董存杰, 陳仁義, 趙金才, 周文光, 孫玉龍, 趙香艷

(1.中國地質(zhì)大學(xué),北京 100083;2.遼寧有色地質(zhì)局沈陽地質(zhì)勘查院,沈陽 110121; 3.中國地質(zhì)調(diào)查局,北京 100037;4.山東省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,煙臺(tái) 264000)

遼寧省海城市小孤山鉛鋅多金屬礦集區(qū)成礦地質(zhì)特征及成因分析

董存杰1,2, 陳仁義3, 趙金才2, 周文光2, 孫玉龍4, 趙香艷2

(1.中國地質(zhì)大學(xué),北京 100083;2.遼寧有色地質(zhì)局沈陽地質(zhì)勘查院,沈陽 110121; 3.中國地質(zhì)調(diào)查局,北京 100037;4.山東省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,煙臺(tái) 264000)

勘查結(jié)果表明,小孤山礦集區(qū)的成礦作用受印支期花崗巖體、脈巖、斷裂和地層的多重控制?？导?guī)X鉛鋅礦區(qū)含礦圍巖與正常大理巖碳同位δ13C存在明顯差異,分別為+0.186和-6.055。說明礦集區(qū)的成礦作用在成巖作用之后,這種差異是成礦過程中熱液蝕變?cè)斐傻?。鉛同位素模式年齡均為負(fù)值,具明顯異常鉛特征,表明本區(qū)鉛鋅礦體的成礦物質(zhì)具多源性。根據(jù)礦集區(qū)內(nèi)唐望山印支期花崗巖體的化學(xué)成分及特征值判斷,巖體為S型花崗巖。其Pb、Zn、Au、Ag的豐度均低于遼河群地層。巖體在早期侵入過程中,同化圍巖并在巖體邊部發(fā)生分異作用,使圍巖中成礦元素在巖體邊部及脈巖內(nèi)富集,隨著巖體及脈巖的進(jìn)一步分異形成含礦熱液,與脈巖在共同的斷裂系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)移,并在有利的巖性組合和斷裂內(nèi)充填成礦;巖體在侵入的晚期,隨著溫度和壓力的下降,同化圍巖及富集成礦元素的能力都相應(yīng)減弱,并在與圍巖接觸部形成大規(guī)模的碎裂巖帶,從而形成大規(guī)模的硅化帶和地球化學(xué)異常。

地球化學(xué)異常 碎裂巖 S型花崗巖 小孤山

Dong Cun-jie,Chen Ren-yi,Zhao J in-ca i,Zhou W en-guang,Sun Yu-long,Zhao Xiangyan.M etallogen ic geological characteristics and analysis of the Xiaogushan polymetallic m ineralization area in Ha icheng city,L iaon ing Province[J].Geology and Exploration,2010,46(4):0599-0608.

小孤山鉛鋅金銀礦化集中區(qū)位于遼寧省海城市小孤山鄉(xiāng)境內(nèi),地理坐標(biāo):東經(jīng)122°57′52″,北緯40° 35′59″。按發(fā)現(xiàn)的時(shí)間順序,劃分為康家?guī)X、葦子峪和蟒洞山三個(gè)礦區(qū)。1975年遼寧地質(zhì)局第五勘查大隊(duì)在普查找礦中發(fā)現(xiàn)了康家?guī)X鉛鋅礦區(qū),同年投入詳查工作,施工鉆孔46個(gè),在9條成礦帶內(nèi)共發(fā)現(xiàn)23條鉛鋅礦體,2條銅礦體,1條黃鐵礦體,由于找礦效果不佳而停止。1980年遼寧有色地質(zhì)局102隊(duì)在小孤山鄉(xiāng)葦子溝地區(qū)開展了土壤地球化學(xué)測(cè)量工作,發(fā)現(xiàn)了大規(guī)模Pb、Zn、Ag異常,通過異常查證發(fā)現(xiàn)了鉛鋅銀礦體13條。2003年,遼寧有色地質(zhì)局沈陽地質(zhì)勘查院,在蟒洞山發(fā)現(xiàn)了大面積的金銀鉛鋅異常,并發(fā)現(xiàn)Au、Pb、Zn礦體2條,金礦體1條,礦化多處。總體上看,小孤山礦集區(qū)礦體規(guī)模小,連續(xù)性差,品位變化大。但由于本區(qū)礦化規(guī)模大,地球化學(xué)異常強(qiáng)度高,而倍受各大勘查單位的關(guān)注。關(guān)于本區(qū)的礦化成因有許多不同的觀點(diǎn),多數(shù)人認(rèn)為是沉積變質(zhì)熱液改造成因(鄧公權(quán),1983年),亦有人認(rèn)為是海相噴流沉積成因(尤洪喜, 2006)。本文根據(jù)歷年的勘查成果,對(duì)本區(qū)的成礦地質(zhì)特征加以介紹,并對(duì)礦床及礦化的成因進(jìn)行分析,希望能為區(qū)域找礦提供新的線索。

