张磊,权富,马超
(1.江西省地质局第一地质大队,江西南昌 330002;2.江西省矿产资源保障服务中心,江西南昌 330002)
七宝山铜多金属矿为矽卡岩型矿床,成矿母岩为以花岗闪长斑岩为主的志木山岩体,与成矿有关的围岩为二叠系中统茅口组。七宝山铜多金属矿床成因总体研究程度较低,本次针对志木山岩体进行岩石学、全岩地球化学研究,研究成矿母岩的成因及构造地质意义,对探讨矿床成因、总结成矿规律具有重要意义。
矿床属于钦杭成矿带萍乡-德兴Cu-Pb-Zn-Ag-Au-W-Mn海泡石-硅灰石成矿亚带[1-3]。区域性构造主要为北东—北北东向线型褶皱和逆断层F1。
矿区出露地层主要为二叠系及三叠系地层。其中茅口组为主要赋矿地层。矿区基本构造为北东向背斜,背斜核部由栖霞、茅口组组成;两翼由乐平组和七宝山组构成,北西翼倾向北西,倾角10°~50°,南东翼倾向南东,倾角10°~40°,北翼被断层(F1)切割而发育不完整,该断裂具有多期活动性。
矿区出露岩体为志木山岩体,主要岩性为花岗闪长斑岩,见少量石英闪长玢岩和矽卡岩化斜长岩。成岩年龄约为166.28±0.67Ma[4],属燕山期早期浅成侵入岩体。岩体沿北东向侵入背斜核部,呈不规则岩滴、岩脉、岩株状,数量众多。岩体总体展布与主体构造线方向一致,与围岩多呈斜交层理侵入接触,接触面产状多变,总体上为北缓南陡。岩体为“无根”岩体,深部受F1断层切割[5-6]。
矿区内志木山岩体顺北东向背斜侵入于中二叠统碳酸盐岩地层中,形成以矽卡岩型为主的铜钼多金属矿产,目前大致查明的矿种有铜、钼、钨、磁铁矿等。矿体主要赋存于矽卡岩中,少量赋存于花岗闪长斑岩、大理岩中。矿体产状受矽卡岩带和断裂、裂隙联合控制。矿体以长透镜状、脉状、囊状为主,部分呈似层状。
根据岩性和岩石结构构造特征及产状差异,可将岩体划分为内部相及边缘相,呈渐变过渡接触。
内部相:处于岩体中央部位,主要为花岗闪长斑岩,具斑状结构为主,块状构造;矿物成分较稳定,未见明显蚀变矿化,斑晶占20%~40%,主要为斜长石(68%±)、石英(14%±)、角闪石(9%±)、钾长石(6%±)、黑云母(3%±),斑晶一般1m~2mm;基质占60%~80%,微细粒结构或隐晶质结构,主要为钾长石、斜长石、石英、角闪石等,粒径0.1m~0.2mm。
边缘相:分布于岩体边缘,主要为石英闪长玢岩和矽卡岩化斜长岩等,发育绢云母化、矽卡岩化、黄铁矿化、绿泥石化等。石英闪长玢岩呈残余斑状结构,块状构造,结晶粒度较内部相对减小,矿物自形程度低;斑晶为斜长石、石英,粒径0.1mm~0.5mm;基质由斜长石和少量他形石英组成,粒径0.01mm~0.02mm。斜长岩呈中细粒结构,块状构造,主要由斜长石组成,弱白云母化、矽卡岩化,斜长石半自形板状、板柱状,长径2mm~5mm,含量约90%,常见少量透辉石、石榴石等矽卡岩矿物。
志木山岩体SiO2含量60.86%~66.50%,平均64.35%,属中酸性岩类;里特曼(A.Rittmann,1957)指数(σ)0.78~3.68,平均2.68(表1、表2),K20-SiO2图解中(图1)位于高钾钙碱性系列及钾玄岩系列[7-8],SiO2-碱度图中(图2)位于碱性-钙碱性区,表明志木山岩体属高钾碱性-钙碱性系列;铝饱和指数A/NKC为0.78~0.85,平均0.81,铝饱和指数判别图中(图3)均位于准铝质区,表明志木山岩体属准铝质系列;由于岩体遭受了蚀变,镜下定名存在一定难度,本次采用岩浆岩系统全碱-硅(TAS)分类图解(图4)进行辅助定名,数据投影点落入花岗闪长岩、石英二长岩、二长岩中;综上所述,志木山岩体属高钾碱性-钙碱性准铝质花岗闪长斑岩。
