滇西梁河锡矿床地质特征及成因分析

滇西梁河锡矿床地质特征及成因分析

该矿床位于印度板块与欧亚板块碰撞带前方的腾冲-梁河拱形结构的转折点。区内以晚古生代地层最为发育,主要为石炭系勐洪群碎屑岩分布区。区内构造复杂,以北东、南北向构造为主,该区燕山-喜山早期的岩浆活动强烈,以花岗岩的侵入活动为主,其次为火山活动。该区的岩浆活动为矿床的形成提供了丰富的物质来源,也为成矿物质的迁移富集提供了有利的通道和容矿空间。区内褶皱基底为前震旦系高黎贡山群深变质岩系。为成矿提供了有利的地质背景。[1~4]1矿床的地质特征2.1矿体的形态特征该区矿体主要分布于85~62勘探线之间,走向北东40°~80°,受弧形断裂破碎带控制,倾向北西、倾角60°~90°,呈一向南东凸出的弧形,平面上呈“S”型(图1)。主断裂的规模越大,矿体规模越大,反之亦然。矿体在空间上呈雁行排列,在平面上呈脉状、分枝复合脉状、透镜状,在剖面上呈楔形尖灭。部分矿体由于受后期构造的改造,出现变薄和增厚的现象。矿区内共有十余个矿体,其中V57、V36、V10为主矿体。通过多年的开采,除三个主矿体外,其它小矿体均已开采结束。主矿体长130~440m,沿倾向延深100~250m,最大延深达420m(V10矿体67线)。矿体厚度为9~30m。2.2非金属矿物为矿物中的非金属矿物组成矿石的矿物成分简单,根据野外及室内镜下系统鉴定,金属矿物主要有锡石、黄铁矿和磁黄铁矿,而磁铁矿、赤铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿含量较少;非金属矿物主要以石英和云母为主,萤石、黄玉次之。矿石构造有角砾状构造、土状构造、带状构造、脉状构造、环带状构造、晶洞状构造、蜂窝状及胶状构造等。矿物生成顺序见表1。2.3云英岩化与成矿矿床的围岩蚀变种类较多,有云英岩化、硅化、萤石化、黄铁矿化、绿泥石化、绿帘石化、赤铁矿化、高岭土化。与成矿关系密切的主要有:云英岩化、硅化、黄铁矿化等。现将主要蚀变类型分述如下:1)云英岩化,广泛发育于中粗粒、中细粒黑云母花岗岩接触带,构造破碎带,矿体及矿体顶、底板围岩中,是成矿作用中最主要的蚀变类型。花岗岩中的云英岩化表现为长石的白云母化,黑云母蚀变成含铁白云母和白云母,形成以石英和白云母为主的矿物组合,围岩中的云英岩化是形成新生的石英、白云母,岩石往往局部残留砂状结构。伴随云英岩化还有少量黄铁矿、黄玉、萤石生成,并有锡矿化现象。锡矿化强者可达到工业品位,构成锡矿体。矿区云英岩化可分为几个阶段:早期云英岩阶段、黄铁矿云英岩阶段、晚期石英云英岩阶段。云英岩化与成矿关系密切,但黄铁矿云英岩阶段则是主要的成矿阶段。云英岩化是矿区内的重要找矿标志。2)硅化,广泛发育在矿体围岩或断层带附近,常与云英岩化相伴产出,构成褪色蚀变带。硅化与成矿有着密切的关系。硅化蚀变带宽度0.5~20m余不等,其强度、宽度与矿体的宽度有关。硅化带宽,矿体厚度则大,为一重要的找矿标志。3)黄铁矿化,普遍发育于花岗岩接触带、断层破碎带、矿体及围岩中。根据黄铁矿的物理性质和产出的特征,可将黄铁矿化分为三个阶段,而以第二阶段黄铁矿化与成矿关系最为密切。第二阶段的黄铁矿与黄玉、萤石、白云母、石英、锡石相伴,构成黄铁矿云英岩型锡矿石。黄铁矿呈细粒自形-半自形粒状集合体,结构疏松。一般来说,在黄铁矿云英岩型锡矿石中,黄铁矿化强,锡品位较高;在破碎带中,黄铁矿化弱或无黄铁矿化,则锡矿化弱或无锡矿化。在围岩中,褪色蚀变带宽,则黄铁矿化一般较强。黄铁矿在地表氧化成褐铁矿铁帽,是找矿的直接标志。2.4分层构造破碎带矿区内矿体主要赋存在中石炭统丝光坪组上段第三层(C2s2-3)和第五层(C2s2-5)的构造破碎带中。如:老熊窝矿段的主体矿V36、V57、V10等即赋存于第三层构造破碎带中;丝光坪矿段的主体矿V5、V3矿体即赋存于第五层与花岗岩之接触带的构造破碎带中。3成矿控制因素3.1成矿物质来源通过表2可以看出远离矿区的勐洪剖面锡背景值高,矿区内锡含量又进一步富集,近矿围岩则更高,表明岩浆活动使地层中分散的锡元素被带出,石炭系地层可能为成矿提供了一定数量的成矿物质。3.2丝光坪岩体群与构造的密切联系矿区北东向断层束控制了喜山早期花岗岩体的侵位,该断层具多期活动的特征,早期为压扭性,后期显张扭性,岩浆期后含矿热液沿接触带或构造破碎带中运移并通过充填、交代成矿作用而形成矿体。因此,断层构造为成矿的必要条件,构造与成矿有着密切的依存关系。断裂构造线的大致走向均为北北东或北东方向。矿体与北东向断裂关系密切,淘金处、老熊窝矿体群赋存于北东向的F23、F24破碎带内,三个洞矿体群受接触带F3的控制,丝光坪矿体群产在F6、F18破碎带中。