云南昌寧薅壩地錫礦花崗巖特征

尹 近, 石德強, 龍興躍

(1.湖北省地質(zhì)局 第四地質(zhì)大隊,湖北 咸寧 437100; 2.云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,云南 昆明 650000)

滇西錫礦帶是中國重要的錫礦帶之一,滇西花崗巖與錫礦床的成因有密切的關(guān)系。眾多學(xué)者將滇西花崗巖分為準(zhǔn)原地再生花崗巖、高侵位重熔花崗巖、斷裂變質(zhì)花崗巖、中酸性淺成侵入花崗巖及堿性花崗巖5種類型,并總結(jié)出滇西含錫花崗巖的特征為:酸性程度高,SiO2平均含量>70%;堿性程度高,Na2O+K2O含量>7.5%;基性組分含量低,并且分異程度高,分異指數(shù)一般在85以上[1-3]。前人大多把薅壩地花崗巖劃分為斷裂變質(zhì)花崗巖,并通過其特征判定屬于非含錫花崗巖之列。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

本區(qū)位于云南省西部,夾持于古特提斯縫合帶與新特提斯縫合帶之間,為青藏高原岡底斯構(gòu)造巖漿巖帶的東(南)延部分[4]。自晚古生代以來經(jīng)歷了長期且復(fù)雜的地質(zhì)演化過程,共分為4個演化階段:加里東期—海西期的原特提斯階段,晚海西期—印支期的古特提斯階段,燕山期的中特提斯階段和喜馬拉雅期的新特提斯階段。滇西錫礦帶主要受中酸性高侵位的S型重熔花崗巖控制。含錫花崗巖一般為中淺成—中深成相的復(fù)式侵入體,普遍具有明顯的分異演化特點。礦床多為與改造型花崗巖漿活動有關(guān)的原生錫礦床,與巖漿作用關(guān)系密切,成礦時代與成巖時代基本一致。錫成礦帶總體沿區(qū)域構(gòu)造線呈近NS和NE向展布,區(qū)域性隆、坳構(gòu)造和深斷裂控制了巖體及錫礦床的產(chǎn)出[5]。已查明的錫礦床主要產(chǎn)于深斷裂兩側(cè),例如龍川江—瑞麗斷裂、瀾滄江斷裂和怒江斷裂等(圖1)。

研究區(qū)地層發(fā)育不齊全,僅有古生界、中生界及新生界部分地層;巖漿侵入主要以燕山期花崗巖為主,為礦床的形成提供了主要的物質(zhì)來源。區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜,主要以北西向的斷裂為主,為成礦物質(zhì)的運移和富集提供了有利的通道和容礦場所[6]。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)位于薅壩地斷裂(F1)與水草洼斷裂(F2)所夾持的塹溝式斷陷構(gòu)造帶內(nèi)(圖2)。區(qū)內(nèi)發(fā)育一系列次級NW-NNW向斷裂和褶皺,形成了礦區(qū)的骨架性構(gòu)造。該組斷裂和褶皺控制著錫礦體的形成和分布。區(qū)內(nèi)出露地層為寒武系、三疊系、第三系和局部分布的第四系地層。癩痢頭山花崗巖體的巖床狀和巖枝狀分枝體,侵入于下第三系以下的各地層中。

2.1 地層

礦區(qū)主要含礦地層為上三疊統(tǒng)碎屑巖類。巖性主要為灰黑色砂礫巖、粉砂巖夾石英雜砂巖、炭質(zhì)頁巖、灰?guī)r、透鏡狀石英雜砂巖等,厚約400 m。其頂部的夾于頁巖中的石英雜砂巖,厚約30 m,是錫礦體的賦存部位。上三疊系之上為始新世珠山群,兩者為不整合接觸,由灰—淺紫紅色粉砂巖、頁巖、雜砂巖及砂礫巖組成。礦區(qū)基底地層為前寒武系勐統(tǒng)群微晶片巖,與上三疊統(tǒng)為斷層接觸。

2.2 構(gòu)造

圖1 滇西區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)簡圖(據(jù)文獻[4]修改)Fig.1 Geology and mineral resources in western Yunnan1.中生代地層;2.晚古生代地層;3.早古生代地層;4.元古生代地層;5.燕山期花崗巖;6.印支期花崗巖;7.海西—印支期花崗巖;8.加里東期花崗巖;9.大型錫礦床;10.中、小型錫礦床;11.斷裂及編號;12.研究區(qū);F1.龍川江—瑞麗斷裂;F2.怒江斷裂;F3.溫泉斷裂;F4.瀾滄江斷裂;F5.昌寧瀾滄斷裂;F6.柯街?jǐn)嗔?F7.南定河斷裂;F8.黑河斷裂;F9.密支那斷裂;F10.紅河斷裂。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育,主要斷裂及褶皺延伸方向呈NW向,與區(qū)域構(gòu)造線方向一致?，F(xiàn)簡述如下:

