內(nèi)蒙古狼山縣東廟礦床變質(zhì)巖類的發(fā)現(xiàn)及其成因

內(nèi)蒙古狼山縣東廟礦床變質(zhì)巖類的發(fā)現(xiàn)及其成因

內(nèi)蒙古東寺大型多金屬硫鐵礦床（zn、pb、cu）位于中國北方地臺北部元古生代成礦帶西側(cè)。一些研究表明，含礦巖系狼山群（pt2ss）的組成、含礦特征和煤礦成因可分為沉積波序列（sedex）。彭潤民在含礦巖系狼山群中發(fā)現(xiàn)了變質(zhì)石英角質(zhì)巖（也被稱為“英安流紋巖”）后，發(fā)現(xiàn)了變質(zhì)石英角質(zhì)巖和其他礦物特征。如果是這樣，組合的特點(diǎn)是什么？根據(jù)巖石性質(zhì)和對變質(zhì)石英角質(zhì)巖的進(jìn)一步研究，初步確定了兩種變質(zhì)石英角質(zhì)巖的“雙向模式”。1礦區(qū)狼山群中變質(zhì)“雙峰巖”火山巖層的確認(rèn)1.1類火山巖類彭潤民曾報道,東升廟礦區(qū)的變質(zhì)石英角斑巖(后簡稱Ⅰ類)在地表基本連續(xù)產(chǎn)出,順勘探線剖面穩(wěn)定呈層.圖1和圖版Ⅳ,1(那云山露頭)更進(jìn)一步證明Ⅰ類巖石具有穩(wěn)定呈層產(chǎn)出的特點(diǎn).通過近幾年的研究,又在二組一段(Pt2ls1221)中發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)出以下兩個夾層:一是呈灰黑色—黑色的黑云鈉—更長片巖類(后簡稱Ⅱ1類),厚0.5～2.5m,其主要礦物是鈉長石+更長石+黑云母,另有少量綠泥石、輝石、角閃石、白云石,零星磁鐵礦和黃鐵礦等.Ⅱ1類巖層呈透鏡狀緊接在Ⅰ類巖層之下產(chǎn)出,在地表(圖版Ⅳ,1)和深部(圖1的②,③,④)均如此.兩者接界處無相互穿切現(xiàn)象,界線分明(圖版Ⅳ,2).這說明兩者是先后沉積的接層關(guān)系而非侵入接界關(guān)系.二是呈綠灰色—淡綠灰色的鈉—更長(角閃)綠泥片巖類(后簡稱Ⅱ2類),厚約0.4～1.80m.其主要礦物是綠泥石+鈉、更長石,另有少量角閃石、輝石、白云石等.它獨(dú)立呈小透鏡體產(chǎn)在比Ⅰ類與Ⅱ1類更靠下的層位中.Ⅱ1類與Ⅱ2類都是變質(zhì)基性火山巖類.1.2火成山巖分類的sio從表1可以看出,巖石化學(xué)成分富鈉低鉀,堿質(zhì)總量w(Na2O+K2O)高.且Ⅰ類的w(SiO2)=70.47%～73.02%,Ⅱ1類的w(SiO2)=52.00%～54.43%,Ⅱ2類的w(SiO2)=47.44%～48.86%.依據(jù)較通用的火成(山)巖分類的SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)界線,它們顯然具有“雙峰式”組合特征.1.3巖石學(xué)和多聚性巖組利用表1的化學(xué)成分扣除CO2及相應(yīng)的MgO與CaO(因巖石中含少量白云石)和H2O+,并重新調(diào)整各主要組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)后在尼格里(1954)、西蒙南(1953)、謝緬年科(1966)等多種圖解(見文獻(xiàn))中投影,都落在火山巖區(qū)(表明它們是正變質(zhì)巖),且多聚集在兩個小鄰域內(nèi),顯示出明顯的二分性(圖2,其余圖略).1.4鈉—巖石的變余組構(gòu)它們都具有變余(聚)斑狀和晶屑結(jié)構(gòu),顯示出明顯的(變余)噴出成巖特征:Ⅰ類巖石的變余斑晶以鈉長石(20個探針測定其w(An)=0～5之間)為主,另有少量石英(圖版Ⅳ,3～7);Ⅱ1類巖石的變余斑晶多是鈉—更長石(探針測定其w(An)<27),少見輝石與角閃石斑晶(圖版Ⅳ,8～12);Ⅱ2類巖石的變余斑晶以鈉—更長石為主(探針測定其w(An)<28),另有角閃石、輝石.