延慶紅石灣鉑礦成礦地質(zhì)特征

張燕 中國礦業(yè)大學（北京）地球科學與測繪工程學院，北京 100083

延慶紅石灣鉑礦成礦地質(zhì)特征

張燕 中國礦業(yè)大學（北京）地球科學與測繪工程學院，北京 100083

紅石灣鉑礦位于華北板塊燕遼沉降帶宣龍臺凹東部，成礦元素主要為鉑、鈀、銅，共生元素鎳、鈷、金、銀。礦體受前震旦期侵入的超基性巖體和東西向構(gòu)造的兩組相交叉的扭裂面所控制。含礦金屬礦物為黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦。為巖漿熔離型礦床。

鉑族元素礦床；成礦地質(zhì)特征；超基性巖體

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)的大地構(gòu)造位置屬于華北板塊燕遼沉降帶宣龍臺凹內(nèi)東部。

本區(qū)地質(zhì)歷史與區(qū)域性特點基本一致，古老變質(zhì)巖系（基底）出露地表，經(jīng)風化夷平后至震旦紀地殼下降，接受沉積。由于當時本區(qū)下降幅度較大，故震旦紀地層厚達4800余米，遠遠地超過了同一構(gòu)造單元（宣龍臺凹）中部、西部同時期內(nèi)所沉積地層的厚度。寒武紀地層在本區(qū)只有底部沉積物零星出露，可見在寒武紀開始不久，本區(qū)已開始上升剝蝕，直至中生代的中、上侏羅統(tǒng)才有火山碎屑巖沉積。

1.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露的地層有前震旦系變質(zhì)巖，震旦系長城組至高于莊組沉積巖，中上侏羅統(tǒng)的火山碎屑巖和第四系松散堆積物。

礦區(qū)地層由老到新依次為：

（一）前震旦系片麻巖（A）

出露面積很小。片麻理的產(chǎn)狀比較穩(wěn)定，呈北東—南西走向，傾向北西，傾角約在50°左右。礦物成分較為簡單，主要為石英、斜長石、鉀長石及少量的角閃石、黑云母、磁鐵礦等。根據(jù)混合巖化程度及巖石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點，將區(qū)內(nèi)所出露的片麻巖大體上分為四類，即團塊狀混合巖化角閃斜長片麻巖(A1)、角閃斜長片麻巖(A2)、條帶狀混合巖化黑云母角閃斜長片麻巖(A3)及混合巖(Ar)。紅石灣含鉑角閃輝巖體即侵入于混合巖中。

（二）震旦系（Z）

圍繞片麻巖分布，組成不對稱背斜之兩翼，與片麻巖呈不整合接觸。測區(qū)內(nèi)所出露的只是下統(tǒng)長城系串嶺溝組、大洪峪組和高于莊組的一部分地層，其中串嶺溝組內(nèi)含有綠色含鉀頁巖。

（三）侏羅系(J2—3)

在本區(qū)東部出露，與下伏震旦紀地層呈角度不整合接觸，局部為平行不整合接觸，以火山碎屑巖為主，即角質(zhì)凝灰?guī)r、粉砂巖、砂頁巖等。

（四）第四系（Q ）

為沿溝谷分布的洪—沖積物和山坡上的坡—殘積物。

1.2 構(gòu)造

本區(qū)就大地構(gòu)造位置而言，屬于華北板塊燕遼沉降帶宣龍臺凹內(nèi)東部，地質(zhì)構(gòu)造比較復雜。研究區(qū)內(nèi)目前所表現(xiàn)的基本構(gòu)造面貌，乃是中生代晚期燕山運動所形成。而含鉑的角閃輝巖體，則系前震旦紀侵入巖。

主要構(gòu)造敘述如下：

（一）弧形展布的擠壓構(gòu)造

囤子溝—六道河弧形背斜為測區(qū)內(nèi)最主要的主干構(gòu)造，背斜軸向出露長達八公里，兩翼不對稱，軸面傾向北西。南東翼傾角陡立，一般為65°～75°。在靠近河口—囤子溝門斷層附近，地層局部發(fā)生倒轉(zhuǎn)；西北翼傾角則變得平緩，一般只有15 °左右。背斜軸向呈現(xiàn)出向SE方向凸出的顯著的弧形彎曲。背斜軸在兩端逐漸傾沒。該弧形擠壓構(gòu)造無明顯伴生構(gòu)造，只在礦區(qū)東南部長城系石英砂巖內(nèi)發(fā)育有一系列與巖層走向正交的張扭性斷裂，這些斷裂集中分布在背斜彎曲曲率最大的部位，應是受褶軸彎曲而控制形成的次一級扭性斷層。

（二）NNE向的擠壓構(gòu)造及其伴生構(gòu)造

區(qū)內(nèi)北北東走向的壓性結(jié)構(gòu)面甚為顯著，表現(xiàn)為具有一定規(guī)模的三條北北東向逆沖斷層。斷層走向NE20°～30°，斷層面傾向北西。三條斷層均切割了上述弧形背斜的軸部或翼部。其中最東面的河口—囤子溝門壓扭性斷層規(guī)模最大，該斷層使西北盤的震旦系地層逆沖到侏羅系。在其西面另外兩條NNE向的壓性斷裂即為六道河—紅旗甸逆斷層和熊洞溝逆掩斷層，其規(guī)模小于河口—囤子溝門壓扭性斷層，為次一級構(gòu)造。

