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福建紫金山金銅礦床過(guò)渡帶地球化學(xué)特征及地質(zhì)意義

2019-04-19 11:43:20阮詩(shī)昆
福建地質(zhì) 2019年1期
關(guān)鍵詞:紫金山復(fù)式巖漿

阮詩(shī)昆

(紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司,上杭,364200)

紫金山礦田隸屬環(huán)太平洋成礦帶,地處東南活動(dòng)大陸邊緣內(nèi)帶,是東亞大陸邊緣的重要組成部分,也是我國(guó)東南部重要的淺成熱液-斑巖型多金屬礦床礦集區(qū)。中生代大規(guī)模多階段的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)和成礦作用,形成了以紫金山特大型金銅礦床為核心的淺成熱液-斑巖型金銅銀鉬多金屬成礦系統(tǒng)。礦田內(nèi)典型礦床有:低硫淺成低溫?zé)嵋盒偷V床(悅洋銀多金屬礦床)、高硫淺成低溫?zé)嵋盒偷V床(紫金山金銅礦床)和斑巖型銅鉬礦床(羅卜嶺銅鉬礦床),此外還有一系列具有成因聯(lián)系的過(guò)渡型銅礦床,如五子騎龍銅礦床、二廟溝銅礦床和龍江亭銅礦床等[1,2]。

紫金山金銅礦床是礦田內(nèi)與次火山有關(guān)的特大型高硫淺成低溫?zé)嵋毫蛩猁}型金銅礦床,具獨(dú)特的“上金下銅”式成礦模式。前人通過(guò)對(duì)礦田的地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)、礦物學(xué)、巖石學(xué)、年代學(xué)等的研究,積累了大量的科研成果,對(duì)全面深入了解礦田構(gòu)造-巖漿演化和成礦作用起了積極作用[3-13]。但隨著紫金山金銅礦大規(guī)模露天開采的不斷推進(jìn),開采范圍已至金銅過(guò)渡區(qū)域,采坑內(nèi)強(qiáng)烈而廣泛分布的圍巖蝕變,使近礦蝕變圍巖及礦石的地球化學(xué)特征發(fā)生了顯著的變化,而目前對(duì)該方面的研究仍很欠缺,筆者通過(guò)對(duì)采區(qū)內(nèi)近礦蝕變圍巖及礦石進(jìn)行系統(tǒng)的取樣與測(cè)試分析,研究其地球化學(xué)特征,同時(shí)結(jié)合大地構(gòu)造環(huán)境和前人有關(guān)研究成果進(jìn)行探討,對(duì)礦床巖漿巖源區(qū)域和成礦物質(zhì)的來(lái)源進(jìn)行闡釋,以期對(duì)深部找礦具有一定的參考作用。

1 成礦地質(zhì)背景

紫金山礦田位于東南沿海中生代火山活動(dòng)帶西部亞帶,北東向宣和復(fù)式背斜與北西向上杭—云霄深大斷裂帶交會(huì)處,上杭北西向白堊紀(jì)火山-沉積盆地的東緣。

基底為新元古代早震旦世樓子壩組淺變質(zhì)細(xì)碎屑巖建造。晚古生代華力期-印支期為古陸邊緣的坳陷環(huán)境,接受巨厚多旋回碎屑巖、碳酸鹽巖沉積;印支期-燕山早期該區(qū)發(fā)生褶皺作用,在區(qū)內(nèi)形成相互平行的北東向宣和復(fù)式褶皺及兩側(cè)的復(fù)式向斜構(gòu)造,繼而強(qiáng)烈的擠壓作用,導(dǎo)致一系列北東向和北西向的斷裂形成于復(fù)式褶皺的軸部及其兩翼[14,15],奠定了該區(qū)金銅鉬多金屬礦化之前的構(gòu)造格局。

