延庆红石湾铂矿成矿地质特征

张燕 中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院，北京 100083

延庆红石湾铂矿成矿地质特征

张燕 中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院，北京 100083

红石湾铂矿位于华北板块燕辽沉降带宣龙台凹东部，成矿元素主要为铂、钯、铜，共生元素镍、钴、金、银。矿体受前震旦期侵入的超基性岩体和东西向构造的两组相交叉的扭裂面所控制。含矿金属矿物为黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿、磁黄铁矿。为岩浆熔离型矿床。

铂族元素矿床；成矿地质特征；超基性岩体

1 矿区地质概况

矿区的大地构造位置属于华北板块燕辽沉降带宣龙台凹内东部。

本区地质历史与区域性特点基本一致，古老变质岩系（基底）出露地表，经风化夷平后至震旦纪地壳下降，接受沉积。由于当时本区下降幅度较大，故震旦纪地层厚达4800余米，远远地超过了同一构造单元（宣龙台凹）中部、西部同时期内所沉积地层的厚度。寒武纪地层在本区只有底部沉积物零星出露，可见在寒武纪开始不久，本区已开始上升剥蚀，直至中生代的中、上侏罗统才有火山碎屑岩沉积。

1.1 地层

矿区内出露的地层有前震旦系变质岩，震旦系长城组至高于庄组沉积岩，中上侏罗统的火山碎屑岩和第四系松散堆积物。

矿区地层由老到新依次为：

（一）前震旦系片麻岩（A）

出露面积很小。片麻理的产状比较稳定，呈北东—南西走向，倾向北西，倾角约在50°左右。矿物成分较为简单，主要为石英、斜长石、钾长石及少量的角闪石、黑云母、磁铁矿等。根据混合岩化程度及岩石的结构构造特点，将区内所出露的片麻岩大体上分为四类，即团块状混合岩化角闪斜长片麻岩(A1)、角闪斜长片麻岩(A2)、条带状混合岩化黑云母角闪斜长片麻岩(A3)及混合岩(Ar)。红石湾含铂角闪辉岩体即侵入于混合岩中。

（二）震旦系（Z）

围绕片麻岩分布，组成不对称背斜之两翼，与片麻岩呈不整合接触。测区内所出露的只是下统长城系串岭沟组、大洪峪组和高于庄组的一部分地层，其中串岭沟组内含有绿色含钾页岩。

（三）侏罗系(J2—3)

在本区东部出露，与下伏震旦纪地层呈角度不整合接触，局部为平行不整合接触，以火山碎屑岩为主，即角质凝灰岩、粉砂岩、砂页岩等。

（四）第四系（Q ）

为沿沟谷分布的洪—冲积物和山坡上的坡—残积物。

1.2 构造

本区就大地构造位置而言，属于华北板块燕辽沉降带宣龙台凹内东部，地质构造比较复杂。研究区内目前所表现的基本构造面貌，乃是中生代晚期燕山运动所形成。而含铂的角闪辉岩体，则系前震旦纪侵入岩。

主要构造叙述如下：

（一）弧形展布的挤压构造

囤子沟—六道河弧形背斜为测区内最主要的主干构造，背斜轴向出露长达八公里，两翼不对称，轴面倾向北西。南东翼倾角陡立，一般为65°～75°。在靠近河口—囤子沟门断层附近，地层局部发生倒转；西北翼倾角则变得平缓，一般只有15 °左右。背斜轴向呈现出向SE方向凸出的显著的弧形弯曲。背斜轴在两端逐渐倾没。该弧形挤压构造无明显伴生构造，只在矿区东南部长城系石英砂岩内发育有一系列与岩层走向正交的张扭性断裂，这些断裂集中分布在背斜弯曲曲率最大的部位，应是受褶轴弯曲而控制形成的次一级扭性断层。

（二）NNE向的挤压构造及其伴生构造

区内北北东走向的压性结构面甚为显著，表现为具有一定规模的三条北北东向逆冲断层。断层走向NE20°～30°，断层面倾向北西。三条断层均切割了上述弧形背斜的轴部或翼部。其中最东面的河口—囤子沟门压扭性断层规模最大，该断层使西北盘的震旦系地层逆冲到侏罗系。在其西面另外两条NNE向的压性断裂即为六道河—红旗甸逆断层和熊洞沟逆掩断层，其规模小于河口—囤子沟门压扭性断层，为次一级构造。

