云南昌寧薅壩地錫礦花崗巖特征

尹 近, 石德強, 龍興躍

(1.湖北省地質局 第四地質大隊,湖北 咸寧 437100; 2.云南省地質礦產勘查院,云南 昆明 650000)

滇西錫礦帶是中國重要的錫礦帶之一,滇西花崗巖與錫礦床的成因有密切的關系。眾多學者將滇西花崗巖分為準原地再生花崗巖、高侵位重熔花崗巖、斷裂變質花崗巖、中酸性淺成侵入花崗巖及堿性花崗巖5種類型,并總結出滇西含錫花崗巖的特征為:酸性程度高,SiO2平均含量>70%;堿性程度高,Na2O+K2O含量>7.5%;基性組分含量低,并且分異程度高,分異指數一般在85以上[1-3]。前人大多把薅壩地花崗巖劃分為斷裂變質花崗巖,并通過其特征判定屬于非含錫花崗巖之列。

1 區域地質背景

本區位于云南省西部,夾持于古特提斯縫合帶與新特提斯縫合帶之間,為青藏高原岡底斯構造巖漿巖帶的東(南)延部分[4]。自晚古生代以來經歷了長期且復雜的地質演化過程,共分為4個演化階段:加里東期—海西期的原特提斯階段,晚海西期—印支期的古特提斯階段,燕山期的中特提斯階段和喜馬拉雅期的新特提斯階段。滇西錫礦帶主要受中酸性高侵位的S型重熔花崗巖控制。含錫花崗巖一般為中淺成—中深成相的復式侵入體,普遍具有明顯的分異演化特點。礦床多為與改造型花崗巖漿活動有關的原生錫礦床,與巖漿作用關系密切,成礦時代與成巖時代基本一致。錫成礦帶總體沿區域構造線呈近NS和NE向展布,區域性隆、坳構造和深斷裂控制了巖體及錫礦床的產出[5]。已查明的錫礦床主要產于深斷裂兩側,例如龍川江—瑞麗斷裂、瀾滄江斷裂和怒江斷裂等(圖1)。

研究區地層發育不齊全,僅有古生界、中生界及新生界部分地層;巖漿侵入主要以燕山期花崗巖為主,為礦床的形成提供了主要的物質來源。區內構造復雜,主要以北西向的斷裂為主,為成礦物質的運移和富集提供了有利的通道和容礦場所[6]。

2 礦區地質特征

礦區位于薅壩地斷裂(F1)與水草洼斷裂(F2)所夾持的塹溝式斷陷構造帶內(圖2)。區內發育一系列次級NW-NNW向斷裂和褶皺,形成了礦區的骨架性構造。該組斷裂和褶皺控制著錫礦體的形成和分布。區內出露地層為寒武系、三疊系、第三系和局部分布的第四系地層。癩痢頭山花崗巖體的巖床狀和巖枝狀分枝體,侵入于下第三系以下的各地層中。

2.1 地層

礦區主要含礦地層為上三疊統碎屑巖類。巖性主要為灰黑色砂礫巖、粉砂巖夾石英雜砂巖、炭質頁巖、灰巖、透鏡狀石英雜砂巖等,厚約400 m。其頂部的夾于頁巖中的石英雜砂巖,厚約30 m,是錫礦體的賦存部位。上三疊系之上為始新世珠山群,兩者為不整合接觸,由灰—淺紫紅色粉砂巖、頁巖、雜砂巖及砂礫巖組成。礦區基底地層為前寒武系勐統群微晶片巖,與上三疊統為斷層接觸。

2.2 構造

圖1 滇西區域地質礦產簡圖(據文獻[4]修改)Fig.1 Geology and mineral resources in western Yunnan1.中生代地層;2.晚古生代地層;3.早古生代地層;4.元古生代地層;5.燕山期花崗巖;6.印支期花崗巖;7.海西—印支期花崗巖;8.加里東期花崗巖;9.大型錫礦床;10.中、小型錫礦床;11.斷裂及編號;12.研究區;F1.龍川江—瑞麗斷裂;F2.怒江斷裂;F3.溫泉斷裂;F4.瀾滄江斷裂;F5.昌寧瀾滄斷裂;F6.柯街斷裂;F7.南定河斷裂;F8.黑河斷裂;F9.密支那斷裂;F10.紅河斷裂。

