圍場大院水晶礦地質(zhì)特征及成因探討

王 婧 李彥華 / 河北省地質(zhì)調(diào)查院

圍場大院水晶礦地質(zhì)特征及成因探討

王 婧 李彥華 / 河北省地質(zhì)調(diào)查院

圍場大院水晶礦床位于華北陸塊北緣。偉晶礦脈賦存于燕山晚期中粗?；◢弾r中，脈體分帶明顯。晶洞一般產(chǎn)于偉晶巖脈核心部位石英核的中下部。本文通過對礦區(qū)地質(zhì)背景、礦床地質(zhì)特征、礦體特征、礦石特征等進(jìn)行分析研究,認(rèn)為該礦床成因?qū)倥c裂谷帶環(huán)境所形成的A型花崗巖有關(guān)的同生偉晶巖型水晶礦床。

圍場大院； 偉晶巖型； 地質(zhì)特征； 成因探討

1.區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 大地構(gòu)造位置

研究區(qū)位于冀北緯向復(fù)雜構(gòu)造帶北緣，即中元古代—中三疊世華北北緣隆起帶(ⅢA22)的北部。大興安嶺-太行山中生代板內(nèi)造山帶（巖漿巖帶）疊加其上。它們控制了區(qū)內(nèi)不同時代地層、巖漿巖的生成、發(fā)展和演化，以及相應(yīng)的內(nèi)、外生成礦作用。

圖1 圍場大院水晶礦區(qū)域地質(zhì)圖

1.2 地層

研究區(qū)地層主要為中生代白堊系火山巖及第四系。

1.2.1 中生代白堊系火山巖，出露于研究區(qū)東西兩側(cè)，巖性主要為流紋巖、安山巖、凝灰?guī)r等。不整合接觸于變質(zhì)深成巖或華力西期花崗巖之上。屬陸相火山間夾河湖相沉積建造。

白堊系張家口組：主要為流紋巖、流紋質(zhì)凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)礫巖及粗面巖或粗安巖夾層。

白堊系義縣組：主要為安山巖、凝灰質(zhì)礫巖夾凝灰質(zhì)粉砂巖。

白堊系青石砬組：下部為安山巖、玄武巖；中部為凝灰質(zhì)砂礫巖、酸性凝灰?guī)r夾頁巖或安山質(zhì)、粗安質(zhì)火山角礫巖；上部為礫巖夾砂巖、粉砂巖。

1.2.2 第四系分布于溝谷緩坡地帶，為沖洪積、坡積砂礫石堆積物。

1.3 構(gòu)造

區(qū)域構(gòu)造以斷裂為主。按其展布方向主要有近東西向和北東-北北東向兩組；次為北西向，屬二者派生之產(chǎn)物。兩組主要斷裂構(gòu)造分別對華力西期、燕山期火山—巖漿活動具有明顯導(dǎo)控作用。

1.4 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育。從新太古代到中生代，均伴有大規(guī)模、多旋迴、多期次的巖漿活動。

1.4.4 新太古代變質(zhì)深成巖

新太古代片麻巖，出露于區(qū)域北部及南部。巖性為混合巖化黑云斜長片麻巖、黑云角閃變粒巖，局部夾黑云鉀長片麻巖。巖體中零星可見小規(guī)模的絹云石英片巖、大理巖等變質(zhì)表殼巖捕擄體。

新太古代變質(zhì)閃長巖，于區(qū)域南部零星出露。

早元古代均質(zhì)混合巖：分布在區(qū)域北部和西部，巖性為變質(zhì)二長花崗巖及變質(zhì)花崗斑巖等。

1.4.2 晚古生代華力西旋迴巖漿巖

伴隨華北北緣緯向構(gòu)造隆起，形成了大規(guī)模東西向華力西期構(gòu)造巖漿巖帶。從早期的安山巖噴發(fā)，而后為超基性、基性直到中酸性的巖漿侵入，構(gòu)成了完整的巖漿演化旋迴。分布于區(qū)域南部的呈東西向帶狀展布的斑狀花崗巖株，即為其中晚期的產(chǎn)物。巖石系列為鈣堿性系列巖石，成因類型屬S型花崗巖。

1.4.3 中生代燕山旋迴巖漿巖

本區(qū)燕山旋廻巖漿活動，是為興安—太行北東向構(gòu)造巖漿巖帶的更替疊加，其活動強(qiáng)度波及全區(qū)，特別是該旋回晚期早白堊世的張家口期達(dá)到鼎盛。以大規(guī)模火山噴發(fā)開始，繼而為多次的中酸性巖體的侵位。在本區(qū)先后形成了大營子中粗?；◢弾r體正溝中粗?；◢弾r體以及石英正長斑巖小巖株、巖脈等。其中，第一次侵入的大營子花崗巖體為堿性系列巖石，成因類型屬A型花崗巖，也是成礦母巖。其它巖體均為鈣堿性正常系列的Ⅰ型花崗巖。

