广东省蕉岭县作壁坑矿区钾长石、黑云母花岗岩型铷矿矿床成因及控矿因素研究_孙宝德.pdf

2020年第11期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-03-06 作者简介 孙宝德 （1975-） ， 男 （汉族） ， 辽宁朝阳人， 高级工程师， 现从事矿产地质勘查工作。 广东省蕉岭县作壁坑矿区钾长石、 黑云母花岗岩型 铷矿矿床成因及控矿因素研究 孙宝德* （广东煤炭地质二〇二勘探队， 广东 广州 510800） 摘要 对广东省蕉岭县作壁坑矿区茹矿床的地质特征、 矿床成因、 控矿因素、 成矿物质来源、 矿化富 集规律等进行了针对性的研究， 对在岭南地区探寻同类矿床具有现实指导意义。通过对比分析发 现， 此类成矿地质条件在岭南地区并不罕见， 找到其他同类矿床潜力很大。 关健词 地质特征； 矿床成因； 控矿因素； 矿化富集规律； 铷矿 中图分类号 P58 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202011-0162-05 蕉岭县作壁坑矿区位于北东向的海丰大埔和河 源-罗岗深大断裂带之间， 永 （安） 梅 （县） 惠 （阳） 凹 陷带北段， 梅县蕉岭山字型构造体系蕉岭脊柱的东 侧， 矿区成矿地质条件较好。近几年， 广东煤炭地质二 〇二勘探队在矿区开展了地质勘探工作， 在该区详细 查明了一处规模达超大型的铷矿床。本文对矿区地质 特征、 矿床成因和控矿因素等进行了针对性的研究， 为 在岭南地区寻找同类矿床提供可靠的地质依据。 1矿区地质特征 1.1地层 矿区内出露的地层有震旦系和第四系。 1.1.1震旦系 （Z） 主要出露于勘查区北西东部， 根据矿区1 ∶ 1000地 质剖面测量成果， 结合以往矿区地质资料详细分析和 研究， 矿区出露地层为震旦系楼子坝组 （Zlz） ， 广泛分 布于矿区西部。岩性主要为浅变质石英砂岩， 局部夹 浅变质长石石英砂岩及粉砂岩、 板岩。岩石普遍遭受 区域浅变质， 硅化、 黑云母化、 绢云母化、 绿泥石化等蚀 变较强烈， 局部角岩化。地层总体走向北东， 倾角一般 45～55， 局部小于35或大于60。未见底界， 厚度大于 1178m。本地层不是赋矿地层， 但是为成矿提供了必要 的物质来源。 1.1.2第四系 分布山间低洼处， 主要为残坡积层 （Qesl） ， 局部可 见冲积层， 零星分布。冲积层主要分布在溪沟两侧， 由 砾石、 砂砾、 砂土 （亚砂土） 等组成； 残坡积层主要分布 在地形低洼处及山体斜坡等， 由浅黄色、 灰褐色亚砂 土、 亚粘土夹少量碎石等组成。厚度0～45.50m不等。 由于分布较零散， 地形地质图上未单独圈定。 1.2岩浆岩 矿区内岩浆岩主要为燕山第三期[γ52 （3）]产物， 为浅 成侵入花岗岩体， 分布于矿区南东部， 侵入于震旦系楼 子坝组浅变质岩中， 区内出露面积约0.20km2， 是区内 的赋矿岩体。岩体与围岩接触面较规则 （图1） 。岩性 主要为中粒黑云母花岗岩， 呈岩珠状产出。 1.2.1岩性特征 岩石呈浅肉红色， 中粒花岗结构， 块状构造。近地 表岩石具弱强风化特点， 结构松散， 多呈粉砂状。局 部岩石具轻度碎裂， 呈碎裂化结构。矿物成分主要由 钾长石、 钠更长石和石英组成， 其次为云母等， 含微 量白云母、 锆石及次生碳酸盐矿物、 萤石和硅质石英、 黄铁矿等。岩石节理裂隙发育， 沿裂面见硅化、 绿泥石 化、 绢云母化强烈， 局部赤铁矿化。 1.2.2岩石化学及微量元素特征 根据采样测试， 岩体化学成分及微量元素特征如 下所述。 