紫金山礦田晚侏羅世和早白堊世巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,中酸性巖漿多次沿北東向斷裂及宣和復(fù)式背斜侵入。晚侏羅世以花崗質(zhì)巖漿侵入為主,形成侵位于復(fù)式背斜軸部多期次脈動(dòng)的紫金山復(fù)式巖體(金龍橋巖體、五龍寺巖體和逕美巖體)和才溪巖體。早白堊世早期,隨區(qū)域構(gòu)造環(huán)境由擠壓向伸展拉張轉(zhuǎn)化,四坊巖體呈巖株?duì)钋秩胗诒辈?北東部的石槽、仙師巖一帶,石帽山群中酸性火山巖則主要位于礦田西南的上杭盆地形成噴出相。其后,次火山及淺成侵入活動(dòng)使得英安質(zhì)巖漿沿著火山通道侵入于火山機(jī)構(gòu)中心及旁側(cè)斷裂中,形成次火山相的英安玢巖和隱爆相的隱爆角礫巖,礦田東北部花崗閃長(zhǎng)斑巖受斷裂抬升及剝蝕影響出露地表。早白堊世晚期,侵入活動(dòng)以脈巖(花崗斑巖、石英斑巖)形式出現(xiàn)[16][注]上杭紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司,福建省上杭縣紫金山金銅礦生產(chǎn)勘探報(bào)告,2006。。

2 礦床地質(zhì)特征

紫金山金銅礦位于紫金山礦田中部,僅在礦床西北角出露少量的早震旦世樓子壩組淺變質(zhì)巖,主要巖性為變質(zhì)千枚巖、石英砂巖和粉砂巖,與燕山早期碎裂中粗?;◢弾r呈斷層接觸(圖1)。

圖1 紫金山金銅礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Simplified geologic map of Zijinshan gold-copper deposit 1—淺變質(zhì)巖;2—隱爆角礫巖;3—英安質(zhì)隱爆角礫巖;4—花崗質(zhì)隱爆角礫巖;5—第一期英安玢巖;6—第二期英安玢巖;7—花崗閃長(zhǎng)斑巖;8—中粗?;◢弾r;9—中細(xì)?;◢弾r;10—細(xì)?;◢弾r;11—地質(zhì)界線;12—斷層及編號(hào);13—勘探線位置;14—鉆孔及編號(hào)

侵入巖以燕山早期的紫金山復(fù)式巖體為主,分為逕美巖體、五龍寺和金龍橋巖體,巖性依次為碎裂中粗粒花崗巖、碎裂中細(xì)粒花崗巖和細(xì)粒白云母花崗巖。碎裂中粗粒花崗巖為礦區(qū)形成最早的侵入巖,屬逕美巖體的一部分,分布于礦區(qū)西北部,深部呈孤島狀殘留體分布于中細(xì)粒花崗巖及細(xì)粒白云母花崗巖中。碎裂中細(xì)?;◢弾r為礦區(qū)分布最廣的侵入巖,是五龍寺巖體的主體部分,約占礦區(qū)面積的60%,是最主要的礦化圍巖。西北面侵入中粗?;◢弾r中,西南面被細(xì)粒白云母花崗巖侵入,中部-東部為燕山晚期英安玢巖和花崗閃長(zhǎng)斑巖侵入,火山巖筒旁側(cè)被大量隱爆角礫巖巖脈和一些英安玢巖體貫入。細(xì)粒白云母花崗巖在礦區(qū)地表出露范圍較小,僅在礦區(qū)西部和西南部出露,向深部規(guī)模逐漸擴(kuò)大。

區(qū)內(nèi)燕山晚期火山噴發(fā)-次火山巖侵入火山活動(dòng)強(qiáng)烈,火山巖相因風(fēng)化剝蝕深而發(fā)育不全,僅見火山頸下部的次火山相、隱爆相和火山侵入相巖石。次火山相根據(jù)其形成先后和巖石特征,分為早、晚2期英安玢巖,早期英安玢巖僅零星以殘留體分布于礦區(qū)東南部,因受強(qiáng)酸性流體的淋濾作用而呈多孔狀構(gòu)造,且具強(qiáng)硅化特征,與第二期英安玢巖顯著不同;晚期英安玢巖為區(qū)內(nèi)分布最廣的次火山巖,也是主要的貯礦圍巖,主要呈筒狀分布于火山通道中,在巖筒兩側(cè)呈脈狀、透鏡狀沿構(gòu)造裂隙侵入;巖石呈灰-灰白色,局部氧化后呈褐紅色,以少斑結(jié)構(gòu)和強(qiáng)地開石化區(qū)別于早期英安玢巖。

