夕卡岩的多成因性及夕卡岩型矿床找矿评价

张遵遵,李泽琴,陈晓雁,侯春秋,陈实识

(1.成都理工大学核技术与自动化工程学院,地学核技术四川省重点实验室,成都610059;2.桂林理工大学地球科学学院,广西桂林541004)

0 引言

夕卡岩矿床是地壳上富含多种矿产的矿床类型之一,是一种具有重要工业意义的矿床类型,其分布遍及世界各地 ,但较集中地分布于环太平洋地区[1-2]。夕卡岩矿床是我国富铁矿、富铜矿和钨、锡、铋矿的主要矿床类型,是钼、铍、铅锌、金、银等矿床的重要类型以及硼、金云母、透辉石、硅灰石、透闪石等非金属矿产的主要来源,主要集中在东部地区,尤其是华南和东北地区[1]。近年来,随着地质调查工作的进展,在我国西藏冈底斯地区新发现了一批夕卡岩型铁、铜、金、铅锌矿床,构成规模宏大的夕卡岩型矿床成矿带[3],显示出较好的找矿前景,但对有些夕卡岩矿床的成因争议很大。本文结合夕卡岩矿床的最新研究进展,总结夕卡岩的成因类型及特征,期望能为夕卡岩型矿床的找矿评价提供帮助。

1 夕卡岩和夕卡岩矿床的多成因性

涂光炽(1981)曾多次谈到夕卡岩的多成因问题。他指出,“长期以来,地质学者认为花岗岩侵入碳酸盐岩地层的接触带及附近是夕卡岩的标准产出条件,这实际上是单成因观点。现在看来,尽管这种产状的夕卡岩可能是主要的,但也存在着由火山-次火山气液作用、混合岩化作用和区域变质作用形成的夕卡岩。这四种不同成因的夕卡岩在我国都有广泛的分布”[4]。Einaudi等(1981)根据夕卡岩生成机理的不同,划分出变质夕卡岩和交代夕卡岩两大类[5]。Meinert(2000、2005)认为尽管大多数夕卡岩产于至少包含一些灰岩的岩石地层中,但也可以产于包括页岩、砂岩、花岗岩、含铁建造、玄武岩、科马提岩在内的几乎各种岩石(地层)内,并且在大陆的几乎各个时代的岩石中都有分布。夕卡岩形成的地质条件极为广泛,可以形成于区域变质或接触变质作用以及各式各样的交代作用,包括有岩浆流体、变质流体、大气水和/或海水热流体参与的交代作用在内。尽管大多数夕卡岩产于深成岩体附近,但也可以沿断层和重要剪切带产出、形成于浅部的地热系统、海底以及下地壳深处深埋的变质地体中[2,6]。另外,夕卡岩形成的物理化学条件也很宽泛,这已得到了大量实验岩石学和现代地热系统中出现自生夕卡岩矿物的佐证[7-11]。如梁祥济(2000)通过实验有力地证明了硅质岩地层和碳酸盐地层重叠或相间, 在地下环境、层间水和CO2,F,Cl等挥发分作用下,在适宜的温度 (260～650 ℃)、压力 (200×105～800×105Pa)和弱氧化-弱还原的环境中都能发生交代作用。只要地层岩石组合中Si,Ca,Al,Mg和Fe主要组分比例合适,都能形成夕卡岩或夕卡岩矿物组合[10]。

2 夕卡岩的成因分类

夕卡岩和夕卡岩矿床的多成因性已得到国内外大量的研究资料证明[12-42],而这些成因并不是孤立的,在某些方面存在着联系,其形成机制也具有相似性。如同一个矿区有时候会出现几种类型;不同的类型在形成过程中,都不同程度地伴随着交代作用。由于不同成因类型的夕卡岩及相关矿床形成的地质环境、控制因素、具体生成方式和特征各不相同,为了能更好的指导夕卡岩型矿床的勘查与评价工作,本文结合国内外夕卡岩成因的各种观点,把夕卡岩的成因类型归纳为5种:①热液交代型;②岩浆型;③喷流沉积型;④变质型;⑤多因复成型,并总结了每种类型的特征(表1)。

表1 夕卡岩成因类型分类表Table 1 Classification of skarns

3 夕卡岩型矿床找矿评价

(1)夕卡岩矿床的多成因性已得到地质工作者广泛的认同,不同成因类型其成矿作用不同,而与成矿作用相关的主要是成矿期形成的夕卡岩,与成矿前形成的夕卡岩相关的矿床不能称为夕卡岩型矿床,所以我们在研究这类矿床时要区分夕卡岩和矿床二者在形成时间上的相互关系。另外在给夕卡岩型矿床定名时,最好标明是哪种成因类型的夕卡岩矿床,这样能给我们以后的工作带来方便。

