湖南省大义山狮形岭锡矿床地质特征及成因分析

信建华 蒋琛 蒋小菊
摘 要 湖南省大义山狮形岭锡矿床位于大义山矿床中带,产于大义山复式花岗岩体内。在充分收集研究前人的工作基础上经自身实践,本文研究了矿床基本地质特征,并从控矿条件、包裹体测温、同位素特征几个方面对狮形岭锡矿床的成因进行了分析。分析显示,该区北西向的基底断裂为成矿物质的运移提供了通道,次一级的断裂构造控制了矿体的分布,氢氧同位素特征指示成矿流体主要为岩浆水,流体包裹体测温成矿温度为114-418℃,表明该矿床为中高温岩浆气水热液充填矿床。
关键词 大义山岩体;锡矿床;矿床地质;矿床成因分析
中图分类号:P611 文献标识码:A
Abstract: Hunan dayishan Shixingling tin mine is located in the middle zone of Dayishan deposit, produced in the complex granite of Dayishan. Based on the previous work, this paper studies the basic geological features of the ore deposit through its own practice, and analyzes the genesis of the Shixingling tin deposit from the aspects of ore control conditions, inclusion temperature measurement and isotopic characteristics. The north west of basement faults provides a channel for ore-forming material migration, second level fault controlled the orebody distribution of hydrogen and oxygen isotope characteristics indicate ore-forming fluid is mainly magmatic water, and fluid temperature ore-forming temperature is 114-418 ℃, which indicates that the deposit is of medium high temperature magmatic hydrothermal fluid filling deposit.
Keywords:Dayishan rock mass; tin deposit; ore deposit geology; genetic analysis of ore deposits
1 概述
大義山狮形岭锡矿床经普查定为中型矿床,位于南岭纬向成矿构造带北缘,以北西向“大义山式断裂”为主体(图1),“大义山式断裂” 实质上是一北西向的张扭性断裂带,受基底断裂——郴州—邵阳北西向走滑深断裂控制,处在印支期南北向构造显著发育的区域内,属燕山期活动产物,具有继承性发生发展的特征,矿体产在大义山复式岩体内。
大义山岩体为燕山期复式花岗岩,出露面积228 km2,总体走向北西(330°),倾向北东、倾角20~56°,呈岩基产出。据岩石特征,大义山岩体可划分为泥板田(J3NB)、汤市铺(J2TS)、关口(J1GK)三个超单元。大义山复式花岗岩体属典型的“S”型花岗岩,与锡成矿关系密切,以燕山早期晚阶段成矿最佳,中侏罗世汤市铺超单元是区内锡矿主要成矿、赋矿岩体,其晚阶段的介头单元(J2J)出现岩体型锡矿。
