云南昌宁薅坝地锡矿花岗岩特征

2019-03-21石德强龙兴跃

资源环境与工程 2019年1期

尹近, 石德强, 龙兴跃

(1.湖北省地质局第四地质大队,湖北咸宁 437100; 2.云南省地质矿产勘查院,云南昆明 650000)

滇西锡矿带是中国重要的锡矿带之一,滇西花岗岩与锡矿床的成因有密切的关系。众多学者将滇西花岗岩分为准原地再生花岗岩、高侵位重熔花岗岩、断裂变质花岗岩、中酸性浅成侵入花岗岩及碱性花岗岩5种类型,并总结出滇西含锡花岗岩的特征为:酸性程度高,SiO2平均含量>70%;碱性程度高,Na2O+K2O含量>7.5%;基性组分含量低,并且分异程度高,分异指数一般在85以上[1-3]。前人大多把薅坝地花岗岩划分为断裂变质花岗岩,并通过其特征判定属于非含锡花岗岩之列。

1 区域地质背景

本区位于云南省西部,夹持于古特提斯缝合带与新特提斯缝合带之间,为青藏高原冈底斯构造岩浆岩带的东(南)延部分[4]。自晚古生代以来经历了长期且复杂的地质演化过程,共分为4个演化阶段:加里东期—海西期的原特提斯阶段,晚海西期—印支期的古特提斯阶段,燕山期的中特提斯阶段和喜马拉雅期的新特提斯阶段。滇西锡矿带主要受中酸性高侵位的S型重熔花岗岩控制。含锡花岗岩一般为中浅成—中深成相的复式侵入体,普遍具有明显的分异演化特点。矿床多为与改造型花岗岩浆活动有关的原生锡矿床,与岩浆作用关系密切,成矿时代与成岩时代基本一致。锡成矿带总体沿区域构造线呈近NS和NE向展布,区域性隆、坳构造和深断裂控制了岩体及锡矿床的产出[5]。已查明的锡矿床主要产于深断裂两侧,例如龙川江—瑞丽断裂、澜沧江断裂和怒江断裂等(图1)。

研究区地层发育不齐全,仅有古生界、中生界及新生界部分地层;岩浆侵入主要以燕山期花岗岩为主,为矿床的形成提供了主要的物质来源。区内构造复杂,主要以北西向的断裂为主,为成矿物质的运移和富集提供了有利的通道和容矿场所[6]。

2 矿区地质特征

矿区位于薅坝地断裂(F1)与水草洼断裂(F2)所夹持的堑沟式断陷构造带内(图2)。区内发育一系列次级NW-NNW向断裂和褶皱,形成了矿区的骨架性构造。该组断裂和褶皱控制着锡矿体的形成和分布。区内出露地层为寒武系、三叠系、第三系和局部分布的第四系地层。癞痢头山花岗岩体的岩床状和岩枝状分枝体,侵入于下第三系以下的各地层中。

2.1 地层

矿区主要含矿地层为上三叠统碎屑岩类。岩性主要为灰黑色砂砾岩、粉砂岩夹石英杂砂岩、炭质页岩、灰岩、透镜状石英杂砂岩等,厚约400 m。其顶部的夹于页岩中的石英杂砂岩,厚约30 m,是锡矿体的赋存部位。上三叠系之上为始新世珠山群,两者为不整合接触,由灰—浅紫红色粉砂岩、页岩、杂砂岩及砂砾岩组成。矿区基底地层为前寒武系勐统群微晶片岩,与上三叠统为断层接触。

2.2 构造

图1 滇西区域地质矿产简图(据文献[4]修改)Fig.1 Geology and mineral resources in western Yunnan1.中生代地层;2.晚古生代地层;3.早古生代地层;4.元古生代地层;5.燕山期花岗岩;6.印支期花岗岩;7.海西—印支期花岗岩;8.加里东期花岗岩;9.大型锡矿床;10.中、小型锡矿床;11.断裂及编号;12.研究区;F1.龙川江—瑞丽断裂;F2.怒江断裂;F3.温泉断裂;F4.澜沧江断裂;F5.昌宁澜沧断裂;F6.柯街断裂;F7.南定河断裂;F8.黑河断裂;F9.密支那断裂;F10.红河断裂。

区内构造发育,主要断裂及褶皱延伸方向呈NW向,与区域构造线方向一致。现简述如下:

薅坝地断裂(F1)位于矿区西侧,倾向NE,倾角40°～60°。长达几十千米,发育有一条挤压破碎带。该断裂东侧的次级断裂控制着矿区大部分的矿体,断裂带内也有多处蚀变矿化,显示出它与成矿关系密切,为矿区的一级控矿构造。矿区东侧的水草洼断裂(F2),倾向233°～260°,倾角52°～78°,其性质、规模和控矿特点与薅坝地断裂相类似,同样为矿区主要的控矿构造。

