in the Beishan ore block of Xiaoxinancha copper-gold mine , is parallel to

26、 adjacent copper-gold ore bodies , indicating that they are commonly controlled by the same struc-ture systemThe metal minerals in molybdenum ore is dominated by molybdenite obviously cutting by later pyrite and chalcopyriteThe lode molybdenum mineralization shows the similar minerals assemble as ea

27、rly metallogenic stage of the major copper-gold mineralizationPrimary inclusions in quartz minerals from the vein include gas , aqueous two-phase and daughter-mineral inclusionsThe ore-forming fluid is of high temperature (300to 380 , high salinity(1299%to 4736%NaCl eqv and belongs to the NaCl H2O f

28、luid systemThe fact that different types of inclu-sions are coexistent , together with their approximate homogeneous temperature , confirms that the fluid underwent the process of boiling as early-stage fluid of the major copper-gold mineralization in the depositComparing with data on the Xiaoxinanc

29、ha deposit , it can be concluded that the quartz-molybdenite vein is formed in the early metallogentic stage of copper-gold mineralizationThe conclusion in this paper can supply basic data for isotopic dating and metallo-genetic mechanismKeywords :lode molybdenum mineralization ; copper-gold mineralization ; f