云南砚山玛瑙矿成矿地质特征及成因探讨

张艳韬, 郑天平, 马变变

(云南省地质矿产勘查开发局第二地质大队, 云南 文山 663099)

云南省砚山县玛瑙矿大地构造位置处于上扬子陆块区, 泸西被动陆缘带与富宁—那坡被动陆缘带交接部位, 受北西向文-麻深大断裂与广南-富宁断裂夹持, 区域构造形迹向北凸出的弧形构造带西侧砚山断陷盆地内。 区域内火山岩浆活动强烈, 金属、 非金属矿产较为丰富(图1)。 由于文-麻断裂、 广南-富宁断裂两条深大断裂的持续活动, 部分深切达上地幔, 构成岩浆上升通道, 矿区派生正断裂F1、 F2形成了砚山断陷盆地边界, 并造成区域内中酸性火山岩浆爆发、 溢流或深成相、 浅成侵入以及下芦柴冲现代热泉。 深成相或浅成侵入相花岗斑岩零星侵位于砚山断陷盆地西侧龙潭寨一带奥陶统地层中。 爆发-溢流-沉积相酸性喷出岩(Eλπ) 分布砚山断陷盆地东南侧白泥井-石头寨-下芦柴冲一带, 大致沿F2断裂断续延伸约15Km, 宽90m～210m; 以下芦柴冲矿区为例, 中酸性喷出岩(Eλπ) 喷发不整合于古近纪湖泊相沉积砚山组(Ey) 砾岩之上, 被新近纪小龙潭组(N1x) 粉砂岩整合覆盖, 其活动时代相当于喜马拉雅运动第Ⅱ幕(表1)。

表1 滇东南地区喜马拉雅运动划分表Tab 1. Himalayan Division in SE Yunnan

1 矿区地质

1.1 矿区地层

区内出露地层有中生代二叠系下统阳新组(P1y)、 三叠系下统洗马塘组(T1x)、 新生代古近系砚山组(Ey)、 新近系小龙潭组(N1x)、 第四系(Q) 等。 由老自新分述如下:

(1) 二叠纪下统阳新组(P1y): 为浅灰、 灰白色厚层至块状砂屑粉晶灰岩、 粉晶砂砾屑灰岩夹生物碎屑灰岩。 厚603m。

(2) 下三叠统洗马塘组(T1x): 自上而下岩性为浅灰色、 灰黄色页岩(或泥岩) 与黄色、 灰紫色泥质粉砂岩不等厚互层; 底部为灰绿色砂砾岩, 体现滨浅海相碎屑岩沉积特征。 厚度大于50m。

(3) 古近系砚山组(Ey): 上部为灰红色砂砾岩, 下部为灰紫色、 砖红色斑点状钙质粉砂质泥岩、泥灰岩、 含砾泥质粉砂岩、 灰质砾岩, 体现山间湖泊边缘相沉积特征, 厚度大于106. 64m。

(4) 新近系小龙潭组(N1x): 上部为砖红色粘土岩; 中部为砖红色钙质粉砂质泥岩; 下部为砖红色钙质粉砂岩夹砖红色、 灰色泥灰岩, 体现湖泊相沉积特征, 厚度大于74m。

(5) 第四系(Q): 由灰砖红色粘土、 灰黄色砂质粘土等组成。 厚度约0～20m。

图1 砚山县玛瑙矿区域地质简图Fig 1. Regional Geological Sketch Map of Yanshan Agate Deposit

1.2 矿区构造

区内构造以断裂为主, 矿区北东向的F2断裂和F1断裂为同生断裂, 控制下芦柴冲-布革-带中酸性喷出岩(Eλπ ) 的分布(图1)。 断层裂在二叠系下统( P1y) 碳酸盐分布区表现为压剪性。 在中酸性喷出岩分布区表现为张剪性, 张裂隙优选发育方位为北东, 具脉体充填, 与玛瑙矿相配套; 剪性裂隙优选发育方位北西向, 多与断裂走向大角度相交, 反映矿区构造应力场经历复杂演化, 可能早期为张性,给火山岩浆活动提供通道, 晚期表现为压扭性逆断层性质, 对玛瑙矿体无影响。

1.3 矿区岩浆岩

矿区受隐伏文山-下芦柴冲-阿猛断裂(F2) 的影响, 岩浆活动以裂隙式中酸性岩浆喷发为主, 形成火山碎屑岩-火山熔岩的火山岩建造, 夹持于新近系小龙潭组(N1x)、 古近系砚山组(Ey) 间, 呈现带状宁静裂隙式喷溢特征。 在下芦柴冲-布革一带, 控制走向长1500m, 宽0 ～250m, 面积0. 31Km2。通过实测4 条地质剖面及施工工程揭露, 将区内中酸性喷出岩( Eλπ) 自下而上划分为Ⅰ、 Ⅱ两个旋回。

