河南柏庄岩体群地质特征及成矿机制探讨

河南柏庄岩体群地质特征及成矿机制探讨

西秦岭西北的白家村岩体群位于甘肃省明县和礼县。它通常被称为“五百花”。白家村、中川、卢井、卢吉、和平水库和教场水库的岩石群。出露面积近700km2,与成矿关系密切。近年来,随区域地质调查研究和矿产资源勘查评价工作的深入,区内发现了金、铜、铅、锌、铁及钨锡等矿床(点)、矿化点。笔者通过对柏家庄岩体群所在区域地质特征、区域构造、成岩、成矿特征及其空间异常分布特征、成矿机制的探讨,阐明柏家庄岩体群成岩、成矿特点,并提出寻找深部矿产的找矿方向和建议。1构造-沉积型区内由于扬子陆块对华北陆块的南北向俯冲仰冲作用形成了近东西向构造,由特提斯洋壳板块对华北陆块的北东—南西向俯冲仰冲作用形成了北西向构造线,这两组构造叠加作用奠定了本区区域构造的基本格局。构造格架主要为东西向和北西向联合形成的行列式构造,即东西成行,北西成列的网状隆起(背斜)和凹陷(向斜),这些隆起大致以30×20km等间距排列。形成这两组结构面的应力并不完全是压应力,它尚具有扭性1,其方向为:东西构造南盘相对东移,北盘相对西移;北西向构造南西盘相对西移,北东盘相对东移。因此形成的局部旋扭应力场同时也加强着岩浆侵位地段的形成。使后来形成的柏家庄岩体群也呈东西成行,北西成列的菱块状分布。其次尚有北东、南北向构造。海西运动使该区古生代沉积地层褶皱回返并伴随中基性岩浆活动,北东向构造已初具规模。又形成了本区次一级的地貌单元,它们控制着古生界地层的生成和发展。印支运动为该区构造运动的主旋回,使地槽全面回返,产生了强烈的褶皱和断裂,亦形成了大型隆起和凹陷。北东向构造岩浆带及其以东的天礼沉降带均作东北向展布,其有着长期的运动历史,从泥盆系至第三纪均有其踪迹,而印支期最为强烈,它对花岗岩的侵入有着重要的控制作用2。如在中川、温泉、柏家庄等岩体中为热液矿化所充填的北东向断裂可达数百条之多。2中川岩体地质区区内出露地层主要为二叠系浅海相碳酸盐岩+碎屑岩建造,直接不整合在中石炭统或上泥盆统之上,主要分布在教场坝岩体周围。石灰系主要为灰—灰黑色含炭板岩、粉砂岩、角砾岩、细砂岩、变砂岩、硅质岩等,分布于中川岩体周围;上泥盆统为砂砾岩、砂岩等及泥质条带构成的山前洪积层或山前磨拉石堆积层,分布在闾井岩体西南;中上泥盆系舒家坝组碎屑岩、碳酸盐岩建造,分布在中川岩体北部;中泥盆系西汉水群生物灰岩、砂质灰岩、粉砂岩、千枚岩、板岩等,分布于礼县—洮坪断裂之南碌础坝岩体南部周围;中元古界吴家山岩群黑云石英片岩、绿泥石英片岩夹大理岩,分布于柏家庄岩体周围。区域地球化学特征为As、V、Sb、Pb、Zn、Au较富集,Co、Ni、Ti、Mn、Sr、Ba、Hg等元素较分散。各地层Au、As、Sb、Hg等矿化元素均较富集,与成矿关系密切。3岩浆岩3.1接触变质带的过渡岩体与围岩有明显侵入接触关系。内接触带有大量围岩捕掳体,外接触带有明显接触热变质现象,接触变质带宽度在数百米至2km,呈逐渐过渡关系。普遍存在角岩化、大理岩化、硅化。根据岩石结构、构造和矿物成分的不同,每个岩体均可划分出边缘相和内部相,但无明显的相带界线,属过渡关系。各岩体岩石学特征2见表1。3.2岩石地球化学特征柏家庄岩体群以富FeO、MgO、CaO、TiO、P2O5、SiO2、AI2O3、Fe2O3、Na2O、K2O为特征,中川、闾井岩体岩石化学成分相似,碌础坝、教场坝岩体岩石化学成分相似,以柏家庄岩体岩石酸性程度最高,中川、闾井岩体次之,碌础坝、教场坝岩体最低,FeO、MgO、CaO、P2O5等含量在碌础坝、教场坝岩体中相对富集,在闾井、中川岩体中相对贫化。