1.2.2.1岩石化学特征 岩 石 富 硅 和 碱 ， 贫 镁 ， SiO2含 量 为 70.82 ～ 80.47， 平均值为75.66， 酸性程度较高； Al2O3含量平 均值为12.65； K2O含量平均值为4.569； Na2O含量 162 ChaoXing 2020年第11期西部探矿工程 平均值为 3.067； Fe2O3含量平均值为 1.370； 全碱 （Na2OK2O） 含量平均值为 7.64， 里特曼指数小于 1.8， 属钙性岩。CaO含量平均值为0.70； Fe2O3含量 平均值为1.370； MgO含量平均值为0.11； A/CNK 比值平均为1.52， 属于S型花岗岩。 1.2.2.2微量元素特征 中粒黑云母花岗岩、 弱强风化中粒黑云母花岗 岩均表现富集Rb、 Li、 Si、 Al、 K， 强烈亏损B、 U、 Th、 V 为特征， 表明矿区中粒黑云母花岗岩和细粒花岗岩为 同源关系， 并经历强烈的分异演化。根据光谱分析结 果， 中粒黑云母花岗岩为含Rb矿的花岗岩侵入体。 1.3构造 矿区位于区域南礤背斜东翼。区内褶皱简单， 但 区内断裂构造、 节理裂隙较发育。 1.3.1褶皱 矿区位于南礤背斜西翼， 由于燕山第三期中粒黑 云母花岗岩体的侵位及第五期的花岗斑岩的破坏， 背 斜面貌不全。地层走向北东， 倾向北西， 倾角一般25～ 65， 总体呈一岩层向北西倾斜的单斜构造。局部岩层 存在小型褶曲。 1.3.2断裂 1.3.2.1断裂破碎带 矿区内断裂构造较简单， 主要为北北东北东向 压扭性断裂破碎带 （F1、 F2、 F3、 F4、 F5、 F6、 F7、 F8） 及节理 裂隙， 其中F8为一隐伏断裂。按其成生发展， 断裂特征 各异 （表1） 。 表1矿区断裂构造破碎带基本特征一览表 断裂 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 产状 走向 北东56 北东58 北东28 北东26 北东53 北东59 北东15 北东59 倾向 南东 南东 南东东 南东 南东 南东 不明 南东 倾角 60～85 70 53 60 75 71 不明 71 规模m 走向长 65 300 76 50 510 310 285 不明 宽度 0～5 1.5 0.9 3.4 1～3 0.2～1.4 不明 2.7 蚀变与矿化 硅化、 绿泥石化、 绢云母化， 偶见铅锌矿化 硅化、 绿泥石化、 绢云母化 弱硅化、 褐铁矿化、 绿泥石化， 偶见铅锌矿化 弱硅化、 绿泥石化、 褐铁矿化， 偶见铅锌矿化 硅化、 绿泥石化、 绢云母化 硅化、 钾长石化、 黑云母化、 绿泥石化、 绢云母化 硅化、 钾长石化、 黑云母化、 绿泥石化 硅化、 钾长石化、 黑云母化、 绿泥石化 1.3.2.2裂隙 矿区节理裂隙很发育， 不同时期、 不同方向、 不同 成因的节理裂隙呈网状交织。 节理裂隙主要有断裂构造旁侧派生的， 也有因岩 体侵入形成的。方向各异， 走向分别为北东北东东 向、 近南北向、 北西北西西向羽状或 “X” 型共轭节理 裂隙； “X” 型共轭节理裂隙主要发育于浅变质岩中。 节理裂隙的发育与断裂的关系非常密切， 在断裂旁侧 节理裂隙密度较大， 可达数条/m， 多者达每米十余条， 并具强烈硅化、 绿泥石化、 绢云母化， 局部发育铅锌矿 化、 褐铁矿化、 赤铁矿化； 远离断裂一般1～3条/m不 等， 蚀变较弱。 2围岩蚀变 矿区岩石较普遍发生了强弱不等、 类型不一的蚀 变， 由于岩浆热液的影响及围岩性质的不同， 围绕赋矿 岩体及断裂破碎带， 不同的部位发育不同的热液蚀变， 163 ChaoXing 2020年第11期西部探矿工程 形成不同的蚀变类型。 矿区蚀变种类主要有钾长石化、 黑云母化、 硅化、 钠长石化、 绢云母化、 绿泥石化， 次为角岩化、 萤石化、 粘土化、 赤铁矿化、 褐铁矿化等。其中钾长石化、 黑云 母化与铷矿化关系密切。 2.1钾长石化 广泛分布于花岗岩中。由于富钾的高温气热溶液 沿岩石节理裂隙上升的过程中， 向其两侧围岩扩散交 代， 形成了以钾长石、 石英矿物为主的蚀变岩， 蚀变岩 石常呈肉红色至红褐色。