1 礦區(qū)成礦地質(zhì)背景

小孤山鉛鋅金銀礦化集中區(qū)位于遼東裂谷西端近軸部,區(qū)域內(nèi)地層為古元古界遼河群變質(zhì)巖系,普遍遭受綠片巖相-低角閃巖相變質(zhì)作用。區(qū)域地層自下而上劃分為遼河群里爾峪組、高家峪組、大石橋組和蓋縣組。礦區(qū)位于大石橋-草河口復(fù)式向斜與虎皮峪復(fù)式背斜過渡部位,石柱溝-板子屯復(fù)式背斜東端。區(qū)域內(nèi)巖漿巖發(fā)育,由印支期唐王山、石柱溝和燕遼期海龍川、何家?guī)X、馮家堡子等幾個(gè)花崗巖體圍成一個(gè)三角形巖漿巖環(huán)帶,將大石橋組包圍。根據(jù)物探解譯資料,花崗巖體在深部連成一體,呈兜底之勢(shì)。EW向、NE向和NW向三組斷裂構(gòu)造,平行巖漿巖帶在地層內(nèi)發(fā)育(圖1)。

圖1 石柱溝-小孤山區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)遼東地區(qū)1∶20萬區(qū)域地質(zhì)圖修編)Fig.1 Geologicalmap of the Shizhugou-X iaogushan area(modified from 1∶200000 regional geolog ial map of eastern L iaon ing province)

1.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要為遼河群大石橋組,根據(jù)巖性組合,由老至新劃分為三個(gè)巖性段(圖2)。大石橋組一段(Ptld1)自下而上劃分為三個(gè)巖性層,第一層為大理巖層(Ptld1d):灰白色厚層狀透閃石化白云石大理巖夾矽線白云母石英片巖及白云母石英片巖與大理巖互層帶。礦區(qū)內(nèi)多數(shù)礦體產(chǎn)于片巖與大理巖的互層帶內(nèi);第二層為含矽線柘榴黑云片巖層(Ptld1p),此層巖性變化大,厚度較穩(wěn)定,每個(gè)礦區(qū)內(nèi)都有分布,是本區(qū)的標(biāo)志層;第三層變粒巖層(Ptld1b):巖性以變粒巖為主,夾淺粒巖、白云石大理巖及白云母片巖,厚度變化大,巖性復(fù)雜,有少量礦體產(chǎn)于其中。大石橋組二段(Ptld2p)巖性為黃褐色粗鱗片狀含矽線二云片巖和褐色含電氣石二云母斜長(zhǎng)片巖,此層位的厚度較穩(wěn)定,偶夾淺粒巖和白云石大理巖。大石橋組三段(Ptld3d)巖性為中粗粒厚層狀白云石大理巖,巖石普遍具硅化,強(qiáng)弱不同,巖石中含有3～5%的微晶石英和玉髓,局部具透閃石化和滑石化,該層位主要分布于印支期巖體邊部,與巖體接觸部普遍發(fā)生碎裂巖化,具網(wǎng)脈狀硅化。

表1 唐望山巖體化學(xué)成分及特征值表Table1 Petrochem ical composition and characteristic parameters of Tangwangshan gran ite mass

1.2 構(gòu)造

礦集區(qū)內(nèi)褶皺和斷裂構(gòu)造十分發(fā)育,石柱溝-板子屯-小孤山復(fù)式背斜呈向北突出的弧形橫貫區(qū)域東西(圖1),板子屯-小孤山段,局部倒轉(zhuǎn)。背斜核部地層為大石橋組一段,兩翼為大石橋組二、三段?？导?guī)X鉛鋅礦床賦存于倒轉(zhuǎn)背斜的核部,葦子溝鉛鋅銀礦化區(qū)位于倒轉(zhuǎn)背斜的傾沒端,而蟒洞山金鉛鋅礦化區(qū)則位于倒轉(zhuǎn)背斜的北東翼內(nèi)。區(qū)內(nèi)次級(jí)褶皺十分發(fā)育。

