新疆民丰县卧龙岗锑矿地质特征及成因探讨
时间：2022-12-05 21:00:02 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
张有军，蒋羽雄，刘攀峰，高 攀，张晓鹏，王 倩，董红伟，曲为贵
(1.天津华北地质勘查总院，天津 300170；
2.天津大学 环境科学与工程学院，天津 300192；
3.桂林理工大学 地球科学学院，广西 桂林 541006)
锑矿是我国的优势资源，其产量和储量均居于世界前列[1]。通常形成在不同大地构造单元边缘、过渡带、俯冲带、碰撞带、深大断层附近，与不同板块的俯冲带及碰撞带内的岩浆在时空展布上有着内在的联系，大多数受区域性大断层和褶皱系控制，相当一部分的锑矿发育在区域性大断层附近及次级发育的断层与褶皱的交汇部位[2-4]。我国锑矿集区主要集中在4个区域性的大成矿带上，即华南锑矿带、滇藏锑矿带、秦—祁—昆锑矿带和长白山—天山—阴山锑矿带[1，5-6])。2000年以来开展的国土资源大调查中，在昆仑腹地发现了一系列大型、中性及小型锑矿床和矿化点，如盼水河、宿营地、卧龙岗等[7-8]。
由于卧龙岗地区海拔高，气候恶劣、交通较差，前人仅针对矿床地质特征、找矿潜力等方面进行了研究[1-3，7-14]，而且研究资料相对独立，围绕该区锑矿化特点和成因机制的研究工作相对匮乏。本文选择卧龙岗锑矿为研究对象，在总结区域成矿地质背景和矿床地质特征基础上，利用流体包裹体显微测温、H-O-S同位素组成等手段，系统研究其成矿流体性质、成矿流体来源及矿床成因，为区域锑成矿机理及成矿规律研究提供依据。
卧龙岗锑矿地处西昆仑造山带卧龙岗—黄羊岭锑汞成矿带上[2-4]。该成矿带内出露地层简单，主要为晚古生代、中生代及新生代地层；
断裂构造较为发育，主要有NE—SW向近等间距展布的区域性大断裂(F2、F4、F13、F17)和控矿断裂(F5～F13)；
印支期和燕山期岩浆活动频繁，多以岩枝、岩株形式出现(图1)。
图1 卧龙岗锑矿带区域地质图(据文献[8]修改)
1.1 赋矿围岩地层
矿区出露地层简单，主要为二叠系黄羊岭组(Ph)和第四系冲积物(Qh)(图2)；
其中，黄羊岭组不仅是该矿区主要赋矿地层，也是辉锑矿的容矿围岩，在区域上具有“层控”特点。
图2 卧龙岗锑矿区地质简图(据文献[8]修改)
黄羊岭组自下而上可以分为四段：第一段(Ph1)，位于矿区的南部，岩性为灰绿色—灰色泥质粉砂岩与灰褐色岩屑砂岩、灰绿色长石岩屑砂岩不均匀互层，夹深灰色粉砂质泥岩；
第二段(Ph2)，主要集中在矿区的中南部，岩性为灰褐色岩屑砂岩与灰色泥质粉砂岩、灰黑色泥岩不均匀互层；
第三段(Ph3)，主要分布在矿区的中南部，岩性为灰—灰紫色粉砂质泥岩夹灰色泥质粉砂岩及少量灰褐色岩屑砂岩；
第四段(Ph4)，主要集中在矿区的北部，岩性为深灰色泥岩与灰褐色岩屑砂岩不均匀互层。从岩性特征上可以看出卧龙岗地区在二叠纪时主要为海相沉积环境。矿体主要赋存在第二、第三岩性段内，矿体明显具有层控特征。
1.2 主要控矿构造
卧龙岗矿区内控矿断裂为卧龙岗断裂(F7)，该断层在矿区的东部走向近似EW向，在矿区的西部走向为NE。受该F7断裂影响，断裂附近存在多条与地层产状一致的次级小断层和裂隙。卧龙岗锑矿的21条矿体主要集中在F7断裂的转折部位的次级断层、节理及裂隙中(图2)。节理、裂隙多被硅化岩交代充填，形成小而富的含锑硅化岩脉。断裂带附近的岩石比较破碎、蚀变较强，碎裂化、硅化普遍，伴随褐铁矿化、黄钾铁矾化、重晶石化等。
1.3 矿体产状
