河北承德紅石砬鉑礦床地質(zhì)特征與成因淺析

劉樹興，張福斌，樊玉朋

（河北省地質(zhì)調(diào)查院，河北 石家莊 050000）

紅石砬鉑礦是河北省20 世紀(jì)70 年代發(fā)現(xiàn)的獨立鉑礦床，礦床規(guī)模達(dá)中型，根據(jù)圍巖性質(zhì)與礦化特征，礦床類型為蝕變透輝巖含磷鉑礦床[1]。劉秉光根據(jù)鉑族元素的富集特征將鉑族元素礦床劃分為7 個系列，該礦床屬Fe、Ti、V-Pd、Pt 系列。根據(jù)容礦巖石類型、礦床地質(zhì)特征、礦床成因類型為巖漿型[2]。

1 成礦地質(zhì)背景

礦區(qū)位于華北北緣隆起帶與燕山—遼西裂陷帶兩個三級構(gòu)造單元接合部位，尚義—隆化大斷裂的南側(cè)，紅石砬—大廟深斷裂從礦區(qū)穿過（如圖1 所示），主構(gòu)造線方向呈東西向。結(jié)晶基底為新太古界變質(zhì)程度達(dá)角閃巖相的表殼巖和變質(zhì)深成巖。中生代火山沉積巖分布于斷陷盆地內(nèi)。巖漿活動頻繁而強烈，從古元古代至中生代均有分布，巖體長軸方向多為近東西向，基性—超基性巖多沿紅石砬—大廟深斷裂串珠狀分布，控制了鉑、鉻、釩、鈦、鐵、磷等內(nèi)生礦產(chǎn)的分布。

圖1 紅石砬鉑礦床區(qū)域地質(zhì)簡圖

2 含礦巖體特征

2.1 含礦巖體形態(tài)及巖相分帶

含礦巖體長7000 m，總體走向近東西向，傾向北，傾角60°～85°。巖體中間大，兩頭小，一般寬100～200m，最寬420m，最窄10m。根據(jù)巖性和含礦特征可分為東、中、西三段。以巖體中段巖相分帶明顯，根據(jù)巖石組合可分為透輝巖相和角閃巖相，成礦較好。

東段巖體長約3200m，寬30～160m 不等，形態(tài)呈豆莢狀，侵入于角閃斜長片麻巖內(nèi)，巖性單一，分異不明顯，以透輝角閃石巖為主，局部見透輝巖、角閃透輝巖，常包裹片麻巖捕虜體，鉑族礦化體小而零星，呈窄條狀孤立產(chǎn)出，長30～200m，寬1.0～8.0m，一般品位較低，以鈀為主。

中段巖體長1700m，寬260～420m，走向北300°，傾向北東，傾角一般70°左右。是巖體膨大部位，巖相分帶較好。中心部位由鎂質(zhì)偏高的透輝巖、陽起石化透輝巖、黑云母陽起石化透輝巖組成，稱為透輝巖相，工業(yè)礦體大部賦存于透輝巖相中。兩側(cè)由鐵質(zhì)偏高的角閃透輝巖、透輝角閃石巖及角閃石巖組成，稱為角閃石巖相，二者無明顯的界線，互為過渡。中心透輝巖相寬50～140m，上下界線受兩條大致平行的斷裂控制。

西段巖體長2100m，寬20～120m，被斷層所截，僅殘存底部巖相，以角閃石巖為主，其次有少量角閃透輝巖。鉑族元素含量甚微。

2.2 含礦巖體構(gòu)造特征

紅石砬—大廟深斷裂控制著含礦巖體的產(chǎn)出，深斷裂及派生的羽狀破裂帶為含礦巖體的形成提供了通道，其長期多期次的繼承性活動又對巖體有著破壞作用。

含礦巖體與主斷裂構(gòu)一起構(gòu)成一個夾角近20°的“入”字形，交匯點附近由于構(gòu)造疊加作用，也是巖體的膨大部位。中段巖體膨大部位有兩條近似平行派生羽狀斷裂，具有多期活動的特點，一般切穿礦體，但斷距較小，對礦體影響不大。巖體原生節(jié)理發(fā)育，同時在長期的南北向擠壓作用下，產(chǎn)生一系列連續(xù)性較差的網(wǎng)狀破裂帶，破裂程度不均勻，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對礦體品位及形態(tài)影響較弱。

2.3 巖石化學(xué)特征

不同巖相巖石的化學(xué)成分差別不大。透輝巖、角閃透輝巖、角閃石巖及石榴角閃石巖SiO2＜42%，Al2O3＜10%，不同的是，透輝巖中CaO、MgO、P2O5均比角閃石巖高，而Fe2O3、FeO 相對較低。含礦透輝巖MgO、Fe2O3、H2O 分別為11.22%、7.69%、1.75%；而非礦透輝巖中分別為10.30%、5.86%、1.08%，說明鉑族元素是在高鐵高鎂介質(zhì)中富集的。