區(qū)內(nèi)的斷裂構(gòu)造可劃分為三類:發(fā)育于層間的壓扭性斷裂;斜切地層的北西向壓扭性斷層和北東向張性斷裂;北北東向的燕山期斷裂。層間壓扭性斷裂形成于區(qū)域褶皺變形階段,受后期構(gòu)造作用影響,具多期活動(dòng)特征。斜切地層的北東向和北西向斷裂形成晚于層間斷裂,往往由數(shù)條斷裂組成,以斷裂帶的形式出現(xiàn),規(guī)模較大,其中康家?guī)X斷裂是其中最有代表性的斷裂。斷層總體具壓性正斷層特點(diǎn),斷裂帶寬約50m,延伸達(dá)4km。該斷裂控制了斷裂兩盤次級(jí)褶皺的形態(tài)。兩盤內(nèi)的拖曳褶曲及帚狀構(gòu)造等次級(jí)褶皺構(gòu)造發(fā)育,在部分地段石香腸構(gòu)造發(fā)育。斷裂帶內(nèi)脈巖發(fā)育,長(zhǎng)石斑巖脈、偉晶巖脈、石英脈和閃長(zhǎng)玢巖脈沿?cái)嗔褞秩?多見破碎和重新膠結(jié)的現(xiàn)象,說明斷裂具多期活動(dòng)的特征。北北東向斷裂在區(qū)內(nèi)不甚發(fā)育,規(guī)模較小,并且與區(qū)內(nèi)礦化關(guān)系不明顯。在巖體與大石橋組接觸部,由于巖體侵入形成了寬達(dá)800～1000m,規(guī)模巨大的碎裂巖帶,根據(jù)巖石碎裂程度巖體圍巖由巖體向外側(cè)可劃分為內(nèi)帶和外帶。內(nèi)帶巖石破碎強(qiáng)烈,并具網(wǎng)脈狀硅化、透輝石化和透閃石化(葦子溝、蟒洞山),由內(nèi)向外巖石碎裂程度和蝕變強(qiáng)度逐漸趨于正常;外帶巖石完整,但巖層內(nèi)斷裂發(fā)育。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育,印支期唐望山花崗巖體出露于礦區(qū)的東部。該巖體在區(qū)域內(nèi)出露面積達(dá)240km2,巖體中心相為似斑狀花崗巖,邊緣相為中粗粒花崗巖,常見石英脈及偉晶巖脈穿插,局部具片麻狀構(gòu)造,多見地層的殘留體。礦物成分中斜長(zhǎng)石明顯多于堿性長(zhǎng)石,暗色礦物低于10%。根據(jù)巖體化學(xué)成分分析結(jié)果,特征值及標(biāo)準(zhǔn)礦物計(jì)算結(jié)果見表1。Al/(Na+K+1/2Ca)>1.1,100Fe3+/(Fe2++ Fe3+)介于10～30之間,標(biāo)準(zhǔn)礦物剛玉含量大于1%,無透輝石。上述特征表明,巖體屬S型花崗巖,為沉積巖重熔型花崗巖(表1)。巖體銣-鍶法地質(zhì)年齡為226.7～217.6Ma,巖體侵入時(shí)期為三疊紀(jì)。

區(qū)內(nèi)脈巖發(fā)育,種類較多,根據(jù)空間的切割關(guān)系,可以劃分為四期:第一期為偉晶巖脈;第二期長(zhǎng)石斑巖、石英斑巖、花崗斑巖、閃斜煌斑巖;第三期為閃長(zhǎng)玢巖、輝綠巖、橄欖輝綠巖;第四期為石英脈和碳酸鹽脈。脈巖與地層之間的關(guān)系多為順層侵入,少數(shù)為切層。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體的賦存空間

根據(jù)巖體邊部圍巖碎裂程度和蝕變特征,小孤山康家?guī)X鉛鋅礦區(qū)位于巖體邊部圍巖的外帶。通過地表槽探和深部鉆探查證共圈定鉛鋅礦體23條,銅礦體2條,黃鐵礦體1條。礦體多賦存于大石橋組一段大理巖與白云母石英片巖和變粒巖的互層帶內(nèi),順層間破碎帶產(chǎn)出,亦有在大理巖內(nèi)呈似層狀產(chǎn)出。此外,尚有部分礦體產(chǎn)于切層的斷裂帶內(nèi)。在康家?guī)X礦區(qū)內(nèi),規(guī)模較大礦體多具脈巖-大理巖-礦體-硅化蝕變巖的組合形式,礦體產(chǎn)于脈巖的上盤或下盤附近的大理巖內(nèi),礦體的上盤往往有強(qiáng)硅化蝕變巖與礦體平行產(chǎn)出,部分蝕變巖本身即是礦體的一部分。區(qū)內(nèi)由大理巖、片巖和變粒巖所組成的含礦層的含礦性明顯受區(qū)內(nèi)大型斷裂所控制,單純的巖性控礦是不存在的。在碎裂巖帶內(nèi)的葦子溝礦區(qū),共發(fā)現(xiàn)Pb、Zn、Ag礦體13條,礦體嚴(yán)格受強(qiáng)硅化體控制,多產(chǎn)于硅化體的上、下盤與圍巖接觸帶內(nèi)。硅化體的形態(tài)各異,多為不規(guī)則狀,產(chǎn)于大理巖內(nèi)早期構(gòu)造裂隙內(nèi),延長(zhǎng)和延深均較小。由其所控制的礦體同樣具有規(guī)模小,品位不穩(wěn)定的特點(diǎn)。蟒洞山區(qū),礦體產(chǎn)于巖脈與大理巖的接觸蝕變帶內(nèi),明顯受控于輝綠巖脈。

圖2 小孤山鉛鋅多金屬礦集區(qū)地質(zhì)圖②Fig.2 Geologicalmap of Xiaogushan lead-zinc polymetallic deposit

