張?jiān)茋?guó),王京彬, 周朝憲, 蔣 煒, 潘彥好
(1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京),北京 100083;2. 有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心,北京 100012;3. 北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院,北京 100012;4. 中色地科礦產(chǎn)勘查股份有限公司,北京 100012)
青海省柴北緣東段太子溝鎢錫多金屬礦床地質(zhì)特征及成因探討
張?jiān)茋?guó)1,2,3,4,王京彬1,2,3, 周朝憲2,3,4, 蔣 煒4, 潘彥好4
(1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京),北京 100083;2. 有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心,北京 100012;3. 北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院,北京 100012;4. 中色地科礦產(chǎn)勘查股份有限公司,北京 100012)
太子溝鎢錫多金屬礦床地處青海都蘭縣柴北緣阿爾茨托山多金屬成礦帶,產(chǎn)于上奧陶統(tǒng)灘澗山群的沉積巖系,為一矽卡巖型礦床,礦體呈層狀,受地層控制明顯。矽卡巖的稀土元素和微量元素分析結(jié)果表明,形成矽卡巖的巖漿熱液源自加里東晚期侵入巖。該礦床的形成主要經(jīng)過(guò)“灘澗山群沉積巖系形成”、“俯沖及HP/UHP變質(zhì)帶的形成”、“HP/UHP變質(zhì)帶的折返及加里東晚期巖體侵位”和“矽卡巖型等礦床形成”四個(gè)地質(zhì)構(gòu)造演化階段和“熱水噴流沉積”和“熱液交代”兩個(gè)成礦期。灘澗山群的巖石特性、HP/UHP變質(zhì)帶的形成與折返和加里東晚期侵入巖對(duì)該礦床的形成起著重要作用。HP/UHP變質(zhì)帶兩側(cè)的灘澗山群圍巖接觸帶及構(gòu)造破碎帶和深部巖體接觸帶是重要的找礦部位,該區(qū)具有找尋鎢錫銅鉛鋅等多金屬礦床的巨大潛力。
柴北緣 太子溝鎢錫礦床 地質(zhì)特征 構(gòu)造演化 成因
Zhang Yun-guo, Wang Jing-bin, Zhou Chao-xian, Jiang Wei, Pan Yan-hao. Geologic characteristics and genesis of the Taizigou W-Sn polymetallic deposit in eastern segment of North Qaidam, Qinghai Province[J].Geology and Exploration, 2014, 50(2):0246-0256.
太子溝鎢錫多金屬礦床位于青海都蘭縣東北65km處,屬柴北緣阿爾茨托山東段野馬灘一帶。太子溝鎢錫多金屬礦床為該地區(qū)發(fā)現(xiàn)的典型礦床之一,目前處于詳查階段,探獲的資源/儲(chǔ)量達(dá)中型規(guī)模,隨著勘查的深入,有望達(dá)到大型規(guī)模。前人對(duì)柴北緣的礦床學(xué)研究大多只是區(qū)域性的(夏元祁, 1996;史仁燈等, 2003;許志琴, 2003;吳才來(lái)等, 2004;潘俊昌等, 2006;張建新等, 2009;于勝堯等, 2011),對(duì)柴北緣東段阿爾茨托山多金屬成礦帶的研究尤其是對(duì)該地區(qū)礦床的解剖性研究甚少。本文對(duì)青海省柴北緣東段阿爾茨托山地區(qū)太子溝鎢錫多金屬礦床地質(zhì)特征進(jìn)行了初步研究,總結(jié)了該礦床的成因及演化過(guò)程,望益于該地區(qū)的找礦和研究工作。
青海都蘭縣阿爾茨托山地區(qū)位于青海柴北緣多金屬成礦帶東段,地處柴北緣火山弧裂陷構(gòu)造帶、東昆侖北構(gòu)造帶及鄂拉山構(gòu)造帶交匯部位(圖1),是祁連山褶皺系與柴達(dá)木地塊拼接地帶,兩者以柴達(dá)木北緣深斷裂為界,構(gòu)造復(fù)雜,礦產(chǎn)種類(lèi)多。
