卷(Volume )34,期(Number )1,总(S UM )124页(Pages )71～77,2010,2(February,2010)
大地构造与成矿学
Geotect onica etMetall ogenia
收稿日期:2009-03-27;改回日期:2009-08-24
第一作者简介:李文辉(1968-),女,高级工程师,主要从事区域地质及遥感地质研究。Email:gzshenhong@21cn .com
广东省博罗县横河
钠长石矿构造岩浆演化及成矿机理
李文辉1
,钟晓清1
,张苑平2
,刘师先
1
(1.广东省地质科学研究所,广东广州510080;2.湖南省遥感中心,湖南长沙410007)
摘 要:通过对广东省博罗县横河超大型钠长石矿床、锡铌钽矿化带和金矿化带野外勘查和室内微观分析,发现岩浆随着构造演化而分异自交代成矿的特殊新颖现象。研究表明该矿区在不同的构造旋回中构造应力场的主压应力方向不同,持续构造压应力作用下发生不同构造序次,岩浆也随构造应力场的演化而分异。燕山构造旋回控制的早期第三阶段岩浆,结晶分异和气液分异导致强烈岩浆自交代形成超大型钠长石矿床;燕山构造旋回控制的晚期岩浆,随着构造演化产生云英岩化、石榴子石化等岩浆自交代而锡铌钽矿物结晶富集成矿;燕山构造旋回最晚期的北北西向、北北东向、北西向断裂,控制岩浆热液期的金矿化带。即本矿区经构造岩浆演化分异,发生岩浆自交代至热液蚀变演化系列成矿机理。
关键词:构造岩浆;演化分异;岩浆自交代热液成矿
中图分类号:P542;P581 文献标识码:A 文章编号:100121552(2010)0120071207
1 区域地质特征
矿床位于广东省博罗县横河镇,区域上属南岭纬向构造带中段南缘,为广州-增城隆起带的次级罗浮山花岗岩体、沙帽顶花岗岩体两个东西向构造岩浆带和诸广山-热水经向构造带与紫金-博罗-河源北北东向构造带交汇部位(广东省地质矿产局,1988;覃慕陶和刘师先,1998)。构造、岩浆、热液成矿作用强烈,是成矿有利地区。
区内出露地层主要为震旦系变质岩,出露范围较广。岩浆岩有加里东期和燕山期花岗岩,以燕山期花岗岩为主。燕山期包括北部的沙帽顶花岗岩体和南部的罗浮山岩体,两岩体为东西向的岩基,具明显的相变特征。
遥感图像上,线性构造以后期的北东向、北北东向构造为主,但也发育东西向、南北向、北西向构造形迹(图1)。其中北东向线性构造主要有F 1和F 2两条。F 1为河源断裂,影像特征清晰,控制着古生
代、中生代地层的分布,是两种地貌类型的分界线;F 2为区域性断裂。南北向构造褶皱断裂带F 3为诸广山-热水南北向构造带的南段(覃慕陶和刘师先,1998)。东西向线性构造主要发育于沙帽顶岩体中,一般较短,连续性差,北西向线性构造主要发育于第三系以前地层中,形迹延续短,规模小。
总之,本区显示南岭纬向构造带构造应力场演化特征(覃慕陶和刘师先,1998),区内多期次、多构造体系发育,南北向压应力、东西向压应力(图1)持续交替作用,不仅宏观区域性东西向和南北向构造形迹和产物显示清晰,微观构造形迹也很醒目(图2)。构造石英云母片岩显示两次压应力的方向近于垂直。一次构造压应力作用产生应变矿物白云母(M s )、黑云母和石英(Qz )集合体呈定向平行排;后来再次受垂直于前次构造压应力方向的构造压应力强烈作用,产生微褶皱。
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第34卷
图1 矿区区域遥感解译地质图
F i g .1 Reg i ona l re m ote sen si n g i m age and loca ti on of m i n i n g area
图2 构造石英云母片岩,正交偏光
F i g .2 Structura l quartz 2m i cac ite by
orthogona l pol ar iscope
2 构造岩浆演化
2.1 区域构造应力场演化
矿区东西向构造带属于广州-增城隆起带的一部分,加里东期构造形迹表现为东西向褶皱片理带和东西向断裂构造带,显示出南北向构造压应力场,主压应面发育于矿区中部,并控制加里东期东西向花岗岩体(图3)。燕山期构造形迹以东西向深断裂构造带为主,显示出南北向构造压应力场,主压应面发育于矿区北部和南部,并控制燕山期两个东西向花岗岩体(北部的沙帽顶花岗岩体和南部的罗浮山岩体)。而矿区中部为燕山期北东向和北西向两组剪切应力强烈作用区,产生的北东向和北西向断裂控制燕山期岩墙、岩脉。燕山期南北向构造压应力
持续时间长,控制燕山早期第三阶段花岗岩(沙帽
顶和罗浮山岩体),乃至燕山晚期锡铌钽矿化花岗斑岩脉和伟晶岩脉。