（三）可能与东西向构造有关的两组扭性断裂构造

在前震旦系片麻岩的出露区内发育有两组扭性断裂构造，一为近北东向，另一为近北西向，这些断裂构造中除了最西南方向的一条切割影响到震旦纪地层而外，其他的均只限于片麻岩内。这类断裂形成时期比较古老，在前震旦纪即已形成，而后直至中生代又有多次活动。沿断裂带多有脉岩充填。

（四）其他一些性质不清的断裂构造

1.3 岩浆岩

区内岩浆岩多呈小岩体及岩脉出现，基本上集中分布在红石湾片麻岩出露区。侵入期次可划分为前震旦期侵入的角闪辉岩、花岗岩和榴斜岩脉以及燕山期侵入的闪长细晶岩脉、闪长玢岩脉和隐晶正长岩脉、二长岩脉。含铂岩体即产出于角闪辉岩之中。

角闪辉岩(φ)：地表见到剥蚀出露的共有大小十余处，除了已知的红石湾含铂辉岩体面积最大以外，其他的出露面积都很小。这些岩体在片麻岩内成东西向分布。由于震旦系地层与岩体不整合接触，因此其侵入时期应为前震旦期。岩体的形态产状已知主要有两种：一是呈岩盆状，如已知的含矿岩体；二是呈扁豆状顺片麻理产出，这类岩体规模很小延深不大，在剖面上很快即呈楔形尖灭。从岩体的形态产状来分析岩体侵入时的构造条件，可以看出后者明显受到片麻理产状所控制，这些扁豆状的角闪辉岩体即顺着片麻理的方向贯入而形成。至于呈岩盆状产出者，可能是受到东西向构造的两组相交叉的扭裂面所控制。从平面上的各岩体岩性变化情况来看，矿区西部所见到的均为角闪单斜辉岩，而东部则为角闪斜方辉岩和角闪二辉岩。在这些角闪辉岩体中含铂、钯和铜镍硫化矿物的只有一个岩体，即红石湾含铂辉岩体，而外围岩体矿化微弱。

2 矿床地质特征

含铂的角闪辉岩体侵入于前震旦系片麻岩中，岩体地表出露略呈椭圆形，北东—南西向长约550米，北西—南东向宽约350米。整个岩体呈一岩盆状，垂直延深不大，垂深最大处略偏岩体的西南侧，其底板标高为500米左右，相当于盆底的部位，因此在纵剖面上岩体形态呈现为不对称的盆状。在ZK41号孔内所见岩体厚度最大，达114.80米，向四周岩体厚度逐渐变薄。

岩体西南部分夹有许多大小不一的片麻岩捕虏体和顶盖悬浮体，使得岩体内部结构变得较为复杂。而在北东侧则不含任何围岩捕虏体，结构简单，在岩体底部又出现岩枝的分叉现象。

岩体东部与混合岩化角斜片麻岩接触，接触面产状与围岩片麻理产状基本一致，其他部位接触面产状则与片麻理斜交。岩体南部为花岗岩墙所截，西北部被震旦系底部的石英砂岩不整合覆盖。北部则尚残留有一块石榴子石角斜片麻岩的残留顶盖。从上述岩体与四周围岩的接触关系表明，该含铂角闪辉石岩体应为前震旦纪侵入形成。

3 矿体及矿化类型

3.1 矿化类型

矿化作用主要为岩浆熔离成矿。矿石产出于前震旦期侵入的超基性角闪辉岩岩体中。金属矿物为黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿、磁黄铁矿，脉石矿物为辉石、角闪石、部分橄榄石及次生变化物，铂族元素多呈类质同象或类似质同象赋存于金属硫化物（黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿）及其次生变化物之中。金属矿物多为他形粒状，浸染状构造。

3.2 矿石特征

矿化赋存在角闪斜方辉石岩相带内，矿石类型为硫化物矿石——碲铋铂钯矿。该矿物多呈不规则粒状或板条状，粒度0.01mm～0.05mm，个别长达0.2mm～0.4mm。不受王水等侵蚀。多分布于磁黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿中，有时脉石里也有，目前在黄铁矿中尚未发现。