3 礦床特征

礦區(qū)分五道溝和梁底下兩個礦段，五道溝礦段大部分出露于地表，形態(tài)較完整，梁底下礦段地表出露零星。體產(chǎn)于透輝巖、角閃透輝巖中，礦體形態(tài)復(fù)雜，由一系列網(wǎng)狀相關(guān)聯(lián)的透鏡體群組成，礦體產(chǎn)狀與圍巖產(chǎn)狀基本一致，走向北偏西60°～70°，傾向北東，傾角70°左右。Ⅰ礦體規(guī)模最大，貫穿五道溝和梁底下兩個礦段，總長1100m，寬60～80m，礦體由分枝復(fù)合、極其復(fù)雜的礦體群組成。剖面上斜列式展布（如圖2 所示）。

圖2 紅石砬鉑礦床礦區(qū)地質(zhì)簡圖

礦石有用組分以鉑為主，其次是鈀，礦區(qū)Pt 平均品位0.89×10-6、Pd 平均品位0.17×10-6。伴生有益組分P2O5基含量最高達(dá)9.85%，平均2.36%。SFe 含量平均為4.1%。二者含量與鉑、鈀含量無明顯的消長關(guān)系。鉑族其他元素釕、銠、鋨、銥元素普遍很低。

礦石結(jié)構(gòu)以油滴狀、眼球狀、球粒狀為主，以皮殼狀、塊狀構(gòu)造為主，具有液態(tài)分離、熔離成因特征。也見粒狀自形變晶結(jié)構(gòu)、殘晶結(jié)構(gòu)及網(wǎng)脈狀、細(xì)脈充填狀構(gòu)造，具有交代成因。

根據(jù)鉑族礦物種類、伴生元素、鉑鈀比值、賦存位置分為兩種自然類型，不含硫化物與透輝巖有關(guān)鉑礦石、含硫化物與角閃透輝巖有關(guān)的鉑礦石。

鉑族礦物顆粒細(xì)小，大小多在0.01～0.04mm。主要礦石礦物以硫鉑礦為主，占79.6%；砷鉑礦次之，占18.5%。

圍巖蝕變作用明顯，混染蝕變主要在巖體內(nèi)部形成，表現(xiàn)為綠簾石化、陽起石化及黑云母化，后兩者與鉑礦化密切相關(guān)，說明巖體富含揮發(fā)組分，利于鉑族元素富集。碳酸鹽—硫化物熱液蝕變中硫化物以黃銅礦為主，斑銅礦、黃鐵礦次之，偶見硫銅鈷礦，呈細(xì)脈狀、浸染狀交代方解石及早期礦物，鉑族元素礦化極微弱。

4 礦床成因探討

4.1 成礦時代

含礦巖體侵入于太古宙變質(zhì)巖系中，東段被燕山期花崗巖侵入，其形成時代早于燕山期。巖體不同單位獲得的同位素年齡差距較大，地科院角閃巖樣品K—Ar 同位素年齡為217.0Ma，透輝巖鉀—氬同位素年齡為691.7Ma，巖體內(nèi)偉晶巖中微斜長石鉀—氬同位素年齡為248.9（±27.9）Ma[3]。1∶5 萬波羅諾幅磷灰石U－Pb（單樣）同位素年齡662Ma。從大區(qū)域看，紅石砬巖體處于小張家口至娘娘廟基性—超基性巖帶上，根據(jù)控巖條件及巖漿總體演化特征，巖漿活動具有從東到西由早到晚的特征，《河北省北京市天津市區(qū)域地質(zhì)志》 將成巖時代歸為中泥盆世，較為合理[4，5]。

4.2 成礦物質(zhì)來源

地科院在礦區(qū)內(nèi)對黃鐵礦、斑銅礦中的硫同位素進(jìn)行了研究，黃鐵礦中δS34為1.8‰，S32/S34為22.180，斑銅礦δS34為8.2‰，S32/S34為22.404，認(rèn)為礦質(zhì)來自母巖。

4.3 成礦機制探討

含鉑族元素較高的上地幔物質(zhì)部分熔融形成原始巖漿，沿紅石砬-大廟深斷裂上侵，在上侵的過程中發(fā)生了分異和熔離作用，侵入地表后，巖漿進(jìn)一步演化，形成兩類熔漿，外圍結(jié)晶早，形成角閃石巖。核心偏基性，結(jié)晶較晚，形成透輝巖。以鉑為主的鉑族元素大量集中到中部巖漿中。在氧化條件下，大部分鐵與硫分離，以磁鐵礦析出，而鉑大量的與硫、砷結(jié)合，形成硫鉑礦和砷鉑礦的小液滴，部分鉑與銅結(jié)合形成金屬互化物。這一階段形成的礦石顯示了熔離作用形成的結(jié)構(gòu)特征。至巖漿演化晚期，殘余含水硅酸鹽熔漿，沿破裂帶上升，形成偉晶狀斜長巖脈。至熱液階段，殘余硅酸鹽巖漿及氣液中的鉑元素含量減少，而鈀、銅、鈷的量相對集中，沿早期形成的構(gòu)造裂隙運移，一部分疊加于早期形成的礦體之上，使鉑（鈀）品位變富；另一部分沿裂隙沉淀?？偟膩砜匆詭r漿熔離成礦作用為主，后期有熱液改造作用。