區(qū)域地層主要有下元古界達(dá)肯大坂群、上奧陶統(tǒng)灘澗山群、上泥盆統(tǒng)牦牛山組、三疊系,還零星出露下石炭統(tǒng)、二疊系和侏羅系(圖1)。達(dá)肯大坂群與灘間山群為不整合接觸(夏元祁, 1996),上泥盆統(tǒng)牦牛山組與下元古界達(dá)肯大坂群和上奧陶統(tǒng)灘澗山群為不整合接觸。柴北緣斷裂構(gòu)造為區(qū)內(nèi)最主要的斷裂構(gòu)造,其次為鄂拉山斷裂構(gòu)造(圖1)。該區(qū)最主要的褶皺構(gòu)造為一系列的復(fù)式倒轉(zhuǎn)向斜或背斜構(gòu)造,呈北西-北西西-近東西向展布,兩翼不對(duì)稱(chēng),走向斷裂發(fā)育,次一級(jí)背斜、向斜呈平行線狀排列,由于斷裂破壞,局部地層出露不全,褶皺軸面近直立,軸線南東稍有揚(yáng)起(馬慧英等, 2009)。區(qū)內(nèi)出露侵入巖有加里東晚期侵入巖、華力西晚期侵入巖和印支晚期侵入巖(肖文進(jìn), 2009),以加里東晚期和華力西晚期侵入巖為主,成礦作用主要與加里東晚期侵入巖有關(guān)。區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖分布廣泛,主要為區(qū)域變質(zhì)巖,其次為接觸交代變質(zhì)巖。區(qū)域變質(zhì)巖的變質(zhì)作用主要發(fā)生在下元古代和早古生代。
圖1 青海省都蘭縣阿爾茨托山東段地質(zhì)簡(jiǎn)圖(吳才來(lái)等, 2004;于勝堯等,2011)Fig.1 Simplified Geological Map of east Aercituoshan area in North Qaidam (Wu et al., 2004;Yu et al., 2004) 1-第四系;2-第三系;3-上泥盆統(tǒng)牦牛山組;4-下元古界達(dá)肯大坂群;5-上奧陶統(tǒng)灘間山群;6-花崗巖/花崗閃長(zhǎng)巖;7-正斷層;8-逆斷層;9-旋轉(zhuǎn)斷層;10-地質(zhì)界線;11-不整合界線;12-銅礦點(diǎn);13-鉛鋅礦點(diǎn);14-鎢錫銅礦點(diǎn);Ⅰ-阿爾金南緣斷裂;Ⅱ-阿爾金山前斷裂;Ⅲ-宗務(wù)隆山南緣斷裂;Ⅳ-柴北緣斷裂;Ⅴ-柴南緣斷裂;Ⅵ-東昆北斷裂;Ⅶ-昆中斷裂;Ⅷ-東昆南斷裂;Ⅸ-鄂拉山斷裂1-Quaternary; 2-Tertiary; 3-Upper Devonian Yak Mountain Formation; 4-Lower Proterozoic Dakendaban Group; 5-Upper Ordovician Tanjianshan Group; 6-granite/granodiorite; 7-normal fault; 8-reverse fault; 9-rotational fault; 10-geological boundary; 11-unconformity; 12-copper mine; 13-lead-zinc mine; 14-tungsten-tin-copper mine; Ⅰ-Fault of Altun southern margin; Ⅱ-Fault of Altun mountain front; Ⅲ-Fault of Zongwu mountain front; Ⅳ-Fault of Qaidam northern margin; Ⅴ-Fault of Qaidam southern margin; Ⅵ-North fault of eastern Kunlun; Ⅶ-Fault of middle Kunlun; Ⅷ-South fault of eastern Kunlun; Ⅸ-Fault of Ela mountain
2.1 礦區(qū)地質(zhì)
礦區(qū)內(nèi)地層由北向南為下元古界達(dá)肯大坂群、上奧陶統(tǒng)灘澗山群砂巖巖組、上泥盆統(tǒng)牦牛山組(圖2),其中上奧陶統(tǒng)灘澗山群是礦區(qū)內(nèi)與熱水沉積有關(guān)的鉛、鋅、銅礦床和矽卡巖型鎢錫礦床的主要賦礦層位。下元古界達(dá)肯大坂群以片麻巖系為主,其下部由眼球狀二云石英片麻巖、條帶狀混合巖、含電氣石二云石英片麻巖夾斜長(zhǎng)角閃片巖、(含云母)大理巖等組成;上部由二云石英片巖、石英巖、長(zhǎng)石石英巖夾二云斜長(zhǎng)片麻巖等組成,鋯石同位素年齡為627~1020 Ma(王慧初等, 2006;郝國(guó)杰等,2001),屬新元古代晚期至早古生代沉積變質(zhì)的產(chǎn)物。灘澗山群為海進(jìn)、海退過(guò)程中形成的以中基性-酸性火山沉積巖類(lèi)為原巖的綠片巖、絹云母石英片巖夾大理巖透鏡體組合(潘俊昌等, 2006),由下至上分為:火山巖組、片巖巖組、砂巖巖組?;鹕綆r組為中酸性?shī)A中基性火山巖;片巖巖組為絹云石英片巖、綠泥絹云石英片巖夾透鏡狀、薄層狀大理巖,底部少量的英安巖、安山巖;砂巖巖組下部為石英砂巖夾少量長(zhǎng)石石英砂巖、硅質(zhì)巖,中部安山巖、英安斑巖,上部為石英砂巖夾少量的(絹云)石英片巖(肖文進(jìn), 2009)。上泥盆統(tǒng)牦牛山組為砂巖、礫巖、安山凝灰?guī)r夾板巖組合。
