内蒙古界牌岭锡矿床地质特征及成因分析

内蒙古界牌岭锡矿床地质特征及成因分析

界碑岭锡矿是近年来在湖南南部发现的一种新锡矿。其地质和地球化学特征不同于石英脉的绢云母锡矿和锡矿，后者也不同于绢云母锡矿。对这类矿床的深入研究,不仅能为华南地区的锡矿找矿工作开拓新的思路,而且能为丰富锡矿床的成矿理论提供新的信息。1过渡带子带界牌岭锡矿床产于赣南—桂东加里早期后隆起带与湘桂海西—印支期拗陷区的过渡带,矿区内出露地层是石炭系石磴子组灰岩。NE向断裂、褶皱纵贯矿区。耒阳—郴洲深断裂带是区域控岩、控矿构造。花岗斑岩、霏细岩成群、成带沿该断裂带分布,其与锡矿化存在着密切的空间、成因上的联系(图1)。2角砾型成矿岩界牌岭锡矿床的成矿母岩是浅成-超浅成的花岗岩类。经观察、研究,这类岩石的主要地质、地球化学特征是:(1)它们是一种杂岩体,由出露于地表的隐爆角砾岩、花岗斑岩、石英斑岩、霏细岩及深部的细粒花岗岩组成。这些岩石是同源岩浆的分异、演化产物,属于次火山岩—深成岩建造。其成岩时代为燕山晚期,经铷—锶法测定,其同位素年龄值为87.9±2.5Ma(表1)。(2)隐爆角砾岩出露地表,岩石具角砾状构造,角砾成分复杂,既有灰岩、泥灰岩、砂页岩等沉积岩的角砾,也有细粒花岗岩的角砾,胶结物为微晶状长英质。花岗斑岩呈岩枝、岩墙或不规则状小岩体产出。地表共出露7个小岩体,一般只有几百平方米,最大岩体为0.3km2,岩石具斑状结构,斑晶由长石、石英构成,含量为30%～45%,基质是微晶状长英质。(3)岩体的副矿物除磷灰石、锆石、锐钛矿、磁铁矿、金红石等常见的花岗岩类副矿物外,还含有锡石、黑钨矿、辉钼矿、黄铜矿、方铅矿等金属矿物,也可见到电气石、萤石、黄玉等富含挥发组分的矿物。(4)岩石的岩石化学及微量元素含量如表2。这些资料表明,斑岩具高硅、富碱、贫二价阳离子特点,属酸性富碱过铝花岗岩类。它们富含W、Sn、Cu、Pb、Zn等成矿元素及F、B、Li等挥发组分,具备了成矿花岗岩的地球化学特征。(5)表3列出了斑岩的稀土元素含量及有关参数,稀土元素配分模式如图2。岩石的ΣREE含量低于250×10-6,ΣCe/ΣY比值接近于1,δEu值小于0.4,稀土配分曲线略向左倾。具明显的“v”谷。(6)如表1所示,花岗斑岩的锶同位素组成是,87Sr/86Sr初始值=0.71540±0.00708。以上所述表明,界牌岭矿床的成矿母岩是壳源型岩浆花岗岩类,它们的地球化学特征类似于华南地区与锡钨矿化有成因联系的花岗岩类,但是这种花岗岩定位深度小,具浅成-超浅成侵入体特点。因此,作者认为,华南地区锡石硫化物型和石英脉型锡矿床的成矿母岩属“浅源中深成”花岗岩类,而界牌岭锡矿床的成矿母岩则属“浅源浅成”花岗岩类。3蚀变与矿化的组合关系界牌岭锡矿床的矿化、蚀变主要沿花岗斑岩、隐爆角砾岩的内外接触带发育。矿化与蚀变之间存在着一定的组合关系,即细脉浸染状锡-钨矿化及其共生的云英岩化、绢英岩化;细脉状铅-锌矿化及其共生的青盘岩化;与铍矿化共生的萤石化及早期无矿化伴生的钾长石化。3.1cm0.3m钾长石化发育于矿床上部的隐爆角砾岩内部。在钾长石化岩石中,钾长石变斑晶广泛发育,它们呈自形晶产出。其大小一般为0.5cm×0.1cm～1cm×0.3cm。由于多阶段蚀变作用的影响,钾长石晶体具有环带构造,从边缘向内,依次出现暗绿色环带、淡肉红色环带及暗肉红色环带。