新疆亚玛铜多金属矿床围岩蚀变发育规律研究

新疆亚玛铜多金属矿床围岩蚀变发育规律研究

甲玛矿床是冈底斯带的重要组成部分，但尚未发现大型斑岩矿床。对矿床成矿流体运移规律的研究相对较少。本文选取矿区同期侵位的绢英岩化花岗斑岩脉为研究点,运用Gresens和Grant对蚀变岩质量平衡的定量研究思想,并结合矿区特点,对绢英岩化围岩蚀变过程中元素的迁移规律作了定量的研究、讨论,并且推断了蚀变流体的运移趋势。1被动陆缘期缺失构造格局甲玛铜多金属矿床位于冈底斯成矿带的东段,拉萨地体的南缘,产于第三纪SN向正断层及裂谷系统中。矿区地层有主要为被动陆缘期的碎屑-碳酸盐岩系,包括上侏罗统多底沟组,下白垩统林布宗组和楚木龙组以及少量第四系。NW-SE向的推覆构造体系及铜山滑覆构造体系形成了矿床的构造格局。岩浆岩的产出与区域构造密切相关,受区域拉张环境及走滑断层控制,整体呈近EW、NW-SE、近SN向的放射状展布,在近SN向及近EW向呈雁列式分布(图1)。2成矿地质特征矿区围岩蚀变有热接触蚀变和热交代蚀变两种,主要发育角岩化、大理岩化、矽卡岩化、绢云母化、硅化、绢云母化、绿帘石化、绿泥石化、碳酸盐化、钾化及泥化等。结合前人的工作,甲玛围岩蚀变可分为四期八个阶段,从早到晚依次为:热接触变质期、矽卡岩期、石英-硫化物期和碳酸盐-硫化物期,其中矽卡岩期根据矿物组合分为干矽卡岩阶段、石英-磁铁矿阶段和湿矽卡岩阶段,石英-硫化物期根据石英脉的切穿关系可分为三个阶段,与成矿关系最为密切的是湿矽卡岩阶段和石英-硫化物期。各期次围岩蚀变相互叠加,水平分带及和垂直分带特征具有一定的相似性,从上至下,从北至南,蚀变由绢云母化为主,逐渐过渡为以角岩化、矽卡岩化及大理岩化为主,硅化普遍发育,绿帘石化、绿泥石化及泥化主要富集于岩层破裂裂隙中;从东至西,硅化、角岩化、绢云母化呈先增强后减弱的分布规律,其中在则古郎地区达到峰值,表现为黄铁绢英岩的普遍发育(图2)。3质量平衡计算3.1蚀变岩岩石及矿物组成甲玛矿区花岗斑岩较为发育,本文分别在则古郎地区、铜山地区、铅山地区和莫古郎地区选取了19件绢英岩化花岗斑岩脉(以下简称“蚀变岩”),岩石主矿物为长石、石英,副矿物可见榍石、锆石、磷灰石及铁钛的氧化物。受成矿流体影响,长石多被绢云母交代,石英则呈蚀圆状或部分具蚀湾状(照片1)。甲玛不同地区绢英岩化花岗斑岩化学成分及蚀变得失量测试结果详见表1。3.2蚀变岩质量平衡的计算Gresens最早提出了蚀变岩成分与体积的关系公式,Grant对该公式作了修正变换,并用C0-CA图解法表示了组分的得失,此后国内、外的学者[6,7,8,9,10,11,12,13]又对此进行了大量的研究工作,使得对于蚀变岩质量平衡的计算方法取得了很大的进展。本文选用前人的工作结果,根据惰性元素的计算蚀变岩的体积因子(K),在CAiiA-C0ii0图上作出其等地球化学浓度线(isocon)K=CA/C0(1)并计算各蚀变岩元素的得失变化Ci=CAiiA/K-C0ii0(2)对蚀变岩进行质量平衡计算,首要就是确定组分的惰性元素(不活动组分)。鉴于前人的研究结果,选取Al2O3作为该体系中的惰性组分。