在花岗岩中， 因钾长石含量 增高， 岩石中的铷含量也较高， 钾长石化愈强烈， 铷矿 化愈好， 或形成工业铷矿体。多数钻孔岩芯及地表都 可见， 如钻孔揭露岩芯， 均可见钾长石化。尤其节理裂 隙发育地段， 钾长石化更加强烈。 2.2黑云母化 在浅变质岩及花岗岩中均普遍存在。浅变质岩石 在高中温岩浆热液作用下， 发生褪色、 鳞片化、 泥化 的蚀变作用， 常形成黑云母集合体， 黑云母片幅0.01～ 0.20mm， 岩石中的主要共生矿物还有绿帘石、 碳酸盐 类矿物、 黄铁矿、 钾长石、 绿泥石、 石英等。在花岗岩 中， 多见黑云母被绿泥石、 绢云母所交代， 仅保留黑云 母假象。黑云母化与铷矿化关系密切， 黑云母化愈强 烈， 铷矿化愈好， 或形成工业铷矿体。 2.3硅化 硅化在区内最为普遍， 主要产于浅变质岩及中粒 黑云母花岗岩、 细粒花岗岩、 花岗斑岩中， 破碎带及其 节理裂隙也通常有不同程度的硅化现象。但由于蚀变 强弱各异， 从而硅化程度也有明显的差异。 2.4钠长石化 为一种钠质交代作用， 常发生在钾长石化之后， 形 成于花岗岩岩体的边部及内接触带。钠长石呈叶片 状、 板状集合体， 局部常见钠长石交代钾长石呈碎粒状 分布于钾长石之间。 2.5绿泥石化 区内绿泥石化较为常见， 通常位于破碎带、 节理裂 隙及其两侧。发生在低温热液作用下， 由铁、 镁硅酸盐 矿物直接分解形成的绿泥石化， 如浅变质岩中的黑云 母可直接在低温下条件下退变或分解， 形成绿泥石， 一 般与矿化没有成因关系。 2.6绢云母化 区内广泛分布， 属中低温钾质交代作用的热液蚀 变， 它的形成主要由含钾的溶液交代浅变质岩、 花岗岩 岩石中的硅酸盐矿物， 也可由钾长石分解而成。 2.7角岩化 主要分布于花岗岩外接触带浅变质岩中， 由浅变 质碎屑岩经高温热液蚀变而成。因其与花岗岩接触带 位置不同， 蚀变强度不同， 近接触带部位， 岩石蚀变程 度强， 远离接触带部位， 岩石蚀变程度相对较弱， 形成 角岩化浅变质岩。 3控矿因素 3.1地层对成矿的控制 地层根据广东省矿产应用研究所化学多元素测试 及光谱分析资料， 矿区出露的震旦系楼子坝组 （Zlz） 地 层中主要成矿元素Rb含量相对较高， 在有利的构造和 岩浆活动等条件下可富集成矿。 3.2蚀变对成矿的控制 花岗岩由于热液蚀变广泛， 蚀变种类多， 均已发生 其强烈的钾长石化、 黑云母化， 根据光谱及化学分析， 花岗岩岩体中Rb含量达0.009～0.130， 强烈钾长石 化、 黑云母化的中粒黑云母花岗岩及细粒黑云母花岗 岩与铷矿化密切相关。 3.3构造对成矿的控制 矿区在区域上位于北东向的海丰大埔和河源 罗岗深大断裂带之间， 与其相伴生各组构造破碎带极 为发育。强烈的构造作用， 物质重组、 岩浆活动作用较 强， 有利于铷矿床的形成。 3.4岩浆岩对成矿的控制 根据广东省矿产应用研究所化学多元素测试及光 谱分析资料， 燕山第三期黑云母花岗岩岩石中主要成 矿元素Rb含量相对较高， 在有利的构造和岩浆活动等 条件下可富集成矿。岩石化学资料表明岩石分异演化 程度比较高。区域内W、 Sn、 Pb、 Zn等金属矿产及稀有 金属矿产主要与岩浆活动有关， 不同阶段岩体侵入均 伴有不同类型和强度的矿化作用， 岩浆活动不仅提供 了成矿物质和汽水热液， 而且控制了矿床的分布。因 此， 铷矿的形成与岩浆作用有着密切的关系， 燕山第三 期岩体的分布直接或间接控制着铷矿化的分布。 4矿化富集规律 4.1矿床空间分布规律 钾长石化、 黑云母化花岗岩直接控制了铷矿体的 空间分布。岩体内接触带岩石次级节理裂隙较发育， 普遍遭受钾长石化、 黑云母化、 绿泥石化、 绢云母化蚀 变， 随着蚀变增强， 则形成钾长石化、 黑云母化花岗岩， 工业品位铷矿体主要分布于钾长石化花岗岩中。深部 164 ChaoXing 2020年第11期西部探矿工程 岩体， 构造欠发育， 岩石蚀变弱， 铷矿化减弱。 