Na2O/K2O值在中川、闾井岩体中最高,其它岩体相似34(表2)。柏家庄岩体群稀土配分模式相似,稀土配分曲线为轻稀土富集型,显著的Eu负异常由早到晚,δEu值减少。稀土元素资料表明5大岩体源岩相同,经历了相似的成岩过程。3.3岩体出露位置柏家庄岩体群在平面上呈以中心式隆起状,断裂和小褶皱围绕中心(雪花山)呈弧形发育组成环状构造,部分断裂呈放射状发育。各岩体以柏家庄岩体为中心,呈环状分布,从岩体出露位置和构造线分布情况看,岩体均定位于构造线密集部位和不同方向构造线交汇部位。反映了气球膨胀模式的特点(图1)。3.4岩石矿物粒度柏家庄岩体群均为复式岩体,侵入期次相似,其岩性和时代均可类比,由早到晚均可分为3次。柏家庄岩体为一侵位较高,形成温度较低的中浅成相岩体,其形成深度在3～4km。岩石矿物粒度较细,岩体不同部位岩性差异较小,相带不甚明显。早期为细粒二云二长花岗岩,中期为中粒二云二长花岗岩,晚期为细中粒黑云二长花岗岩。其它岩体侵位较低,形成温度较高,属中深成相花岗岩,早期为中细粒黑云母二长花岗岩、花岗闪长岩,中期为粗粒含斑黑云二长花岗岩,各岩体均由早到晚,由外而内呈同心环状分布。晚期为中粗粒似斑状黑云二长花岗岩,早期形成的中粗粒似斑状黑云二长花岗岩、花岗闪长岩构成主体相。柏家庄岩体群同位素年龄为219～179Ma,主体相当于印支期(表3)。4柏家岩群、深断裂控制区内金属矿产种类有Au、Sb、As、Hg、W、Sn、Fe、Cu、Pb、Zn、U等,矿产类型与区域地球化学特征一致。Au矿床(点)、矿化点发育,共40余处,主要受柏家庄岩体群和深断裂控制,96%的矿床分布在岩体的周边部位。金矿床(点)主要分布在西汉水群、舒家坝群、石炭系及二叠系地层中,大中型矿床主要集中分布在舒家坝群中。W、Sn矿点主要分布在柏家庄岩体中,Fe矿主要受层位和断裂构造控制,70%分布在西汉水群中,30%分布在舒家坝群中。Pb、Zn矿点在西汉水群中最多,Cu或Cu、Pb、Zn矿点以二叠系最多,铀矿床(点)主要分布在中川岩体中。目前已发现的矿床(点)、矿化点基本上分布岩体及岩体周边1～5km的范围内深大断裂的次级构造中(图2)。5金矿床异常特征围绕5大岩体异常密集,强度高、清晰、规模较大,组合好。有人称之为尖山—申都异常区5。异常均处在岩体外侧,亦呈北西、北东向展布态势,与区域5大岩体空间分布形态相一致,充分反映了其与岩体关系密切。沿北东向断裂分布有温泉异常、教场坝异常、代家庄异常和石狗山异常、中川异常。沿北西向断裂分布有中川异常、教场坝异常;尖山异常、石狗山异常、申都异常。Au、As元素异常套合性好。由以往区域化探研究成果可知As元素可做本区寻找黄金的指示性元素6,从现已查明的矿产可以说明这一点,在中川南北两侧的中川和石狗山Au、Ag、As、Sb、Pb异常区已查明的金矿床、矿(化)点达40余处。温泉为Ag、Sb、Cu异常,位于温泉岩体之上。教场坝为Au、Ag、As、Sb、Cu、Pb、Zn异常,位于教场坝岩体东部及柏家庄岩体北侧。中川异常为Au、Ag、As、Sb、Cu异常,位于中川岩体东北部。代家庄为Au、As、Cu、Pb、Zn、Hg异常,位于闾井岩体西南侧。石狗山异常为Au、Hg、Sb、Cu异常,位于碌础坝岩体东北侧。根据奕世伟等人的研究,Ag、Hg成为前缘元素在热液金矿床中是常见现象。Ag元素异常覆盖中川、教场坝两大异常,使其成为一体。教场坝异常最为复杂,具有复合特点,也是尖山—申都北西向异常带与代家庄—温泉北东向异常带交汇处。