西藏龍瑪拉鉛鋅礦床矽卡巖礦物特征及其地質(zhì)意義

何逸飛, 謝富偉*, 周敖日格勒,王立強, 孫 楊, 張 冠

1)成都理工大學地球科學學院, 四川成都 610059;2)中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所, 自然資源部成礦作用與資源評價重點實驗室, 北京 100037;3)西藏大學工學院, 西藏拉薩 850000

青藏高原是印度-歐亞大陸碰撞形成的年輕碰撞造山帶, 碰撞過程中發(fā)生強烈的巖漿活動及成礦作用, 孕育了一系列的大型-超大型巖漿熱液礦床,形成了岡底斯斑巖-矽卡巖-淺成低溫熱液型鉛-鋅-銀-鐵-鉬-鎢多金屬成礦帶、雅魯藏布江縫合帶周邊的造山型金礦帶和特提斯喜馬拉雅帶的鉛-鋅-銀-銻-金多金屬礦床帶等(侯增謙等, 2006a, b, c, d, e;唐菊興等, 2009, 2012, 2014)。

岡底斯成礦帶夾持于雅魯藏布江縫合帶和班公湖—怒江縫合帶之間。其成礦作用主要發(fā)生在燕山期和喜馬拉雅期, 主要的礦床類型為斑巖型和矽卡巖型(唐菊興等, 2012; 謝富偉等, 2022)。岡底斯成礦帶近年來已發(fā)現(xiàn)超過20個Cu-Mo-(Au)和Pb-Zn-Ag礦床, 包括驅(qū)龍—知不拉Cu-(Mo)多金屬礦床、甲瑪Cu多金屬礦床、雄村Cu-Au礦床、蒙亞啊Pb-Zn礦床、洞中拉Pb-Zn礦床、亞貴拉Pb-Zn多金屬礦床、納如松多Pb-Zn礦床等一系列大型-超大型礦床(丁楓, 2004; 鄭有業(yè)等, 2004; 李光明等,2005; 程順波等, 2008; 崔曉亮, 2009; 張哨波等,2009; 唐菊興等, 2010; 楊勇等, 2010; 丁楓等, 2012;冷秋鋒等, 2014, 2022; 楊宗耀等, 2017)。岡底斯成礦帶東段發(fā)育大量的矽卡巖型鉛鋅礦床, 其形成多集中于始新世及古新世, 包括洞中拉((42.2±1.7) Ma; 費光春等, 2010)、蒙亞啊(～54 Ma;Fu et al., 2017; 彭義偉等, 2021)、勒青拉(～62 Ma;費凡, 2014)和亞貴拉(～62～68 Ma; 李奮其等, 2010;黃克賢等, 2012)鉛鋅礦床。

龍瑪拉矽卡巖型鉛鋅礦床位于岡底斯成礦帶之念青唐古拉成礦亞帶東段, 與蒙亞啊、門巴西、瑪雄郎、哈海崗等礦床共同構(gòu)成了蒙亞啊—龍瑪拉鉛鋅銀(鐵)礦集區(qū)。前人對該礦床成礦物質(zhì)來源(付強等, 2012)、成巖-成礦時代(付強等, 2014; 林鑫,2015; Wang et al., 2015)、成礦流體來源及演化(林鑫, 2015)、礦床形成動力學背景(付強等, 2014)等方面進行過深入的研究, 但尚未查明矽卡巖類型、分帶及其礦物學特征, 制約了對該礦床成礦作用的進一步認識。因此, 本文選取龍瑪拉礦床矽卡巖礦物為研究對象, 開展了系統(tǒng)的矽卡巖礦物學及礦物化學研究, 厘定了矽卡巖類型, 查明了矽卡巖礦物空間分帶特征, 并通過矽卡巖礦物化學示蹤了礦床成因, 研究成果對指導區(qū)域同類礦床找礦勘查有重要意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