依據(jù)礦石成因和形成的地質(zhì)條件以及礦石容礦圍巖類型進(jìn)行劃分,金礦可分為花崗巖型金礦石、隱爆角礫巖型金礦石、構(gòu)造巖型金礦石和英安玢巖型金礦石,目前礦區(qū)僅可見花崗巖型金礦石和英安玢巖型金礦石。銅礦可分為花崗巖型銅礦石、隱爆角礫巖型銅礦石和英安玢巖型銅礦石,目前礦區(qū)主要為花崗巖型銅礦石及少量英安玢巖型銅礦石,隱爆角礫巖型銅礦石基本開采殆盡。金銅過(guò)渡帶區(qū)域則常見花崗巖型金銅混合礦,呈現(xiàn)金礦與銅礦相伴共存的現(xiàn)象,因此將其劃分為花崗巖型金銅礦石。

金礦石礦物成分簡(jiǎn)單,各類礦石基本礦物組成相似,主要為脈石礦物,含量一般大于93%,其中石英含量一般大于90%,多為次生微晶石英,地開石及其他黏土礦物約為3%,另可見少量明礬石、絹云母等。金屬礦物含量在3%~5%,主要為針鐵礦、褐鐵礦,在過(guò)渡帶可見氧化殘余的黃鐵礦、銅藍(lán)和藍(lán)輝銅等硫化物。主要為石英-褐鐵礦-自然金的礦物組合類型。

銅礦石礦物成分較為復(fù)雜,露采區(qū)可見礦物種類較少,各類礦石基本礦物組成相似,以脈石礦物為主,含量一般為85%以上,主要為石英,其次為地開石、明礬石、絹云母,少量重晶石、白云母、氯黃晶等。金屬礦物含量在6%~12%,以硫化物為主,其中藍(lán)輝銅礦、銅藍(lán)、硫砷銅礦、塊硫砷銅礦占絕大多數(shù),其次為輝銅礦、斑銅礦、黃鐵礦等,其他銅金屬硫化物量極少,主要為石英-明礬石-硫化銅的礦物組合類型。

3 樣品的采集與測(cè)試

該次測(cè)試樣品采自露天開采平臺(tái),按作業(yè)平臺(tái)具體情況分平臺(tái)進(jìn)行采取,同一平臺(tái)采樣間距一般為40~70 m,不同平臺(tái)根據(jù)上下平臺(tái)情況進(jìn)行穿插采樣,以求全面采集過(guò)渡帶樣品,采樣標(biāo)高929.30~628.20 m,基本涵蓋了整個(gè)露采區(qū)域。

采集樣品共計(jì)170件,主要巖性為蝕變碎裂中細(xì)?;◢弾r和蝕變英安玢巖,因受采區(qū)開采深度和巖性變化影響,未能采集到其他巖性的樣品;受采區(qū)內(nèi)蝕變的強(qiáng)烈影響,礦石與圍巖肉眼無(wú)法區(qū)分,因此先對(duì)樣品進(jìn)行金銅元素化學(xué)分析后,再根據(jù)分析結(jié)果按巖性和分布范圍挑選典型樣品進(jìn)行主量元素、微量元素和稀土元素測(cè)試分析。金銅元素化學(xué)分析樣共計(jì)170件,抽取22件典型樣品進(jìn)行地球化學(xué)分析測(cè)試,其中近礦蝕變圍巖樣品14件,金礦石樣品5件,銅礦石樣品1件,金銅礦石樣品2件。