圖2 青海省都蘭縣太子溝礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2 Simplified Geological Sketch in Taizigou area, Dulan county, Qinghai Province 1-第四系;2-第三系;3-上泥盆統(tǒng)牦牛山組;4-上奧陶統(tǒng)灘間山群砂巖巖組;5-上奧陶統(tǒng)灘間山群片巖巖組;6-上奧陶統(tǒng)灘間山群大理巖;7-上奧陶統(tǒng)灘間山群透輝巖;8-下元古界達(dá)肯大坂群;9-加里東晚期片麻狀花崗巖;10-正斷層;11-逆斷層;12-地質(zhì)界線;13-不整合界線;14-平硐位置及編號(hào);15-鉆孔位置及編號(hào);16-勘探線及編號(hào)1-Quaternary; 2-Tertiary; 3-Upper Devonian Yak Mountain Formation; 4-Upper Ordovician Tanjianshan Group sandstone; 5-Upper Ordovician Tanjianshan Group schist; 6-Upper Ordovician Tanjianshan Group marble; 7-Upper Ordovician Tanjianshan Group bistagite;8-Lower Proterozoic Dakendaban Group; 9-Late Caledonian gneissic granite; 10-normal fault; 11-reverse fault; 12-geological boundary; 13-unconformity; 14-pit location and its number; 15-drillinghole location and its number; 16-exploration line and its number
礦區(qū)侵入巖主要分布在礦區(qū)南部,侵位于上奧陶統(tǒng)灘澗山群片巖巖組中(圖2),為加里東晚期灰白色片麻狀花崗巖,巖體呈不規(guī)則狀的深成巖基,北西西向延伸,與柴北緣斷裂區(qū)域構(gòu)造線一致,說(shuō)明加里東晚期侵入巖是富鋁質(zhì)片麻巖在柴北緣斷裂構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用過(guò)程中于深部局部熔融形成,在后碰撞造山伸展作用階段侵位。從礦點(diǎn)(圖1)和礦化帶(圖2)分布圖可以看出,太子溝鎢錫礦化帶及西部的鎢錫礦床處于深部巖漿熱液的中部,形成與高溫?zé)嵋河嘘P(guān)的矽卡巖型鎢錫礦床,向外依次形成與中低溫?zé)嵋河嘘P(guān)的銅鋅礦床和與低溫?zé)嵋河嘘P(guān)的鉛鋅礦床。
2.2 倒轉(zhuǎn)褶皺與HP/UHP變質(zhì)帶
超高壓(UHP)變質(zhì)作用是指變質(zhì)條件穩(wěn)定在柯石英-石英轉(zhuǎn)變線之上的變質(zhì)作用,柯石英是UHP變質(zhì)作用的最主要和最直接的標(biāo)志之一。柴北緣HP/UHP變質(zhì)帶西起綠梁山西端的魚(yú)卡-落鳳坡地區(qū),東至野馬灘-沙柳河地區(qū),從西向東分為魚(yú)卡-落鳳坡榴輝巖-片麻巖單元、綠粱山石榴橄欖巖-麻粒巖單元、錫鐵山榴輝巖-片麻巖單元、都蘭榴輝巖-片麻巖單元(Zhangetal., 2008)。都蘭榴輝巖-片麻巖單元主要由花崗質(zhì)片麻巖、副片麻巖、呈透鏡狀產(chǎn)在片麻巖中的榴輝巖和少量蛇紋石化超基性巖組成。楊經(jīng)綏等(2001)在都蘭野馬灘地區(qū)榴輝巖圍巖-片麻巖的鋯石中發(fā)現(xiàn)了柯石英包裹體,證實(shí)了野馬灘地區(qū)的片麻巖經(jīng)歷了超高壓變質(zhì)作用。柴北緣HP/UHP變質(zhì)帶上的都蘭野馬灘花崗巖體由花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖和黑云母花崗巖組成,是在HP/UHP變質(zhì)帶折返過(guò)程中形成的(許志琴, 2003;吳才來(lái)等, 2004)。
圖1與圖2顯示,該區(qū)構(gòu)造以元古界基底為核心,組成不對(duì)稱(chēng)倒轉(zhuǎn)向斜褶皺,南翼有多條斷裂平行分布,并被多條橫向斷裂切割,構(gòu)造復(fù)雜。太子溝礦化帶、藏碑溝礦化帶和吉給申北山礦化帶分別處于阿爾茨山復(fù)式倒轉(zhuǎn)褶皺的次一級(jí)倒轉(zhuǎn)向斜的南北兩翼。
許志琴等(2003)和吳才來(lái)等(2004)證實(shí)野馬灘地區(qū)存在折返的HP/UHP變質(zhì)帶,太子溝鎢錫多金屬礦床位于野馬灘東南部15km,同樣受這一作用控制。現(xiàn)在我們可以這樣解釋倒轉(zhuǎn)褶皺的形成過(guò)程:在HP/UHP變質(zhì)帶的形成過(guò)程中,野馬灘地區(qū)東南部即沙柳河一帶地層受到強(qiáng)烈擠壓形成褶皺;在HP/UHP變質(zhì)帶的折返過(guò)程中,由于HP/UHP變質(zhì)帶的上升,整體帶動(dòng)該地區(qū)地層的上升,但上升幅度由HP/UHP變質(zhì)帶向外依次減小,從而在變質(zhì)帶南側(cè)形成北傾的倒轉(zhuǎn)褶皺,同時(shí)倒轉(zhuǎn)褶皺受到強(qiáng)烈擠壓折斷形成多條平行斷裂(圖1、圖2)。在HP/UHP變質(zhì)帶的上升過(guò)程中,富鋁質(zhì)片麻巖在深部局部熔融形成花崗質(zhì)巖漿并沿?cái)嗔焉锨?,各種熱液和矽卡巖型礦床隨之產(chǎn)生。本文認(rèn)為HP/UHP變質(zhì)帶的折返與礦區(qū)倒轉(zhuǎn)褶皺和矽卡巖礦床的形成有密切的時(shí)空耦合關(guān)系。
