摘要
电气石隐爆角砾岩筒是钨锡多金属矿床、锡石-硫化物矿床、锑金矿床和IOCG矿床的成矿-储矿构造岩相,具有重要矿产勘查意义。在以往构造岩相学解析建相和实验填图基础上,将富电气石岩浆-热液体系相序结构划分为7种分型结构模型:①岩浆高温流体期与多孔状电英岩相系(M型)→②电气石岩浆隐爆期与电气石岩浆隐爆角砾岩相系(Ybr型)→③气成高温热液隐爆期与电英质热流体隐爆角砾岩相系(GTbr型)→④富电气石高温热液期与赤铁矿-电气石-高级泥化相(HTm)→⑤电气石中低温热液期与赤铁矿-电气石-中级泥化相 (MTbr)→⑥少电气石低温热液期与针铁矿-黄钾铁矾-电气石-中级泥化相(脉)(LTm)→⑦含B异常青磐岩化相。它们作为构造岩相学独立填图单元,主要受侵入岩体(岩滴、岩凹、岩突、岩羽、岩株,岩枝、岩墙、岩脉)和穹顶构造控制。在热流体侵位机制上,似层状和平缓状电气石岩浆隐爆角砾岩筒,以热流体侧向隐爆作用为主;近直立电气石岩浆隐爆角砾岩筒为热流体垂向隐爆作用为主。浆-气-液-固四相隐爆作用和五相多重耦合结构模型共有4种分型结构模型和形成机制,分别是超临界流体相与熔浆-固体相变分离作用、超临界流体与侵入岩体耦合结构、超临界流体与蚀变构造岩相耦合结构、超临界流体与断裂带的耦合协同结构。提出了电气石岩-电气石隐爆角砾岩的划分新方案,为多源信息融合建模、深部探测和找矿预测提供了理论依据。
Abstract
Tectonic lithofacies of tourmaline magmatic cryptoexplosive breccia are the tectonic facies of ore-forming-hosting for W-Sn-polymetallic, cassiterite-sulpide, Sb-Au, and IOCG-type deposits with very important mineral exploration significance. Base on the previous anatomical facies and experimental mapping of tectonic lithofacies, lithofacies sequence patterns of tourmaline-rich magmatic hydrothermal fluid system may be classified into 7 types of parting structureal models, respectively, ① phase of magmatic high-temperature fluid and porous tour-malite(M-type)→ ② phase of tourmaline magmatic cryptoexplosive breccia and lithofacies series of tourmaline magmatic cryptoexplosive breccia(Ybr type)→③ phase of pneumatolytic high-temperature fluid and thermal-fluid cryptoexplosive tourmalite breccia(GTbr type)→④ phase of tourmaline-rich high-temperature fluid and hematite-tourmaline-advanced argillation facies(HTm)→⑤ phase of tourmaline-rich middle to low-temperature fluid and hematite-tourmaline middle argillation facies (MTbr)→ ⑥ phase of tourmaline-poor low-temperature fluid and goethite-jarosite- tourmaline middle argillation facies (LTm)→⑦ B anomaly-bearing proplitic facies. They are independent mapping unit, which are controlled by plutons such as droplet, cove, convex-plume, stock (apophysis, dyke), and dome-like structure. Stratiform-like or gentle pipes of tourmaline magmatic cryptoexplosive breccia may be formed by lateral cryptoexplosive mechanism of thermal-fluid, however, suberect pipes of tourmaline magmatic cryptoexplosive breccia may be formed by vertical cryptoexplosive mechanism of thermal-fluid. Four facies-mixing cryptoexplosion of magma-gaseous phase-liquid phase-solid phase and five facies multiple coupling structure pattern are of four parting models and formation mechanism, correspondingly, supercritical fluid phase and phase transition separation of the melt-soild phases, coupling model of supercritical fluid phase and plutons, coupling model of supercritical fluid phase and alatered tectonic lithofacies, and coupling model of supercritical fluid phase and faults. New classification scheme of hyalotourmalite-tourmaline cryptoexplosive breccia have been proposled, which provides theoretical basis for multi-source information-fusion modeling in order to innovate ore exploration.
0 引言
电气石隐爆角砾岩类是中酸性侵入岩和热液-热水沉积系统中常见的富电气石型热流体形成的富硼硅酸盐蚀变构造岩相,它们与锡钨铜、铜锌、钨铌钽、金、铁铜金(IOCG)和金锑矿床紧密共生,深受前人关注研究并取得了显著成果(Slack et al.,1989,1993;Yavuz et al.,1999;Jiang et al.,2004;Mlynarc‐ zyk et al.,2006;Jia et al.,2010;London,2011;Prokofi ev et al.,2012;Tornos et al.,2012;方维萱,2012;Ri‐ beiro et al.,2014;Codeço et al.,2017;Jin et al.,2017; Kalliomäki et al.,2017;张林奎等,2018;Guo et al., 2022,2023;Li et al.,2022);然而,该类岩石组合的多样性与成矿专属性、构造岩相学类型和形成机制仍有待深入解剖研究。通过对该类岩石组合的解剖建相,深入解析其形成机制,从深层次上解析揭示独立填图单元的指代意义,有助于多源信息融合建模研究,开展深部探测、找矿预测和勘探验证。
这类岩石组合在成因类型和成岩机制上均具有多样性和复杂性,前人对岩石岩相学、矿物学和电气石中包裹体、微量元素、B-H-O同位素研究,认为相关参数有助于揭示成岩成矿流体来源和演化过程(London,2011;Slack and Trumbull,2011;黄雪飞等,2012)、作为有效的勘探工具(毛景文,1993; 蒋少涌等,2000;Baksheev et al.,2012;Hohf et al., 2022;Yang et al.,2025)。其成因类型有花岗岩成因、伟晶岩成因、与花岗岩有关热液交代成因、变质成因、热水沉积成因、火山热水沉积成因、蒸发沉积成因、碎屑沉积成因、多因复成等,因此,建立其构造岩相学独立填图单元并研究揭示它们形成机制和指代意义,就成为关键复杂科学问题。对有成因联系的独立填图单元解剖建相和工业应用,深入揭示其形成机制与金属成矿关系,有助于识别圈定隐蔽构造岩相和成矿系统、评价矿床剥蚀程度,探索颠覆性矿产勘查理论创新研究。
该类岩石组合在成因类型和矿种上具有多样性,在与矿床类型研究上也取得了显著进展,如:花岗岩岩浆热液型 Sn-W 矿床(Jiang et al.,2004; Mlynarczyk and Williams-Jones,2006;Jia et al., 2010;Codeço et al.,2017;刘新等,2017;卢天骄等, 2021;Guo et al.,2022)、斑岩型 Cu-Mo 矿床(Lynch and Ortega,1997;Frikken et al.,2005;Baksheev et al.,2012;金文强等,2019)和 Au 矿床(Li et al., 2022)、角砾岩筒 Cu-Au 矿床(Sillitoe and Sawkins, 1971;Skewes et al.,2003)、铁氧化铜金(IOCG)型矿床(Collins,2010;Tornos et al.,2012)、海底热水喷流沉积型(SEDEX)Pb-Zn-Ag 矿床(Slack et al.,1993; Jiang et al.,1999)、块状硫化物(VMS)Cu-Pb-Zn-Ag-Au 矿床(Palmer and Slack,1989;Slack et al., 1989)、造山型-热液型Au矿床(Krienitz et al.,2008; Garda et al.,2009;傅其斌等,2024)、热水沉积-变质型硼矿床(Xu et al.,2004;张艳飞等,2010)、电气石组宝石(碧玺)(陈武和钱汉东,2001)、伟晶岩型锂铯铷和稀有金属矿床(刘晨等,2021;黄传计等, 2023;李鹏等,2024),电气石岩也是矿产资源(林善园,2007)。因此,进行深入解剖建相研究具有较大的科学意义和普适应用价值,通过解剖建相并创建独立填图单元,揭示独立填图单元的成岩-成相机制及特殊指代意义,有助于建立人工智能系统所需的专项知识库,从底层结构上揭示它们的指代意义,依据第一性原理为多源信息的融合建模提供科学依据,实现颠覆式创新研究。
在对中国云南个旧锡铜钨多金属矿床、海南儋州钨铯铷多金属矿床和录斗艘—下看木仓等金矿床,智利科皮亚波-GV 地区铁氧化物铜金矿床 (IOCG)、云南东川铁铜金矿集区、陕西双王金矿床和银硐子银铜多金属矿床等构造岩相学填图和综合研究基础上,本文对电气石化-电气石岩-电气石隐爆角砾岩进行了构造岩相学解剖建相,对电气石隐爆角砾岩相系(电气石岩浆隐爆角砾岩、电气石热液隐爆角砾岩、电气石热液角砾岩、电气石钠长热水沉积角砾岩和电气石化热液角砾岩)蚀变构造岩相时间-成因序列模型和形成机制进行了深入研究,提出了电气石岩-电气石隐爆角砾岩的构造岩相学类型划分新方案、独立填图单元并解析了指代意义,为构造岩相学填图理论创新、深部探测-找矿预测技术研发和工业应用等提供了新依据。
1 基本原理与研究方法论
1.1 基本原理与研究方法
该类岩石组合与金属矿床成矿专属性、独立填图单元和指代意义、成岩-成矿-成相机制的解剖建相和多源信息融合建模属复杂性科学问题,因此,需要遵循构造岩相学填图理论与找矿预测技术原理,以系统整体论、多维场空间拓扑学结构解析和五维相体拓扑结构解剖理论为指导(方维萱,2019,2020,2022a,2022b,2023;方维萱等,2018,2021a,2021b,2024),进行解剖建相和多源融合建模,为工业应用提供普适创新技术。
(1)本体论与构造岩相物质学观。本体论(On‐ tology)是哲学中研究存在本质的核心领域,旨在回答“世界由什么构成”和“何为真实”等根本问题。从物质学出发,首先,最大限度查明构造岩相物质组成,也就是什么参数表征它们化学-物理物质成分和特征,回答“是什么?”。然后,对矿物-岩石-蚀变类型进行深入解析研究,揭示“为什么?”。通过地球化学岩相学 7 维解析研究,揭示它们形成机制及物理化学条件,新建独立填图单元并揭示其指代意义。通过岩矿石物性参数原位-室内测量对比和谱学测试分析,凝练总结构造岩相学要素和独立填图单元探测-表征方法,分别建立探测-识别理论和表征参数。最后,以独立填图单元进行实验填图,进行普适性和特殊性实践检验,选取和应用普适性强和指代意义显著的独立填图单元进行构造岩相学填图。恢复成岩成矿系统结构,进行多方法协同探测、多源信息融合建模和找矿预测。在围岩蚀变体系的控制因素和成岩成矿规律研究上,解剖建相研究内容包括成岩成矿温度、流体化学成分、金属沉淀富集规律、储矿构造岩相特征、成矿作用动力学、成岩成矿作用期次和时限、储矿构造岩相物理性质(渗透率-孔隙度-磁化率-电性等)和谱学特征 (短红外光谱-XRF 荧光光谱-X 射线粉晶分析-电子探针-能谱分析-激光拉曼光谱等),对蚀变构造岩相(围岩蚀变体系)、储矿构造岩相(矿石类型-矿质沉淀体系)和成矿构造岩相(在时间-空间-物质配置结构)等进行解析研究,有助于深入解析蚀变-金属成矿体系的控制因素和富集规律,为矿体-构造岩相协同探测建模和建立预测准则提供依据。
(2)第一性原理与解剖建相。第一性原理 (First Principle Thinking)是一种通过追溯事物最本质的底层逻辑,拆解基础要素并重新构建解决方案的思维模式。核心是抛开已有经验或类比推理,从不可再简化的原点出发进行逻辑推演。在前期构造岩相学解析建相和实验填图研究基础上,逐渐形成了以同质异相论-异相同质论、同源异相论、异源异时同位叠加论、积木建构论等构造岩相学第一性原理,开展矿体与储矿构造岩相、矿床与成矿构造岩相的解剖建相和多源信息融合建模。多元信息融合建模包括构造岩相主要物质成分和形成时代、渗透率、孔隙度、磁化率、电性和谱学参数(如高光谱、短红外光谱、XRF荧光光谱、X射线粉晶分析、电子探针、能谱分析、激光拉曼光谱等)。