燕山晚期北西-南东压应力强烈作用,显示新华夏构造体系构造形迹。北北东主压应面产生长大于5k m 的糜棱岩带(图3中F 6、F 7等),北北西向大义山式扭裂面密集发育(图3中F 8、F 9、F 10等),并有少量北西向张性断裂(图3中F 5)发育。这些配套断裂中都受到强烈的硅化作用,并伴随金矿化。
总之,本区构造应力场的演化最明显的是:南北
向压应力场→东西向压应力场→南北向压应力场→北西-南东向压应力场的演化。在构造应力持续交替作用下,产生各个期次的构造形迹,各期构造旋回产生不同序次的构造形迹(覃慕陶和刘师先,1985)。加里东期产生隆起褶皱及后期的东西向片麻理带,燕山期在区内以深断裂为主,且产生多序次构造形迹,这与胶东金矿集中区构造体系多层次控矿(吕古贤等,2007)相类似。2.2 控制二长岩钠长石矿体构造应力演化矿区长大于7k m 的二长岩岩墙状钠长石矿体,受南北向压应力场的北东向扭裂面控制。剖面图(图4)显示控制钠长石矿体的剪切带的特征,以及经矿山开采揭露钠长石矿体是燕山期沙帽顶花岗岩体南部边缘北东向支脉(图3)。控制二长岩的扭裂面倾向120°,倾角64°,压扭性劈理和糜棱岩极为发育,显示以扭为主兼压的构造力学性质。在扭压应力持续作用下,早期结晶的钠更长石和微斜微纹长
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图3 矿区区域地质及构造应力场演化图
F i g .3 Geolog i ca l map of m i n i n g area and evoluti on of tecton i c stress f i eld
图4 控制钠长石矿体剪切构造剖面图(16线)
F i g .4 Secti on shows shear structures con trolli n g a lb ite orebod i es (16th li n e)i n m i n i n g area
石被压扁破碎并定向平行排列(图5),早结晶的斜长石(Pl )被压成长条状并定向平行排列,被细晶状钠长石(Ab )交代。扭压应力持续作用后期在二长岩中产生纵张和横张(图6),钠长石(Ab )化沿二长岩岩墙(η)中横张和纵张断裂发育,钠长石也向两侧扩散交代,边界(红线)为渐变关系。
这一构造应力持续作用也得到现代地震测量数据的佐证,李延兴等(2006)的测量数据表明4个时间段主应变参数变化规律,第1时间段主压应变率大于主张应变率;第2时间段主张应变率大于主压应变率等。2.3 岩浆演化
矿区内加里东期岩浆岩仅有东西向岩基状的片理化花岗岩岩体,未发现补充侵入体。岩体受强烈构造应力作用产生较多的应变矿物黑云母和白云母等沿压劈理裂隙强烈交代并定向平行排列,岩浆自交代作用不明显。
燕山期岩浆活动强烈且具有多阶段侵入特点。早期阶段大量酸性或中酸性岩浆沿东西向断裂带侵入形成南、北两个东西向花岗岩基。在1∶20万区测
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报告中已明确论述沙帽顶花岗岩体具有明显的相带,经我们几次观察取样分析鉴定,岩体相带是渐变,不是侵入的突变。且与一般的岩浆结晶条件改变而矿物颗粒度变化和岩石结构不同而产生的相带不同,沙帽顶花岗岩体不同相带其岩石结构虽略有不同,但明显地以矿物组分和化学成分不同而分相带。岩体中心相除局部为微斜微纹长石含量(45%)多于斜长石(15%)、矿物大小为1.8～5.5mm 的中粒钾长花岗岩外,其主要岩性为由微斜微纹长石(Pe ),含量(35%)与斜长石(Pl )(含量30%)的中粒二长花岗岩(图7);岩体边缘相为石英二长岩(图8),矿物大小为0.8～4.8mm,也有较强的钠长石化(图9),形成可观的已进行开采的钠长石矿体。 沙帽顶岩体分枝岩墙(钠长石矿体)(图3),为
钠长石化二长岩(图10),微斜微纹长石(Pe )含量
19.20%,钠更长石(Pl )17.03%,钠长石(Ab )42.95%,石英含量0.06%～10%。
岩浆岩化学成分演化明显(表1),由中心相Si O 271.14%,A l 2O 313.64%,Ca O 21.88%,K 2O 4.81%,Na 2O 2.98%,至边缘相和脉岩相Si O 267.02%,A l 2O 316.73%,Ca O 20.23%,K 2O 3.88%,Na 2O 4.21%。二长岩墙岩石化学组分也随构造活
动序次而演化,高温气液期石英二长细晶伟晶岩(图11)和云英岩化石英二长岩(图12),Si O 2大于70%,K 2O 也较高,而至钠长石化期Si O 2低至63.46%,K 2O 低至0.09%,Na 2O 高至11.15%,A l 2O 3高至19.21%。可见随钠长石化程度的增加,
