甘肃黑石山埃达克岩金矿床成矿模式初析.pdf

年 矿 床 地 质 ∞ ⁄∞≥≥ 第卷 第期 文章编号 甘肃黑石山埃达克岩金矿床成矿模式初析 Ξ 付善明 周永章 郭原生杨志军 付 伟 中山大学地球环境与地球资源研究中心广东 广州 中山大学地球科学系广东 广州 兰州大学甘肃 兰州 摘 要 甘肃黑石山埃达克岩属型埃达克岩其岩石类型为奥长花岗岩∀岩体位于黑石山穹隆南缘西湾 苏家湾断裂北部上盘∀在该埃达克岩体中发育有金矿床矿床类型为含金石英脉型及蚀变花岗岩型∀研究认为该 矿床的形成主要经历了个阶段 次生洋板片俯冲并发生部分熔融形成埃达克质熔体 熔体与地幔楔橄榄岩 及幔源熔体的相互作用金属的萃取使熔体富集成矿元素 熔体向上侵入成岩后期构造运动及热液成矿作用 使成矿元素活化迁移并最终富集成矿∀ 关键词 地质学埃达克岩成矿模式金矿床板块俯冲甘肃黑石山 中图分类号 文献标识码 埃达克岩发现于阿留申群岛的埃达克岛系一 种中酸性的富 岛弧火山岩 ∀ ⁄ 等首先将其命名为埃达克岩∀其岩石类型为 中酸性钙碱性岩石在化学成分上高≥ 和 低重稀土元素和≠ 高≥高场强元素及含量 相对较低具有正的∞∏≥异常 ⁄ ∀现在研究认为埃达克岩有种形成方式一 种是由俯冲的大洋板片熔融形成⁄ 另一种是由底侵的玄武 质下地壳的熔融形成 张旗等 ∀ 甘肃黑石山地区的地质工作始于世纪年 代先后进行了地质填图和以寻找斑岩铜矿为目的 的各种勘查钻探工作均认为斑岩铜矿矿化微弱不 具工业意义∀自世纪年代在花岗岩体中发现 了自然金才开始了以金为主的勘查工作并进行开 采至今∀但这些工作均以寻找矿产为目的并未对 该区花岗岩体的埃达克岩属性及矿床的成矿模式进 行深入研究∀ 最近郭原生等在黑石山早古生代火成岩的研究 中认定该区有埃达克岩的存在并对其属性及动力 学意义作了详细的研究待刊 ∀该区埃达克岩的岩 石类型主要为奥长花岗岩属典型的大洋板片熔融 型埃达克岩即型埃达克岩付善明 ∀在该 埃达克岩中发育有含金石英脉型和蚀变花岗岩型金 矿床∀本文将主要对这一埃达克岩金矿床的成矿模 式作初步探析以期对与由洋壳俯冲形成的型埃 达克岩相关矿产的寻找提供一些参考∀ 黑石山区域地质及埃达克岩金矿床 黑石山位于甘肃省白银厂矿区西南部被认为 是一个可与白银厂矿区进行对比的火山穹隆高红 卫 ∀金矿床位于白银清水昌马陆缘弧 黑石山穹隆南缘区域性大断裂西湾苏家湾断裂 北部上盘大地构造位置属北祁连加里东构造带东 段南部图 ∀其地理位置为东经βχδ 北 纬βχδ ∀西湾苏家湾断裂为压扭性断裂该 断裂及其次生断裂控制了本区火山岩侵入岩的分 布和产状∀该区地层除南部东南部出露下白垩统 上三叠统碎屑岩外其余大部分为中寒武统火山岩 及少量前志留纪浅变质岩∀受西湾苏家湾断裂的 影响该区的断裂构造极其发育对岩浆活动和矿化 具有明显的控制作用张照志 ∀ Ξ本文得到国家科技部项目≤和国家教育部博士点基金的资助 第一作者简介付善明男 年生博士生主要从事岩石与矿床地球化学研究∀ 收稿日期 改回日期 ∀李 岩编辑∀ 图 北祁连大地构造简图据许志琴 加里东期花岗岩 俯冲增生杂岩 弧火山岩 弧后杂岩 古被动大陆边缘建造 