(3)整体论与成矿-储矿构造岩相的解剖建相。从构造地质学-矿床学-岩石学-地球化学-地球物理-遥感角度,基于独立填图单元应用和三维填图,采用同质异相论和异源异时同位叠论等第一性原理,恢复成岩成矿系统结构(包括前缘相、中心相、运移通道相、根部相、叠加-再造相等),追溯、探测和识别成矿系统前缘相(寻找隐伏矿床)、中心相 (储矿构造岩相)、运移通道相和根部相(成矿构造岩相)、厘定叠加-再造相(储矿-成矿构造岩相)、矿床保存条件(成矿构造岩相)。①成矿构造岩相与预测建模。本文对成矿构造岩相释义是指在矿田和矿床的成岩成矿形成和演化过程中,由成矿流体-构造作用分别独立控制或多重耦合控制形成的构造岩相、岩石组合及物理化学环境,它们记录了成矿流体-构造活动与成矿物质迁移、沉淀富集和叠加改造、矿床保存条件的复方信息。如岩浆气囊构造、岩浆侵入构造系统、热液角砾岩构造系统、盆地基底顶面及变化规律、深成岩溶构造岩相系统等。②储矿构造岩相与预测建模。本文对储矿构造岩相释义是指成矿期、叠加成矿期和成矿期后 (矿床保存)成岩成矿流体-构造活动分别独立控制或多重耦合控制并形成的构造岩相、岩石组合及其物理化学条件,它们决定了矿体赋存规律、空间分布的保存条件。如脆韧性剪切带、节理-裂隙相、热液角砾岩相、蚀变构造岩相等。基于构造岩相学填图,以同质异相论和同源异相论等第一性原理,对构造岩相类型形成机制和金属成矿规律进行解析研究。③蚀变构造岩相属于成矿构造岩相和储矿构造岩相的叠加复合体,对蚀变构造岩相深入解析研究,有助于深入解析蚀变-金属成矿体系的控制因素和富集规律,也是本文核心命题和探索解决复杂科学技术问题的切入点。
(4)信息论与多源信息融合建模。主要流程和核心步骤是找矿预测靶区圈定→勘查靶标圈定和勘查工程设计→矿体空间定位预测与系统勘查设计(信息整合包括实验数据、调查资料、原始数据和信息清洗等)→解剖建相与实证研究→实验填图与普适检验→多源信息融合与模型构建(通过创造性思维和逻辑推理)→放样测量与模型验证(井巷工程验证与实验观察分析、深度研究)→建模预测与工业应用→信息反馈与模型校准,其核心理论强调多源信息融合建模预测需满足4大特性,①真实性:反映原型本质规律。②简明性:便于数学处理与分析。③完整性:包含模型基本要素。④规范化:遵循领域通用标准。
(5)方法论与工业应用。以地质-地球化学-地球物理-遥感-谱学原位参数测量和面积型数据一体融合为核心,以“十字线”、“米字格”、“五纵五横五切面”、“八方位九宫格”法、“点-线-面-网-体”法等科研-勘查一体化系统工程论(另文论述),进行综合方法的协同立体探测和五维构造岩相学填图。 “七步式”融合研发-工业应用的创新范式包括解剖建相→填图试验→示范应用→普适验证→融合建模→工业应用→团体标准,为突破科研成果转化为新质生产力瓶颈提供高效路径,从颠覆式创新研究视角,实现科研-预测-勘查-生产-工业应用(用户群应用场景)一体化(另文论述)。
1.2 从解剖建相到工业应用
在构造岩相学填图专项研究上,解剖建相、融合建模和建模预测是最重要基础环节,也是构造岩相学-矿产资源-生态环境勘查理论的主体基础和创新勘查理论研究核心,理论基础如下:①构造岩相的成相机制包括成岩-成矿-成岩成藏机制和作用,主要是对矿田和矿床在“源-运-聚-保-叠”矿质大规模沉淀作用、机制和机理研究。储矿构造岩相是对矿床在矿质大规模沉淀后“储-保-改-叠-表” 成岩成矿作用机制和机理研究。②解剖建相和多源信息融合建模(行而下)是在科学研究基础上,从自然科学实证研究到哲学范式研究的高度凝练抽象过程进程(形而上)。经过解剖建相和融合建模研究,深入细致的揭示构造岩相形成机制和成相成矿机理。阐明构造岩相学独立填图单元指代意义与成岩成矿系统结构部位与识别原理。③基于成岩成矿系统结构部位的可识别性和可探测性,从复杂性科学视角开展研究,基本原理是遵循复方信息的真实性(物质学)、类质性(空间同质性)、变异性 (空间异质性和时间异质性)、普适性、实用性、可辨识性、融合性、探测性、重复再现性/可复制性、原创性、颠覆性、或然性和复杂性(未知性)。借鉴中医药学的哲学范式,从复方→单方→验方→偏方的灵活运用到方剂-地域-个体的联合运用,在进行建模预测和验证工程设计,跟踪验证工程验证效果,进行后效评估和预测模型效验和参数修改,进入全面工业应用和系统勘查设计施工。④蚀变构造岩相解析研究和工业应用是探索解决复杂科学技术问题的切入点,本文以电气石隐爆角砾岩岩相系统为例,探索解决理论创新研究、技术研发和工业应用的相关新范式。
图1甘肃录斗艘锑金矿区电英岩构造岩相学特征
a—电英岩、热液角砾岩与金矿体空间关系(Z型—小岩株状电英岩;SM型—碎裂岩化相电英岩脉;L型—呈L形弯曲的电英岩脉);b—多孔状电英岩,浅色为石英,灰黑色为铁电气石,石英圆孔内生长自形晶电气石,揭示了富B流体的排泄通道和生长空间;c—气孔状电英岩镜下特征;d—电气石蚀变花岗斑岩;e、f—电气石蚀变花岗斑岩的镜下特征;g—电气石蚀变花岗闪长斑岩;h、i—电气石蚀变花岗闪长斑岩镜下特征; Tur—电气石;Q—石英;Bt—黑云母;Pl—斜长石;Hbl—角闪石
2 重要构造岩相学类型的解剖建相与相序结构
基于前期对电气石化-电气石岩-电气石角砾岩相系研究,本文将岩浆-热液体系构造岩相学的相序结构和独立填图单元划分为:①岩浆高温流体期与多孔状电英岩相系(M)→②电气石岩浆隐爆期与电气石岩浆隐爆角砾岩相系(Ybr型)→③气成高温热液隐爆期与电英质热流体隐爆角砾岩相系 (GTbr型)→④富电气石高温热液期与赤铁矿-电气石-高级泥化相(HTm)→⑤电气石中低温热液期与赤铁矿-电气石-中级泥化相(MTbr)→⑥少电气石低温热液期与针铁矿-黄钾铁矾-电气石-中级泥化相(LTm)→⑦含B异常青磐岩化相。现对它们的解剖建相、相序结构和形成机制详细论述如下。
2.1 岩浆高温流体期与多孔状电英岩(M)
岩浆高温流体期(高分异残余岩浆,800~1300℃)与多孔状电英岩相系(M)可划分为 4 种类型,分别是:M1 型电气石-铁阳起石-钠闪石-角闪石-钛闪石-韭闪石(±磷灰石-独居石-磷锂铝石)蚀变岩(脉);M2 型石英-电气石-铵长石-钾长石-钠长石蚀变岩(脉);它们分别代表了富 Fe-Mg-Ti-B 偏基性岩浆流体、富 Fe-Mg-Al-B 偏酸性岩浆流体和富REE磷酸质酸性流体(磷灰石-独居石-磷锂铝石)分异演化方向。M3型电气石-金云母-黑云母-氨基云母-钠云母蚀变脉(岩),主要为辉石和角闪石类发生了黑云母-金云母化,指示了水解钾硅酸盐化相和富 Fe-Mg-B-F-Cl 流体演化方向。M4 型为多孔状石英-电气石脉、多孔状电英岩脉(图1a~c)和多孔状脆硫锑铅矿-毒砂电英质热流角砾岩。它们是 M2 和 M3 型进一步再度强酸性热流体淋滤和气相蚀变过程,指示了岩浆体系内热流体高度分异演化方向,形成了富电气石-石英热流体并经历强酸性热流体淋滤和气相蚀变。这种细脉状电气石-水解钾硅酸盐化相和弥漫多孔状硅化-电气石脉(岩),与富含H+ 等离子体的高温酸性流体蚀变作用有关。因硅化电气石岩-电气石硅化岩形成于酸性成岩成矿环境,再度强酸性淋滤蚀变形成了弥漫型多孔状构造。这 4 类蚀变脉/岩均为早期气成高温阶段形成的蚀变脉/岩,富集 B、Cr、V、Fe、Sn 等元素,指示了高分异残浆体系所形成的岩浆气囊构造位置。如电气石化花岗斑岩和电气石化闪长斑岩是岩浆气囊构造的物质组成和识别标志。铁以硅酸盐相(铁电气石-黑云母-铁闪石等)为主,伴有磁铁矿相,磁化率在2.0×10-3~0.2×10-3 SI。
电气石泥化花岗斑岩(图1d~f)和电气石化花岗闪长斑岩(图1g~i)为 M2 型蚀变岩/脉的母岩,它们形成于岩浆高温流体期,均作为独立填图单元。电气石化花岗斑岩内和周缘发育面状—面带状赤铁矿-电气石-高岭石Wx-硅化相,网脉状—角砾状电气石化发育,具变余斑状结构,热液角砾状和块状构造。矿物组合为赤铁矿-电气石-高岭石 (Kx0.939)-氨基伊利石-氨基伊蒙混层(NH3-I/S),残留的电气石-绢云母相揭示曾经历了气化热液蚀变。已高岭石化的长石斑晶假象(4~2 mm)含量高 (约 50%),沿斑晶假象裂隙面可见细粒赤铁矿化。 ①不规则粒状(0.05~0.2 mm)石英(45%~50%)常呈聚合体分布,主要为原岩残留的石英基质。残留假象长石斑晶(35%~40%)呈半自形板状(长 1~2 mm),均已绢云母化-泥化,因黏土矿物流失局部形成孔洞。残留鳞片状黑云母(5%)(片径0.1~1 mm) 已强烈蚀变分解。②蓝绿色和黄褐色电气石(9%~15%)呈不规则粒状和半自形柱状(柱长 0.1~0.5 mm),常呈粒状集合体。③赤铁矿-黄铁矿(1%)呈半自形板状、立方体切面及片状等稀散分布。
从内到外,M4 型多孔状电英岩脉分带规律是 (图1d):①内带由多孔状石英-电气石脉和多孔状电气石-硅化脉组成。其边缘发育M1型电气石-角闪石蚀变脉,它们叠加了热液角砾岩相(Br)和碎裂岩相(S)。在 M4型石英-电气石蚀变脉内部和边部多发育排气孔,圆孔状石英内发育自行晶电气石,它们记录了硅化先期形成,其后发生了富电气石热流体规模性排泄过程(图1b)。内带局部发育伟晶状石英结晶核相,黄铁矿-电气石-石英组成的流面构造产状为98°∠61°,揭示浆-液体系的塑性流动侵位方向可能为近南北向(图3e)。流面构造的磁化率低(0.07×10-3~0.09×10-3 SI)。M4 型电英岩脉叠加了张剪性碎裂岩相,劈理产状为 100°∠55°,碎裂状电英岩作为独立填图单元记作 SM型电英岩。在 M2 型电英岩脉(宽>0.50 m)叠加压剪性碎裂岩相中,富碳酸盐质热液流体充填在北西向晚期构造,以锰白云石-方解石脉为主,常形成金富集成矿,Au >1.0 g/t。②中带由浅褐黄色电气石-锂云母-黑云母蚀变脉组成,叠加了针铁矿-高岭石蚀变脉。③ 外带为赤铁矿-电气石-高岭石 Wx 蚀变花岗斑岩 (高级泥化相),磁化率为 0.05×10-3~0.08×10-3 SI,叠加了赤铁矿-电气石-高岭石面状蚀变,含金 0.32~0.42 g/t,高级泥化相是形成低磁化率异常体地质因素。
M4 型电英岩脉分布在电气石化闪长斑岩-电气石化花岗斑岩株侵入穹顶构造周缘和两侧张剪性断裂带内呈八字型(188°∠79°,349°∠73°),均属岩浆气囊构造的物质组成。①M4型由电英岩脉(宽 >0.50 m)和石英-电气石(细脉状宽 3~10 cm)组成,磁化率为 0.15×10-3~0.26×10-3 SI,它们是形成正磁异常的构造岩相体。M4型电英岩(脉宽70 cm)发育气孔状、碎裂状和角砾状构造,具金矿化(0.2× 10-6~0.5×10-6)。②叠加了碎裂岩相和泥化蚀变相后,对金矿富集成矿十分有利(Au>1.0 g/t)。③在碎裂岩相电英岩内,压剪性 X 型劈理产状为:199° ∠44°,227°∠77°,揭示曾经历了北西向—南东向压剪性应力场下变形作用。与低温成矿流体耦合作用强烈,这些裂隙面钠菱沸石泥化蚀变相和铁锰碳酸盐化相发育,对金富集成矿(Au 在 1×10-6~10× 10-6)最为有利。电英岩脉、碎裂岩相电英岩脉和赤铁矿-电气石-高岭石Wx属高级泥化相。④在碎裂状电英岩中,裂隙开度(3~10 mm)与充填物类型有助于揭示构造-成矿热液耦合结构。裂隙开度(3~7 mm)和少充填型(充填物<25%)、裂隙(开度约10 mm)和全充填物(充填物>95%),充填物为方解石-高岭石-透视石-电气石和赤铁矿-方解石-蛭石-伊蒙混层,它们属成矿期充填物和储矿构造岩相;北西走向裂隙组内充填了锰白云石-石膏-方解石-透视石-菱沸石脉,形成金(Au>1.0 g/t)富集成矿,揭示在北东—南西向压剪性应力场下,叠加后期裂隙-面带型泥化蚀变相,磁化率较高(0.15×10-3~0.18×10-3 SI)。
在智利月亮山-GV 地区 IOCG 矿床内,在碱性铁质闪长岩边部形成了铁矿化体和磁铁矿化斑岩,在铁质粗安岩层内形成了磁铁矿化蚀变粗安岩,它们磁化率>100×10-3 SI。M 型蚀变岩在电气石化花岗斑岩、电气石化花岗闪长斑岩、电气石化二长斑岩、电气石化石英二长斑岩内发育。这些岩石组合在个旧锡铜钨多金属矿集区、甘肃录斗艘金矿区、智利月亮山-GV 地区 IOCG 矿集区内均较为发育,它们是岩浆气囊构造物质组成,为岩浆热液角砾岩构造系统供给了成岩成矿物质、热应力场和热能量。
岩浆高温流体期 M 型蚀变岩(脉)属成岩成矿系统根部相(高温相800~1300℃)和岩浆气囊构造的物质组成,构造岩相学指代意义和识别标志分别是:M1型和 M2蚀变岩(脉)指示了岩浆流体强烈分异端元。M3指示了岩浆气囊构造内五相混合流体大规模排泄标记和运移构造岩相通道相和空间部位,也是岩浆气囊构造形成的初期和聚集过程。M4 型蚀变岩(脉)是从岩浆气囊构造中热流体大规模排泄进入围岩体系的构造岩相记录,M4型揭示了强烈岩浆中水分等高挥发组分排泄机理和H+-H2等离子体-超临界流体与浆-气-液-固相五元多重耦合空间和岩浆气囊构造位置,它们属成矿-储矿构造岩相标志。
总之,在构造岩相学独立填图单元和识别标志上,M4型蚀变岩在花岗闪长斑岩岩株(Zγδπ)-岩墙 (Qγδπ)-花岗斑岩株(Zγπ)-岩墙(Qγδπ)穹顶周缘发育,以星点状→浸染状→稠密浸染状→液压致裂角砾状电气石化相,指示了岩浆气囊构造形成-聚集过程,M4型为岩浆隐爆作用标志。M型电英岩脉在花岗闪长斑岩-花岗斑岩穹顶构造呈对称式构造岩相分带,碎裂岩相电英岩(SM)和碎裂岩相泥化蚀变电英岩(N-SM)是金锑富集储矿构造岩相,也是成矿中心相的独立填图单元。有助于寻找和预测隐伏的电气石隐爆角砾岩-浅成低温热液型金锑矿床、锡石-硫化物-电气石型锡多金属矿床和 IOCG 型矿床的成矿中心相。
2.2 岩浆隐爆期与电气石岩浆隐爆角砾岩相系(Ybr型)
在岩浆气囊构造因体系中,内应力突破临界围压或断裂释压后演化进入电气石岩浆隐爆期,成岩成相机制以残余岩浆成因的浆-气-液-固等四相体和岩浆隐爆成因的“浆-气-液-固-超临界流体”五相多重耦合为主,以岩浆隐爆角砾岩(Ybr 型)筒和电气石热流体隐爆角砾岩相带为特色。岩石组合是电气石岩浆隐爆角砾岩、矿浆角砾岩(毒砂黄铁矿电气石矿浆角砾岩)、伟晶状多孔状电气石硅化角砾岩-伟晶状电气石硅化蚀变岩(结晶核相)、电英质热流体隐爆角砾岩、泥化电气石热液角砾岩-绢云母伊利石化电气石角砾岩等,属成矿-储矿构造岩相,因岩浆自蚀变-围岩蚀变作用强烈,也是重要的储矿构造岩相。