这些断裂多次活动,它们既是矿液的通道,又是沉淀成矿的场所,有的在成矿后继续活动,又将矿体破碎。3.3晚阶段成矿与锡矿体的关系梁河锡矿区花岗岩具有壳源重熔型含锡花岗岩的特征;花岗岩特别是中粗-细粒黑云母花岗岩与锡矿成矿有着密切的亲缘关系。矿区花岗岩分异程度高,酸度大,碱质高,从巨晶状→似斑状中粗粒→细粒,从中酸性→酸性→基性演化,层次分明。花岗岩随着从早阶段向晚阶段的演化,酸碱度明显递增。Sn、Li、Rb、Cs、Nb等造矿元素之丰度亦相应递增,Sn与SiO2的含量出现正比关系(表3)。随着花岗岩的演化,最终形成了活跃于各演化阶段的钾、钠、锂、铷、铯等碱金属及硅、硫、氟等低熔点化合物的集中。这种气液流体进一步使晚期花岗岩产生矿化蚀变,锡则向花岗岩演化的最后阶段,特别是蚀变阶段定向聚集。因此,晚阶段云英岩化花岗岩锡的丰度明显递增。晚阶段中的含矿流体自下而上分带纯化、浓集,并不断向花岗岩的上部运移。因而花岗岩边部及岩体近侧围岩常发生云英岩化、白云母化、硅化、萤石化等矿化蚀变。黑云母中以类质同象存在的锡不断分离而进入热液,热液中的锡浓度不断增大。含矿热液经导矿空间向容矿空间运移,在构造的有利部位发生交代、充填、沉淀而最终形成锡矿体。因此,晚阶段中的中、粗、细粒黑云母花岗岩为成矿母岩;花岗岩中的黑云母、副矿物为锡的载体;云英岩化、白云母化等则为更重要的矿化蚀变。总之,在梁河锡矿区,花岗岩是成矿的先决条件。花岗岩化成因机理清楚的表明:锡矿化作用是花岗岩化过程中的一种表现形式,锡矿体则是这个过程在特定环境(构造破碎带)中的产物。锡矿化作用与花岗岩的演化有着继承性亲缘关系,花岗岩与成矿有着必然的专属性。4关于床成因的研究4.1矿床含矿热液1)硫同位素,经对锡矿区黄铁矿云英岩型锡矿石及围岩中的黄铁矿、磁黄铁矿进行硫同位素测定。得出以下结论:矿石中δS34‰介于2.82‰~6.53‰、地层中的δS34‰介于4.3‰~5.4‰,说明它们为相同硫源。矿区的硫同位素组成δS34‰的变化范围为为2.82‰~6.53‰,平均4.64‰,弥散度3.71,与陨石硫数值接近。表明硫来源于深部花岗岩浆,在成矿作用过程中可能有部分地层硫和接触蚀变的硫的参与;梁河锡矿S34‰值,根据矿石、围岩中δS34‰组成作矿床硫同位素频率直方图,具有典型的塔式效应,也同样表明矿床中的硫来源于深部。2)氧同位素,矿区氧同位素测定结果,矿石的石英氧同位素组成δO18=10.10‰~10.94‰;锡石的δO18=3.32‰~4.89‰,平均3.97‰。而岩浆水介于δO18=±6‰,据氧同位素组成,可以看出矿床与花岗岩类有关,含矿热液主要取决于岩浆水的作用,据数据显示含矿热液还可能有其它来源,可能为花岗岩浆水、接触变质作用(角岩)水和地层水的混合。3)铷锶同位素,采用施琳(1991年)测试数据(表4)。从表中数据我们可以看出,形成锡石云英岩矿石沉淀的气化-高温热液与有关花岗岩岩浆序列晚期分异的残浆,Rb-Sr同位素平衡的时间基本相同。表明成矿物质来源于晚喜山期花岗岩。4.2微量元素的含量与锡矿化有关从黄铁矿微量元素测试数据,其具有三个特点:一是矿石中锡含量特别高,达1000ppm以上,远远超出一般与锡矿化无关的黄铁矿的含量;二是矿石和黄铁矿中的微量元素As、Cu、Co、Ni的含量与Sn的含量成反比,这一显著标志可以作为区分黄铁矿是否与锡矿化有关;三是Co、Ni、Cu等元素的含量从早期到矿化明显降低,说明了成矿环境逐步向酸性过渡,该环境有利于锡的沉淀。黄铁矿中Co/N比值达到4.23,表明黄铁矿为岩浆热液成因特征。4.3成矿温度及压力经包裹体测试等研究表明,矿区成矿温度为120℃~469℃,平均为294℃,属低中温热液;成矿盐度为32.65%NaC1,属高盐度流体;成矿压力较高,平均为750bar;溶液中H2O、H2逸度及pH值随着热液的逐步演化,其值同步降低,溶液逐渐向酸性过渡,为锡的富集沉淀创造了有利环境。4.4成矿物质来源腾梁地区是构造运动强烈、岩浆活动频繁的地区。与锡矿有关的花岗岩则多为构造活动带中的壳源型深熔高侵位二长花岗岩。研究结果表明,壳源型花岗岩中的成矿元素主要来源于地层。壳源型花岗岩原岩可能是高黎贡山群。而石炭系地层含锡背景值高出一般地层平均值几倍至十几倍,在成矿作用过程中可能提供了部分成矿物质。随着花岗岩从早至晚,侵位从深层至浅层的演化,岩石酸度增大,并形成于各个演化阶段的碱金属Li、Rb、Cs、K、Na及低熔点化合物,挥发组分,富集于晚阶段花岗岩中。锡元素经过各个阶段的分带纯化,亦在晚阶段浓集,使晚阶段的中粗粒黑云母花岗岩锡丰度增加而成为含锡花岗岩