(2)接触交代型夕卡岩矿床:夕卡岩根据成分、结构和构造等可见有不同程度的分带性,不同的成矿元素在空间上也常出现分带现象,这些分带现象表现出不同的形成条件等;Zhaoshan Chang(2008)在研究美国西北部爱达荷州 Empire夕卡岩型铜- 锌矿床时,认为较大规模的内夕卡岩带、离侵入体较近处高的Zn/Cu比值、相关侵入岩内极大的蠕虫状石英斑晶等反常现象是岩浆流体具有较高的氟含量作用的结果[43]。另外据张术根(2009)研究,若岩浆分异出来的成矿元素总量相同,在夕卡岩期即富集到石榴石等矿物中,使其成矿元素较高不利于成矿,若石榴石等成矿元素含量较低,则夕卡岩期后热液有利于成矿等[44]。以上这些特征对接触交代型夕卡岩矿床的勘探具有重要的指示意义。

(3)层控交代型、变质型夕卡岩矿床:一般具有两期成矿的特点,早期为沉积成因的矿源层或矿胚;后期层控交代型夕卡岩矿床多在以岩浆热液为主的热液作用下通过渗滤扩散交代作用叠加改造而成,而变质型是在后期构造热动力等作用下,通过变质叠加改造作用对原沉积岩或火山沉积岩中的成矿物质进行活化迁移和再次富集形成,这类矿床的形成除受构造热动力或岩浆活动的制约外,地层岩性的控制具有特别重要的意义。所以在这类矿床的找矿评价中要特别注意沉积-火山沉积建造、沉积-热水沉积等建造的控矿作用。

(4)层控交代型、变质型、喷流沉积型夕卡岩矿床:常具有呈层状、似层状或透镜状产出的特征,且都受地层控制,产于一定的层位,有时都保留有一定的沉积组构等,所以要注意分析其产出的地质环境、地质背景等。另外,层控交代型夕卡岩矿床往往是在喷流沉积硫化物矿床的基础上叠加形成的,因为热水沉积的喷流通道很容易成为晚期岩浆上升的通道,尤其是大断裂交汇处,这就是为什么晚期岩浆活动多数重叠于早期同生沉积块状硫化物之上的原因之一[45]。

(5)由于大型-特大型多金属矿床的形成往往是不同期次成矿作用叠加的结果,不同的成矿元素其成矿时间也会有较大的差别。所以在夕卡岩型矿床的找矿评价中,须重视野外地质调查研究,在此基础上加强室内的研究工作,弄清该区的地质演化历史及相关的地质成矿事件,另外在应用地球化学的方法研究矿床时,注意采集样品的代表性和多样性,这对确定矿床成因类型、评价矿床的工业意义是十分重要的。

(6)在夕卡岩型矿床的成矿过程中,往往伴随着不同层次的构造活动,断层、褶皱、不整合、层间滑脱、接触带等构造往往是夕卡岩型矿床成矿的决定性因素,并控制着矿体的分布与产出特征等,另外区域性构造还控制着矿床空间上的成带、成群分布等。所以加强不同尺度的构造研究在深化成矿认识和指导区域找矿预测方面有重要的意义。

(7)关于传统夕卡岩型矿床的研究已有很多成果,其成矿作用也有了较好的认识。这些成果和认识能不能应用到其他成因类型的夕卡岩型矿床研究中呢?如与Pb,Zn,Ag矿化密切相关的锰质夕卡岩建造[1-2],其他成因的锰质夕卡岩建造是不是和Pb,Zn,Ag矿化密切相关呢?所以,我们要加强其他成因夕卡岩矿床的研究并要重视夕卡岩的矿物共生组合和成分特征分析。

(8)张景森等(2009)从宏观和微观两方面简述了夕卡岩和夕卡岩型矿床研究中常用的方法[46]。由于不同成因类型的夕卡岩其矿物学和岩石学特征差别很大,所以作者认为在该类矿床的找矿评价时,首先要利用成因矿物学和岩石学的方法进行野外和室内研究,包括岩(矿)石的结构构造、产出特征、矿物组合、矿物的生成顺序及矿物标型特征等,初步分析夕卡岩的成因及与成矿的关系。然后在此基础上加强流体包裹体特征、地球化学特征等方面的研究,对前期的研究工作进行补充和论证等。最后可以在一定的构造单元和相似的成矿地质环境条件下,结合地质、物探、遥感等多元信息进行区域找矿评价与预测。

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