按照成岩成矿方式,Ybr 型电气石岩浆隐爆角砾岩相系分为 7 种,①Ybr1 型电气石岩浆隐爆角砾岩相,以富含电气石的残浆隐爆-热流体侵入作用为主,以棱角状岩浆成因的侵入岩角砾和搬运溶蚀成因的浑圆状侵入岩角砾为主,二次角砾岩化和热液胶结物现象发育,常指示了多期次岩浆隐爆作用 (图2a~c);少量源自围岩的棱角状和浑圆状角砾,角砾的热烘边和蚀变晕圈发育。填隙物和胶结物发育浆屑、晶屑、凝灰质、硫化物和热液胶结物。② Ybr2型硫化物-电气石矿浆角砾岩相和磁铁矿电气石矿浆角砾岩相,以岩浆熔离-热流体侵位作用为主,它们多形成于岩浆隐爆作用晚期(熔结构造发育)或火山爆发作用早期(发育喷气孔构造),以浆爆熔结-焊接作用为主,可见铁闪锌矿磁铁矿矿浆角砾岩、气孔状磁黄铁矿毒砂电气石角砾岩、含金锑黄铁矿毒砂矿浆角砾岩(图2d~f),与脉状—角砾状富金锑硫化物和磁铁矿脉共生。③Ybr3 型电气石火山爆发-岩浆侵入角砾岩相(图2j~l),先期以火山喷发-爆发作用形成了流纹质电气石火山角砾岩-电气石流纹岩(图2j~k)、英安质电气石火山角砾岩-电气石英安岩等为主,形成似层状火山穹隆或低平火山机构。在火山洼地相内,发育火山沉积成因的层纹条带状和条带似层状石英电气石岩(图2l)、石英电气石质同生砾岩;在局部火山口相内,发育流纹质熔结火山角砾岩和熔结火山集块岩,伴有流纹质火山构造岩块(>100 cm)-电气石构造岩块 (>100 cm)等火山坍塌-滑塌构造岩块相。火山爆发作用强烈时,在正向火山机构(如火山穹隆构造) 和负向火山机构(如火山口洼地相,图2l),形成了含电气石火山弹火山岩。电气石闪长斑岩和电气石花岗斑岩(次火山岩相)侵位并形成了电气石岩浆隐爆角砾岩相-赤铁矿钾长石电气石热液隐爆角砾岩相,它们穿插并叠置在先期构造岩相体之中,在智利月亮山铁铜矿床和甘肃下看木仓金矿区均较为发育。④Ybr4 型伟晶状—蠕虫纹像状电气石石英岩-石英电气石岩为高温气成热液形成的结晶核相,它们多位于电气石岩浆隐爆角砾岩相系的热流体体系内成岩成矿中心部位(成矿系统中心相),含有粗粒浸染状硫化物和磁铁矿。⑤Ybr5 型多孔状伊利石石英电气石岩-多孔状伊利石电英岩(图2g、 h),它们多根植于岩浆气囊构造顶缘并穿越电气石岩浆隐爆角砾岩相系,进入到电英质热液隐爆角砾岩相系中,它们是浆-气-液-固四相热流体运移通道相记录和成矿中心相标志。⑥Ybr6 型赤铁矿化磁铁矿电英岩脉-赤铁矿化磁铁矿电英质热液角砾岩(图2j),它们多位于 Ybr4 型之上空间,二者可呈交织性不规则相变关系,由高温气成热液作用所形成,发育细脉状和浸染状伊利石-高岭石Wx等组成泥化蚀变相并伴有较多硫化物,向上与电英质热液隐爆角砾岩相不规则连接相变。⑦Ybr7型电气石-水解钾硅酸盐化蚀变相(黑云母-金云母-钠云母-白云母蚀变脉)分布在花岗闪长斑岩-花岗斑岩-石英二长斑岩等顶部周缘、或分布在电气石隐爆角砾岩筒周缘,岩浆初生水形成了电气石-水解钾硅酸盐化蚀变相,它们为气成高温(700~>400℃)热液作用所形成。Ybr1~Ybr7 型均根植于岩浆气囊构造外缘相,它们是成岩成矿系统的中心相,也是重要的储矿构造岩相和蚀变构造岩相类型,它们呈网脉状、流变状、浸染状和团斑状电气石蚀变花岗斑岩和电气石蚀变闪长斑岩相连接。Ybr6 型赤铁矿化磁铁矿电英岩-赤铁矿化磁铁矿电英质热液角砾岩±赤铁矿化磁铁矿电英质钾长石热液角砾岩在 IOCG型铁铜金矿床内十分发育,它们是岩浆热液沿断裂带向上和周缘,岩浆热流体注射作用了赤铁矿电气石热液角砾岩相(断控型),指示了演化方向为强酸性高氧化态成岩成矿流体,也是岩浆气囊构造的物质组成和构造岩相学识别标志。
Ybr2 型毒砂黄铁矿电气石矿浆角砾岩(图2d~f)是甘肃录斗艘金锑矿床主要储矿构造岩相,它们呈灰黑色块状,成分为电气石-金属硫化物-毒砂-黄铁矿等。电气石为蓝绿—黄褐色,晶粒较粗大,常呈柱状晶粒集合体;黄铁矿呈粒状集合体分布于柱状电气石晶粒间隙。岩石具粒状变晶结构,块状构造。①电气石(Tur,60%~65%)呈蓝绿色,部分为黄褐色,半自形柱状,柱长 1~5 mm,常呈柱状晶粒集合体构成团块状分布。②石英(Q<1%) 呈不规则粒状,晶粒粒径0.1~0.01 mm,零星分布于电气石晶粒间隙,部分包嵌于电气石晶粒中。③毒砂和黄铁矿(30%~35%)含量高,黄铁矿呈不规则粒状和立方体状(0.1~2 mm),常呈晶粒集合体充填于电气石晶粒间隙,部分呈微脉状、浸染状分布。毒砂呈柱状、不规则粒状,粒径0.1~1.2 mm,部分呈稀散状交代黄铁矿。 ④ 脆硫锑铅矿和辉铜矿(4%~5%)发育,与黄铁矿伴生,辉铜矿已完全取代黄铜矿,形成交代假象结构。
图2甘肃录斗艘金矿区电气石岩浆隐爆角砾岩相特征
a—录斗艘4中段电气石岩浆隐爆角砾岩与电气石蚀变花岗闪长斑岩,锑金成岩成矿系统根部相,原岩电气石蚀变闪长岩呈棱角状,流变状电气石焊接和热液电气石胶结;b—下看木仓金矿区D179测点电气石岩浆角砾岩,棱角状和次浑圆状电气石蚀变花岗岩和电英质角砾(包裹珠滴状电气石细砾)被不规则状黑电气石熔结,多期次岩浆隐爆作用所形成富式角砾;c—电气石岩浆隐爆角砾岩中,蓝绿色和黄褐色电气石发育热反应边结构;d—录斗艘4中段电气石岩浆隐爆角砾岩相内,流变状角砾定向排列,黄铁矿毒砂电气石矿浆角砾岩;e—录斗艘4中段黄铁矿毒砂电气石矿浆角砾岩内,黄铁矿(Py)-辉铜矿(Cc)和脆硫锑铅矿出溶结构;f—蓝绿色和黄褐色电气石炸裂结构和热反应边结构;g—电英岩角砾内溶蚀的多孔状硅化脉体;h—溶蚀流变状电英质角砾岩;i—扁平状电英质热液角砾岩,流面产状:74°∠46°;j—流纹质电气石熔结角砾岩;k—电气石流纹质火山角砾岩;l—灰黑色条带状石英电气石岩与灰白色电气石流纹质火山角砾岩互层,赤铁矿-石英-电气石-高温深成高岭石Wx高级泥化相与赤铁矿-电气石-高岭石Px中级泥化相,共9个互层;Tur—电气石;Q—石英;Apy—毒砂
Ybr5 型多孔状石英电气石岩为甘肃录斗艘— 下看木仓金矿区储矿构造岩相,主要包括气孔状石英电气石岩-电气石石英脉、多孔状石英电气石岩 (脉)、多孔状电气石硅化蚀变岩,流面构造发育,它们是电英岩主要物质组成,独立填图单元有 M型电英岩脉和 SM 型碎裂状电英岩,含金在 0.3~0.7 g/t,常具有低品位金矿化,边部发育电气石热液角砾岩,深部与电气石岩浆隐爆角砾岩相连接。在 SM 型碎裂状电英岩的裂隙面上,发育赤铁矿细脉和赤铁矿-铁锰碳酸盐-钠菱沸石细脉,金富集程度明显升高,Au>1.0 g/t。
Ybr6型赤铁矿化磁铁矿电英岩脉-赤铁矿电英质热液角砾岩。在智利月亮山-GV 地区 IOCG 矿集区、云南个旧锡铜钨铯铷多金属矿集区和甘肃录斗艘—下看木仓金矿区十分发育,它们是电气石岩浆隐爆角砾岩型金矿床和 IOCG 型矿床内岩浆热液角砾岩构造系统的顶部周缘和外前缘相的典型构造岩相学标志。在甘肃录斗艘金锑矿区内,浅部为赤铁矿电英质热液角砾岩(古潜水面之上),向下为针铁矿电英质热液角砾岩(古潜水面之下),中深部以硫化物-电英质热液角砾岩为主,它们是金矿储矿构造岩相类型,也是深部电气石岩浆隐爆角砾岩金矿床预测标志和勘查准则。从 SM型电英岩到闪长斑岩蚀变构造岩相分带结构为:以电英岩质热液角砾岩为内带,向外分别形成了赤铁矿-高岭石-电气石-硅化蚀变岩(中间带)→网脉状液压致裂-电气石蚀变闪长斑岩对称蚀变分带。SM 型灰黑色碎裂岩相电英质热液角砾岩(内带),磁化率 0.197×10-3 SI,发育石英-电气石-水解钾硅酸盐蚀变脉;裂隙中充填mm级赤铁矿微脉和被膜,裂隙中生长电气石-铁镁绿泥石-银星石-方解石,铁锰碳酸盐化-铁镁绿泥石-钠菱沸石蚀变脉。
2.3 气成高温热液隐爆期与电英质热流体隐爆角砾岩相系(GTbr型)
气成高温热流体隐爆期电英质热流体隐爆角砾岩相系(GTbr型)可划分为 7个类型,岩石组合类型和形成机制对金属成矿关系表现在:GTbr1 型电英质热流体隐爆角砾岩相与斑岩型铜钼矿床(图3a~c)和锑金矿床、钨锡矿床密切有关。GTbr2型电气石热流体隐爆角砾岩相与斑岩型铜钼矿床和金矿床、钨锡矿床、电气石岩浆隐爆角砾岩型锑金矿床(图3d~g)密切有关。GTbr3 型电气石黄铁绢英岩相(图3h)与岩浆热液型金锑矿床和斑岩型锡铜矿床密切有关。GTbr4型硫化物电气石白云石云英岩-含锡石电气石云英岩相与斑岩-岩浆热液型钨锡铌钽矿床密切有关,可指示深部斑岩型金锡矿床具有较大成矿潜力(图3i~l)。GTbr5 型伟晶状黄玉电气石云英岩-伟晶状紫色萤石黄玉电气石云英岩与铌钽钨锡矿床密切有关,如云南个旧锡铜钨铯铷多金属矿集区和海南儋州丰收钨铯铷矿床等。 GTbr6 型赤铁矿钾长石电气石热液隐爆角砾岩-赤铁矿化磁铁矿黑电气石热液角砾岩与 IOCG 型铁铜金矿床和斑岩型铜钼金矿床,如智利月亮山-GV地区 IOCG 矿床等。GTbr7 断控型赤铁矿电英质热液注射角砾岩,它们由岩浆气囊构造和电气石岩浆隐爆角砾岩体沿外缘热启断裂带和先存断裂带,形成了岩浆热液注射角砾岩,多沿断裂带分布。
GTbr1 型电气石热液隐爆角砾岩相和 GTbr2 型电英质热流体隐爆角砾岩相由电气石热液隐爆角砾岩、毒砂黄铁矿电气石热液隐爆角砾岩、电英质热液隐爆角砾岩、多孔状硫化物石英电气石岩和硫化物电气石矿浆隐爆角砾岩等 5 种岩石类型组成。矿物组合为黄铁矿-电气石-石英-铜伊利石-氨基伊利石-氨基长石、电气石-钾伊利石-铜绿泥石、硫化物(毒砂-黄铁矿-铜硫化物-脆硫锑铅矿-辉锑铅矿)-电气石±石英,富集 Fe-Sn-Cu-W-Ag-Au-Sb,一般产于电气石岩浆热液隐爆角砾岩相带内,指示了多期次“浆-气-液-固”四相隐爆和五相耦合中心,也是金锑和锡铜成矿中心相。
GTbr2型电英质热流体隐爆角砾岩相具有三元结构角砾,即浑圆状热液电气石岩质角砾+多孔浑圆状电气石硅质角砾+浑圆状花岗斑岩质角砾,浑圆状角砾均显示了热液搬运和溶蚀作用,弥漫状硫化物和电气石胶结。①热液电气石岩角砾发生二次破碎,角砾边部可见电气石细粒化,为后期构造作形成的细粒化电气石脉;电气石团斑内气孔-晶腺晶洞构造发育,这些特征揭示它们不但是金锑储矿构造岩相,记录了富电气石热液大规模排泄运移的流体通道相和开放张剪性构造应力场。②热液电气石胶结物可达 50%~70%,它们胶结了多孔状浑圆状电气石硅化角砾(30%)和电气石角砾(20 cm×8 cm),热液电气石胶结物呈粗晶状、纤维状、束状自形晶和团块状,电气石角砾和胶结物的张剪性结构面特征均揭示它们形成于张剪性构造环境,也指示了电气石热流柱(电气石热液隐爆角砾岩)侵位于张剪性构造环境。③主要成分为石英和电气石,少量硫化物和伊利石等。先存电气石角砾呈浑圆状,热液溶蚀边发育。热液胶结物电气石常呈柱状晶粒集合体,粒状变晶结构,角砾状和块状构造。石英呈不规则粒状(0.1~0.6 mm),晶粒呈相互镶嵌状集合体。电气石主要为蓝绿色和黄褐色,半自形柱状,柱长 0.2~4.5 mm,常呈晶粒集合体构成团块状、脉状、稀散状分布于岩石中。黄铁矿(<1%)呈不规则粒状,晶粒粒径0.05~0.3 mm,见于粒状矿物间隙。该岩相在智利月亮山 IOCG 矿床和 GV 斑岩型铜金钼矿床、甘肃录斗艘锑金矿床、云南个旧锡铜多金属矿集区和海南丰收钨铯铷多金属矿床均较为发育,它们是主要成矿-储矿构造岩相。
图3电气石隐爆角砾岩型铜钼矿床和锑金矿床构造岩相学特征
智利GV60斑岩型铜钼金矿区:a—电英质热流体隐爆角砾岩岩帽;b—电气石热液隐爆角砾岩,角砾为泥化花岗岩,网脉状热液电气石胶结; c—含氯铜矿辉铜矿电气石热液隐爆角砾岩,角砾为蚀变花岗斑岩,发育气孔构造的团斑状电气石角砾,被自形晶束状热液电气石胶结;甘肃录斗艘锑金矿区:d、e—SM型碎裂状赤铁矿电英质热液角砾岩,发育电气石石英流面构造;f—赤铁矿电英质热液角砾岩,电英岩二次热液角砾岩化;g—赤铁矿电英质热液角砾岩;h—含金电气石云英岩;i—六中段2穿脉多孔状电英质热液隐爆角砾岩;j—五中段9-1穿脉热涡流状电英质热液隐爆角砾岩,发育热涡流作用形成的旋转流面构造;k—断控型电气石热流体注射角砾岩;l—黄铁白云石电英岩镜下显微构造特征; m—赤铁矿电英质热液注射角砾岩;Py—自形晶黄铁矿;Tur—束状自形晶电气石;Srt—绢云母;Dol—白云石;Q—石英
GTbr3型电气石黄铁绢英岩相以含金锑电气石黄铁绢英岩为主,因电气石和黄铁矿含量不同和原岩类型不同,岩石组合包括绢英岩、黄铁绢英岩、含电气石黄铁绢英岩、电气石黄铁绢英岩(图3h)等,它们属金锑和铜钼储矿构造岩相。原岩为花岗斑岩或花岗闪长斑岩,鳞片粒状变晶结构,交代假象结构。原岩中长石已强烈绢云母-白云母化,保留其板状晶形假象。蚀变矿物以石英+绢云母-白云母+电气石为主,少量黑云母被白云母交代;成岩成矿晚期叠加了少量碳酸盐矿物。①石英(60%~65%)呈不规则粒状,晶粒粒径0.1~1.5 mm,局部呈晶粒集合体,为蚀变作用重结晶作用形成。②绢云母+白云母(30%~35%)呈鳞片状集合体,由长石蚀变形成,部分保留了板状晶形轮廓。③浸染状电气石交代斜长石或呈细脉状硫化物-电气石脉穿插分布其中。④碳酸盐矿物(5%)呈半自形菱形、他形粒状,晶粒粒径0.05~0.6 mm,主要以粒状集合体形式分布,以白云石为主。黄铁矿(>5%)呈半自形、他形粒和立方体切面,晶粒粒径 0.02~0.15 mm,以黄铁矿为主,可见含少量赤铁矿。
GTbr4 型硫化物白云石云英岩-含锡石电气石云英岩是录斗艘金锑矿床和云南老厂钨锡矿田的储矿构造岩相。在录斗艘锑金矿床内,GTbr4 型硫化物白云石云英岩产于电气石-绢云母-硅化蚀变带内,鳞片粒状变晶结构,交代假象结构。可见长石和石英斑晶,原岩恢复为花岗闪长斑岩。长石已强烈绢云母-伊利石化,后续形成了高岭石-钠菱沸石化。宏观具有显著的热液坍塌角砾岩特征,受 3 组张性断裂交汇处和深部花岗闪长斑岩复合控制,断层产状分别为:275°∠40°、290°∠62°、345°∠36°; 它们共同协同作用下,由高温气液蚀变-热液坍塌角砾岩化作用形成;细脉状、浸染状和粉晶状硫化物-伊利石泥化蚀变脉以菱沸石-伊利石-黄铁矿为主,指示深部存在气成高温热液供给源区。①石英 (60%~65%)呈不规则粒状,晶粒粒径 0.1~1.7 mm,局部呈晶粒集合体,为蚀变作用和重结晶作用形成。②绢云母-白云母(30%~35%)呈鳞片状集合体,主要由长石蚀变形成,部分保留了板状晶形轮廓。③白云石(约 4%)呈他形粒状,晶粒粒径 0.05~0.2 mm。电气石呈蓝绿色半自行柱粒状集合体分布。④黄铁矿、赤铁矿和毒砂呈星点稀散状分布于。磁化率 0.1×10-3~0.17×10-3 SI。含锡石黄铁矿电气石云英岩产于电气石-绢云母-硅化带和电气石岩浆隐爆角砾岩内,角砾为蚀变花岗闪长斑岩和电气石角砾,角砾和胶结物各占 50%。胶结物为浆屑及热液电气石。自形晶电气石呈团块状和束状,气孔构造发育。矿物组合为伊蒙混层-电气石-白云母,长石多已蚀变成伊利石,可见自形晶浸染状黄铁矿。热液孔隙度15%~20%,半充填(充填物约 50%),渗透率较高,指示了岩浆气液隐爆中心部位。伊利石经蚀变作用,形成了伊蒙混层-高岭石-贝得石,金品位为1.0 g/t。