2.2 礦體形態(tài)、規(guī)模及產(chǎn)狀

小孤山鉛鋅金銀多金屬礦集區(qū)內(nèi)目前已發(fā)現(xiàn)的礦體規(guī)模都較小,形態(tài)復(fù)雜。礦體形態(tài)多為脈狀、囊狀、小透鏡狀、似層狀及不規(guī)則狀。從巖體向外側(cè),礦體規(guī)模有一定的變化規(guī)律,外帶內(nèi)康家?guī)X礦區(qū)礦體規(guī)模相對(duì)較大,而內(nèi)帶礦體規(guī)模較小?？导?guī)X鉛鋅銀礦床,礦體長(zhǎng)度25～300m,多為100m左右;寬度0.6～3.5m,多不足1m。礦體斜深25～285m,多在100m左右。而葦子溝鉛鋅金銀礦化區(qū)礦體長(zhǎng)度多在40m左右,礦體厚度很少超過0.4m,礦體延深也較小,經(jīng)鉆探深部查證,延深多不超過50m。在蟒洞山區(qū),礦體受巖脈與大理巖接觸部的蝕變帶控制,蝕變帶僅存在于部分輝綠巖脈的邊部,規(guī)模較小。

2.3 礦石的礦物及元素組成

康家?guī)X鉛鋅礦石的礦石礦物主要有方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦、毒砂,次生礦物有褐鐵礦、孔雀石、銅蘭、白鉛礦、菱鋅礦等。脈石礦物主要有白云石、方解石,其次為石英,此外還有少量重晶石、磷灰石、石墨、綠泥石、白云母、滑石、絹云母等,還見有硬錳礦和軟錳礦。葦子溝則以黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦為主,少量的黃銅礦和次生礦物銅蘭、孔雀石。蟒洞山以黃鐵礦為主,少量的方鉛礦及閃鋅礦。礦石的成礦元素從巖體向外側(cè)有規(guī)律變化。在內(nèi)帶碎裂巖化大理巖內(nèi),礦石中有用元素以Au、Ag為主,在遠(yuǎn)離巖體的外帶內(nèi)則以Pb、Zn為主。如近巖體的葦子溝區(qū)賦存于碎裂巖內(nèi)的礦體Au品位高達(dá)1.47×10-5,Ag品位達(dá)3.8×10-4;蟒洞山區(qū)頭道溝發(fā)現(xiàn)的金礦體中,Au品位0.2×10-6～9.2× 10-6。在碎裂巖帶外圍的康家?guī)X區(qū)礦體主要元素則以Pb、Zn為主,礦體品位Pb:0.83～8.12%,Zn:1. 20～6.72%,Ag:3.65×10-5～2×10-4?？傮w上看,與巖體直接接觸的碎裂巖化大理巖內(nèi)的礦體較外圍地層內(nèi)(康家?guī)X礦區(qū))的礦石的成礦元素含量變化大,而且礦體連續(xù)性亦較差。

2.4 礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石的結(jié)構(gòu)主要為他形粒狀結(jié)構(gòu),半自形粒狀結(jié)構(gòu)、滴狀結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要為浸染狀構(gòu)造、斑雜狀構(gòu)造、致密塊狀構(gòu)造、條紋條帶狀構(gòu)造。由巖體向外側(cè),礦石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造也有一定的變化規(guī)律,產(chǎn)于與巖體接觸的碎裂巖化大理巖帶內(nèi)的礦體(葦子溝區(qū))的礦石結(jié)構(gòu)以粗粒半自形粒狀結(jié)構(gòu)為主,構(gòu)造主要為稀疏浸染狀構(gòu)造。外圍的康家?guī)X鉛鋅礦床的礦石以細(xì)粒-中粒他形-半自形結(jié)構(gòu)為主,礦石的構(gòu)造出現(xiàn)條帶狀構(gòu)造和致密塊狀構(gòu)造。

2.5 圍巖蝕變

礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變種類眾多,在近巖體葦子溝礦區(qū),礦體受控于硅化體,圍巖蝕變主要為硅化。硅化可分為蝕變巖型硅化、網(wǎng)脈狀硅化、碎裂巖型硅化。蝕變巖型硅化,巖石整體完好,石英交代大理巖內(nèi)的方解石和白云石,使巖石中二氧化硅的含量明顯增加,而氧化鎂和氧化鈣的成分明顯下降。網(wǎng)脈狀硅化特征為石英細(xì)網(wǎng)狀分布于大理巖內(nèi),脈寬0.5～2mm,大理巖保持整體完整性,無明顯的碎裂特征。碎裂巖型硅化表現(xiàn)為巖石碎裂,呈角礫狀,角礫之間的相互位移不大,角礫成分包括硅化大理巖和早期石英脈,石英呈細(xì)粒狀膠結(jié)圍巖角礫。在硅化帶的外側(cè)往往可見疙瘩狀透閃石化帶,透閃石呈疙瘩狀分布于大理巖內(nèi),呈灰色暗斑狀。在蟒洞山區(qū),蝕變主要表現(xiàn)輝綠巖脈與大理巖的接觸部的蛇紋石化、透閃石化、透輝石化及硅化等,Pb、Zn、Au礦化即賦存于巖脈與大理巖的接觸帶內(nèi),接觸帶的礦物組合為白云石、方解石、透閃石、透輝石、蛇紋石、石英、黃鐵礦及少量的方鉛礦、閃鋅礦。金礦化與硫化物含量關(guān)系密切,具正相關(guān)關(guān)系。康家?guī)X礦區(qū)的圍巖蝕變表現(xiàn)為硅化、鐵錳碳酸鹽化和電氣石化,隨著熱液對(duì)圍巖的交代程度不同,巖石中的石英含量也不同。在硅化較強(qiáng)的部位,礦體的上、下盤出現(xiàn)強(qiáng)硅化交代蝕變巖。巖石呈暗紅色-灰色,細(xì)粒-隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu),巖石鏡下鑒定,見大量的玉髓和微晶石英,波狀消光明顯,具典型的硅化交代蝕變巖特征。此外,在賦礦圍巖內(nèi)還見到鐵錳碳酸鹽化、碳酸鹽化和電氣石化、綠泥石化、滑石化、重晶石化等蝕變,與硅化形成特征的圍巖蝕變組合。

