张大伟,娄雪家,许志华,王 淼,李丁丁
(1.吉林省有色金属地质勘查局六○六队,吉林 通化 134002;2.吉林省有色金属地质勘查局,长春 130000;3. 中化地质矿山总局福建地质勘查院,福州 350013)
“大岩体能够为成矿提供充足的物质来源和热动力”是国际上经典找矿理论,我国结合实际情况在20世纪80年代提出“关于小岩体成矿”,认为“小岩体的成矿作用是至关重要的”[1-3]。 汤中立院士对小岩体成矿体系的定义是出露面积n~n×10-2km2的地壳浅成、超浅成高位侵入岩浆成矿体系[4],“小岩体的形态愈复杂,成矿和矿的富化便愈有利”[5];90年代开始汤中立院士提出“小岩体成大矿”[6],并在生产实践上取得一系列成果[7-10],形成了“小岩体成矿体系”[11-15]。虽然有的观点认为“岩浆热液成矿理论是失败的”[16],就矿床成因本身,无论是“三位一体”,即层控、热液交代和斑岩型三者共存[17],还是“三元成矿理论”,即热源、水源和矿源,或者同生论者,都不能否认岩浆活动是成矿的必要条件。
通过总结国内外一系列大型、超大型矿床,笔者认为“小岩体成矿”理论已经比较成熟,也通过该理论发现了一批大、中型基性—超基性镍(铜、钴)、铂族岩浆硫化物矿床,如甘肃金川(二辉橄榄岩)巨型铜镍钴铂矿(1.84 km2)、新疆图拉尔根(橄榄岩—辉长岩)大型铜镍钴铂矿(0.005 km2)、新疆喀拉通克(黑云角闪苏长岩)大型铜镍钴铂矿(0.075 km2)、云南白马寨(辉长岩—橄榄岩)中型铜镍铂矿(0.009 km2)、吉林红旗岭7号(顽火辉石岩)大型铜镍钴铂矿(0.02 km2)、俄罗斯Norol’sk-Talnaka(辉长粗玄岩)巨型铜镍钴铂矿(0.02 km2)、加拿大Voisey’s Bay(橄长岩)巨型铜镍钴铂矿(4.5 km2)、俄罗斯Pechenga(辉长岩—辉石岩—橄榄岩)巨型铜镍铂矿(6.0 km2)、云南金宝山(含长橄榄岩—辉长岩—闪长岩)大型铂钯矿(1.95~3.17 km2)、新疆荒山(橄榄岩—辉长岩)大型铜镍矿(3.04 km2)、新疆磁海(橄榄辉长岩—辉绿岩)中型铁钴镍铜矿(0.05 km2)、吉林赤柏松(辉绿辉长岩—含长二辉橄榄岩)中型铜镍矿(0.22 km2)等众多与小岩体有关的矿床。
图1 吉林南部大地构造图Fig.1 Geological structures map of southern Jilin province1—辽东台隆—吉黑优地槽褶皱带界线(Ⅱ);2—Ⅲ级构造单元界线;3—Ⅳ级构造单元界线;4—中生代构造盆地;5—复背斜;6—印支—燕山期侵入岩;7—玄武岩;8—中生界;9—下古生界;10—上元古界;11—中—下元古界;12—太古界;13—花岗岩
对于小岩体成矿体系,汤中立院士2006年提出“两类岩浆的小岩体成大矿”[6],北京大学陈景衍教授2012年就“为什么中酸性小岩体成大矿”的问题,从成矿物质来源、运移和储集三个方面进行了论述[18],但是在中酸性小岩体成矿[19]方面目前还没有引起足够的重视。虽然一些学者认为“太新的岩体是不利于成矿的” ,而统计数据证明“中国东部中生代成矿大爆发是具有中国特色的地质事件”[20]。