薅壩地斷裂(F1)位于礦區(qū)西側(cè),傾向NE,傾角40°～60°。長達幾十千米,發(fā)育有一條擠壓破碎帶。該斷裂東側(cè)的次級斷裂控制著礦區(qū)大部分的礦體,斷裂帶內(nèi)也有多處蝕變礦化,顯示出它與成礦關(guān)系密切,為礦區(qū)的一級控礦構(gòu)造。礦區(qū)東側(cè)的水草洼斷裂(F2),傾向233°～260°,傾角52°～78°,其性質(zhì)、規(guī)模和控礦特點與薅壩地斷裂相類似,同樣為礦區(qū)主要的控礦構(gòu)造。

礦區(qū)內(nèi)褶皺主要軸向NW-NNW,呈褶幅不大的寬緩波狀起伏的復(fù)式背向斜,褶皺軸有呈不連續(xù)的右形“多”字形排列的特點,晚期NNE-EW向次級小褶皺有疊加現(xiàn)象,且遭斷層破壞而殘缺不全。山背后—竹林山向斜分布于礦區(qū)東部,是礦區(qū)主要礦體的賦存構(gòu)造。從北到南由山背后、竹林山、爛壩塘等大致排列在一條總軸向310°～335°線上的復(fù)式向斜組成,長2 km,寬500 m左右。其中可見多個寬度十?dāng)?shù)米,褶幅<10 m的次級背向斜呈右形“多”字形排列產(chǎn)出,向斜兩翼傾角平緩,一般在10°～30°間,次級小褶曲較多。礦體的產(chǎn)出與褶皺關(guān)系密切,由于具有多期活動的性質(zhì),故對巖體和礦體有破壞作用。

圖2 薅壩地錫礦區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)文獻[3]修改)Fig.2 Geological sketch of Haobadi tin mining area1.第四系;2.第三系始新統(tǒng)珠山群粉砂巖、砂礫巖;3.上三疊統(tǒng)砂礫巖、雜砂巖;4.寒武系勐統(tǒng)群微晶片巖;5.花崗巖;6.地表礦體;7.背斜;8.向斜;9.斷層破碎帶;10.斷層及編號。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)出露的巖漿巖有燕山晚期—喜山早期的火山巖和侵入巖兩類?；鹕綆r有噴出巖和次火山巖兩種,產(chǎn)出于上三疊統(tǒng)地層中,巖性有蝕變杏仁狀玄武巖、凝灰?guī)r和杏仁狀鈉長粗面巖等基—中性巖及偏堿性巖產(chǎn)出。侵入巖以中酸性—酸性系列的黑云母斜長花崗巖、黑云母花崗閃長巖、黑云母二長花崗巖為主,屬癩痢頭山花崗巖的分枝小巖體。此外,還有少量規(guī)模不大的霏細(xì)斑巖、鈉長斑巖和煌斑巖類脈巖產(chǎn)出。

區(qū)內(nèi)與成礦有關(guān)的巖漿巖是燕山晚期的薅壩地花崗巖體,它由礦區(qū)東側(cè)的癩痢頭山巖株及礦區(qū)內(nèi)的七個巖枝組成。經(jīng)鉆探證實它們在地下是深部相連的整體。銣鍶法和鉀氬法測定的單礦物黑云母年齡值分別為64.7 Ma、64.6 Ma和62.37 Ma,故屬燕山晚期的產(chǎn)物[7]。薅壩地錫礦均產(chǎn)于離巖體一定距離的圍巖中,巖體與錫礦體的產(chǎn)出部位具有密切的空間關(guān)系。

2.4 礦體特征

礦體分布于從東到西的三個NW向礦帶中,賦存于距花崗巖頂約160 m范圍內(nèi)的上三疊系上部石英砂巖夾層中,有明顯層控和巖控的特點。礦體長400～1 800 m,水平投影寬100～350 m。礦帶長軸展布320°～335°,礦體呈大小不等的似層狀、透鏡狀及豆莢狀于礦帶中產(chǎn)出。這些大小不等的礦體互相疊置呈疊瓦狀或斷續(xù)分布而組成工業(yè)礦體。礦體中錫含量多分布在0.54%～1.37%,含錫礦石可劃分為兩大主要自然類型,即錫石—石英—電氣石型礦石和硅化電氣石化含錫石石英雜砂巖型錫礦石,以及非常次要的錫石—石英—電氣石角巖型錫礦石。