表2 小孤山地區(qū)地層成礦元素含量表①Table2 Content of metallogenetic elements of every formation in Xiaogushan district

3 礦床成因探討

3.1 地球化學(xué)異常與巖體及礦體的空間關(guān)系

圖3 小孤山礦集區(qū)典型勘探線剖面圖②Fig.3 Cross sections of typical prospecting lines of Xiaogushan intensively m ineralization area

區(qū)域性的地球化學(xué)測(cè)量結(jié)果表明,遼河群具有較高的Pb、Zn、Au、Ag元素豐度。在遼東裂谷的形成期,沉積形成了遼河群下部層位浪子山組、里爾峪組,以陸源碎屑巖和火山沉積巖組合為主,富集了Pb、Zn、Au、Ag、Fe、Cu、B、S等成礦元素;在裂谷發(fā)育期,形成了高家峪組、大石橋組,以碳酸鹽巖建造與火山巖建造組合為主,富集了Pb、Zn、Au、Ag成礦元素;在裂谷消亡期,形成了遼河群上部層位蓋縣組,以陸源碎屑巖為主,以富含Au元素為主要特征。地球化學(xué)測(cè)量結(jié)果表明,沿唐望山花崗巖體與遼河群接觸部存在一條北西向地球化學(xué)異常帶。與區(qū)域內(nèi)遼河群相比,小孤山地區(qū)巖石及土壤中成礦元素Pb、Zn、Au、Ag的含量明顯高于遼河群的平均含量,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過克拉克值。表明小孤山地區(qū)地層明顯受巖體侵入作用的影響,造成了礦物質(zhì)進(jìn)一步富集,使礦區(qū)內(nèi)的巖石及土壤中成礦元素平均含量的增高(表2)。異常帶從巖體向外可劃分為Au、Ag、Pb、Zn-Pb、Zn、Cu、Au、Ag-Pb、Zn、Ag三個(gè)異常帶。Au、Ag、Pb、Zn異常帶分布于巖體與大石橋組三段大理巖接觸部的碎裂巖帶內(nèi),此帶內(nèi)單元素異常分散,異常強(qiáng)度低;綜合異常元素的組合性較差,所獲異常濃集中心不明顯,顯示了熱液在開放系統(tǒng)中運(yùn)移的特征。此帶與巖體邊部的碎裂巖帶具有較好的吻合性,主要分布于葦子溝區(qū)和蟒洞山區(qū)。Pb、Zn、Ag異常帶主要分布于康家?guī)X礦區(qū),與地表含礦帶分布十分吻合,濃集中心明顯,異常強(qiáng)度高,異常元素組合較好,與礦體中成礦元素組合一致,明顯受康家?guī)X斷裂構(gòu)造及其兩盤含礦地層的雙重控制,具明顯的礦致異常特征。Pb、Zn、Cu、Au、Ag異常帶分布于康家?guī)X與蟒洞山之間三段大理巖與二段片巖接觸部附近,異常規(guī)模小而分散,經(jīng)異常查證發(fā)現(xiàn)明了多處礦化,但不構(gòu)成工業(yè)礦體。由本區(qū)的地球化學(xué)異常特征及地質(zhì)情況判斷,葦子溝和蟒洞山區(qū)的礦化作用與康家?guī)X地區(qū)是不同時(shí)期礦化產(chǎn)物。葦子溝及蟒洞山區(qū)異常顯示了巖體侵入晚期與大理巖之間的硅化交代作用所形成的元素地球化學(xué)異常,由Au、Ag、Pb、Zn-Pb、Zn、Cu、Au、Ag兩個(gè)異常帶組成,由于成礦熱液缺少有利的容礦空間,因而未形成大的工業(yè)礦體,僅形成大規(guī)模的礦化。而康家?guī)X地區(qū)(包括蟒洞山部分礦體)的地球化學(xué)異常則顯示了巖體早期侵入階段的巖漿的分異作用中,成礦熱液及巖脈沿層間及斷裂充填過程中形成的礦致異常。