根据表1中的数据,运用公式(1)、(2)计算各蚀变岩的K值(等地球化学浓度线斜率)及从原岩到最终蚀变岩元素的得失量(表2),并作出部分组分的CAiiA-C0ii0图(图2)。图2的基本含义是不活动组分位于等地球化学浓度上或位于该线附近,等地球化学浓度线以上的组分有所富集,该线以下的组分有所损失。4元素转移规律的讨论4.1蚀变流体成矿与成矿环境绢英岩化过程中,明显迁入的元素为SiO2、K2O、Fe2O3及F和Cl,迁出的元素为P2O5、CaO、Na2O(表2,图2)。流体包裹体的研究表明,含矿蚀变流体含CO2、CH4、H2S和N2及石盐、钾盐和石膏子晶,并偶尔可见黄铁矿、黄铜矿捕虏晶,表明蚀变流体为富K、Cl、F的酸性含矿流体。矽卡岩石英单矿物的氢氧同位素δ18O矿物‰、δD‰组成范围分别为1.8～11.5、-75～-91,根据水岩相互作用模拟计算的结果,大气水所占比例较低,成矿流体主要由岩浆水组成。说明蚀变流体来源于深部岩浆,在围岩蚀变过程中,发生了如下反应:围岩蚀变宏观表现为细、网脉状石英的普遍存在,镜下表现为硅质胶结及绢云母矿物的无须杂乱分布,部分可见萤石(CaF)的单晶存在。此外,不同地区主元素迁移程度不同,以SiO2和K2O迁移为特征,表现为铜山地区最为强烈,其次为则古郎地区、铅山地区及莫古郎地区。定量计算结果与野外地质事实相一致。4.2充填材料与成矿关系绢英岩化过程中,亲铁亲铜元素和亲硫元素随蚀变流体整体表现为迁入趋势。其中以Cu、Pb、Zn、Mo及Ag最为显著(表2,图2),宏观上表现为细脉浸染状的矿脉的无序分布,微观表现为矿质在基质中无序充填,并且则古郎地区较其他地区节理裂隙发育。此外,不同地区由于蚀变程度不同成矿元素迁移程度也不同,以Cu元素为例,在则古郎地区Cu元素迁入量在450×10-6,在铜山地区相对减弱,迁入量在180×10-6左右,在铅山地区和莫古郎地区则仅有10×10-6和8×10-6左右的迁入量,暗示Cu元素的富集中心在则古郎-铜山地区;而其他金属元素具相似的特征,表现为则古郎地区最为富集,其次为铜山地区、铅山地区及莫古郎地区。4.3古郎地区运移趋势绢英岩化蚀变过程中,不同地区蚀变岩的主元素和亲铁亲铜元素和亲硫元素的迁移规律表现相似,且都有相同的运移趋势,即:以则古郎地区为中心,分别向铜山地区、铅山地区及莫古郎地区运移。在铜山地区发育有由北向南的推覆体和由南向北的滑覆体构造,形成白垩统林布宗组砂板岩叠瓦状发育,对成矿流体的运移起到了一定的地球化学障和地球物理障,阻碍了流体的运移,使得围岩蚀变及矿质在铜山地区叠加富集,而在莫古郎地区则相对较少。5蚀变流体特征(1)甲玛矿床围岩蚀变发育,以矽卡岩化、硅化、角岩化、大理岩化、碳酸盐化和泥化为主,分为四期八个阶段,其中与成矿关系最为密切的为湿矽卡岩阶段和石英-硫化物期。(2)甲玛富钾、F、Cl的酸性含矿蚀变流体是岩浆岩晚期分异的结果,在绢英岩化过程中,主元素整体表现为SiO2、K2O及F、Cl的迁入;成矿元素整体表现为迁入趋势,以Cu、Pb、Zn、Mo及Ag最为显著。不同地区的蚀变岩由于所受蚀变程