裂谷火山岩 逆冲型韧性剪切带 平移型韧性剪切带 伸展型韧性剪切带 本文研究区∀ 阿拉善地块 ≤ 中祁连地块 北祁连俯冲增生杂岩带 古火山弧 弧后盆地带 古大陆架和大陆坡带 ƒ ∏ ≤ ≥∏ ∏ ∂ √ 2 ∏ √ √ ∏ ∏ ∏ ≥ ∏ ≥ ∏ ≤ ≤ ∏ ∏ √ ∂ √ 金矿床主要产于 及号奥长花岗岩体埃 达克岩体中图 矿床类型为含金石英脉型和蚀 变花岗岩型∀矿体岩石类型主要为奥长花岗岩具 有如下的地球化学特征 ω ≥ ∗ ω平均为 ω 1 ∗ ω ∗ ω ∗ 低≠和≠ ω≠ ≅ ∗ ≅ ω≠ ≅ ∗ ≅ 高≥ ω≥ ≅ ∗ ≅ 具轻微 的正∞∏异常∀金在矿床中以自然金为主其次为银 金矿碲金矿等∀经勘查金总储量为 平 均品位 伴生银 白银公司地 质队 ∀在矿体中金的品位由地表向深部逐 渐升高最高可达 ∀自然金主要嵌布在金属 硫化物晶界间或矿物裂隙中部分自然金与方铅矿 闪锌矿黄铜矿等共生有时呈集合体状产出∀金矿 化和石英脉关系密切凡充填有石英脉者金的品位 就高∀同时方铅矿和黄铁矿等硫化物与金矿化的关 系密切黄铁矿呈细粒状和粉末状时具有较好的金 矿化∀ 黑石山埃达克岩金矿成矿模式 近年来的研究发现许多大型∏≤∏ 等低温热液矿床和斑岩矿床都与埃达克岩或埃达克 质岩 有着密切的关系⁄ ∏ ∀据统计 全球个∏≤∏低温热液和斑 岩矿床中有个与埃达克岩有关∀ 等 调查了菲律宾个斑岩铜矿发现其中个在时 间和空间上与埃达克岩有关∀埃达克岩可以作为找 矿标志来使用⁄ 因而对埃达克岩 矿床及其成矿作用模式的研究越来越受到关注∀ 矿 床 地 质 年 图 黑石山区域地质简图据王光宁 第四系黄土坡积物 上三叠统砂砾岩 志留系千枚岩 志留系硅质千枚岩 志留系变质砂岩 中寒武统流纹岩 中寒武 统钠长斑岩 中寒武统含角砾流纹岩 中寒武统辉长玢岩 奥长花岗岩埃达克岩 花岗斑岩 断层 含矿岩体编号 ƒ ∏ ∏ ∏ ≥ ∏ ≥ ∏ ≥ ∏ ≤ ≤ ≤ ≤ ƒ ∏ . ∏ 图 黑石山埃达克岩成矿模式图 次生洋板片俯冲发生部分熔融形成埃达克质熔体 熔体与地幔楔橄榄岩相互作用从地幔中获取大量的成矿元素 熔体向上 侵入冷凝过程中形成具有控矿作用的裂隙和节理后期构造运动及热液成矿作用使成矿元素活化迁移并最终富集成矿 ƒ ∏ ∏ √ ∏ 2 ∏ ∏ ∏ √ √ ∏ 通过对黑石山地区区域地质岩浆作用以及埃 达克岩和金矿床的研究可以认为黑石山埃达克岩 金矿床的形成主要经历了个阶段图 第一阶段埃达克质熔体形成阶段图 王荃等 李春昱等认为古生代或 更早时期的祁连山就存在古海洋 祁连洋∀加里 第卷 第期 付善明等甘肃黑石山埃达克岩金矿床成矿模式初析 东期是北祁连构造格局的重要变革时期该时期内 区内洋陆作用火山岩浆作用壳幔相互作用热流 体作用及与之有关的各种成矿作用达到鼎盛∀此时 柴达木古陆和华北古陆均处于祁连洋的俯冲之下 汤中立 ∀北祁连洋在向北俯冲的同时可能 存在洋内俯冲作用其上的大洋板块由于弧后拉张 作用形成次生洋弧后盆地∀当北祁连次生洋扩张 到一定程度后次生洋板片将向北俯冲郭原生等 王金荣等 进入高温高压环境发生部 分熔融而形成黑石山埃达克岩熔体∀ 