GTbr7 断控型赤铁矿电英质热液注射角砾岩 (图3m)。磁化率为0.138×10-3~0.292×10-3 SI,它们是深部构造岩相-磁化率填图中形成的低正磁异常源,赤铁矿呈薄膜状、细脉状、浸染状分布在碎裂状电英岩的裂隙面、角砾和胶结物中,叠加了赤铁矿-钾伊利石-镁伊利石-电气石蚀变脉,含 Fe4.41%~18.42%,Sn 354×10-6~237×10-6,As 760×10-6、Sb331×10-6。赤铁矿化电英质热液角砾岩(D31-Y2)呈黑灰色块状构造,构造挤压和热液角砾岩化作用强烈,以石英、电气石和赤铁矿为主。碎裂化粒状变晶结构,角砾状构造。①石英(58%~60%)呈不规则粒状,晶粒粒径为0.03~0.5 mm,晶粒间相互呈镶嵌状,常呈晶粒集合体分布,受应力作用岩石呈碎裂状。②电气石(38%~40%)主要为蓝绿色,部分为黄褐色,半自形柱状,柱长 0.03~0.2 mm,常呈晶粒集合体构成团块状、脉状、稀散状分布于岩石中。③ 不透明矿物(2%)呈不规则粒状,晶粒粒径 0.05~0.3 mm,成分主要为黄铁矿,零星见于粒状矿物间隙,已逐步褐铁矿化。④在电英质热液角砾岩经历了碎裂岩相变形后,赤铁矿呈薄膜状、细脉状、浸染状分布在碎裂状电英岩的裂隙面、角砾和胶结物中。
2.4 富电气石高温热液期与赤铁矿-电气石-高级泥化蚀变岩(HTm)
赤铁矿-电气石-高级泥化相系(HTm)可以细分为 2类,①HTm1型赤铁矿-电气石-高岭石 Wx热液角砾岩相(图4a~c),它们位于电气石化花岗斑岩的岩穹构造顶部周缘和Ybr3型电气石火山爆发-岩浆侵入角砾岩相顶部和周缘,以赤铁矿-电气石-硅化-深成高温高岭石 Wx 组合为标志,指示了高温、强酸性、高氧化态成岩成矿环境,因含浅赤红色赤铁矿形成于成矿期古潜水面之上,而成为遥感色彩和肉眼易识别的标志,赤铁矿-电气石-高岭石Wx-叶腊石-硅化热液角砾岩,指示了高温热液蚀变成矿中心位置。高岭石多呈长石残晶形态,局部可见被高岭石 Px-沸石交代现象(图4c)。②HTm2 型赤铁矿-电气石-高岭石Wx+Px高级泥化相,矿物组合为赤铁矿-电气石-高岭石 Wx-Px-伊蒙混层+氨基伊蒙混层。
图4甘肃录斗艘—下看木仓金矿区赤铁矿-电气石-泥化蚀变相特征
a—多孔状赤铁矿-电气石-高岭石Wx-硅化热液隐爆角砾岩(高级泥化蚀变相);b—花岗闪长斑岩穹顶构造周缘的网脉-角砾型赤铁矿-电气石-硅化-高岭石Wx蚀变岩(高级泥化蚀变带);c—网脉型赤铁矿-电气石-硅化-高岭石Wx蚀变岩(热液角砾岩相,流变斜卧状石英电气石脉的边部电气石-高岭石Wx化;d—电气石热液注射角砾岩与黄钾铁矾蚀变带;e—黄钾铁矾电气石热液角砾岩,热液黄钾铁矾与表生黄钾铁矾; f—方解石-沸石-泥化石英斑岩质热液角砾岩;g—电气石(Tur)-沸石-泥化石英斑岩质热液角砾岩;h—下看木仓金矿区赤铁矿-电气石-硅化-高岭石蚀变岩叠加了钠菱沸石脉,微脉沿裂隙面;i—电英岩碎裂岩相裂隙中充填了浊沸石-方解石微脉;j—SM型碎裂岩相电英岩的裂隙面分布浊沸石-方解石微脉
在录斗艘 — 下看木仓金矿区,HTm2 型围绕 HTm1 型为中心呈周缘式镶嵌状分布,共同组成了面型含金蚀变构造岩相,金品位0.7~0.9 g/t,指示深部存在面带状+面型含金蚀变破碎带型金矿体,成为今后重点勘探靶位和深部勘查方向。主要依据是:①HTm1型和HTm2型蚀变构造岩相形成与电气石花岗斑岩和电气石花岗闪长斑岩叠加侵位事件密切有关。赤铁矿-电气石-硅化-高级泥化相 (HTm1型和HTm2型)作为独立填图单元,它们围绕电气石蚀变花岗斑岩-电英岩-电气石岩浆隐爆角砾岩为中心,共同呈面状蚀变体,水平蚀变构造岩相分带清晰,指示深部存在面带状+面型含金蚀变破碎带型金矿体-隐伏电气石岩浆隐爆角砾岩型锑金矿体+斑岩型金矿体。②假象长石斑晶(50%)含量高,残留长石斑晶(长 2~4 mm)均已高岭石化和电气石化,热液蚀变作用强度大,指示了强酸性高氧化成矿环境。③蚀变矿物组合经历了多期次热液蚀变过程,早期为电气石-石英-绢云母-氨基伊利石化蚀变,热液石英呈粒状;中期电气石-硅化-高岭石Wx高级泥化-热液角砾岩化强烈;晚期遭受高岭石-蒙脱石-铁锰碳酸盐化-氨基伊蒙混层沸石蚀变作用显著,蒙脱石-铁锰碳酸盐化蚀变相指示了偏碱性还原成矿环境。④叠加了张剪性碎裂岩相,裂隙产状:188°∠79°,349°∠73°,沿裂隙分布被膜状和细微脉状赤铁矿,细粒硫化物多沿这些张剪性裂隙充填。⑤在垂向构造岩相分带规律实证深部具有找矿潜力,上述蚀变构造岩相水平分带在录斗艘—下看木仓金矿区地表规律性清晰,向下延深到录斗艘2中段和3中段;从3中段开始逐渐收缩到含锑金蚀变破碎带-电气石蚀变花岗斑岩-电气石岩浆隐爆角砾岩之中;在 4中段到 6中段,明显受裂隙-断裂破碎带控制和电气石蚀变花岗斑岩控制,高级泥化蚀变相具有“上大下小”漏斗状形态学特征,在5和6中段高级泥化蚀变相逐渐被绢云母-伊利石化,电气石黄铁绢英岩相-硫化物电气石绢英岩相-含锡石白云石云英岩相发育。
2.5 中低温热液期与赤铁矿-电气石-中级泥化蚀变相(MTbr)
赤铁矿-电气石-中级泥化相(MTbr)细分为 3 类,①MTbr1型碎裂岩化赤铁矿-电气石-中级泥化蚀变相。②MTbr2型热液角砾岩化赤铁矿-电气石-中级泥化相。③MTbr3型赤铁矿-电气石-中级泥化相。以碎裂岩相和铁锰方解石-方解石-钠菱沸石-菱沸石脉沿构造裂隙面分布为标志,有利于形成富金矿石(>10×10-6)。在 MTbr1 型和 MTbr2 型内,钠菱沸石-铁锰碳酸盐化脉和钠菱沸石-赤铁矿-铁锰碳酸盐化-泥化脉沿裂隙面分布(图4)。MTbr 3 型辉锑矿-方解石石英脉、辉锑矿-方解石脉,它们多叠加在电英岩和电气石岩浆隐爆角砾岩之中或分布在它们周缘的断裂-裂隙带中,为富金矿体找矿预测标志。
在赤铁矿-电气石-中级泥化相(石英斑岩质热液角砾岩),角砾原岩为石英斑岩,现由钠菱沸石、埃洛石、针铁矿、氨基伊蒙混层和贝得石等组成,热液胶结物为针铁矿和电气石。具少斑结构,块状和热液角砾状构造。基质具显微晶粒结构,为微晶质石英组成。受到构造破碎形成了构造热液角砾岩。 ①斑晶(约 4%)为石英和少量长石,石英呈不规则粒状(0.5~1.2 mm),晶粒边部受到基质熔蚀呈浑圆状、蚕食状。已强烈泥化的残余板状长石粒径0.5~1.5 mm。②基质(>94%)成分主要为微晶质长英质,次为绢云母。微晶粒(0.03~0.1 mm)间隙分布绢云母蚀变。中—正长石微晶(基质)已强烈高岭石-沸石化。③电气石(2%)为蓝绿色和黄褐色,半自形柱状长0.1~0.4 mm,常呈晶粒集合体及断续脉状分布于岩石裂隙及孔隙中。④受构造破碎形成了构造角砾和碎屑,角砾呈棱角状、不规则状,砾径 2~6 mm;角砾间隙充填物为构造碎屑、沸石、赤铁矿质及碳酸盐矿物。
2.6 低温热液期与针铁矿-黄钾铁矾-电气石-中级泥化相(LTm)
针铁矿-黄钾铁矾-电气石-中级泥化相(LTm) 可细分为3类:①赤铁矿型LTm1脉矿物组合为赤铁矿-高岭石 Px-贝得石-累托石-钠菱沸石-蛭石,它们为成矿流体在近地表(古潜水面以上)低温、酸性、高氧化态成矿流体所形成。②针铁矿型 LTm2 脉矿物组合为针铁矿-高岭石 Px-贝得石-累托石-钠菱沸石-蛭石,它们为成矿流体在近地表(古潜水面以下)低温、酸性、高氧化态成矿流体所形成,普遍具有金矿化(Au品位0.5~2.0 g/t)。③黄钾铁矾型 LT3 脉矿物组合为热液型黄钾铁矾-表生型黄钾铁矾-褐铁矿-高岭石 Px-贝得石-累托石-菱沸石-蛭石,它们是酸性、高氧化态成矿流体在近地表所形成,它们是浅成低温热液-电气石岩浆隐爆角砾岩-斑岩型金银-铜铅锌成矿系统前缘相标志。
2.7 热液蚀变作用和含B异常青磐岩化相
青磐岩化相在录斗艘—下看木仓和以地南金矿区、智利月亮山 IOCG型铁铜金矿区、海南儋州钨铯铷矿区等,广泛分布在蚀变闪长岩、蚀变闪长玢岩和火山岩系中,以绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化、赤铁矿化为主,它们为青磐岩化相物质组成。与金锑矿床有关的青磐岩化相内,伴有部分沸石化、高岭石化和较强的赤铁矿-碳酸盐化蚀变相,沸石-青磐岩化相作为构造岩相学独立填图单元(内青磐岩化相),与区域青磐岩化相(外青磐岩化相) 具有区别。
在录斗艘金矿区和外围地区,二叠系与闪长岩接触部位、闪长岩与电气石花岗岩、电英岩等接触部位,发育黑云母角岩、电气石黑云母角岩、电气石云英岩化蚀变角岩、碎裂状蚀变角岩、热液角砾岩化蚀变角岩等,它们是与锑金矿床密切有关的热变质相带,尤其是电气石云英岩化蚀变角岩、热液角砾岩化蚀变角岩等碎裂状蚀变角岩相,它们是有利储矿构造岩相,也是录斗艘金矿区的构造岩相学独立填图单元。
此外,对电气石矽卡岩相系、热水沉积期石英电气石热水沉积角砾岩-钠长石电气石热水沉积角砾岩相、火山热水沉积期条带状石英电气石岩-层纹条带钠长石电气石岩相、含电气石蒸发岩相、电气石角岩相、电气石硅化角岩相和电气石黑云母角岩相、电英岩质沉积砾岩和电英岩质风化壳等,将另文论述。
3 构造岩相学独立填图单元控制因素、形成机制与成相-成矿规律
基于前期对海南丰收钨铯铷多金属矿床与电气石岩浆隐爆角砾岩相系-电气石角岩相系、智利月亮山 IOCG 矿床与电气石岩浆隐爆角砾岩相系 (方维萱等,2009;方维萱,2012)、云南个旧锡铜多金属矿床与电气石岩浆隐爆角砾岩-电气石热液隐爆角砾岩相系、甘肃录斗艘—下看木仓金矿区与电气石岩浆隐爆角砾岩相系、陕西银硐子银铜多金属矿床和桐木沟锌矿床电气石钠长石岩-电气石铁白云石钠长隐爆角砾岩相系、甘肃北山南部变质电气石岩(脉)研究,对重要电气石岩-电气石角砾岩构造岩相类型与独立填图单元进行划分,为构造岩相学填图理论和创新技术提供专项知识库建设提供底层知识结构储备。
3.1 海南省儋州丰收钨铯铷-铌钽多金属矿床
海南儋州铯铷多金属矿床取得了显著进展(仝长亮,2014),以铯伴生矿产指标为依据,导致项目停滞不前。缺乏主矿产或铯矿工业指标论证成为关键难题。海南茂高矿业有限公司委托有色金属矿产地质调查中心开展铯铷赋存状态研究,发现了钻孔岩心内W-Cs-Rb异常与白钨矿共生等现象,证明具有寻找钨矿床前景。以钨矿为主矿产的新勘查思路,经过有色金属矿产地质调查中心补充详查,探获查明资源量(333+334)WO3资源量 3.2 万 t,矿石量 1154 万 t,矿床平均品位含 WO3为 0.28%,矿床规模为中型;矽卡岩/角岩型铯(伴生铷钨)的矿石量 807.33 万 t,Cs2O 为 6147 t,矿产资源量已达大型规模。海南省儋州丰收中—大型钨铯铷铌钽多金属矿床初具工业规模,与钨矿体同体伴生的铯铷矿产量仍待详细厘定。
在该矿区内,钨铯铷钴矿石自然类型有金云母矽卡岩型、电气石金云母变矽卡岩型、电气石黑云母变矽卡岩型、电气石石英脉型、电气石热液角砾岩型。铌钽锂铯铷矿石的自然类型有电气石二云母型、电气石石英白云母型、电气石云英岩型。在矽卡岩型钨铯铷多金属成矿关系上,主要构造岩相学序列是:①早期电气石-钾钠硅酸盐化蚀变相/石榴子石-透辉石相(干矽卡岩阶段)。在早期干矽卡岩化阶段形成了石榴子石-透辉石相矽卡岩,伴有少量石英-电气石化蚀变。但在闪长岩侵入体内接触带,形成了石英-电气石-钾长石-钠长石为主组成的电气石-钾钠硅酸盐化蚀变相(酸性—碱性交代作用)。它们多发育在闪长岩的下岩滴端周缘、闪长岩三向围限的岩凹构造部位和 2 个岩枝之间,属岩浆热液成岩成矿系统的根部相,也是岩浆气囊构造边缘相。②中期金云母-透闪石-阳起石-电气石-白钨矿阶段(湿矽卡岩阶段)。退化蚀变矿物组合为电气石、金云母、黑云母、阳起石、透闪石、石英、绢云母、萤石等,它们形成于气成高温阶段。③ 晚期蚀变矿物组合为电气石、石英、绿泥石、萤石、方解石和绿帘石,形成白钨矿-电气石-萤石-方解石石英细脉,它们叠加在矽卡岩相和角岩相之中,前者以含钨铯铷矽卡岩型矿石,后者为含钨铯铷蚀变黑云母变矽卡岩(角岩)型矿石。从电气石黑云母闪长斑岩侵入岩体内接触带到外接触带(图5a),具有显著的蚀变构造岩相学分带,侵入接触带构造是主要控制因素,岩浆热液角砾化作用可能是主要形成机制,对矽卡岩型、角岩型和热液角砾岩型钨铯铷同体共伴生成矿具有显著控制作用。
图5海南丰收钨铯铷矿床岩浆侵入构造样式与构造岩相特征
a—111线构造岩相学剖面图;b—网脉状电气石化、硅化黑云母钾长石蚀变岩;c—含白钨矿电气石蚀变二长斑岩;d—电气石黑云母闪长斑岩与网脉状电气石石英钾长石蚀变岩;e—碎裂岩化相电气石黑云母角岩内裂隙中细脉状和串珠状白钨矿;f—电气石岩浆隐爆角砾岩相与电英质热液角砾岩相,角砾为白钨矿、电气石二长斑岩和电气石碎裂状角岩;g—白钨矿电英质热液角砾岩;h—电气石岩浆隐爆角砾岩相,电气石蚀变二长斑岩中白钨矿热液角砾(D=4~2.5 cm);i—电英质热液角砾岩;j—含棱角状白钨矿(D=3.5 cm)角砾的电英质热液角砾岩;k—含溶蚀流变状白钨矿角砾的电英质热液角砾岩
(1)内接触带:电气石-钾硅酸盐化蚀变相(热液角砾岩,图5b)。主要产于电气石黑云母闪长斑岩侵入体内接触带,形成了电气石钾长石石英脉、电气石硅化脉、电气石长英岩化脉和 mm 级细网脉状电气石。这些脉体中均含有星点状白钨矿和细脉状白钨矿,具有显著液压致裂角砾岩化和热液角砾岩化相特征,它们记录了岩浆气囊构造储集内成矿流体并沿热启原生裂隙系统发生了大规模排泄成矿事件。在黑云母闪长斑岩枝周缘,含矿热流体注射作用形成了30~50 cm宽的白钨矿石英电气石岩和白钨矿电气石岩脉。白钨矿角砾具有矿浆角砾岩和热流体角砾岩特征(图5g~k)。热液充填作用在碎裂岩相黑云母角岩相热启裂隙中形成了串珠细脉状白钨矿脉,如DZK1051和ZK1119钻孔等(图5c)。
