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典型矿集区深部成矿作用

时间:2023-10-04 理论教育 版权反馈
【摘要】:(一)铜绿山矿田深部成矿作用1.铜绿山矿田成矿模式燕山期,中酸性岩浆沿印支期形成的北西西向深断裂向上侵位于大冶组和嘉陵江组大理岩层中。深部矿化特征显示,碳酸盐岩层呈残留体深入岩浆岩而形成的矿体规模较大,呈捕虏体被岩浆岩包围形成矿体规模较小。成矿物质来自深部成矿流体系统。

典型矿集区深部成矿作用

(一)铜绿山矿田深部成矿作用

1.铜绿山矿田成矿模式

燕山期,中酸性岩浆沿印支期形成的北西西向深断裂向上侵位于大冶组和嘉陵江大理岩层中。由于岩浆动力和侵蚀作用,部分大理岩层被捕获或残余在侵入岩体中。岩浆的AFC过程及快速上升减压造成含矿流体大量出溶。在流体作用下,被捕获大理岩层通过双交代作用与岩体发生物质交换,在接触带形成矽卡岩。在成矿流体和矽卡岩化持续作用下,导致大理岩体积收缩而形成低压区;成矿流体在压力驱动下不断从岩体向低压区汇聚,导致流体卸载铁质在矽卡岩中淀积形成磁铁矿体。随着成矿流体温度不断降低和硫逸度升高,发生铁铜硫化物沉淀,叠加在早期形成的磁铁矿集合体之上,形成铜绿山矿田典型的铜-铁矿体。成矿流体系统演化晚期,流体以富硫、铜和金等为特征,向更浅部或更外围运移;在碎屑岩岩层中形成各种细脉状、角砾状铜金矿脉,构成矿田内典型的铜金矿体。

2.铜绿山岩体对成矿的控制

铜绿山岩体岩石类型及其地球化学特征符合铁铜矿化成矿岩体的专属性特点。大量钻孔资料显示,铜绿山岩体从地表浅部向深部、更深部,由石英二长闪长玢岩、斑状石英二长闪长岩变化为石英二长闪长岩,显示清晰的岩相分带特征;岩体的斑状结构和似斑状结构是典型不平衡结构,表征岩浆快速冷却和流体过饱和,是成矿岩体重要特征。这是铜绿山岩体有别于以等粒结构为特征的阳新大型杂岩体的重要特点,是其具有优越成矿条件的重要原因。成矿流体集聚和矿化一般集中在岩体顶部带;因此,矿体主要集中在石英闪长玢岩岩相带或似斑状石英闪长岩岩相带,铜绿山矿田铜-铁矿体的埋藏深度很可能受这一因素制约。这是围绕铜绿山岩体找矿应遵循的规律。

3.岩体-沉积岩层-接触带构造耦合控矿

铜绿山铜-铁矿床的浅部与深部矿化特征和空间矿化规律表明,无论浅部还是深部矿化均符合矽卡岩型矿床的一般成矿规律;即:铜-铁矿体的集中分布受控于岩体-沉积岩层-接触带构造的耦合。当沉积岩层为碳酸盐岩时,这种耦合对成矿产生巨大的影响:①严重破坏硅酸盐岩浆的化学平衡,导致岩浆流体出溶和成矿物质卸载;②硅酸盐熔浆与碳酸盐岩层相互作用形成的高密度矿物(如石榴子石、透辉石等),导致岩石体积亏损而形成负压空间,促进岩浆系统中流体出溶。这些可能是铜绿山矿床大量成矿物质围绕岩体-碳酸盐岩层-接触带构造卸载的重要原因。当沉积岩层为硅铝质碎屑岩时,这种耦合则形成热液角砾岩型铜-金矿化,如鸡冠嘴铜金矿床。深部矿化特征显示,碳酸盐岩层呈残留体深入岩浆岩而形成的矿体规模较大,呈捕虏体被岩浆岩包围形成矿体规模较小。因此,研究接触带附近岩体中碳酸盐岩顶悬残留体分布特征是寻找铜-铁矿体的关键

(二)月山矿田深部成矿作用

1.成矿期与成矿阶段

根据朱冲矿床地质特征,可划分出2个成矿期、4个成矿阶段:

(1)矽卡岩期,包括的成矿阶段为早期矽卡岩阶段和晚期矽卡岩阶段。早期矽卡岩阶段以不含水矽卡岩矿物组合为特征;主要形成石榴子石、透辉石等钙镁铝硅酸盐矿物。晚期矽卡岩阶段则以含结构水的矽卡岩矿物组合为特征,主要形成绿帘石、阳起石等矿物,是磁铁矿形成的重要矿化阶段。

(2)石英-硫化物期,包括的成矿阶段为硫化物阶段和石英-碳酸盐阶段。硫化物阶段以中—高温热液矿物组合为特征,主要形成黄铜矿、辉钼矿、闪锌矿黄铁矿、磁黄铁矿、硫镍钴矿等金属硫化物;同时,在该阶段的早期仍有磁铁矿形成。石英-碳酸盐阶段以中低温热液矿物组合为特征,主要形成石英和碳酸盐矿物。

