西藏蒙亚啊铅锌矿床矽卡岩矿物特征及其意义

邬秋敏，陈翠华，涂宗林，张 燕，宋志娇，赖 翔

(1.成都理工大学 地球科学学院，四川 成都 610059；2.四川省地质矿产勘查开发局 四〇三地质队，四川 峨眉 614200)

0 引 言

矽卡岩矿床是我国的重要矿产，其矿产种类多样，包括Fe、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo及Au、Ag、U、Th、B、S等贵金属和稀有、稀土矿产[1-6]，其中矽卡岩型Pb-Zn矿床分布仅次于矽卡岩型Cu、Fe矿床。我国矽卡岩矿床含量丰富，其中矽卡岩型Cu矿、矽卡岩型Pb-Zn矿分别占全国总矿产量的30%、18.3%[7]。前人对蒙亚啊铅锌矿床的研究比较详细，对本区的矿床地质[8-10]、成矿流体[11-14]、蚀变矿物学[15-18]及矿床地球化学[19-22]等方面做了深入研究。程顺波详细阐述了该矿床的矿床地质特征，并通过研究成矿流体及物质来源探讨了矿床的形成原因[23]。王立强等在此基础上分析了矿区中硫化物的S、Pb同位素，得出成矿热液中的S主要来自岩浆，而Pb的来源多为上地壳物质部分熔融形成的岩浆[24]。张遵遵等认为来姑组为蒙亚啊矿床提供了主要的成矿物质[25-26]。前人对上述方面的研究取得了显著进展，但对矽卡岩的研究没有受到足够的重视，特别是矽卡岩矿物特征的研究不够。矽卡岩矿物的研究对矽卡岩矿床的研究具有十分重要的意义，是分类和定义矽卡岩矿床的基础内容[27-28]。因此，本文拟通过野外、显微镜下以及电子探针等研究方法，对矿区矽卡岩矿物学特征进行详细研究，分析矿物成分、矿物组合及其蚀变交代关系对矿床的形成原因和形成环境的重要指示意义，为进一步的成矿机制研究奠定基础。

1 区域地质背景

西藏蒙亚啊矿区主要地层为中新生界和上古生界，其中上古生界的地层出露较广。上古生界地层有奥陶系松多岩群的变质砂岩、板岩、石英片岩、大理岩等，下石炭统诺错组粉砂质板岩夹细砂岩和灰岩，上石炭统—下二叠统来姑组含砾的千枚岩、板状千枚岩、石英片岩等，中二叠统洛巴堆组则主要分布大量的碳酸盐岩。中新生界主要为第四系和古近系始新统帕那组的粗安岩、安粗岩、石英粗安岩、英安岩、流纹岩等。区域大地构造位置处于隆格尔—念青唐古拉断隆带东段，区内主要发育断裂构造及褶皱构造。断裂构造以近东西向断裂为主，早期具张扭性特点，晚期具压扭性特点，褶皱发育较少，多数由于岩浆活动的影响受到一定的破坏。区内侵入岩主要为酸性岩及少量基性岩，岩性主要为花岗质闪长岩、黑云母花岗岩、石英斑岩、花岗斑岩，多数岩体呈岩株状，少数为岩基状。火山岩出露较少，以古近系始新统帕那组为主，可见粗安岩、安粗岩、石英粗安岩、英安岩、流纹岩、英安流纹岩等。

2 矿床地质特征

矿区内主要出露上石炭统—下二叠统来姑组、中二叠统洛巴堆组、第四系地层，其中上石炭统—下二叠统来姑组为主要赋矿层。来姑组三段主要分布黑色泥质板岩、含砾板岩及砂质板岩，来姑组二段主要分布变质石英砂岩、长石石英砂岩、砂质板岩、片岩，来姑组一段岩性主要以含砾砂质板岩夹透镜状碳酸盐岩为主。洛巴堆组岩性主要由灰岩和大理岩组成，与下伏来姑组的顶部呈断层接触。矿区构造以近东西向的断裂构造为主(图1)，起主要的控制作用，控制区域内的主体格架，是矿区内重要的容矿构造，而近南北向的断裂则主要对矿区的主体格架起到调节作用。