2.5 圍巖蝕變

圍巖蝕變以硅化、電氣石化和黃鐵礦化為主,含少量毒砂和磁黃鐵礦。其中與錫礦較為密切的為硅化,其形成最少有三個階段:①第一階段。硅化石英帶油脂光澤,透明度較好,常遭構(gòu)造壓碎,與錫礦化關(guān)系不大;②第二階段。硅化石英常以錫石—電氣石—石英脈或不規(guī)則脈及團塊的形式產(chǎn)出,呈乳白,米黃及淺灰色,不透明,與錫礦化最為密切;③第三階段。硅化石英呈米黃色及乳白色,也可見淺灰色,混濁,透明度差,常呈脈狀產(chǎn)出,常有顆粒較粗的錫石不均勻分布其中,可見很少量電氣石散粒出現(xiàn)于局部,與錫礦化關(guān)系較密切。

3 與成礦有關(guān)花崗巖的特征

3.1 巖性特征

薅壩地花崗巖各巖體巖性總體相同,均為黑云母花崗巖類,這與含錫花崗巖的巖石類型較為一致[2]。根據(jù)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、長石類型,可將巖體劃分為黑云斜長花崗巖、黑云二長花崗巖、黑云花崗閃長巖。巖石多為中粒結(jié)構(gòu)、部分具似斑狀構(gòu)造,總體上顯不同的片麻狀構(gòu)造和壓碎—碎裂—糜棱構(gòu)造。主要出現(xiàn)于巖體邊部,巖體內(nèi)部僅沿一定間隔的擠壓構(gòu)造帶出現(xiàn)。

由于巖漿遭受明顯的同化混染作用,故巖石組分也表現(xiàn)出明顯的不均一性,其礦物組成含量是:斜長石20%～40%,局部可達55%,鉀長石5%～35%,石英20%～35%,黑云母5%～20%。圍巖捕擄體受同化形成的黑云母花崗質(zhì)片麻巖和黑云長石片麻巖中,石英、黑云母含量一般偏高。據(jù)黑云母化學(xué)成分的特點,黑云母含錫量為44×10-6,較滇西其它含錫花崗巖為低[3]。

花崗巖中錫主要存在于黑云母、鈦鐵礦、榍石、角閃石中。隨著巖漿演化,黑云母中承載的錫釋放出來,進入晚期的成礦溶液中,最終形成錫礦。這可能是本區(qū)花崗巖巖體含錫較高,而黑云母中錫含量較低的原因之一。

3.2 副礦物特征

花崗巖中副礦物以錫石、電氣石、鋯石為主,次為鈦鐵礦、磁鐵礦、綠簾石、磷灰石、金紅石、獨居石、榍石、白鎢礦、黃鐵礦、方鉛礦等。錫石含量最高可達1 g/t?；◢弾r副礦物含有較多的電氣石,電氣石富含揮發(fā)組分B。已有實驗表明,B對酸性巖漿的演化有著很重要的作用,它能使熔漿的粘度降低,升高流動性,促進巖漿的液態(tài)分離,此外B也是巖漿期后的重要礦化劑,能使溶液含錫絡(luò)合物的溶解度升高。由于薅壩地花崗巖全巖含Sn、B較高,巖漿在向上運移過程中,碰上富Sn、B的地層,巖漿的高溫導(dǎo)致富錫圍巖中錫的活化,向含礦流體中轉(zhuǎn)移,使其Sn含量增加,有利于錫礦的形成。富含電氣石也是滇西中帶、東帶含錫花崗巖的重要特征[8]。

巖體中的鋯石,有晶形完好的自形晶和渾圓狀顆粒兩種晶形,自形晶者為巖漿巖結(jié)晶產(chǎn)物,渾圓狀顆粒者應(yīng)屬同化圍巖中的礦物組分。自形晶鋯石,經(jīng)電鏡掃描,具明顯的環(huán)帶結(jié)構(gòu)。從鋯石環(huán)帶說明巖體形成時巖漿化學(xué)成分和物理化學(xué)條件有多次改變。巖石中出現(xiàn)副礦物榍石與巖體的化學(xué)成分(鋁過飽和類型)不協(xié)調(diào),應(yīng)屬同化圍巖之殘余副礦物組分。

