南岭金矿床成矿特征及成因分析

南岭金矿床成矿特征及成因分析

花岗岩产于多种矿床，如w、sn、bi和mo。花岗岩岩石的化学和结构特征对这些矿床的形成和分布起着重要的控制作用。岩石化学特征基本决定了岩体的含矿性和矿化强度(此处暂不考虑矿源层的作用),而构造特征包括花岗岩侵位的构造环境、岩体内部构造、毗邻围岩构造以及接触带构造等则制约着矿化类型和矿化分带型式。因此,将岩石化学研究和岩石构造学研究密切结合起来,有利于系统地探索有关矿床的成因和分布规律。我们在研究南岭地区的钨锡矿床时注意到这个问题,并作了初步探索,获得了一些认识。据此试对花岗岩体构造-化学特征与钨、锡成矿的关系加以论述。含w、sn、mo岩段在所研究的矿床(瑶岗仙、柿竹园、新路、水岩坝、珊瑚)中,与钨、锡成矿有关的花岗岩体均为燕山期的复式岩体。这在整个南岭地区带有普遍性。这些含矿岩体或产在大型岩基的边缘部分(如姑婆山岩体西南缘),或是在隐伏岩基的顶蓬部位(如珊瑚),一般都呈小型岩株或岩钟。经过现场系统观测和填图,利用岩体间(包括所属岩脉、矿脉及蚀变带)的穿插、截切、包裹以及流动构造、冷凝边产状等鉴别标志,基本查明了各期次花岗岩的侵入顺序(图1)。每个含矿花岗岩株都有3—5次侵入活动,其基本次序为:中粗粒斑状黑云母花岗岩—→中粗粒黑云母花岗岩—→中细粒二云母花岗岩—→细粒白云母花岗岩。根据对岩石所占体积的测定,认识到各期次侵入体的规模不是等同的,有大有小。一般一个复式岩体是以1—2次侵入的岩石为主,造成岩体的主体,其它期次的只占附属地位。岩体的同位素年龄为178—135百万年,其中又划分几个期次,与上述地质观察结果基本一致。有趣的是,芮宗瑶等在总结中国斑岩铜(钼)矿床时,尽管其岩浆来源与含W、Sn花岗岩不同,但却也认识到含矿斑岩总是呈复式岩体(以玉龙矿带和德兴矿田为例),而非含矿斑岩体则为简单的岩枝、岩床、岩墙状等。复式岩体中各期次花岗岩的化学成分是递变的,且递变有明显的方向性。就中国东部含W、Sn、Mo的花岗岩母岩分析,其特征是SiO2(70—77%)为正异常,Fe2O3+FeO(<5%)为负异常,K2O+Na2O(7—10%)为正异常。以所研究的四个矿区为例,从早到晚这种异常现象越趋明显,即含矿花岗岩是沿着SiO2、K2O+Na2O、Al2O3增高、Fe、Mg、Ti、Ca等减低的方向演化的。从稀土、稀有成矿元素含量变化趋势看,和Nb/Ta从早到晚比值在降低;具有明显的铕负异常;Be、Li、Rs、Cs等残余熔浆中的特征元素,明显高于华南花岗岩的平均值。这些都说明花岗岩浆的分异作用是比较完善的。而W、Sn、Bi、Mo等成矿元素远高出地壳丰度及华南花岗岩平均值,也反映出复式岩体潜在的含矿性。根据岩石学、同位素地质学、稀土配分、微量元素分析以及成岩实验等资料表明,这类含W、Sn花岗岩是在地壳一定深度,遭受深变质作用,经过熔融、分异,原地演化或向浅部侵位,在地壳较浅部位形成的黑云母花岗岩系列(大体相当于怀特和查佩尔的S型花岗岩)。由上述可见,含W、Sn花岗岩复式岩体的形成过程与岩石化学成分的演化是联系在一起的,含矿复式岩体是岩浆演化和构造脉动活动有机组合的结果。复式岩体的存在,说明岩浆就位空间与深部岩浆房之间曾经长期保持沟通状态,因此,深部分异出的熔浆能多次沿此通道向浅部侵位,其派生的热流体也能频繁活动和对流循环.在侵位和环流过程中,其化学成分也在演化。之所以能如此,是因为花岗岩浆活动所在的区域构造环境起了重要作用。在湘南、桂北、粤北等地区,花岗岩浆基本上侵位于上升隆起地带。