目前蒙亚啊矿区内大概有20个大小不等的铅锌矿矿体，以Pb-14矿体规模最大，其次为Pb-12、Pb-20、Pb-21、Pb-13、Pb-4、Pb-11及Pb-17等矿体。本次研究对象为位于蒙亚啊矿区南西部爬格西坡地段的Pb-21矿体。矿体平面上呈近南北向展布，整体走向为186°，倾角54°～68°，矿体总长约698.7 m，宽5.7～16.1 m，平均宽度10.6 m，平均厚度7.15 m。

图1 蒙亚啊矿区地质简图(据文献[注]西藏自治区地质矿产勘查开发局第二地质大队.蒙亚啊一带地形地质图.2012. 修编)Fig.1 Geological sketch map of Mengya’a deposit1.第四系；2.上石炭统—下二叠统来姑组；3.中二叠统洛巴堆组；4.矿体；5.石英斑岩；6.矽卡岩；7.紫红色泥质板岩；8.灰岩；9.砂岩、板岩、凝灰岩；10.逆断层；11.平移断层

西藏蒙亚啊矿区内中低温热液蚀变现象普遍，与成矿密切相关的矿化主要有矽卡岩化、硅化和黄铁矿化。矽卡岩化主要常见于来姑组顶部地层或断裂中。硅化主要为线型蚀变，野外可见大量石英细脉充填于岩石裂隙中。黄铁矿化在矿区内可见于各大矿体，主要有自形粒状、浸染状和细脉状3种类型黄铁矿。

3 成矿期次

西藏蒙亚啊铅锌矿床矽卡岩矿物广泛发育，并且与成矿密切相关。矿床矽卡岩矿物主要由石榴石、辉石和硅灰石等组成，退化蚀变矿物有阳起石、透闪石、绿帘石和绿泥石等。通过矿床的地质特征、矿物组构及矿物的共生组合，将蒙亚啊铅锌矿床划分为4个成矿阶段，各阶段详细的矿物生成顺序见表1。

(1)早期矽卡岩阶段：主要形成一些无水硅酸盐矿物，如石榴石、辉石和硅灰石等。石榴石有两类，第一类石榴石手标本上呈黄褐色，单偏光镜下颜色为黄灰色，粒径大小在0.1～5mm之间不等，正极高突起，多为六边形切面，正交偏光下可见Ⅰ级灰干涉色，非均质性清楚，可见石英及方解石充填于石榴石颗粒间。第二类石榴石手标本呈黄绿色，镜下呈淡黄绿色，正高突起，具有Ⅰ级灰干涉色。多数石榴石环带十分发育，从几条到几十条且环带宽度不等(图2a、b，图3a、b、c)。辉石在手标本中少见，颜色为暗绿色，镜下可见透辉石、钙铁辉石，单偏光镜下均为无色，以粒状为主。透辉石粒径为0.2～2 mm，正交偏光镜下可见Ⅱ级蓝绿—Ⅱ级橙干涉色，常被透闪石交代。钙铁辉石镜下较少见，但其颗粒稍大，通常大于2 mm，且双晶明显(图3d、e)。硅灰石含量仅次于石榴石，手标本中颜色呈白色、乳白色，单偏光镜下无色，呈针状、针柱状产出，正中突起，具完全解理，正交偏光镜下为Ⅰ级灰白—Ⅰ级橙干涉色(图2c，图3f，图4g)。

表1蒙亚啊铅锌矿床矿物生成顺序表

Table1MineralarisensequenceofMengya’aPb-Zndeposit

(2)晚期矽卡岩阶段：主要生成含水硅酸盐矿物，如阳起石、透闪石、绿帘石、绿泥石等，对早期矽卡岩阶段的矿物有明显的交代作用。阳起石在手标本中颜色呈绿色、暗绿色，柱状或放射状集合体产出；单偏光镜下颜色为浅绿色、浅黄绿色，多色性不明显，正中—正高突起；正交偏光镜下可见Ⅱ级蓝绿—Ⅱ级橙干涉色，斜消光(图2d、e，图4a、b、c)。透闪石发育较少，手标本上几乎不可见，单偏光镜下为无色，呈板柱状，正中突起，两组解理，正交偏光镜下可见Ⅱ级绿干涉色(图3e，图4g)。绿帘石在手标本上呈黄绿色，以脉状、交错脉状产出，单偏光镜下颜色为黄色、黄绿色，呈短柱状，多色性不明显，正高突起，正交偏光镜下具有Ⅱ—Ⅲ级彩色干涉色(图2f，图4h)。绿泥石在手标本上少见，单偏光镜下颜色为绿色、黄绿色，不规则片状，具弱多色性，正低突起，正交偏光镜下呈Ⅰ级黄干涉色(图2g，图4d)。