3.3 巖石化學(xué)特征

薅壩地花崗巖的巖石化學(xué)成分如表1所示,將其與1997年黎彤[9]計算的中國花崗巖的平均化學(xué)成分和世界花崗巖平均成分相比[10],區(qū)內(nèi)花崗巖酸堿組分SiO2和Na2O+K2O均偏低。而TiO2、Fe2O3+FeO和MgO普遍偏高,表明基性程度偏高,屬于花崗閃長巖類。這可能與同化混染大量的圍巖成分有一定的關(guān)系。對表中巖石化學(xué)成分運用Gokit進行巖漿系列判別圖解,巖石大部分落入高鉀鈣堿性系列中(圖3)。主要化學(xué)特征數(shù)值是A/CNK值>1.11,K2O/Na2O=1.11～3.24,根據(jù)C.I.P.W法計算標(biāo)準(zhǔn)礦物中,巖石分異指數(shù)偏低,為62.8～80.15,里特曼組合指數(shù)1.04～2.11。因此,薅壩地花崗巖為酸、堿度較低的高鉀鈣堿系列鋁過飽和巖石。與滇西典型的含錫花崗巖有一定的差距。

表1 薅壩地花崗巖巖石化學(xué)成分表(據(jù)文獻[3])Table 1 Petrochemical composition table of granite in Haobadi area

圖3 花崗巖K2O-SiO2圖解Fig.3 K2O-SiO2 diagram of granite

但在對花崗巖的樣品和世界含錫花崗巖在SiO2/10-CaO+MgO-Na2O+K2O的圖解(圖4)中發(fā)現(xiàn),大多數(shù)樣品都處于世界含錫花崗巖中[11]。表明薅壩地花崗巖巖石化學(xué)特征屬世界含錫花崗巖之列。且本區(qū)巖石含Sn達36×10-6,高于滇西含錫花崗巖的平均值,顯示出巖體具有較好的成錫能力。

3.4 稀土含量與氧同位素特征

薅壩地花崗巖稀土總量245×10-6～289×10-6,σEu0.24～0.29,中等負(fù)銪異常,∑Ce/∑Y為3.5～3.6,巖石分異程度不高?；◢弾rδ18O為5.97%,屬于巖漿水的范圍。但石英單礦物氧同位素計算出的δ18O值為11.21%～11.89%,差別較大[3]。這種情況的出現(xiàn)可能是由于花崗巖遭受到后期的蝕變比較嚴(yán)重,特別是長石絹云母化,使巖石中δ18O的含量減少。石英是耐風(fēng)化礦物,其氧同位素應(yīng)較為穩(wěn)定,可靠度較高。綜合分析,該巖體是屬于高18O花崗巖,主要來源于硅鋁地殼物質(zhì)的重熔。

圖4 薅壩地花崗巖和世界含錫花崗巖在圖解中的投影Fig.4 Projection in graphics of Haobadi granite and tin-bearing granite in world

3.5 巖體對成礦的控制作用

區(qū)內(nèi)礦體的產(chǎn)出嚴(yán)格受構(gòu)造和巖性因素的控制,并且在空間分布上與花崗巖體的分布密切相關(guān)。礦體產(chǎn)出部位常與花崗巖體相伴產(chǎn)出。在平面上距坡頭、水草洼巖體60～300 m;在剖面上,礦體產(chǎn)出與上述花崗巖體下面相連的巖床之上100～200 m上三疊統(tǒng)頂部層間破碎帶中,而無一個工業(yè)礦體直接產(chǎn)出于花崗巖體接觸帶上或巖體之內(nèi),顯示出了較好的空間分布特征?？傊?在薅壩地錫礦區(qū),花崗巖是成礦的首要條件,花崗巖體的形成是控制區(qū)內(nèi)錫的成礦作用的主導(dǎo)因素。

此外,花崗巖的包裹體成分復(fù)雜,高鹽度、富含CO2以及生動包裹體的出現(xiàn)也說明本地區(qū)內(nèi)的花崗巖體的有利成錫的一面。并且礦石中石英內(nèi)的氣液包裹體,其所有特征都與花崗巖石英中的包裹體相似。對礦區(qū)一些黃鐵礦和毒砂樣品進行硫同位素的測定,δ34S變化范圍較小,與隕石硫接近,表明硫來源于深部巖漿。因此,薅壩地花崗巖與錫礦的形成具有一定的成因聯(lián)系。

4 結(jié)論

綜上所述,區(qū)內(nèi)花崗巖體與錫礦成礦具有專屬性的密切程度,除了巖漿分異指數(shù)及酸堿度稍低等不利因素外,其他條件對錫礦都是比較有利的。認(rèn)為薅壩地花崗巖為含錫花崗巖。