安徽金溪县玉龙脑岩体地球化学特征及成矿作用

安徽金溪县玉龙脑岩体地球化学特征及成矿作用

1成矿地质条件九龙脑区位于北北东向万灵山起带以西，北东向万灵山构造带夹持区。构造活动强烈,裂隙发育,岩浆活动频繁,成矿地质条件有利。形成极其丰富的钨锡多金属矿产,其伴生组份为铋、铍、钼、铜、铅锌以及铌、钽等稀散元素。矿床类型以石英大脉型、云英岩型为主,少量矽卡岩型,如樟东坑(中型)、九龙脑、洪水寨、梅树坪(小型)等矿床,均赋存于九龙脑岩体内外接触带中。1.1复理石、矿盆系、二叠系出露地层有震旦-寒武系、奥陶系、泥盆系、石炭系、二叠系、第四系。震旦系-奥陶系为浅变质海底火山碎屑为主的类复理石建造;泥盆系、石炭系、二叠系为滨海相泥砂质建造及碳酸盐建造。基底岩系和泥盆系富含W、Sn、Cu、Pb、Zn、Ag等成矿元素,W、Sn、Pb含量高出地壳克拉克值(黎彤)1.5～3倍,是重熔型花岗岩成矿物质主要来源之一,也是钨、锡多金属矿床主要赋矿围岩之一(表1)。1.2地质构造配置区内褶皱、断裂构造发育,断裂主要为北北东、北东向,次为北西向、南北向。北东东向断裂为重要控岩、控矿构造。基底褶皱多以紧密线形产出,呈南北向,盖层褶皱受断裂、侵入体破坏,形态较复杂,大多为不完整宽缓向斜。1.3岩石学和热液蚀变岩岩基期岩相古地理区内岩浆岩出露较广,为多期、多阶段岩浆活动所形成的复式岩体,浅深部还发育隐伏花岗岩带。活动方式主要为侵入,岩石类型以酸性岩为主,包括加里东、海西-印支、燕山三个岩浆旋回。燕山岩浆旋回为区内岩浆活动鼎盛时期,第一阶段岩体普遍具侵入交代,除围岩发育接触热变质外,混合岩化较强,并形成规模较大的岩基;第二阶段岩体主要呈岩株、岩瘤状侵入于第一阶段岩体中,部分呈岩株、岩瘤状侵入于古生界地层中,岩性主要为中细粒似斑状黑云母(二云母)二长花岗岩,岩体自变质作用和热液蚀变作用强烈,并伴有强烈的钨、锡、铋、钼、铍矿化;第三阶段以岩株、岩瘤为主,大量分布于早期岩体或古生界地层中,以中细粒似斑状黑云母二长花岗岩为主,云英岩化、钾长石化强烈,形成了以九龙脑、柯树岭、天华山为代表的酸性岩浆岩体和沿裂隙分布的酸性岩脉,该期岩体为重熔“S”型花岗岩,石英含量较高,钾长石高于斜长石,暗色矿物以黑云母为主,副矿物中常有磁铁矿、锆石、磷灰石、独居石、萤石、黑钨矿等,多阶段多次活动明显,演化程度完善,并浓集W、Sn、Pb、Ag等成矿元素(表2),是钨、锡成矿母岩。2深断裂复合试验区矿区位于东西向大余-瑞金构造亚带大余-信丰褶断带与北东向大余-宁都黄陂深断裂复合交汇处,华南加里东褶皱地槽区中的赣南后加里东隆起区。中细粒斑状黑云母花岗岩是本区的成矿母岩。矿床类型为石英细脉(带)-大脉型。2.1侏罗系砂岩zol矿区地层简单,主要为震旦-寒武系组成的基底岩系。矿区内只有震旦系上统老虎塘组(Z2l)出露,与侏罗系花岗岩呈侵入关系,接触界线呈锯齿状或港湾状。岩性以变质石英砂岩、板岩或其互层为主,局部呈岛屿状残留体顶盖产于花岗岩之上。矿区地层中富含W、Sn、Pb等元素,丰度值高,是地壳平均值的1.5～3倍(表1)。2.2项目2.2.1级开展的抗损力矿区西南部变质岩系构成一复式背斜构造,属唐埔向斜北东东端的次一级褶皱。复式背斜轴向北东-南西。组成复式背斜的更次一级褶皱为紧密褶皱形态,褶皱翼部倾角一般均在40°～75°。因断裂与岩浆侵入影响,局部地层产状比较零乱,与复式背斜产状略有不符。2.2.2岩石破碎带区内断裂构造发育,主要为F1、F2两条北东向断裂。