區內構造發育,主要斷裂及褶皺延伸方向呈NW向,與區域構造線方向一致。現簡述如下:

薅壩地斷裂(F1)位于礦區西側,傾向NE,傾角40°～60°。長達幾十千米,發育有一條擠壓破碎帶。該斷裂東側的次級斷裂控制著礦區大部分的礦體,斷裂帶內也有多處蝕變礦化,顯示出它與成礦關系密切,為礦區的一級控礦構造。礦區東側的水草洼斷裂(F2),傾向233°～260°,傾角52°～78°,其性質、規模和控礦特點與薅壩地斷裂相類似,同樣為礦區主要的控礦構造。

礦區內褶皺主要軸向NW-NNW,呈褶幅不大的寬緩波狀起伏的復式背向斜,褶皺軸有呈不連續的右形“多”字形排列的特點,晚期NNE-EW向次級小褶皺有疊加現象,且遭斷層破壞而殘缺不全。山背后—竹林山向斜分布于礦區東部,是礦區主要礦體的賦存構造。從北到南由山背后、竹林山、爛壩塘等大致排列在一條總軸向310°～335°線上的復式向斜組成,長2 km,寬500 m左右。其中可見多個寬度十數米,褶幅<10 m的次級背向斜呈右形“多”字形排列產出,向斜兩翼傾角平緩,一般在10°～30°間,次級小褶曲較多。礦體的產出與褶皺關系密切,由于具有多期活動的性質,故對巖體和礦體有破壞作用。

圖2 薅壩地錫礦區地質簡圖(據文獻[3]修改)Fig.2 Geological sketch of Haobadi tin mining area1.第四系;2.第三系始新統珠山群粉砂巖、砂礫巖;3.上三疊統砂礫巖、雜砂巖;4.寒武系勐統群微晶片巖;5.花崗巖;6.地表礦體;7.背斜;8.向斜;9.斷層破碎帶;10.斷層及編號。

2.3 巖漿巖

礦區出露的巖漿巖有燕山晚期—喜山早期的火山巖和侵入巖兩類。火山巖有噴出巖和次火山巖兩種,產出于上三疊統地層中,巖性有蝕變杏仁狀玄武巖、凝灰巖和杏仁狀鈉長粗面巖等基—中性巖及偏堿性巖產出。侵入巖以中酸性—酸性系列的黑云母斜長花崗巖、黑云母花崗閃長巖、黑云母二長花崗巖為主,屬癩痢頭山花崗巖的分枝小巖體。此外,還有少量規模不大的霏細斑巖、鈉長斑巖和煌斑巖類脈巖產出。

區內與成礦有關的巖漿巖是燕山晚期的薅壩地花崗巖體,它由礦區東側的癩痢頭山巖株及礦區內的七個巖枝組成。經鉆探證實它們在地下是深部相連的整體。銣鍶法和鉀氬法測定的單礦物黑云母年齡值分別為64.7 Ma、64.6 Ma和62.37 Ma,故屬燕山晚期的產物[7]。薅壩地錫礦均產于離巖體一定距離的圍巖中,巖體與錫礦體的產出部位具有密切的空間關系。

2.4 礦體特征

礦體分布于從東到西的三個NW向礦帶中,賦存于距花崗巖頂約160 m范圍內的上三疊系上部石英砂巖夾層中,有明顯層控和巖控的特點。礦體長400～1 800 m,水平投影寬100～350 m。礦帶長軸展布320°～335°,礦體呈大小不等的似層狀、透鏡狀及豆莢狀于礦帶中產出。這些大小不等的礦體互相疊置呈疊瓦狀或斷續分布而組成工業礦體。礦體中錫含量多分布在0.54%～1.37%,含錫礦石可劃分為兩大主要自然類型,即錫石—石英—電氣石型礦石和硅化電氣石化含錫石石英雜砂巖型錫礦石,以及非常次要的錫石—石英—電氣石角巖型錫礦石。