(2)正接触带:电气石黑云母硅化蚀变岩相+电气石硅化黑云母热液角砾岩相+热液角砾岩化相透闪石黑云母变矽卡岩/黑云母透闪石变矽卡岩相。电气石化强烈部位指示了强酸性偏氧化环境,磁黄铁矿不发育。但在金云母矽卡岩-透闪石金云母矽卡岩中,磁黄铁矿呈网脉状、浸染状和团块状发育,磁黄铁矿和黄铁矿含量为5%~10%,揭示了强还原环境特征。它们揭示曾存在有强烈的氧化-还原地球化学相界面,这也是导致白钨矿沉淀聚集的地球化学岩相学机制。电气石金云母矽卡岩、电气石透闪石金云母矽卡岩、电气石二云母矽卡岩和电气石白云母矽卡岩为钨铌钽-铯铷矿储矿构造岩相,该气成高温热液主成矿期伴有强烈的热液角砾岩化和热液角砾岩相,它们是钨铯铷同体共生矿体。铯铷主要富集在金云母、钛金云母和热液黑云母,铌铁矿和铌钽铁矿为主。如 ZK1134 钻孔和 ZK1001 孔、地表探槽和Nb异常(>100×10-6)等。
(3)外接触带:在电气石黑云母角岩、电气石长英质角岩和电气石硅化砂岩、电气石石英角岩等电气石角岩相内,角岩型铯铷矿石主要分布在电气石黑云母角岩。石英脉型钨矿石由含钨电气石硅化脉和含钨硅化小脉组成,钨-铯铷矿石在空间上呈现分离富集但相邻共生,以铯铷矿体伴生钨为主,如ZK1134钻孔。
(4)在岩浆接触热变质作用较强的透闪石黑云母角岩相,发育热液交代脉体,这是角岩型钨铯铷矿体的储矿构造岩相,角岩型钨矿体内发育强碎裂岩化相或中碎裂岩化相,局部叠加热液角砾岩化相。
(5)钨主成矿阶段以第三阶段石英-白钨矿-硫化物阶段和第四阶段白钨矿-碳酸盐化阶段为主,形成了文溪坡钨铯铷多金属矿体。矽卡岩相体总体为囊状和小透镜状,矽卡岩化相带分布较广,电气石矽卡岩相(接触交代型为主)和矽卡岩化相(接触热变质型)属今后的重要找矿方向。
在文溪坡矿段钻孔控制多处电气石-白钨矿热流体角砾岩体(图5g~k),它们是钨铯铷储矿构造岩相。在角砾状白钨矿巨晶内包裹有斜长石、磷灰石、石英、铯榴石、钠长石、电气石、富铯金云母、钛铁矿、铈褐帘石等固体矿物包裹体(郭玉乾等, 2017)。金云母沿白钨矿角砾内显微裂隙充填生长,金云母属后生固体矿物包裹体,暗示铯铷载体矿物(金云母)形成于角砾状白钨矿之后。白钨矿角砾巨晶捕获包裹了先成矿物(铯榴石、钠长石等) 揭示具有矿浆角砾岩特征。铯榴石在角砾状白钨矿形成之前富集,电气石热流体隐爆角砾岩筒在海南丰收矿区东部出露 2 处,揭示深部存在隐伏电气石热流体隐爆角砾岩型钨铯铷矿体。寻找和系统钻孔控制电气石-含铯榴石白钨矿热液角砾岩体是今后主攻方向。
3.2 智利月亮山IOCG型铁铜金钴矿床
成矿构造岩相是主岛弧带、弧内盆地、主岛弧带反转构造及构造岩相。①主岛弧构造带。在智利中生代火山岛弧带以中—晚侏罗世拉内格拉组为主,形成了钙碱性侵入岩系列和 IOCG 成矿带。在智利月亮山 IOCG 矿区,印第安纳组(Ksi)以绿色和灰白色偏碱性安山质熔岩、角砾岩、集块岩为主,近南北向长 27 km,东西宽度 1~5 km,属残余火山喷发中心洼地相。火山喷发中心相为火山熔岩丘高地相,向外依次为缓倾斜的火山熔岩相和火山角砾岩相,辉石安山质熔岩相和层状角闪石玢岩,它们是似层状 IOCG 矿床的含矿层位和成矿构造岩相。②幔源铁质超基性岩墙(铁质苦橄岩类,成矿构造岩相)是寻找 IOCG 型矿床标志。磷灰石角闪透辉石岩或呈独立岩墙群产出,常伴有铜铁矿化现象。磷灰石角闪透辉石岩含 SiO2 含量 49.12%~50.38%,具有明确富集 Fe2O3、FeO、CaO、MgO和 P2O5 特征,含(Fe2O3+FeO)为 13.61%~18.62%,MgO 为 12.13%~13.69%)和 CaO 为 13.05%~19.06%,P2O5 为 0.63%~0.80%,按照国际地科联标准 MgO≥ 12.00% 为苦橄岩类,(Fe2O3+FeO)>12.00%,本区磷灰石角闪透辉石岩属于铁质超基性岩含 TiO2< 0.14%,低钛系列的 IOCG 矿床。③近南北向 EL En‐ cierro韧性糜棱岩相带属主岛弧带反转构造,北北东向长 55 km、宽 400~1500 m,倾向南东(110°~120°),倾角 55°~80°,属于早白垩世阿塔卡玛断裂主要分支。该反转构造带从月亮山矿区通过,在 ZK35-1揭露了糜棱岩相闪长岩(图6a)。该糜棱岩相(Kmi)向西侧与 Sierra Cucharas 二长闪长岩 (Kmg)接触,东侧与印第安纳组(Ksi)火山岩和二长闪长岩和闪长岩(Kmd)接触。在该糜棱岩相-糜棱岩相带内,构造面理置换强烈,构造面理有毫米级石英-长石条带、片状黑云母、定向化排列的角闪石和不透明矿物等组成,S-L构造透镜体和水平-近水平拉长线理发育,揭示具有显著平移走滑作用;S型不对称褶皱、S-C 组构、σ 和 δ 旋转碎斑系等揭示经历了强烈剪切构造作用。④叠加深成岩浆弧以古新统塞兰特阶次火山岩侵入相(Tga)细粒闪长岩和二长闪长岩(Tga)侵入体为主。电气石细粒闪长岩-电气石石英二长闪长岩侵入于成层斑状安山岩中,发育铜金银矿脉。经解剖建相后,智利月亮山 IOCG 矿区构造岩相学独立填图单元主要有电气石二长斑岩、电气石蚀变闪长斑岩、电气石岩浆热液隐爆角砾岩、含电气石磷灰石透闪石透辉石岩、赤铁矿-电气石-钾长石热液隐爆角砾岩,它们属于成矿构造岩相(图6a),使用这些独立填图单元进行大比例尺构造岩相纵剖面填图,取得了显著的效果。
在月亮山 IOCG 铁铜金钴矿床和邻区,储矿构造岩相包括北东东向和北西向脆韧性剪切带、近南北向断裂带、岩浆热液角砾蚀变相、似层状岩浆热液角砾岩筒和近直立电气石热液角砾岩筒等(图6a)。 ①月亮山—尼格鲁脆韧性剪切带,从月亮山铁铜矿区中部穿过(图6e),北东东向向长度 20 km,宽度 100~800 m。由2条断层带相伴共同组成了大型S-L透镜体,呈穿层切割了印第安纳组(Ksi),它们连通了深部隐伏二长岩和闪长岩岩体,S-L 构造透镜体常为储矿热液角砾岩相。②北西向断裂组形成晚于北东东向脆韧性剪切带,左旋平移并错断了北北东向糜棱岩化相带,角闪石辉石玢岩墙充填于北西向断裂带内。在月亮山铁铜矿上下盘围岩常为角闪石辉石玢岩墙,局部可见与辉石闪长岩形成连续过渡相,具有明显磁铁矿化,或磁铁矿矿层产于角闪石辉石玢岩-辉石闪长岩之间。角闪石辉石玢岩内阳起石化、黑云母-阳起石化、石膏化和绿泥石-钠黝帘石化发育。③铁铜矿脉群和电气石热液角砾岩相,沿月亮山 3 号矿段近南北向压剪性透镜体-断裂带分布,与东部二长闪长岩和闪长岩侵入过程有密切关系。④火山岩-侵入岩主要有辉长岩-辉绿岩-闪石玢岩、碱性系列铁质-富铁质的闪长岩-二长闪长岩-二长岩、玄武安山岩-安山岩-粗安岩。在智利月亮山 IOCG矿区东侧,电气石钠长石二长斑岩-电气石蚀变闪长斑岩边缘相,脉带状、细网脉状和浸染状电气石-磁铁矿化含矿蚀变构造岩相发育,形成了低品位磁铁矿化体。磁化率在 20×10-3~100× 10-3 SI,侧向岩浆侵入-热液隐爆作用形成了不规则似层状岩浆热液隐爆角砾岩和两侧铁铜矿体(图6)。电气石二长斑岩-含电气石磷灰石透闪石透辉石岩(岩墙)以垂向侵入为主,为垂向热液隐爆角砾岩筒供给了成岩成矿物质,以赤铁矿-钾长石-电气石相为特色。④岩浆侵入构造-热液角砾蚀变带主要分布在月亮山铁铜矿区中部和东侧,在矿区东部石英闪长岩和二长闪长岩(Kmd)西侧边部,宽 500~1500 m。在二长闪长岩边部发育赤铁矿-电气石-绢云母-钠长石和赤铁矿-电气石-钠长石化蚀变带,南北向长度为3000 m,东西向宽1800 m,出露面积5.4 km2。在月亮山铁铜矿区南部3号铁铜矿段中,ZK12-3、ZK0-2、ZK3-1、ZK19-1和 ZK11-2在深部均揭露了石英闪长岩和二长闪长岩(Kmd),南北向长度为 1000 m,揭露深度为 200~300 m,说明石英闪长岩和二长闪长岩(Kmd)向西向深部侧伏,局部形成了舌状侵入体和岩枝,这种侵入构造对于铁氧化物铜金型矿体形成十分有利,如在 ZK0-2钻孔。在石英闪长岩和二长闪长岩中发育赤铁矿-绢云母-钠长石蚀变带,钻孔工程证明地表蚀变带同样向西向深部侧伏。在月亮山铁铜矿区北部侵入构造蚀变带为北西向,长度2000 m,走向310°,南西— 北东向宽800 m以上,出露面积1.6 km2。总体上看,侵入构造带和赤铁矿-电气石-钾钠硅酸盐化蚀变带(成矿-储矿构造岩相)近南北向长度达6000 m以上,宽度在 800~1800 m,出露面积和深部工程揭露面积合计在7.5 km2 以上。⑤电气石热液角砾岩相-电气石岩浆角砾岩相,在 6~12 勘探线地表、坑道和小规模露天采场中,揭露出含矿蚀变网脉状角砾岩体,面积为 300 m×800 m。含铜磁铁矿呈网脉状、脉状和角砾状等不同形态产出。硅化较强时,铜硫化物明显富集。电气石热液角砾岩相带在月亮山铁铜矿区北部和中部地表均出露,北部出露宽度 50~200 m,长度 2000 m。中部含矿电气石热液角砾岩带宽 500 m,长度 2500 m。在月亮山 3号铁铜矿段, 0~12 勘探线之间,钻孔中系统揭露和控制,南北向长 1500 m,宽度 800 m。磁铁矿黑电气石矿浆角砾岩发育(图6f、g)。⑥似层状岩浆热液角砾岩构造系统底部和顶部有利于形成似层状铁和铁铜矿体。铁铜矿体产于印第安纳组(Ksi)基性火山熔岩及火山角砾岩中,铁铜矿体规模和厚度较大,铁品位高,成矿元素有 Fe-Cu-Au-Ag-Mo,以赤铁矿化气孔状磁铁矿矿浆角砾岩为主(图6c、d、f、g)。铁铜富集成矿明显受火山喷溢成矿作用和岩浆热液叠加成矿作用复合控制,铁铜矿体定位受同岩浆侵入期脆韧性剪切带次级同生断裂控制,它们受层状火山角砾岩相体控制明显,铁铜矿体产于火山喷溢期(苦橄质基性火山熔岩)和火山喷发沉积期(基性凝灰岩)。⑦板状—脉带型铁铜矿体产于近直立热液角砾岩筒内。热液角砾岩体受二长斑岩-二长闪长岩复式侵入控制,这类铁铜矿体(群)是在热液角砾岩体中受张剪性断裂带和张裂隙控制。在块状似层状铁铜矿体下盘发育此类型矿体。在空间上的分布规律也比较明显,走向上北部为脉状、网脉状产出,厚度较大,南部变为细网脉状,厚度逐渐变小(图6a、b);垂向上上部为脉状产出,往深部脉体少,矿脉加宽。围岩蚀变主要为硅化、绢云母化、绿泥石化、绿帘石化、石膏化、碳酸盐化等,在空间上垂向蚀变分布规律也比较明显,由上到下为赤铁矿-电气石-泥化热液角砾岩相→铁钾质蚀变-电气石热液角砾岩相→阳起石铁钠质热液角砾岩相。
图6智利月亮山IOCG型矿床与电气石角砾岩构造系统
a—月亮山IOCG型铁铜金钴矿床二维构造岩相图;b—月亮山3号铁铜矿段电气石热液角砾岩筒与脉带型铁铜矿体;c—碎裂状气孔磁铁矿矿石,赤铁矿、氯铜矿和泥化蚀变沿磁铁矿裂隙分布;d—蚀变黑电气石磁铁矿矿浆角砾岩;e—糜棱岩化相含铜赤铁矿化磁铁矿热液角砾岩;f— 气孔状蚀变黑电气石磁铁矿矿浆角砾岩;g—蚀变气孔状磁铁矿黑电气石岩浆隐爆角砾岩
在智利月亮山-GV 地区,电气石岩-电气石角砾岩相系的主要控制因素是:①含电气石火山熔岩-火山角砾岩、电气石闪长岩和电气石蚀变二长斑岩,这些火山喷发-岩浆侵入构造岩相是主要控制因素,多期次火山热液-岩浆热液叠加作用是主要形成机制。②似层状岩浆热液角砾岩构造系统成相-成矿机制主要是火山喷发-火山热液交代蚀变作用,电气石闪长斑岩边缘部位的岩浆气囊构造侧向隐爆作用和电气石蚀变二长斑岩垂向隐爆作用叠加,形成了似层状 IOCG 型铁铜金矿体。③近直立热液角砾岩筒以电气石蚀变二长斑岩和电气石闪长斑岩垂向岩浆隐爆作用为主,它们为角砾状-板状-脉带型铁铜矿体群储矿构造岩相。
3.3 甘肃录斗艘锑金矿床与电气石岩浆隐爆角砾岩筒
在录斗艘—下看木仓金矿区,水平蚀变构造岩相分带结构(独立填图单元)可划分为,①内带:电气石岩浆隐爆角砾岩相(石英-电气石-钾硅酸盐化蚀变带)+含脆硫锑铅矿毒砂白云石云英岩。②中带(内):赤铁矿-电气石-泥化-硅化热液角砾岩相 (赤铁矿-电气石-高岭石Wx蚀变带,高级泥化相)。中带(外)赤铁矿-电气石-高岭石Px中级泥化相,它们向深部均相变为赤铁矿-电气石-伊利石热液角砾岩相→电气石黄铁绢英岩相(黄铁绢英岩相+硫化物白云石云英岩相)。③外带:沸石-青磐岩化相带(内外带)和外带青磐岩化相。从地质产状、成岩成相和成矿角度看,5种控制的地质因素分别是:构造控制、层位和岩性控制、侵入岩体穹顶构造控制、岩浆气囊构造、岩浆气成热流体分异控制。
(1)构造控制:电英岩、赤铁矿-电气石-泥化热液角砾岩和电气石热流体角砾岩,均受成矿期断裂带、热启层间断层控制和岩浆隐爆角砾岩筒控制。 ①电气石化花岗岩-电气石化花岗闪长斑岩侵入岩体因内压力超过临界围压或断裂释压,在它们岩穹顶构造形成了电气石岩浆隐爆角砾岩筒(墙)和锑金矿体。②富电气石-电英质热流体沿断裂带隐爆-注射作用,沿断裂带形成了断控型电气石热流体角砾岩-岩墙状电英质热流体隐爆角砾岩,形成了脉带型金锑矿体。如下看木仓金矿区地表赤铁矿-电气石-泥化蚀变带和深部含金铅锌电气石岩浆隐爆角砾岩、录斗艘金矿区地表电英岩和电英质热液隐爆角砾岩。③电气石化花岗岩-电气石化花岗闪长斑岩,对热液隐爆-液压致裂作用、岩浆热液混合作用与地下水等流体循环体系控制显著并形成了热液蚀变-成矿中心。向外形成了放射状断裂组和缓倾斜似层状断裂组,这些断裂组+侵入构造+ 围岩岩性+热流体成分五重耦合结构,共同控制了环形蚀变构造岩相分带。从内到外蚀变构造岩相分带结构是电气石蚀变花岗岩+电气石蚀变花岗闪长斑岩(热液中心相,侵入岩体)→电气石岩浆隐爆角砾岩相(热流体隐爆角砾岩筒+岩墙状隐爆角砾岩带,成矿中心相)→赤铁矿-电气石-高岭石 Wx-硅化热液角砾岩(高级泥化相+硅化热液角砾岩,成矿中心部位)→赤铁矿-电气石-高岭石Px热液角砾岩(中级泥化相,成矿中心相)→沸石-青磐岩化相,这些特征揭示具有斑岩型金矿床潜力大。
(2)层位和岩性控制:受中—下三叠统华日组 (T1-2)层位控制显著,华日组中岩段发育流纹质火山角砾岩+火山集块岩+火山崩塌-坍塌岩块,它们为火山口相标志,电气石角砾和火山弹、条带状石英电石气岩、电气石火山角砾岩等,主要受英安质火山-流纹英安质火山岩-流纹质火山岩等3种岩性控制。在电气石蚀变英安斑岩-电气石蚀变英安质熔结火山角砾岩、电气石蚀变流纹岩-电气石蚀变流纹质熔结角砾岩、次火山岩侵入相电气石岩浆隐爆角砾岩内,发育石英-电气石化,电气石呈球粒-珠滴-角砾-电气石火山弹等多样化形态,电气石和火山角砾的蚀变晕圈结构发育。在上述构造岩相中分布的Au-Sb-Sn-Pb-Zn异常、电法异常、蚀变矿物异常和遥感蚀变色彩异常,它们是圈定金锑勘查靶位的勘查准则。
(3)侵入岩体穹顶构造部位控制。在花岗闪长斑岩和花岗斑岩的穹顶构造,形成了缓倾斜似层状含金电气石泥化蚀变岩和电气石热液角砾岩,它们是金锑富集成矿有利部位和最佳储矿构造岩相。