这些有利岩浆侵位的地带多是不同体系、不同方向的褶皱断裂带,尤其是叠加褶皱的复合部位.区域构造隆起以及由此产生的岩浆房上复压力较大幅度的降低,使比重较小的富挥发份的岩浆易向低压区集中,导致岩浆房中发生比较完全的分异作用。构造空间持续张开,岩浆反复脉动地上侵,后期残余熔浆中富含水热流体,并能沿构造裂隙向地壳浅部的低压区中运动和停积,并且在有利部位富集成矿。由上述可见,构造脉动活动、岩浆分异作用以及成矿流体的析出和演化,这三者是密切相关、交织一起的,它们共同构成了岩浆-热液成矿的物质基础和成矿的时间、空间和热动力条件。构造-岩浆活动的序列和分带复式岩体构造是多期次岩浆侵入活动重叠交替的产物。由于每次侵位的岩浆数量、通道位置和构造类型的不同,产生不同的复式岩体构式,既表现在岩体内部构造,也表现在接触带构造。按照岩浆-矿化作用的次序和所占空间位置,可将构造-岩浆脉动活动分为“单一中心式”和“多中心式”。“单一中心式”是多期次岩浆活动沿着一个反复张开的构造空间充填,不同期次的岩体重叠交错,后期岩体常重叠在早期岩体之内,常构成岩相和蚀变-矿化的垂直分带,如赣南木梓园钨矿、美国的克菜麦克斯钼矿均属此种类型.“多中心式”是不同期次侵入岩浆的就位空间随时间而转移,呈现平移排列式、卫星式脉动活动的特点,前者如瑶岗仙含矿岩体以及马来西亚的许多含锡花岗岩,后者的近似例子有广西栗木含矿岩体.在“多中心式”发育地区,岩浆-矿化往往呈明显的水平分带。下面以柿竹园和瑶岗仙两矿区为例,加以具体说明。成矿构造环境当多次侵入的岩浆都反复在一个构造空间就位时,造成矿液多次重叠汇聚的有利条件,常构成矿化中心,形成复合叠加型矿床。柿竹园矿床就是其中一例。柿竹园矽卡岩-云英岩复合型矿床,产于复式向斜构造的底伏张裂带内,又受两个北东向压扭性断裂所围限,为一特殊的岩体凹部接触带。沿此接触带有多期次花岗岩侵入,并与上述三种构造有机组合,形成了复杂的接触带构造体系,为多阶段矿化活动中心。通过研究认为,该矿床受构造脉动、多期次岩浆侵入以及多阶段矿化的影响,其围岩蚀变、矿石类型、成矿元素都具有明显的分带性(表1、图2)。这些蚀变-矿化分带是互相联系、互相对应的,是在统一的地质作用下,物质运移和沉淀的不同表现形式。根据蚀变类型、矿石类型的空间分布、穿插关系、矿化特征及矿物共生组合,可将其演化过程划分为几个不同的阶段(图2)。随第一次花岗岩浆侵入到佘田桥组泥质灰岩中所形成的接触带构造,出现了四个成矿阶段。首先,在热力和流体作用下,在内、外接触带分别形成了接触交代矽卡岩和反应矽卡岩,部分侵入到碳酸盐岩层中的花岗质岩脉被同化混染形成斜长石脉。本阶段主要有Sn、W矿化。随着岩体的冷凝收缩,在其顶部、边部及接触带裂隙发育强化,为第二阶段含矿热液活动创造了条件,致使接触带两侧岩石又受到交代。在岩体顶部、边部及花岗质岩脉内形成面状和脉状云英岩;碳酸盐地层及第一阶段形成的简单矽卡岩被交代形成含水复杂矽卡岩;在矽卡岩体下部又有网脉状云英岩复合。这一阶段热液活动强度大、持续时间较长,且又是叠加在第一阶段蚀变、矿化之上,因此矽卡岩和云英岩在空间上密切共生复合。随着矽卡岩化与云英岩化强度的不同,成矿溶液由弱碱性向偏酸性方向发展,出现了早期白钨矿化与晚期黑钨矿化的叠加。这一阶段以W、Mo、Bi矿化为主,是矿区的主要成矿阶段。随着云英岩化作用加强和温度逐渐降低,成矿作用进入石英氧化物阶段和石英硫化物阶段,形成了石英、锡石、黑钨矿、方铅矿、闪锌矿等。