2.5 圍巖蝕變

圍巖蝕變以硅化、電氣石化和黃鐵礦化為主,含少量毒砂和磁黃鐵礦。其中與錫礦較為密切的為硅化,其形成最少有三個階段:①第一階段。硅化石英帶油脂光澤,透明度較好,常遭構造壓碎,與錫礦化關系不大;②第二階段。硅化石英常以錫石—電氣石—石英脈或不規則脈及團塊的形式產出,呈乳白,米黃及淺灰色,不透明,與錫礦化最為密切;③第三階段。硅化石英呈米黃色及乳白色,也可見淺灰色,混濁,透明度差,常呈脈狀產出,常有顆粒較粗的錫石不均勻分布其中,可見很少量電氣石散粒出現于局部,與錫礦化關系較密切。

3 與成礦有關花崗巖的特征

3.1 巖性特征

薅壩地花崗巖各巖體巖性總體相同,均為黑云母花崗巖類,這與含錫花崗巖的巖石類型較為一致[2]。根據結構、構造、長石類型,可將巖體劃分為黑云斜長花崗巖、黑云二長花崗巖、黑云花崗閃長巖。巖石多為中粒結構、部分具似斑狀構造,總體上顯不同的片麻狀構造和壓碎—碎裂—糜棱構造。主要出現于巖體邊部,巖體內部僅沿一定間隔的擠壓構造帶出現。

由于巖漿遭受明顯的同化混染作用,故巖石組分也表現出明顯的不均一性,其礦物組成含量是:斜長石20%～40%,局部可達55%,鉀長石5%～35%,石英20%～35%,黑云母5%～20%。圍巖捕擄體受同化形成的黑云母花崗質片麻巖和黑云長石片麻巖中,石英、黑云母含量一般偏高。據黑云母化學成分的特點,黑云母含錫量為44×10-6,較滇西其它含錫花崗巖為低[3]。

花崗巖中錫主要存在于黑云母、鈦鐵礦、榍石、角閃石中。隨著巖漿演化,黑云母中承載的錫釋放出來,進入晚期的成礦溶液中,最終形成錫礦。這可能是本區花崗巖巖體含錫較高,而黑云母中錫含量較低的原因之一。

3.2 副礦物特征

花崗巖中副礦物以錫石、電氣石、鋯石為主,次為鈦鐵礦、磁鐵礦、綠簾石、磷灰石、金紅石、獨居石、榍石、白鎢礦、黃鐵礦、方鉛礦等。錫石含量最高可達1 g/t。花崗巖副礦物含有較多的電氣石,電氣石富含揮發組分B。已有實驗表明,B對酸性巖漿的演化有著很重要的作用,它能使熔漿的粘度降低,升高流動性,促進巖漿的液態分離,此外B也是巖漿期后的重要礦化劑,能使溶液含錫絡合物的溶解度升高。由于薅壩地花崗巖全巖含Sn、B較高,巖漿在向上運移過程中,碰上富Sn、B的地層,巖漿的高溫導致富錫圍巖中錫的活化,向含礦流體中轉移,使其Sn含量增加,有利于錫礦的形成。富含電氣石也是滇西中帶、東帶含錫花崗巖的重要特征[8]。

巖體中的鋯石,有晶形完好的自形晶和渾圓狀顆粒兩種晶形,自形晶者為巖漿巖結晶產物,渾圓狀顆粒者應屬同化圍巖中的礦物組分。自形晶鋯石,經電鏡掃描,具明顯的環帶結構。從鋯石環帶說明巖體形成時巖漿化學成分和物理化學條件有多次改變。巖石中出現副礦物榍石與巖體的化學成分(鋁過飽和類型)不協調,應屬同化圍巖之殘余副礦物組分。