(4)电气石岩浆隐爆角砾岩相。分布岩浆气囊构造周缘,以“浆-气-液-固”四相隐爆和“浆-气-液-固-超临界流体”五相分异作用为主导,它们协同耦合作用,共同控制了电气石岩浆隐爆角砾岩筒构造系统。其中:电气石化花岗闪长斑岩-电气石化花岗斑岩-电气石化石英斑岩是成相-成矿母岩,它们是岩浆气囊构造主要物质组成,也是成岩-成相-成矿-能量-物质-热应力场的供给源(成矿系统根部相),它们是成矿-储矿构造岩相。
(5)岩浆气成热流体分异控制。赤铁矿电英岩-赤铁矿石英电气石岩属髙氧化态强酸性成岩成矿流体(超临界流体)形成的主要产物,对于形成锡石电英岩-锡石石英电气石脉型锡矿床最为有利。 ①在锡石-硫化物-电气石脉和含金锑电英岩脉中,电气石被包裹在铁白云石-方解石和菱锰矿-铁白云石中,它们属于最晚期电气石(第三期),指示了高氧化态强酸性流体与偏还原态碱性流体的流体混合机制导致矿质沉淀。电气石包裹硫化物并紧密共生,暗示还原性成矿流体与氧化态强酸性成岩成矿流体(超临界流体)混合作用导致矿质聚沉。 ②在电气石黄铁绢英岩和含锡石黄铁绢英岩中,部分自行晶束状和放射状电气石与白云母紧密共生,电气石-锂云母-白云母呈现连晶镶嵌结构。锡石与毒砂-黄铁矿共存,指示了氧化-还原环境的急速变化,有利于金富集在硫化物中。含锡石电气石钾伊利石绢英蚀变岩中,锡石-电气石紧密共生,髙氧化态强酸性有利于锡石富集,含锡电气石绢英岩是锡矿床主要工业类型,即含锡电气石绢英岩-含锡云英岩;它们也是寻找金锡共生成矿的理论依据。
电气石属贯穿性矿物,呈黑色、黑绿色和墨绿色,柱状、纤维状、放射状和伟晶状自行晶集合体,在碎裂岩相内,呈现团块状、碎裂状石英电气石岩、碎粉状电气石集合体。经综合研究表明(图7):
图7录斗艘锑金矿区电气石环带结构与背散射扫描图像-能谱分析
(1)在矿物地球化学特征上,按电气石含 B2O3 10.80%、H2O 2.34% 估算,总量在 99.25%~100.88%,主要为铁电气石和铁镁电气石,可细分为镁电气石(MgO/FeO≥3.00)、高镁的铁镁质电气石 (MgO/FeO>1.30)、铁镁质电气石(MgO/FeO 在 0.80~1.22)、铁电气石(MgO/FeO<0.64)等。从早到晚期,由铁电气石逐渐向镁电气石转变并形成了震荡环带结构(图7)。早期铁电气石(MgO/FeO< 0.64)中富集 Al2O3和 SiO2含量,Al2O3/CaO 值≥17.5, SiO2/CaO值≥20,具有偏酸性成岩成矿环境。中—晚期电气石中明显富集Ti-Ca-Mg,中晚期富镁的铁镁电气石中 MgO/FeO 值为 1.0~3.0,富集 CaO (2.01%~2.46%)和 TiO(1.05%~1.18%)含量,在微量元素上,V、Cr 和 F 也相对富集,富集 CaO 含量暗示具有偏碱性成岩成矿环境,它们多与方解石-白云石共生。电气石中具有微量Sn富集,与锡石和铁电气石紧密共生相吻合。
(2)电气石共有 3 期。①早期电气石多呈团块状和热液角砾状产出,多呈自行晶长柱状、晶簇状和不规则状,发育碎裂岩化和细粒化,它们与石英和闪石类矿物共生。在花岗闪长斑岩中,斑晶和基质由石英、电气石和白云母替代,形成石英-电气石-水解钾硅酸盐化蚀变相,多成团块状和脉带状。在蚀变花岗闪长岩顶边部,形成了电气石化、电英岩化、电气石云英岩化和电气石绢英岩化,电气石呈网脉状、细网脉状和浸染状分布在蚀变花岗闪长岩中,形成了电气石蚀变花岗闪长岩,它们为岩浆气囊构造部位,多以低品位金矿体为主,也是寻找深部斑岩型金铜矿床标志。②中期电气石呈短柱状与石英共生,与电气石蚀变花岗斑岩和电气石岩浆隐爆角砾岩密切有关,形成电英质热液角砾岩型和电英岩型金矿石,电气石多呈柱状、条带状,横截面可见清晰的环带结构(图7),电气石呈二次角砾化、细脉状和网脉状穿插分布。伟晶状电气石岩和多孔状电气石岩属于结晶核相,石英发育气孔构造和溶蚀空洞,空洞内发育自行晶电气石和黏土矿物充填物。它们是金锑成岩成矿中心相。③晚期电气石呈自行晶长柱状和菊花放射状,与白云石-铁白云石共生。
(3)共生矿物类型。①硫化物类包括黄铁矿、毒砂、闪锌矿、脆硫锑铅矿和辉锑铅矿。黄铁矿和毒砂等载金矿物以浸染状沿电气石粒间充填,黄铁矿和毒砂多形成于电气石之后,相互镶嵌关系不密切,黄铁矿沿电气石集合体边缘嵌布。局部黄铁矿-毒砂矿浆角砾岩镶嵌于电气石岩浆隐爆角砾岩和电气石热液隐爆角砾岩内,黄铁矿-毒砂电气石矿浆角砾岩属岩浆熔离和热流体相分离作用所形成。②氧化物包括石英、金红石、锆石、磁铁矿、赤铁矿、针铁矿、黄钾铁矾等。金红石-磁铁矿-电气石组合形成于深部较还原成岩成矿环境,磁化率较高(0.20×10-3~0.40×10-3 SI);赤铁矿-电气石组合形成于中上部,属髙氧化态酸性成岩成矿环境,磁化率中等—较低(0.10×10-3~0.01×10-3 SI),以赤铁矿-电气石-泥化花岗斑岩和赤铁矿电英岩为特色。赤铁矿-针铁矿-黄钾铁矾±电气石,属髙氧化态酸性成岩成矿环境,多属于岩浆注射电气石热液角砾岩前缘,热液黄钾铁矾与表生黄钾铁矾共存。③闪石类有角闪石、钛闪石、透闪石、铁阳起石、阳起石、铁闪石等。④硅酸盐类包括长石类(铵长石、钾长石、钠长石)、锂辉石、黑云母、金云母、白云母、锂云母、蛇纹石、钾伊利石、镁伊利石、高岭石、铁蒙脱石、蒙脱石、埃洛石、菱沸石、钠菱沸石。④碳酸盐类有菱锰矿、铁白云石、白云石、方解石。⑤其他有锡石、白钨矿、磷灰石、含REE磷灰石、重晶石、独居石。
(4)泥化蚀变构造岩相与电英岩-电气石岩浆隐爆角砾岩紧密共生,随着泥化蚀变相叠加强度增加,锑金品位显著升高,从上到下垂向分带显著,① 顶部和地表以钠菱沸石-菱沸石-铁皂石-方解石裂隙型碎裂岩相为主,多呈面带状蚀变带,中级泥化蚀变相受碎裂岩相和节理-裂隙相控制显著。②上部以蒙脱石-高岭石面带状环形蚀变岩相为主,中心部位赤铁矿-电气石-硅化-高级泥化蚀变带(深成高温高岭石 Wx-叶腊石-钾伊利石等),受热启裂隙带和硅化热液角砾岩控制显著。中级泥化蚀变相围绕中心部位高级泥化蚀变相外缘呈环带状分布,以高岭石 Px-蒙脱石-伊蒙混层-埃洛石为标志矿物组合。它们属锑金主要储矿构造岩相。③中部网脉状-浸染状面型钾伊利石-氨基伊利石-氨基伊蒙混层为主,它们多叠加在电气石岩浆隐爆角砾岩相和电英质热流体隐爆角砾岩相内部和周缘。它们属锑金主要储矿构造岩相。④下部为绢云母-白云母-白云石-电气石-石英相,以电英岩-电气石岩浆隐爆角砾岩-电气石云英岩-电气石黄铁绢英岩为主。它们为锑金锡储矿构造岩相。⑤根部相为黑云母-金云母-电气石-石英-电气石网脉-液压致裂角砾岩相为主,伴有氨基长石-铁阳起石-角闪石等,它们为锑金铜锡成矿构造岩相。
石英电气石热液角砾岩-电英质热流体隐爆角砾岩-电气石岩浆隐爆角砾岩相形成机制主要是火山爆发-火山热水沉积-岩浆隐爆侵位作用异时同位叠加复合作用共同形成,其分布规律如下。
(1)电气石蚀变花岗闪长斑岩-电气石蚀变花岗岩两期叠加侵位所形成,富电气石热流体侵入机制主要有 2 类,侧向隐爆作用所形成了缓倾斜电气石岩浆隐爆角砾岩筒,垂向隐爆作用所形成了陡倾斜电气石隐爆角砾岩墙(筒)。在伟晶状电气石热液角砾岩(结晶核相)中电气石与石英呈镶嵌结构,形成了伟晶-文象状石英电气石岩和多孔状电英岩,常见电气石呈包体产于石英中,电气石和石英相互包裹和矿物晶体穿插关系,指示了富石英 SiO2 型流体和富电气石Na2O-MgO-FeO-SiO2-Al2O3型流体具有强烈的热流体熔离结晶分异和不混熔作用,高氧化态偏酸性、富 SiO2型富石英流体可能属超临界流体,高氧化态偏基性的 Na2O-MgO-FeO-SiO2-Al2O3-B2O3-H2O型富电气石热流体因自极化作用具有电磁特异性。
(2)在储矿构造岩相上,以电气石岩浆隐爆角砾岩(Ybr型)-电英质热流体隐爆角砾岩相带(GTbr 型)和赤铁矿-电气石-高级泥化相(HTm)为主,含金锑黄铁矿伊利石硅化热液角砾岩-含金锑电气石黄铁绢英岩-含锑金电气石黄铁绢英岩也是主要储矿构造岩相。
(3)电气石化花岗闪长斑-电气石化花岗斑岩株(枝、墙、脉)侵入形成了电气石岩浆隐爆角砾岩相,它们属储矿-成矿构造岩相,它们叠加了碎裂岩相-碎裂岩化相(S)对金锑成矿最为有利。其周缘发育电气石岩浆隐爆角砾岩相(Ybr 型)+电英质热流体隐爆角砾岩相(GTbr型)+赤铁矿-电气石-高级泥化相和(HTm)+泥化硅化热液角砾岩相,它们属储矿构造岩相。独立填图单元有碎裂状电气石蚀变闪长斑岩脉(SMγδπT2)、岩墙(SQγδπT2)和岩株 (SZγδπT2)、电气石蚀变花岗斑岩脉(SMγπT2)、岩墙 (SQγπT2)和岩株(SZγπT2),这些独立填图单元密集区为火山穹隆组成的正向火山机构,也是金锑成矿系统中心相。因此,它们寻找深部隐伏成矿中心的勘查准则(储矿-成矿构造岩相)和钻探验证目标。
(4)在甘肃录斗艘—岗岔三叠纪陆内火山断陷盆地内和周缘,①高正磁化率-低磁化率异常过渡带位于该火山断陷盆地内部和边缘,由富含电气石的火山喷发-火山热水沉积-次火山侵入作用共同形成,它们是寻找电气石岩浆隐爆角砾岩型锑金矿床有利的勘查靶区。②火山爆发沉积作用形成了火山熔岩相电气石流纹岩-电气石流纹质英安岩-电气石英安岩,电气石呈晶屑、自形晶状、火山弹、角砾和集块等形式分布,可见流动构造和流面构造中石英-电气石呈定向排列。在火山角砾岩相电气石流纹质火山角砾岩-电气石流纹英安质火山角砾岩-电气石流纹英安质火山角砾岩中,电气石呈浑圆状—次棱角状角砾沿层断续分布。火山热水沉积形成的条带状石英电气石岩和条带状凝灰质电气石岩,发育深成高温型高岭石 Wx,电气石呈自形晶粒状成层分布,指示了局部火山洼地相和火山热液沉积中心,也是火山洼地相负向火山机构标志,以石英电气石岩崩塌-坍塌岩块相(>100 cm)+流纹岩崩塌-坍塌岩块相为火山口相为标志构造岩相,属成矿构造岩相。这种流纹质火山口相-火山洼地相区(成矿构造岩相区)以面积型低磁化率异常区伴有少量中磁化率异常为标志,指示了面型含锑金矿化蚀变体,深部找矿潜力大。③在电气石蚀变花岗闪长斑岩(次火山侵入相)区,北西向规模性高磁化率异常带内,发育北西向面带型电英岩脉和电英岩化蚀变带,指示了岩浆气囊构造分布区域,属成矿构造岩相带,它们是寻找电气石隐爆角砾岩型锑金矿体的勘查标志。
3.4 个旧老厂矿田岩浆气囊构造-电气石热流柱构造与垂向成矿分带
云南个旧老厂矿田,隐伏大型黑云母花岗岩岩基顶部高分异花岗岩形成演化,为岩浆气囊构造和电气石热流柱构造的供给了物源-能量源(图8)。蚀变花岗岩型锡铜钨矿床形成在岩浆气囊构造内,属岩浆热液成矿系统根部相,是成岩-成矿-成相系统控制因素和能量-物质-热应力场供给源区,残浆-热流体-热液-固体等四相隐爆作用和五相流体分异作用可能是主要形成机制。在老厂矿田深部形成了蚀变花岗岩型锡铜钨矿床,如塘子凹西部蚀变花岗岩型锡矿床,I 号矿脉位于隐伏花岗岩侵入体最边缘,平均品位 Sn 为 0.58%,Cu 为 1.47%,WO3 为 0.45%。主矿产为锡铜钨,共伴生组分为 Ag、Pb、 Zn、Bi、Ge、In 和 Mo;产于老卡岩体内近东西向断裂和次级裂隙蚀变带中。锡铜矿体呈脉状、细脉状、条带状和透镜状;平行排列的,似层状矿体主要受近东西向断裂蚀变带控制,次为近南北向和北东向断裂蚀变带。
在老厂晒鱼坝和 05、4033、1021 等花岗岩突起穹顶部位发育岩浆气囊构造,构造岩相时间相序是:①早期电气石-钾硅酸盐化蚀变相,呈面状分布在隐伏花岗岩顶部呈带状沿热启断裂向上延伸,正长石、条纹长石、微斜长石与石英电气石共生,沿断裂带上升演化为长英岩化蚀变脉,形成了电气石长英岩化相、电气石长英质似伟晶岩壳和萤石电气石长英质伟晶岩相。电气石-钾硅酸盐化蚀变相向富水方向演化,形成了含锡石云英岩化蚀变相,钨锡锂铍铌钽共同富集成矿。②中期为富 F-B 酸性的锂云母-萤石-电气石蚀变相,发育m级大脉状和网脉状赤铁矿电气石脉,为高氧化态的富 F-B 酸性蚀变相。早期电气石-紫红色萤石交代蚀变斜长石、黑云母和钾长石等,与热液石英和白云母共生,对于钨锡富集成矿较为有利。黄铁矿-黄铜矿化多形成于偏还原态的富F-B酸性蚀变相(萤石-电气石-锂云母化)内,黄铁矿-黄铜矿-萤石-电气石化多叠加在早期钾硅酸盐化蚀变相中。③晚期黏土化相和碱性铁锰碳酸盐化相,与二长斑岩、浅色花岗岩和早期云英岩化蚀变密切有关。以云母类和长石类矿物发生水解层状硅酸盐化蚀变为主导,它们与高分异的浅色花岗岩密切有关。在晚期铁白云石、铁锰方解石、方解石等碳酸盐矿物,与绿泥石、绿帘石、伊利石和高龄石等共生。在老厂矿田塘子凹、 4033 突起和 1021 突起等花岗岩盆状凹陷与压扭性断裂复合部位。老厂矿田 14-5 号锡矿体赋存于老卡隐伏花岗岩体株顶部 4033 突起盆状边缘蚀变花岗岩,花岗岩突起和盆状凹陷整体呈北东向分布,在 4033花岗岩突起周边 3个盆状凹陷中,分别赋存 3-1-1、14-5 和 5 号矿体。因碳酸盐岩俘虏体被花岗岩同化作用强烈,形成了绢云母化蚀变花岗岩、菱铁矿化蚀变花岗岩、菱铁矿电气石热液角砾岩、含锡石菱铁矿绢英岩、含锡石绿帘石菱铁矿绢英岩等组成的新类型蚀变花岗岩和含锡石菱铁矿蚀变岩,矿物组合为锡石-菱铁矿-毒砂-黄铁矿。发育片理化相指示经历了较强烈的构造变形,石英和菱铁矿发育波状消光,绢云母定向排列。菱铁矿-铁白云石属偏还原态的碱性碳酸盐蚀变相,尤其是个旧东区具有广泛铁锰碳酸盐岩蚀变相,形成了菱铁矿+菱锰矿→铁锰白云石→铁锰方解石→方解石蚀变组合。