当早期矿化作用趋于减弱时,第二期次花岗岩浆在早期侵入体的接触带扩张,夺取空间上侵,使接触带进一步复杂化。与此相应,又有第二期云英岩化阶段和石英氧化物阶段的产物——W、Sn、Be矿化叠加在早期蚀变、矿化之上,进一步扩大了矿化规模。综上所述,柿竹园矿床成矿构造环境是受多因素制约的接触带构造体系。被花岗岩侵入的佘田桥组泥质灰岩是形成大面积矽卡岩的物质基础,而这些早期简单矽卡岩的破裂裂隙化又构成良好的热液渗流系统和云英岩脉、长石脉、石英脉等含矿脉体的充填空间。同源岩浆多期次侵入包括其各自派生的脉岩和热液活动,反复利用同一构造空间就位,既脉动式地输运成矿物质,又构成复杂的网脉状接触带。因此,矿液活动集中在面积不大的矿化中心,造成云英岩和矽卡岩在空间上的复合,构成了丰富的W、Sn、Mo、Bi储量。岩浆-构造-矿化关系随构造时间的变化规律当多期次侵入岩浆的就位空间随时间作线性迁移时,则形成构造脉动分带,出现不同矿化类型间的水平分带(平移多中心式)。如瑶岗仙矿区。矿区产于背斜构造的倾伏端,背斜核部为寒武系地层,翼部为上古生界及侏罗系地层,两翼不对称。成矿复式岩株由四次侵入形成。主要矿化类型既有矽卡岩型白钨矿体,也有黑钨石英脉型。据矿化阶段划分,矽卡岩型白钨矿形成于之后,而黑钨石英脉型主要形成于尤其之后。白钨矿床和黑钨矿床在空间上有一定的间隔。究其原因,可能主要与本区构造活动中心随时间迁移有关。在成岩成矿过程中,本区经历了东西向、南北向和北东向三个构造体系的交替活动。不同期构造应力场强度、脉动空间位置随时间发生变化,由此制约了与之相应的岩浆侵位方向,并控制了矿化活动。根据矿化分布、成矿元素组合特点,可以确定本区岩浆矿化活动随时间具山东至西转移的趋势,总体上自东而西为W→W、Mo、Be→W、Sn→Cu、Pb、Zn脉动分带(图3)。本区岩浆-成矿演化过程大体上分为三个阶段。第一次矿化发生于之后,在与碳酸盐岩层接触带及层间裂隙构造形成矽卡岩型白钨矿床.此时构造应力较弱,裂隙不发育,脉状钨矿体工业意义不大.此后,构造脉动活动中心西移,其应力场强度有所增强.受近东西向构造影响,由南向北侵入.岩体上复地层中形成一群密集的张性裂隙带,在其中充填了一定规模的脉状黑钨矿体。再后,构造活动继续西移受北东向构造活动影响,伴随了岩浆侵位。因继承性构造活动,应力场强度更大,裂隙发育,且规模大。又因岩浆演化晚期,矿质较丰富,因此,形成了较大规模的脉状黑钨矿床。总的来看,本区构造活动中心随时间不断西移,其应力场不断加强,导致了岩浆-矿化的脉动分带,并且不同构造部位出现了不同的矿化类型。综上所述,不同复式岩体构造时空构式的差异性既控制了矿化分带,也影响到矿床成因类型的不同。上述柿竹园和瑶岗仙两矿区具统一的花岗岩-成矿演化序列,但因具体的导矿构造通路演变形式不同,而形成了不同的矿床类型。下部岩石构造组合上面讨论了复式岩体的时空演化特征及其对矿化分带的控制作用。总起来看,研究地区成矿花岗岩体有近似的成岩成矿发展过程,花岗岩浆在演化、侵位过程中都受构造脉动活动的制约。构造活动及其性质不仅提供了成岩成矿空间、控制矿化分带格局,而且对矿化类型也产生重要影响。与花岗岩有关的钨锡矿床包括花岗岩晚期浸染型、云英岩型、矽卡岩型、石英脉型和伟晶岩型等。各类矿床的构造条件是有差别的。根据赋矿构造特点、性质和产生背景,可划分出围岩中断裂裂隙构造、花岗岩体内裂隙构造(包括裂隙带和孔隙带)、花岗岩体与围岩接触带(及其附近层间裂隙)构造和多期次构造-岩浆脉动中心等。不同构造型式控制着不同矿化类型。