三度燒傷是指燒傷的面積達(dá)到皮膚總面積的一半以上,可能傷及全層皮膚,深度達(dá)到肌肉、皮下、骨骼等,皮膚出現(xiàn)脫水、壞死,甚至形成焦痂,創(chuàng)面沒(méi)有明顯的水泡,呈現(xiàn)焦黃或是蠟白色,部分可能已經(jīng)出現(xiàn)炭化現(xiàn)象[1]。持續(xù)負(fù)壓引流技術(shù)是應(yīng)用特殊的材料對(duì)創(chuàng)面進(jìn)行完整的覆蓋,并形成創(chuàng)面負(fù)壓,有效控制感染,并提高創(chuàng)面愈合的速率,減少疤痕,在三度燒傷中取得較好的臨床效果,現(xiàn)具體闡述如下。

主量元素、微量元素和稀土元素的分析測(cè)試由福建紫金礦冶測(cè)試技術(shù)有限公司完成。主量元素采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES)進(jìn)行測(cè)試,儀器為美國(guó)Perkin Elemer公司制造的Opitima 5300DV,試樣在100~105℃烘1 h后置于干燥器中冷卻至室溫,粒度應(yīng)不大于0.1 mm;稀土元素采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)進(jìn)行測(cè)試,儀器為由美國(guó)Thermofisher制造的Xseries 2,測(cè)試條件為溫度20℃,相對(duì)濕度30%,需將測(cè)試樣品洗凈、烘干并粉碎至0.074 mm(200目);微量元素采用X射線熒光光譜儀(XRF)進(jìn)行,儀器為荷蘭帕納科公司制造的Axios,測(cè)試條件為室溫(22±3)℃,冷卻水水溫小于20℃,濕度40%~75%。

4 樣品的測(cè)試結(jié)果

4.1 主量元素地球化學(xué)特征

露采區(qū)近礦蝕變圍巖、礦石樣品SiO2含量多數(shù)高于80%,明顯高于一般酸性巖漿巖,其余元素含量也較為異常(表1),說(shuō)明由于巖體遭受強(qiáng)烈蝕變作用,主量元素活化遷移,A/CNK指數(shù)失去指示意義,因此筆者引用前人[17]有關(guān)紫金山復(fù)式巖體的主量元素?cái)?shù)據(jù)(表2)進(jìn)行分析對(duì)比。

紫金山復(fù)式巖體SiO2含量為74.26%~76.17%,平均為75.11%,屬酸性巖漿巖;全堿含量介于7.68%~8.48%,平均為8.23%。在 SiO2-K2O 圖解(底圖據(jù)[18])中,紫金山復(fù)式巖體位于高鉀鈣堿性系列和鉀玄巖系列巖石范圍內(nèi),里特曼指數(shù)(σ)分布在1.89~2.28,平均為 2.11,也顯示了鈣堿性系列巖石的特征。此外,紫金山復(fù)式巖體Al2O3含量較高,平均為12.93%,呈現(xiàn)過(guò)鋁質(zhì)特征;K2O>Na2O,K2O/Na2O比值為1.61~2.41,均大于1,顯示出了S型花崗巖特征,在ACF圖解[19]位于S型花崗巖系列中;該巖體固結(jié)指數(shù)(SI)平均為3.05,表明巖體結(jié)晶分異作用強(qiáng)烈。

表1 蝕變圍巖和礦石主量元素分析結(jié)果

注:A/CNK=Al2O3/(K2O+Na2O+CaO)(摩爾比)。

表2 紫金山復(fù)式巖體主量元素分析結(jié)果

注:σ=(Na2O+ K2O)2/(SiO2-43),A/CNK=Al2O3/(K2O+Na2O+CaO)(摩爾比),SI=MgO×100/(MgO+FeO+Fe2O3+Na2O+K2O)。

4.2 稀土元素地球化學(xué)特征

除紫金山復(fù)式巖體的稀土元素分析數(shù)據(jù)引用前人外,其余分析數(shù)據(jù)均為此次研究分析結(jié)果(表3)。

表3 紫金山復(fù)式巖體、蝕變圍巖和礦石稀土元素分析結(jié)果

續(xù)表3

紫金山復(fù)式巖體稀土總量平均為116.23 ×10-6,其∑LREE/∑HREE平均為 8.72,明顯富集輕稀土元素;(La/Yb)N值平均為8.98,(La/Sm)N值平均為3.91,(Gd/Yb)N值平均為1.14,輕重稀土元素內(nèi)部分異較弱;稀土元素配分模式圖稍向右傾(圖2-a),δEu 值平均為0.41,Eu負(fù)異常明顯,說(shuō)明巖石在形成過(guò)程中出現(xiàn)斜長(zhǎng)石的結(jié)晶分異。

