新疆且干布拉克超大型蛭石矿床的成因与成矿模式.pdf

2 0 1 2 年4 月 A p r i l ，2 0 1 2 矿床地质 M I N E R A LD E P o S I T S 第3 1 卷第2 期 3 1 2 3 5 9 - - 3 6 8 文章编号0 2 5 8 ．7 1 0 6 2 0 1 2 0 2 0 3 5 9 ．1 0 新疆且干布拉克超大型蛭石矿床的成因与成矿模式。 黄建华1 一，吴昌志2 一，雷如雄2 ，陈刚3 ，熊黎明3 ，秦切1 ，顾连兴2 1 新疆大学地质与勘查工程学院，新疆乌鲁木齐8 3 0 0 4 6 ；2 内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室， 南京大学地球科学与工程学院，江苏南京2 1 0 0 9 3 ；3 新疆地质调查院，新疆乌鲁木齐8 3 0 0 0 0 摘要新疆尉犁县且干布拉克超基性杂岩体位于塔里木北缘隆起带库鲁克塔格前寒武纪地块中西段，兴地 塔格断裂带附近。该蛭石矿床是继南非P a l a b o m 、美国L i b b y 和俄罗斯K o v d o r s k 蛭石矿之后的第4 个超大型蛭石矿 床。根据野外地质观察和室内薄片鉴定结果，结合该区已有的岩石地球化学和矿床学资料，并通过与国外同类型矿 床进行详细对比，从含矿杂岩体的岩石组合、矿体发育特征和矿物共生组合等不同层面探讨了该杂岩体的演化过程 和矿床成因。并建立了相关成岩成矿模型。结果表明，且干布拉克杂岩体是裂谷背景下，富集岩石圈地幔低程度部 分熔融岩浆经岩浆分异和不混熔作用并以橄榄岩．黑云母透辉岩．碳酸岩等岩相依次侵入的产物，蛭石矿床中的金云 母是岩浆晚期高温富碱质热液交代超基性岩的产物，云母类矿物在剥蚀到近地表后，在大气降水作用下发生表生风 化最终形成蛭石矿床。矿床的形成过程复杂，经历了从地幔交代、超大陆裂解、岩浆分异、热液蚀变到表生风化作用 等五大地质过程。这一模式的建立将为进一步寻找和深入研究该类矿床提供理论依据和实践指导。 关键词地质学；蛭石矿床；碱性超基性杂岩体；成矿模式；且干布拉克；新疆 中图分类号P 6 1 9 ．2 4 9文献标志码A G e n e s i sa n do r e - f o r m i n gm o d e lo fQ i e g a n b u l a ks u p e r l a r g ev e r m i c u l i t ed e p o s i t i nX i n j i a n g H U A N GJ i a n H u a l 一。w uC h a n g Z h i 2 ，L E IR u Y d o n 9 2 ，C H E NG a n 9 3 ，X I O N GL i M i n g z ， Q I NQ i e l ．a n dG UL i a n X i n 9 2 1S c h o o lo fG e o l o g ya n dE x p l o r a t i o nE n g i n e e r i n g ，X i n j i a n gU n i v e r s i t y 。U r u r n q i8 3 0 0 4 6 ，X i n j i a n g ，C h i n a ；2S t a t eK e yL a b o r a t o r y f o rM i n e r a lD e p o s i t 8R e s e a r c h ，S c h o o lo fE a r t hS c i e n c e sa n dE n g i n e e r i n g ，N a n j i n gU n i v e r s i t y ，N a n j i n g2 1 0 0 9 3 ，J i a n g s u ，C h i n a ； 3X i n j i a n gB u r e a uo fG e o l o g ya n dM i n e r a lR e s o u r c e s ，U r u m q i8 3 0 0 0 0 ，X i n j i a n g ，C h i n a A b s t r a c t T h eQ i e g a n b u l a kv e r m i c u l i t eo r ed e p o s i tl i e si nY u l iC o u n t r yo fX i n j i a n g ．T h eo r e - b e a r i n gp l u t o ni sa na l k a l i n eu l t r a m a f i e ．