4.2矿化富集规律 （1） 距岩体接触部位愈近， 花岗岩岩石钾长石化、 黑云母化愈强， 铷的氧化物含量愈高； 远离接触带， 岩 体钾长石化、 黑云母化愈弱， 并出现矿化不均匀现象， 铷的氧化物含量愈低。 （2） 矿区岩体矿化较普遍。矿化特征在纵向上自 北往南铷矿化逐渐减弱， 在垂向上铷矿化在不同深度 均存在不同程度的富集现象， 总体表现为由浅部→中 部→深部， 矿化强度由较强烈→强烈→相对较弱的趋 势； 横向上自西往东， 总体呈现由高至低再至高的波动 趋势， 而近接触带部位Rb2O品位多数要高于岩体内 部。 5矿床成因 5.1成矿物质来源 燕山第三期岩体为成矿物质主要来源。 矿区中粒黑云母花岗岩、 细粒黑云母花岗岩均表 现富集Rb、 Si、 Al、 K， 强烈亏损B、 U、 Th、 V为特征， 表 明矿区中粒黑云母花岗岩和细粒黑云母花岗岩为同源 关系， 并经历强烈的分异演化。 根据光谱分析， 中粒黑云母花岗岩与细粒黑云母 花岗岩岩石中， 有色金属W、 Sn、 Mo、 Bi、 Cu、 Pb、 Zn等 含量均较低， W平均0.013； Sn平均0.070； Mo平均 0.0068； Bi平均0.0034； Cu平均0.0024； Pb平均 0.127； Zn平均0.029。稀有金属Rb含量普遍较高， 局部 Ta 含量较高， 平均含量分别为 Rb 0.044、 Nb 0.0019； Ta 0.0053。中粒黑云母花岗岩与细粒黑云 母花岗岩为含Rb矿的花岗岩侵入体。表明随着岩浆的 演化， 花岗岩中有大量的成矿物质进入了热液流体中， 随流体进行了迁移， 为矿床的形成提供了物质基础。 中粒黑云母花岗岩稀土总量∑REE 介于 161～ 192， 平 均 为 180； LREE 为 91.33， HREE 为 88.33， LREE/HREE为1.03，（La/Yb）N为3.16， 表明矿区花岗 岩的轻重稀土元分异作用较明显， 轻稀土相对富集； Eu0.06， 具有强烈负铕异常。 细粒黑云母花岗岩 （脉） 稀土总量∑REE 介于 0.0188， 平 均 为 119.18； LREE 为 0.0072， HREE 为 0.0116， LREE/HREE 为 0.62， （La/Yb）N为 1.64， 表现 轻重稀土元分异作用明显， 轻稀土相对富集。Eu 0.06， 具有强烈负铕异常。 5.2矿床成因 在燕山期频繁的岩浆作用下， 由于矿区花岗岩体 侵入， 致使部分幔源成矿物质在震旦系浅变质岩地层 中富集。 在早白垩世处于伸展的地球动力学背景下， 晚期 花岗岩岩浆发生强烈分异演化形成细粒黑云母花岗岩 脉、 花岗斑岩。岩浆结晶分异的过程中， 产生自变质作 用， 在早期结晶的花岗岩中发生钠化、 钾化等碱质交代 作用。 随着岩浆结晶分异作用的继续进行， 气液不断涌 向岩体顶部， 岩体发生强烈的气液蚀变， 形成钾长石化 中粒黑云母花岗岩、 细粒黑云母花岗岩， 并在与围岩接 触带节理裂隙形成少量的黄铁矿等金属矿物。 岩浆侵入活动晚期， 随着流体体系温度和压力的 降低， 并伴随流体的不混溶作用， 导致岩浆期后热液带 来的Rb元素， 在酸性淋滤作用下发生转移， 与AI、 K、 Na等亲氧元素结合并沉淀， 形成钾长石化花岗岩型铷 矿床。 综上， 区内铷矿化富集与岩浆不断侵入分异萃取 有关。矿化热液来源于自身岩浆水， 在独特的构造环 境中， 放射性元素蜕变时的析出水、 大气降水和围岩 水， 经不断的热液对流循环， 使活性很强的铷离子在还 原环境下， 广泛富集于长石和云母中。矿床成因类型 属于含黑云母的碱性长石花岗岩型铷矿床。 上述分析表明， 本区铷矿床是与花岗岩有关的热 液蚀变型矿床， 在燕山三期花岗岩与震旦系老地层的 接触带附近， 内生、 外生、 变质成矿作用都很强烈。在 岩体和围岩Rb元素丰度都较高的情况下， 各种成矿作 用叠加， Rb元素多期运移富集， 最终形成含黑云母的 碱性长石花岗岩型铷矿床。