3.2 礦體與脈巖及巖體的空間關(guān)系

地表工程及鉆探資料表明,礦區(qū)內(nèi)的礦體產(chǎn)出與巖體及脈巖具有緊密的空間聯(lián)系,在康家?guī)X礦區(qū)內(nèi)地表及鉆孔內(nèi)發(fā)現(xiàn)的巖脈多達(dá)100余條,礦體與巖脈具有明顯的空間依存關(guān)系,在9號(hào)勘探線(圖3)可見礦體直接產(chǎn)于正長(zhǎng)斑巖脈的上盤,雖然礦體與脈巖這種直接的接觸關(guān)系在康家?guī)X礦區(qū)較少見,但在空間上的距離卻都十分接近,礦體往往產(chǎn)于脈巖邊部的賦礦層位內(nèi),往往通過大斷裂及層間滑脫斷裂與脈巖的侵入通道有著密切的貫通關(guān)系。在葦子溝礦區(qū)內(nèi)礦體則直接產(chǎn)于硅化體的上下盤與圍巖接觸帶內(nèi),這些硅化體與康家?guī)X鉛鋅礦體兩側(cè)經(jīng)常出現(xiàn)的硅化帶在過去的研究中常被稱做硅質(zhì)巖,通過大量的鏡下鑒定及鉆探驗(yàn)證,是蝕變作用形成的硅化體,與巖體的侵入作用關(guān)系密切。鏡下鑒定巖石中存在大量玉髓和微粒石英,波狀消光現(xiàn)象明顯。由于其與硅質(zhì)巖礦物組成十分相似,多被認(rèn)為是硅質(zhì)巖,然而這種觀點(diǎn)與遼河群所經(jīng)歷的綠片相-低角閃巖相的變質(zhì)作用是相矛盾的。含水礦物經(jīng)過低角閃巖相變質(zhì)作用,要發(fā)生脫水作用,微粒石英要次生增大,玉髓和微粒石英是不可能存在的。由些可以判斷,這類巖石形成于區(qū)域變質(zhì)之后。由鏡下特征可以判斷,該類巖石為硅化蝕變巖。葦子溝區(qū)84號(hào)線通過鉆探驗(yàn)證,在強(qiáng)硅化體的深部發(fā)現(xiàn)厚度巨大的碎裂巖帶,花崗巖體與碎裂巖帶在深部直接接觸。巖體-碎裂巖-強(qiáng)硅化蝕變巖-礦體組成一個(gè)成礦系統(tǒng)(圖3)。在蟒洞山區(qū),礦化體產(chǎn)于輝綠巖脈與大理巖接觸部的蝕變帶內(nèi)(圖3)。區(qū)內(nèi)脈巖十分發(fā)育,與巖體早期侵入作用密不可分,巖體在侵入過程中不斷同化圍巖,并在巖體邊部發(fā)生分異作用。在巖漿分異作用過程中發(fā)生結(jié)晶相和流體相的分離,在擴(kuò)散、熔離、分離結(jié)晶和流體的搬運(yùn)作用下,在巖漿期不同階段內(nèi),在花崗巖體的邊部發(fā)生了一系列的巖漿分異作用,生成了本區(qū)內(nèi)復(fù)雜的脈巖共生組合。在巖漿分異作用過程中,巖體與圍巖之間“吞吐”式的物質(zhì)交換與分異作用是同時(shí)進(jìn)行的,脈巖攜帶成礦物質(zhì)沿地層中的斷裂侵入,同時(shí)進(jìn)一步分異出含礦熱液,沿層間滑脫部位充填,形成礦體。

表3 康家?guī)X鉛鋅礦區(qū)碳氧同位素分析結(jié)果表①Table3 Analysis result of carbon and oxygen isotopes of Kangj ialing lead-z inc district

表4 康家?guī)X鉛鋅礦區(qū)硫同位素分析結(jié)果表①Table4 Analysis result of sulfur isotope of Kangjialing lead-zinc district

3.3 礦體與斷裂的空間關(guān)系

關(guān)于小孤山地區(qū)的控礦作用從外在形式上看主要受控于地層及巖性,而實(shí)際上礦體與斷裂具有直接和間接的關(guān)系。首先是受控于層間斷裂的礦體,這些礦體多賦存于大理巖與片巖和變粒巖的互層帶,主要原因是在區(qū)域性的構(gòu)造作用下發(fā)生變形的過程中,容易形成層間滑脫,成為容礦構(gòu)造。而且在礦區(qū)同時(shí)存在許多產(chǎn)于切層斷裂帶內(nèi)的礦體。雖然有些礦體產(chǎn)于大理巖內(nèi),呈似層狀產(chǎn)出,礦石多為浸染狀構(gòu)造,但這并不能說明這些礦體就是沉積作用形成的,這些礦體往往與脈巖在空間上距離較近,并且與脈巖共處于同一個(gè)斷裂系統(tǒng)內(nèi),具有熱液連通的導(dǎo)礦系統(tǒng),由于大理巖孔隙度高,具有較好的滲透率和化學(xué)活性,因此,熱液很容易進(jìn)行晶隙間的滲濾和交代作用,從而形成似層狀礦體?？导?guī)X礦區(qū),經(jīng)過大量鉆孔驗(yàn)證,與成礦帶處于相同層位的地層并非都含礦,所謂的沉積層控機(jī)制在本區(qū)是不成立的。各礦帶都明顯受康家?guī)X斷裂控制。這說明礦體不是直接由地層和巖性所控制,最直接的控礦因素是導(dǎo)礦和容礦的斷裂系統(tǒng)。在康家?guī)X礦區(qū)0線地質(zhì)剖面鉆孔ZK11(圖3)內(nèi)見礦體產(chǎn)于康家?guī)X斷裂帶內(nèi),這充分說明了斷裂的直接控礦作用。同樣在葦子溝和蟒洞山亦是如此,強(qiáng)硅化體和巖脈的產(chǎn)出都受斷裂構(gòu)造所控制?？偠灾?小孤山礦區(qū)礦體產(chǎn)出與各種類型的斷裂是分不開的,斷裂是區(qū)內(nèi)礦體產(chǎn)出的必要因素。