从下到上,富电气石热流柱隐爆构造系分为 3 个构造岩相带,①它们发育在黑云母花岗岩株的穹顶构造(图8),浆-气-液-固四相隐爆作用和五相热流体不混溶相分异强烈。在电气石二长花岗岩穹顶构造,聚集了富含 F-Cl-B 气相挥发组分,发育电气石云英岩相+萤石电气石化蚀变相,在老厂矿田 1800~2050 m标高较为发育。触发热流体隐爆-沸腾作用主要为突然释压,形成了电气石岩浆隐爆角砾岩相,富含熔融-子晶-气-液等矿物多相包裹体。构造岩相学模式归纳为“富电气石型浆-气-液三相流体沸腾→浆气液流体隐爆”(方维萱等,2021b)。硅化电气石热液隐爆角砾岩相+硫化物硅化电气石热液隐爆角砾岩相+电气石岩浆隐爆角砾岩相,它们为岩浆气囊构造上部(富电气石气液隐爆角砾岩相)和下部(电气石岩浆隐爆角砾岩相)。电气石 (350~380° C)相发生岩浆气液相变临界线和隐爆线附近。②电气石热流体隐爆角砾岩相(岩浆气囊构造上部),位于电气石岩浆隐爆角砾岩相系或隐伏电气石化花岗岩突起。该相由硅化电气石岩浆热液角砾岩、硫化物硅化电气石热液角砾岩、萤石石英电气石热液角砾岩、电气石热液隐爆角砾岩、硅化电气石岩浆热液隐爆角砾岩等组成。网脉状热液胶结物发育(电气石、萤石电气石、磁黄铁矿毒砂、硫化物电气石网脉等),张剪性热液角砾(蚀变花岗岩)呈菱形和次浑圆状。在电气石热液角砾岩和磁黄铁矿黄铜矿矿石中发育气孔状构造。浑圆状电气石角砾与浑圆状蚀变花岗岩角砾和具有反应边结构的大理岩角砾紧密共生,多期次气液隐爆形成了大小不一的浑圆状电气石角砾。焊接物由电气石浆屑和晶屑、自行晶电气石等组成。电气石热液隐爆角砾岩形成机制为深部富电气石的超压高温的浆-液流体在上升过程中,因减压导致流体沸腾或超压突破围压导致流体沸腾,形成电气石热流体隐爆角砾岩相,构造岩相学模式属“富电气石型气-液两相流体沸腾→气液隐爆”(方维萱等, 2021b)。③电气石热液角砾岩相系为岩浆气成高温浆-液混合区域,属电气石酸性热流柱构造系统根部相。富赤铁矿石英电气石相(原生氧化态酸性成矿流体相)和富硫化物电气石相(还原态酸性成矿流体相),位于电气石岩浆隐爆-热流体隐爆角砾岩之上。
自上而下,电气石热流柱构造垂向构造岩相带是:①上部相为锡石-锂云母-蓝电气石脉,以锡富集成矿为主。在锡石-锂云母-蓝电气石脉两侧和顶部,层间碎裂岩相发育,发育似层状碎裂岩相电气石化岩溶大理岩-电气石大理岩化结晶灰岩,锡石-赤铁矿-铁锰碳酸盐化层间网脉发育,它们是白云岩型锡矿床储矿构造岩相。热液型赤铁矿中富集 Ga-In-As 等元素。②中部相为锡石-硫化物-矽卡岩-电气石脉,为锡富集成矿中心部位,伴生 W-Be-Cu。发育黑电气石和蓝电气石、石榴子石、透辉石、阳起石、萤石、长石和石英、铁方解石和铁锰白云石、白云母等。富集锡石、磁黄铁矿、黑钨矿和白钨矿、黄铜矿和辉铜矿、绿柱石等。在锡石-硫化物-矽卡岩-电气石脉两侧,发育似层状碎裂岩化电气石热液岩溶大理岩相带,它们是电气石细网脉带型锡矿床和“层间氧化矿型”锡铅铜矿床的储矿构造岩相。③下部相以长英质-矽卡岩-黑电气石脉为主,Sn-Be-W富集成矿。④根部相为石英电气石大脉+石英赤铁矿电气石大脉+赤铁矿电气石大脉,为高氧化态的地球化学酸性相,它们根植于电气石蚀变花岗岩突起和电气石热液隐爆角砾岩体之中。
图8个旧老厂矿田岩浆气囊构造-电气石热流柱构造与金属成矿分带
a—老厂矿田岩浆气囊构造岩-电气石热流柱构造系统与二维构造岩相学解析填图剖面;b—老厂2050中段三岔口东侧南帮05突起顶部电气石二长岩岩羽构造中,石英电气石脉被电气石长英质脉穿切;c—老厂矿田2050突起顶部电气石二长岩岩羽构造内张剪性结构面。电气石呈浸染状产于二长岩中、张剪性网脉状电气石-钠基白云母脉带与液压致裂角砾岩相共生;d—粗粒电气石云英岩,电气石呈浸染状和团斑状。电气石岩浆隐爆角砾岩相:e—电气石岩浆隐爆角砾岩,不规则棱角状二长斑岩角砾被网脉状电气石焊接、悬浮式溶蚀浑圆状二长斑岩角砾被电气石焊接;f—毒砂电气石矿浆角砾岩,电气石毒砂矿浆角砾和含黄铁矿毒砂角砾的电英质角砾,被流变状电气石内反应边焊接,外反应边由电气石电英质角砾岩焊接;g—电气石岩浆隐爆角砾岩,浑圆状和次浑圆状大理岩角砾、二次角砾岩化大理岩角砾和浑圆状电气石岩角砾,被浆屑、岩屑和电气石胶结。电气石热流柱构造岩相:h—电气石岩浆流入注射角砾岩,呈大脉状米级赤铁矿蓝电气石热液角砾岩脉和电英岩脉;i—电气石热液角砾岩相,浑圆状大理岩角砾和电气石岩角砾被热液电气石胶结,富电气石热流体临界沸腾作用所形成;j—电气石化大理岩,毫米级电气石细脉沿大理岩层间劈理面充填,劈理密度500条/m
4 电气石岩-电气石隐爆角砾岩的构造岩相学新划分方案
构造岩相分类需综合构造变形强度、岩相组合、成矿成藏响应和相变致灾效应等进行划分和研究,其成相机制与形成机理涉及构造-流体-岩石-表生作用的多尺度耦合,需结合构造岩相-地球物理-地球化学手段,进行建相解剖研究,在构造岩相实验填图基础上,筛分和确定这些独立填图单元的普适性,进行建立深部构造岩相-地球化学-磁化率-电性-谱学协同探测的三维融合建模,以指导深部矿体定位预测和资源勘探。本文基于构造岩相层次和分型结构理论理论依据,总结电气石岩-电气石隐爆角砾岩特征、构造岩相样式和组合和识别标志。在沉积岩-火山岩-变质岩区,基本填图单位是层位→岩性层→岩性小层,在火山喷发-岩浆侵入岩区,基本填图单位是浅成侵入岩相、次火山岩侵入相、火山喷发相、火山喷发沉积相等,电气石化-电气石岩-电气石角砾岩等独立填图单元作为构造岩相学勘查准则,其指代意义如下。
4.1 脆性层次变形样式和构造岩相组合(物理层次)
脆性变形样式和构造岩相组合包括节理-裂隙相、碎裂岩化相-碎裂岩相、构造千枚岩相、构造片岩相、构造角砾岩相,以脆韧性变形-碎裂作用等构造应力变形作用(物理层次)为主,构造空间为开放型,缺乏流体参与,以下 4 类构造岩相独立填图单元,对于构造岩相学填图具有较大价值和指代意义。
(1)节理-裂隙-劈理化岩相电英岩-石英电气石岩-电气石隐爆角砾岩。将节理-裂隙-劈理归集为裂隙集合,对裂隙密度(条/m)和裂隙充填物进行测量,有助于恢复脆性构造变形强度和对比研究,它们具有明显方向性,有助于对断裂-褶皱构造解析研究。表现为:①这些构造扩容空间(节理-裂隙-劈理带)为成岩期间的流体排泄通道,如电英岩-石英电气石岩内发育碎裂岩相叠加。②节理-裂隙-劈理化岩相为外源性热流体半/充填状态,节理-裂隙-劈理化成岩相发育程度和分布区,裂隙充填物可揭示外源性热流体形成叠加成岩作用空间位置。如电英岩裂隙面发育毫米级钠菱沸石-方解石。③节理-裂隙-劈理化岩相中,因内源性热流体和外源性热流体耦合作用,发生了较大规模的水岩反应,具有显著的化学成岩作用,为识别构造-热事件与地球化学岩相学反应界面的标志。④对裂隙类开度、长度进行测量,可以估算裂隙渗透率和裂隙孔隙度。裂隙充填度和充填物成分进行测量,可以估算叠加热流体成分类型和叠加强度。
(2)构造千枚岩相-斑点状构造千枚岩相:它们呈带状分布多与断裂带或褶皱倾伏端和褶皱核部。面状分布多为区域变形变质事件的产物,有助于恢复富电气石流体活动强度和范围。
(3)碎裂岩化相-碎裂岩相电英岩-石英电气石岩-电气石隐爆角砾岩。它们呈带状分布多与断裂带和褶皱核部密切有关。碎裂岩化相是原岩在较强的应力作用下破碎而形成,碎裂岩化相内粒化作用仅发生在矿物颗粒的边缘,因而颗粒间的相对位移不大,原岩的特征部分被保存下来。按碎斑与基质含量比例,可将碎裂岩分为 3 种类型。①初碎裂岩的基质占10%~50%。②碎裂岩的基质占50%~90%,主要粒级在 0.5~1.0 mm。③超碎裂岩的基质为90%~100%,主要粒级小于0.1 mm。
碎裂岩相由初碎裂岩、碎裂岩和超碎裂岩等组成,采用碎裂结构特征参加岩石命名,如碎裂状电英岩、碎裂状电英岩、强碎裂状电英岩等。如在海南省儋州市丰收钨铯铷多金属矿区,根据电气石角岩类中裂隙类型和裂隙密度等,碎裂岩相划分为 4 种类型。①强碎裂岩化电气石角岩(裂隙密度>100 条/m)。②中碎裂岩化电气石角岩(裂隙密度 100~50条/m)。③弱碎裂岩化电气石角岩(裂隙密度﹤50条/m),它们组成了碎裂岩相独立填图单元。 ④电气石角岩(无碎裂岩化)(裂隙密度﹤0.1条/m)。
(4)构造角砾岩相。它们主要为断裂带或侵入岩体边部的构造岩相带,如电英岩、石英电气石岩、电气石岩浆隐爆角砾岩、电英质热流体隐爆角砾岩和电气石热液角砾岩等,经构造破碎-角砾岩化后,可形成构造角砾岩,但缺乏后期热流体叠加,如电英岩质构造角砾岩、电气石岩质构造角砾岩等。
4.2 脆韧性层次的变形样式和构造岩相组合 (物理层次)
脆韧性变形样式和构造岩相组合包括糜棱岩化碎裂岩、初糜棱岩、糜棱岩化板岩、糜棱岩化花岗岩、糜棱岩化砂岩、S型面理置换和变余平行面理相间、千枚理和流变面理交切、板理和流变面理交切等。
(5)糜棱岩化相。糜棱岩化相多沿脆韧性断裂带呈带状分布,也是断裂带和断层相关褶皱带的识别圈定标志,为寻找和预测断裂-成矿流体、断层相关褶皱-成矿流体和侵入岩-断裂-褶皱-成矿流体耦合空间部位提供了构造岩相学标志。在手标本尺度上,糜棱岩化相可呈面状分布,如糜棱岩化电气石岩、糜棱岩化电气石隐爆角砾岩等。因岩石能干性不同,在具有条带条纹状具有不同成分的岩石中,能干性较弱小层常发生了韧性变形,而能干性较强的小层以脆韧性变形为主,如糜棱岩化石英电气石岩、糜棱岩化电气石流纹质火山角砾岩、糜棱岩化电气石英安质角砾凝灰岩和英安质熔岩等。
(6)初糜棱岩相。如电英质初糜棱岩、电气石初糜棱岩等,它们是脆韧性断裂带识别和圈定的标志,一般位于糜棱岩带(韧性断裂带)边缘部位。
4.3 韧性层次的变形样式和构造岩相组合 (物理-化学层次)
韧性变形样式和构造岩相组合包括电气石绢英质糜棱岩、电气石糜棱岩、电气石长英质糜棱岩、石英电气石质糜棱岩等,流变褶皱(脉体)、肠状褶皱(脉体)、Z和S型褶皱(脉体)等。
(7)糜棱岩相。如电英岩质糜棱岩、电气石糜棱岩、电气石绢英糜棱岩等。它们是圈定韧性断裂带、糜棱岩带、构造应力场强变形带的构造岩相学标志,一般位于糜棱岩带(韧性断裂带)中部。
(8)超糜棱岩相。如电气石绢英质超糜棱岩、电气石长英质超糜棱岩等,电气石糜棱片岩等,它们是糜棱岩再次经历了强烈递进变形,一般位于糜棱岩带(韧性断裂带)核心部位或强应变中心。
4.4 脆性变形-热流体耦合层次(物理-化学耦合层次)
在脆性变形-热流体叠加耦合层次上,①充填于碎裂岩化相-碎裂岩相裂隙中米级(m)硫化物-电气石属矿脉、电气石蚀变脉、锡石-硫化物-电气石脉体、含金硫化物-石英电气石脉体。电气石-金属矿物-蚀变矿物呈热液充填物和胶结物形式产出。 ②斑点状电气石千枚岩、条带状电气石片岩、电气石构造千枚岩相,含矿蚀变千枚岩。③电气石构造片岩相,含矿电气石蚀变片岩、电气石蚀变片岩等; 含电气石构造角砾岩相,含矿电气石蚀变角砾岩等。电气石脉充填程度能够揭示三者耦合程度,电气石充填程度可细分为无充填型(<1.0%)、少充填型(<30%)、半充填型(30%~60%)、多充填型 (60%~95%)和全充填型(>95%)。它们指示了岩浆热液体系与加热的地下水热液之间,发生了流体混合作用并导致矿质沉淀富集,它们属储矿构造岩相,常形成脉带型金锑矿床和钨锡稀有金属矿床。它们与构造-热流体事件、隐伏侵入岩体、断裂-褶皱构造与成矿流体等耦合部位,是重要的储矿-成矿构造岩相类型。
(9)蚀变构造千枚岩相。以标型新生矿物和结构构造参加构造千枚岩,如斑点状电气石千枚岩、条带状电气石片岩、电气石构造千枚岩相、含矿伊利石电气石蚀变片岩、电气石阳起石蚀变片岩等。它们受断裂带、断裂组、褶皱-断裂等构造控制显著,多位于断裂带、褶皱-断裂带、褶皱倾伏端和核部、断层相关褶皱带,也是构造-成矿流体耦合空间的构造岩相学识别和隐伏矿体的预测标志。
(10)蚀变构造片岩相。以标型新生矿物和结构构造参加构造片岩命名。如电气石构造片岩、黄铁矿电气石绢云母片岩(黄铁绢英岩)、含矿伊利石电气石蚀变片岩。对标型新生矿物和构造应力矿物进行矿物地球化学岩相学研究,可揭示成岩成矿物理化学条件和成矿流体成分,进行深部找矿预测。
(11)破碎蚀变岩相-蚀变碎裂岩-热液蚀变角砾岩化相。破碎电气石蚀变岩-电气石蚀变碎斑岩相-电气石热液角砾化岩相,它们为多期次碎裂岩化相叠加作用或多组构造应力场叠加变形-成矿流体的多重耦合作用所形成。如蚀变电气石碎斑岩化相和电气石热液角砾岩相分布在断裂带、层间滑脱构造带和侵入接触带,它们是构造应力与热流体强烈耦合部位。在该构造岩相带内发育大型和小型碎斑构造、S-L构造透镜体、网状节理-裂隙-劈理化相。构造碎斑岩化相缺少同构造期或构造期后热液胶结物充填;但构造-热流体碎斑岩化相伴随强烈热液充填-交代作用,填隙物和胶结物主要为热液胶结物。构造-热流体耦合结构可为先构造期、同构造期、后构造期,对角砾和胶结物类型与特征进行研究,可揭示构造-热流体耦合时间序列结构。角砾岩化相可划分为蚀变断裂角砾岩相、热液角砾岩相、构造-热液角砾岩化相等3类。根据角砾特征、构造应力场和结构面等,构造-流体动力学类型细分为压性角砾岩相、压剪性角砾岩相、张性角砾岩相、张剪性角砾岩相,可为确定储矿构造岩相动力学和构造应力场规律提供依据。
(12)碎裂岩相破碎蚀变电英岩-碎裂岩相破碎蚀变石英电气石岩。在碎裂岩相电英岩(SM 型)和碎裂岩相石英电气石岩(SSM)中,硫化物-铁锰碳酸盐化蚀变、硫化物-黏土化脉、钠菱沸石-方解石脉等,沿网脉状裂隙面形成充填-交代作用,对形成锑金富矿石和锡石-硫化物矿石十分有利。
(13)次火山侵入岩相。电气石蚀变花岗斑岩-电气石蚀变花岗闪长斑岩墙和岩株顶部,形成了育细脉状-浸染状-热液角砾状电气石,与热启-冷凝节理-裂隙-热液角砾岩化相密切耦合,电气石岩浆隐爆角砾岩分布在它们穹顶构造部位,它们属成矿-储矿构造岩相。
(14)侵入岩相。在花岗岩和花岗伟晶岩中,电气石结晶于岩浆分异晚期,与热启-冷凝节理-裂隙密切耦合,与Sn-W-Li-Be等稀有金属矿化有关,如泰国Nong Sua锡矿床(Yang et al.,2025)。
4.5 浆-气-液-固四相隐爆和五相多重耦合 (构造-物理-化学作用层次)
电气石岩浆隐爆角砾岩和电气石热流体隐爆角砾岩相形成机制以浆-气-液-固四相混合隐爆作用和浆-气-液-固-超临界流体五相多重耦合结构为主导。它们属成矿-储矿构造岩相,对于形成电气石隐爆角砾岩筒型金锑矿床和钨锡稀有金属矿床有利,但需要专项构造岩相填图恢复其构造样式和构造组合。
(15)富电气石正向火山机构(如火山穹隆等) 和富电气石负向火山机构(如火山口洼地等)。
(16)电气石热液角砾岩筒构造系统。
(17)电气石岩浆隐爆角砾岩筒构造系统(岩浆气囊构造)。
(18)电气石热流柱构造/隐蔽热流柱构造。
4.6 构造作用为主导,导生相应的特定物理-化学作用形成的构造岩相型
(19)不整面型深成复合岩溶构造岩相系统。
(20)事件型构造岩相:震积岩系与古地震事件。
(21)变形变质复合型(构造-变质作用、热液蚀变岩相、电气石矽卡岩相系)。
(22)同生构造岩块相包括层纹条带状钠长石电气石岩、电气石铁白云石钠长石岩、电气石钠长石岩等热水喷流同生构造岩块,与同生滑移褶皱带和同生断裂共生。它们与震积岩块、岩溶坍塌构造岩块、陡岸坍塌岩块具有异位异相结构,与海底喷流沉积型块状硫化物矿床有关。在火山口相,发育石英电气石岩块、电气石流纹岩岩块、流纹-英安质岩块,它们与火山爆发-岩浆隐爆作用形成的崩塌-滑塌-坍塌有关,常以浆屑焊接和循环火山热液蚀变胶结作用为主。火山洼地内构造岩相组合为流纹质熔结火山角砾岩相+流纹质熔结火山集块岩相+流纹质坍塌岩块相+电气石坍塌岩块相+条带状石英电气石岩+石英电气石热液角砾岩+石英电气石岩质沉积砾岩+沉积杂砾岩+热液蚀变角砾岩,它们指示了火山爆发-岩浆隐爆作用与循环火山热水蚀变作用-火山沉积作用-火山热液成岩成矿作用,火山洼地为同位叠加和多重耦合提供了容纳控制。