破碎带宽1.5～12.0m,带中岩石挤压破碎明显,有云英岩角砾,硅质胶结,西南端有疏松的变质岩角砾,具长期活动性质,为平移逆断层。2.2.3成矿裂缝特征及性质(1)岩石学特性裂隙发育特征按其产状可分为2组:一组倾向330°～350°,倾角65°～80°;另一组倾向350°～25°,倾角60°～83°。后一组裂隙规律性较为明显,由南往北逐渐变陡。裂隙产状与花岗岩中原生节理基本相符。裂隙单体延长50～60m,形态复杂,分支复合、膨缩、弯曲现象常见,裂面粗糙不平。裂隙特征应为花岗岩体原生冷凝收缩张性裂隙,后因剪应力复合使裂隙再度发育而加深加长而成。(2)抗逆冲裂隙发育特点云英岩石英细脉带成矿裂隙极为发育,产状不一,形态复杂,充填物各有不同。据相互切错关系,成矿裂隙主要有四期。前三期裂隙走向70°、倾向北西、倾角20°～40°;第四期裂隙走向70°左右,倾向北北西,倾角65°～80°,裂隙大小不一,小者与前三期裂隙规模相当,大者单体延长100余米,裂隙壁较不滑,呈陡倾斜产出,具逆冲性质,切割错动前三期裂隙,使之不但有明显的位移,并拖曳成波状弯曲。前三期成矿裂隙主要为花岗岩不断冷凝收缩裂隙,后又受第四期逆冲裂隙影响,使前三期裂隙更加发育,并改造前三期裂隙形态。第四期裂隙为受区域构造应力产生的逆冲性质裂隙,构成了云英岩石英细脉带错综复杂的成矿裂隙。2.3细粒斑状黑云母质粒石、白云母石、pa3.5和3.5%的黑云母砂岩化学成矿矿区范围主要出露燕山早期第二阶段侵入岩,呈岩基状出露于九龙脑矿田中部,属九龙脑岩基。与地层呈侵入接触,波状弯曲近东西向展布,受区域北北东与东西向构造复合控制,岩体南端为粗粒黑云花岗岩,往北逐渐过渡为二云母花岗岩。岩性主要为中细粒斑状黑云母花岗岩和细粒黑云母花岗岩。中细粒斑状黑云母花岗岩碱性长石15%～35%,斜长石为20%～35%,石英35%～40%,黑云母3%～5%,白云母2%,少量次生矿物绿泥石、绢云母、高岭土、铁质等,化学成份(%):SiO275.20、TiO20.10、Al2O312.85、Fe2O30.60、FeO1.39、MnO0.08、MgO0.21、CaO0.60、Na2O2.40、K2O5.06、P2O50.021、F0.116、S0.004、H2O3.35。细粒黑云母花岗岩主要矿物成份与中细粒斑状黑云母花岗岩基本相同,化学成份(%):SiO275.69、TiO20.04、Al2O312.49、Fe2O30.19、FeO1.42、MnO0.21、MgO0.09、CaO0.85、Na2O4.00、K2O4.67、P2O50.007、F0.122、S0.010、H2O0.34。2.4矿脉旁侧云英岩化区内围岩为中细粒(斑状)黑云母花岗岩。围岩蚀变以云英岩化为主,碱性长石化次之,绢云母化和硅化最弱。矿脉旁侧云英岩化作用较强烈,蚀变宽一般10～20cm,局部40～50cm,主要为正常云英岩型。蚀变分布不明显,局部云英岩化外侧见有钾长石化,也有少数矿脉旁侧围岩蚀变以钾长石化为主。2.5山期火山岩侵入成因区内变质作用主要为区域变质作用。受燕山期花岗岩侵入,产生了围绕岩体展布的热变质圈带,在岩体接触带,形成了强弱不等的角岩化带和斑点状板岩带。3带和矿体3.1矿脉细剖面特征本区发育有原生云英岩石英细脉带型黑钨矿床和石英大脉型黑钨矿床两种不同类型矿床,两种矿床均赋存于花岗岩内接触带中。矿体呈脉(带)状产出,多呈平行排列充填于SWW-NEE向张剪复合裂隙中。矿体形态复杂,以脉状产出,在平面上和垂直方向上,矿脉均有尖灭侧现、尖灭再现、分枝复合,局部有膨大缩小、弯曲、交叉、折曲和分枝复合等现象。