广西恭城栗木矿区地质特征及成因分析

广西恭城栗木矿区地质特征及成因分析

广西巩城县吕木矿区位于湖南南部南北构造带与岭南东西构造带中段北缘的交汇处，以及巩城北部的回报。矿区出现的花岗岩主要为栗木复式岩体,为燕山早期产物。矿体主要受栗木岩体及构造控制,地层控矿不明显。野外及地球化学数据表明,栗木复式岩体是一套富Liue001￣F的花岗岩,该岩体演化过程呈现不混溶(液态分离)特征。1裂汇、衔接部位栗木矿区主要出露寒武系边溪组、泥盆系、下石炭统地层,是栗木含矿花岗岩的主要围岩。研究区域断裂构造发育,主要有EW、SN向2组。SN向区域断裂与EW向区域断裂交汇或交接部位,穿过研究区域中心;EW断裂切割南北向断裂,构成特殊的“廿”字型构造。此外,尚出现一些北东向断裂。区内岩浆岩主要为栗木花岗岩,属燕山早期产物,大部分为隐伏岩体,此外发育有花岗斑岩脉、花岗伟晶岩脉等,沿断裂破碎带侵入。矿化类型主要为花岗岩型锡钽铌矿(金竹源矿区)、长石—石英脉型锡钨矿(水溪庙、金竹源矿区)及表生残坡积砂锡矿(金竹源矿区)。主要矿石矿物有锰钽铌铁矿、锡石、黑钨矿、钨锰矿、白钨矿,造岩矿物主要有长石、石英、云母、黄玉等。2钠长石化火山岩包体栗木花岗岩为一复式岩体,由南向北侵入,成岩株状产出,长轴方向呈南北展布。栗木矿床铌钽花岗岩矿床均产于区内岩浆分异演化晚期花岗岩顶部及其边缘凸起部位,但矿化与其围岩性质无关,地层对岩浆的混染作用不明显。栗木岩体具有特殊岩石结构构造,最典型的就是条带状、似层状、韵律状构造以及出现黑色斑点状矿化囊包体。在栗木矿区,常有似伟晶岩ue001￣细晶岩呈条带状紧密共存出现,并与中细粒钠长石化花岗岩条带三者相间出现,形成较为稳定的条带状构造;局部还可见到由不同矿物组成的条带呈韵律或重复产出,形成韵律层状构造。栗木矿区金竹源矿段的钠长石化花岗岩中,见有黑色斑点状矿化囊包体,以富含W、Sn、Nb、Ta为特征,2～3cm,相互间连续形成脉状、条带状,微观上与周围钠长石化花岗岩界限不明显,但宏观上可见明显的条带。水溪庙矿段岩体顶部或边缘地带,出现大量不规则状钠长石化花岗岩包体构造,大小不一,长轴直径0.5～50m,包体与周围花岗岩界限截然,但无根无源,呈椭球状、透镜状产出。这些均是典型的Liue001￣F花岗岩不混溶液态分离的结果。3岩石稀土栗木花岗岩富含硅质,SiO2含量为75.04%～78.55%;Al2O3为11.1%～14.7%,为Al过饱和系列;富碱,K2O+Na2O﹥7%,且K2O、Na2O成反消长关系。Na2O/K2O比值较高,从0.56～7.90不等,岩体自下而上,有升高趋势,但似伟晶岩中较低;Fe2O3/FeO与Na2O/K2O变化趋势相似。此外,岩浆贫钛,含量低于0.06%;贫二价阳离子,MgO+CaO+MnO+FeO小于2.6%。栗木花岗岩富集挥发性活动元素Li、Rb、F含量可达0.1%～1.2%。同时稀有元素Ta、Nb、Hf、Zr、W、Sn等富集,贫或亏损中场强元素:Sr、Ba。整体上,栗木花岗岩中稀土总量非常低,介于0.44×10-6～66×10-6之间,远低于花岗岩稀土总量平均值250×10-6,也比花岗岩围岩地层低一个数量级。稀土配分模式呈对称式分布,这与一般花岗岩所具有的右倾向、中等Eu负异常的模式不同。栗木花岗岩中的LREE/HREE﹥1,且越到花岗岩顶部,LREE/HREE比值越高,在似伟晶岩壳中,LREE/HREE高达10.9。钻孔深部早期花岗岩,具有较高的∑REE,δEu负异常明显,稀土模式呈平坦的“V”字形,随着花岗岩演化,到后期阶段的钠长石化花岗岩中,∑REE总量降低,δEu负异常较低,稀土配分模式和早阶段花岗岩变化趋势相似,但有呈右倾的趋势,到了最后的似伟晶岩壳中,δEu发生突变,呈现正异常。4岩浆不混溶作用栗木花岗岩地球化学特征显示,栗木复式岩体为一套富Liue001￣F的花岗岩,岩浆演化从早至晚阶段显现出了其特有的演化特点。化学成分上,K2O、Na2O呈反消长关系分布,说明岩浆演化自早到晚均存在钾钠的分离。与栗木花岗岩典型的条带状构造、矿囊包体、花岗岩包体等构造对应,化学成分也发生规律性的变化,尤其是K2O、Na2O的分异。经分析,似伟晶岩富K2O,而与其共生的细晶岩富Na2O;不规则状钠长石化花岗岩包体与周围主体花岗岩相比,虽然Na2O含量相似,但却高度富K2O。这种K2O、Na2O分离现象,显然是岩浆不混溶分离的结果。Fe2O3/FeO、Na2O/K2O的比值自岩浆演化自下而上,有升高变化趋势,但到似伟晶岩中突然降低,说明从岩浆阶段到后期热液阶段,化学成分有突变,这种突变应是岩浆不混溶引起的。稀土元素地球化学特征显示,∑REE具有逐渐变低的趋势,反映岩浆结晶分异过程中∑REE逐渐减少。但在栗木,这种变化是突然的,用结晶分异解释可能有些牵强,很可能是岩浆液态分离中不混溶作用的结果,形成早中阶段与晚阶段熔浆(岩浆)间∑REE含量一高一低,构成互补熔体的格局。从早到晚花岗岩结晶演化过程中,多数情况下δEu逐渐减小,符合正常岩浆岩结晶分异演化过程;但到了岩浆演化晚期,δEu突然升高甚至出现正值。这也可以用岩浆不混溶来解释:即晚阶段Liue001￣F花岗岩通常比早中阶段富含挥发份,特别是F容易与Eu结合为较稳定络合物气相,使Eu分配系数发生大的变化,在富挥发分F条件下Eu分配系数大于1,所以富F等挥发分的晚阶段花岗岩自然富集Eu,而早中阶段相反。这也是岩浆不混溶作用的表征。栗木花岗岩的演化是多种演化类型不断分异的结果,早期可能以结晶分异作用为主,形成主体期的钠长石化花岗岩,随着岩浆演化的进行,岩浆不混溶作用逐渐明显,形成了富含矿包的条带状花岗岩与主体花岗岩的分离,到了岩浆演化晚期,在岩体顶部,形成了富K花岗岩包体以