（三）可能與東西向構(gòu)造有關的兩組扭性斷裂構(gòu)造

在前震旦系片麻巖的出露區(qū)內(nèi)發(fā)育有兩組扭性斷裂構(gòu)造，一為近北東向，另一為近北西向，這些斷裂構(gòu)造中除了最西南方向的一條切割影響到震旦紀地層而外，其他的均只限于片麻巖內(nèi)。這類斷裂形成時期比較古老，在前震旦紀即已形成，而后直至中生代又有多次活動。沿斷裂帶多有脈巖充填。

（四）其他一些性質(zhì)不清的斷裂構(gòu)造

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖多呈小巖體及巖脈出現(xiàn)，基本上集中分布在紅石灣片麻巖出露區(qū)。侵入期次可劃分為前震旦期侵入的角閃輝巖、花崗巖和榴斜巖脈以及燕山期侵入的閃長細晶巖脈、閃長玢巖脈和隱晶正長巖脈、二長巖脈。含鉑巖體即產(chǎn)出于角閃輝巖之中。

角閃輝巖(φ)：地表見到剝蝕出露的共有大小十余處，除了已知的紅石灣含鉑輝巖體面積最大以外，其他的出露面積都很小。這些巖體在片麻巖內(nèi)成東西向分布。由于震旦系地層與巖體不整合接觸，因此其侵入時期應為前震旦期。巖體的形態(tài)產(chǎn)狀已知主要有兩種：一是呈巖盆狀，如已知的含礦巖體；二是呈扁豆狀順片麻理產(chǎn)出，這類巖體規(guī)模很小延深不大，在剖面上很快即呈楔形尖滅。從巖體的形態(tài)產(chǎn)狀來分析巖體侵入時的構(gòu)造條件，可以看出后者明顯受到片麻理產(chǎn)狀所控制，這些扁豆狀的角閃輝巖體即順著片麻理的方向貫入而形成。至于呈巖盆狀產(chǎn)出者，可能是受到東西向構(gòu)造的兩組相交叉的扭裂面所控制。從平面上的各巖體巖性變化情況來看，礦區(qū)西部所見到的均為角閃單斜輝巖，而東部則為角閃斜方輝巖和角閃二輝巖。在這些角閃輝巖體中含鉑、鈀和銅鎳硫化礦物的只有一個巖體，即紅石灣含鉑輝巖體，而外圍巖體礦化微弱。

2 礦床地質(zhì)特征

含鉑的角閃輝巖體侵入于前震旦系片麻巖中，巖體地表出露略呈橢圓形，北東—南西向長約550米，北西—南東向?qū)捈s350米。整個巖體呈一巖盆狀，垂直延深不大，垂深最大處略偏巖體的西南側(cè)，其底板標高為500米左右，相當于盆底的部位，因此在縱剖面上巖體形態(tài)呈現(xiàn)為不對稱的盆狀。在ZK41號孔內(nèi)所見巖體厚度最大，達114.80米，向四周巖體厚度逐漸變薄。

巖體西南部分夾有許多大小不一的片麻巖捕虜體和頂蓋懸浮體，使得巖體內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得較為復雜。而在北東側(cè)則不含任何圍巖捕虜體，結(jié)構(gòu)簡單，在巖體底部又出現(xiàn)巖枝的分叉現(xiàn)象。

巖體東部與混合巖化角斜片麻巖接觸，接觸面產(chǎn)狀與圍巖片麻理產(chǎn)狀基本一致，其他部位接觸面產(chǎn)狀則與片麻理斜交。巖體南部為花崗巖墻所截，西北部被震旦系底部的石英砂巖不整合覆蓋。北部則尚殘留有一塊石榴子石角斜片麻巖的殘留頂蓋。從上述巖體與四周圍巖的接觸關系表明，該含鉑角閃輝石巖體應為前震旦紀侵入形成。

3 礦體及礦化類型

3.1 礦化類型

礦化作用主要為巖漿熔離成礦。礦石產(chǎn)出于前震旦期侵入的超基性角閃輝巖巖體中。金屬礦物為黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦，脈石礦物為輝石、角閃石、部分橄欖石及次生變化物，鉑族元素多呈類質(zhì)同象或類似質(zhì)同象賦存于金屬硫化物（黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦）及其次生變化物之中。金屬礦物多為他形粒狀，浸染狀構(gòu)造。

3.2 礦石特征

礦化賦存在角閃斜方輝石巖相帶內(nèi)，礦石類型為硫化物礦石——碲鉍鉑鈀礦。該礦物多呈不規(guī)則粒狀或板條狀，粒度0.01mm～0.05mm，個別長達0.2mm～0.4mm。不受王水等侵蝕。多分布于磁黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦中，有時脈石里也有，目前在黃鐵礦中尚未發(fā)現(xiàn)。