含矿岩体的主要造岩矿物为橄榄石、斜方辉石、单斜辉石和角闪石。

橄榄石为贵橄榄石，斜方辉石为古铜辉石、紫苏辉石、顽火辉石；单斜辉石有透辉石和普通辉石。

橄榄石多集中出现在北部。而斜方辉石类矿物的分布则为：顽火辉石和古铜辉石出现在岩体中部，向四周渐以紫苏辉石为主，说明岩体中部富镁而向四周铁质增加。单斜辉石大量出现于岩体西北部和西南部，组成靠边部的单斜辉石岩相。

岩体中所含各类副矿物种类甚多，最常见的为磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿和镍黄铁矿。锆石和榍石也较普遍，这两者的出现可能与后期花岗岩活动及岩体形成时代古老有关。少量辉钼矿等出现在与混合岩接触带附近，为后期热液活动的标志。

矿石的成矿元素主要为铂、钯、铜，其次为镍、钴、金、银，此外尚含有微量的锇、铱、铑、钌。铂与钯、铜均为呈正消长关系，铂的含量略高于钯的含量，铜含量约为铂钯含量的5000倍。矿区平均铜含量近于镍的2倍。但一般当矿石的品位高时，则铜镍比的差值大，而矿石的品位低时，则铜、镍的含量接近。金的含量变化与铂钯大致也有共消长的趋势。铂钯与银则无明显关系。另外锇、铱、铑、钌四种元素的含量与铂、钯的含量也有明显的共消长关系。

铂钯品位较低。整个矿体品位比较稳定，虽然含有一些夹石，但在平面上没有出现无矿段的间隔，沿着矿体的纵横剖面变化平缓。

3.3 矿床类型

矿床的成矿元素主要为铂、钯、铜，伴生镍、钴、金、银，成矿与超基性岩浆成矿作用紧密相关。

根据矿床地质特征，以及矿体的赋存状态及铂族元素组合，该矿床的成因类型应为岩浆熔离型铂钯矿床。我国燕山地区的角闪辉岩中普遍存在着铂矿化[2]，多于铜镍共生，红石湾铂矿即为其中的典型代表。

该矿床与著名的诺里尔斯克铜镍矿床[1][5][6]相比较，有以下共同点：

1）与暗色岩系建造关系密切；

2）均为与基性—超基性岩浆活动有关的铜镍硫化物矿床，铂与钯呈正消长关系；

3）主要矿石矿物均为黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿；

4）矿石类型为辉长岩中的浸染状矿石；

5）均为岩浆熔离型矿床。

4 成矿机理

红石湾铂矿产于华北板块燕辽沉降带宣龙台凹内东部的超基性岩体——角闪辉岩内，岩体形态为岩盆状。岩体被区内东西向构造的两组相交叉的扭裂面所控制。矿体赋存于超基性的角闪辉岩体中，受到结晶分异作用以及重力分异作用的影响。由于重力分异作用，铂、钯主要富集于岩体的近底部，且越靠近岩体中心的下部，富集范围越广。主要富集带的地质位置处于标高较低的近蚀变带附近。这是因为矿物结晶时，重矿物下沉，但因岩体本身含硫化物不多且结晶速度较快，未能全部沉到最底部，所以只在岩体近底部富集成矿。金属矿物为黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿、磁黄铁矿，铂族金属多为类质同象赋存其中。该矿床为岩浆熔离型矿床。

[1]姚凤良,孙丰月.矿床学教程[M].北京:地质出版社.2006;45-47

[2]范永香,阳正熙.成矿规律与成矿预测[M].徐州:中国矿业大学出版社.2 0 0 3; 41-49

[3]赵一鸣.中国主要金属矿床成矿规律[M].北京:地质出版社.2004:67-71

[4]许时,任觉世.工业矿产资源开发利用手册[M].武汉:武汉工业大学出版社.1993:507 -512

[5]罗兆华,A.A.马拉库舍夫,H.A.潘妮娅等.铜镍硫化物矿床的成因—以诺里尔斯克(俄罗斯)和金川(中国)为例[J].矿床地质.2000,19 (4):330-339

[6]蒲登兴,陈家中,廖兴建等.四川丹巴铜镍铂矿床矿化类型及其意义——以杨柳坪铂镍矿床为例[J].四川地质学报.2008,28(2):100-104

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.011

张燕，女，中国矿业大学（北京）在读硕士研究生。专业：矿物学、岩石学、矿床学。