蝕變中細(xì)?;◢弾r稀土總量平均為30.68×10-6,∑LREE/∑HREE平均為7.00,輕稀土元素相對(duì)富集;(La/Yb)N值平均為4.94,(La/Sm)N值平均為 3.45,(Gd/Yb)N值平均為0.81,輕重稀土元素內(nèi)部分異較弱。稀土元素配分模式圖為“V”型稍向右傾(圖2-b),δEu 值 0.23~0.47,平均為 0.35,Eu負(fù)異常明顯。

蝕變英安玢巖稀土總量介于紫金山復(fù)式巖體和蝕變中細(xì)粒花崗巖之間,平均為73.75×10-6,含量較低,∑LREE/∑HREE平均為17.13,為輕稀土元素富集型;(La/Yb)N值平均為20.28,(La/Sm)N值平均為 5.13,而(Gd/Yb)N值為 0.64~3.46,平均為2.37,輕重稀土元素內(nèi)部分異明顯,輕稀土元素較重稀土元素內(nèi)部發(fā)生更明顯的分異作用;稀土元素配分模式圖為右傾較為平滑型(圖2-c),δEu 值平均為 0.60,Eu弱負(fù)異常。

花崗巖型金銅礦石稀土總量相差不大,都明顯低于復(fù)式巖體和近礦蝕變圍巖,具有相似的地球化學(xué)特征,其∑REE平均為27.22×10-6,∑LREE/∑HREE平均為9.51,明顯富集輕稀土元素。(La/Yb)N值平均為10.86,(La/Sm)N值為4.35~8.11,平均為6.15,(Gd/Yb)N值為 1.19~2.51,平均為1.69,輕重稀土元素內(nèi)部分異明顯,且輕稀土元素內(nèi)部分異嚴(yán)重而重稀土元素內(nèi)部分異弱;稀土元素配分模式為“V”型稍向右傾(圖2-d),δEu 值平均為 0.54,Eu弱負(fù)異常。

圖2 紫金山復(fù)式巖體、蝕變花崗巖、蝕變英安玢巖和礦石稀土元素配分模式圖Fig.2 REE distribution pattern diagram of Zijinshan complex pluton, altered granite, altered dacite porphyrite and gold-copper ore

4.3 微量元素地球化學(xué)特征

除紫金山復(fù)式巖體的微量元素分析數(shù)據(jù)引用前人外,其余分析數(shù)據(jù)均為此次研究分析結(jié)果(表4)。

表4 紫金山復(fù)式巖體、蝕變圍巖和礦石微量元素分析數(shù)據(jù)

續(xù)表4

注:紫金山復(fù)式巖體分析數(shù)據(jù)引自張德全。

在微量元素蛛網(wǎng)圖中(圖3-a),復(fù)式巖體富集Rb、Th、U、K、Nb、Yb元素,虧損Ba、Sr、P、Ti元素,Rb/Sr比值為3.05~5.87,平均3.84,表明復(fù)式巖體具有火山弧花崗巖或活動(dòng)大陸邊緣花崗巖特征[20]。近礦蝕變巖體和礦石微量元素蛛網(wǎng)圖具有較為一致的特征(圖3-b~3-d),總體富集Th、U、Nb、Sr、Yb元素,相對(duì)虧損Rb、Ba、K、P、Ti、Y元素,Rb/Sr比值0.01~0.96,平均0.16,表明近礦蝕變圍巖和礦石中幔源物質(zhì)增多。

圖3 紫金山復(fù)式巖體、蝕變花崗巖、蝕變英安玢巖和礦石微量元素配蛛網(wǎng)圖Fig.3 Trace elements spider diagram of Zijinshan complex pluton, altered granite, altered dacite porphyrite and gold-copper ore

