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江西遂川地区成矿地质背景及成矿模式探讨

2018-12-10朱合胤黄小年

世界有色金属 2018年18期
关键词:印支奥陶系矿浆

朱合胤,黄小年,刘 川

(江西省地质矿产勘查开发局赣西地质调查大队,江西 南昌 330000)

1 区域地质背景

该区大地构造位置位于罗霄~诸广隆起北部,区内主要出露基底地层,为震旦—奥陶系浅变质岩,构成一系列NW—NNW走向的同斜褶皱,仅在北部及东部出露上古生界盖层不整合于基底褶皱系之上,区内西面及南面被印支期、燕山期复式多种矿物体多次侵入。

2 区域地层特征

区域上主要出露有寒武系、奥陶系及第四系地层。由老至新分述如下:

2.1 寒武系

主要分布于矿区东侧及外围东侧,可分为底-下统牛角河组、底-中统高滩组和底-上统水石组。①底-下统牛角河组(∈0-1n):为一套闭塞的浅海类复理石泥砂质沉积,矿物特性主要为灰、深灰色、灰绿色厚层变余长石石英砂夹同色矿物,厚度2110米~2190米。②中统高滩组(∈2g):为一套浅海相类复理石泥砂质沉积,矿物特性主要为灰绿色、灰色厚层中细粒变余长石石英砂岩、硬砂质砂岩夹同色之板岩,并夹有数层含硅炭质多种矿物质,厚度2520米。③上统水石组(∈3s):为一套浅海相类复理石泥砂质沉积,矿物特性主要为灰绿色厚层状变余石英矿物与同色砂质矿物互为层,区域地层总厚度1535米。

2.2 奥陶系

主要分布于矿区外围东侧、北东侧、南东侧,可分为奥陶系下统茅坪组、中统对耳口组及上统花面垅组。

下统茅坪组(O1m):矿物特性灰绿色厚层状矿物、粉砂质矿物,含炭质矿物组成的地层体的为同期无机沉积,厚度约638米。中统对耳口组(O2-3d):它是整合于茅坪组之上石口组之下,矿物特性为一套灰黑色中-厚层状硅质矿物,为矿体的有利围岩,厚度880米。上统花面垅组(O3h):矿物特性主要为板状矿物、炭质矿物、变余砂矿物,厚度>2800米。

3 构造

3.1 褶皱构造

受北东向黄坳大断裂的割切干扰,基底地层被分割为NW及SE两个区:南东区(即堆前—衙前一带)由10多个走向北西,轴面南西的倒转背向斜组成北西向的线状褶皱挤压带;北西区由走向为近南北向的倒转向斜组成。成矿区位于佛祖仙复背斜西北翼,东部为遂川向斜盆地,西-西南临湖南与江西交界罗霄山脉(图1)。

3.2 断裂构造

区域上主要发育北东向断裂和北西向断裂两组,其中与成矿有关的主要为北东向黄坳大断裂。

北东向断裂(黄坳大断裂):走向NE,SW延入湘境,NE端被吉(安)—泰(和)盆地掩埋,控制了吉安子盆地与泰和子盆地的发育。江西省镜内延长百余千米,硅化破碎带发育,局部宽达250m~300m,构成陡峭山蜂。其中南风面一带控制了加里东期多种矿物的分布,破碎带内产出多个大、中型矿物,断面一般向SE倾斜,倾角45°~75°不等,SW段有多处热泉,矿浆侵入较强烈,沿NE向黄坳大断裂侵入。

北西向断裂:区域内发育多条NW向断层,其中4条大于10千米,断层倾向不定,倾角一般60°~80°,多呈舒缓波状延展,挤压现象明显,与成矿作用不明显[1]。

4 矿物特征

成矿区及外围区域成矿热液活动强烈,矿物活动主要有印支期矿石和燕山期矿石,位于区内黄坳大断裂西侧及南侧。成矿区加里东期矿物侵入较强烈,该断裂对矿体形态起着一定控制作用。

图1 区域构造示意平面图

4.1 印支期变斑状黑云母

矿区及外围的印支期变斑状黑云母(二长)矿区域上称之为南风面矿体。位于黄坳大断裂西侧呈基状产出,矿体无分异分相标志,矿物无接触变质,仅受不同程度交代混合作用。矿体上侵受黄坳大断裂影响,属脉动侵入,在外接触带形成约200米宽的糜棱岩带[2]。

4.2 燕山期中细—中粗粒斑状黑云母

矿区外围的燕山期中细—中粗粒斑状黑云母(二长)矿物,位于黄坳大断裂北西侧,呈不规则弧形株状产出,受北东向黄坳大断裂控制,侵入印支期矿体中。矿体流动构造时有见及,多系长石斑晶定向排列形成,主要呈北东向,与黄坳大断裂走向相近。矿体边缘相极不发育,矿物特性稳定,主要以中细—中粗粒斑状黑云母(二长)矿。

5 矿床成因及模式分析

中生代初期,本区进入以断块活动为特色的大陆边缘活动阶段,频繁而强烈的构造运动与深大断裂活动相配合,陆块急剧差异性断折,造成大部分地区隆起,形成一系列NE和NNE向的主干断裂及其派生断裂,地幔流体沿深大断裂上升,生成壳源型岩浆,并在地幔流体的促使下,在本区深部逐渐形成一个富挥发分、矿物质的陆壳重熔型岩浆。印支期矿浆在频繁的上侵活动中沿黄坳大断裂侵入,形成南风面矿体。随着温度、压力降低,发生结晶分异和熔离作用,富含SiO2的热液,顺断裂贯入与矿床交代重结晶形成巨大脉状矿体。