暗绿色环带由绿帘石、绿泥石、绢云母、萤石及碳酸盐类矿物组成;淡肉红色环带由含少量石英的钾长石组成;暗肉红色环带由钾长石、斜长石、云母、石英组成,其中,斜长石、云母等呈交代残留包裹在钾长石内。以上特征表明,钾长石化表现为钾—硅质交代作用。目前尚未发现与钾长石化有关的矿化。3.2细胞结构与岩石学绢英岩化出现在矿床的中上部,沿花岗斑岩内外接触带发育。它们在隐爆角砾岩内表现为萤石化。绢英岩化岩石由绢云母、白云母、石英、萤石、黄玉、刚玉组成,具花岗变晶结构和鳞片变晶结构。锡-铜矿化与绢英岩化关系密切。锡石、黄铜矿等呈浸染状产于绢英岩中;或呈含锡-铜矿化的黄玉—石英细脉产出,细脉两侧发育了绢英岩化。铍矿化与萤石化关系密切。在矿床的下部,随着白云母、黄玉含量增多,蚀变矿物粒度增大,绢英岩渐变为云英岩。3.3云英岩化岩石云英岩化产于矿床中下部,沿花岗斑岩、细粒花岗岩发育。云英岩化岩石由石英、黄玉、铁锂云母、白云母、萤石及黑钨矿、锡石组成,具花岗岩变晶结构。云英岩化与锡-钨矿化关系密切,当云英岩的黄玉含量增多时,其锡-钨矿化变富。3.4角砾岩内外接触带青盘岩化是一种面状分布的蚀变作用,主要发育于矿床上部的隐爆角砾岩内外接触带。青盘岩化岩石由绿泥石、绿帘石、萤石、黄铁矿、碳酸盐类矿物组成,岩石具鳞片变晶结构。青盘岩化与铅-锌矿化关系密切,网脉状铅-锌硫化物主要分布在青盘岩化岩石内。3.5矿化蚀变作用界牌岭锡矿床的矿化、蚀变具垂直分带和水平分带特征。在垂直方向上,自上到下,依次出现青盘岩化、萤石化和铅-锌-铍矿化,绢英岩化和锡-铜矿化,云英岩化和锡-钨矿化。在水平方向上,自成矿母岩的内部向外,依次出现钾长石化、绢英岩化(萤石化)、青盘岩化。界牌岭锡矿床的矿化、蚀变作用具多阶段脉动特征。表现为晚阶段蚀变作用(青盘岩化)形成的矿物(绿泥石)交代、改造早阶段蚀变作用(钾长石化)形成的矿物(钾长石)。3.6青盘岩化岩石地球化学特征蚀变岩石的化学成分及微量元素含量如表4。这些资料表明,钾长石化岩石富含K2O、SiO2,绢英岩化、云英岩化岩石富含Al2O3、F及成矿元素,青盘岩化岩石具有较高含量的Fe2O3、FeO、MgO、CaO。4矿石特征4.1矿石类型及组成界牌岭锡矿床的矿石矿物组合复杂,初步查定出下列矿物:锡石、黑钨矿、白钨矿、黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂、黝锡矿、砷黝铜矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、磁铁矿、赤铁矿、金绿宝石、硅铍石、钾长石、石英、绢云母、白云母、黄玉、萤石、尖晶石、刚玉、水铝石、高岭石、绿泥石、绿帘石、方解石、电气石、石榴石等。根据矿物共生及其产状特点,划分出以下矿石类型:(1)云英岩型锡-钨矿石这类矿石赋存在云英岩中,由白云母、铁锂云母、黄玉、石英、萤石、钾长石等蚀变矿物和锡石、黑钨矿及少量硫化物组成。矿石具稠密浸染状、稀疏浸染状及细脉浸染状构造。(2)锡石硫化物型矿石这类矿石赋存在绢英岩化岩石中,由萤石、绢云母、电气石、刚玉、绿泥石、石英、方解石等蚀变矿物和锡石、黄铜矿、黝锡矿、黄铁矿、毒砂等组成。矿石具浸染状、条带状、网脉状和块状构造。(3)铅-锌硫化物型矿石这类矿石主要赋存在矿床上部的斑岩外接触带的青盘岩化岩石内。