延慶紅石灣鉑礦成礦地質(zhì)特征

張燕 中國礦業(yè)大學（北京）地球科學與測繪工程學院，北京 100083

延慶紅石灣鉑礦成礦地質(zhì)特征

張燕 中國礦業(yè)大學（北京）地球科學與測繪工程學院，北京 100083

紅石灣鉑礦位于華北板塊燕遼沉降帶宣龍臺凹東部，成礦元素主要為鉑、鈀、銅，共生元素鎳、鈷、金、銀。礦體受前震旦期侵入的超基性巖體和東西向構造的兩組相交叉的扭裂面所控制。含礦金屬礦物為黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦。為巖漿熔離型礦床。

鉑族元素礦床；成礦地質(zhì)特征；超基性巖體

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)的大地構造位置屬于華北板塊燕遼沉降帶宣龍臺凹內(nèi)東部。

本區(qū)地質(zhì)歷史與區(qū)域性特點基本一致，古老變質(zhì)巖系（基底）出露地表，經(jīng)風化夷平后至震旦紀地殼下降，接受沉積。由于當時本區(qū)下降幅度較大，故震旦紀地層厚達4800余米，遠遠地超過了同一構造單元（宣龍臺凹）中部、西部同時期內(nèi)所沉積地層的厚度。寒武紀地層在本區(qū)只有底部沉積物零星出露，可見在寒武紀開始不久，本區(qū)已開始上升剝蝕，直至中生代的中、上侏羅統(tǒng)才有火山碎屑巖沉積。

1.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露的地層有前震旦系變質(zhì)巖，震旦系長城組至高于莊組沉積巖，中上侏羅統(tǒng)的火山碎屑巖和第四系松散堆積物。

礦區(qū)地層由老到新依次為：

（一）前震旦系片麻巖（A）

出露面積很小。片麻理的產(chǎn)狀比較穩(wěn)定，呈北東—南西走向，傾向北西，傾角約在50°左右。礦物成分較為簡單，主要為石英、斜長石、鉀長石及少量的角閃石、黑云母、磁鐵礦等。根據(jù)混合巖化程度及巖石的結(jié)構構造特點，將區(qū)內(nèi)所出露的片麻巖大體上分為四類，即團塊狀混合巖化角閃斜長片麻巖(A1)、角閃斜長片麻巖(A2)、條帶狀混合巖化黑云母角閃斜長片麻巖(A3)及混合巖(Ar)。紅石灣含鉑角閃輝巖體即侵入于混合巖中。

（二）震旦系（Z）

圍繞片麻巖分布，組成不對稱背斜之兩翼，與片麻巖呈不整合接觸。測區(qū)內(nèi)所出露的只是下統(tǒng)長城系串嶺溝組、大洪峪組和高于莊組的一部分地層，其中串嶺溝組內(nèi)含有綠色含鉀頁巖。

（三）侏羅系(J2—3)

在本區(qū)東部出露，與下伏震旦紀地層呈角度不整合接觸，局部為平行不整合接觸，以火山碎屑巖為主，即角質(zhì)凝灰?guī)r、粉砂巖、砂頁巖等。

（四）第四系（Q ）

為沿溝谷分布的洪—沖積物和山坡上的坡—殘積物。

1.2 構造

本區(qū)就大地構造位置而言，屬于華北板塊燕遼沉降帶宣龍臺凹內(nèi)東部，地質(zhì)構造比較復雜。研究區(qū)內(nèi)目前所表現(xiàn)的基本構造面貌，乃是中生代晚期燕山運動所形成。而含鉑的角閃輝巖體，則系前震旦紀侵入巖。

主要構造敘述如下：

（一）弧形展布的擠壓構造

囤子溝—六道河弧形背斜為測區(qū)內(nèi)最主要的主干構造，背斜軸向出露長達八公里，兩翼不對稱，軸面傾向北西。南東翼傾角陡立，一般為65°～75°。在靠近河口—囤子溝門斷層附近，地層局部發(fā)生倒轉(zhuǎn)；西北翼傾角則變得平緩，一般只有15 °左右。背斜軸向呈現(xiàn)出向SE方向凸出的顯著的弧形彎曲。背斜軸在兩端逐漸傾沒。該弧形擠壓構造無明顯伴生構造，只在礦區(qū)東南部長城系石英砂巖內(nèi)發(fā)育有一系列與巖層走向正交的張扭性斷裂，這些斷裂集中分布在背斜彎曲曲率最大的部位，應是受褶軸彎曲而控制形成的次一級扭性斷層。

（二）NNE向的擠壓構造及其伴生構造

區(qū)內(nèi)北北東走向的壓性結(jié)構面甚為顯著，表現(xiàn)為具有一定規(guī)模的三條北北東向逆沖斷層。斷層走向NE20°～30°，斷層面傾向北西。三條斷層均切割了上述弧形背斜的軸部或翼部。其中最東面的河口—囤子溝門壓扭性斷層規(guī)模最大，該斷層使西北盤的震旦系地層逆沖到侏羅系。在其西面另外兩條NNE向的壓性斷裂即為六道河—紅旗甸逆斷層和熊洞溝逆掩斷層，其規(guī)模小于河口—囤子溝門壓扭性斷層，為次一級構造。