2.礦區(qū)地質(zhì)概況

2.1 地層

礦區(qū)地層主要為白堊系張家口組及第四系。

白堊系張家口組火山巖分布于礦區(qū)東南。巖性為流紋巖和晶質(zhì)凝灰?guī)r，呈紫色至灰紫色，具流紋構(gòu)造，成分有微斜條紋長石，酸性斜長石，透長石，黑云母及塑性巖質(zhì)。巖石中有細(xì)小的次生石英脈及石英團(tuán)塊。

2.2 斷裂

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育。主要有北東向壓扭性斷裂和北西向張性斷裂兩組。前者為控巖控礦構(gòu)造，但成礦后仍有繼承性活動；后者多為成礦后構(gòu)造。后期構(gòu)造對晶洞晶體有極大破壞作用，有時后期脈巖直接切穿偉晶巖，使晶洞晶體坍塌、脫落，晶體產(chǎn)生多裂隙之缺陷。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖為燕山期大營子花崗巖體，是主要含礦圍巖。呈巖株狀產(chǎn)出，地表形態(tài)西寬東窄，北東東向延伸，出露面積約84平方公里。花崗巖體東段與白堊系張家口組流紋巖呈侵入接觸，在接觸帶附近流紋巖受到強(qiáng)烈硅化和高嶺土化作用。該巖體在垂直和水平方向上巖相分帶明顯，呈強(qiáng)分異狀。按巖石化學(xué)成份和結(jié)構(gòu)構(gòu)造可劃分為三個相帶，由下至上為：

①下部為粗粒似斑狀白崗花崗巖相帶：僅出露于巖體南側(cè)，巖石呈肉紅至灰白色，似斑狀結(jié)構(gòu)；塊狀構(gòu)造。礦物成分主要為微斜條紋長石、斜長石、石英，顆粒粗大，一般在7～8mm，有的長石可達(dá)10mm以上，構(gòu)成了巖石的粗大斑晶。

②中部為中粗粒白崗花崗巖相帶：分布在巖體中部，與水晶成礦有密切關(guān)系，是礦區(qū)含礦偉晶巖的主要圍巖。巖石呈灰白色，中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)；塊狀構(gòu)造。礦物成分有鉀長石、斜長石、石英及少量黑云母，其中石英含量較高。與粗粒似斑狀白崗花崗巖無明顯界線，呈漸變過渡關(guān)系。

③邊部和頂部為細(xì)?；◢弾r相帶：分布于巖體北部。與中粗粒花崗巖界線清晰，并在接觸帶上往往以較小的巖脈、巖支穿插于中粗?；◢弾r中，為巖體的晚期相。巖石為肉紅色，細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，顆粒均勻，大小1～2mm。礦物成分與中粗粒白崗花崗巖相同。

礦區(qū)后期脈巖發(fā)育，多沿北西向分布。按其生成先后順序有偉晶巖脈、花崗細(xì)晶巖脈、煌斑巖脈及石英脈等。

圖2 圍場大院水晶礦東礦段地質(zhì)平面圖

3.礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

區(qū)內(nèi)共169條花崗偉晶巖，呈帶狀產(chǎn)于燕山期大營子花崗巖體東段之中粗粒白崗花崗巖中，均屬同生偉晶巖。脈體呈北東向帶狀分布，脈帶受原生構(gòu)造裂隙控制，多向北西320～340°傾斜，傾角70°。脈帶寬約1km，礦化面積10km2，分為東、中、西三個礦段，其中以東礦段礦化最佳。

脈體形態(tài)多為透鏡狀和筒狀，其次為脈狀和不規(guī)則狀。一般東段以筒狀為主，西段多為透鏡狀。筒狀巖脈長寬均在1～5m，延深30m。透鏡體狀巖脈長約10～50m，寬1～3m。脈體分異較好，分帶明顯。從邊緣到核心依次為：細(xì)晶結(jié)構(gòu)帶-文象結(jié)構(gòu)帶-長石石英塊體帶--石英核。晶洞一般產(chǎn)在石英核的下部或一側(cè)；特別在脈體的膨大或轉(zhuǎn)彎處，往往有大晶洞出現(xiàn)。在偉晶巖下部尖滅端的延伸方向上，交代現(xiàn)象較普遍，常出現(xiàn)以鈉長石化、絹云母化、綠泥石化、硅化為主的蝕變帶。

圖3盲井AJ1素描圖

3.2 礦石質(zhì)量

晶洞規(guī)模從幾立方米至十幾立方米大小不一。形態(tài)多為橢圓狀、透鏡狀、裂隙狀及筒狀。晶洞中伴生有長石及螢石等晶體，充填物有粘土、絹云母、高嶺土及碎石等。

晶體多為煙晶、茶晶和無色透明晶體，少數(shù)墨晶。頂部透明度較好，根部較渾濁。晶體形態(tài)以柱狀、短柱狀和板狀為主，其次為長柱狀及雙錐體。晶體規(guī)格大小不一，對徑從數(shù)厘米到十幾厘米。晶體缺點(diǎn)有透明度差及雙晶、節(jié)瘤、裂隙、綿、固體包裹物等。