2.3 礦體和礦石特征
太子礦床鎢錫多金屬礦床主要賦存于灘澗山群片巖巖組的熱水沉積巖系或?qū)娱g破碎帶中,礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致,總體走向呈北西西-東西向,傾向北北東-北向,傾角50°~80°。灘澗山群下部地層巖性為絹云白云石英片巖、綠泥絹云石英片巖夾透鏡狀、薄層狀大理巖,底部為安山巖夾少量的斜長(zhǎng)角閃片巖、綠泥石英片巖,中上部為含銅鉛鋅礦化的熱水沉積巖系含礦層(羅才讓等, 1997),巖性為間夾硅質(zhì)巖、綠泥絹云石英片巖、大理巖與含硅質(zhì)條帶大理巖。目前已發(fā)現(xiàn)3條平行礦體,礦體長(zhǎng)約1000~2000m,寬20~50m,呈層狀,局部有分枝復(fù)合、膨大狹縮現(xiàn)象,鎢品位大于錫品位,礦體鎢錫平均品位0.3%,伴生Cu、Zn有益組分。礦化和蝕變類(lèi)型復(fù)雜,主要有黃銅礦化、黃鐵礦化、閃鋅礦化、方鉛礦化、褐鐵礦化、硅化、孔雀石化、絹云母化、綠泥石化及碳酸鹽化等。蝕變與礦化作用明顯,由礦體向兩側(cè),蝕變強(qiáng)度逐漸減弱;蝕變愈強(qiáng),礦化愈強(qiáng)。
矽卡巖型礦石呈條帶狀分布。礦石結(jié)構(gòu)主要為它形結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu),其次為自形-半自形細(xì)粒狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu);礦石構(gòu)造主要為條帶狀構(gòu)造、稠密浸染狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造,其次為細(xì)脈狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造;金屬礦物為白鎢礦、錫石、閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、毒砂、褐鐵礦、黃鉀鐵礬,少見(jiàn)方鉛礦,脈石礦物為石英、方解石、石榴子石、透輝石、陽(yáng)起石、綠簾石、絹云母等。巖石(或礦石)類(lèi)型主要有:陽(yáng)起石-透輝石-綠簾石矽卡巖(圖3-a)、礦化矽卡巖(含鎢黃鐵礦石)(圖3-b1、b2)、礦化陽(yáng)起石-黑云母矽卡巖(白鎢礦石)(圖3-c)、綠簾石-石榴石矽卡巖(圖3-d)、閃鋅礦化綠簾石矽卡巖(條帶浸染狀閃鋅礦石)(圖3-e1、e2)、角巖化泥質(zhì)粉砂巖(圖3-f)。其中,圖3- b2、c、e2為薄片,其余為光片。
圖3-a、d、e1顯示,巖石呈柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)。其中,陽(yáng)起石-透輝石呈自形、半自形柱狀、纖維狀、針狀,部分可見(jiàn)簡(jiǎn)單雙晶,由于受到應(yīng)力作用均定向分布。圖3-b1、b2顯示,巖石呈鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)。其中,石英呈他形粒狀,部分內(nèi)部包裹有其它礦物的微粒-細(xì)粒包裹體;碳酸鹽礦物呈粒狀、圓粒狀,星散分布于黑云母附近,少量呈細(xì)脈狀充填在裂隙中。圖3-c顯示,金屬礦物呈浸染狀分布。其中,黃鐵礦多呈他形粒狀、不規(guī)則狀,多圍繞他形粒狀礦物呈環(huán)狀分布;磁黃鐵礦具有較強(qiáng)的非均勻性,他形粒狀,稀疏浸染狀分布;黃銅礦呈他形粒狀、星散狀分布。三者互相連生,穿插生長(zhǎng)。圖3-f顯示,巖石呈鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)、變余砂狀結(jié)構(gòu),是泥質(zhì)粉砂巖與泥巖互層的原巖經(jīng)強(qiáng)烈的熱接觸變質(zhì)作用形成的。
圖3 矽卡巖顯微特征Fig.3 Mico-characteristics for skarns Bt-黑云母; Cal-方解石; Ccp-黃銅礦; Di-透輝石; Ep-綠簾石; Fl-螢石; Po-磁黃鐵礦; Py-黃鐵礦; Q-石英; Sch-白鎢礦; Sp-閃鋅礦; Wo-硅灰石Bt-biotite; Cal-calcite; Ccp-chalcopyrite; Di-diopside; Ep-epidote; Fl-fluorite; Po-pyrrhotite; Py-pyrite; Q-quartz; Sch-scheelite; Sp-sphalerite; Wo-wollastonite