據(jù)圖版Ⅳ所示Ⅰ類、Ⅱ1類、Ⅱ2類巖石的全部斑晶的周邊及其晶內(nèi)都有被熔蝕,周邊極不規(guī)則(呈港灣狀),并有裂開與錯位,沿片、劈理方向排列,以及有膝狀構(gòu)造(圖版Ⅳ,7,14)等現(xiàn)象與特征,可以認(rèn)定它們是變余斑晶,而非變成斑晶.基質(zhì)中普遍見有變余晶屑.鏡下易見它們有和變余斑晶一樣的被熔蝕與受構(gòu)造擠壓變形現(xiàn)象.1.5熱敏感巖石的巖石以下事實(shí)表明它們非侵入相與次火山巖相產(chǎn)物:(1)它們有如前所述的特定的產(chǎn)出層位,且新鮮未風(fēng)化的巖石肉眼都分不出礦物晶粒;(2)它們的頂、底板多為對熱敏感的白云石大理巖(圖1,圖版Ⅳ,1),而后者與它們的接界部位并無受熱烘烤、顆粒加粗變大與蝕變現(xiàn)象;(3)它們在宏、微觀上都具有與上、下地層相同期、次的片、劈理構(gòu)造,而實(shí)際上,只有同期地層受構(gòu)造擠壓后才可能具有這種特征.1.6稀土元素特征從表2和圖3可以看出:Ⅰ類與Ⅱ1類、Ⅱ2類都是輕稀土富集、重稀土虧損,且分異程度的二分特征非常明顯.1.7中元古代巖石學(xué)特性Sm-Nd體系在中—低級變質(zhì)作用中一般能保持封閉體系,可繼承原巖的特點(diǎn).對Ⅱ1類巖石做了Sm-Nd同位素分析.測定結(jié)果(表3)的fSm/Nd=-0.32～-0.34(采用虧損地幔源參數(shù)),滿足計(jì)算單階段模式年齡tDM的前提,因而所測結(jié)果可用于計(jì)算單階段模式年齡.經(jīng)計(jì)算,tDM=(1767～1867)Ma±2σ,(5個樣品)平均1805Ma±2σ,早于本礦已有鉛模式年齡((1668±80)Ma,1600～1800Ma).再結(jié)合野外地質(zhì)產(chǎn)狀,可以有效地證明該類巖石是中元古代的產(chǎn)物.Ⅱ1類巖石的εNd(t)=+5.0±2.6,意味著成巖物質(zhì)來源于(虧損)地幔.1.8變質(zhì)基性巖巖類(1)綜合上面介紹的Ⅰ類、Ⅱ1類與Ⅱ2類巖石的特征,有理由認(rèn)為它們都是變質(zhì)火山巖夾層.(2)雖然東升廟礦區(qū)的Ⅰ類、Ⅱ1類與Ⅱ2類巖石是變質(zhì)火山巖,但本區(qū)狼山群是總體為綠片巖相、局部達(dá)角閃巖相的區(qū)域變質(zhì)巖.一般變質(zhì)作用基本不改變原巖的主要化學(xué)成分,除伴有強(qiáng)烈交代作用的變質(zhì)巖(氣液變質(zhì)巖、混合巖)之外,一般變質(zhì)巖的變質(zhì)作用過程基本是等化學(xué)的,原巖的化學(xué)性質(zhì)在常量元素和微量元素含量方面均無明顯變化,尤其Ⅰ類、Ⅱ1類、Ⅱ2類巖石還具有清晰可見的變余斑狀結(jié)構(gòu)(圖版Ⅳ);因此,可以根據(jù)表1的化學(xué)成分,依據(jù)較常用的火成(山)巖(化學(xué))分類標(biāo)準(zhǔn)(酸性巖的w(SiO2)>66%,基性巖的w(SiO2)=45%～53%),并結(jié)合其變余礦物,恢復(fù)Ⅰ類、Ⅱ1類、Ⅱ2類巖石的原巖類型.Ⅰ類巖石呈灰色調(diào),其w(SiO2)=70.47%～73.02%,屬典型的變質(zhì)酸性火山巖,其化學(xué)成分和主要礦物成分均與國內(nèi)外典型的石英角斑巖相似(差別僅在斑晶以鈉長石為主、少石英斑晶),可定名為變質(zhì)石英角斑巖.Ⅱ1類巖石呈灰黑色—黑色,w(SiO2)=52.00%～54.43%,平均52.92%,當(dāng)屬變質(zhì)基性火山巖.