(23)异位构造岩片相。如含电气石蛇绿混杂岩片、电气石构造混杂岩片等。电气石岩与蛇绿岩在特定地质过程中共存(蛇绿岩套相型)。在俯冲带环境(SSZ 型蛇绿岩)中,蛇纹岩脱水释放的富硼流体可参与电气石形成,如东阿尔卑斯高压变质带的电气石蛇绿岩衍生流体(Xiong et al.,2024)。
(24)近代-古岩溶构造岩相(复合岩溶构造岩相);古岩溶通过多期次流体活动影响成矿,构造释压将热流体排泄进入古岩溶构造岩相内,上覆地层酸性水沿断裂渗流,形成水平-垂向复合溶蚀通道。深部含电气石酸性热流体沿断裂带循环并形成热水岩溶构造岩相,如隐伏花岗岩上方碳酸盐岩和岩溶大理岩中,发育断控型热液岩溶构造岩相带,为锡石-硫化物-电气石网脉带型锡多金属矿最佳储矿构造岩相。
4.7 沉积—表生再循环作用层次
(25)热水沉积期石英电气石热水沉积角砾岩-钠长石电气石热水沉积角砾岩相。
(26)火山热水沉积期条带状石英电气石岩-层纹条带钠长石电气石岩相。
(27)含电气石蒸发岩相。辽宁后仙峪硼矿区电气石岩,锆石 SHRIMP 定年(约 1.8 Ga)揭示与热水沉积活动有关,盆地流体萃取含 B 蒸发岩形成富 B 盆地流体交代作用形成了条带状电气石岩(Xu et al.,2004)。
(28)电气石角岩相、电气石硅化角岩相和电气石黑云母角岩相。
(29)富电气石沉积岩(物)。电英质沉积砾岩和电气石杂砾岩,河流相富电气石沉积物和山麓堆积物。
5 讨论
电气石化-电气石岩-电气石隐爆角砾岩可形成于岩浆体系(800~1300℃)或高级变质体系(< 800℃,4 Gpa),也可形成于表生环境和水下沉积环境中。电气石可在液-固两相耦合分离沉淀模型、液-气两相隐爆与气-液-固三相耦合模型、浆-气-液-固四相隐爆耦合结构和成矿成相机制(方维萱等,2021b),现对浆-气-液-固四相隐爆与五相耦合结构模型进行讨论。
5.1 电气石热流体成相成岩机制与控制因素
富电气石热流体受构造变形样式、热流体重组和热流体混合作用、岩浆-热流体-构造多重耦合结构和相分离作用、岩浆-热流体成分及其演化趋势、古地理与古气候等因素控制,主要耦合机制如下。
(1)变形样式与构造-热流体耦合机制。脆性变形和韧性变形形成不同扩容空间,在韧-脆性转换带形成渗透性差异,促进成矿流体聚集,这些构造样式与富电气石热流体具有不同构造岩相学耦合结构,对矿种类型和矿体定位控制显著。在云南个旧老厂锡铜钨铯铷多金属矿田从深部到地表,① 隐伏电气石蚀变花岗岩岩突周缘或侧翼,形成了蚀变花岗岩型锡铜钨矿床受岩浆气囊构造控制。它们旁侧大理岩中发育流变褶皱和韧性变形构造。 ②蚀变角砾岩型-矽卡岩锡铜钨矿床,受隐伏电气石蚀变花岗岩岩突周缘岩穹-岩羽构造控制显著,尤其是电气石长英质蚀变岩-电气石黄玉云英岩,形成了低品位 W-Sn-Nb-Ta 成矿。③在电气石岩浆隐爆角砾岩内和周边,形成了锡石-硫化物-电气石脉型锡矿床。成岩成矿流体作用导生的热启构造。酸性/碱性流体溶蚀、交代蚀变和热液胶结作用,如斜长石被绢云母和电气石蚀变交代形成电气石绢英岩,发生热液角砾岩化后被热液电气石胶结充填。④在电气石热流体隐爆角砾岩-电气石热流角砾岩,形成了锡石-硫化物-电气石脉型锡铜矿床。⑤锡石-电气石细脉带型 Sn-Be 矿床主要形成在电气石热液岩溶大理岩中。⑥锡石-电气石网脉带型受碎裂岩化相电气石大理岩控制。
(2)热流体重组和流体混合作用。在热变形变质过程中,通过矿物重结晶释放流体而实现热流体重组或热流体混合导致矿质大规模沉淀聚集。① 因热流体混合作用形成了示相矿物沉淀,如白云石-菱铁矿-铁白云石-铁锰白云石-菱锰矿-方解石等,指示了 Ca2+-Mg2+-Fe2+-Mg2+-CO3 2-型偏碱性流体,白云石电气石绢英岩-铁白云石电英岩-硫化物方解石电英岩,揭示了两类流体混合作用导致矿质沉淀并形成了热流体重组。②热流体交代蚀变作用,如电气石矽卡岩、硼镁石电气石矽卡岩等,指示了富 F-Cl-B 高挥发型热流体参与了热流体混合-交代作用。③富电气石热流体降温-降压作用与热启裂隙耦合作用导致沉淀,如断控型锡石-硫化物-电气石脉(网脉、细网脉)沿断裂带形成垂向成矿分带,与断裂带释压导致热流体降温-降压作用密切有关。④富电气石热水沉积体系因液压致裂和流体混合,形成了电气石热水沉积岩和电气石热水角砾岩、碧玉质电气石钠长岩等,如陕西银硐子—大西沟铜银铅锌-重晶石-菱铁矿矿床。
(3)岩浆-热流体-构造多重耦合结构和相分离作用。①富挥发分流体-残浆相因减压发生熔体-流体间不混熔,导致金属选择性富集,如含金硫化物-电气石矿浆角砾岩。流体动力学效应表现为珠滴-气泡-椭圆状电气石晕圈可作为成核中心,加速矿物结晶;如海南丰收钨铯铷多金属矿床内,巨型白钨矿角砾中包裹铯榴石等固体包裹体。②富电气石岩浆气囊构造以网脉状电气石化花岗岩、浸染状电气石化花岗岩、电气石云英岩、电气石云英岩化花岗岩、紫色萤石-电气石-黄玉云英岩、电气石白云母蚀变岩、石英电气石岩、伟晶状电气石岩等为标志,指示了富萤石-电气石等挥发组分富集部位和聚集过程。③含矿热流体在热启断裂带或先存断裂带内,因压力骤降导致热液流体沸腾或隐爆作用形成了气相-液相-固相的三相分离,如电气石热液角砾岩、电英质热流体隐爆角砾岩和岩浆注射电气石热液角砾岩等。三相分离作用导致流体中 F-Cl-B、CO2、H2S 等挥发分逸出,pH 值剧变,成相-成矿效应以金属溶解度突变并导致沉淀富集。
(4)岩浆-热流体成分及其演化趋势。①富 F-Cl-B 型热流体体系,常形成锡石-硫化物-电气石脉、萤石电气石岩、黄玉电气石岩、萤石电气石云英岩、黄玉电气石云英岩,有利于 Sn 矿床和 W-Sn-Nb-Ta 矿床。②富 F-CO2-B 型热流体体系,有利于形成电气石白云石绢英岩、硫化物-电气石-白云石云英岩、硫化物-电气石-白云石-电英岩,有利于锡矿床和锑金矿床形成。③富 B-Si-Al 型热流体体系,常形成电英岩、电英质热液隐爆角砾岩和电英质热液角砾岩,有利于形成锡矿床和锑金矿床。
(5)古地理与古气候。如热水喷流沉积作用形成的电气石钠长石碧玉岩形成于深水相拉分盆地和同生断裂带附近;而电气石蒸发岩相系形成于浅水局限潟湖环境。
5.2 高温超临界流体作用与成相-成矿机制
浆-气-液-固四相隐爆作用和浆-气-液-固-超临界热流体五相多重耦合结构模型共有4种分型结构模型和形成机制,即:超临界流体相与熔浆-固体相变分离作用、超临界流体与侵入岩体耦合结构、超临界流体与矿化蚀变构造岩相耦合结构、超临界流体与断裂带的耦合协同结构,它们是电气石岩浆隐爆角砾岩构造系统的形成机制,以固相电气石含子晶包裹体存和超临界热流体形成新生固相电气石为特色。
(1)高温超临界流体相与熔浆相-固体相的相变分离作用。高温(500~900℃)超临界流体相是浆-气-液-固四相隐爆作用后,形成五相多重耦合结构的瞬时相态,形成机理有:①浆-气-液-固-超临界热流体五相多重耦合结构和相互作用可在岩浆气囊构造内发生,也可在富挥发组分体系内或其迁移过程中相互作用,以伟晶-纹像状石英电气石岩结晶核相和多孔状石英电气石岩为标志,它们是被封闭热流体内聚结晶分异作用和流体相外排或逃逸的构造岩相学记录。②在电气石岩浆隐爆角砾岩、电英质热流体隐爆角砾岩和黄铁矿毒砂电气石矿浆角砾岩内,均可见排气孔构造及生长在这些排气孔内自形晶电气石-阳起石-石英,这些排气孔呈全充填(>95%)、半充填(约 50%)和少充填(约 25%),它们是五相多重耦合结构的构造岩相学物质记录。其中:孔壁发育粉尘状硫化物(辉铜矿和铜铅锑锡硫盐类矿物),它们记录了富电气石挥发组分的超临界流体排泄和逃逸通道,粉尘状辉铜矿和铜铅锑锡硫盐类矿物可能是它们在排泄-逃逸过程中相分异作用所形成的产物。黄铁矿毒砂电气石矿浆角砾岩内气孔构造记录了矿浆结晶过程中仍有大量气相流体大规模排泄或逃逸作用,并伴随硫化物在排气孔壁上沉淀富集。③高温超临界流体相通过改变流体-岩石-熔浆-固相和流体物理化学性质、驱动物质迁移与沉淀,它们是成相成矿过程的核心机制和关键过程,高温超临界流体相变通过热力学奇异性、非线性物质分配和构造耦合等,它们是成相成矿的核心动力学机制,超临界流体具有高溶解能力,极大提升了成矿系统内成矿物质活化迁移能力。超临界流体对金属元素的溶解能力显著增强,尤其对共价键型矿物(如金属硫化物)的溶解度可达常温流体的数百倍。超临界富水流体相通过降低介电常数和增强电离作用,促进金属离子与配体结合,形成可迁移的络合物。④高温超临界流体的相变行为可能是通过溶解-沉淀、电性调控、磁性矿物和硫化物生成(谱学可探测的微观结构) 而实现的。如伟晶状电气石硅化岩(结晶核相)表面残留溶蚀多孔状构造,这些溶蚀孔内充填了伊利石-黄铁矿等硫化物,它们呈全充填、半充填和少充填状态,揭示已经结晶的硅化石英和电气石,再次经历了更强酸性的超临界流体溶蚀作用,导致伊利石-黄铁矿等硫化物充填和金富集成矿,它们也是构造岩相-磁化率-电性-谱学联合高精度探测的理论基础,为多源信息融合建模预测提供理论依据。
(2)高温超临界流体与侵入岩体耦合协同结构。主要表现在小岩株穹顶构造、岩突-岩羽构造、岩枝构造穹顶和岩凹构造部位(图5、图6和图8),聚集富电气石的挥发分(F-Cl-B-CO2-H2S等),形成岩浆气囊构造。侵入岩体不仅供给热源并维持超临界流体的瞬时状态,岩浆体系脱气作用还可增加流体中挥发分(F-Cl-B-CO2-H2S等),进一步降低成矿元素的溶解度。中酸性侵入体是形成富电气石热流柱构造系统的能量-物质支撑供给系统(根部相);同时,高温超临界流体在岩株-岩基顶部和侧向有利构造岩相部位不断形成聚集,形成了岩浆气囊构造。高挥发组分(F-Cl-B-CO2-H2S 等)的富电气石超临界流体萃取浆相-固相中成矿物质能力较强,不断溶解和聚集 Au-Sn-Sb-Cu-W 等成矿物质,在内压力突破围岩临界压力或断裂释压,浆-气-液-固四相混合隐爆作用形成电气石岩浆隐爆角砾岩筒(带)。在个旧老厂矿田,隐伏大型黑云母花岗岩岩基顶部,高分异花岗岩形成演化过程是形成岩浆气囊构造→富电气石热流柱隐爆构造系统→电气石热流柱构造主要机制,岩浆气囊构造与花岗岩突起和岩羽构造常同位耦合。
(3)高温超临界流体与矿化蚀变构造岩相耦合结构。在浆-气-液-固四相混合隐爆作用过程中,它们可能存在与等离子体、高磁性流体、高电性流体等瞬态超临界流体耦合结构,如固相电气石自发性极化产生的静电场,富固相电气石热流体具有高电性超临界流体。①泥化多叠置在电气石岩浆隐爆角砾岩和碎裂状电英岩之上,呈同位共集叠生相体结构,金锑富集成矿。泥化蚀变相呈相邻集合关系分布其周缘(异位相邻分带结构)。超临界流体通过水岩反应促进矿物转化(如长石→黏土化蚀变),改变岩石渗透性并释放成矿元素。由于电气石具有永久的自发性电极,产生的静电场对成矿流体中金属离子(Au、Ag、Cu2+、Pb2+、Zn2+)和黏土矿物等有吸附作用,因此,富固相电气石热流体可以携带这些成矿流体和金属离子,在含金银硫化物沉淀后并伴随泥化蚀变相形成,因此,电气石岩浆隐爆角砾岩筒内及其周缘,泥化蚀变相是重要的勘查预测准则。②与铁锰碳酸盐化蚀变相,指示了偏还原碱性流体混合导致矿质沉淀。超临界流体导致的非线性物质分配和大规模矿质聚沉,临界点附近微小的温压波动即可导致流体性质剧烈变化,使成矿元素在极短时间尺度内完成瞬态成矿物质循环迁移-沉淀聚集。超临界 CO2在相变时对金等分配系数骤降,显著提升成矿效率,因此,电气石岩浆隐爆角砾岩筒内及其周缘,铁锰碳酸盐化蚀变相也是重要的勘查预测准则。
(4)高温超临界流体与断裂带耦合协同结构。 ①热流体隐爆-热启断裂带属主动型结构,超临界流体与浆-气-液-固四相处于相干约束结构,超临界流体隐爆作用突破围岩静岩压力并形成断裂-裂隙带、侧向与垂向电气石岩浆隐爆角砾岩筒。棱角状角砾、二次角砾化、溶蚀反应边等构造发育,热液电气石和硫化物多呈胶结物形式出现。形成了电气石岩浆隐爆角砾岩、黄铁矿毒砂矿浆角砾岩和电英质热流体角砾岩。②断裂触发热流体隐爆作用属被动型耦合结构,超临界流体与浆-气-液-固四相处于耦合协同放大结构,多形成岩墙状和厚板状电气石岩浆隐爆-热液隐爆角砾岩筒,发育岩浆注射热液角砾岩和电气石热流体注射角砾岩,以裂隙化电气石热液泥化角砾岩为顶端相标志。③超临界流体-断裂带双阶段耦合协同相变结构。高挥发组分(F-Cl-B-CO2-H2S 等)的富电气石超临界流体沿断裂-裂隙带运移实现降压才能触发相变,成相成矿过程曾经历两次关键降压,第一阶段富电气石岩浆体系经降压激活流体携带金属物质的迁移能力,形成了电气石岩浆注射热液角砾岩。第二阶段多与断裂-裂隙相耦合形成了二次降压和热液角砾岩化,促使矿质沉淀,发育裂隙状电气石热液角砾岩和电气石泥化热液角砾岩,金锑富集成矿。
6 结论
综上所述,本文主要结论如下:
(1)岩浆-热液体系的构造岩相学的相序结构可划分为:①岩浆高温流体期多孔状电英岩相系 (M)→②电气石岩浆隐爆期与电气石岩浆隐爆角砾岩相系(Ybr型)→③气成高温热液隐爆期与电英质热流体隐爆角砾岩相系(GTbr 型)→④富电气石高温热液期与赤铁矿-电气石-高级泥化相(HTm)→ ⑤电气石中低温热液期与赤铁矿-电气石-中级泥化相(MTbr)→⑥少电气石低温热液期与针铁矿-黄钾铁矾-电气石-中级泥化相(脉)(LTm)→⑦含B异常青磐岩化相。
(2)电气石隐爆角砾岩筒和相关相系,它们对于形成钨锡多金属矿床、锡石-硫化物矿床、锑金矿床和 IOCG 矿床等十分有利。主要受侵入岩体形成的岩滴、岩凹、岩突、岩羽、岩株(枝、墙、脉)和穹顶构造控制。似层状和平缓状电气石岩浆隐爆角砾岩筒以热流体侧向隐爆作用为主;近直立电气石岩浆隐爆角砾岩筒为热流体垂向隐爆作用为主,多期次岩浆侵入和叠加作用是形成电气石岩浆隐爆角砾岩筒关键因素。隐伏大型黑云母花岗岩岩基顶部的高分异花岗岩为岩浆气囊构造供给了物源-热能和成矿物质。
(3)浆-气-液-固四相隐爆作用和浆-气-液-固-超临界热流体五相多重耦合结构模型共有 4 种分型结构模型和形成机制,分别是超临界流体相与熔浆-固体相变分离作用、超临界流体与侵入岩体耦合结构、超临界流体与矿化蚀变构造岩相耦合结构、超临界流体与断裂带的耦合协同结构,它们是电气石岩浆隐爆角砾岩构造系统的形成机制。
(4)提出了电气石岩-电气石隐爆角砾岩的构造岩相学新划分方案,为今后构造岩相学填图理论和技术的工业应用提供了新依据和勘查预测准则。