此外,圖3-b2、c顯示,黃鐵礦多呈他形粒狀、不規(guī)則狀,少量呈膠狀。圖3-e2顯示,黃鐵礦呈莓球狀、環(huán)狀、皮殼狀分布,為典型的莓球狀黃鐵礦,是在海相沉積環(huán)境中形成的,是判斷沉積環(huán)境的一個(gè)重要標(biāo)志(吳尚全, 1984;楊雪英等, 2011;常華進(jìn)等, 2009)。太子溝礦床經(jīng)歷了兩期主要成礦作用(成礦期),前期為在洋盆相對(duì)穩(wěn)定的裂谷環(huán)境中,海相沉積巖系灘澗山群的沉積(許志琴等, 2003;劉耀輝等, 2006;樊俊昌等, 2006;李峰等, 2007;吳昌志等, 2008)過(guò)程中形成了莓球狀黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦等熱水沉積型礦物;第二成礦期為在加里東晚期花崗質(zhì)巖漿的上侵與灘澗山群沉積巖石發(fā)生交代作用依次形成硅灰石、透輝石、石榴石、陽(yáng)起石、綠簾石、石英、方解石等非金屬礦物和白鎢礦、錫石、磁(黃)鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等金屬礦物。
太子溝礦化帶的矽卡巖型鎢錫礦體處于巖漿房中心地帶,屬巖漿成礦體系,巖漿熱液與灘澗山群沉積巖系(礦床)交代形成矽卡巖型鎢錫多金屬礦體。而藏碑溝礦化帶與吉給申北山礦化帶的鉛鋅礦體則是在巖漿熱液上侵過(guò)程中,成礦流體活化萃取了灘澗山群沉積巖系的鉛鋅等成礦物質(zhì),在構(gòu)造裂隙中由于物理化學(xué)條件改變而沉淀形成的產(chǎn)物,屬熱液成礦體系。
2.4 地球化學(xué)特征
2.4.1 樣品采集、處理及分析
所采集樣品巖性均為矽卡巖。ZK13101-1樣品采自131勘探線ZK13101鉆孔,PD103-1樣品采自103勘探線平硐,PD131-1樣品采自131勘探線平硐。處理方法是將巖石樣品切片進(jìn)行詳細(xì)顯微鏡觀察,選出有代表性、新鮮的樣品進(jìn)行粉碎,并研磨至200目。
全巖稀土元素、微量元素由中國(guó)冶金地質(zhì)總局一局測(cè)試中心實(shí)驗(yàn)室完成,儀器型號(hào)為Finnigan MAT—HR-ICP-MS(Element I);測(cè)試方法采用DZ/T0223-2001(電感耦合等離子體質(zhì)譜ICP-MS)方法通則;使用In內(nèi)標(biāo)溶液,分析精度為3%。
2.4.2 稀土元素
表1中,太子溝礦區(qū)矽卡巖∑REE總量(12.873~42.446)遠(yuǎn)小于野馬灘花崗巖∑REE總量(75.69),太子溝礦區(qū)矽卡巖δEu值(0.54~1.07)均大于野馬灘花崗巖δEu值(0.34),太子溝礦區(qū)矽卡巖LREE/HREE值(3.95~8.95)均大于野馬灘花崗巖LREE/HREE值(2.50),太子溝礦區(qū)矽卡巖(La/Yb)N值(5.09~16.64)均遠(yuǎn)大于野馬灘花崗巖(La/Yb)N值(2.22)。
圖4 球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式圖和原始地 幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(Sun et al., 1989;Whalen et al.,1987)Fig.4 Chondrite-normalized REE distribution patterns and Primary mantle-normalized trace element spidergrams(Sun et al., 1989;Whalen et al.,1987)
圖4顯示,太子溝礦區(qū)矽卡巖的REE配分模式形態(tài)相似,稀土∑REE總量較低,輕、重稀土元素分餾比野馬灘地區(qū)花崗巖輕、重稀土元素分餾強(qiáng),曲線右傾,太子溝礦區(qū)綠簾石矽卡巖和野馬灘花崗巖具有較明顯的Eu虧損,但虧損不強(qiáng)烈。通常交代成因的矽卡巖REE配分模式要受到巖體、碳酸鹽地層及流體中REE豐度和分配的控制,這種相似的配分模式說(shuō)明矽卡巖與花崗巖巖體在成因上具有一定聯(lián)系。稀土元素配分模式都具有“V”型堿性花崗巖的稀土元素配分模式,說(shuō)明無(wú)論是太子溝礦區(qū)的矽卡巖,還是野馬灘地區(qū)的花崗巖,它們的稀土元素來(lái)源是相同的。太子溝礦區(qū)矽卡巖的負(fù)Eu異常沒(méi)有野馬灘地區(qū)花崗巖的負(fù)Eu異常明顯,可能是由于太子溝深部來(lái)源巖漿與圍巖發(fā)生交代作用并有沉積巖系中稀土元素加入的原因 (于勝堯等, 2011)。