e a r b o n i t i t ec o m p l e xl o c a t e da l o n gt h eX i n d if a u l ti nw e s t e mQ u r u q t a g hb l o c k ，aP r e c a m b r i a nu p l i f tu n i to fN o r t h ％1 T Ic r a t o n ．T h ed e p o s i ti St h ef o u r t hs u p e r l a r g ev e r m i c u l i t ed e p o s i td i s c o v e r e di nt h ew o r l d a f t e rP a l a b o r ao fS o u t hA f r i c a ，L i b b yo ft h eU S Aa n dK o v d o r s ko fR u s s i a ．B a s e do nf i e l dg e o l o g i c a ls u r v e y 。t h i n s e c t i o ni d e n t i f i c a t i o na n dp r e v i o u sp e t r o l o g i c a l ，g e o c h e m i c a la n do r em i n e r a ld a t a ，t h ea u t h o r sc o m p a r e dt h eQ i e - g a n b u l a kd e p o s i tw i t ho t h e rt h r e es u p e r l a r g ev e r m i c u l i t eo r ed e p o s i t si nt h ew o r da n dd i s c u s s e dt h eg e n e s i sa n d o r e - f o r m i n ge v o l u t i o ni nt h ea s p e c t so fp e t r o g r a p h i ca s s o c i a t i o n ，o r eb o d yc h a r a c t e r i s t i c sa n dm i n e r a lp a r a g e n e s i s 。a n de s t a b l i s h e dt h ef o r m a t i o nm e c h a n i s mm o d e lf o ri t sp e t r o g e n e s i sa n dm e t a l l o g e n y ．F i v em a j o rg e o l o g i c a l p r o c e s s e s ，i ．e ．，m a n t l em e t a m o r p h i s m ，s u p e r c o n t i n e n t a lb r e a k u p ，m a n t l e d e r i v e dm a g m ad i f f e r e n t i a t i o n ，h y 本文为国家霞点基础研究发展计划项目 2 ∞7 C 瑚1 1 3 0 1 和中国地词局环塔里木前寒武纪成矿作用及大型找矿靶区优选研究项目 1 2 1 2 0 1 1 1 4 0 0 5 6 联合资助 第一作者简介黄建华。男．1 9 5 5 年生。博士．副教授，主要从事矿床学的教学与科研1 作。 - * 通讯作者吴凸志．男．1 9 7 5 年生。博士，副教授，主要从事岩浆岩及矿床成凶研究。E m a i hw u e z 面u ．e d u ．∞ 收稿H 期2 0 1 1 - 0 4 ．1 2 ；改回日期2 0 1 1 - 1 l - 1 3 。张绮玲编辑。 万方数据 矿床 地 质 2 0 1 2 矩 d r o t h e r m a la l t e r a t i o na n ds u p e r g e n ew e a t h e r i n g ，h a v eb e e np r o p o s e df o rt h ef o r m a t i o no ft h eQ i e g a n b u l a ks u p e r l a r g ev e r m i c u l i t eo r ed e p o s i t ． K e yw o r d s g e o l o g y ，v e r m i c u l i t ed e p o s i t ，a l k a l i n eu l t r a m a f i c c a r b o n a t i t ec o m p l e x ，m e t a l l o g e n i cm o d e l ， Q i e g a n b u l a k ，X i n j i a n g 蛭石是全球稀缺资源。