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1、沉积喷流型矿化的岩石学证据 以大兴安岭南段黄岗和大井矿床为例 叶杰1 刘建明1 张安立2 张瑞斌1 YE Jie1, L IU JianM ing1, ZHANG AnL i2and ZHANG RuiBin1 1.中国科学院地质与地球物理研究所,北京 100101 2.内蒙古林西大井银铜矿,内蒙古林西县 025250 1.Institute of Geology and Geophysics Chinese A cademy of S ciences,B eijing100101,China 2.D ajing S ilver2CopperM ine,L inx i County,Inner
2、M ongolia,L inx i025250,China 2001207225收稿, 2001212220改回. Ye J, L iu JM , Zhang AL, Zhang RB.2002. Petrological evidence for exhalativem ineralization: Case studies of Huanggang and Dajing deposits inthe the southernsegment ofthe Da Hinggan M ountains,China.ActaPetrologica Sinica, 18(4): 585- 592 Ab
3、stract Exhalative m ineralizations are frequently associated w ith various types of exhalites that often provide i mportant evidence for ore genesis .The southern segment of the Da H inggan M ountains is a well2known tin2polymetallic metallogenic belt of North China where Jurassic2Cretaceous volcani
4、c2plutonic rocks are w idespread. Based on this fact, most of the ore deposits were regarded as epigenetic hydrothermal deposits in genetic connection w ith the M esozoic magmatism. However, nearly 90% of the deposits occur in Perm ian strata i mplying a close relation between m ineralization and Pe
5、rm ian strata. Case studieswere made on the Huanggang Fe2Sn deposit and the Dajing Sn2polymetallic deposit.In combination w ith geochem ical data, detailed geological, fabric, petrographical and m ineralogical studies on the exhalites associated w ith ores demonstrated that subaqueous exhalative m i
6、neralization did occur during the basin evolution at the Perm ian ti me in the southern segment of the Da H inggan M ountains, which is ignored and poorly understood,but m ight be as i mportant as the hydrothermal m ineralization connected w ith theM esozoicmagmatism.The stratiform skarns in the Hua
7、nggang deposit presents a peculiar example of exhalites .The siderite2sericite chert in the Dajing deposit, regarded as M esozoic rhyolite porphyry before this study, is a new type exhalite formed in a lacustrine basin and closely associated w ith sulfide ore characteristic of complex metal assembla
8、ge of Sn2A g2Cu2Pb2Zn. Exhalite is apparently one of the most i mportant petrological evidences for exhalative m ineralization. Key words Deposits of Sn2polymetals, Subaqueous exhalation, Stratiform skarn, Siderite2sericite chert, Petrological evidence, Southern segment of the Da H ingganM ountains