矿区内褶皱主要轴向NW-NNW,呈褶幅不大的宽缓波状起伏的复式背向斜,褶皱轴有呈不连续的右形“多”字形排列的特点,晚期NNE-EW向次级小褶皱有叠加现象,且遭断层破坏而残缺不全。山背后—竹林山向斜分布于矿区东部,是矿区主要矿体的赋存构造。从北到南由山背后、竹林山、烂坝塘等大致排列在一条总轴向310°～335°线上的复式向斜组成,长2 km,宽500 m左右。其中可见多个宽度十数米,褶幅<10 m的次级背向斜呈右形“多”字形排列产出,向斜两翼倾角平缓,一般在10°～30°间,次级小褶曲较多。矿体的产出与褶皱关系密切,由于具有多期活动的性质,故对岩体和矿体有破坏作用。

图2 薅坝地锡矿区地质简图(据文献[3]修改)Fig.2 Geological sketch of Haobadi tin mining area1.第四系;2.第三系始新统珠山群粉砂岩、砂砾岩;3.上三叠统砂砾岩、杂砂岩;4.寒武系勐统群微晶片岩;5.花岗岩;6.地表矿体;7.背斜;8.向斜;9.断层破碎带;10.断层及编号。

2.3 岩浆岩

矿区出露的岩浆岩有燕山晚期—喜山早期的火山岩和侵入岩两类。火山岩有喷出岩和次火山岩两种,产出于上三叠统地层中,岩性有蚀变杏仁状玄武岩、凝灰岩和杏仁状钠长粗面岩等基—中性岩及偏碱性岩产出。侵入岩以中酸性—酸性系列的黑云母斜长花岗岩、黑云母花岗闪长岩、黑云母二长花岗岩为主,属癞痢头山花岗岩的分枝小岩体。此外,还有少量规模不大的霏细斑岩、钠长斑岩和煌斑岩类脉岩产出。

区内与成矿有关的岩浆岩是燕山晚期的薅坝地花岗岩体,它由矿区东侧的癞痢头山岩株及矿区内的七个岩枝组成。经钻探证实它们在地下是深部相连的整体。铷锶法和钾氩法测定的单矿物黑云母年龄值分别为64.7 Ma、64.6 Ma和62.37 Ma,故属燕山晚期的产物[7]。薅坝地锡矿均产于离岩体一定距离的围岩中,岩体与锡矿体的产出部位具有密切的空间关系。

2.4 矿体特征

矿体分布于从东到西的三个NW向矿带中,赋存于距花岗岩顶约160 m范围内的上三叠系上部石英砂岩夹层中,有明显层控和岩控的特点。矿体长400～1 800 m,水平投影宽100～350 m。矿带长轴展布320°～335°,矿体呈大小不等的似层状、透镜状及豆荚状于矿带中产出。这些大小不等的矿体互相叠置呈叠瓦状或断续分布而组成工业矿体。矿体中锡含量多分布在0.54%～1.37%,含锡矿石可划分为两大主要自然类型,即锡石—石英—电气石型矿石和硅化电气石化含锡石石英杂砂岩型锡矿石,以及非常次要的锡石—石英—电气石角岩型锡矿石。

2.5 围岩蚀变

围岩蚀变以硅化、电气石化和黄铁矿化为主,含少量毒砂和磁黄铁矿。其中与锡矿较为密切的为硅化,其形成最少有三个阶段:①第一阶段。硅化石英带油脂光泽,透明度较好,常遭构造压碎,与锡矿化关系不大;②第二阶段。硅化石英常以锡石—电气石—石英脉或不规则脉及团块的形式产出,呈乳白,米黄及浅灰色,不透明,与锡矿化最为密切;③第三阶段。硅化石英呈米黄色及乳白色,也可见浅灰色,混浊,透明度差,常呈脉状产出,常有颗粒较粗的锡石不均匀分布其中,可见很少量电气石散粒出现于局部,与锡矿化关系较密切。

3 与成矿有关花岗岩的特征

3.1 岩性特征

薅坝地花岗岩各岩体岩性总体相同,均为黑云母花岗岩类,这与含锡花岗岩的岩石类型较为一致[2]。根据结构、构造、长石类型,可将岩体划分为黑云斜长花岗岩、黑云二长花岗岩、黑云花岗闪长岩。岩石多为中粒结构、部分具似斑状构造,总体上显不同的片麻状构造和压碎—碎裂—糜棱构造。主要出现于岩体边部,岩体内部仅沿一定间隔的挤压构造带出现。

由于岩浆遭受明显的同化混染作用,故岩石组分也表现出明显的不均一性,其矿物组成含量是:斜长石20%～40%,局部可达55%,钾长石5%～35%,石英20%～35%,黑云母5%～20%。围岩捕掳体受同化形成的黑云母花岗质片麻岩和黑云长石片麻岩中,石英、黑云母含量一般偏高。据黑云母化学成分的特点,黑云母含锡量为44×10-6,较滇西其它含锡花岗岩为低[3]。

花岗岩中锡主要存在于黑云母、钛铁矿、榍石、角闪石中。随着岩浆演化,黑云母中承载的锡释放出来,进入晚期的成矿溶液中,最终形成锡矿。这可能是本区花岗岩岩体含锡较高,而黑云母中锡含量较低的原因之一。