（三）可能與東西向構造有關的兩組扭性斷裂構造

在前震旦系片麻巖的出露區(qū)內(nèi)發(fā)育有兩組扭性斷裂構造，一為近北東向，另一為近北西向，這些斷裂構造中除了最西南方向的一條切割影響到震旦紀地層而外，其他的均只限于片麻巖內(nèi)。這類斷裂形成時期比較古老，在前震旦紀即已形成，而后直至中生代又有多次活動。沿斷裂帶多有脈巖充填。

（四）其他一些性質(zhì)不清的斷裂構造

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖多呈小巖體及巖脈出現(xiàn)，基本上集中分布在紅石灣片麻巖出露區(qū)。侵入期次可劃分為前震旦期侵入的角閃輝巖、花崗巖和榴斜巖脈以及燕山期侵入的閃長細晶巖脈、閃長玢巖脈和隱晶正長巖脈、二長巖脈。含鉑巖體即產(chǎn)出于角閃輝巖之中。

角閃輝巖(φ)：地表見到剝蝕出露的共有大小十余處，除了已知的紅石灣含鉑輝巖體面積最大以外，其他的出露面積都很小。這些巖體在片麻巖內(nèi)成東西向分布。由于震旦系地層與巖體不整合接觸，因此其侵入時期應為前震旦期。巖體的形態(tài)產(chǎn)狀已知主要有兩種：一是呈巖盆狀，如已知的含礦巖體；二是呈扁豆狀順片麻理產(chǎn)出，這類巖體規(guī)模很小延深不大，在剖面上很快即呈楔形尖滅。從巖體的形態(tài)產(chǎn)狀來分析巖體侵入時的構造條件，可以看出后者明顯受到片麻理產(chǎn)狀所控制，這些扁豆狀的角閃輝巖體即順著片麻理的方向貫入而形成。至于呈巖盆狀產(chǎn)出者，可能是受到東西向構造的兩組相交叉的扭裂面所控制。從平面上的各巖體巖性變化情況來看，礦區(qū)西部所見到的均為角閃單斜輝巖，而東部則為角閃斜方輝巖和角閃二輝巖。在這些角閃輝巖體中含鉑、鈀和銅鎳硫化礦物的只有一個巖體，即紅石灣含鉑輝巖體，而外圍巖體礦化微弱。

2 礦床地質(zhì)特征

含鉑的角閃輝巖體侵入于前震旦系片麻巖中，巖體地表出露略呈橢圓形，北東—南西向長約550米，北西—南東向?qū)捈s350米。整個巖體呈一巖盆狀，垂直延深不大，垂深最大處略偏巖體的西南側(cè)，其底板標高為500米左右，相當于盆底的部位，因此在縱剖面上巖體形態(tài)呈現(xiàn)為不對稱的盆狀。在ZK41號孔內(nèi)所見巖體厚度最大，達114.80米，向四周巖體厚度逐漸變薄。

巖體西南部分夾有許多大小不一的片麻巖捕虜體和頂蓋懸浮體，使得巖體內(nèi)部結(jié)構變得較為復雜。而在北東側(cè)則不含任何圍巖捕虜體，結(jié)構簡單，在巖體底部又出現(xiàn)巖枝的分叉現(xiàn)象。

巖體東部與混合巖化角斜片麻巖接觸，接觸面產(chǎn)狀與圍巖片麻理產(chǎn)狀基本一致，其他部位接觸面產(chǎn)狀則與片麻理斜交。巖體南部為花崗巖墻所截，西北部被震旦系底部的石英砂巖不整合覆蓋。北部則尚殘留有一塊石榴子石角斜片麻巖的殘留頂蓋。從上述巖體與四周圍巖的接觸關系表明，該含鉑角閃輝石巖體應為前震旦紀侵入形成。

3 礦體及礦化類型

3.1 礦化類型

礦化作用主要為巖漿熔離成礦。礦石產(chǎn)出于前震旦期侵入的超基性角閃輝巖巖體中。金屬礦物為黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦，脈石礦物為輝石、角閃石、部分橄欖石及次生變化物，鉑族元素多呈類質(zhì)同象或類似質(zhì)同象賦存于金屬硫化物（黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦）及其次生變化物之中。金屬礦物多為他形粒狀，浸染狀構造。

3.2 礦石特征

礦化賦存在角閃斜方輝石巖相帶內(nèi)，礦石類型為硫化物礦石——碲鉍鉑鈀礦。該礦物多呈不規(guī)則粒狀或板條狀，粒度0.01mm～0.05mm，個別長達0.2mm～0.4mm。不受王水等侵蝕。多分布于磁黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦中，有時脈石里也有，目前在黃鐵礦中尚未發(fā)現(xiàn)。