笔者在工作中也曾提出“非正常岩体(如SiO2不饱和的中性闪长岩含石英)对成矿有着特殊意义”,通过与国内外一些矿床对比发现很多金矿与花岗闪长岩、石英闪长岩关系十分密切[21-22],例如国外智利El Teniente(石英闪长岩)巨型铜钼矿、巴布亚新几内亚的Porgera(二长闪长岩)超大型金矿、加拿大Snip(石英二长闪长岩)金矿、秘鲁Parcoy-pataz(二长闪长岩)金矿、智利北部的Mantos de Punita-qui(二长闪长岩)金矿和国内安徽狮子山(二长闪长岩)大型铜金钼矿、甘肃大水(辉石闪长岩—花岗闪长岩)超大型金矿、吉林二密(石英闪长岩)中型铜矿、吉林复兴屯(石英闪长岩)铜金矿都与中—新生代闪长岩有关;国内的新疆大红山(闪长岩)铜金矿、内蒙古脑包沟、壕赖沟(闪长岩、花岗闪长岩)金矿、云南张公岭(花岗闪长岩)金矿、新疆金窝子(花岗闪长岩)金矿、吉林小西南岔(石英闪长岩)铜金矿[23]等受晚古生代以来印支期—海西期中酸性岩体控制。
通化南部大地构造位置处于中朝准地台(Ⅰ),辽东台隆(Ⅱ),铁岭—靖宇台拱(Ⅲ)南东翼和太子河—浑江陷褶断束(Ⅲ)接触部位,分别属于龙岗断块(IV)和清河台穹(IV) 两个四级构造单元[24],成矿区带属滨西太平洋成矿域,华北陆块成矿省,华北陆块北缘东段太古代、元古代、中生代Au-Cu-Ag-Pb-Zn-Ni-Co-硫铁矿成矿带和浑江—集安金、银、铜、铅、锌、钴、镍、锑、钼等多金属地球化学省中段。区内以太古代陆核为基底,经古元古代陆核活动增生、新元古代—古生代陆核稳定发展、中新生代陆核活化改造长期地质历史发展历程,为矿产资源形成提供了优越的地质条件。
研究区岩浆岩比较发育,分布广泛。岩浆活动主要发生在前震旦纪、华力西期、印支早期、燕山期。前震旦纪岩浆活动从基性—中酸性火山喷发开始,终于混合岩化作用形成混合花岗岩,华力西期主要表现为中酸性岩浆侵入,燕山期岩浆活动尤为强烈,显示中酸性—酸性(偏碱性)岩浆侵入和火山喷发[25]。岩浆热液不仅是矿物质的来源体,也是运移富集围岩中元素的热动力源[26]。区域上主要岩浆岩分布见图2。
通化南部具广泛的岩浆活动,按规模大小有龙头岩体、岗山岩体和岔信子岩体等岩基(≥100 km2),有复兴屯岩体、苇沙河岩体、松顶山岩体等岩株(100~20 km2),和正岔岩体、鱼营岩体、子城山岩体、赤柏松—金斗—高丽庙—下排—湾湾川基性岩墙—脉岩群和岔信子正长斑岩脉群、正岔钠长斑岩脉群等一系列小岩体(<20 km2)。通化周边已经发现的赤柏松铜镍矿、二密铜矿、复兴屯铜金矿、金厂沟金矿等矿床都与岩株和小岩体关系密切,其中通化南部的苇沙河岩体附近有11金矿点、3个铜矿点和1个铅矿点,具有很好的找矿潜力。
根据区域地质调查报告,苇沙河岩体指主要分布在小苇沙河—西大湾子一带的石英闪长岩体,呈北东向展布,长约10 km,宽2~4.5 km,面积约24 km2。本文重新定义了苇沙河岩体,系指华力西晚期侵入到早元古代裂谷边缘石英闪长岩的统称,包括民主村以南(东西向,长5 km,宽0.5 km)、民和(东西向,长0.9 km,宽0.4 km)、姜家沟(东西向,长0.4 km,宽0.2 km)、爱国以东(东西向,长4.5 km,宽0.2~1.5 km)和新农(2个直径为0.65 km和0.35 km的圆形)闪长岩。苇沙河岩体群整体呈近东西向—北东东向展布,西部呈近东西向带状—椭圆状小侵入体产出,北侧有岔信子岩体侵入;东部呈北东东向展布,北西侧为岔信子岩体,中部为鱼营岩体所穿切。