图2 蒙亚啊矿床矽卡岩矿物特征Fig.2 Mineral characteristics of skarn in Mengya’a deposita.早期石榴石，黄褐色石榴石发育较好，颗粒较大；b.晚期石榴石，方解石脉发育；c.硅灰石矽卡岩，具放射状构造；d.阳起石矽卡岩，阳起石呈短柱状；e.阳起石矽卡岩，磁铁矿、磁黄铁矿发育；f.钙质粉砂岩，见两条绿帘石脉；g.矽卡岩中的热液角砾绿泥石化；h.砂岩表面绢云母化；Grt.石榴石；Cal.方解石；Wo.硅灰石；Act.阳起石；Ep.绿帘石；Chl.绿泥石；Ser.绢云母；Mgt.磁铁矿；Po.磁黄铁矿

图3 蒙亚啊矿床矽卡岩矿物镜下特征(Ⅰ)Fig.3 Mineral characteristics of skarn under the microscope in Mengya’a deposit (Ⅰ)a.石榴石，环带发育较好，可见方解石、石英充填于裂隙(-)；b.石榴石，环带发育极好(-)；c.石榴石被黑云母交代(-)；d.钙铁辉石，双晶明显(+)；e.透闪石交代透辉石(+)；f.针柱状硅灰石，具Ⅰ级橙干涉色(+)；Grt.石榴石；Cal.方解石；Bt.黑云母；Hd.钙铁辉石；Di.透辉石；Tl.透闪石；Wo.硅灰石；Qtz.石英；(-).单偏光；(+).正交偏光

(3)石英-硫化物阶段：由于酸性淋滤及温度、压力的影响，主要形成方铅矿、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿等金属硫化物，以及石英、绢云母、方解石等非金属矿物(图2h，图4f)。方铅矿镜下显亮白色，可见明显的黑三角孔，揉皱结构明显，多呈半自形—它形晶，粒径为2～10 mm(图5a、b)。闪锌矿镜下呈不规则状集合体，常含细小的黄铜矿乳滴及磁黄铁矿小颗粒(图5c)。黄铁矿镜下可分为两类：一类以自形晶为主，反射色较亮，粒径在0.2～2 mm之间，少数可见到正方形切面，偶见石英、闪锌矿从黄铁矿内部进行交代形成骸晶结构；另一类以半自形—它形晶为主，表面麻点较多，反射色较暗，粒径在0.05～1 mm之间(图5a、d)。黄铜矿手标本呈铜黄色，多以稀疏浸染状产出；镜下黄铜矿有两个世代：第一世代与闪锌矿形成固溶体分离结构，多以乳浊状、定向乳浊状产出，粒径为2～20 μm；第二世代常呈不规则状交代闪锌矿形成溶蚀结构，粒径变化较大(图5e、f)。

(4)碳酸盐阶段：晚期碳酸盐化明显，可见大量的方解石和少量的萤石及黄铁矿，细脉状、网脉状方解石脉及少量脉状黄铁矿充填于闪锌矿裂隙中，萤石在单偏光镜下为无色略带粉红色，负中突起，糙面明显，均质性，可见3组完全解理(图4e)。

4 矽卡岩矿物特征

矽卡岩是蒙亚啊铅锌矿床的主要含矿岩石，对其矿物成分、矿物组合及其蚀变交代关系进行研究，对于了解矿床的成因和形成过程中的环境变化具有重要意义[1,3-6]。为了进一步确定矽卡岩矿物端元组分的含量和成分的变化范围，本次选取了石榴石、辉石、硅灰石做电子探针分析测试。实验在成都理工大学进行，仪器为日本岛津EPMA-1720型电子探针，测试加速电压20 kV，束电流20 nA，束斑直径5 μm。