单脉中部稳定,两端变小,在走向或倾向上,由若干小扁豆体构成,呈侧幕再现,矿脉壁较平整。3.2矿体带的规模、形状和产量3.2.1岩石细脉带及矿化特征本区云英岩细脉带矿体共有5条,分别为V1、V1-1、V1′、V1″、V4,前四条大致呈近北东东向排列,V4则呈北西西向产出。V1云英岩细脉带:总体倾向南东,倾角60°～76°,局部倾向北西。形态总体呈带状,局部膨胀缩小,带宽最大8.1m,一般2.0～5.0m;沿倾向呈宽缓波状,与围岩分界较明显,局部与断层接触。带内主要由各种不同类型的细脉及蚀变围岩组成,细脉主要有含长石石英脉、含钨铍石英脉、烟灰色石英脉、乳白色石英脉、碱性长石脉、绿泥石脉及方解石脉等。带内蚀变围岩主要为正常云英岩、富石英云英岩、云英岩化花岗岩、硅化云英岩及似糖粒状硅化云英岩。与黑钨矿化关系密切的主要为含长石石英脉、含钨铍石英脉、烟灰色石英脉、乳白色石英脉。带内各种石英细脉主要为简单脉状,但分枝、复合、膨缩、弯曲等现象较常见,其组合形式一般为平行密集排列,或乳白色石英脉切割钨铍石英脉,以致其产生拖曳现象,形成波状弯曲,局部交切成网状,脉宽一般1～20cm,且多为1～3cm为主,单脉延伸一般小于10m,少数延伸数十米以上,脉体呈断续分布纵贯于矿带内,在岩体原始接触面附近矿化较好。V1-1云英岩细脉带:走向60°～73°,总体倾向南东,倾角60°～76°,局部倾向北西。总体呈带状产出,具膨胀缩小,带宽最大6m,多2.0～3.8m,沿走向呈宽缓波状弯曲,与围岩分界较明显,局部呈渐变关系。矿化特征、围岩蚀变特征与V1号矿体基本相同。V1′、V1″、V4号矿体仅有单工程控制,控制程度低,控制长度分别为约40m、50m、25m。产状分别为8°∠66°、320°∠75°、10°∠64°,带宽分别为1.0m、0.55m、1.0m。黑钨矿化连续性较好。3.2.2矿脉形态特征区内含钨石英脉较发育,共有5条,分别为V3、V5、V6、V7、V8。常成组成带分布,各矿脉大致呈右行侧幕状平行排列,脉距一般10～35m。矿体形态较为复杂,尤其沿走向较沿倾向复杂得多,膨缩、弯曲、分枝复合、尖灭侧现等现象常见,局部为网脉状。其规模、形态、产状等特征见表3。3.3矿石特征3.3.1非金属矿物主要金属矿物有:黑钨矿、白钨矿、锡石、辉钼矿、辉铋矿、黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿、毒砂,氧化矿物有:钨华、钼华、孔雀石等,主要非金属矿物有:石英、萤石、正长石、白云母、方解石、叶腊石等。黑钨矿为主要工业矿物,锡石、辉钼矿、黄铜矿为伴生矿物。3.3.2残余结构鼓励方案设计矿石结构主要有自形-半自形、它形晶粒结构,交代残余结构。矿石构造主要有致密块状构造、浸染状构造、晶洞状或梳状构造、角砾状构造和条带状构造。3.3.3矿石化学成分矿区主要有用成分为WO3,局部伴生有Sn、Mo、Cu,但普遍不能达到综合利用。3.3.4矿石的晶体结构主要为原生矿石,按其主要矿物组合可分为:石英-黑钨矿型和石英-黑钨矿-锡石硫化物型。两种矿石中有用矿物结晶程度均较好,黑钨矿多呈半自形板状、粒状,颗粒大小一般为数毫米-数厘米。主要脉石矿物为石英。矿石类型属易选矿石。3.4围岩蚀变类型近矿围岩主要为中细粒(斑状)黑云母花岗岩。常见的围岩蚀变类型有云英岩化、硅化、碱性长石化、绿泥石化、碳酸盐化等。其中以云英岩化最为发育,硅化次之。而外接触带主要为硅化、绿泥石化、碳酸盐化、白云母化次之。