图2 通化南部地质简图Fig.2 Sketch geological map of Southern Tonghua1—第四系;2—白垩系;3—侏罗系;4—中元古界;5—早元古界;6—正岔花岗斑岩;7—复兴屯闪长岩;8—岗山角闪钾长花岗岩;9—砬子沟黑云母花岗岩;10—龙头似斑状黑云母花岗岩;11—鱼营黑云母花岗岩;12—岔信子似斑状黑云母花岗岩;13—苇沙河石英闪长岩;14—苇沙河闪长岩;15—子城山斜长花岗岩;16—赤柏松辉绿辉长岩;17—辉绿玢岩;18—正长斑岩;19—钠长斑岩;20—铅/金矿点;21—镍/铜矿点;22—找矿预测区
构造岩浆旋回超单元单元岩体名称代号微量元素特征含矿性侵入时代/Ma燕山晚期岗山复式岩体似斑状钾长花岗岩幸福πγ3(1)5Nb、Ta、W、Cu、Pb、ZnNb、Ta、Cu128角闪钾长花岗岩岗山γ3(1)5Nb、Ta、Au、Ag、WNb、Ta、Au、Ag110 142燕山期松顶山复式岩体花岗斑岩J3DNi、V、Ti、B、P、Zn、Co、Cr石英二长闪长岩J3CCu、B、Pb、Zn、Sn、Sr中粒石英闪长岩J3BCu、Co、V、Pb、Ba细粒石英闪长岩J3AMn、Cu、Mo、Ag、GaCu166.6燕山早期龙头复式岩体黑云母花岗岩砬子沟γ2(2)5143 150似斑状黑云母花岗岩龙头γ2(1)5Fe、S172燕山—印支期复兴屯复式岩体花岗斑岩正岔γπ3(2)5Cu、Zn、W、Mo、CoCu、Mo、Pb、Zn81斑状黑云母花岗岩南岔πγ3(2)5Cu、Zn、W、Mo、CoCu、Mo、Co、Au203闪长岩复兴屯δ1(1)5Co、PbPb、Zn213海西晚期民主超单元黑云母花岗岩鱼营γ3(3)4W高Au似斑状黑云母花岗岩岔信子λ3(2)4Zn、WCu269石英闪长岩—闪长岩苇沙河—西趟沟—新农δο3(1)4δ3(1)4Zn、Au、Ag、W、Co、CrAu271 272老岭期巨斑状花岗岩双岔γ22Pb、AgPb、Au1651 1793集安期斜长花岗岩辉绿辉长岩子城山赤柏松γ12νβμCu、Co、Ni、PtCu、Co、Ni2562
表2 岩体地球化学特征一览表
资料来源:①大泉源幅1:200000区域地质调查报告,②吉林有色地勘局606队江沿钻孔原生晕数据。*Au单位为10-9。
目前在苇沙河岩体北部零星开展了部分地质、物、化探工作,发现了一些积极的找矿线索。
3.2.1 苇沙河岩体深部低阻异常(钼)
根据在苇沙河岩体北部施测的可控源音频大地电磁测深剖面,在苇沙河岩体深400~500 m部位有低阻异常,推测由矿化体引起,经钻探工程(ZK0-1)验证在异常梯度带见有18条钼矿(化)体,累积厚度9.3 m,最高品位0.15×10-2,平均品位0.064×10-2。经原生晕分析Mo、Re、Bi高出地壳克拉克值十几至几十倍,自上至下呈Cr-Ni-Co-Cu的分带性,且高值主要产在中性岩闪长岩体内;在接触带附近Co、Mo、W、Bi呈现明显的富集趋势(图2);Mo、Re、In呈现多个高值区,且Re高值区在闪长岩中比较集中,Mo高值区在花岗岩(鱼营岩体)中上部比较集中。根据原生晕数据及Re元素主要伴生在辉钼矿中且比钼的化学性质稳定的特性,认为在苇沙河岩体、渔营岩体一带有钼、铼的找矿远景,证明了钼元素主要来源于苇沙河岩体。
图3 ZKW0-1号钻孔原生晕折线图Fig.3 Primary halo line chat of drill ZKW0-1
3.2.2 江沿六队接触带高极化异常区(金、钼多金属)