(1) 旋回Ⅱ(Eλπ2): 该次火山喷发后火山活动减弱, 出现了相对静止的溢流阶段, 体现晚期溢流-降落相特征。 由于晚期溢流具多期性, 时间较长, 形成具似层状构造的溢流相流纹岩、 气孔状流纹斑岩、 珍珠岩(膨润土) 层及降落角砾岩、 含钙质砾石凝灰岩等, 并在气孔状流纹岩与珍珠岩(膨润土) 结合部位形成玛瑙矿层。 以含钙质砾石凝灰岩为标志与小龙潭组划分。 厚度0～136. 43m。

图2 火山岩(Na2O+K2Owt%) -SiO2 (TAS) 化学分类图Fig 2. (Na2O+K2O) -SiO2 Chemical Classification of Volcanic Rock

(2) 旋回Ⅰ(Eλπ1): 该次火山喷发猛烈, 体现初期爆发-溢流相-降落沉积相。 初期爆发产物为流纹质凝灰集块岩、 熔结凝灰角砾岩, 被晚期溢流形成顶部珍珠岩(膨润土) 层所覆盖, 随着后期火山活动的减弱, 形成溢流相气孔状流纹岩, 局部与降落沉积相凝灰岩互层, 并在气孔状流纹岩与珍珠岩(膨润土) 结合部位形成玛瑙矿层。 厚度0～45. 95m。

经采集5 件代表性玛瑙矿围岩样品进行硅酸盐结果分析(表2), 据火山岩Na2O+K2O-SiO2(TAS)化学分类图(据Le Bas et al., 1986), 结果均处于酸性岩区域(图2), GS2、 GS3、 GS5 处于英安岩区,GS1、 GS4 处于流纹岩区。

表2 玛瑙主要围岩硅酸盐化学成分表(%)Tab 2. Chemical Analysis of Silicate of Main Wall Rock of Agate

2 矿体地质

2.1 矿体特征

通过勘查, 目前已发现V1、 V2两个玛瑙矿体, 均沿中酸性喷出岩溢流相气孔状流纹岩呈似层状与气孔状流纹岩协调平行产出(图3), 顶、 底界线清晰, 控制埋深0～58. 43m, 平均厚度1. 61m～2. 81m,平均含矿率23. 97～41. 70Kg / m3。 特征如下:

(1) V1矿体: 控制走向长1454m, 倾向斜深0 ～68m, 沿走向、 倾向均未圈边。 矿体呈似层状产于中酸性喷出岩第一喷发旋回气孔状流纹岩与珍珠岩(膨润土) 结合部位, 其空间展布与气孔带熔岩协调一致, 具上缓下陡变化特征, 走向呈北东向, 倾向北西, 倾角23° ～43°。 单工程厚度0. 63m～5. 92m、平均1. 61m, 玛瑙原石含矿率5. 36～147. 37Kg / m3, 平均41. 70Kg / m3, 厚度与原石含矿率变化较均匀。顶、 底界线清晰, 顶板为气孔状流纹斑岩、 底板为珍珠岩膨润土化后形成的透长石斑岩或含凝灰质透长石斑岩; 玛瑙原石呈似砾状被粘土化珍珠岩(透长石斑岩或含凝灰质透长石斑岩) 松散胶结, 胶结方式类似于碎屑岩砂矿中的基底式。

(2) V2矿体: 控制走向长1335m, 倾向斜深33m ～111m, 沿走向、 倾向均未圈边。 矿体呈似层状产于中酸性喷出岩第二喷发旋回气孔状流纹岩与珍珠岩(膨润土) 结合部位, 其空间展布与气孔带熔岩协调起伏变化, 走向呈北东向, 倾向北西, 倾角20° ～43°。 单工程厚度1. 07m～7. 86m、 平均2. 81m,玛瑙原石含矿率9. 33～88. 27Kg / m3, 平均23. 97Kg / m3。 厚度与原石含矿率较均匀。 顶、 底界线清晰,顶板为气孔状流纹斑岩、 底板为珍珠岩(膨润土化透长石斑岩或含凝灰质透长石斑岩); 玛瑙原石呈似砾状被粘土化熔岩(膨润土) 松散胶结, 胶结方式类似于碎屑岩砂矿中的基底式。

图3 砚山县码瑙矿3 号勘探线剖面示意图Fig 3. Section Sketch Map of Exploration Line of Yanshan Agate Deposit

另在V1、 V2近地表0 ～5m 范围内珍珠岩高度风化形成第四系残积型黑色粘土玛瑙( 俗称 “ 明料” ) 层, 玛瑙呈不规则碎块状、 饼状, 温润通透、 色泽多样, 多呈烟灰色, 蜡黄色、 褐红色、 烟灰色带微红或微紫等。

2.2 玛瑙矿物特征

砚山玛瑙为分泌体状晶腺玛瑙, 原石常被紫红色、 深灰色熔岩包裹形成外壳, 表面具龟背纹, 外形一般呈圆状、 肾状、 饼状、 不规则状、 葡萄状, 少量中空, 大小一般1cm ～20cm 不等, 大者达80cm,玛瑙体具有较好宝石学特征。 其基本宝石学特征及其矿物组合见表3。