3.3 巖石化學特征

薅壩地花崗巖的巖石化學成分如表1所示,將其與1997年黎彤[9]計算的中國花崗巖的平均化學成分和世界花崗巖平均成分相比[10],區內花崗巖酸堿組分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,屬于花崗閃長巖類。這可能與同化混染大量的圍巖成分有一定的關系。對表中巖石化學成分運用Gokit進行巖漿系列判別圖解,巖石大部分落入高鉀鈣堿性系列中(圖3)。主要化學特征數值是A/CNK值>1.11,K2O/Na2O=1.11～3.24,根據C.I.P.W法計算標準礦物中,巖石分異指數偏低,為62.8～80.15,里特曼組合指數1.04～2.11。因此,薅壩地花崗巖為酸、堿度較低的高鉀鈣堿系列鋁過飽和巖石。與滇西典型的含錫花崗巖有一定的差距。

表1 薅壩地花崗巖巖石化學成分表(據文獻[3])Table 1 Petrochemical composition table of granite in Haobadi area

圖3 花崗巖K2O-SiO2圖解Fig.3 K2O-SiO2 diagram of granite

但在對花崗巖的樣品和世界含錫花崗巖在SiO2/10-CaO+MgO-Na2O+K2O的圖解(圖4)中發現,大多數樣品都處于世界含錫花崗巖中[11]。表明薅壩地花崗巖巖石化學特征屬世界含錫花崗巖之列。且本區巖石含Sn達36×10-6,高于滇西含錫花崗巖的平均值,顯示出巖體具有較好的成錫能力。

3.4 稀土含量與氧同位素特征

薅壩地花崗巖稀土總量245×10-6～289×10-6,σEu0.24～0.29,中等負銪異常,∑Ce/∑Y為3.5～3.6,巖石分異程度不高。花崗巖δ18O為5.97%,屬于巖漿水的范圍。但石英單礦物氧同位素計算出的δ18O值為11.21%～11.89%,差別較大[3]。這種情況的出現可能是由于花崗巖遭受到后期的蝕變比較嚴重,特別是長石絹云母化,使巖石中δ18O的含量減少。石英是耐風化礦物,其氧同位素應較為穩定,可靠度較高。綜合分析,該巖體是屬于高18O花崗巖,主要來源于硅鋁地殼物質的重熔。

圖4 薅壩地花崗巖和世界含錫花崗巖在圖解中的投影Fig.4 Projection in graphics of Haobadi granite and tin-bearing granite in world

3.5 巖體對成礦的控制作用

區內礦體的產出嚴格受構造和巖性因素的控制,并且在空間分布上與花崗巖體的分布密切相關。礦體產出部位常與花崗巖體相伴產出。在平面上距坡頭、水草洼巖體60～300 m;在剖面上,礦體產出與上述花崗巖體下面相連的巖床之上100～200 m上三疊統頂部層間破碎帶中,而無一個工業礦體直接產出于花崗巖體接觸帶上或巖體之內,顯示出了較好的空間分布特征。總之,在薅壩地錫礦區,花崗巖是成礦的首要條件,花崗巖體的形成是控制區內錫的成礦作用的主導因素。

此外,花崗巖的包裹體成分復雜,高鹽度、富含CO2以及生動包裹體的出現也說明本地區內的花崗巖體的有利成錫的一面。并且礦石中石英內的氣液包裹體,其所有特征都與花崗巖石英中的包裹體相似。對礦區一些黃鐵礦和毒砂樣品進行硫同位素的測定,δ34S變化范圍較小,與隕石硫接近,表明硫來源于深部巖漿。因此,薅壩地花崗巖與錫礦的形成具有一定的成因聯系。

4 結論

綜上所述,區內花崗巖體與錫礦成礦具有專屬性的密切程度,除了巖漿分異指數及酸堿度稍低等不利因素外,其他條件對錫礦都是比較有利的。認為薅壩地花崗巖為含錫花崗巖。