实验研究 表明埃 达克岩的形成需要很高的温度 ∗ ε 和压 力 ∗ ∀高温可使玄武质岩石发生熔融 形成埃达克质岩浆而高温和高压还有利于∏ ≤∏等金属元素溶解进入熔体∀ 洋壳俯冲至一定深度 ∗ 其玄武质板 片就会发生变质作用岩石由角闪岩相向榴辉岩相 转变而角闪石消失时将释放出大量的水⁄ ∀这些流体的加入将有利于熔体的形成 同时对金属元素的萃取富集和矿床的形成都非常 有利 ∀ 与正常的长英质岩浆不同埃达克质岩浆形成 时就 具 有 高 水 含 量高 氧 逸 度 和 富 硫 的 特 征 ∏ 并成为金属的可能载体∀熔 体的富水性质导致岩浆系统高度氧化 ∀因而在高温高压富水高氧逸度状态下 ≥主要以≥ 存在即容易导致硫化物在岩浆中不饱 和赵振华等 ∏ ∀在氧化状态 下硫化物不饱和的岩浆的结晶分异作用使∏等成 矿元素成为不相容元素而 在 熔浆 中得 到 富集 ∏ ∀ 俯冲板片熔融成因的埃达克岩常与∏≤∏ 等热液及斑岩矿床密切共生其成矿物质来源于 埃达克质岩浆 ∀在斑岩铜矿的成矿 模型中≥ 就曾提出洋壳的重熔模式∀ 他认为大部分成矿金属是洋壳俯冲到地幔时发生 部分熔融而从洋壳中浸出的在部分熔融过程中浸 出的金属作为钙碱性岩浆的一部分而上升并最终 成岩成矿∀ 在黑石山地区埃达克岩在次生洋板片俯冲并 发生部分熔融的过程中这些作用使埃达克质熔体 在形成时就可能富集了一定程度的金属含量∀ 第二阶段熔体与地幔楔的相互作用阶段图 这一阶段主要表现为埃达克质熔体与热的地幔 楔橄榄岩的相互反应或与幔源熔体的混合作用∀由 祁连次生洋壳板片熔融形成的黑石山埃达克质熔 体在上升过程中必然会与热的地幔楔形区橄榄岩 发生相互反应 或与幔源熔体发生混合 ⁄ ∀这个过程通常被认为是一种 最常见的机制并已得到证实≥ 其可能是埃达克岩熔体富含金属 和硫的重要途径∀ 由于地幔和基性岩中∏≤∏等元素的 丰度值高埃达克质熔体与其反应过程中可以获取 大量的金属和硫⁄ ≥ 2 ∀当≥达到饱和时可改变熔体的氧化还 原状态使∏等元素进入硫化物沉淀而成矿∀埃达 克质熔体与幔源熔体发生混合将从后者中获取大 量的金属元素以及硫⁄ 候增谦等 ∀ 埃达克质熔体与橄榄岩相互反应也将大幅度 提高埃达克质熔体的 值和 ƒ含量从而增大硫 在熔体中的溶解度∀这一特征在黑石山埃达克岩的 形成过程中也得到了表现付善明 ∀这就证 明了黑石山埃达克质熔体在向上运移的过程中与地 幔楔橄榄岩或幔源熔体发生相互作用能够获取大 量的成矿金属元素并为其后矿床的形成提供必需 的物质基础∀ 第三阶段成岩成矿作用阶段图 富含金属的埃达克质熔体向上侵入并增生到白 银清水昌马陆缘弧同时不断地发生冷凝收 缩形成了大量的裂隙和节理图 ∀受西湾苏家 湾区域性大断裂的影响该区的次级断裂构造相当 发育这些断裂构造控制了该区火山岩和侵入岩体 的分布同时为岩浆活动和含矿热液的运移提供了 通道∀在成矿作用过程中断裂具有控矿和容矿的 作用裂隙和节理具有配矿的作用它们的形成对后 期∏和金属硫化物的矿化具有重要的意义张 照志 ∀ 后期∞∞向张引力作用使得先前形成的相对 紧闭的裂隙系统变为有利于成矿的开放系统含矿 