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成礦系統模式

(壹)礦床結構模式

澤當銅多金屬成礦系統由早期大氣降水次火山熱液成礦階段形成層矽卡巖型礦床和晚 期斑巖巖漿熱液成礦階段形成斑巖型礦床組成(閆學義等,2010a,b),其礦床結構模式 如圖4-8所示:

層矽卡巖型礦床不具備海底熱水噴流沈積成因——塊狀硫化物型礦床的“二元結構”(即下部脈狀-網脈狀-浸染狀到上部層狀塊狀礦石,李紅陽等,2006),但礦化蝕變具有 分帶現象:中心地段銅鉬鎢礦體伴有厚層塊狀石榴子石(棕褐色)矽卡巖化,邊緣地段銅(金 銀)礦體伴隨出現層紋條帶狀石榴子石(草黃綠色)矽卡巖化和矽灰石-硬石膏化。斑巖 型礦床上部出現熱液角礫巖(筒)型礦體,下部出現細脈狀-浸染狀礦體,自上而下出現泥化、似千枚巖化、黃鐵絹英巖化和石英-鉀長石化帶。

圖4-8 走滑型陸緣構造-成礦系統礦床結構模式圖

(二)礦床成因(演化)模式

根據區內礦床形成時間、成礦構造機制、成礦物質來源、成礦流體、礦床類型、礦液 運移通道等綜合研究分析,我們總結並建立了山南走滑型陸緣構造成礦系統的成因模式(圖 4-9)。模式要點:壹是統壹於岡底斯地區陸緣斷裂走滑構造體系;二是先後形成於岡底 斯成礦帶的層矽卡巖型、斑巖型礦床,分別受控於拉分型和推閉型兩類不同的轉換構造; 三是層矽卡巖型、斑巖型礦床具有***同的深源(造山帶上地幔-下地殼斷裂)成礦物質; 四是層矽卡巖型-斑巖型礦床組合形成時間基本同期(喜馬拉雅期)但不同階段(68~40 Ma和30~23 Ma)。分析如下:

1)成礦時間上,層矽卡巖型礦床開始形成於K2-E1,即雅魯藏布江新特提斯洋向北 東低角度快速斜沖消減階段、K2—Ed旦師庭組潛火山活動期後,同位素年齡區間為68~40.3 Ma;晚期以鉀長花崗巖、石英閃長(玢)巖為代表的斑巖成礦和斑巖熱液疊加型礦 化年齡分別為30.26,23.77 Ma。

2)控礦的轉換構造型式上,層矽卡巖型礦體受控於拉分型轉換構造:層間滑脫型剝 離斷層,構造動力來自印度大陸邊緣NWW向走滑斷裂作左旋滑動作用(形成縫合帶蛇綠 巖中雁列式裂隙-充填方解石脈並切割早期顯示右旋走滑的斜列透鏡體);斑巖型礦體受 控於推閉型轉換構造:斷坡引張型逆沖斷層,構造動力來自歐亞大陸邊緣NEE向走滑斷 裂左旋滑動作用。即兩者的構造動力先後來自NWW和NEE向兩組不同方向陸緣走滑斷 裂的剪切力,成礦的能量供應得益於走滑斷裂端部的構造轉換作用,成礦的堆積場所受控 於構造轉換的拉張作用。斑巖型礦床的成礦圈閉(侯增謙,2004)則受控於轉換構造帶的 推閉作用。

圖4-9 走滑型陸緣構造—成礦系統演化模式圖(據閆學義等,2010a,b,有修改)