表1 太子溝地區(qū)矽卡巖和野馬灘地區(qū)花崗巖稀土、微量元素含量及相關(guān)參數(shù)Table 1 Concentration(10-6) and relevant parameters of rare and trace elements for skarn in Taizigou and granite in Yematan
注:野馬灘花崗巖樣品數(shù)據(jù)引自于勝堯等(2011)。
圖4還顯示,太子溝綠簾石-石榴石矽卡巖稀土元素配分模式與太子溝綠簾石矽卡巖和野馬灘花崗巖的稀土元素配分模式明顯不同,稀土總量(12.873)低于其它 (39.151~75.690),但未出現(xiàn)負(fù)Eu異常。主要原因可能是石榴石形成于交代作用的早期階段(干矽卡巖階段),結(jié)晶分異作用不強(qiáng),REE與巖漿熱液可能沒(méi)有完全達(dá)到平衡,導(dǎo)致稀土總量低。在高溫、強(qiáng)還原環(huán)境中,Eu以Eu2+為主,而Eu2+與其它REE3+相比具有更大的離子半徑,更容易被吸附在石榴石晶體表面(任濤等, 2010),可能造成綠簾石-石榴石矽卡巖未出現(xiàn)負(fù)Eu異常的原因。
2.4.3 微量元素
表1中,太子溝礦區(qū)矽卡巖Sr/Y值(15.90~22.57)遠(yuǎn)大于野馬灘花崗巖Sr/Y值(2.50),太子溝礦區(qū)矽卡巖Nb/Ta值(11.59~41.46)遠(yuǎn)大于野馬灘花崗巖Nb/Ta值(7.66),太子溝礦區(qū)矽卡巖Zr/Hf值(1.60~13.39)遠(yuǎn)小于野馬灘花崗巖Zr/Hf值(25.46)。
圖4顯示,太子溝礦區(qū)矽卡巖和野馬灘地區(qū)花崗巖微量元素蛛網(wǎng)圖的配分曲線形態(tài)總體類(lèi)似,曲線稍右傾,強(qiáng)不相容元素富集程度略高于弱不相容元素,輕微虧損Ba、Th、Nb、Ta、Zr元素,輕度富集Rb、Hf 等元素,強(qiáng)烈虧損Ti元素。因此可以認(rèn)為,太子溝礦區(qū)矽卡巖和野馬灘地區(qū)花崗巖具有相同的物質(zhì)來(lái)源,均來(lái)自于加里東晚期后碰撞伸展階段形成的侵入巖,并有幔源物質(zhì)的加入(于勝堯等, 2011)。
Ta和Nb在自然界中可形成完全的類(lèi)質(zhì)同象替代,但早期礦物富集Nb,而晚期礦物富集Ta(李昌年, 1992;王莉娟等, 2012),因此Nb/Ta比值可代表巖石的分異程度,即Nb/Ta比值低則表明分異程度較高。太子溝礦區(qū)矽卡巖Nb/Ta比值為11.59~41.46,而野馬灘地區(qū)花崗巖為7.66,從常理來(lái)說(shuō)熱液的分異程度應(yīng)該更高,這是相互矛盾的,可能是由于太子溝礦區(qū)巖漿熱液與圍巖發(fā)生了交代作用而導(dǎo)致的。
太子溝礦區(qū)含礦層巖性組合為含黃鐵礦硅質(zhì)巖、透輝綠簾巖、石榴透輝巖、綠泥絹云石英片巖、大理巖與含硅質(zhì)條帶大理巖,均產(chǎn)出于灘澗山群,是巖漿交代圍巖的產(chǎn)物。該類(lèi)巖石組合,特別是出現(xiàn)化學(xué)沉積的硅質(zhì)巖及莓球狀黃鐵礦(圖3-e2),呈條帶狀建造產(chǎn)出,目前被認(rèn)為是典型熱水沉積巖的標(biāo)志(常華進(jìn)等, 2009;吳尚全, 1984;周顯強(qiáng)等, 1991)。根據(jù)前述太子溝礦床地質(zhì)地球化學(xué)特征、柴北緣HP/UHP變質(zhì)帶的折返特征、礦區(qū)地層倒轉(zhuǎn)褶皺特征以及加里東晚期花崗巖的侵入特征,將該礦床形成過(guò)程概括如下。
3.1 灘澗山群沉積巖系形成
早古生代柴北緣為古大陸基礎(chǔ)上發(fā)生和發(fā)展起來(lái)的裂谷環(huán)境,不同于陸緣島弧環(huán)境。柴北緣斷裂早古生代前東西向裂陷-裂谷作用及火山活動(dòng)帶發(fā)育(周顯強(qiáng)等, 1991)。在514~500 Ma,柴北緣進(jìn)入拉張階段,裂谷開(kāi)始形成,柴北緣分為柴達(dá)木-東昆侖板塊、南祁連小洋盆和祁連微板塊,并在一段相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間里,形成的洋盆相對(duì)穩(wěn)定,灘澗山群地層開(kāi)始形成(賴(lài)紹聰?shù)? 1996)。局部地區(qū)有同生斷裂形成,巖漿熱液攜帶一定量的成礦物質(zhì)沿同生斷裂噴出,并在洋底與沉積物質(zhì)一起沉積形成灘澗山群特殊的沉積巖系。
3.2 俯沖及HP/UHP變質(zhì)帶形成