钠含量增加,硅含量降低。
图5 构造石英云母片岩,正交偏光
F i g .5 Structura l quartz 2m i cac ite by orthogona l
pol ar iscope
图6 二长岩岩墙中钠长石化野外照片
F i g .6 Photo of a lb iti za ti on i n m onzon iti c d i ke
图7 中粒二长花岗岩,正交偏光
F i g .7 M ed i u m 2granul ar ad m ellite
by orthogona l pol ar
iscope
图8 中粒石英二长岩,正交偏光
F i g .8 M ed i u m 2granul ar quartz ad m ellite
by orthogona l pol ar iscope
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图9 边缘相钠长石化二长岩,正交偏光
F i g .9 A lb iti za ti on m onzon ite i n marg i n a l fac i es
by orthogona l pol ar
iscope
图10 分枝岩墙中钠长石化二长岩,正交偏光
F i g .10 A lb iti za ti on m onzon ite i n branch
d i k
e by orthogona l pol ar iscope
图11 长石石英细晶伟晶岩,正交偏光
F i g .11 Petroche m i ca l by orthogona l pol ar iscope
图12 云英岩化石英二长岩,正交偏光
F i g .12 Gre isen i za ti on quartz m onzon ite by
orthogona l pol ar iscope
表1 岩石化学成份表(%)
Table 1 Petroche m i ca l con ten ts of gran ito i ds
样号
岩石名称
Si O 2Ti O 2A l 2O 3Fe 2O 3Mg O MnO CaO K 2O Na 2O P 2O 5D00221中心相
中粒钾长花岗岩γ2
271.140.2713.64 2.800.460.07 1.88 4.81 2.980.06
中心相D00121二长花岗岩γ2(3)269.710.3813.09 5.050.750.29 1.78 5.32 2.6边缘相桥21石英二长岩η2(3)264.660.6417.03 3.03 1.420.02 2.18 3.16 3.150.32边缘相D00621钠长石化二长岩η2(3)263.460.05618.380.200.0830.047 3.700.0910.980.041岩墙ZK1023石英二长细晶伟晶岩η2(3)272.980.2314.25 1.770.530.02 1.05 4.48 3.600.08岩墙ZK1026
云英岩化石英二长岩η2(3)2
75.630.2514.00 1.950.650.02 1.35 3.32 2.320.09岩墙ZK1223
岩墙ZK121岩墙ZK222钠长石化二长岩η2(3)
2
67.160.4415.01 3.46 1.480.05 1.66 5.86 2.620.2265.360.07619.210.290.110.040 2.700.09011.150.07463.460.05618.380.200.0830.047 3.700.09010.980.041平均值
65.330.1917.53 1.320.560.05 2.69 2.018.250.11含锡石花岗斑岩脉γ3
5
71.70
0.46
14.37
3.58
1.06
0.07
1.50
3.82
2.53
0.12
分析单位:中国科学院广州地球化学研究所同位素年代学与地球化学重点实验室(2006年)。
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图13 含锡石石榴子石化云英岩化花岗斑岩,正交偏光
F i g .13 Ca ssiter ite 2garnet 2gre isen i za ti on gran ite 2
porphyry by orthogona l pol ar iscope
至燕山晚期岩浆进一步演化而成酸性花岗岩,
矿区内以北东向和北西向含锡石石榴子石化云英岩化花岗斑岩(图13)和花岗细晶伟晶岩岩脉发育为主。
3 岩浆演化分异与成矿机理
3.1 岩浆随着构造应力持续作用演化分异成矿