3)成礦物質上,可能與陸緣走滑轉換構造帶快速斜沖的玄武質洋殼板片熔融或拆沈 的下地殼被地幔加熱後再熔融有關,但發生在印度板塊快速斜沖和主動碰撞的兩個不同階 段。區內比馬組為壹套火山-沈積巖系,其中安山巖類火山巖早期屬於鈣堿性巖系列,具 安第斯陸緣弧火山巖特征,晚期具高Sr質量分數,高AI質量分數,高w(La)/w(Yb)和低Yb質量分數,低Y質量分數的地球化學特征(朱弟成等,2006)。由於現代人們 通過海底直接觀察證實海水下滲在巖石中形成環流可搬運大量成礦物質——形成熱水沈 積礦床,因此我們也有理由推測:剝離斷層帶環流熱水(包括可能含礦的潛火山熱液)從下部片理化安山巖(初始礦源層)中淋濾出Cu,Au礦質的同時與鈣質圍巖交代(充 填)形成層矽卡巖型銅金礦的層紋條帶狀礦石(如明則東礦段),下白堊統比馬組片理 化安山巖(20件)平均Cu質量分數29.4×10-6及Au質量分數1.7×10-9,與未片理化 塊狀安山巖(10件平均Cu質量分數37.2×10-6及Au質量分數10.1×10-9)相比明顯 虧損,表明剝離斷層帶下部片理化過程中發生了Cu,Au礦質的遷移。由於頸相潛安山巖(4件)平均Cu質量分數349×10-6,其邊緣相或通道壁氣孔杏仁狀潛安山巖(4件)礦質元素平均質量分數為:Cu 150.9×10-6,Au 37.6×10-9,Mo 49.2×10-6,W 65.5×10-6,明顯高於其他巖類和地殼克拉克值,說明安山質潛火山巖侵入過程也提 供了部分Cu,Au,W,Mo礦質。換句話說,層矽卡巖型礦床物質主要來自K2—E含礦(Cu,Au,W,Mo)潛火山熱液活動期間環流熱水淋濾剝離斷層系統內片理化安山巖 中的Cu,Au,W,Mo礦質,其次來自後期Cu、Mo礦化閃長巖(E3δo)和含礦(Cu,Mo,W)鉀長花崗巖的侵入巖漿熱液疊加,其中礦質元素平均質量分數:閃長巖(5件),Cu 3167.5×10-6,Au 40.5×10-9,W 445.9×10-6,Mo 120.8×10-6);鉀長花崗巖(3件),Cu 302.0×10-6,Au 30.1×10-9,W 69.1×10-6,Mo 354.3×10-6),明顯高於地殼克 拉克值。斑巖型礦床物質可能直接來自拆沈的下地殼被地幔加熱後再熔融巖漿:因為明則 含礦鉀長花崗巖(E3ξγ)體中可見角礫狀安山玄武質暗色包體,而且該含礦花崗巖和努日 Cu,Mo礦化閃長巖(E3δo)都具有深源(下地殼-上地幔)巖漿地球化學特征,其中 鉀長花崗巖SiO2質量分數69.38%~71.77%(≥56%),MgO質量分數0.85%~0.87%(<3%),Y質量分數10.2%~13.5%(≤18%),Yb質量分數1.35%~1.6%(≤1.9%),w(Sr)/w(Y)30.1%~38.6%(≥20%),w(La)/w(Yb)32.9%~120%(≥10%)。根據Pb同位素對礦石中金屬礦物的來源示蹤分析,黃銅礦、黃鐵礦和層矽卡巖型鎢鉬銅 金礦石與安山巖-次安山巖、石英閃長巖等圍巖較為接近(圖4-10),都具有地幔-造山 帶的物質來源特征,其中黃銅礦(2件)、黃鐵礦(3件)。w(206Pb)/w(204Pb)值範圍 為18.346~18.587,平均值18.499;w(207Pb)/w(204Pb)值範圍為15.555~15.604,平 均值15.607;w(208Pb)/w(204Pb)值範圍為38.449~39.051,平均值38.732;表面年齡 值範圍為34.1~211 Ma,平均值110.5 Ma。稀土配分模式也基本相似(圖4-11),表現 為平緩的右傾型,輕稀土相對富集,重稀土相對淋濾而虧損;浸染狀鎢鉬銅礦石、條帶狀 銅金礦石同安山巖—次安山巖、石英閃長巖具有較小的負銪異常,脈狀富銅礦石同螢石-矽灰石-方解石透鏡體具有較明顯的正銪異常,兩者分別顯示了物質來源與熱液成因上的 密切關系。

圖4-10 層矽卡巖型鎢銅鉬礦石和鐵銅礦物及相關侵入巖的鉛同位素

圖4-11 稀土元素球粒隕石標準化分布型式圖(據閆學義等,2010a,b)