卧龙岗锑矿区矿体明显受层间断层、裂隙控制，深部延伸的矿体的品位较为均匀。区内共圈出21个矿体，其中北矿段圈出10个，南矿段圈出11个(表1)。这些矿体主要分布于黄羊岭组的第二、第三岩性段内，集中分布在F7断裂的转折部位，沿断裂带发育于与之平行的次级断层、节理、裂隙中。
表1 卧龙岗锑矿矿体特征
矿体多呈脉状发育，脉体的宽度大小不等，最宽处可达30 m，最窄处仅有5～10 cm，主要与硅化伴生、局部见有重晶石化，矿化与硅化成正相关(图3)。
图3 卧龙岗锑矿100勘探线剖面图(据文献[8]修改)
1.4 矿石特征
矿石主要类型为块状辉锑矿型、石英脉辉锑矿型，局部见有重晶石-辉锑矿型。伴生元素均未达综合利用指标，属于成分单一的锑矿，地表矿石氧化程度低，仅有少量灰黄色锑华。矿石中有用组分为辉锑矿，表生条件下被氧化成锑华。辉锑矿呈自形、半自形及局部呈他形，形态有长柱状、短柱状、束状、粒状，具有稠密浸染状、稀疏浸染状、脉状、块状构造。
2.1 流体包裹体特征
卧龙岗锑矿区与辉锑矿伴生的石英中流体包裹体主要为气夜两相包裹体，形态多成圆状、椭圆状、四边形、长条状、不规则状等；
包裹体大小各异，小者1～3 μm，中间3～6 μm，较大者为6～10 μm。石英包裹体完全均一的温度在143℃～228℃之间，主要集中在150℃～190℃；
盐度w(NaCleq)为1.7%～5.8%，其平均值为3.4%(图4)。
图4 卧龙岗锑矿均一温度和盐度直方图
根据成矿流体盐度、均一温度等推算，该矿床成矿压力范围为1.0 MPa～16.7 MPa，平均值为14.7 MPa，形成深度为0.33～0.56 km，平均深度为0.48 km。表明卧龙岗锑矿为中低温、低盐度的浅成热液矿床。
2.2 微量及稀土元素特征
由表2可见，矿石的ΣREE主要为(107.55～151.31)×10-6，w(LREE)/w(HREE)比值在7.83～8.24之间，(La/Yb)N比值介于8.03～9.40之间，δEu分布于0.59～0.67之间，δCe为0.97，展示出轻稀土(LREE)富集、LREE分馏程度高、Eu中轻度亏损、Ce轻度亏损的特征，呈向右倾斜的稀土配分模式。围岩ΣREE分别达(9.60～132.85)×10-6，w(LREE)/w(HREE)比值在7.36～105.60之间，(La/Yb)N比值介于8.30～950.42之间，δEu分布于0.58～1.58之间，δCe在0.03～1.01之间，展示出轻稀土富集(LREE)、LREE分馏程度高、Eu中—轻度亏损、Ce无明显异常的特征，呈向右倾斜的稀土配分模式(图5)。
图5 卧龙岗锑矿区矿石、围岩稀土元素球粒陨石标准化分布型式图(球粒陨石数据引自文献[15])
表2 卧龙岗锑矿区矿石、围岩的稀土元素含量
根据成矿带内不同时代地层岩石中成矿元素及其伴生的微量元素含量(表3)可以看出，不同时期地层和不同沉积环境的沉积岩石中元素含量存在明显的差异。Pb、Cu、Zn、Ag、W 总体反应区域地球化学背景值，与黎彤值(1976)[16]相比含量基本一致。与矿化有关的石英脉中Sb、Hg含量明显偏高，比三叠纪地层中的含量还高。除了Ag元素以外，二叠纪地层其他元素的含量明显高于三叠纪地层中元素的含量。无论在二叠纪地层岩石、三叠纪地层岩石及矿化石英脉中Sb、Hg元素含量明显高于区域背景值。
表3 卧龙岗—黄羊岭一带不同时代地层岩石元素含量
2.3 氢氧同位素特征