表1 志木山岩体主要元素特征表(ωB%)
表2 志木山岩体CIPW标准矿物计算表(wt%)
图1 K2O-SiO2分异图
图2 SiO2-碱度图
图3 铝饱和指数判别图
图4 全碱-硅(TAS)分类图
志木山岩体微量元素分析结果显示,铜含量28.7ppm~17100ppm,平均含量4384ppm,呈明显富集,铜最高品位已达工业品位;钼含量一般为1.64ppm~7.58ppm,部分大于50ppm,呈明显富集,未达边界品位;钨含量一般为15.2ppm~64ppm,部分大于100ppm,呈明显富集,未达工业品位;铅含量6.59ppm~39.8ppm,平均21.87ppm,明显富集,未达边界品位;锌含量33.2 ppm~730ppm,平均253.88ppm,明显富集,未达边界品位(表3)。以上事实证实了志木山岩体的含矿性,是七宝山铜多金属矿床的成矿母岩。
表3 志木山岩体微量元素特征表(×10-6,Au为×10-9)
志木山岩体稀土总量159.18ppm~175.95ppm,平均含量167.57ppm;轻重稀土比值10.88~12.91,平均11.89,LaN/YbN为12.79~17.23,平均15.01,轻稀土相对富集。稀土配分图上曲线表现为右倾斜,轻稀土分馏明显,重稀土分馏不明显。Eu异常不明显或无异常,δEu值0.98~1.03,平均1.00(表4,图2-图3)。
表4 志木山岩体稀土元素特征表(×10-6)
图5 志木山岩体稀土配分型式图
Lgσ介于-0.11—0.57,Lgτ介于1.63—1.72,具有造山带岩浆岩的特征(图6)。本文采用ACF图解来判别花岗岩成因类型(图7),图解结果显示,志木山岩体大部分落入I型花岗岩区域,少量落入S型花岗岩区域,均靠近I型与S型花岗岩的分界线附近,不能明确鉴别花岗山的成因类型。钦杭成矿带东段区域内I型花岗岩不具明显的Eu异常或无Eu异常,轻重稀土分馏明显的特征[9];S型花岗岩具明显的负Eu异常,轻重稀土分馏不明显[10-11];A型花岗岩具极明显的负Eu异常,轻重稀土分馏不明显[12-13]。志木山岩体稀土配分型式与I型花岗岩类似,因此认为志木山岩体属I型花岗岩。
图6 Lgσ—Lgτ图解
图7 成因判别ACF图解
在反映花岗岩源区特征的C/MF—A/MF图解[14]中(图8),花岗闪长斑岩位于“基性岩的部分熔融”区域,反映出志木山花岗岩源区以基性火山岩为主。Nb/Ta比值常常可以有效地识别源区的特征,Nb/Ta值小于8.3,源区为下地壳;Nb/Ta值大于17,源区为亏损地幔,志木山花岗闪长斑岩Nb/Ta比值为5.27~17.64,表明其形成时有大量下地壳物质参与,同时有少量地幔物质加入。
图8 志木山岩体岩浆源区判别图
R2-R1图解(图9)中大部分落入板块碰撞后隆起期花岗岩,仅少量落入地幔斜长花岗岩、破坏性活动板块边缘(板块碰撞前)花岗岩,志木山花岗闪长斑岩应为碰撞后隆起花岗岩。
图9 志木山岩体R2-R1成因分类图解
(1)志木山岩体属高钾碱性-钙碱性准铝质I型花岗岩,其形成时有大量下地壳物质参与,同时有少量地幔物质加入。
(2)志木山岩体应为碰撞后隆起花岗岩,结合区域资料,认为其产出环境整体表现为陆陆造山环境,是在碰撞压力致使下地壳加厚之后,板块伸展减薄环境的环境中形成的。