4)成礦流體上,層矽卡巖型礦床屬於大氣降水潛火山熱液成礦系統,成礦流體中存 在大量的大氣降水-H2O(方解石質量分數(1729.0~2824.68)×10-6,石英質量分 數(137.32~2716.47)×10-6,矽灰石質量分數3284.6×10-6,石榴子石質量分數(263.57~430.4)×10-6,硬石膏質量分數236.52×10-6)。由於角礫巖筒型礦體與 K2—E旦師庭組中通道相潛火山巖彼此相伴,因此推測其成礦熱源與潛火山作用有關或直 接來自巖漿深盆地流體庫;沿著剝離斷層帶下流(淋)的大氣降水在深部熱動力驅動下形 成熱水向上遷移並不斷環流和發生礦物質沈澱。層矽卡巖型礦石中礦物爆裂溫度為石英、石榴子石100~500℃;矽灰石、方解石、硬石膏100~350℃。在努日南礦段晚期疊加 型含銅石英細脈中“包裹體為原生的氣-液包裹體,大小4~10μm,w(V)/w(L)為 10%,均壹溫度在232~276℃之間,相應的鹽度為4.2%~6.5%(NaCleq),為“中低溫 低鹽度成礦流體”(李光明等,2006)。斑巖型礦床屬於斑巖成礦系統,成礦流體以巖漿 熱液為主(但地表泥化帶則表明大氣降水參與了熱液雙對流),與高矽富堿的鉀長花崗巖 關系密切。為了進壹步研究流體的來源,挑選了層矽卡巖中的石榴子石和石英脈中的石英 顆粒進行了氫氧同位素測試(圖4-12)。從圖4-12可以看出,早期的矽卡巖礦物石榴子 石和後期的石英相比更靠近巖漿水的分布範圍,只是在δD上有所差別,這也進壹步說明 了形成早期矽卡巖的流體並不是完全的深部流體,可能已經和大氣水發生了壹定比例的混 合;而後期形成的石英更是明顯向大氣水發生了“飄移”,這也進壹步說明隨著流體的上 升,大氣水在成礦流體中所占的比例也在逐步增加。因此,綜合流體包裹體與氫氧同位素 的特征,更進壹步說明了成礦流體在最初層狀矽卡巖化時已經與大氣水發生了混合,但比 例可能較小;隨著上升運移和條件的改變,流體又發生了沸騰,同時也混入了更多的大氣 水,形成了礦區內分布最廣泛的低溫、低鹽度的氣液兩相包裹體。

圖4-12 努日礦區氫氧同位素特征

5)成礦流體通道上,層矽卡巖型礦床主要為NWW向走滑斷裂控制下的NEE向剝離 斷層構造帶和中心式角礫巖筒或古火山通道;斑巖型礦床則為NEE向走滑斷裂控制下的 NWW向逆沖斷層帶局部引張構造,由於大陸碰撞作用,地殼巖石圈淺層次擠壓加厚與深 層次拉張減薄,加上NEE向走滑斷裂深切進入軟流圈促使軟流圈上湧、下地殼物質部分 熔融,造成含礦巖漿沿著走滑斷裂端部轉換構造帶的局部引張部位入侵成礦。

6)礦床類型與礦化分帶上,層矽卡巖型礦床為大氣降水次火山熱液環流交代成因,可劃分角礫巖筒型銅礦、厚層塊狀矽卡巖型鎢鉬銅礦、層紋-條帶狀矽卡巖型銅(金銀)礦等工業類型,內帶為W-Mo、外帶Cu-Au-Ag;斑巖型礦床與淺成斑巖熱液直接相關,可劃分細脈-浸染型鉬(鎢銅)礦、(熱液角礫巖)脈型富鉬礦等工業類型,上部Cu,下 部W-Mo。

7)礦物生成順序上,紋層-條帶狀矽卡巖型銅(金銀)礦礦石和脈石礦物主要形成於早期(68~40 Ma)階段,厚層塊狀矽卡巖型鎢鉬銅礦礦物主要形成於晚期(30~23 Ma)階段(圖4-13)。

(三)找礦模式

通過總結典型礦床描述性模式和成礦系統的結構模式、演化模式,研究已有礦床的發 現史和礦床賦存的地質、地球化學、地球物理等基本要素和找礦過程中具特殊意義的地、物、化、遙等多元信息而提出的找礦綜合標誌和程序性設想,我們把澤當礦田斑巖型-層 矽卡巖型銅多金屬礦床地質找礦模式綜合於表4-1。

圖4-13 層矽卡巖型銅多金屬礦床礦物生成順序

表4-1 澤當礦田斑巖型-層矽卡巖型銅多金屬礦床綜合信息找礦模式表