龍瑪拉礦床行政區(qū)劃上屬西藏自治區(qū)嘉黎縣絨多鄉(xiāng)管轄, 大地構(gòu)造位置位于拉薩地塊中部, 屬于岡底斯成礦帶之念青唐古拉成礦亞帶東段(圖1a)。區(qū)域內(nèi)出露地層從前奧陶紀到第四紀均有分布,由老到新主要包括: 前奧陶系松多巖群(AnO)、下石炭統(tǒng)諾錯組(C1n)、石炭系旁多群(Cpn)、上石炭—下二疊統(tǒng)來姑組(C2-P1l)、下二疊統(tǒng)烏魯龍組(P1w)、中二疊統(tǒng)洛巴堆組(P2l)、上二疊統(tǒng)列龍溝組(P3l)、上白堊統(tǒng)設(shè)興組(K2sh)、始新世帕那組(E2p)和第四系(Q)(付強等, 2012, 2014; Wang et al., 2015,2017; 林鑫, 2015; 鄔秋敏等, 2018)。

圖1 岡底斯成礦帶大地構(gòu)造位置(a, 據(jù)謝富偉等, 2022修改)、龍瑪拉鉛鋅礦床地質(zhì)圖(b)Fig.1 Geotectonic location of the Gangdese metallogenic belt (a, altered by XIE et al., 2022), geological map of the Longmala lead-zinc deposit (b)

區(qū)域構(gòu)造總體呈近東西向具多期次活動的特點, 早期表現(xiàn)張扭性后期表現(xiàn)壓扭性特征; 以線性復式褶皺和壓扭性逆沖推覆構(gòu)造為主要特征。沿岡底斯花崗巖基北緣發(fā)育了旁多—措勤逆沖推覆系,這套系統(tǒng)可能是新生代大陸碰撞造山和地殼強烈縮短的產(chǎn)物(侯增謙等, 2006a)。

區(qū)域廣泛分布侏羅紀—古近紀的基性-酸性侵入巖和火山巖(Zhu et al., 2015), 強烈的巖漿活動與區(qū)域發(fā)育的銅鉬、鉛鋅等礦床密切相關(guān)(侯增謙等,2006a, b, c, d; 唐菊興等, 2010, 2012, 2014)。侏羅紀—白堊紀的巖漿巖主要為中酸性的閃長巖、花崗閃長巖和花崗斑巖等, 與新特提斯洋向北持續(xù)俯沖有關(guān)(莫宣學等, 2005)。古新世—始新世巖漿巖以酸性巖為主, 與印度-歐亞大陸初始碰撞有關(guān)(莫宣學等,2003; 潘桂棠等, 2006)。火山巖在區(qū)域內(nèi)分布不均勻, 主要分布在晚古生代諾錯組、來姑組、洛巴堆組及古近紀帕那組中。

2 礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)出露的地層較為簡單, 由老到新依次為石炭系旁多群(Cpn)、下二疊統(tǒng)烏魯龍組(P1w)和第四系(Q)。旁多群在礦區(qū)廣泛分布, 主要出露的巖性為灰黑色砂板巖、角巖夾少量砂巖; 烏魯龍組主要分布于礦區(qū)南西部、東部及北東部, 主要出露的巖性為灰色-深灰色灰?guī)r、大理巖和矽卡巖, 鉛鋅礦體主要產(chǎn)于該層位中; 第四系多為冰磧層和沖洪積物,主要分布在礦區(qū)南部冰斗和北西及南東部。礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造較為簡單, 褶皺發(fā)育, 主要包括兩條近東西向背斜和兩條近東西向向斜, 集中在礦區(qū)中東部。礦區(qū)內(nèi)未見斷裂構(gòu)造。礦區(qū)發(fā)育一隱伏黑云母二長花崗巖巖體, 其成巖年齡為55.7 Ma(圖1b; Wang et al.,2015, 2017; 林鑫, 2015)。

礦床礦化類型為矽卡巖型鉛鋅銀礦化, 伴生鐵銅礦化。礦床發(fā)育鉛鋅銅礦體和鐵礦體, 二者在空間上相互獨立, 主要包括Pb-1、Pb-2、Pb-5三個鉛鋅銅礦體和Fe-9、Fe-10兩個鐵礦體, 其中Pb-2為礦床主礦體。礦體嚴格受到構(gòu)造-巖性界面控制, 順層產(chǎn)出于龍瑪拉同斜倒轉(zhuǎn)背斜南翼近軸部烏魯龍組大理巖與旁多群角巖接觸帶形成的矽卡巖中, 礦體形態(tài)受到軸面-斜向追蹤節(jié)理控制, 呈透鏡狀、似層狀, 總體走向北東—南西(圖2)。圍巖蝕變類型主要包括角巖化、大理巖化、綠泥石化、綠簾石化及少量硅化。