它们主要由方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿等硫化物组成,脉石矿物以萤石为主,含少量石英、碳酸盐类矿物,局部地段含较多的金绿宝石和硅铍石。矿石具块状和网脉状构造。4.2主要矿产状态和成分特征的性质4.2.1地质构造自形材料呈稀疏或稠密浸染状产于绢英岩化和云英岩化岩石中,或产于黄玉石英细脉及长石石英细脉内。与白云母、铁锂云母、萤石、黄玉等共生,呈自形,半自形晶体散布于共生矿物之间。粒径一般为0.02～1mm。其化学成分特征:w(SnO2)=99.31%,w(Nb2O5)=0.046%,w(Ta2O5)=0.033%,w(WO3)=0.45%。4.2.2细粒锡石的化学成分呈薄板状、厚板状、长柱状及不规则状集合体产于云英岩内,或产于石英细脉中。有时见到黑钨矿晶体内部包含微细粒锡石。其化学成分特征:w(WO3)=75%～76.18%,w(FeO)=8.20%～13.87%,w(MnO)=8.63%～14.97%,w(Nb2O5)=0.524%,w(Ta2O5)=0.282%～0.569%,w(SnO2)=0.091%。与华南地区花岗岩型和云英岩型钨矿床的黑钨矿成分接近。4.2.3为发挥损害提供充填矿及我国矿物共生呈不规则状集合体产于绢英岩内,或产于含硫化物的细脉中,与黝锡矿、砷黝铜矿及其他硫化物共生。其化学成分特征:w(Cu)=35.07%,w(S)=34.23%,w(Fe)=29.38%,w(Sn)=0.07%,w(Zn)=0.06%。4.2.4脉石矿物的范畴呈集合体产于含硫化物的细小网脉内,与闪锌矿、黄铁矿、毒砂共生。脉石矿物是萤石、方解石等。其化学成分特征:w(Pb)=86.35%,w(S)=13.22%,w(Zn)=0.01%,w(Sn)=0.2%,w(Ag)=0.09%。4.2.5乳状黄铜矿、吾锡矿与方解石、黄铁矿、毒砂、黄铜矿组成集合体产于细小网脉内,其内部一般都含有乳滴状、粉尘状黄铜矿、黝锡矿。其化学成分特征:w(Zn)=59.12%,w(S)=32.99%,w(Sn)=0.25%,w(Cu)=1.55%,w(Cd)=0.22%,w(Fe)=9.17%。4.2.6黄铜矿解理含量较少,常呈乳滴状、粉尘状及不规则状赋存在闪锌矿内,或充填在黄铜矿的解理内。其化学成分特征:w(Sn)=28.64%,w(Cu)=28.62%,w(Fe)=10.96%,w(S)=28.97%,w(Zn)=2.35%,w(Ag)=0.09%。4.2.7钾长石呈自形的变斑晶产于钾长石化岩石中。由于受晚期蚀变作用的影响,它们被绢云母、绿泥石等矿物交代,钾长石变斑晶的化学成分特征见表5。4.2.8成分特征检测产于云英岩或黄玉石英细脉及长石石英细脉脉壁。主要化学成分特征:w(SiO2)=44.9%,w(Al2O3)=22.38%,w(FeO)=11.33%,w(Li2O)=2.57%。这种云母的w(Sn)为0.017%。4.2.9黄玉呈针状、长柱状或粒状集合体产于云英岩或黄玉石英细脉内。其w(Al2O3)为54.47%,w(Sn)为0.16%。5流体包裹体成分界牌岭锡矿床的流体包裹体的主要特征是:(1)流体包裹体的大小相差悬殊,粒径为1～30μm。常见的包裹体粒径为3～13μm。包裹体形态复杂,既有圆形、椭圆形,也见负晶形、不规则状,有时还见到外形为双锥状流体包裹体。