在江沿六队一带苇沙河岩体以北与太古界表壳岩接触部位,局部开展了激电中梯测量工作,发现在接触带附近普遍具有高极化反应,视极化率一般可以达到4%~7%,最高达到13%,经槽探、坑探工程验证主要由硫化物引起(黄铁矿、少量辉钼矿),PD8坑道见有三处矿化段:115~150 m石英细脉带,见有多条石英细脉,厚度一般5~30 cm,并伴有方铅矿化和黄铁矿化,采样分析金品位一般为0.49×10-6~1.20×10-6,个别银品位为52.3×10-6;156~171 m破碎蚀变带发现钼矿化体,矿带宽7.80 m,矿体厚度4.0 m,平均品位0.103×10-2,其余地段品位为0.018×10-2~0.023×10-2;在200 m处见多金属硅化带,具较强方铅矿化、黄铁矿化,伴有硅化、碳酸盐化,采样分析金品位5.82×10-6,银品位438×10-6,铅品位1.19×10-2,锌品位0.85×10-2。
3.2.3 甘家沟高极化异常区(金多金属)
在苇沙河岩体以北5 km处发现一处长500 m、宽25 m高极化异常(未封闭),背景值在3%以下,异常区视极化率5%~7%,异常东侧见一条宽20 m左右的角闪石二长岩脉(与苇沙河岩体特征类似),目前发现18号、23号、24号金矿体,其中23号矿体长150 m、延深180 m,赋存在角闪二长斑岩脉(区域上定名为正长斑岩)的上盘。由于金矿体中载金硫化物含量较少,不可能引起大面积高极化异常,推测其为闪长岩脉深部硫化物引起。
3.2.4 苇沙河岩体西部矿点(铜金多金属)
在苇沙河岩体西部发现姜家沟铜矿点、老虎磊子铜矿点和爱国铅矿点、新农金矿点,在以往矿点检查时已被放弃,实际地质勘查工作度较低,缺乏有效工程验证,需要进一步分析研究。
苇沙河岩体出露面积虽然比汤中立院士对“小岩体”的定义(<10 km2)大,但它是由一系列石英闪长岩体群组成的,有多个单独的小岩体或小岩株成群出现,根据其分布特点符合“小”和“广”的规律[27],具备小岩体成矿的前提条件。苇沙河岩体位于鸭绿江多金属成矿带中部,区内构造发育,岩浆岩广布,成矿地质条件十分优越。民主超单元由中性—酸性多期次岩浆侵入构成斑岩—热液成矿系统,苇沙河岩体—岔信子岩体—鱼营岩体一系列岩浆活动为成矿物质迁移提供了矿物质来源和充足的热动力,对比吉林省小西南岔铜金矿、二密铜矿和复兴屯铜金矿等矿床皆是产在一套中性—酸性复式岩体中,是寻找铜、金、钼多金属矿的有利场所。
通过研究认为苇沙河岩体群目前虽然未发现较大的矿床,经过“中生代成矿大爆发” 之前的预富集作用,形成了一系列铜金矿点和钼的矿化线索,具有很好的找矿前景,具备寻找铜、金、钼多金属矿的潜力。综合地球物理、地球化学特征,结合汤中立院士对小岩体成矿禀赋的5字特征,针对苇沙河岩体圈定了4个找矿有望区段,即甘家沟金多金属找矿远景区、江沿六队金钼多金属找矿远景区、苇沙河岩体深部低阻含钼异常区(分布有6个金矿点、1个铜矿点)和环绕岔信子岩体南部的石英闪长岩(分布有2个铜矿点、1个铅矿点、1个金矿点),同时以下多处小岩体也具有一定的找矿意义:
1)赵家街—兴盛辉绿玢岩脉群,由八个小辉绿玢岩脉组成,长度0.3~1 500 m,宽15~40 m,分布有金、铜水系沉积物异常。
2)腰营子—驮道石英闪长岩体群,位于复兴屯岩体以北2 km,由四个小岩株组成,总面积约0.75 km2,与复兴屯岩体是同源同期产物,分布有驮道铜矿点。
3)西岔—东岔钠长斑岩脉群,由十二条近南北向、北东向、北西向钠长斑岩脉组成,脉岩长一般1~4 km,最长8 km,宽一般30~160 m,主要受近南北向构造控制,两侧分布有铜、铅矿点。