圖2 龍瑪拉礦床主礦體剖面圖(剖面位置見圖1b)Fig.2 Profile of the main ore body of the Longmala deposit (the profile location shown in Fig.1b)

礦石構(gòu)造以浸染狀構(gòu)造、致密塊狀及條帶狀構(gòu)造為主, 礦石結(jié)構(gòu)主要有粒狀結(jié)構(gòu)、固溶體結(jié)構(gòu)、脈狀穿插交代結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、交代充填結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。礦床主要金屬礦物為方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、磁鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦, 少量的斜方輝鉛鉍礦、自然鉍、輝鉍礦、輝鈷礦以及白鐵礦、銅藍和孔雀石等。主要非金屬礦物有石榴子石、輝石、綠簾石、綠泥石等矽卡巖礦物以及石英、方解石等。

3 樣品采集與分析方法

本次研究的矽卡巖樣品采自礦區(qū)不同深度的鉆孔巖心以及主礦體采場平臺。所采集樣品在進行詳細的野外觀察和描述基礎(chǔ)上, 開展系統(tǒng)的顯微鏡下鑒定。在查明矽卡巖礦物類型、微觀結(jié)構(gòu)特征和礦物相互關(guān)系的基礎(chǔ)上, 選擇不同空間位置、不同期次的代表性矽卡巖礦物進行電子探針(EPMA)分析。

電子探針分析測試工作在中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所自然資源部成礦作用與資源評價重點實驗室電子探針室完成。分析儀器為JEOL-JXA8230型電子探針, 實驗條件為: 測試加速電壓15 kV, 束電流20 nA, 束斑直徑5 μm, 分析誤差小于0.01%。對于測試數(shù)據(jù)的離線處理主要用Geokit完成(路遠發(fā), 2004)。

4 矽卡巖礦物特征

龍瑪拉鉛鋅礦區(qū)不同類型矽卡巖礦物廣泛發(fā)育。根據(jù)主要的矽卡巖礦物組合, 可將礦床矽卡巖類型劃分為石榴子石矽卡巖、石榴子石-透輝石矽卡巖、透輝石-石榴子石矽卡巖、透輝石矽卡巖、硅灰石-石榴子石矽卡巖等。常見的矽卡巖礦物有石榴子石、透輝石及少量硅灰石、綠簾石、綠泥石等。主要矽卡巖礦物的礦物學和礦物化學特征描述如下。

4.1 石榴子石

石榴子石是龍瑪拉礦床最發(fā)育的矽卡巖礦物之一, 其基本化學式為X3Y2[SiO4]3, 其中X代表正2價陽離子如Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+等, Y代表正3價陽離子如Al3+、Fe3+、Cr3+等(Meinert et al., 2005),其多呈菱形十二面體或四角三八面體的自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu), 粒徑多小于3 mm, 部分可達5 mm以上, 肉眼觀察手標本多為棕色-紅棕色、黃綠色(圖3a-c), 單偏光下呈淺棕褐色-灰白色(圖3g)。正交偏光下少數(shù)呈一級灰干涉色, 呈黑白相間的干涉色(圖3h), 環(huán)帶一般為幾條, 且環(huán)帶寬度不等, 一般外帶較窄內(nèi)帶較寬, 反映石榴子石在形成過程中流體成分及氧逸度等條件有所改變(Jamtveit et al.,1995; Gaspar et al., 2008)。石榴子石生長環(huán)帶普遍發(fā)育, 表面裂理發(fā)育, 晶形多不完整, 受后期流體改造。石榴子石常與透輝石、硅灰石組成礦物組合, 主要形成透輝石-石榴子石矽卡巖、石榴子石-透輝石矽卡巖、硅灰石-石榴子石矽卡巖和鈣鐵榴石矽卡巖及鈣鋁榴石矽卡巖等。

圖3 龍瑪拉礦床主要矽卡巖礦物特征Fig.3 Main skarn mineral characteristics of the Longmala deposit

根據(jù)其顏色、自形程度、裂紋發(fā)育程度、礦物組合及與礦化的關(guān)系等, 可以將礦床石榴子石分為兩種類型:

Ⅰ型石榴子石(圖3g): 手標本多呈紅棕色, 形成時間最早, 被透輝石、方鉛礦等晚期礦物交代,該類石榴子石自形程度較差, 通常呈半自形-它形粒狀產(chǎn)出, 裂紋不發(fā)育。單偏光下近于無色, 正交偏光下受后期蝕變影響, 光性異常不明顯, 無環(huán)帶結(jié)構(gòu)。

Ⅱ型石榴子石(圖3h): 手標本多呈黃綠色, 形成晚于Ⅰ型石榴子石, 自形程度較高, 與磁鐵礦密切伴生。單偏光下呈灰白色-灰色, 裂紋較發(fā)育,正交偏光下該類石榴子石光性明顯, 核部無明顯異常干涉色, 邊部呈一級灰白, 形成典型的同心環(huán)帶結(jié)構(gòu)。

電子探針分析結(jié)果顯示(表1), 石榴子石內(nèi)環(huán)與外環(huán)的成分存在一定差異, 大多是內(nèi)環(huán)含鐵略低,而外環(huán)相對較高, 說明在石榴子石形成過程中, 流體中的鐵化學勢有逐漸增高的趨勢(豐成友等,2011)。石榴子石中SiO2的含量變化范圍為36.64%～40.41%, 平均值為39.03%; CaO的含量變化范圍為27.89%～35.14%, 平均值為32.97%; TFeO變化范圍為3.69%～26.71%, 平均值為16.99%; Al2O3含量變化范圍為1.87%～20.39%, 平均值為9.83%; TiO2、MgO和MnO的含量均較低。

續(xù)表1

石榴子石端員組分鈣鐵榴石(And)變化范圍為7.92%～88.63%, 平均值為53.85%; 鈣鋁榴石(Gro)變化范圍為5.92%～86.46%, 平均值為40.94%;鎂鋁榴石+錳鋁榴石(Pyr+Spe)變化范圍為1.04%～5.11%, 平均值為2.34%, 屬鈣鐵榴石-鈣鋁榴石系列(And7.92～88.63Gro5.92～86.46Pyr+Spe1.04～5.11),端員組分組成與世界上絕大部分矽卡巖型鉛鋅礦床相似(圖4, Meinert et al., 2005)。

圖4 龍瑪拉礦床石榴子石端員組分圖解(底圖據(jù)Meinert et al., 2005修改)Fig.4 Diagram of garnet endmember composition in the Longmala deposit(base image modified from Meinert et al., 2005)

4.2 輝石

輝石是龍瑪拉礦床最發(fā)育的矽卡巖礦物之一。輝石族礦物是具有單鏈結(jié)構(gòu)的硅酸鹽, 廣泛分布于火成巖和變質(zhì)巖中, 其基本化學式為: XY[Si2O6],其中X=Ca2+、Na+、Mg2+、Fe2+、Li2+; Y=Mg2+、Fe2+、Al3+、Fe3+、Cr3+和Mn2+。

龍瑪拉礦床中輝石多以粒狀、短柱狀或放射狀集合體產(chǎn)出, 多呈半自形-它形結(jié)構(gòu), 常交代早期的石榴子石。手標本以淺綠色-深綠色為主, 顏色深淺不一(圖3a, d, e)。單偏光下為無色透明, 正高突起,可見裂紋; 正交偏光下干涉色較高, 顏色鮮艷, 最高可達二級藍綠(圖3i)。電子探針分析結(jié)果顯示(表2), 礦床輝石主要為透輝石, 其次還含有少量鈣鐵輝石、次透輝石、普通輝石及鐵普通輝石。SiO2含量變化范圍為37.79%～58.57%, 平均值為52.92%;CaO含量變化范圍為10.76%～32.64%, 平均值為23.38%; TFeO變化范圍為0.34%～30.16%, 平均值為7.75%; MgO含量變化范圍為0.15%～19.18%,平均值為14.73%; MnO含量變化范圍為0.12%～4.83%, 平均值為0.86%; Al2O3、TiO2、Cr2O3、Na2O含量均較低(圖5)。

表2 龍瑪拉礦床輝石電子探針分析結(jié)果和端員組分(?B/%)Table 2 Electron probe analysis results and endmember components of pyroxene in Longmala deposit (?B/%)

圖5 龍瑪拉礦床輝石端員組分圖解(底圖據(jù)Sheppard et al., 1992修改)Fig.5 Diagram of pyroxene endmember composition in the Longmala deposit(base image modified from Sheppard et al., 1992)