5 討論

5.1 巖漿源區(qū)探討

圖4 紫金山復(fù)式巖體Y-Nb、Y+Nb-Rb 構(gòu)造環(huán)境判別圖Fig.4 Y-Nb, Y+Nb-Rb tectonic environment discrimination diagram of Zijinshan complex plutonVAG—火山弧花崗巖類;ORG—洋脊花崗巖類;WPG—板內(nèi)花崗巖;Syn-COLG—同碰撞花崗巖類

花崗巖類的形成明顯受到地球動(dòng)力學(xué)環(huán)境的制約,紫金山礦田花崗巖體普遍都富鉀,屬于高鉀鈣堿性系列巖石,學(xué)者們認(rèn)為高鉀鈣堿性系列巖石的巖漿源區(qū)通常與先期的俯沖作用有關(guān),它們主要形成于同碰撞巖石圈加厚之后的伸展垮塌向非造山板內(nèi)運(yùn)動(dòng)的過(guò)渡階段,可以產(chǎn)生在從擠壓體制轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓘報(bào)w制的過(guò)程中。通過(guò)微量元素地球化學(xué)特征可知,在花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別圖上,紫金山復(fù)式巖體投影于火山弧花崗巖區(qū)域(圖4),可能與古太平洋板塊的俯沖作用有關(guān)。紫金山復(fù)式巖體地球化學(xué)特征顯示出SiO2過(guò)飽和、過(guò)鋁質(zhì)系列的高鉀鈣堿性花崗巖的特征,是活動(dòng)大陸邊緣造山帶在淺源條件下形成的S型(殼源)花崗巖類,可能與地殼物質(zhì)的部分熔融密切相關(guān)。早白堊世四坊花崗閃長(zhǎng)巖、羅卜嶺花崗閃長(zhǎng)斑巖反映了I型花崗巖的特征[21],次火山相英安玢巖與四坊花崗閃長(zhǎng)巖、羅卜嶺花崗閃長(zhǎng)斑巖具有相近的形成時(shí)代,屬同源巖漿演化的產(chǎn)物,因此相對(duì)靠近地幔,其形成可能有較多的幔源物質(zhì)??傮w來(lái)講,紫金山礦田巖漿形成過(guò)程中殼幔作用增強(qiáng),幔源組分所占比例逐漸增大。

5.2 大地構(gòu)造環(huán)境探討

元素地球化學(xué)結(jié)果顯示,中-晚侏羅世紫金山復(fù)式花崗巖具活動(dòng)大陸邊緣花崗巖的特征,大量證據(jù)顯示中-晚侏羅世始于古太平洋板塊向歐亞板塊俯沖的環(huán)境。因此,紫金山地區(qū)從中-晚侏羅世時(shí)期幵始,由于古洋殼的俯沖導(dǎo)致古元古代基底地殼物質(zhì)部分熔融形成紫金山花崗巖體;早白堊世時(shí)期,古洋殼繼續(xù)俯沖,導(dǎo)致地幔物質(zhì)上涌和古洋殼物質(zhì)的加入,與新元古代基底形成混巖漿區(qū)。

燕山晚期是華南地區(qū)構(gòu)造-巖漿活動(dòng)的又一個(gè)高發(fā)期,也是燕山期第三次大規(guī)模金屬成礦作用時(shí)期[22]。這一時(shí)期華南地區(qū)發(fā)生了巖石圈的大規(guī)模伸展,古太平洋板塊的俯沖造成沿海地區(qū)拉張伸展,地殼巖石圈減薄,地幔物質(zhì)上涌,玄武質(zhì)巖漿底侵,引起大量的巖漿活動(dòng)以及金、銅、鉛、鋅、錫、鉬、銀等礦化。紫金山礦田早白堊世巖漿巖即是在這一時(shí)期形成,大量幔源巖漿的上涌,使下部地殼部分熔融形成花崗質(zhì)巖漿,大規(guī)模的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)使得巖漿沿宣和復(fù)背斜軸部侵入,在不同演化階段與相應(yīng)空間位置就位,含礦熱液在不同部位形成不同的礦床類型。