表3 砚山县玛瑙基本宝石学特征及其矿物组合表Tab 3. Basic Jewelry Feature and Mineral Assemblage of Yanshan Agate Deposit

砚山玛瑙结构主要为隐晶质-胶状结构、 球粒状结构。 构造主要为环带纤维针状、 条带状, 致密块状构造, 具圆形同心丝线状或平行条纹(带) 状构造。 按颜色分主要有灰玛瑙、 黄玛瑙、 紫玛瑙、 棕红玛瑙, 但棕红玛瑙极少。 按条纹和包裹体分主要有: 截子玛瑙(紫灰或黑白相间的层状玛瑙)、 蚕丝玛瑙(纹带细密似蚕丝一样层层缠绕)、 树枝玛瑙(由铁锰氧化物生成的柏枝状图案)、 水胆玛瑙(中心空洞中含少量原生水液。 按成因类型可分为原生分泌体状晶腺型玛瑙和残积型玛瑙两种主要类型。

3 成控矿规律及成因及找矿方向分析

3.1 成控矿规律及成因

区内由于文-麻断裂、 广南-富宁断裂两条深大断裂的持续活动, 部分深切达上地幔, 构成岩浆上升通道, 附近派生正断裂F2的形成造就了酸性火山岩浆爆发、 溢流以及下芦柴冲现代热泉, 为砚山玛瑙成矿流体的 “源-运-储” 提供了深部岩浆-成矿流体来源。 随着酸性喷出岩体的演化发展, 受局部构造-地层圈闭及岩体侵位、 流体成分差异等因素影响, 在横向上和垂向上表现出一定规模的玛瑙富集。

区内透长石斑岩SiO2的含量普遍偏高, 以长英质为主的酸性岩浆溢流出近地表形成有利成矿岩石组合, 酸性岩浆具粘度较大、 流动性差特点, 含有大量的挥发组分的酸性岩浆, 在古近纪-新近纪水盆地环境中, 炽热的岩浆受温度、 压力等因素影响, 部分急剧冷却形成火山玻璃(珍珠岩即玻璃质流纹岩) 构成封闭隔挡层, 导致气体不易逸散, 冷凝后挥发组分在酸性岩浆中占据大量空间, 从而在该区形成了顺层充填、 交代的容矿的气孔带, 为区内原生晶腺玛瑙提供了有利空间。 富SiO2的酸性岩浆的残余热液和酸性熔岩在水环境中发生各种化学反形成的富SiO2水溶液充填在流纹质熔岩的空隙中形成的, 因空隙的形状、 大小不同, 导致其形态各异; 由于喷出岩是在低压、 高温、 氧化条件下形成, 所以矿物表现为高温氧化的特点, 但随着岩石形成后时间的增长, 矿物的高温特征逐渐向低温特征转化, 玛瑙成矿后长期受区内水环境的影响, 酸性熔岩发生各种化学作用形成膨润土, 但玛瑙中SiO2属于原子晶体, 化学性质稳定, 不易蚀变, 致使玛瑙常形成硅质较高的熔岩包裹皮壳, 顾而玛瑙原石在该区呈似砾状分布于膨润土中, 而残积型玛瑙是经过自然力的作用, 原生分泌体状玛瑙表皮脱落而出, 残留原地或经过短距离搬运形成, 多呈不规则块状玛瑙。 玛瑙的圈状花纹是二氧化硅胶液围绕火山岩空隙、 空腔, 由内壁开始, 从外向内多层次逐层沉淀而成。 在其生长过程中, 常常发生带色离子和化合物的周期扩散, 导致砚山玛瑙颜色多样。

目前已发现的V1、 V2矿体, 成矿流体的 “源-运-储” 条件均受控于中酸性喷出岩体的演化发展,明显受各喷发旋回内气孔状流纹岩、 珍珠岩(玻璃质流纹岩) 控制, 原生晶腺玛瑙呈似砾状分布于膨润土(透长石斑岩或脱玻化珍珠岩即玻璃质熔岩) 中, 层控特征明显。

因此, 初步认为砚山玛瑙矿矿床成因属层控型中酸性火山热液玛瑙矿床。

3.2 找矿标志

(1) 地层标志: 喜马拉雅期中酸性喷出岩( Eλπ )。

(2) 围岩组合标志: 熔岩组合即膨润土(透长石斑岩或脱玻化珍珠岩即玻璃质熔岩) +气孔状流纹岩组合。

3.3 找矿方向及远景

(1) 白泥井-新民水库: 白泥井是砚山酸性喷出岩的南延部分, 该区同本区具有相似的化学成分特征, 1977 年第二地质大队提交的 《砚山县新民含钾岩石评价报告》 中直接显示了玛瑙的存在。

(2) 狮子山-石头寨: 狮子山-石头寨处于砚山酸性喷出岩带的中部, 该区同白泥井-新民水库具有相似的岩石特征。

(3) 下芦柴冲-布革: 本区玛瑙矿体沿走向、 倾向方向均未圈边, 周边实施的普通地质钻孔均揭露了玛瑙。 因此, 通过持续勘查, 可扩大本区玛瑙资源。