成矿期的石英的δ18O和 δD 分别为 8.4‰～11.4‰ 和-65.15‰～59.74‰。按照前人总结出来的石英与水体系氧同位素平衡方程[17]计算得出：石英中成矿流体的 δ18OH2O为-5.76‰～-2.76‰。从 δ18O-δD 组合关系图(图6)可以看出，卧龙岗锑矿投点位集中在大气降水成矿热液范围内，其 δ18OH2O值小于岩浆水和变质水的值，而 δ18OH2O和 δD 投在典型岩浆热液和变质热液区的左侧，暗示成矿流体可能受其的影响。卧龙岗锑矿的投点靠近天然降水线，暗示着成矿流体中加入了大量的天水或者与围岩发生了低程度的水岩反应。氢-氧同位素的分析结果(图6、图7)表明，卧龙岗锑矿的成矿流体主要来自天然降水，可能受岩浆成因水和变质成因水的影响；
与秦—祁—昆锑矿带内的 δ18OH2O值相比，较高的原因可能是天然降水在深部循环过程中萃取二叠系黄羊岭组沉积岩中物质、搬运、沉淀成矿过程中，与围岩进行交代反应，有强烈的氧同位素交换，且水岩比值较小，使得 δ18OH2O值更接近地层中的 δ18OH2O值。
图6 卧龙岗锑矿δ18O和δD组成关系图解(底图据文献[17])
图7 卧龙岗锑矿区H-O同位素组成与天然H-O同位素储存库对比图解(据Rollison et al.，1993 [18])
2.4 硫同位素特征
将卧龙岗锑矿区的南北两个矿段的不同矿体采集了6件辉锑矿样品，结合前期在卧龙岗矿区的14件辉锑矿样品的δ34S值的变化范围在-13.0‰～5.7‰ 之间[19]，变化范围较大(图8)，主要为负值，集中在-5‰ 左右，表明卧龙岗锑矿的硫是来源多样、成因较为复杂。
图8 卧龙岗锑矿床辉锑矿δ34S值分布图
1)根据卧龙岗锑矿床地质特征及流体包裹体、稳定同位素、微量及稀土元素等地球化学特征，综合对比不同时代地层岩石的微量元素含量特征分析表明，卧龙岗锑矿成矿物质Sb应来源于二叠系碎屑岩。
2)围岩与矿石稀土元素的配分模式均呈右倾，表明其来源具有相似性，成矿物质来源可能是二叠系黄羊岭组；
对卧龙岗锑矿多个矿体矿石中的硫同位素分析结果表明，硫的来源不同，硫成因较为复杂，可能为多来源的。H-O同位素分析表明，成矿流体主要来自天然降水有关成矿流体，可能受岩浆成因水及岩浆后期热液或变质成因水的影响。
3)前期调查研究发现[19-20]，距离卧龙岗锑矿西侧不到1 km卧龙岗二长花岗斑岩岩体中心相为中—粗粒二长花岗斑岩、岩体边缘为中—细粒的二长花岗斑岩，与围岩接触边界上有明显的冷凝边，且边缘见锑矿化，局部可见褐黄色的锑华[20]。晚三叠世卧龙岗岩体侵位到二叠系黄羊岭组，晚侏罗世岩体局部受到其他热液的影响发生浅变质作用[21]。燕山早期黑石北湖—三道河子岩浆活动提供的岩浆热液和热动力驱使经过深部循环的大气降水沿区域的次级断层及裂隙运移[2，19]，使得二叠系黄羊岭组矿源层中成矿物质活化、萃取浸出，与下渗的大气降水形成成矿热液，在岩浆活动提供的热动力驱动下不断上升，与周围围岩发生交代作用，在区域断裂及次级断裂交汇的有利部位沉淀、富集，形成卧龙岗锑矿。
1)卧龙岗锑矿主要赋矿围岩为二叠系黄羊岭组，矿体主要发育于与卧龙岗断裂F7平行的次级断层、节理、裂隙中，具有明显的层控和构造控矿特征。
2)成矿有关的流体主要来自天然降水，可能受岩浆水和变质水的影响，成矿金属物质来源于二叠系黄羊岭组。
3)在燕山早期岩浆活动提供的热液和热动力驱动下，经过深部循环的大气降水沿次级断裂及裂隙进入二叠系黄羊岭组中，将成矿物质活化、萃取出来，与下渗的大气降水形成成矿热液上升过程中不断与周围围岩发生交代作用，在区域断裂及次级断裂交汇的有利成矿部位发生沉淀作用，形成卧龙岗锑矿。
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