5.3 成礦流體來(lái)源

稀土元素地球化學(xué)特征顯示,不同類型礦石稀土元素地球化學(xué)特征相似,具有較為一致的稀土元素配分模式,暗示成礦流體在成礦過(guò)程中稀土元素沒(méi)有發(fā)生明顯的分異,礦石類型對(duì)稀土元素地球化學(xué)特征無(wú)影響,因此礦石的稀土元素地球化學(xué)特征可以代表初始成礦流體中稀土元素的特征。相似的稀土元素配分模式也表明,不同類型礦石具有相同的成礦物質(zhì)來(lái)源和成因機(jī)制。而巖石的稀土元素地球化學(xué)特征可以代表巖漿熱液的稀土元素特征,如果礦石與巖石的稀土元素特征及配分模式相似,則可證實(shí)巖漿熱液對(duì)成礦流體的貢獻(xiàn)。通過(guò)對(duì)比礦石與蝕變中細(xì)?;◢弾r、蝕變英安玢巖發(fā)現(xiàn),礦石與蝕變英安玢巖的稀土元素地球化學(xué)特征更為接近,都具有輕稀土元素相對(duì)富集、輕重稀土元素內(nèi)部分異明顯且輕稀土元素內(nèi)部分異現(xiàn)象更嚴(yán)重、Eu弱負(fù)異常的特征,二者的稀土元素配分模式圖也十分相似,礦石與蝕變中細(xì)?;◢弾r的稀土元素特征相差較大,表明成礦流體來(lái)源更可能是與英安玢巖同源的巖漿熱液,而非來(lái)自紫金山復(fù)式巖體。

晚侏羅世紫金山復(fù)式巖體年齡在(157±7.3)~(141±6.7)Ma[23],早白堊世花崗閃長(zhǎng)斑巖形成年齡為(105±7.2)Ma[24],英安玢巖形成年齡為(105±2.2)Ma[25],紫金山礦田斑巖-淺成熱液成礦系統(tǒng)中最早的水熱成礦事件及銅鉬礦化年齡約為104.5 Ma。由此可見,紫金山復(fù)式巖體形成時(shí)代早于水熱成礦事件,不可能為巖漿熱液成因,微量元素地球化學(xué)特征顯示,Cr、Co、Sr、Cu、Mo、Sn、Bi、Ag、Au、Pb等元素在蝕變巖體和礦石中都相對(duì)富集,Rb、Ba、K、Y則相對(duì)偏少,這些相對(duì)富集元素與區(qū)域水系沉積物異常特征相符[26],為一套與熱液礦化有關(guān)的伴生元素。其中在復(fù)式巖體中Au含量微量,平均僅為2.7×10-9,但大于地殼豐度值,而在蝕變巖體中則可達(dá)600×10-9~1 700×10-9,可見,復(fù)式巖體本身并不富集Au元素,但在后期的熱水循環(huán)過(guò)程中可能提供部分成礦物質(zhì)?;◢忛W長(zhǎng)斑巖、英安玢巖形成時(shí)代與水熱成礦事件極為相近,是原始巖漿熱液最有可能的來(lái)源。

綜上所述,紫金山地區(qū)成礦物質(zhì)主要來(lái)源于地幔,早白堊世巖漿巖為該區(qū)的主要含礦母巖,蝕變巖體微量元素地球化學(xué)特征研究表明,晚侏羅世紫金山復(fù)式巖體雖不富集主要成礦元素,但也可能提供了部分成礦物質(zhì);而含鎢錫鉬硫化物的發(fā)現(xiàn)也表明,在成礦過(guò)程中含鎢錫礦化的晚侏羅世復(fù)式巖體可能為晚期的成礦作用提供了部分物質(zhì)來(lái)源,指示著一種復(fù)雜的、強(qiáng)酸性、高氧逸度和高硫逸度的成礦環(huán)境,揭露深部可能存在斑巖型銅鉬礦床[27]。因此,紫金山礦田早白堊世時(shí)期的成礦作用與幔源巖漿的參與有關(guān),大量的銅、金等成礦物質(zhì)可能主要來(lái)自幔源巖體,晚侏羅世的紫金山復(fù)式巖體也可能提供了部分成礦物質(zhì)。