燕山期构造旋回构造应力从侏罗纪至白垩纪持续多次作用,岩浆随之多期多阶段侵入,发生演化分异。从岩性的变化可以说明燕山期花岗岩岩浆演化分异充分强烈,因而岩浆早期阶段产生岩浆自交代钠长石矿床,晚期岩浆自交代锡铌钽矿化,以至热液期金矿化作用成矿。
沙帽顶岩体相带与一般结晶环境变化产生的岩相带不同,表现在各相带矿物组分和岩石化学成分
不同,且受构造应力作用极其明显,是本矿区独具特
色的构造岩浆演化成矿。控制二长岩岩墙的北东向构造显示扭压应力的剪切带(图4),早期结晶的钠更长石和微斜微纹长石仍受扭压应力作用而被压扁(图5),在构造应力作用下富含钠的铝硅酸盐岩浆运移富集,并沿这些构造再次活动产生的断裂裂隙扩散交代(图6)。岩浆随着构造再次活动而演化分异扩散交代,在沙帽顶岩体边缘相也很明显,图9中,早期结晶出的半自形柱状微斜微纹长石(Pe )和斜长石(Pl )被压扁略呈定向平行排列,钠长石(Ab )
集合体沿矿物颗粒间和裂隙强烈交代,因而在边缘
相中也产生与脉岩相同的钠长石矿体。3.2 岩浆结晶分异和气液分异成矿
岩浆演化分异方式主要是结晶分异和气液分异(包志伟,2007),这一特征在沙帽顶岩体边缘相及其分枝岩墙形成钠长石矿的过程中尤其明显。沙帽顶岩体中心相大量微斜微纹长石和石英结晶,成为中粒钾长花岗岩,而边缘相结晶出大量斜长石,石英大大减少而成石英二长岩(图9)。沙帽顶岩体的脉岩为二长岩岩浆早期沿北东向压扭性断裂带侵入,最早结晶出少量黑云母和大量的钠更长石以及微斜微纹长石。图10中,柱状斜长石(Pl )有聚片双晶,微斜微纹长石(Pe )为自形至半自形柱状,条纹联晶发育,钠长石(Ab )化强。
由于持续构造应力作用促使岩浆气液运移局部集中,产生石英伟晶岩或石英长石伟晶岩。结晶分异和气液分异结果尚未结晶的岩浆为富含钠铝硅酸盐熔浆,沿构造应力再次作用产生的断裂裂隙交代,即为强烈的钠长石化(图14、图5、图6、图10),形成以钠长石为主的长石矿体。
图14 钠长石化石英二长岩,正交偏光
F i g .14 A lb iti za ti on quartz m onzon ite by
orthogona l pol ar
iscope
图15 铌、钽、锡矿化云英岩,正交偏光
F i g .15 Gre isen w ith Nb 2Ta 2Sn m i n era li za ti on by
orthogona l pol ar iscope
第1期李文辉等:广东省博罗县横河钠长石矿构造岩浆演化及成矿机理77
3.3 岩浆自交代、热液蚀变演化系列成矿
成矿元素在岩浆结晶分异和气液分异的过程富集,并随岩浆自交代而结晶出工业能利用的矿物形成岩浆自交代的矿体;或成矿元素在岩浆结晶分异和气液分异的过程富集并运移进入热液,在热液蚀变过程富集成矿。燕山期花岗岩岩浆早期阶段演化分异结果产生二长岩,并在岩浆自交代钠长石化作用下进一步富集成钠长石矿体。燕山晚期岩浆自交代云英岩化、石榴子石化过程结晶出锡石、铌钽矿并富集成锡铌钽矿化体(图15),图15为铌、钽、锡矿化云英岩,云英岩化形成粒状和柱状石英(Qz)、片状白云母(M s)过程中,结晶出锡石(Cas),富集成矿。至热液期成矿热液沿断裂带产生强烈硅化,在硅化过程金富集成矿。即构造岩浆演化分异,岩浆自交代至热液蚀变演化系列成矿机理。
4 结 语
(1)岩浆在构造特定部位活动侵位,加里东期花岗岩发育于矿区中部,燕山期花岗岩为南北两个岩基,矿区中部北西向和北东向脉岩发育;
(2)岩体以矿物组分和化学成分不同而分相带,且受构造应力作用极其明显,这是本文新颖之点;
(3)构造不仅提供岩浆侵位的空间,而且在构造应力持续作用下多序次活动,有利于岩浆演化分异,成矿元素富集;
(4)成矿作用是岩浆自交代和热液蚀变过程中逐渐形成的。
致谢:参加本项目工作的还有梁广星、杜长凯、杨鹏、杨翠灵、陈永强。包志伟博士和张玉泉研究员对本文提出具体修改意见,审稿者牛树银教授等两位专家提出宝贵修改建议,在此表示衷心感谢。
参考文献:
包志伟.2007.成矿金属元素的气相运移研究进展.大地构造与成矿学,31(1):83-91.
广东省地质矿产局.1988.广东省区域地质志.北京:地质出版社,192-594.
李延兴,史粦华,陈聚忠,胡新康,张静华,张俊青,张中伏.
2006.台湾集集7.6级地震前后福建沿海地区的地壳
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吕古贤,郭涛,舒斌,申玉科,刘杜鹃,周国发,丁岳祥,武际春,赵可广,孙之夫,郑小礼,哈本海.2007.胶东金矿集
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覃慕陶,刘师先.1985.论构造序次与热液活动.地质力学研究所所刊,第6号:103,108.