4.3 硅灰石

硅灰石是龍瑪拉礦床矽卡巖中除透輝石、石榴子石外另一重要的無水硅酸鹽礦物, 礦區(qū)內(nèi)可見少量以硅灰石為主的矽卡巖。手標本中為灰白色, 以放射狀集合體產(chǎn)出, 可見少量閃鋅礦(圖3f), 常與石榴子石共存, 形成硅灰石-石榴子石矽卡巖。單偏光下為無色透明, 正中突起; 正交偏光下呈一級干涉色(圖3l)。

4.4 綠泥石

綠泥石在矽卡巖礦床中主要形成于矽卡巖期后酸性淋濾階段, 是退化蝕變矽卡巖階段的主要含水矽卡巖礦物之一。綠泥石在礦區(qū)內(nèi)較為發(fā)育, 可沿早期矽卡巖礦物石榴子石、透輝石等的裂隙、解理產(chǎn)出, 表明綠泥石形成較晚。綠泥石手標本顏色多呈淺綠色, 常與石榴子石、綠簾石及石英等共存。單偏光下為淺綠色, 呈粒狀或鱗片狀集合體產(chǎn)出,正低突起(圖3j, k)。

4.5 綠簾石

綠簾石是退化蝕變矽卡巖期的礦物, 在鈣矽卡巖中它的形成標志著矽卡巖化過程中熱液作用和礦化作用的開始(潘兆櫓等, 1993)。礦床綠簾石多呈自形柱狀集合體分布于透輝石-石榴子石矽卡巖中,其形成晚于石榴子石、透輝石, 常與石英等交代早期形成的石榴子石等礦物。綠簾石手標本顏色呈黃色-黃綠色(圖3e), 單偏光下呈淺黃綠色, 粒狀或放射狀集合體, 正高突起。

5 討論

5.1 矽卡巖礦物空間分布及蝕變分帶特征

矽卡巖礦物的空間分布特征一直以來都是矽卡巖型礦床研究的焦點之一, 在大多數(shù)矽卡巖型礦床中, 石榴子石和輝石的分布都具有一定的特征,常在矽卡巖與大理巖的接觸帶的近端分布有石榴子石等礦物, 遠端分布有輝石、硅灰石等(Harris et al.,1982), 且隨著遠離接觸帶和受蝕變作用的影響, 矽卡巖礦物的成分變化也具有一定的趨勢。Harris et al.(1982)通過對矽卡巖中輝石的研究指出, 輝石成分隨著由接觸帶向圍巖方向距離的增加, 輝石中Fe、Mn的含量也會逐漸增加。陸琦等(2001)通過對柿竹園礦區(qū)石榴子石的空間分布特征研究, 指出隨著矽卡巖與巖體之間距離的增加及蝕變作用的延續(xù),石榴子石成分具有由鈣鐵榴石向鈣鋁榴石變化的趨勢。這些都能在一定程度上說明矽卡巖中礦物成分的變化能夠指示熱液流動的方向及蝕變作用的強弱變化。

結(jié)合顯微鏡下觀察以及電子探針分析結(jié)果顯示, 分布于礦區(qū)不同空間位置的石榴子石, 從鉛鋅礦體西部到東部的水平方向上, 端員組分都是由以鈣鐵榴石為主逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐遭}鋁榴石為主, 顏色以紅棕色為主, 偶見少量黃綠色石榴子石(圖6)。說明隨著空間位置的變化, 流體的交代作用可能在逐漸減弱。龍瑪拉礦床矽卡巖順層產(chǎn)出于旁多群角巖與烏魯龍組大理巖的接觸帶, 傾向南東, 與地層產(chǎn)狀近于一致, 說明礦區(qū)內(nèi)出露的矽卡巖可能是流體沿著斷裂、層間破碎帶, 對烏魯龍組大理巖進行交代而形成的。綜合矽卡巖礦物的空間分布及礦區(qū)地層產(chǎn)狀特征, 結(jié)合礦區(qū)出露大量大理巖及角巖, 推測礦區(qū)南西側(cè)深部具有一定的找礦潛力。

圖6 龍瑪拉礦床東西向不同位置鉆孔石榴子石組分及顏色變化Fig.6 Changes in garnet composition and color in holes drilled at different locations in the east-west direction of the Longmala deposit