热液在开放体系内沿节理和裂隙运移的过程中或 是充填或是与奥长花岗岩发生交代作用∀交代作用 过程中≥ 减少≤ ≤ 明显 矿 床 地 质 年 图 号埃达克岩体剖面控矿断裂与矿体形态图据张照志 第四系黄土坡积物 奥长花岗岩 中寒武统钠长斑岩 控矿断裂 矿体及编号 平硐 竖井 平巷 ƒ ∏ ∏ ≤ ∏ ∏ ≥ 增加张照志 ∀这一过程有利于成矿元素 ∏等从母岩中淋滤出来 并在蚀变岩中得到富 集∀ 金矿体主要产于岩体内的断裂中表明经历了 二次应力的作用成岩与成矿具有一定的时差∀含 金石英脉形成后经历了一次较大的构造运动而变 得极其破碎因此促进了金的活化运移和富集∀ 矿石矿物黄铁矿黄铜矿方铅矿等多为中低温矿 物且同位素及包裹体测试也表明黑石山金矿床中 ∏等金属元素来源于埃达克岩体成矿流体温度为 ∗ ε 盐度为 ∗ 成矿压力为 ∗ ≅ 成矿深度为 ∗ 成矿流体的Δ 水 和Δ⁄水值落于大气水范围内 王光宁 具浅成中温成矿特征∀这充分说明 埃达克岩体形成以后经历了后期的构造运动加热 的大气水溶液在浅成中温条件下对岩体改造而形 成了黑石山埃达克岩型金矿床∀ 结 论 黑石山埃达克岩体内金矿床的形成经历了一个 完整的地质地球化学过程≠洋内俯冲作用使次生 洋板片俯冲到北祁连洋板片之下并发生部分熔融 形成黑石山埃达克质熔体熔体在上升运移的过 程中与热的地幔楔橄榄岩或幔源熔体发生相互反 应从地幔中获取了大量的∏等成矿金属元 素≈富含金属的埃达克质岩浆在上升过程中冷凝 收缩形成了具有控矿作用的节理和裂隙并最终增生 到白银清水昌马陆缘弧后期多期次多阶段的 构造运动及低温热液活动成矿作用使得成矿元素 ∏等得到活化迁移并最终富集成矿 ∀ 对该类型埃达克岩矿床成矿模式的深入研究 对开拓在广泛出露埃达克岩的青藏高原和中国东部 地区找矿工作的新思路具有潜在的经济价值和一定 的参考意义∀ 致 谢 在野外工作中甘肃省白银公司地质 队给予了大力支持和协助并提供了宝贵资料特表 谢忱∀文中不当之处望读者指正∀ Ρε φερενχε σ ∏ ∏ ∏ ≈ ∏ ∗ ≠∏∏ ∏ 第卷 第期 付善明等甘肃黑石山埃达克岩金矿床成矿模式初析 ∏ ≈ ∞ ≥ ∗ ⁄ ⁄ ∏ ≥ ⁄ √ ∏ ∏ ∏ ≈ ∏ ∗ ⁄ ∞√ ∏ ≈ ∞≥ ∗ ⁄ ∏ƒ ≥√ 2 ≈ ≥ ∗ ƒ∏≥ ≥ ∏ ∏ 1⁄ 2≈ ⁄ ∏ 2 ∏ ≠ ≥ ∏ ∏ √ ≤ 2 ≈ ∏ ∏ ∗ ≤ ∞ ∏ ≤ √ ∏ ∏ ∏ ≈ ≤ ∏ ≠ ≥ ≤ √ ≈ ≥ ∗ ≤ ∞ ∏ ≠ ƒ ≤ ∏ ∏ ≤ ≈ ⁄ ∗ ≤ ∞ ∞ ƒ∏ ∏ ∏ ∏ ∏ ∏ ∏ ≈ ∗ ∏ ∏ ∏ ∏ ≈ ∂ ∗ ≥ ≤ ≤ √ √ ∏ ∏ ∏ ≈ ≥ ∗ ≤ ≠ ∏≠ ∏ ∏ ≈ ≈≤ ∏ ∏ ∗ ≤ ∞ ∏ 2 ≈ ∗ ∏ ∞ ≥ ∏ ∏ ≤∏ ≈ ∗ ∏ ∏ √ ∏ 2 ≤ ≤ √ ∏ ≈ ∏ ⁄ ∗ ≥ ∏ ∏ ∏ ∏ ≈ ∞ ≥ ∗ ≥ ∏ ⁄ 2 √ ≈ ≤ ∗ ≥ ƒ ∏ ≤ ≈ ∞ ≥ ∗ ≥ ≈ ∞ ∗ ≥ ≤ ∏ ∏ ∏ ∏ √ ≈ ≤ ∗ ∏ ∏ ∏ ∏ ≤ ≈ ∏ ∏ ∗ ≤ ⁄≥ ∏ ∏ ∏ ≈ ∞ ≥ ∗ ∏ √ ≈