区域内以锡、钨、铜、铅、锌、硅灰石、硼为主的矿产较丰富,以锡为主的多金属矿床成因与花岗岩浆侵位、分异演化,热液蚀变及构造活动等因素直接相关。自岩体向围岩,有W、Sn→Cu、Pb、Zn→Sb、As、B,由高温—中温—低温的岩浆热液成矿正向分带序列的特征,其中锡多金属矿床(点)大致呈东、中、西三个北西向带展布。
2 矿床地质特征
2.1矿区岩浆岩
矿区内出露均为花岗岩,属北西向大义山复式杂岩体的一部分。依岩石谱系单位划分为晚侏罗世泥板田、中侏罗世汤市铺两个超单元见图2。
泥板田超单元,是晚侏罗世侵入的斑状黑云母二长花岗岩,以基质较细(微细—中细粒)、富含电气石为特征。
泥板田超单元,自早至晚分别为:
①墨烟瑶(J3M)细-微粒少斑状二长花岗岩
②下螺形(J3X) 中细粒斑状二云二长花岗岩
中侏罗世汤市铺超单元,自早至晚分别为:
①小恒单元(J2X)细(微细)粒斑状黑云母二长花岗岩;
②岩前单元(J2Y)中粗粒多(巨)斑状黑云母二长花岗岩;
③道士仙单元(J2D)(粗)中粒斑状黑云母二长花岗岩;
④杉树排单元(J2SH)细粒斑状黑云母二长花岗岩;
⑤介头单元(J2J) 细粒(少斑)二云母二长花岗岩。
2.2矿区构造
矿区内构造以北东向次级断裂为主,其次发育北西向断裂和不同方向的节理裂隙,控制了矿脉的展布(图2);所以可见区内锡矿脉的自然分级较明显,以北东向矿脉为主,其次为北西向,分别组成一个矿脉带。
矿脉组容矿断裂、裂隙具有面平直、光滑和陡倾斜(倾角60-85° )、方向稳定、延伸长,以及同组裂隙疏密相间、大致等距发育的特点。
容矿裂隙切割燕山期成矿花岗岩体,证明容矿裂隙是在岩体侵位之后、脉体充填之前的短暂时间内出现的成矿期构造[12]。
2.3矿床特征
2.3.1矿脉特征
区内已发现并编号锡矿脉有17条(图2),均为云英岩脉型,受相应的含矿断裂控制,除13、14、15、16号矿脉呈北西向展布外,其它13条矿脉均走向北东,彼此近于平行,成带成组、集中产出。各矿脉组成大致相同,主要由2~4条云英岩薄~大脉(脉幅10~120cm)、透镜状~细脉状石英脉等组成,且矿脉中的云英岩脉具有复合膨缩、尖灭再现等特征。
依矿脉分布和矿化强度大致分为狮形岭地段、南风凹地段及曹家冲地段三个矿化集中地段,且以狮形岭和南风凹地段矿脉最集中,矿化最好。狮形岭有5条矿脉,矿脉长820-1060m,厚0.30-0.77m,Sn品位0.1-2.5(10-2);南风凹8条矿脉,矿脉长560-1180m,厚0.40-4.5m,Sn品位0.1-12.4(10-2);曹家冲4条矿脉,矿脉长270-2300m,厚0.40-2.0m,Sn品位0.13-1.67(10-2)。
矿区内云英岩脉型锡矿体的赋存、产出、控矿构造及含矿变化等方面具共性:矿脉的赋存和产出完全受控于“大义山式低次序张剪性断裂”;同方向(组)矿脉群的规模、产状和含矿性都十分相似,而区内所有矿脉的构成和含矿变化也基本相同,其特点是:
1.矿脉均由云英岩脉及两侧的蚀变花岗岩组成,云英岩脉是含锡矿化主体,而每条含矿云英岩脉中心总存在一条平整裂面,即镜面,硫化物、电气石等往往沿镜面富集形成微细脉或條带,锡石、黑钨矿伴随这些矿物偶富集形成细脉,大部分呈星点或浸染分布。
2.区内含锡云英岩脉的产状均比较稳定,虽然单脉中锡矿化主要集中于脉中心部位,存在矿化不均匀现象,但所有矿脉沿走向和倾向的含矿率变化不大;目前还没有控制到区内主要矿脉的最低含矿标高。
3.云英岩脉之所以偶尔出现矿化富集地段,一则是控矿构造多期活动叠加,最主要原因是J2J单元矿源岩体与脉型矿体交汇部位往往出现富矿。
2.3.2矿石特征
(1)矿石自然类型
矿石自然类型均为原生矿石。
1、按照矿石构造划分,相应分为:浸染状锡矿石,块状锡矿石,角砾状锡矿石,脉状锡矿石等。