覃慕陶,刘师先.1998.南岭花岗岩型和火山岩型铀矿床.
北京:地质出版社,11-12,48.
Tectono mag mati c Evoluti on and M i n erali zi n g M echan is m of the
Henghe Albite M i n e i n Boluo County,Guangdong Provi n ce
L IW e i hu i1,ZHO NG X i a oq i n g1,ZHANG Y uanp i n g2and L IU Sh i x i a n1
(1.Institute of Geolog ical S cience of Guangdong P rovince,Guangzhou510080,Guangdong,China;2.R e m ote Sens2 ing Center of Hunan P rovince,Changsha410007,Hunan,Ch ina)
Abstract:Based on the field exp l orati on and indoor m icr oscop ic analysis of a superlarge albite deposit,m ineralized z ones of Sn2Nb2Ta and Au in Boluo County of Guangdong Pr ovince,a ne w kind of s pecial phenomenon that differ2 entiati on and aut ometas omatis m of mag ma occurs al ong with tect onic evoluti on,has been discoveried.Researches indicate that the orefield′s p rinci pal comp ressive stress directi on of tect onic stress field in the orefield is not identi2 cal in different tect onic cycles,and it contains vari ous tect onic orders under a continuous tect onic comp ressive stress,mean while mag ma differentiates al ong with the stress field evoluti on.Aut o metas omatis m e merged fr om the 3rd Yanshanian mag mas in early phases and f or med a superlarge albite deposit by way of crystallizati on and pneu2 mohydraulic differentiati on.The Yanshanian mag mas in late phases,gave rise t o sericitizati on and garnetizati on, and then Sn,Nb and Ta were enriched due t o mag matic2authometas o matis m.Yanshanian NNW,NNE and NW faults,contr ol m ineralized z ones of Au in the mag matic hydr other mal stage.I n a word,the m ine was for med with e2 voluti on and differentiati on of tect onomag matis m,the mechanis m of m ineralizati on and evoluti onal series fr om mag2 matic aut o metas omatis m t o hydr other mal alternati on have been deter m inated.
Keywords:tect onomag matis m;evoluti on differentiati on;Yanshan cycle;mag matic hydr other mal aut ometas om2 atis m;Henghe albite deposit,Guangdong