4.1 石榴石

对蒙亚啊铅锌矿床16件石榴石做电子探针分析，分析结果见表2。第一类石榴石w(SiO2)为32.2%～34.53%，w(CaO)为32.76%～33.35%，w(TFeO)为30.82%～33.49%，w(Al2O3)为0～1.58%；第二类石榴石w(SiO2)为35.96%～36.93%，w(CaO)为32.77%～34.84%，w(TFeO)为20.26%～30.00%，w(Al2O3)为0～4.78%。两类石榴石相比较，CaO的含量相差不大，SiO2和Al2O3的含量第一类都比第二类低，只有TFeO的含量比第二类高，而其他组分TiO2、Cr2O3、MnO和MgO的含量都很低。将分析计算所得端元组分投入石榴石端元组分图解(图6(a))中，结果显示蒙亚啊铅锌矿床石榴石属钙铁榴石-钙铝榴石系列(And59.9～94.72Gro0～37.87Pyr+Spe+Alm0.87～6.78)。第一类石榴石以钙铁榴石为主，其中部分端元组分接近纯钙铁榴石，第二类石榴石仍以钙铁榴石为主，但与第一类相比有向钙铝榴石过渡的趋势，两类石榴石的锰铝榴石、镁铝榴石和铁铝榴石含量都很少。整体上，石榴石从早到晚具有钙铁榴石到钙铝榴石过渡的趋势。

4.2 辉石

图4 蒙亚啊矿床矽卡岩矿物镜下特征(Ⅱ)Fig.4 Mineral characteristics of skarn under the microscope in Mengya’a deposit (Ⅱ)a.柱状阳起石(-)；b.阳起石，呈放射状集合体(+)；c.针柱状阳起石，碳酸盐化(+)；d.鳞片状绿泥石及放射状阳起石(-)；e.萤石，可见3组解理(-)；f.透闪石，可交代针状硅灰石(+)；g.针状硅灰石，具Ⅰ级灰白干涉色，可见被透闪石交代(+)；h.绿帘石，干涉色鲜艳、不均匀(+)；Act.阳起石；Cal.方解石；Qtz.石英；Chl.绿泥石；Fl.萤石；Ser.绢云母；Tl.透闪石；Wo.硅灰石；Ep.绿帘石

图5 蒙亚啊矿床矿石矿物镜下特征Fig.5 Ore mineral characteristics under the microscope in Mengya’a deposita.方铅矿，揉皱结构明显(-)；b.方铅矿交代闪锌矿呈残余结构(-)；c.闪锌矿，见磁黄铁矿、黄铜矿的乳滴存在于其中(-)；d.黄铁矿自形晶，闪锌矿从其内部进行交代形成骸晶结构(-)；e.黄铜矿，经固溶体分离作用以定向乳浊状结构分布于闪锌矿中(-)；f.黄铜矿交代闪锌矿(-)；Gn.方铅矿；Sp.闪锌矿；Py.黄铁矿；Po.磁黄铁矿；Cp.黄铜矿；(-).单偏光

蒙亚啊铅锌矿床10件辉石的电子探针分析结果见表3，可见辉石中阳离子成分以Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+为主，Na、Mn、Ti、Al、Cr阳离子系数含量微小，部分低于检测限。将分析计算所得端元组分投入辉石端元组分图解(图6(b))中，结果显示蒙亚啊矿床辉石以透辉石(Di)和钙铁辉石(Hd)为主，而钙锰辉石(Jo)不发育，属透辉石-钙铁辉石系列(Di18.85～94.44Hd3.39～70.58Jo0.09～11.14)，这与镜下观察一致。在早期矽卡岩阶段，随着温度的降低、氧化性的减弱，部分Fe3+会转变为Fe2+，而Fe2+可置换Mg2+使透辉石(CaMgSi2O6)部分转化为钙铁辉石(CaFeSi2O6)。此外，辉石的端元组分也与围岩性质有关，当围岩为纯质的大理岩时辉石多为透辉石，而当围岩有角岩存在时辉石端元组分中就会有相当一部分钙铁辉石[29]，这与蒙亚啊矿床的地质事实相符合。