2、按照矿石的矿物组成划分,可分为:石英—云母—锡石矿石,石英—电气石—黄玉—锡石矿石,石英—(长石)绢云母—黄玉—锡石矿石等。
3、按照伴(共)生有用组分划分,可分为:锡矿石,锡铜矿石,钨锡矿石等等。
(2) 矿物成分
金属矿物主要有锡石、毒砂、黄铁矿、黄铜矿、黑钨矿、黝铜矿等;非金属矿物主要有石英、云母、电气石、黄玉。
主要矿物特征为:
锡石:棕红、棕褐色,多呈他形粒状,粒径0.13~3 mm,局部富矿包(囊)及个别脉型矿石中达10 mm以上。锡石产于石英、黄玉等间隙或包于石英晶粒中,呈星点状、浸染状分布。
2.3.3矿石结构、构造
矿石结构主要有变余花岗结构、鳞片花岗变晶结构、鳞片粒柱变晶结构、粒柱变晶结构。变余花岗结构多在矿体边缘和夹块中、矿化略弱,品位较低。粒柱变晶结构、柱纤变晶结构位于矿脉中心和矿化极强的团块中,往往是富矿包产出部位。
矿石构造有浸染状构造、块状构造、脉状构造、角砾状构造
2.3.4 围岩蚀变
岩浆期后气—液蚀变主要沿成矿断裂带或劈理(节理)带线状分布,与锡多金属成矿有关的主要有云英岩化、电英岩化、硅化,次为钠长石化、电气石化及多种硫化物化。当碎裂岩带内出现云英岩化、电英岩化、钠长石化、电气石化与硅化等蚀变组合时,往往是锡多金属矿化的集中地带,多种硫化物化叠加部位矿化富集。
3 矿床成因分析
3.1 控矿地质条件
3.1.1岩浆岩条件
大义山岩体为燕山期多期次多阶段侵位形成的复式岩体,属铝过饱和偏酸性花岗岩类。
矿区内主要由汤市铺超单元岩体构成。汤市铺超单元微量元素Sn、W、Bi、As及B含量总体较高,分别是维氏值的4~18倍、8~18倍、196~750倍、18~53倍及1~8倍,且由J2—J3有逐渐增高趋势,最晚的J2J中Sn、F、As含量分别达300×10-6、12133×10-6、191×10-6 。 岩体中丰富的Sn含量为锡矿床的形成提供了充足的物源。
云英岩脉型锡矿的分布对岩浆岩无明显选择性,但其成矿明显与分异程度较高的晚期单元花岗岩有关,一般分布于临近介头单元的不同单元花岗岩中,尤以小恒单元(J2X)及岩前单元(J2Y)为主。介头单元(J2J)细粒少斑状二云母二长花岗岩为蚀变花岗岩型锡矿的成矿母岩。
3.1.2 构造条件
断裂构造是矿床形成的必备条件。邵阳-郴州北西展布的基底断裂为岩浆气水热液的活动提供通道,是区内的控矿构造;低序次的断裂、裂隙、劈理(带)是矿床(体)形成的富集场所,为主要导矿、容矿构造。区内脉状锡矿体均产于区域性构造派生的各方向组次级剪性(或先剪后张)断裂、裂隙中。从而构成了深断裂控矿-区域性断裂导(配)矿-次级断裂容矿的构造成矿配套系统[1]。不同方向构造的交汇部位,是富矿的储存场所。
3.2控矿物化条件
主要通过流体包裹体特征,分析控矿物化条件。针对所采区内云英岩样品,进行包裹体切片观察及测温,测试矿物主要为石英,其次为萤石。所测石英包裹体样61个,萤石包裹体样6个。
3.2.1流体包裹体特征
石英中流体包裹体十分发育,40倍视域常可见上百个,粒度较大,一般8-16μm,类型简单,以气液两相包裹体为主。见少量富气包裹体及液态单相包裹体,以原生为主,少数次生包裹体以线状面状分布,且次生包裹体粒度小,一般1-4μm。
萤石中包裹体不太发育,40倍视域仅见数个,粒度一般,一般5-12μm,类型简单,以气液两相为主。见少量液态单相包裹体,以原生为主,少数次生线状分布,粒度极小,一般1-2μm。
电气石中包裹体极不发育,偶见带状发育的液态单相、气液两相包裹体,粒度较小,一般2.5-10μm。
3.2.2 温度条件