矽卡巖的分帶受成礦母巖漿性質(zhì)、巖體就位深度、構(gòu)造裂隙的間歇活動和圍巖巖性等多種因素的控制(Wang et al., 2015), 成礦巖體對矽卡巖分帶的影響尤為明顯。Wang et al.(2015)和林鑫(2015)通過對礦區(qū)鉆孔ZK474編錄發(fā)現(xiàn), 在鉆孔深度約750 m處存在早始新世黑云母二長花崗巖, 為礦床成礦巖體。然而, 礦區(qū)主礦體與該巖體垂向上相距較遠,且目前尚未有研究證明其與礦區(qū)內(nèi)礦體的成礦相關(guān)性, 因此不能確定其為成礦巖體。

通過前期對鉛鋅礦體采場平臺的編錄, 矽卡巖主要發(fā)育在角巖與大理巖接觸帶, 或沿裂隙充填在圍巖中, 鉛鋅礦體產(chǎn)出于透輝石矽卡巖中, 橫向上顯示了從角巖→石榴子石矽卡巖→深色角巖→透輝石矽卡巖(礦體)→大理巖→角巖的分帶特征。

通過鉆孔巖心編錄發(fā)現(xiàn), 礦區(qū)矽卡巖在垂向上具有較好的分帶特征, 由頂板至底板巖性特征為角巖→石榴子石矽卡巖→透輝石矽卡巖→大理巖→石榴子石矽卡巖→透輝石矽卡巖→角巖的巖性分帶特征, 在矽卡巖與大理巖和角巖的接觸帶常形成類矽卡巖。從矽卡巖分布特征可以發(fā)現(xiàn), 其主要產(chǎn)出于角巖與大理巖接觸帶, 部分產(chǎn)于角巖中的矽卡巖可能是構(gòu)造裂隙控制其就位。

5.2 龍瑪拉礦床矽卡巖類型

根據(jù)礦物共生組合、形成地質(zhì)條件、礦物成分及伴生礦化等特征, 矽卡巖可以分為鈣質(zhì)矽卡巖、鎂質(zhì)矽卡巖、錳質(zhì)矽卡巖以及堿質(zhì)矽卡巖(Einaudi et al., 1981; 趙一鳴等, 2012)。碳酸鹽巖圍巖的化學成分, 尤其是?(MgO), 是判斷矽卡巖類型的重要依據(jù)(Einaudi et al., 1981; 趙一鳴等, 2012): 若圍巖是較純的灰?guī)r或泥灰?guī)r(?(MgO)＜2%), 有利于鈣矽卡巖礦物的形成, 如鈣鐵-鈣鋁榴石、透輝石-次透輝石、硅灰石、符山石、方柱石等; 若圍巖是白云巖或者白云質(zhì)灰?guī)r(?(MgO)介于10%～15%之間), 則易于形成鎂矽卡巖礦物, 如鎂橄欖石、金云母、尖晶石、硅鎂石族礦物等; 當?(MgO)介于2%～10%之間時, 通常只能形成透輝石、金云母等礦物, 與其伴生的礦化較復雜, 有Fe、Cu、Pb、Zn、W、Mo、Au和Ag等。鈣質(zhì)矽卡巖主要由透輝石-鈣鐵輝石系列和鈣鋁-鈣鐵榴石系列組成, 局部有少量錳鈣輝石和符山石等(趙一鳴等, 2012)。龍瑪拉鉛鋅礦床石榴子石屬于鈣鋁榴石-鈣鐵榴石(And7.92～88.63Gro5.92～86.46Pyr+Spe1.04～5.11)類質(zhì)同象系列, 以鈣鐵榴石為主; 輝石以透輝石為主, 其次為鈣鐵輝石, 以及少量普通輝石和鐵普通輝石(圖5),同時還存在硅灰石, 不發(fā)育富鎂礦物, 表明龍瑪拉礦床矽卡巖屬鈣質(zhì)矽卡巖組合。