晚寒武世-早奧陶世,由于全球構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響,俯沖約在450Ma開(kāi)始,南祁連小洋盆開(kāi)始俯沖至祁連微板塊之下,形成柴北緣島弧巖漿帶(史仁燈等, 2004)。在495~440Ma,柴達(dá)木-昆侖板塊的陸殼巖石隨著南祁連板塊繼續(xù)俯沖而插入地幔,深度達(dá)100km,經(jīng)歷了深俯沖和超高壓變質(zhì)作用,形成HP/UHP變質(zhì)帶(許志琴等, 2003;孟繁聰?shù)? 2005;陳丹玲等, 2009)。同時(shí),沉積地層灘澗山群由于板塊俯沖擠壓等作用產(chǎn)生強(qiáng)烈變形,褶皺發(fā)育,并有不同程度的變質(zhì)作用,片巖、大理巖等變質(zhì)巖大量形成。
3.3 HP/UHP變質(zhì)帶折返及加里東晚期巖體侵位
在440~400Ma,隨著板塊由正向俯沖轉(zhuǎn)向斜向俯沖,島弧巖漿帶深部破裂,在斜向擠出機(jī)制下HP/UHP變質(zhì)帶全面折返,在浮力驅(qū)動(dòng)下,被擠入火山島弧帶和弧前地帶,使超高壓變質(zhì)巖片與島弧火山巖就位在一起(許志琴等, 2003)。退變質(zhì)作用伴隨折返作用產(chǎn)生,同時(shí)變質(zhì)基底活化產(chǎn)生加里東變質(zhì)事件,下古生代地層強(qiáng)烈褶皺并隨折返作用產(chǎn)生倒轉(zhuǎn),倒轉(zhuǎn)褶皺受擠壓滑動(dòng)形成多條平行斷裂(圖1,圖2),同時(shí)加里東晚期造山運(yùn)動(dòng)形成的S型碰撞花崗巖侵位。 灘澗山群地層受到強(qiáng)烈擠壓變形,復(fù)式倒轉(zhuǎn)褶皺出現(xiàn),巖石碎裂強(qiáng)烈,灘澗山群的熱水沉積巖系也發(fā)生了不同程度的脆性破壞,大量構(gòu)造裂隙形成。
3.4 矽卡巖型等礦床形成
由于加里東晚期造山運(yùn)動(dòng),大量花崗質(zhì)巖漿在深部形成,并萃取殼源成礦物質(zhì)。隨著花崗質(zhì)巖漿的上升,大量熱液開(kāi)始沿著先前形成的裂隙上升,與灘澗山群沉積巖系交代形成矽卡巖型礦床;在裂隙中沉淀則形成熱液充填型礦床;熱液順裂隙進(jìn)入熱水沉積礦床發(fā)生交代蝕變作用,形成熱水沉積改造型礦床。柴北緣野馬灘花崗閃長(zhǎng)巖鋯石SHRIMP年齡為397±3Ma(吳才來(lái)等, 2004),而超高壓變質(zhì)巖片最后折返時(shí)間為406~400Ma(許志琴等, 2003)。矽卡巖型、熱液充填型礦床的最后形成時(shí)間應(yīng)為400~390Ma。
HP/UHP變質(zhì)帶的形成與折返使柴北緣一帶的灘澗山群受到強(qiáng)烈的側(cè)向擠壓、滑動(dòng),形成倒轉(zhuǎn)褶皺和平行斷層;其次,灘澗山群的褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造,以及灘澗山群沉積巖系的巖性特征,使后期巖漿熱液沿著灘澗山群的構(gòu)造薄弱部位或接觸部位上升,與原有熱水沉積巖系(礦床)發(fā)生交代作用,形成矽卡巖礦床或熱液充填礦床。
(1) 太子溝鎢錫多金屬礦床產(chǎn)于灘澗山群的熱水沉積巖系中,為巖漿熱液交代形成的矽卡巖型礦床,礦體呈層狀,具有層控特征。矽卡巖的稀土元素和微量元素分析結(jié)果表明,形成矽卡巖的巖漿來(lái)源于加里東晚期侵入巖,并有幔源物質(zhì)的混入。
(2) 太子溝鎢錫多金屬礦床的形成主要經(jīng)過(guò)“熱水沉積巖系的形成”,“俯沖及HP/UHP變質(zhì)帶的形成”,“HP/UHP變質(zhì)帶折返及加里東晚期巖體侵位”和“矽卡巖型等礦床形成” 四個(gè)地質(zhì)構(gòu)造演化階段和“熱水噴流沉積”和“熱液交代”兩個(gè)成礦期。這地質(zhì)構(gòu)造演化階段和兩個(gè)成礦期在時(shí)空上具有密切的耦合關(guān)系。
(3) HP/UHP變質(zhì)帶的形成和折返對(duì)灘澗山群沉積巖系的變質(zhì)和改造有非常重要的作用;HP/UHP變質(zhì)帶的形成和折返促使灘澗山群地層倒轉(zhuǎn),形成倒轉(zhuǎn)褶皺,同時(shí)倒轉(zhuǎn)褶皺受到強(qiáng)烈擠壓斷裂形成平行斷裂和有利于熱液運(yùn)移的構(gòu)造裂隙。該地區(qū)矽卡巖型礦床和熱液充填型礦床的形成與灘澗山群本身沉積巖系的巖性特征密切相關(guān)。
(4) 加里東晚期侵入巖對(duì)熱水沉積巖系(或礦床)的疊加改造、矽卡巖型礦床和熱液充填型礦床的形成起到了關(guān)鍵作用。
(5) HP/UHP變質(zhì)帶附近的灘澗山群圍巖接觸帶及構(gòu)造破碎帶和侵入巖接觸帶是重要的找礦部位。該地區(qū)具有很好的找礦前景,要重視該地區(qū)的深部和外圍找礦及研究工作。
致謝 感謝匿名審稿專(zhuān)家提出的寶貴意見(jiàn);感謝中色地科礦產(chǎn)勘查股份有限公司高級(jí)工程師毛啟貴、肖文進(jìn)和中色礦業(yè)集團(tuán)有限公司總經(jīng)理魏云峰、趙百勝博士在成文過(guò)程中給予的幫組和建議;感謝青海都蘭縣九方礦業(yè)有限公司總經(jīng)理邵玉武及工程師馬文山在野外工作期間的無(wú)私幫助;感謝編輯部同志的認(rèn)真審閱。