但其化學(xué)成分又有獨(dú)特性:與國內(nèi)已確認(rèn)的變質(zhì)基性巖(表1的18,19號)和中元古代的細(xì)碧巖與玄武巖(表1的20,21號),以及正常玄武巖相比,表現(xiàn)為富Al2O3(為16.70%～17.38%,平均17.11%)與富堿質(zhì)(w(Na2O+K2O)=6.44%～7.92%,平均7.41%)、高K2O(為2.49%～3.80%,平均3.33%)、低MgO,CaO,且SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也接近或略高于基性火山巖的上限,這與其含有多的鈉—更長石與黑云母,少角閃石、輝石,缺少基性斜長石的礦物組成相吻合.因此,根據(jù)它的顏色、化學(xué)成分、(變余)礦物成分特征,很難將它歸屬某類標(biāo)準(zhǔn)的(變質(zhì))玄武巖類,宜暫定名為變質(zhì)鈉—更長玄武巖.Ⅱ2類巖石呈灰綠—淡綠灰色,w(SiO2)=47.44%～48.86%,也屬于變質(zhì)基性火山巖.它的化學(xué)成分接近國內(nèi)中元古代時期的細(xì)碧巖(表1的20號),主要礦物組合是鈉—更長石+綠泥石(+角閃石等),其原巖應(yīng)當(dāng)屬于細(xì)碧(質(zhì))巖類.雖然目前還沒有見到Ⅱ2類與Ⅰ類共層產(chǎn)出的現(xiàn)象,但已有Ⅱ1類與Ⅰ類共層產(chǎn)出的實(shí)際資料,且從地表到鉆孔深部都有良好的對應(yīng)關(guān)系(對比圖版Ⅳ,1與圖1中②,③,④).因此可以說Ⅰ類與Ⅱ1,Ⅱ2類變質(zhì)火山巖夾層,總體具有“雙峰式”組合特征.2古重要陸洋基群盆地環(huán)境(1)現(xiàn)有的研究成果表明,大陸(邊緣)裂谷以火山熔巖發(fā)育,且多為堿性、偏堿性火山巖,并具有“雙峰式”組合,其稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)往往以輕稀土富集、重稀土虧損為特征[8,11,15,16,17,18,19].本文確認(rèn)的火山巖夾層則兼具有這些特征(表1,2,圖3),且是和礦體同層位產(chǎn)出.因而可以說,在含礦二組中找到變質(zhì)“雙峰式”火山巖夾層,可以證明東升廟超大型多金屬硫鐵礦床形成于元古宙大陸邊緣的張性裂谷盆地環(huán)境;再結(jié)合無變余斑晶的多層變質(zhì)凝灰?guī)r(將另撰文介紹),則可以更直接地證明本礦在形成過程中,有明顯的、間歇性的海底火山噴發(fā)、礦床的形成與海底火山活動有關(guān).(2)礦床是綜合地質(zhì)作用的產(chǎn)物,是巖石圈系統(tǒng)的一個組成部分,礦床的形成和分布受巖石圈的組成、結(jié)構(gòu)和演化過程所控制.當(dāng)代礦床學(xué)的研究是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,只有盡可能詳細(xì)查明東升廟礦床賦礦地層的巖性組成、準(zhǔn)確地恢復(fù)其原巖、查明各巖性層(特別是變質(zhì)火山巖、凝灰?guī)r夾層)與礦層(體)的時、空關(guān)系及內(nèi)在聯(lián)系,才能深入認(rèn)識同沉積期海底火山作用與成礦的時、空聯(lián)系及其對成礦的作用,更好地探討其成礦機(jī)制.顯然,在含礦二組中確認(rèn)出變質(zhì)“雙峰式”火山巖(包括凝灰?guī)r)夾層,則可以為系統(tǒng)、綜合地研究該礦床,探討其形成機(jī)制提供巖石學(xué)信息.同時也可以為今后研究渣爾泰山—狼山—白云鄂博裂陷槽,研究對比華北地臺北緣3個裂陷槽的