表5 康家?guī)X鉛鋅礦區(qū)鉛同位素分析結(jié)果表①Table5 Analysis result of lead isotope of Kangj ialing lead-z inc district

3.4 穩(wěn)定同位素地球化學(xué)特征

礦區(qū)內(nèi)同位素研究工作較少,僅有少量的同位素分析數(shù)據(jù),雖然不具統(tǒng)計(jì)意義,但是這些數(shù)據(jù)具有十分重要的判別價(jià)值。

3.4.1 碳氧同位素地球化學(xué)特征

區(qū)內(nèi)4件碳氧同位素,其中兩件取自礦體的圍巖,兩件取自非礦體圍巖。樣品數(shù)量較少,不具有統(tǒng)計(jì)意義,但數(shù)值差異較大,足以說明問題。含礦層和地層中的氧的δ18O的值沒有太大差別,變化范圍19.84～20.78‰,分布范圍在正常海相沉積巖和石灰石δ18O的變化范圍內(nèi)(分別為10～44‰和22～36‰)。但碳同位素組成相差較大,非含礦層大理巖δ13C均為正值,并且接近0值,與正常海相沉積碳酸鹽巖十分接近。而含礦層位大理巖δ13C均為負(fù)值,其中25號(hào)樣品δ13C為-6.055,與深源初生碳δ13C值十分接近。這說明含礦層大理巖中的碳酸鹽在成礦過程中發(fā)生了碳的重組合,有兩種可能性,一是含礦熱液萃取了地層中的石墨,并將其帶入大理巖中并與碳酸鹽中的碳發(fā)生置換,由于變質(zhì)巖中石墨貧13C從而使圍巖大理巖中碳酸鹽δ13C值降低;另一種可能是熱液直接與圍巖大理巖發(fā)生蝕變交代作用,使碳酸鹽分解,釋放出富13C的氣體或流體成分,從而造成δ13C值降低。從而可以判斷本區(qū)內(nèi)成礦作用與成巖作用的不是同時(shí)進(jìn)行的,成礦作用要晚于成巖作用。

3.4.2 硫同位素特征

礦區(qū)內(nèi)測(cè)定了6條礦帶內(nèi)礦體中硫化物礦物對(duì)的硫同位素δ34S值,結(jié)果均為正值,變化范圍+4.1～+9.9‰,由于數(shù)值少,不具統(tǒng)計(jì)意義。分析結(jié)果顯示δ34S黃鐵礦>閃鋅礦>方鉛礦,根據(jù)這些硫化物礦物對(duì)硫同素δ34S值,利用硫同位素溫度計(jì),計(jì)算出礦體形成溫度(表),黃鐵礦-方鉛礦硫同位素溫度計(jì)采用分餾方程為:1000lnα=1.03×106T-2(H.ohmoto,1979),閃鋅礦-方鉛礦采用分餾方程為:1000lnα=7.3×105T-2(H.ohmoto,1969)。由計(jì)算結(jié)果可見,礦體成礦溫度集中于148～269℃之間,與爆裂法測(cè)溫所得結(jié)果十分接近。說明成礦流體為中溫?zé)嵋?。這與區(qū)變質(zhì)溫度500～600℃相差甚遠(yuǎn),從而可以初步判定,成礦作用在區(qū)域變質(zhì)作用之后,也說明礦床成因不是由沉積變質(zhì)形成的。

3.4.3 鉛同位素特征

小孤山地區(qū)的鉛同位素研究工作比較少,僅有的三個(gè)樣品模式年齡均為負(fù)值,具有明顯的異常鉛特征,表明了成礦物質(zhì)的多源性,在成礦過程中巖體與地層均提供了成礦物質(zhì)。