4.3 硅灰石

蒙亚啊矿床6件硅灰石的电子探针分析结果见表4，将分析计算所得端元组分投入硅灰石端元组分图解中。分析结果显示硅灰石成分较纯，主要为SiO2(平均48.70%)、CaO(平均47.40%)，而Fe、Mn、Mg含量很低。端元组分中硅灰石(Wo)变化范围为99.00%～99.44%，平均99.26%；顽火辉石(En)变化范围为0.07%～0.23%，平均0.14%；铁辉石(Fs)变化范围为0.37%～0.78%，平均0.56%。

5 讨 论

5.1 矽卡岩与成矿的关系

矽卡岩及其矿床被广泛认为是中酸性侵入岩与碳酸盐类岩石接触交代作用形成的产物。就分布形式来看，世界范围内的矽卡岩矿床主要分布在环太平洋成矿带，尤其以加拿大最多，其次是日本、澳大利亚等，我国矽卡岩矿床也占了相当一部分比例，但分布不均匀。

关于矽卡岩分类，Einaudi等将矽卡岩分为交代矽卡岩和变质矽卡岩[27]。早前国内外许多学者按主要矿物成分将交代矽卡岩分为钙质矽卡岩和镁质矽卡岩。赵一鸣通过对我国各种矽卡岩的研究归纳，认为应该在此基础上增加碱质矽卡岩和锰质矽卡岩[7,30]，因为二者在形成条件、矿物组合、矿物成分以及伴生矿化等方面具有其各自的独特性和成矿专属性[31]。根据赵一鸣划分的各类型矽卡岩[7]，主要矿物成分如表5所示。

表2 蒙亚啊矿床石榴石电子探针分析结果(wB/%)

注：TFeO表示全铁(下同)；Pyr.镁铝榴石；Spe.锰铝榴石；Alm.铁铝榴石；And.钙铁榴石；Gro.钙铝榴石。

从各类型矽卡岩来看，不同类型的矽卡岩矿物组合有各自特点。其中，镁质矽卡岩在岩浆期的矿物比较单一，主要是尖晶石、深绿辉石等一套富镁、铝的硅酸盐矿物，深绿辉石和尖晶石常共生；在岩浆后期，镁质矽卡岩的矿物组合变得更为复杂，在特殊条件下可能还会有硼镁铁矿、遂安石等[32]。钙质矽卡岩所含矿物种类较为繁多，而常见矿物组合为钙铝-钙铁系列石榴石、钙铝-钙铁系列辉石等，以及特殊条件下产生的罕见矿物。锰质矽卡岩具有一套特殊的钙锰铁质硅酸盐矿物组合，还常见叠加某些晚期锰质热液交代矿物。组成碱质矽卡岩的矿物所具有的重要特点是矿物中有较高含量的Na2O和K2O或MgO和CaO。蒙亚啊铅锌矿床矽卡岩矿物以石榴石、辉石和硅灰石为主，其次为阳起石、透闪石、绿帘石和绿泥石等；石榴石属于钙铁榴石-钙铝榴石系列，辉石为透辉石-钙铁辉石系列，硅灰石成分较纯，按上述分类方法，矿区矽卡岩应属于典型交代矽卡岩中的钙质矽卡岩。

5.2 矽卡岩矿物对成矿环境的指示意义

矽卡岩的形成过程对矽卡岩型矿床的形成环境具有非常重要的指示意义，而矽卡岩的成分记录了其形成的环境，即矽卡岩的矿物成分可以反映矿床的形成环境[7]。蒙亚啊铅锌矿床的矿物组合为And59.9～94.72Gro0～37.87(Pyr+Spe+Alm)0.87～6.78和Di18.85～94.44Hd3.39～70.58Jo0.09～11.14，端元组分的变化范围较大，表明矽卡岩的形成环境并不是完全封闭的[33]。

表3 蒙亚啊矿床辉石电子探针分析结果(wB/%)

注：以6个氧原子和4个阳离子为基准；Jo.钙锰辉石；Di.透辉石；Hd.钙铁辉石。

图6 蒙亚啊矿床石榴石(a)和辉石(b)端元组分图解Fig.6 End members of garnets (a) and pyroxenes (b) in Mengya’a depositAl*=Pyr(镁铝榴石)+Spe(锰铝榴石)+Alm(铁铝榴石)；And.钙铁榴石；Gro.钙铝榴石；Di.透辉石；Hd.钙铁辉石；Jo.钙锰辉石

表4 蒙亚啊矿床硅灰石电子探针分析结果(wB/%)