5.3 矽卡巖礦物組合對成礦環(huán)境的指示

矽卡巖礦物組合及其化學成分對于理解矽卡巖礦床的成因及其形成環(huán)境具有重要的指示意義(Einaudi et al., 1981, 1982; Meinert et al., 2003,2005)。趙一鳴等(2012)研究了我國主要的矽卡巖型礦床后提出, 矽卡巖中共生的透輝石和石榴子石成分可以反映矽卡巖形成的某些物理化學條件(酸度、氧逸度)和金屬礦化類型。矽卡巖在形成過程中氧化還原環(huán)境、成礦流體的酸堿度變化對矽卡巖型礦床及礦化類型的形成具有重要的作用, 而石榴子石的成分與成礦流體成分、溫度、pH值以及氧逸度密切相關(guān)。因此, 石榴子石成分反映出矽卡巖形成時的氧逸度等特征(次仁拉姆等, 2021)。鈣鐵榴石多形成于氧化、堿性環(huán)境, 而鈣鋁榴石更易形成于還原、酸性環(huán)境, 且鈣鐵榴石形成時的氧逸度比鈣鋁榴石形成時的氧逸度高, 近等量的鈣鐵和鈣鋁榴石端員組分的石榴子石在相對中性的條件下形成(艾永富等, 1981; Kwak, 1994; Zhang et al., 2017)。Sato(1980)和Zaw et al.(2000)認為, 還原條件下形成的矽卡巖礦物具有較高的Fe2+/Fe3+比值, 而氧化條件下形成的矽卡巖礦物具有較低的Fe2+/Fe3+比值。龍瑪拉鉛鋅礦床大多數(shù)矽卡巖礦物的Fe2+/Fe3+比值較低,例如石榴子石的Fe2+/Fe3+比值為0.012～0.492(除了Fe3+為0的樣品); 輝石中的Fe大多數(shù)都以Fe3+的形式存在, 暗示它們是在氧化條件下形成的。表明龍瑪拉礦床早期為氧化流體, 形成大量鈣鐵榴石和透輝石。

龍瑪拉鉛鋅礦床石榴子石發(fā)育明顯的環(huán)帶, 化學成分呈現(xiàn)出規(guī)律性變化(表1, 圖7a, b), 表明其形成環(huán)境并不是完全封閉的體系(趙勁松等, 1996)。從核部到邊部, SiO2和CaO含量基本不變, 而Al2O3含量總體呈下降趨勢, TFeO含量總體呈上升趨勢, Al、Fe具有較好的負相關(guān)性。Fe、Al成分的變化造成了從核部到邊部石榴子石組成中鈣鋁榴石分子所占比例逐漸下降, 而鈣鐵榴石分子所占比例逐漸升高。反映在早期矽卡巖階段流體由氧化、偏堿性環(huán)境逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原、偏酸性環(huán)境, 流體氧逸度逐漸降低, 說明石榴子石不是在封閉的體系中形成的。到石英硫化物成礦階段, 礦床形成大量方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦及少量黃鐵礦等, 表明此時成礦環(huán)境已由氧化環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原環(huán)境。

圖7 龍瑪拉礦床PM01-1101石榴子石BSE圖像(a)及環(huán)帶成分折線圖(b)Fig.7 BSE image of the PM01-1101 garnet (a), and the composition graph of garnet ring zone of the Longmala deposit (b)

6 結(jié)論

(1)龍瑪拉鉛鋅礦床屬典型的接觸交代型矽卡巖礦床, 主要矽卡巖礦物為透輝石、石榴子石、硅灰石、綠泥石及綠簾石等, 為典型的鈣質(zhì)矽卡巖組合。

(2)龍瑪拉鉛鋅礦床大量發(fā)育鈣鋁榴石、綠泥石、綠簾石及磁黃鐵礦、黃鐵礦等, 指示礦床成礦環(huán)境主要為還原環(huán)境, 表明礦床矽卡巖為還原性矽卡巖。

(3)結(jié)合矽卡巖礦物電子探針數(shù)據(jù)結(jié)果和礦區(qū)地質(zhì)特征, 礦區(qū)矽卡巖除鉛鋅礦化形成礦體外, 還發(fā)育有較好的鐵銅礦化, 但礦化規(guī)模較小, 不具有開采價值。

致謝: 感謝西藏中凱礦業(yè)股份有限公司提供大量資料; 感謝項目組成員在野外工作中提供的支持與幫助; 感謝中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所電子探針實驗室陳振宇研究員和陳小丹老師為電子探針測試提供幫助; 感謝匿名審稿專家提出的寶貴審改意見。

Acknowledgements:

This study was supported by China Geological Survey (No.DD20230361), National Science Foundation of China (No.42002082), and Tibet Zhongkai Mining Co., Ltd.(No.HE2114).