4 結(jié)論

綜合上述研究,小孤山鉛鋅金銀礦化集中區(qū)的礦床的成礦物質(zhì)主要來自地層,同時(shí)也有巖體形成時(shí)從其他地質(zhì)體中獲得的成礦物質(zhì)。由區(qū)域內(nèi)巖石、地層成礦元素分析結(jié)果可見,唐望山巖體的各種成礦元素含量均較低,遠(yuǎn)低于里爾峪組、高家峪組、大石橋組和蓋縣組。然而,從巖體的特征值判斷,唐望山巖體屬S型花崗巖,為深部地層重熔形成的花崗巖體。由花崗巖體元素含量與圍巖的元素含量之間的差值可以判斷,巖體在同化圍巖的同時(shí),通過巖漿分異作用,將深部層的成礦元素進(jìn)一步富集并輸送至巖體圍巖內(nèi),這些成礦元素在有利的構(gòu)造部位成礦,從而形成康家?guī)X鉛鋅礦床及葦子峪、蟒洞山的小規(guī)模礦體和礦化,或在巖體的圍巖內(nèi)形成巖石及土壤地球化學(xué)異常。巖體在形成早期階段,同化深部地層(里爾峪組、高家峪組)及其它地質(zhì)體,并在巖體邊部發(fā)生分異作用,形成脈巖及含礦熱液,沿圍巖內(nèi)斷裂系統(tǒng)運(yùn)移就位成礦。在脈巖侵入過程中,脈巖自身分異的含礦熱液,在脈巖兩側(cè)的圍巖內(nèi)形成似層狀礦體,康家?guī)X鉛鋅礦床及蟒洞山部分與脈巖侵入有關(guān)的礦體均屬此種成因。在巖體侵入晚期階段,由于巖漿的溫度和壓力減弱,巖漿同化圍巖、分異和富集成礦物質(zhì)的能力也隨之減弱。巖體與圍巖之間主要以硅化的方式進(jìn)行物質(zhì)交換,并在圍巖內(nèi)早期構(gòu)造中形成大量的強(qiáng)硅化體。由于巖漿本身成礦物質(zhì)含量較低,因而所提供的成礦物質(zhì)也較少,這樣就表現(xiàn)出晚期礦化較弱。由于巖體侵入過程中形成了大規(guī)模的碎裂巖帶,因而造成熱液運(yùn)移系統(tǒng)的開放,從而造成大面積的地球化學(xué)異常,僅在有較好屏蔽作的巖性組合內(nèi)形成小的礦體和礦化,葦子溝及蟒洞山的小規(guī)模礦體、礦化均屬此種成因類型。

[注釋]

① 遼寧地質(zhì)勘查局礦產(chǎn)地質(zhì)研究所.1993.遼吉重點(diǎn)成礦區(qū)帶(遼東段)金銀多金屬綜合勘查與研究總結(jié)報(bào)告

② 遼寧省有色地質(zhì)局沈陽地質(zhì)勘查院.2003.遼寧省海城市小孤山礦集區(qū)鉛鋅多金屬普查找礦報(bào)告

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[附中文參考文獻(xiàn)]

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DONG Cun-jie1,2, CHEN Ren-yi3, ZHAO Jin-cai2, ZHOU Wen-guang2, SUN Yu-long4, ZHAO Xiang-yan2
(1.China University of Geosciences,Beijing 100083;2.Shenyang Geological Exploration Institute,Liaoning Nonferrous Geological Exploration Institute,Shenyang 110121;3.China Geological Survey,Beijing 100037;4.The third Geology and M ineral Resources Exploration Institute,Shandong Province 264000)

Exploration results show that themineralization of the Xiaogushan deposit is controlled by granitemass and vein rocks,faults and strata.The carbon and oxygen isotopes exhibit a distinct difference between marble surrounding orebody and nor malmarble,which are+0.186 and-6.055,respectively.It implies thatmineralizationwas after lithogenesis in thismineralized ditrict and caused by hydrothermal alteration in themineralizaton process.The lead-isotope ages are all negative,indicative of conspicuous lead anomalies.Meanwhile,it shows that ore-formingmaterial came from many sources.According to the chemical content of Indo-China epoch granite mass in Tangwangshan of this area,the characteristic parameters are calculated,which show that the Tangwangshan granite mass is of S-type granite,ofwhich the abundances of metallogenetic elements,such as Pb,Zn,Au and Ag,are all lower than the formation of the Liaohe group.So,we can conclude thatwhen the granite intruded in the early stage of Indo-China epoch,it captured and assimilated the surrounding rocks.Meanwhile,the differentiation happened on the fringe of the granite mass,and lots of veins for med in this process.Besides,in this process,lots ofmetallogenetic elements of the surrounding rocks were captured and concentrated,and these ore-forming materials were sent to the faults in the surrounding rocks and forming orebodies,or forming large-scale geochemical anomalies.In the later stage of the intrussion of the granite mass,the capability of it to assimilate the surrounding rocks reduced,and the capability to concentrate metallogenetic elements correspondingly declined. Meanwhile,a large-scale cataclastic rock belt formed in the contact zone between the granite mass and surrounding rocks,which is an open system for hydrothermal fluid migration.In this stage,themain way to exchange contents between granite mass and surrounding rocks is silication,so a large-scale silication belt and geochemical anomaly belt formed.Because of shortage ofmetallogenetic material,only s mall orebodies and mineralization were produced in this stage.

geochemical anomaly,cataclastic rock,S-type granite,Xiaogushan

book=7,ebook=403

P611.1+P612

A

0495-5331(2010)04-0599-10

2010-04-06;

2010-06-10;[責(zé)任編輯]鄭 杰。

董存杰(1969年-),男,地質(zhì)高級(jí)工程師,長(zhǎng)期從事地質(zhì)找礦工作,Email:dcj196909@163.com。