4矿化富法和矿化标志4.1矿化和富集规律根据野外观察和室内综合研究分析,本矿床的形成仍受该地区的岩浆岩、构造及其围岩等条件的相互影响综合所致。4.1.1矿床充积氧锡矿床本区岩浆岩属燕山早期岩浆侵入活动产物,与邻区西华山花岗岩体相似,与钨矿床形成关系密切。本区花岗岩从光谱及人工重砂分析富含钨、锡,所以燕山早期花岗岩浆的多阶段侵入为形成钨(锡)矿床带来了丰富的矿液。从本区花岗岩化学性质看,属二类三科过碱性花岗岩,碱性能大量溶解钨、锡,为形成钨、锡矿床储备了丰富的钨、锡矿源。花岗岩为本区成矿母岩,其侵入结果给矿床形成带来了大量的含矿热液同时,也因岩浆本身冷凝收缩产生了一系列裂隙,为含矿热液上升、沉淀创造了良好条件及有利富集成矿场所。4.1.2张裂隙的中央机制构造为本区两类矿床的重要控制因素,不同的构造部位,形成不同的矿床类型。东部的石英大脉主要为花岗岩体顶部的张裂隙,后受区域构造影响,使裂隙进一步加深加大。而中部花岗岩体边缘之云英岩石英细脉带型矿床因本区北东东向逆断裂形成较早,可能形成于花岗岩体侵入之前,故分布在岩体边缘,在长期的挤压、逆冲过程中,对花岗岩内接触带产生一系列向北陡倾斜的派生剪切裂隙,对花岗岩原生冷凝张力裂隙起了加强和改变,形成了良好的储矿裂隙。4.1.3利用好的屏阻来沉积矿化围岩性质对矿床的形成有着极为密切的关系,矿区围岩有花岗岩及泥砂质岩石,后者对矿液起了良好的屏阻,使矿化主要富集在内带中。本区围岩蚀变云英岩化普遍发育,说明含矿溶液是酸性的,且黄玉、萤石较多,而钨的富集又与其有明显的依存关系,说明岩浆期后含矿热液富含F等矿剂,使钨呈钨氟酸形式存在于溶液中搬运富集,当含矿热液为酸性时,则钨锡等重金属得以沉淀成矿。4.2地表标志标志根据前述矿体赋存的空间位置及构造、岩浆岩和围岩蚀变等成矿地质特征,本类型矿床的找矿标志如下:(1)燕山早期黑云母花岗岩中在岩体的顶部可能找到石英大脉型矿床,在岩体边缘多期活动的断裂带可能找到云英岩石英细脉带型矿床。(2)区内断裂如F2与云英岩石英细脉带在空间上、成因上有关系,此类断裂带可作为寻找云英岩石英细脉带型矿床的找矿标志。(3)云英岩石英细脉带上覆变质岩中石英线、云母线发育,且硅化较强亦较普遍,此类现象可作为隐伏矿床的地表找矿标志。(4)云英岩石英细脉带矿体边缘,云英岩化、碱性长石化较为发育,故也可作为找矿标志。5采矿业的成因分析5.1岩体边缘多期活动断裂带矿脉赋存于燕山早期第二阶段九龙脑岩基中,岩体顶部多产出石英大脉型矿脉,岩体边缘多期活动断裂带多产出云英岩石英细脉带型矿脉,受断裂构造次级构造控制。近矿围岩主要为中细粒(斑状)黑云母花岗岩,经光谱及人工重砂分析富含钨、锡,为成矿母岩,其多阶段的侵入活动带来了大量的含矿热液。5.2成矿时代中晚侏罗世矿脉赋存于燕山早期第二阶段中细粒(斑状)黑云母花岗岩中,空间上矿体明显受北东向(F2)构造控制,矿体(化)主要分布在岩体的内接触带中,花岗岩与震旦系上统老虎塘组地层呈侵入接触,因此本区成矿时间应属九龙脑岩基形成之后的中晚侏罗世。5.3含矿热液特征成矿过程大致为:早期断裂及岩浆活动作用,使深部岩浆沿大断裂上升,含矿岩浆热液沿次一级北东向挤压断裂带充填,同时交代置换围岩中W、Sn、Pb及Ag等成矿元素并迁移。一方面使围岩云英岩化、碱性长石化、弱绢云母化和硅化;另一方面因交代充填,形成大量黑钨矿、绿柱石、锡石、辉钼矿、白云母、黄玉等气化-高温热液矿物,呈浸染状和致密块状分布充填于云英岩细脉带及石英脉中,在岩体接触带附近(尤