黑龙江省塔源多金属矿床中矽卡岩特征及意义

周子高，李 星，赵 亮

(云南冶金资源股份有限公司，云南昆明650000)

黑龙江省塔源多金属矿区位于西伯利亚板块的南缘，地处古生代古亚洲洋构造-成矿域与中生代滨西太平洋构造-成矿区强烈叠加复合部位之上，是中国最重要的有色金属成矿区之一。本文主要针对该矿区矿体围岩之矽卡岩中的石榴子石、辉石、硅灰石、绿帘石等矽卡岩矿物特征进行分析研究。分析结果显示石榴子石主要为钙铁榴石，辉石主要为透辉石。这些矿物是矿区内中酸性花岗质岩体与碳酸盐岩和富钙镁质的碎屑岩接触交代反应的结果。

1 矿区地质

1.1 矿区地层

矿区地层主要包括古生界石炭系上统新伊根河组(C3x)和中生界侏罗系上统白音高老组(J3by)。

(1)石炭系上统新伊根河组(C3x)：出露于矿区北部，呈近东西向展布，主要岩性有灰色变细砂岩、变砂岩、灰黑色或暗绿色凝灰质板岩以及薄层硅质大理岩和灰岩，是铅锌矿体的主要赋矿地层。由于受多期次火山岩侵入体活动作用，新伊根河组内各类岩石受热液蚀变改造强烈，出现透镜状展布的矽卡岩带。

(2)侏罗系上统白音高老组(J3by)：在矿区大面积出露，岩性为灰白色安山岩，英安岩，凝灰岩等，其与新伊根河组地层呈不整合接触(王学刚，2014)。

1.2 矿区岩浆岩及构造

矿区岩浆岩分别有闪长岩、二长斑岩，均呈岩脉状产出。

矿区断层构造呈南北向展布，另在石炭系上统新伊根河组分布区出现一系列北东向的层间构造破碎带，这些层间构造破碎带控制着单个矿体的分布(图1)。

2 矿体特征

铅锌矿体由一系列呈北东向展布的层间构造带控制。矿体在剖面上呈透镜体状、左行雁列式展布，主要产于构造缓倾斜部位，受构造影响矿体连续性较差。矿体倾向130°～160°、倾角26°～47°。围岩主要为大理岩/矽卡岩，少量赋存于蚀变凝灰质板岩内。

闪锌矿和方铅矿呈斑团状，局部呈块状分布于层间构造的矽卡岩一侧，在板

岩一侧闪锌矿和方铅矿多呈浸染状，少量呈细脉状产出；闪锌矿多为红棕色-棕色的半自形-自形颗粒，颗粒直径0.02mm～0.2mm，在空间上常与方铅矿共生，而方铅矿多为铅灰色半自形颗粒或团块状集合体。矿石中闪锌矿和方铅矿的比例约为3∶1。

钼矿体主要存在于矿区东部和南部的钻孔中。钼矿体一般多以独立矿体形式见于花岗闪长斑岩、二长斑岩等中酸性侵入岩岩枝中，近矿围岩见绿帘石化。辉钼矿主要呈细脉状、脉状分布于斑岩裂隙中；在岩枝附近的围岩构造裂隙中可以看到不规则的辉钼矿-石英细脉，辉钼矿呈浸染状或薄膜状分布于石英脉中，脉宽1cm～2cm。

矿区黄铜矿整体含量较少，矿体中黄铜矿平均含量约为1%～2%，主要呈他形细粒浸染状分布于铅锌矿石，局部可达到斑团状，极少呈细脉状产出。

图1 塔源二支线多金属矿床矿区地质图

3 矿体围岩矽卡岩地球化学特征

通过借助电子探针的原位微区分析功能，将高度聚焦的电子束聚焦在矿物上，激发组成矿物元素的特征X射线。用分光器或检波器测定荧光X射线的波长，根据不同强度校正直接计数出组分含量。可以看出，塔源多金属矿床见石榴子石矽卡岩、辉石-石榴石矽卡岩、绿帘石-石榴石矽卡岩和少量的硅灰石矽卡岩。矽卡岩矿物主要为石榴石，其次为辉石、绿帘石和硅灰石，与矿化最密切的是绿帘石-辉石-石榴子石组合。本区主要富矿矽卡岩为钙铁榴石-绿帘石组合。