9、摘 要 沉积喷流型矿床往往有各种喷流岩(热水沉积岩)的共生,正确识别这些喷流岩经常能为认识矿床的成因提供关 键证据。大兴安岭南段是我国北方著名的锡2多金属成矿区,燕山期火山2侵入岩广泛出露,因此认为区内矿床大都是与燕山期 岩浆活动有关的热液矿床。 但是,区内近90%的矿床却产在二叠纪地层中,显示了与二叠纪沉积地层的密切联系。 本文以其中 的黄岗铁2锡矿床和大井锡2多金属矿床为例,对与矿石密切共生的热水沉积岩开展了系统的地质学、 岩相学、 矿物学和组构学 研究,并结合必要的地球化学数据,证明大兴安岭南段在二叠纪沉积盆地演化过程中可能曾经有重要的水下热液沉积喷流成 矿作用发生,尽管历来被人们所忽视
10、,但其重要性可能并不亚于燕山期的岩浆热液成矿作用。黄岗矿床的层状矽卡岩与二叠 纪海底火山活动关系密切,是一种很具特色的喷流岩;而被误认为是燕山期流纹斑岩的大井矿床菱铁绢云硅质岩可能是一种 100020569?2002?018(04)20585292A cta Petrolog ica S inica 岩石学报 通讯联系人:刘建明, E2mail: jm liumail . c2geos. ac. cn 中国科学院知识创新工程重大项目(KZCX12 07) 、 国家自然科学基金(批准号49873022)、 科技部攀登预选项目 (95 2预2 39) 联合资助. 第一作者简介:叶杰,男, 1960
11、年生,硕士,助理研究员,沉积地球化学专业, E2mail: yejiemail . c2geos. ac. cn 产在陆相断陷盆地、 与锡铜铅锌银多金属矿化有关的新类型热水沉积岩。显然,与热水沉积喷流矿床紧密共生的热水沉积岩 是认识该类矿床至为重要的岩石学证据之一。 关键词 锡2多金属矿床;热水沉积;层状矽卡岩;菱铁绢云硅质岩;岩石学证据;大兴安岭南段 中图法分类号 P618. 44; P611 大兴安岭南段是我国北方著名的锡2多金属成矿带,是 中国东部著名的大兴安岭2太行山深大断裂带以及燕山期构 造2岩浆活化带的重要组成部分。区内广泛分布燕山期陆相 中2酸性火山岩和花岗质侵入岩,其次为二叠系
12、火山沉积 岩系。区内矿床历来被认为是由燕山期岩浆活动有关的热液 形成的,如火山2次火山热液脉型、 矽卡岩型、 斑岩型(张德全 和赵一鸣, 1993;杨志达和鲍修坡, 1997; W. L iuet al. , 2001)。 但是区内近90%的矿床却产在二叠纪地层中, 且具有 整合层状矿化和受沉积相带控制的特征,显示出与二叠纪沉 积地层的密切联系。但近期工作显示,除了燕山期的热液成 矿外,在二叠纪可能还有与沉积盆地演化有关的水下喷流成 矿作用发生(J. L iuet al. , 2001a, 2001b)。我们选取其中的黄 岗铁2锡矿床和大井锡2多金属矿床为例,对与矿石密切共生 的矽卡岩(黄岗)
13、和所谓的流纹斑岩(大井)开展了系统的地 质学、 岩相学、 矿物学和组构学研究,并结合必要的地球化学 数据,为可能存在的热水沉积喷流成矿作用提出了热水沉积 岩的岩石学证据。 1 二叠纪沉积盆地演化与区域成矿特征 研究区棣属兴安地槽褶皱系的南段,东西向古亚洲洋构 造域与北北东向滨太平洋构造域在此强烈叠加。古亚洲洋是 一个复杂的多岛洋系统,散布在大洋中的众多微陆块沿俯冲 带相继与南(华北克拉通)、 北(西伯利亚克拉通)两板块的增 生大陆边缘对接碰撞,经历了复杂的盆地闭合、 拼贴碰撞造 山历史。本研究区在二叠纪时既具残留盆地性质,又显示活 动大陆边缘火山岩浆弧的特征(张德全和赵一鸣, 1993)。二
14、叠纪岛弧型火山岩广泛发育,北东向延伸的弧间海槽和脊状 隆起并列,沉积相变非常剧烈。斜贯全区的北东向黄岗断裂 带控制了二叠纪沉积盆地的演化和火山活动的发育。二叠纪 地层从下往上包括了: P1青凤山组浅海相复理石建造; P1大 石寨组以安山质为主的海相熔岩、 凝灰岩、 夹正常沉积碎屑 岩,相变非常剧烈,在黄岗梁一带的大石寨组下部还有较厚 的细碧岩; P1哲斯组(即黄岗梁组)砂板岩夹大理岩和凝灰 岩; P2林西组陆相砂岩、 粉砂岩、 泥岩夹火山岩(内蒙地矿 局, 1991, 1996)。由于沉积相变剧烈,各组之间的接触关系也 变化无常,从连续整合接触到具沉积间断的假整合,甚至微 角度不整合都有报道,
15、但整体上显示从海盆到湖盆连续演化 的特征,火山活动也具向上减弱的变化特征。下述区域成矿 特征显示了区内矿床与二叠纪沉积盆地的密切关系。(1)含 矿主岩:尽管区内基岩出露面积以燕山期火山2侵入岩为主, 但区内90%的金属矿床却集中产出在二叠纪地层中(范书义 等, 1997)。(2)矿床区域分布:明显受二叠纪沉积盆地、 沉积 相带的控制,脊状隆起北西翼早二叠世沉积厚度大、 火山岩 和大理岩发育,其中蕴藏了本区铁、 铅锌、 钨锡金属储量的 70%80% ,矽卡岩型矿床十分发育,而且矿床密集的黄岗 和白音诺两个地段正好与下二叠统沉积厚度最大、 火山岩最 发育的两个沉降中心相吻合;南东翼的矿床则较少,且
16、大多 产在上二叠统地层中,以富铜为特征。(3)大多数矿床都以层 状、 似层状矿体为特征,而且显示与二叠纪围岩地层整合一 致的产状(图1,图 2) 。(4)二叠纪地层具有高的成矿金属元 素丰度,而且局部地段能见到接近矿石品位的层状富集(张 德全和赵一鸣, 1993)。 2 克什克藤旗黄岗锡2铁矿床 2. 1 黄岗锡2铁矿床及其矽卡岩的宏观特征 黄岗锡2铁矿带产在脊状隆起的北西翼,区内出露下二 叠统大石寨组安山2玄武质海底火山岩系和黄岗梁组的碎屑 2碳酸盐岩系(图 1) 。 直接赋矿岩石为绿帘石岩、 石榴石岩、 辉 石岩、 凝灰岩、 大理岩等,而且矿带的北西侧有燕山期花岗岩 的侵入,因此一直认为是与燕山期花岗岩有关的接触交代矽 卡岩型矿床(杨志达和鲍修坡, 1997)。黄岗锡2铁矿床的铁矿 石储量超过1亿吨,锡金属储量30余万吨,是一个锡2铁共 生的大型2超大型矿床。 北东向黄岗断裂带斜惯全区,二叠纪地层的区域走向与 断裂带一致。在大石寨组火山熔岩和黄岗梁组之间有一个较 稳定的含磁铁矿和矽卡岩的层位,厚度 (20 200m)和岩性组 合均变化很大,以矽卡岩