2.矿床地球化学

(1)朱冲矿床的磁铁矿地球化学特征表明,矿床的形成与岩浆热液关系密切,而且明显受接触带双交代作用的影响。其成矿系统的演化轨迹为:早期为高温的岩浆气液,随后逐步演化为典型的矽卡岩型热液系统。龙门山矿床的成矿深度、成矿环境与朱冲矿床存在差异,导致其成矿流体演化轨迹明显不同。(www.xing528.com)

(2)岩浆岩中黑云母地球化学特征表明,月山岩体的岩浆-热液体系中氧逸度明显高于总铺岩体与五横岩体;朱冲矿区深部岩体的成岩温度和氧逸度,明显高于较浅部月山岩体的成岩温度和氧逸度。

(3)朱冲矿床的S-Pb-O同位素特征表明,接触带发生的双交代作用导致地层物质加入到成矿系统,但成矿金属主要来自岩浆系统;早期岩浆水在双交代作用中形成具有岩浆水+地层封存水性质的流体;随着进一步的成矿演化,流体中大气降水成分逐渐增加。

(4)流体包裹体研究显示,晚矽卡岩阶段大量晶出磁铁矿的温度在500℃左右;石英-硫化物期2个成矿阶段的成矿温度分别为270℃(硫化物阶段)和110℃(石英-碳酸盐阶段)。成矿系统近似为NaCl-H2O体系,流体盐度明显从高盐度向低盐度演化;在石英-硫化物期的硫化物阶段,流体盐度高达39.4%~40.2%,表明该成矿阶段流体以岩浆水+地层封存水为主;石英-碳酸盐阶段的流体盐度降低至11.2~18.1%,表明成矿后期有大量天水加入。

3.成矿模式

与一般矽卡岩型矿床模式相比,朱冲矿床成矿模式具有以下特点:

(1)月山岩体的岩浆源区很可能在地壳底部与岩石圈地幔交界处;在中国东部燕山期地球动力学背景下,软流圈上拱的地幔热流/地幔柱作用,导致底侵玄武岩或玄武质下地壳发生部分熔融,形成具有埃达克质特征的中酸性岩浆。

(2)成矿物质来自深部成矿流体系统。研究业已表明,月山地区的月山岩体、总铺岩体和五横岩体具有相似的岩浆源区与地球化学特征,但三者的成矿能力截然不同。对此,普遍解释为形成月山岩体的岩浆熔体含水量较高,因而该岩体蚀变作用普遍、金属成矿作用强烈(周涛发等,2005)。本次研究引用“透岩浆流体成矿作用理论”(罗照华等,2007),认为岩浆系统与成矿流体系统是两个独立的地质体系。月山岩体的较强成矿能力,源于岩浆系统在源区叠加了成矿流体系统,进而表现出熔体水过饱和特征。

(3)控矿地质因素耦合是矿体定位的关键。尽管成矿岩体、接触带构造和碳酸盐岩地层是矽卡岩型矿体形成的3个必备地质要素,但仅当三者耦合时,成矿系统才会发生成矿物质卸载及矿体定位。因此,控制朱冲矿床的矿体形成有利部位,是月山岩体与三叠纪碳酸盐岩地层接触带;接触带凹凸构造以及与小型褶皱、断裂叠加部位,更有利于矿质淀积。

(三)对深部矿化的认识

综合分析上述两个矿田典型矿床深部成矿作用的研究成果,思考、总结有关深部矿化的认识如下。

(1)就这两个矿田而言,关键控矿因素是具有成矿能力的燕山期岩浆岩;离开这一因素讨论控矿构造与控矿地层,则有“皮之不存,毛之焉附”之感。透岩浆流体成矿作用理论将岩浆和成矿流体视为性质完全不同的两个体系;它们耦合有利于上升,解耦有利于成矿。根据该理论,可通过野外观察判别岩体成矿能力:耦合过成矿流体的岩浆岩体中,必然留下各种流体的地质印迹,如强烈的热液蚀变、含金属硫化物细脉等,甚至可见各种矿化。

(2)尽管本次工作获得一些浅部与深部成矿过程中介质物理化学性质的差异,但从控矿地质因素、矿化类型以及成矿模式来看,铜绿山矿田和月山矿田的浅部与深部金属成矿作用明显具有一致性。因此,对两个矿田成矿系统的结论性评价为:无论在浅部还是在深部,金属成矿作用同属一个岩浆-成矿流体系统,受到相同的地质因素控制。例如,无论矽卡岩型矿体埋深多少,成矿岩浆岩体-碳酸盐岩地层-接触带构造是不可或缺的控矿地质因素。

(3)两个矿田的典型矿床地质特征分析表明,无论矿体埋深多少,成矿作用总是集聚于侵入岩体的顶部及前锋部位。这种现象显然与成矿流体的流体动力学有关。由此表明,矿化不可能在一个岩浆岩体中无限向下延伸。因此,所谓的深部矿化,实际上就是埋深较大的侵入岩体顶部及前锋部位矿化。根据这一地质事实,深部找矿部署应着力于寻找深埋藏的岩体顶部及前锋部位的接触带。

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