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Geologic Characteristics and Genesis of the Taizigou W-Sn Polymetallic Deposit in Eastern Segment of North Qaidam, Qinghai Province
ZHANG Yun-guo1,2,3,4, WANG Jing-bin1,2,3, ZHOU Chao-xian2,3,4, JIANG Wei4,PAN Yan-hao4
(1. China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083;2. China Geological Survey of Non-ferrous Metal Resources, Beijing 100012;3. Beijing Institute of Geology for Mineral resources, Beijing 100012;4. Sinotech Minerals Exploration Co., Ltd., Beijing 100012)
The Taizigou W-Sn polymetallic deposit, located in the polymetallic ore belt of the eastern Aercitoushan, Dulan County, Qinghai Province is a skarn-type deposit with bedded ore odies, and shows a significant control by strata. It is hosted in Upper Ordovician Group Tanjianshan sedimentary rock. The analyses of REE and trace elements of the ore-bearing skarn shows the magma associated with mineralization comes from Later Caledonian intrusion. The deposit forms through two mineralization epochs, SEDEX epochs and hydrometasomatic epoch, and four tectonic evolution stages, formation of Group Tanjianshan sedimentary rocks, subduction and formation of HP/UHP metamorphic belt, exhumation of HP/UHP metamorphic belt and emplacement of Later Caledonian intrusion, and formation of skarn-type deposits. The exhumation of HP/UHP metamorphic belt, the Group Tanjianshan and the Later Caledonian intrusion play an important role in the formation of the skarn-type deposits. The Tanjianshan group and its surrounding contact zone of UP/UHP metamorphic belt are the important prospecting areas. This region has great potential of exploring polymetallic deposits which contain elements of Wn,Sn,Cu,Pb and Zn.
North Qaidam, Taizigou W-Sn deposit, geology characteristics, tectonic evolution, genesis
2013-10-27;
2014-01-18;[責(zé)任編輯]郝情情。
中央財(cái)政國(guó)外礦產(chǎn)資源風(fēng)險(xiǎn)勘查基金項(xiàng)目(10254B004,10201B004,101001A025)資助。
張?jiān)茋?guó)(1982年-),中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)在讀博士研究生,主要從事礦床學(xué)研究等工作。E-mail: zhangyg0603@163.com。
P611+P612
A
0495-5331(2014)02-0246-11