5.4 蝕變與礦化關(guān)系

從紫金山復(fù)式巖體與近礦蝕變圍巖、礦石主量元素含量對(duì)比可知,整體燒失量大,且除了少數(shù)幾個(gè)樣品外,SiO2、Fe2O3在近礦蝕變圍巖、礦石中明顯富集,含量遠(yuǎn)高于復(fù)式巖體,說(shuō)明礦石和蝕變圍巖中的SiO2、Fe2O3不可能來(lái)自復(fù)式巖體,而應(yīng)該是來(lái)自含礦巖漿熱液,而Al2O3、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O在蝕變圍巖和礦石中的含量明顯低于復(fù)式巖體,Al2O3和K2O在蝕變英安玢巖的含量稍高于其他蝕變巖體,該組分是熱液從復(fù)式巖體中萃取帶出,可見紫金山地區(qū)構(gòu)造-巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,多期次的火山-次火山作用提供了豐富的硫源,使含礦熱液流體酸性增強(qiáng),在不斷地遷移、擴(kuò)散中交代燕山早期的復(fù)式巖體,產(chǎn)生了廣泛而強(qiáng)烈的圍巖蝕變,長(zhǎng)石基本為蝕變礦物所交代,對(duì)燕山晚期巖體影響程度稍低,表生階段大氣降水的循環(huán)作用,酸性溶液發(fā)生多次淋濾作用使得易溶組分發(fā)生活化遷移,礦石組分發(fā)生明顯的變化,顯示了多期次的蝕變作用與礦化密切相關(guān),即金礦與表生期低溫硅化及褐鐵礦化關(guān)系密切,銅礦則與次火山熱液期中低溫硅化+明礬石化緊密相聯(lián)。

6 結(jié)論

(1)紫金山復(fù)式巖體是活動(dòng)大陸邊緣造山帶在淺源條件下形成的S型(殼源)花崗巖類,可能與地殼物質(zhì)的部分熔融密切相關(guān),英安玢巖相對(duì)靠近地幔,其形成可能有較多的幔源物質(zhì)。

(2)蝕變英安玢巖和礦石稀土元素地球化學(xué)特征相似,明顯富集輕稀土元素,輕重稀土元素內(nèi)部分異明顯,且輕稀土元素內(nèi)部分異現(xiàn)象更嚴(yán)重,Eu弱負(fù)異常,二者的稀土元素配分模式圖也十分相似,礦石與蝕變中細(xì)?;◢弾r的稀土元素特征相差較大,表明成礦流體來(lái)源更可能是與英安玢巖同源的巖漿熱液,而非來(lái)自紫金山復(fù)式巖體。

(3)燕山晚期受古太平洋板塊俯沖作用的影響,紫金山地區(qū)處于拉張伸展的構(gòu)造環(huán)境,地幔物質(zhì)上涌,殼幔作用增強(qiáng),構(gòu)造-巖漿活動(dòng)開啟了大規(guī)模多期次的成礦作用;成礦作用與幔源巖漿的參與有關(guān),成礦物質(zhì)可能主要來(lái)自幔源巖體,紫金山復(fù)式巖體也可能提供了部分成礦物質(zhì),揭露深部可能存在斑巖型銅鉬礦床。

(4)SiO2、Fe2O3在礦石和蝕變圍巖中明顯富集,Al2O3、MnO、MgO、CaO、Na2O、K2O在礦石和蝕變圍巖中的含量明顯低于復(fù)式巖體,說(shuō)明礦石和蝕變圍巖中的SiO2、Fe2O3來(lái)自含礦巖漿熱液,其余組分是熱液從復(fù)式巖體中萃取帶出的組分,顯示了多期次的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)、火山-次火山作用與表生階段酸性溶液的多次淋濾作用與成礦有關(guān),也顯示了蝕變作用與礦化密切相關(guān)。

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