3.2 副矿物特征

花岗岩中副矿物以锡石、电气石、锆石为主,次为钛铁矿、磁铁矿、绿帘石、磷灰石、金红石、独居石、榍石、白钨矿、黄铁矿、方铅矿等。锡石含量最高可达1 g/t。花岗岩副矿物含有较多的电气石,电气石富含挥发组分B。已有实验表明,B对酸性岩浆的演化有着很重要的作用,它能使熔浆的粘度降低,升高流动性,促进岩浆的液态分离,此外B也是岩浆期后的重要矿化剂,能使溶液含锡络合物的溶解度升高。由于薅坝地花岗岩全岩含Sn、B较高,岩浆在向上运移过程中,碰上富Sn、B的地层,岩浆的高温导致富锡围岩中锡的活化,向含矿流体中转移,使其Sn含量增加,有利于锡矿的形成。富含电气石也是滇西中带、东带含锡花岗岩的重要特征[8]。

岩体中的锆石,有晶形完好的自形晶和浑圆状颗粒两种晶形,自形晶者为岩浆岩结晶产物,浑圆状颗粒者应属同化围岩中的矿物组分。自形晶锆石,经电镜扫描,具明显的环带结构。从锆石环带说明岩体形成时岩浆化学成分和物理化学条件有多次改变。岩石中出现副矿物榍石与岩体的化学成分(铝过饱和类型)不协调,应属同化围岩之残余副矿物组分。

3.3 岩石化学特征

薅坝地花岗岩的岩石化学成分如表1所示,将其与1997年黎彤[9]计算的中国花岗岩的平均化学成分和世界花岗岩平均成分相比[10],区内花岗岩酸碱组分SiO2和Na2O+K2O均偏低。而TiO2、Fe2O3+FeO和MgO普遍偏高,表明基性程度偏高,属于花岗闪长岩类。这可能与同化混染大量的围岩成分有一定的关系。对表中岩石化学成分运用Gokit进行岩浆系列判别图解,岩石大部分落入高钾钙碱性系列中(图3)。主要化学特征数值是A/CNK值>1.11,K2O/Na2O=1.11～3.24,根据C.I.P.W法计算标准矿物中,岩石分异指数偏低,为62.8～80.15,里特曼组合指数1.04～2.11。因此,薅坝地花岗岩为酸、碱度较低的高钾钙碱系列铝过饱和岩石。与滇西典型的含锡花岗岩有一定的差距。

表1 薅坝地花岗岩岩石化学成分表(据文献[3])Table 1 Petrochemical composition table of granite in Haobadi area

图3 花岗岩K2O-SiO2图解Fig.3 K2O-SiO2 diagram of granite

但在对花岗岩的样品和世界含锡花岗岩在SiO2/10-CaO+MgO-Na2O+K2O的图解(图4)中发现,大多数样品都处于世界含锡花岗岩中[11]。表明薅坝地花岗岩岩石化学特征属世界含锡花岗岩之列。且本区岩石含Sn达36×10-6,高于滇西含锡花岗岩的平均值,显示出岩体具有较好的成锡能力。

3.4 稀土含量与氧同位素特征

薅坝地花岗岩稀土总量245×10-6～289×10-6,σEu0.24～0.29,中等负铕异常,∑Ce/∑Y为3.5～3.6,岩石分异程度不高。花岗岩δ18O为5.97%,属于岩浆水的范围。但石英单矿物氧同位素计算出的δ18O值为11.21%～11.89%,差别较大[3]。这种情况的出现可能是由于花岗岩遭受到后期的蚀变比较严重,特别是长石绢云母化,使岩石中δ18O的含量减少。石英是耐风化矿物,其氧同位素应较为稳定,可靠度较高。综合分析,该岩体是属于高18O花岗岩,主要来源于硅铝地壳物质的重熔。

图4 薅坝地花岗岩和世界含锡花岗岩在图解中的投影Fig.4 Projection in graphics of Haobadi granite and tin-bearing granite in world

3.5 岩体对成矿的控制作用

区内矿体的产出严格受构造和岩性因素的控制,并且在空间分布上与花岗岩体的分布密切相关。矿体产出部位常与花岗岩体相伴产出。在平面上距坡头、水草洼岩体60～300 m;在剖面上,矿体产出与上述花岗岩体下面相连的岩床之上100～200 m上三叠统顶部层间破碎带中,而无一个工业矿体直接产出于花岗岩体接触带上或岩体之内,显示出了较好的空间分布特征。总之,在薅坝地锡矿区,花岗岩是成矿的首要条件,花岗岩体的形成是控制区内锡的成矿作用的主导因素。

此外,花岗岩的包裹体成分复杂,高盐度、富含CO2以及生动包裹体的出现也说明本地区内的花岗岩体的有利成锡的一面。并且矿石中石英内的气液包裹体,其所有特征都与花岗岩石英中的包裹体相似。对矿区一些黄铁矿和毒砂样品进行硫同位素的测定,δ34S变化范围较小,与陨石硫接近,表明硫来源于深部岩浆。因此,薅坝地花岗岩与锡矿的形成具有一定的成因联系。