迄今为止，世界上已开 采的蛭石矿床不过十余个，超大型蛭石矿床仅有4 个，即美国利比 L i b b y ，B o e t t e h e r ，1 9 6 6 、南非的 P a l a b o l a E v a n s ，1 9 9 3 、俄罗斯的K o v d o r s k V o r o v i k o v ，1 9 7 3 和中国新疆的且干布拉克，其中美 国利比蛭石矿已于1 9 9 0 年关闭 F r a n ke ta 1 ．， 2 0 0 1 。且干布拉克矿床主要原岩为蛇纹石化纯橄 榄岩、黑云母透辉岩和碳酸岩，矿床中的碳酸岩还具 有明显的磷灰石和稀土元素矿化。它是中国唯一的 超大型蛭石矿床。美国每年进口的蛭石中有3 5 ％来 自新疆且干布拉克蛭石矿 F r a n ke ta 1 ．，2 0 0 1 。因 此，该矿床具有巨大的经济价值，对其开展深入研究 具有理论和现实意义。 国内学者对且干布拉克矿床含矿超基性岩一碳 酸岩进行了较为详细的岩石地球化学研究 姜常义 等，2 0 0 5 ；孙宝生等，2 0 0 7 ；Z h a n ge ta 1 ．，2 0 0 7 ，少数 地质工作者对该矿床的成因开展了研究 陈国耀， 1 9 8 9 ；殷宝祥，1 9 9 2 ；黄建华等，2 0 0 1 ，其中陈国耀 1 9 8 9 认为且干布拉克蛭石矿是由金云母岩和含金 云母透辉岩经风化作用形成，金云母形成于岩浆晚 期阶段，而殷宝祥 1 9 9 2 则认为云母是与超基性岩 有关的气化．高温热液交代的产物。 本文在前人研究的基础上，通过野外和室内观察 和详细描述，并与国外同类矿床对比，试图探讨该岩 体各岩相的侵人次序及金云母形成过程，进而确定该 含矿岩体的演化过程、矿石成因和成岩成矿模式。 1 区域地质背景 且干布拉克超大型蛭石矿床位于新疆维吾尔自 治区库尔勒市东南约2 0 0k m 的尉犁县境内。大地 构造位置处于塔里木板块东北缘库鲁克塔格断隆之 西南部 图1 。该断隆北邻南天山古生代造山带，南 接塔里木地块，东接北山裂陷槽 图1 ，H u a n ge ta 1 ．， 2 0 0 5 ；X ue ta 1 ．，2 0 0 5 。区内出露地层由基底和盖 层两部分组成。基底由新太古界托格杂岩、古元古 界兴地塔格群、中元古界波瓦姆和爱尔基干群以及 新元古界帕尔岗群和库鲁克塔格群构成 高振家等， 1 9 9 3 。托格杂岩主要由角闪岩、片麻岩及片麻状花 岗岩组成，其S m - N d 同位素等时线年龄为32 6 3 ～ 30 4 0M a 胡霭琴等，1 9 9 7 ；兴地塔格群以巨厚的陆 相碎屑岩和碳酸盐岩沉积为主，仅局部出现火山碎 屑岩，其S m - N d 全岩一矿物等时线年龄为24 5 3M a 胡霭琴等，1 9 9 7 ；波瓦姆和爱尔基干群下部为石英 岩、片岩和大理岩，上部为石英岩、黏土岩、厚层碳酸 盐岩和粗碎屑岩；帕尔岗群和库鲁克塔格群下部为 绿泥石石英片岩、厚层石英岩，上部为富含叠层石、 核形石的硅质碳酸盐岩，并出露有黑云斜长片麻岩， 其S m - N d 同位素等时线年龄为12 8 1 ～12 8 3M a 郭召杰等，1 9 9 8 。盖层主要为新元古界上部震旦 系冰碛岩、滨海一浅海相碎屑岩夹基性火山岩和下古 生界寒武系一奥陶系浅一滨海相、半深海相碎屑岩和 碳酸盐岩沉积，总厚度约1 30 0 0I T I 高振家等， 1 9 9 3 。 2 杂岩体地质特征 且干布拉克杂岩体隶属于塔里木北缘超基性岩 带 邹天人等，1 9 9 8 ；2 0 0 2 的一部分，受北西西向兴 地深断裂带次级断裂所控制。兴地断裂以规模大、 长期活动为特征，断裂破碎带宽数米至数十米，带内 有挤压破碎、劈理化、糜棱岩化，还有大量蛇纹石化 纯橄榄岩角砾及透镜状岩块。另外，沿后期活动断 裂有辉绿岩脉穿插。且干布拉克杂岩体由蛇纹石化 纯橄榄岩、黑云母透辉岩和碳酸岩组成，其长4k m ， 宽一般为2 0 0 ～6 0 0r l l ，最宽处约1k m ，平面上呈透 镜状 图1 ，近东西向延伸，产状与断裂产状一致，总 体倾向M 姬 约1 0 。 ，北界倾角6 0 ～7 0 。，南界倾角 变化较大 3 8 ～7 1 ．，图2 。岩体具有明显的岩性分 带特征，内带为蛇纹石化金云母化纯橄岩，被黑云母 透辉岩所包围，形成环状的黑云母透辉岩外带，碳酸 岩分布于内外带之中。由于风化作用强烈，岩石中 金云母和橄榄石等均发生次生蚀变，因此岩体内部 各岩相之间相互接触关系不清晰。杂岩体外部含磷 万方数据 第3 1 卷第2 期黄建华等新疆儿十布扎克超大型蛭石矿床的成凶与成矿模式3 6 1 图1且干布拉克蛭石矿大地构造位置和矿区地质图 据L e ie ta 1 ．2 0 1 1 和资料。修编 1 - - 占元占界兴地塔格群变质岩；2 一含磷扶石碳酸岩；3 一蛭{ i 化金云母岩；4 一磁铁矿化透辉岩；5 一蜂石化含磷灰石黑厶强透辉岩； 6 一蛭石化蛇纹彳i 化仓云母透辉岩；7 一蜂石化蛇纹石化金厶母橄榄岩；8 一蛇纹岩残时体；9 一断层 F i g ．1 S t r e t c hm a po ft e c t o n i cu n i t sa n dg e o l o g i c a lm a po ft h eQ i g a n b u l a k ev e r m i c u l i t ed e t x 3 s i t m o d i f l e da f t e rL e ie ta l ，2 0 1 1a n dX i n j i a n gB G M R ．1 9 8 8 1 呻a l e o p r o t e r c e o i cX i d i t n g eG r o u pm e t a m o r p h i cr e e k s ；2 - - A p a t i t e _ b e a r i n gc a r b 。n a t i t e ；3 - - V e r r n i c u l i t i z , e dp h l n g o p i t i t e ；4 - - M n g n e t i z e dd i o p s i d i t e ；5 - - V e r m i c u l i t i z e da p a t i t e - b e a r i n gb i o t i t ed i o p s i d i t e ；6 - - V e m l i c u l i t i z e ds e r p e n t i n i z e dp h l n g o p i t ed i o g s i d i t e ；7 - - V e r m i c u l i t i z 眦ls e r p e n t i n i z e d p h l n g o p i t ep e r i d o t i t e ；8 一R e I i cI x M yo fr H e p e n t i t e ；9 一F a u h | 冬I2 l H 二布拉克蛭石矿体地质剖面罔 据资料O 修编 第叫系2 一蜂，1 矿体；3 一禽礴肌，I 熙d f 哇透辉，} ；4 一金d 雌7 } ；5 一蛇纹n 化金厶耻化橄榄7 } ；6 一蛇纹fJ 化金i 社化透辉， 7 一磁铁矿化逢辉岩8 一I l t 兀I I l 界必地塔格群变质冉 F i g2 ；e o k g i c a la n do i - 3 } x x t yp m f i l eo ft h eQ i e g a n b u l a kv e r m i c u l i t ed e [ r s i t Q u a t e m a r y ；2 一V ㈣1 c 山⋯阳t x l d y ；3 一A 舯【ek t r i n gb i o t i l ed i o l x s i d i t e ；4 一P h l n g o p i 6 t c ；5 一内生金属矿床成矿机制研究国家重点 实验室,南京大学地球科学与工程学院,江苏南京210093， 吴昌志,雷如雄,顾连兴,WU ChangZhi,LEI RuXiong,GU LianXing内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室,南京大学地球科学与工程学院,江苏南京210093， 陈刚,熊 黎明,CHEN Gang,XIONG LiMing新疆地质调查院,新疆乌鲁木齐,830000， 秦切,QIN Qie新疆大学地质与勘查工 程学院,新疆乌鲁木齐,830046 刊名 矿床地质 英文刊名Mineral Deposits 年，卷期2012,312 本文链接