3.1 石榴子石

石榴子石是矿区矽卡岩的主要矿物成分。手标本上的石榴子石呈浅黄棕色，具有良好的晶体形态，有菱形十二面体或八面体等单形或聚形，少数他形晶，构成细粒集合体。偏光镜下，部分石榴子石异常光性环带比较发育，石榴子石结构特征分别为：A环带状石榴子石；B不规则条带状石榴子石(图2A，B)。石榴子石电子探针分析结果表明：SiO2和CaO的含量变化不大，SiO2的含量为35.339%～27.129%，平均值为36.234%；CaO含量为31.517%～33.204%，平均值为32.361%。FeOT和Al2O3的含量变化较大，FeOT含量为15.209%～27.743%，平均值为21.476%；Al2O3的含量为0.018%～10.299%，平均值为5.159%；所有样品中FeO和Al2O3含量呈负相关，SiO2和CaO整体呈正相关。

3.2 辉石

辉石相对于石榴子石分布较少，在矿石中辉石主要以三种方式出现：呈粒状交代早期的石榴子石；部分透辉石分布在放射状硅灰石的裂隙中；呈粒状、短柱状零散的分布在矽卡岩中。显微观察发现辉石主要呈半自形-他形粒状或集合体出现，干涉色为一级蓝，矿物结构特征为：柱状、斑状透辉石(图2C)。

图2 塔源二支线铅锌铜钼矿床典型矽卡岩矿物结构特征

辉石电子探针分析结果表明：SiO2的含量为51.87%～54.52%，平均值为53.195%；CaO含量为23.234%～25.611%，平均值为24.423%；FeOT含量为4.552%～5.532%，平均值为5.042%；MnO的含量为6.844%～7.642%，平均值为7.243%；MgO的含量为10.085%～11.034%，平均值为10.560%；投图显示，辉石组分主要以透辉石为主，含有少量的钙铁辉石和锰钙辉石(图3)。

图3 辉石组分图(左)与绿帘石组分图(右)

3.3 硅灰石

硅灰石是矿区内除石榴子石、透辉石外，另一种重要的无水硅酸盐矿物，含量低于石榴子石和透辉石，多以长柱状、放射状、纤维状集合体产出，图中硅灰石矿物结构特征为放射状(图2D)，单个硅灰石矿物颗粒呈长柱状，柱长多为数毫米。肉眼观察手标本颜色为乳白色，晶型发育较好者透明度更高；单偏光观察是无色的，正交偏光下的干涉色多为一级灰白，也可见黄白色，常与透辉石、石英、石榴子石等共生。局部地区硅灰石含量很高，可形成以硅灰石为主的矽卡岩。

硅灰石电子探针结果可见：SiO2含量为50.922%～53.041%，平均值为51.98%；CaO含量为46.735%～48.642%，平均值为47.69%；FeOT含量为0.06%～0.24%，平均值为0.18%。分析结果表明：塔源二支线矿区矽卡岩中的硅灰石矿物主要含SiO2、CaO，两者含量近乎100%，其中掺杂微量的FeOT。微量的Fe元素，可能是以类质同象形式代替了Ca。

3.4 绿帘石

绿帘石是矿区内最重要的含水矽卡岩矿物，它是矽卡岩晚阶段石由榴子石蚀变形成的。绿帘石显微镜下为黄绿色，具多色性，干涉色较高，颜色鲜艳，呈较自形粒状或粒状集合体出现，它常常交代早期形成的石榴子石等矿物，也可见绿帘石与绿泥石共生，矿物结构特征分别为：E粒状、细粒状绿帘石；F细粒集合体状绿帘石与不规则状石英共生(图2E，F)。

绿帘石电子探针分析结果表明：塔源二支线矿区矽卡岩中绿帘石的化学成分含量：SiO2含量为37.594%～38.882%，平均值为38.238%；CaO含量为31.771%～34.599%，平均值为33.155%；Al2O3含量为18.061%～19.968%，平均值为19.015%；FeOT含量为3.82%～5.984%，平均值为4.902%；MnO含量为1.64%～5.238%，平均值为3.439%；总体上看，塔源二支线矿区矽卡岩中的绿帘石贫Fe富铝并且含有少量的Mn。