不过,包裹体的形态主要是圆形、椭圆形。(2)包裹体密度大,种类复杂。可分为四种类型:气体包裹体(气/液>1)、液体包裹体(气/液<1)、含液体CO2包裹体及含子矿物的多相包裹体(子矿物主要是食盐,有时见硬石膏)。统计表明,矿床的流体包裹体以液体包裹体为主,其次是气体包裹体和含液体CO2包裹体,含子矿物的多相气包裹体较少。(3)均一法测温结果表明,界牌岭锡矿床的矿化、蚀变温度区间为95℃～430℃,锡矿化及其有关的云英岩化、绢英岩化的温度区间为250℃～350℃。(4)经测定,含子矿物的流体包裹体中的盐度为32.7%～43.7wt%NaCl,平均为37wt%NaCl。流体包裹体和含液体CO2包裹体中的盐度为5.45～11.75wt%NaCl,平均为9.17wt%NaCl。(5)包裹体成分资料如表6。这些资料表明,在成矿流体中,阳离子中的K+、Ca2+含量较高,而Na+、Mg2+、Li+的含量低;阴离子中的F-含量较高,而SO2−442-、Cl-的含量低。因此,矿化蚀变岩石中出现较多的钾长石、黄玉、萤石及硫化物等。6成矿地质特征作者认为:要正确判定界牌岭锡矿床的成因类型,必须研究①界牌岭锡矿床的成矿物质是否来自花岗岩?②界牌岭锡矿床的成矿母岩的成因类型;③界牌岭锡矿床的成矿作用特征。根据前述资料,研究认为:界牌岭锡矿床的主要成矿物质(锡、钨、铜)及挥发组分(锂、氟、硼)来自花岗岩类。主要依据是:(1)界牌岭锡矿床的成矿作用与花岗岩类存在着密切的空间联系,矿化蚀变主要发育在岩体的内外接触带,并围绕岩体出现分带;(2)矿床的主要矿石矿物(锡石、黑钨矿、黄铜矿)和特征矿物(电气石、萤石、黄玉)都是岩体的副矿物;(3)岩体富含钨、锡、铜、铅、锌等成矿元素和氟、硼、锂等与成矿有关的挥发组分。按照成矿母岩的成因特征,与花岗岩类有成因联系的矿床可划分为两种成因类型:①与壳幔源型花岗岩类有成因联系的矿床;②与壳源型岩浆花岗岩类有成因联系的矿床。有资料表明,斑岩型铜矿、斑岩型钼矿、斑岩型钨矿以及其他的斑岩型矿床属于前一类型的矿床。华南地区广泛分布的石英脉型钨-锡矿床、花岗岩型钨-锡矿床、云英岩型锡-钨矿床等,均属于后一类型的矿床。界牌岭锡矿床的成矿母岩,在岩性、岩石化学、微量元素、稀土元素及其分配模式、锶同位素组成等特征上,与壳源型岩浆花岗岩类一致,却明显地不同于壳幔源型花岗岩类。因此,界牌岭锡矿床属于壳源型岩浆花岗岩类有成因联系的矿床类型。与壳源型岩浆花岗岩类派生的石英脉型、花岗岩型、云英岩型及锡石硫化物型矿床比较,界牌岭锡矿床具有独特的地质特征,主要表现在:(1)矿床赋存的区域构造背景特殊,界牌岭锡矿床产于隆起带与拗陷区的过渡带,成岩成矿作用受耒阳—郴州深断裂带控制;由壳源型岩浆花岗岩类派生的其他各类矿床或产于隆起带(石英脉型、花岗岩型、云英岩型矿床),或分布在拗陷区(锡石硫化物型矿床)。(2)界牌岭锡矿床的成矿母岩是在浅成—超浅成条件下侵位的花岗岩类,且发育隐爆角砾岩,其成岩时代较新,同位素年龄小于100Ma,为燕山运动晚期的产物;由壳源型岩浆花岗岩类派生的其他各类矿床,其成矿母岩是在浅深—中深条件下侵位的花岗岩类,岩体的顶突部位往往发育似伟晶岩,其成岩时代较老,同位素年龄值为130～190Ma,为燕山运动早中期的产物。(3)界牌岭锡矿床的矿化呈细脉浸染状产出。矿床内发育的蚀变作用除云英岩