围岩中的断裂裂隙构造主要控制石英脉型矿床产出。在铝硅酸盐岩石中,矿脉往往具上部撒开、下部尖灭的特点,且下部脉幅大,上部为密集的细脉带,如黄沙、瑶岗仙矿区部分矿脉;在碳酸盐岩石中,既可以有石英脉型矿床产出,也有矽卡岩型矿床产出,后者主要产于接触带部位。碳酸盐岩中的脉状矿体与铝硅酸盐岩石中的不同,多为密集成群产出,并且脉幅由深至浅逐渐变小、脉数量增多,上部也为细脉带,但下部没有明显收拢尖灭的特点。其差别的主要原因可能是硅酸盐岩石与碳酸盐岩石物性有差异,导致产生破裂构造型式有所不同。花岗岩体内部裂隙构造,包括构造裂隙、原生裂隙及孔隙带等。其中裂隙构造是控制石英脉型钨矿床的主要构造型式,矿脉特点是多为近于平行排列的大脉型。脉幅较宽大,不具明显撒开和尖灭或向上变为密集细脉带的特点,这与围岩裂隙构造中脉状矿床有一定差别。此外,岩体内裂隙构造还控制了伟晶岩型矿床和面状云英岩型矿床的产出.岩体上部或边部的孔隙构造常常形成花岗岩晚期浸染型矿床。这几类矿床往往具有过渡性特点。花岗岩体与碳酸盐岩层接触带及附近层间构造是控制矽卡岩型白钨矿床产出的主要构造型式。矿体呈层状、似层状、透镜状,围岩蚀变较发育,矿床规模较大。如瑶岗仙的矽卡岩型白钨矿床。多期次构造-岩浆脉动中心控制了云英岩-矽卡岩复合型矿床。如柿竹园矿区,在多期次岩浆侵位接触带,形成了矽卡岩、面状云英岩、网脉状云英岩复合矿床。矿床特点是多阶段矿化在一个矿化中心反复进行,成矿元素种类多围岩蚀变强烈,矿床规模大,且蚀变-矿化分带明显。上述各类型矿床是互相联系的,它们构成一个成矿系列,是在统一的地质成矿作用下形成的,在时间上、空间上和成因上有密切联系的一组矿床。具体地在一个矿田,其矿化强度、矿化规模取决于成矿物质来源和化学因素,但出现哪些矿床类型则在很大程度上决定于构造和围岩因素。如前所述,研究地区具有近似的成岩成矿演化过程,但矿化类型有差别,究其原因,主要是因构造组合不同所致。简单地讲,可以总结出四种构造组合类型:(1)围岩中断裂裂隙构造为主—→形成密集排列的脉状矿体,如珊瑚;(2)岩体构造+围岩中裂隙构造—→以石英脉型为主,次有云英岩型、伟晶岩型,如西华山,木梓园等;(3)接触带构造+岩体构造+围岩裂隙构造—→有矽卡岩型白钨矿床,石英脉型以及伟晶岩型、云英岩型等,如瑶岗仙;(4)多期次脉动构造—→云英岩(有面状和网脉状)+矽卡岩复合型矿床,如柿竹园。通过对上述各类控矿构造间、构造与矿床、不同矿床类型间关系的研究,初步认识到一个系列中各类矿床之间具有过渡性、重叠性和互补性。1.云英岩化矿物矿化过渡规律(1)因岩体内部孔隙带与裂隙构造的连续变化,出现花岗岩晚期浸染型矿石向脉状矿体过渡;(2)岩体内部孔隙-裂隙构造向断裂裂隙构造的连续变化,形成云英岩化带向石英脉型矿化过渡;(3)岩体内部与围岩中裂隙构造连续变化,可见石英脉(或云英岩化)向矽卡岩脉过渡;(4)还因成矿深度的变化,由伟晶岩型向长石石英脉、石英脉型矿化过渡的现象也是较常见的。2.在矿区或矿区中，不同类型的矿床可以出现在同一个空间中，并且具有重叠或复合关系3.控矿构造及矿化特点综上所述,在同一矿化期,成矿可因空间(控矿构造)而演变,出现不同矿化类型间的过渡性;但在相同空间(脉动构造活动中心)成矿则随时间(多阶段性)而演化,形成多矿化类型(包括多阶段矿化)的重叠性;而随时间、空间的变化,不同类型矿化强度不一,有大有小,具互补性。在成矿系列的研究中,这三者是互相联系的,试用一简单的综合示意图表示(图4)。