类比研究表明， 该类成矿 环境在岭南地区并不罕见， 只要进行认真的分析研究， 在岭南其他地区寻找类似矿床潜力很大。 参考文献 [1]杜海燕， 郑卓， 等.广东地质新论[M]. 北京 地质出版社， 2012. 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[5]Meinert L D.Applieation of Skarn Deposit Zonation Models to Mineral Exploration.Explor Mining Geol[J].1997 （6） 185-208. （下转第168页） 165 ChaoXing 2020年第11期西部探矿工程 粉砂质泥岩， 具有褪色现象。 3矿化点特征 矿区金矿化有两种类型， 即蚀变岩型和石英脉型。 蚀变岩型 主要分布于北东向断层F1（十二栋断 裂） 与北西向正断层F10交汇处附近， 矿化受断裂破碎 带控制， 与破碎带内的碎裂岩带空间关系密切。破碎 带内蚀变强烈， 矿化主要与黄铁矿化硅化碎裂岩关系 密切， 并与化探所圈定的AP1组合异常较吻合。本次 工作， 在探槽TC001中发现一条金矿化带， 宽约1.6m， 倾向41， 倾角71， 矿体沿走向方向具体情况仍需进一 步探槽揭露。含矿岩性为黄铁矿化硅化碎裂岩， 黄铁 矿呈微细粒分布于矿石当中， 裂隙面中间有褐铁矿化、 绿泥石化等现象。围岩蚀变主要为硅化， 其次有黄铁 矿化、 绿泥石化等。刻槽采样矿体的品位 Au （4.67～ 8.67） 10-6， 已达到工业品位。 石英脉型 主要分布于龙颈山南侧， 矿化受东西向 F6断层硅化带控制， 硅化带宽数十米至100m， 与化探 所圈定的AP2组合异常较吻合。本次工作在龙颈山硅 化带发现了前人采矿平硐， 矿化 （脉） 呈单条石英脉或 者多条石英脉出现， 主要赋存于石英脉内的黄铁矿及 多金属硫化物之中。矿化连续性不稳定， 局部矿化较 好， 品位变化大。刻槽采样矿体的品位 Au （0.002～ 0.022） 10-6。 4结论和建议 该矿区经历了多期构造活动， 断层非常发育， 断层 和裂隙非常有利于成矿热液运移； 断层内的破碎带是 非常良好的容矿场所。次火山岩的侵入带来大量热液 并通过断层和裂隙进入地层中。根据化探成果和野外 观察， 发现组合异常带处均有断层经过并伴有强烈的 硅化、 黄铁矿化等蚀变作用， 也发现有采矿老窿和多处 黄铁矿化、 褐铁矿化点。 因此， 该矿区成矿地质条件良好， 区内异常均为矿 致异常， 矿化较好， 具有较大的找矿潜力， 可做进一步 开展预查工作。建议今后对土壤化探异常较好的地 区， 继续开展地表槽探等工程揭露工作， 继续追索探槽 TC001处的金矿化体。 异常编号 AP1 AP2 异常下限 参数 面积 最高值 平均值 衬度 规模 面积 最高值 平均值 衬度 规模 Au 1 415 39.5 3.95 3.95 0.78 357 29.7 2.97 2.32 10 As 1.63 1811.4 192.8 3.86 6.29 1.33 1703.8 195.2 3.9 5.19 50 Sb 0.4 81.2 11.6 2.32 0.93 0.2 61.1 15.2 3.04 0.61 5 表1丘屋土壤地球化学参数表 注异常下限为目测经验值； 衬度为异常强度与异常下限之比； 规模为衬度与面积之积； 面积单位km2； Au、 Ag单位为10-9； 其它元 素单位为10-6。 （上接第165页） [6]赵一鸣， 林文蔚， 张德全， 等.交代成矿作用及其找矿意义 几个重要含矿交代建造的研究[M].北京 北京科学技术出版 社， 1992. 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