4.成因探討

4.1 成礦時代：含礦圍巖為燕山旋回晚期張家口期第一次侵入體，巖體同位素地質(zhì)年齡為108Ma,成礦時代屬早白堊世。

4.2 構(gòu)造條件：本區(qū)位于華北陸塊與興蒙褶皺帶兩個Ⅰ級構(gòu)造單元的交接處，深斷裂構(gòu)造發(fā)育?？当！獓鷪錾顢嗔?，在區(qū)域北側(cè)通過，其活動時間長、規(guī)模大；華力西期強(qiáng)烈活動，形成了大規(guī)模東西向巖漿巖帶。而后的中生代燕山期板內(nèi)造山運(yùn)動所形成的烏龍溝—上黃旗深斷裂帶，呈北東向在本區(qū)交匯疊加?；顒臃绞饺砸源笠?guī)模深斷裂的差異性運(yùn)動為表現(xiàn)，形成了大規(guī)模北東向隆起帶；晚期（晚侏羅-早白堊世）區(qū)域應(yīng)力場轉(zhuǎn)為北東、南西方向擠壓下的拉張環(huán)境，形成了北東向陸內(nèi)裂谷帶。為區(qū)內(nèi)堿性、偏堿性花崗巖的侵位提供了有利構(gòu)造空間。

4.3 巖漿巖條件：區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育、活動頻繁。主要分布有華力西期斑狀花崗巖和燕山晚期多次侵入的中-粗粒花崗巖、中粗粒花崗巖、石英正長斑巖等。分別受東西向、北東向深斷裂控制，生成環(huán)境分屬陸緣活動帶和造山后的深成活動產(chǎn)物。其中的大營子花崗巖體，規(guī)模較大、以中成深度的北東向巖株狀產(chǎn)出；根據(jù)巖石化學(xué)分析，巖體SiO2平均為76.84%；Alk平均8.51%；K2O(4.41%)略大于Na2O（4.10%），K2O/Na2O為1.08。與我國花崗巖平均化學(xué)成份相比，以SiO2、Alk明顯偏高及Al2O3低為特征。K＋Na＞Al，為堿過飽和巖石系列；成因類型屬裂谷A型花崗巖。巖體具明顯的水平及垂向分帶特征，分異較徹底。這為含水晶偉晶巖的成礦提供了有利的熱動力條件和物質(zhì)基礎(chǔ)。

綜合構(gòu)造巖漿條件分析，富含揮發(fā)組份的殼?；旌匣◢徺|(zhì)熔漿，沿深斷裂緩慢侵位至中成深度，隨著溫圧條件的變化，熔漿逐漸結(jié)晶固化成巖。這一過程中，較早結(jié)晶的礦物晶體在重力作用下，不斷下沉堆積，晶體的粒度也相應(yīng)由大變??；如此的循序分異演化，一方面形成了巖體的水平及垂向分帶現(xiàn)象，同時，期間由于分異的圧濾作用參與，使晶體“綱架”之間殘存未結(jié)晶的熔體分離，而向圧力小、張裂隙發(fā)育的中間相帶遷移，并沿這些張裂隙充填富集，從而開始了偉晶巖脈的形成階段。

此階段富含揮發(fā)份的巖漿熔融體所處環(huán)境封閉、溫度壓力條件較穩(wěn)定，有利于礦物循斜長石-微斜長石-石英的結(jié)晶順序緩慢析出，相應(yīng)出現(xiàn)細(xì)晶結(jié)構(gòu)帶-文象結(jié)構(gòu)帶-長石石英塊體帶--石英核，并以石英核帶的形成為標(biāo)志宣告該階段結(jié)束。隨著這一過程中礦物不斷結(jié)晶固化，礦物間產(chǎn)生了大量的原生收縮節(jié)理和裂隙。富含揮發(fā)份的殘余巖漿熱液沿這些節(jié)理裂隙充填交代，大致循鈉長石化-絹云母化-綠泥石化這一順序繼續(xù)作用于已經(jīng)形成的脈巖，便形成了含礦偉晶巖脈。

因此，該礦床形成可分為巖漿結(jié)晶和氣液交代兩個階段。在成礦早期，巖漿熱液沿構(gòu)造裂隙上升，充填裂隙。此間，溫度壓力條件良好，有利于礦物的析出和依次結(jié)晶，形成了分帶明顯的偉晶巖脈。在成礦后期即氣液交代階段，由巖體深部來的氣水熱液作用于早期結(jié)晶的礦物，產(chǎn)生強(qiáng)烈的交代作用，生成由鈉長石、白云母、石英等組成的交代礦物集合體。另外，花崗巖體上部的晶隙通道和偉晶巖脈內(nèi)部的晶隙通道之間的連通情況，也造成了偉晶巖體形成的多樣性--結(jié)晶過程中，氣水熱液向偉晶巖的充分補(bǔ)給，有利于形成好的分帶現(xiàn)象；而結(jié)晶之后的補(bǔ)給則產(chǎn)生廣泛的蝕變交代現(xiàn)象。

綜上所述，該礦床成因?qū)儆谂c裂谷帶環(huán)境所形成的A型花崗巖有關(guān)的同生偉晶巖型水晶礦床。

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