含礦巖體的主要造巖礦物為橄欖石、斜方輝石、單斜輝石和角閃石。

橄欖石為貴橄欖石，斜方輝石為古銅輝石、紫蘇輝石、頑火輝石；單斜輝石有透輝石和普通輝石。

橄欖石多集中出現(xiàn)在北部。而斜方輝石類礦物的分布則為：頑火輝石和古銅輝石出現(xiàn)在巖體中部，向四周漸以紫蘇輝石為主，說明巖體中部富鎂而向四周鐵質(zhì)增加。單斜輝石大量出現(xiàn)于巖體西北部和西南部，組成靠邊部的單斜輝石巖相。

巖體中所含各類副礦物種類甚多，最常見的為磁鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦和鎳黃鐵礦。鋯石和榍石也較普遍，這兩者的出現(xiàn)可能與后期花崗巖活動及巖體形成時代古老有關。少量輝鉬礦等出現(xiàn)在與混合巖接觸帶附近，為后期熱液活動的標志。

礦石的成礦元素主要為鉑、鈀、銅，其次為鎳、鈷、金、銀，此外尚含有微量的鋨、銥、銠、釕。鉑與鈀、銅均為呈正消長關系，鉑的含量略高于鈀的含量，銅含量約為鉑鈀含量的5000倍。礦區(qū)平均銅含量近于鎳的2倍。但一般當?shù)V石的品位高時，則銅鎳比的差值大，而礦石的品位低時，則銅、鎳的含量接近。金的含量變化與鉑鈀大致也有共消長的趨勢。鉑鈀與銀則無明顯關系。另外鋨、銥、銠、釕四種元素的含量與鉑、鈀的含量也有明顯的共消長關系。

鉑鈀品位較低。整個礦體品位比較穩(wěn)定，雖然含有一些夾石，但在平面上沒有出現(xiàn)無礦段的間隔，沿著礦體的縱橫剖面變化平緩。

3.3 礦床類型

礦床的成礦元素主要為鉑、鈀、銅，伴生鎳、鈷、金、銀，成礦與超基性巖漿成礦作用緊密相關。

根據(jù)礦床地質(zhì)特征，以及礦體的賦存狀態(tài)及鉑族元素組合，該礦床的成因類型應為巖漿熔離型鉑鈀礦床。我國燕山地區(qū)的角閃輝巖中普遍存在著鉑礦化[2]，多于銅鎳共生，紅石灣鉑礦即為其中的典型代表。

該礦床與著名的諾里爾斯克銅鎳礦床[1][5][6]相比較，有以下共同點：

1）與暗色巖系建造關系密切；

2）均為與基性—超基性巖漿活動有關的銅鎳硫化物礦床，鉑與鈀呈正消長關系；

3）主要礦石礦物均為黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦；

4）礦石類型為輝長巖中的浸染狀礦石；

5）均為巖漿熔離型礦床。

4 成礦機理

紅石灣鉑礦產(chǎn)于華北板塊燕遼沉降帶宣龍臺凹內(nèi)東部的超基性巖體——角閃輝巖內(nèi)，巖體形態(tài)為巖盆狀。巖體被區(qū)內(nèi)東西向構(gòu)造的兩組相交叉的扭裂面所控制。礦體賦存于超基性的角閃輝巖體中，受到結(jié)晶分異作用以及重力分異作用的影響。由于重力分異作用，鉑、鈀主要富集于巖體的近底部，且越靠近巖體中心的下部，富集范圍越廣。主要富集帶的地質(zhì)位置處于標高較低的近蝕變帶附近。這是因為礦物結(jié)晶時，重礦物下沉，但因巖體本身含硫化物不多且結(jié)晶速度較快，未能全部沉到最底部，所以只在巖體近底部富集成礦。金屬礦物為黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦，鉑族金屬多為類質(zhì)同象賦存其中。該礦床為巖漿熔離型礦床。

[1]姚鳳良,孫豐月.礦床學教程[M].北京:地質(zhì)出版社.2006;45-47

[2]范永香,陽正熙.成礦規(guī)律與成礦預測[M].徐州:中國礦業(yè)大學出版社.2 0 0 3; 41-49

[3]趙一鳴.中國主要金屬礦床成礦規(guī)律[M].北京:地質(zhì)出版社.2004:67-71

[4]許時,任覺世.工業(yè)礦產(chǎn)資源開發(fā)利用手冊[M].武漢:武漢工業(yè)大學出版社.1993:507 -512

[5]羅兆華,A.A.馬拉庫舍夫,H.A.潘妮婭等.銅鎳硫化物礦床的成因—以諾里爾斯克(俄羅斯)和金川(中國)為例[J].礦床地質(zhì).2000,19 (4):330-339

[6]蒲登興,陳家中,廖興建等.四川丹巴銅鎳鉑礦床礦化類型及其意義——以楊柳坪鉑鎳礦床為例[J].四川地質(zhì)學報.2008,28(2):100-104

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.011

張燕，女，中國礦業(yè)大學（北京）在讀碩士研究生。專業(yè)：礦物學、巖石學、礦床學。