金异常呈串珠状分布,与中川异常相比金元素异常出露面积小,由五个串珠状的小异常组成;而Ag、As异常出露面积相当。这里分布有大量的金、铁、铜、钼、铅锌矿(化)点,但无大型矿床。西部申都Au、Ag、Hg、Sb、Cu异常、东部尖山Au、As、Sb异常,这两处异常小而集中,浓度高,套合性好(图3)。6成矿构造期期该区经加里东运动形成了巨大的东西向槽地从而为上古生代地层的沉积创造了条件。沉积从早泥盆世延续到二叠纪,沿同生断裂发育的若干海底喷溢热卤水携带大量成矿元素进入海水,并参与到沉积过程中7。印支运动导致深部地壳局部溶融,伴随深断裂多次活动,中酸性岩浆多次侵入,形成了柏家庄岩体群。主成矿早期:大规模的中酸性岩浆侵入活动为成矿提供了重要热动力源,其膨胀模式形成的巨大侧向挤压应力与区域应力场共同作用形成控矿构造及相应的主成矿期前的脆韧性变形,稍后,岩浆源温度降低,控矿构造发生脆性变形,成矿构造中位移的含矿热液发生沉淀成矿。主成矿期:沿断裂下渗的大气降水与深部变质水(地层水)混合,向下遇热后转为沿深断裂上升,并形成一热水循环系统。这一热水循环系统不断萃取地层中成矿物质而形成富含成矿物质的热囟水。地层深部部分成矿物质和岩浆演化过程中部分岩浆水可能参与到这种循环热囟水中。这种热液进入配矿构造后或与围岩交代、或沉淀富集成矿。主成矿晚期:深部与柏家庄岩体群同源的岩浆房底部相对基性的组分变得活跃起来,沿先存矿液通道上侵,就位于矿体分布区,一方面岩浆自身随物化条件改变而演化;另一方面不断同化混染围岩组分。因此表现为不同类型脉岩的同源性特点,形成大量的同源而不同类型脉岩矿床。主成矿期后:在表生氧化淋滤作用下,金属硫化物成褐铁矿、黄钾铁钒等。7中川岩体成矿作用综上所述,区内各花岗岩体具有同源性、同期次性,具有相似的大地构造环境和同一热源。柏家庄岩体群的各岩体围岩岩性、岩浆岩岩性、区域异常十分相似。各岩体均受北西向和北东向区域构造控制,由此形成的矿产、异常均与其相符合。各岩体的岩浆提供了热源和热液,富含成矿元素的沉积地层提供了物质来源,北西向和北东向断裂构造为岩浆的侵入提供了场所,其次级构造为矿床的形成提供了空间。5大岩体具有着相同的成矿条件,具有相同的导矿容矿构造。柏家庄岩体处在西秦岭“五朵金花”中心地段,成岩温度较低,岩体酸性程度较高,以含有钨、锡、稀有和放射性元素为特色。目前已找到了雪花山钨锡矿等矿点,是找钨锡铌钽矿的较好远景区。闾井岩体、教场坝岩体、碌础坝岩体应具有中川岩体相似的成矿机制。目前已在柏家庄岩体群区周围发现矿点、矿化点,中川岩体周围及内部找到了数量可观的金、砂金、铀矿,如李坝大型金矿、金山、杜沟、涯湾等金矿。但其它岩体周围发现者较少。本人认为一是与工作程度有关,二是因为剥蚀程度较浅造成。5大岩体均属中—浅剥蚀程度。本区地形总体显示着西高东低,北高南低,从3000m到2000m,相对而言中川岩体所处地势最低,也预示着它较其它岩体剥蚀程度较深,因而发现的矿床较多。在中川岩体和柏家庄岩体周围甘肃省核工业219地质队和甘肃省地矿局第一地质队分别作了大量的地质工作,可以中川岩体的找矿模式去寻找其深部矿产。值得一提的是,根据杜玉良等人的研究,西秦岭成矿带主要内生矿产集矿区,尤其是大型—超大型矿床,无论其成因类型、赋矿岩石及其时代是否相同,大都沿着印支—燕山期北东向岩浆活动带展布,或集中分布在其与北西向和近北东向先期构造交汇、叠加的部位。集矿区呈现北西(近东西向)成带、北东成串的格局与景观。受北东向构造带控制的大型—超大型矿床,主要分布