注：以6个氧原子和4个阳离子为基准；Wo.硅灰石；En.顽火辉石；Fs.铁辉石；Ac.锥辉石。

表5 矽卡岩的主要矿物成分

图7 蒙亚啊矿床石榴石环带各成分变化示意图Fig.7 The composition variation diagrams of garnet zonation in Mengya’a deposit

石榴石是矽卡岩中的典型矿物，其环带成分及变化能为生长过程的环境变化提供证据[23]，同时也能证明石榴石的生长存在间断[25-26]。陈雷等研究了西藏努日铜铂钨矿床石榴石的环带成分，认为其环带是流体成分及流体流量的变化造成的[34]。张志等通过研究尕尔穷矿区的石榴石环带发现其环带中成分有所变化，表现为随着流体期次的改变，钙铁榴石具有向钙铝榴石转变的趋势[35]。蒙亚啊矿床石榴石环带特征明显，表现出明带较宽而暗带很窄。分析表明(图7)，从环带核部至边部，SiO2、CaO、MnO和MgO的含量变化不大，Al2O3与TFeO含量此消彼长，但整体上TFeO含量远高于Al2O3。石榴石总体上仍以钙铁榴石居多，但TFeO和Al2O3的消长关系表明随着流体期次的改变有少量的钙铝榴石形成。上述环带成分变化特征进一步验证了矽卡岩形成环境并不是封闭体系，推测矿床在形成过程中热液流体演化经历了多期多阶段[36]。

很多学者认为可以通过石榴石与辉石的成分来界定矽卡岩的形成环境。梁祥济通过实验指出钙铁榴石的形成温度在450～600 ℃之间，在pH=4.0～11.0的氧化-弱氧化环境中容易晶出，而钙铝榴石则在550～700 ℃的中-酸性、弱氧化-弱还原条件下容易形成，且常与硅灰石、透辉石、钙铁辉石等矽卡岩矿物共生[37]。蒙亚啊矿床的矽卡岩矿物以钙铁榴石和透辉石为主，含有少量的钙铝榴石和钙铁辉石，暗示形成环境为一个低酸性的氧化-弱氧化环境。

赵一鸣等研究表明辉石中Mn/Fe比值可以指示矽卡岩金属矿化的类型，矽卡岩型铁、金矿床和部分铜矿床中辉石的Mn/Fe比值多小于0.1，矽卡岩型铅锌矿床中辉石的Mn/Fe比值大多高于0.1[38]。辉石中MnO含量的差异由其含Mg、Fe的多少决定，MnO在富Mg成员中含量较低，但在富Fe成员中含量较高。由表3可得出，蒙亚啊矿床中辉石的Mn/Fe平均值为0.25(大于0.1)，很好地验证了蒙亚啊矿床的矽卡岩成因，这与其产出于矽卡岩型铅锌矿床这一地质事实相符。

6 结 论

(1)来姑组为蒙亚啊铅锌矿床的主要赋矿地层，矿体多呈层状或似层状，矿化类型多样，矽卡岩化、硅化、黄铁矿化是矿区最主要的3种矿化。矿床成矿期次主要划分为2期4阶段，早期矽卡岩阶段、晚期矽卡岩阶段、石英-硫化物阶段和碳酸盐阶段。矽卡岩矿物以石榴石、辉石和硅灰石为主，蚀变矿物主要有透闪石、阳起石、绿泥石和绿帘石等。

(2)蒙亚啊矿床矽卡岩属典型交代矽卡岩中的钙质矽卡岩。石榴石环带发育，从核部至边部，SiO2、CaO、MnO和MgO的含量变化不大，TFeO和Al2O3的含量呈现出此消彼长的关系，预示了矽卡岩形成环境并不是封闭体系，矿床在形成过程中热液流体演化经历了多期多阶段。

(3)蒙亚啊矿床的矽卡岩矿物以钙铁榴石和透辉石为主，含有少量的钙铝榴石和钙铁辉石，暗示形成环境为一个低酸性的氧化-弱氧化环境。矿床中辉石的Mn/Fe平均值为0.25(大于0.1)，符合矽卡岩铅锌矿床中辉石的Mn/Fe比值，验证了蒙亚啊矿床属矽卡岩型铅锌矿床，这与地质事实相符。