含礦巖體的主要造巖礦物為橄欖石、斜方輝石、單斜輝石和角閃石。

橄欖石為貴橄欖石，斜方輝石為古銅輝石、紫蘇輝石、頑火輝石；單斜輝石有透輝石和普通輝石。

橄欖石多集中出現(xiàn)在北部。而斜方輝石類礦物的分布則為：頑火輝石和古銅輝石出現(xiàn)在巖體中部，向四周漸以紫蘇輝石為主，說明巖體中部富鎂而向四周鐵質(zhì)增加。單斜輝石大量出現(xiàn)于巖體西北部和西南部，組成靠邊部的單斜輝石巖相。

巖體中所含各類副礦物種類甚多，最常見的為磁鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦和鎳黃鐵礦。鋯石和榍石也較普遍，這兩者的出現(xiàn)可能與后期花崗巖活動及巖體形成時代古老有關。少量輝鉬礦等出現(xiàn)在與混合巖接觸帶附近，為后期熱液活動的標志。

礦石的成礦元素主要為鉑、鈀、銅，其次為鎳、鈷、金、銀，此外尚含有微量的鋨、銥、銠、釕。鉑與鈀、銅均為呈正消長關系，鉑的含量略高于鈀的含量，銅含量約為鉑鈀含量的5000倍。礦區(qū)平均銅含量近于鎳的2倍。但一般當?shù)V石的品位高時，則銅鎳比的差值大，而礦石的品位低時，則銅、鎳的含量接近。金的含量變化與鉑鈀大致也有共消長的趨勢。鉑鈀與銀則無明顯關系。另外鋨、銥、銠、釕四種元素的含量與鉑、鈀的含量也有明顯的共消長關系。

鉑鈀品位較低。整個礦體品位比較穩(wěn)定，雖然含有一些夾石，但在平面上沒有出現(xiàn)無礦段的間隔，沿著礦體的縱橫剖面變化平緩。

3.3 礦床類型

礦床的成礦元素主要為鉑、鈀、銅，伴生鎳、鈷、金、銀，成礦與超基性巖漿成礦作用緊密相關。

根據(jù)礦床地質(zhì)特征，以及礦體的賦存狀態(tài)及鉑族元素組合，該礦床的成因類型應為巖漿熔離型鉑鈀礦床。我國燕山地區(qū)的角閃輝巖中普遍存在著鉑礦化[2]，多于銅鎳共生，紅石灣鉑礦即為其中的典型代表。

該礦床與著名的諾里爾斯克銅鎳礦床[1][5][6]相比較，有以下共同點：

1）與暗色巖系建造關系密切；

2）均為與基性—超基性巖漿活動有關的銅鎳硫化物礦床，鉑與鈀呈正消長關系；

3）主要礦石礦物均為黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦；

4）礦石類型為輝長巖中的浸染狀礦石；

5）均為巖漿熔離型礦床。

4 成礦機理

紅石灣鉑礦產(chǎn)于華北板塊燕遼沉降帶宣龍臺凹內(nèi)東部的超基性巖體——角閃輝巖內(nèi)，巖體形態(tài)為巖盆狀。巖體被區(qū)內(nèi)東西向構造的兩組相交叉的扭裂面所控制。礦體賦存于超基性的角閃輝巖體中，受到結(jié)晶分異作用以及重力分異作用的影響。由于重力分異作用，鉑、鈀主要富集于巖體的近底部，且越靠近巖體中心的下部，富集范圍越廣。主要富集帶的地質(zhì)位置處于標高較低的近蝕變帶附近。這是因為礦物結(jié)晶時，重礦物下沉，但因巖體本身含硫化物不多且結(jié)晶速度較快，未能全部沉到最底部，所以只在巖體近底部富集成礦。金屬礦物為黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦、磁黃鐵礦，鉑族金屬多為類質(zhì)同象賦存其中。該礦床為巖漿熔離型礦床。

[1]姚鳳良,孫豐月.礦床學教程[M].北京:地質(zhì)出版社.2006;45-47

[2]范永香,陽正熙.成礦規(guī)律與成礦預測[M].徐州:中國礦業(yè)大學出版社.2 0 0 3; 41-49

[3]趙一鳴.中國主要金屬礦床成礦規(guī)律[M].北京:地質(zhì)出版社.2004:67-71

[4]許時,任覺世.工業(yè)礦產(chǎn)資源開發(fā)利用手冊[M].武漢:武漢工業(yè)大學出版社.1993:507 -512

[5]羅兆華,A.A.馬拉庫舍夫,H.A.潘妮婭等.銅鎳硫化物礦床的成因—以諾里爾斯克(俄羅斯)和金川(中國)為例[J].礦床地質(zhì).2000,19 (4):330-339

[6]蒲登興,陳家中,廖興建等.四川丹巴銅鎳鉑礦床礦化類型及其意義——以楊柳坪鉑鎳礦床為例[J].四川地質(zhì)學報.2008,28(2):100-104

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.011

張燕，女，中國礦業(yè)大學（北京）在讀碩士研究生。專業(yè)：礦物學、巖石學、礦床學。