通过对流体包裹体进行均一法测温分析成矿温度条件,其中主要对石英中原生气液两相包裹体进行均一温度测试,测试了361个样品,测定结果用直方图标示,并用并用Excel“双周期移动平均”方式进行趋势线描绘,见图3。从图可看出,(1)石英包裹体均-温度为114-418℃,成矿为中高温范围。(2)石英包裹体均-温度有两个明显的峰值,分别为154-174℃,294-344℃,反映了成矿的多阶段性。
3.3 成矿物质来源
主要从同位素特征分析成矿物质来源,根据曾志方、邹建林等(2008)对相邻白沙子锡矿床同位素分析,两区云英岩脉型锡矿均产于汤市铺单元花岗岩中,且成矿地质条件相同,据此推测矿区各同位素特征如下:
3.3.1硫同位素
云英岩脉型矿石δ34S值为-2.8‰~0.7‰,平均-0.6‰。矿床内含硫矿物主要为黄铁矿,未发现硫酸盐矿物,表明成矿热液没有发生强烈的硫同位素分馏作用。从围岩蚀变看,主要是云英岩化、绿泥石化、绢云母化等,反映成矿流体为酸性环境,而且从黄铁矿的结晶世代分析,矿石中的黄铁矿最主要的是同一期结晶形成的,说明硫同位素在硫化物不同期次之间的分馏作用也比较弱,所以上述硫化物中硫同位素组成可能非常接近成矿流体的硫同位素组成。上述硫同位素组成变化范围小,组成稳定,靠近零值,且不超过8‰,为典型的岩浆来源矿床。可认为硫同位素主要来源于围岩——汤市铺超单元二长花岗岩。
3.3.2 铅同位素
云英岩脉型矿石206Pb/204Pb比值为18.5269~
18.6907,207Pb/204Pb比值为15.6121~15.6427,208Pb/204Pb比值为38.748~38.953。将同位素数据投影到Doe等的铅同位素构造模式图中(图4)可以看出,铅同位素数据落在造山带与上地壳之间,表明铅的来源可能是岩浆来源的造山带与地层中铅相互作用的结果。
3.3.3 氢氧同位素特征
δD与δOV为测试值,云英岩脉型锡矿石δD为
-58‰~-54‰, δ18OV为11.4~14.9 ,经均一温度换算后δ18OH2O4.14‰~7.64‰。由图5可见,成矿流体中水的氢、氧同位素组成投影点远离大气降水线,位于岩浆水范围,区内成矿流体水主要为沸腾型岩浆水。
3.4 矿床成因分析
硫同位素指示锡矿石的硫来自花岗质岩浆,结合区内成矿特征表明,主要来源于汤市铺超单元介头单元。
鉛同位素说明矿石中的铅源属于造山带类型,即幔源与壳源的混合来源。
北西向邵阳—郴州区域性控矿断裂的左行剪切变形引发的构造动力分异作用是促使岩浆上侵、分异演化的原动力,大义山岩体的北西向的展布形态及晚期成矿单元的分布特征充分说明了这一点。控矿断裂的剪切活动所产生的次级断裂构造成为脉状锡矿脉的重要容矿构造。
氢、氧同位素特征指示成矿流体主要为沸腾岩浆水。成矿温度为114~418℃,属中高温范围。
综上所述:狮形岭锡矿床属于与大义山汤市铺岩体的多期、多阶段脉动侵位、演化有关,并受构造控制的、以岩浆热液为主的中高温岩浆气水热液矿床。
4 结束语
4.1 狮形岭锡矿床产在大义山复式岩体中侏罗世汤市铺超单元岩体内,云英岩脉是含锡矿化主体,最大矿脉长<2300 m,厚度1-7.7 m Sn品位0.2-12.4(10-2)。
4.2 花岗岩成矿专属性明显,汤市铺超单元及晚期的介头单元(J2J)与锡成矿关系密切,岩体中丰富的Sn含量为锡矿的形成提供充足的物源。
4.3 构造控矿明显,构造以分级形式控矿,构成了深断裂控矿—区域性断裂导(配)矿—次级断裂容矿构造成矿配套体系。
4.4 经对矿体中主要矿物石英测温分析,成矿温度为114-418℃,属中高温范围。氢氧同位素指示成矿流体水主要为沸腾型岩浆水;因此,狮形岭锡矿床属于中高温岩浆气水热液交代—充填型矿床。
参考文献/References
[1]湖南省地质矿产勘局.湖南省区域地质志[M].1988.
[2] 伍光英.湘东南多金属矿集区燕山期花岗岩类及其大规模成矿作用[J].中国地质大学(北京)博士学位论文,2005.