4 矽卡岩的形成条件及其对成矿环境的指示意义

矽卡岩的形成是由于中酸一酸性花岗质岩体与碳酸盐岩及富钙镁质的碎屑岩接触交代反应的结果，在整个形成过程中内接触带内矽卡岩发育广泛。通常认为，矽卡岩与大量金属堆积成矿密切相关(程裕淇等，1994；赵一鸣等，2002)。由于矽卡岩是该地区的主要含矿岩石，因此对其类型的分析与判断对该矿床的研究具有重要意义。

从端员组成来看，塔源多金属矿床石榴子石以钙铁榴石(And)为主，含有一定量的钙铝榴石(Gro)和铝系石榴子石(Alm+Spe+Pyr)，钙铁榴石(And)含量占62.19%～97.76%，钙铝榴石(Gro)为11.83%～45.03%，钙铁榴石组分的含量稍高于钙铝榴石组分的含量，表明了石榴子石的形成条件为弱氧化、弱碱性。

在变质或热液交代作用中形成的石榴子石基本都可见韵律环带结构，并且不同的环带之间化学成分上也存在明显的差异，这些不同的韵律环带可以有效的记录成矿热液的演化历史，为研究石榴子石环带的形成及成矿热液演化提供了有价值的信息。通过对石榴子石环带进行电子探针分析发现，同一石榴子石颗粒内，从核部到边部成分变化存在少许差异，总体上来看，核部要比边部富Fe，向外扩展可见钙铝榴石和铝系榴石分子含量逐渐增加，到边缘带附近Fe含量又有增加趋势。以上成分特征的变化表明，石榴子石在结晶生长的过程中流体成分以及物化环境等是动态变化的，这种呈幕式变化的成分特征，被认为可能是流体化学成分的自身再平衡的结果也可能是由于石榴子石在生长过程中流体流量的改变引起了生长速率改变而造成的。塔源二支线矿区中的石榴子石环带的成分含量变化现象表明，在石榴子石形成过程中，氧逸度不断增加，成矿溶液由酸性向弱碱性转变，铁含量逐渐增加导致石榴子石边部较为富铁。

根据这项研究的结果，塔源二支线多金属矿床的矽卡岩矿物组合是以钙铁榴石-钙铝榴石+透辉石+绿帘石+硅灰石组合为主，并含有少量的锰铝榴石和锰钙辉石。这些特征表明，塔源二支线多金属矿床中矽卡岩主要为钙质矽卡岩和部分锰矽卡岩。

该区与矿化有关石榴子石的组分，与世界上典型的矽卡岩型Zn、Cu、Mo矿的石榴石组分具有相似的区间分布。锰矽卡岩主要与铅锌、银矿化有关(毛景文等，1998)，这是评价含铅锌银矽卡岩的重要标志之一。塔源二支线矿区发育有锰含量较高的锰钙辉石及少量锰铝榴石，表明矿区很可能发育Ag矿化。对矿区内采场附近地表样品进行微量元素含量测试，偶见样品数据中Ag含量较高，最高可达128ppm。这些特点与前人研究锰质矽卡岩与矿化元素组合的研究结果基本一致。但是，在塔源二支线矿区开展银矿找矿工作仍未得到重视，该研究为本区下一步寻找Ag矿提供了理论基础。

5 结论

(1)塔源矿床是近年来在大兴安岭地区发现的典型矽卡岩型多金属矿床，该矿床的形成与燕山期中酸性岩浆侵入有关。

(2)塔源矿床可见石榴子石、辉石和硅灰石等多种矽卡岩型矿物。

(3)本次研究结果显示，塔源二支线多金属矿床中矽卡岩主要为钙质矽卡岩和部分锰矽卡岩。

(4)塔源二支线矿区发育有锰含量较高的锰钙辉石及少量锰铝榴石，表明矿区很可能发育Ag矿化，在下一步的勘查工作中应有针对性的开展银矿勘查。