根据近期的研究成果,1:50000区域地质图,矿物可以划分为印支期、燕山期第二期。1:50000区域地质图,图面上的加里东期调整为印支期根据李献华(1990)锆石U-Pb法年龄值为219Ma,孙艳(2012)锆石LA-Me为233Ma~247Ma,相当于印支期中期。

在印支期南风面矿体与北东向黄坳深断裂构造圈闭的成矿环境中,由于矿浆的侵入而引起的矿床温度增高而产生的饱和硅质热液充填交代—重结晶作用形成的矿床。根据该地区矿物在变质成矿过程可以归入为侵入矿浆早期冷凝结晶放热而引起矿床温度增高,在高温高压作用下产生的重结晶,使变质矿中的硅质矿物形成微晶-隐晶质矿物,这一过程中几乎没有或很少有外来物质的加入或带出,是在固体状态下,通过离子或者质子扩散来完成重结晶作用。温度进一步升高,使原矿物在变质结晶的基础上进一步选择重熔,长英质低熔组分呈流体相出现了再结晶,从而产生块状的矿物。因此,矿床成因类型属矿浆期后中高温热液充填交代-重结晶型矿床。

5.1 矿床成因分析

如下所述:

(1)构造控矿。区内矿体产于黄坳大断裂两侧,与断裂带产状基本一致,且延伸较长,矿床延伸超10千米,构造控矿作用明显。

(2)矿物热液与成矿的关系。区内的矿物为寒武系上统水石组(∈3s)、奥陶系下统茅坪组(O1m)、奥陶系中统对耳口组(O2-3d)、奥陶系上统花面垅组(O3h),矿物特性为变余砂岩、千枚岩、硅质板岩、结晶灰岩等,围岩SiO2含量较高,围岩的物理化学性质以及硬度、导热性有利、孔隙度较好,是形成石英岩的有利条件[3]。

(3)成矿物质来源。侵入体成分为中酸性矿物特性,含热量大,而南风面岩体为333平方千米的大岩基,提供热度大,为矿床的重结晶形成提供了必要的热源。印支期—燕山期漫长复杂的地质构造运动,区内地层变质作用形成变质热液,印支期南风面多种矿物体侵位形成矿浆期后热液,使一部分SiO2活化转移形成变质热液,热液顺断裂贯入,形成脉状矿体。变质热液、矿物蚀变热液为成矿提供丰富的矿液来源。

(4)成矿温度。矿体受构造应力作用而发生多期矿化,产生不同的矿石结构、构造、矿石类型,通过流体包裹体测温认为多种矿物成矿温度为241°~278°和354°两个阶段,说明区内多种矿物形成温度为中高温。

(5)成矿时间。区内矿体受多期构造应力作用,而发生多期矿化。区内以矿体的赋存空间、围岩时代来,初步判别其成矿时间应在230Ma左右。

5.2 该类矿床特征总结如下

(1)矿体沿接触带发育,矿体形态、产状比较规则,与接触带保持一致。

(2)热接触变质较连续,且规模大。

(3)围绕侵入体的为严重产生接触变质晕分带较清楚,分为三个带,即显著的重结晶带、过渡带和原岩带。自下而上,距侵入岩距离由近—远,则热量逐渐减少,热变质程度也逐渐减弱,硅化程度也呈由强变弱的趋势。

5.3 影响矿床形成的主要因素

(1)矿物的原始成分:下奥陶统的茅坪组(爵山沟组)细砂矿物、泥(粉)质砂岩。研究矿区的SiO2含量较高,提供了较好的矿床物质来源[4]。

(2)矿物的物理化学性:硬度、脆性、导热性高,孔隙度等特性较好,

(3)侵入体成分为中酸性,含热量大,南风面岩体为333Km2的大岩基,提供热量大,对接触变质矿床在一个封闭体系内之到热力学平衡时,成矿物质接收的热能应高于热液所放出的热能,热液越大,成矿物质所接受的热量也越大,重结晶也越完全。所以,大部分接触变质矿床都围绕在大岩基外围分布,但也有一些在基性侵入体由于热容量高,也可能存在一些比较次级接触变质矿床。

(4)接触带深度。这个因素直接影响到接触变质时静压力大,一般在深—中深的部位。3公里~6公里,一般压力较大,温度扩散较慢,南风面岩体侵入深度大于3Km,有利于接触变质矿床的形成。

(5)矿浆与侵入体的接触产状。侵入体走向NNE,地层走向NNW,侵入体与矿浆的层理全斜交,有利于热的传导,热能容易扩散,因此变质晕比较巨大。

以上五个方面并不是孤立的,而是相互影响,相互制约的。

6 找矿标志

(1)地质构造标志:大断裂是找矿的有利区,断裂内见大规模硅化角砾矿物带,侵入体成分为中酸性矿物特性,含热量大,为矿床的重结晶形成提供了必要的热源。

(2)地层标志:寒武系底-上统水石组(∈3s)、奥陶系下统茅坪组(O1m)、奥陶系中统对耳口组(O2-3d)、奥陶系上统花面垅组(O3h),围岩SiO2含量较高,围岩的物理化学性质以及硬度、导热性有利、孔隙度较好的围岩。

(3)矿化蚀变:跟该矿床有关的矿化蚀变主要为硅化。节理裂面多见有黄褐色氧化矿物。

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