雄村斑巖銅金礦中紅柱石的產出狀態及其熱液成因

世界上很少有來自波斯尼亞州的波斯尼亞-溫帶石礦的熱液成因紅柱石的報道（例如，美國蒙大納州的波斯尼亞-溫納巖礦床、1973年；智利東部的愛斯洛沃納巖礦床、gusal等人，1995年；印度尼西亞北部愛納西范縣礦床、丑田等人，1978年。紅柱石和西藏雄村銅金礦床廣泛分布的紅柱石（1989）被描述為瑞典中部persburg北部東部的元古代花崗巖輝長巖-英云閃長巖-花崗巖侵入體周圍的熱液。蒙古-脫氧省elkhoonan地區的熱液形成與紅柱石相似的特征。雄村斑巖銅金礦中早期鉀-硅酸鹽蝕變,強硅化帶和黃鐵礦-絹云母-石英蝕變帶(黃鐵絹英巖化帶)中均見有熱液成因紅柱石,紅柱石主要成呈三種產狀:(1)鉀長石-紅柱石-石英-絹云母/白云母組合;(2)紅柱石-石英-絹云母/白云母組合;(3)紅柱石-石英-硫化物脈,上述三種產狀確切表明紅柱石屬熱液成因,礦物組合關系特征為我們重塑了巖漿-熱液過程的P-T條件。西藏雄村斑巖型銅金礦位于西藏岡底斯成礦帶中段南緣,地處日喀則地區謝通門縣鏡內。傳統意義上岡底斯成礦帶是指東起墨竹工卡縣,西至謝通門縣,南以雅魯藏布江縫合帶為界,東西延伸約350km,南北寬約50km,相當于朱第成等(2008)劃分的南岡底斯帶中段。岡底斯成礦帶自東向西發育了一系列的斑巖-矽卡巖礦床,如著名的礦床有甲瑪斑巖-矽卡巖銅多金屬礦,驅龍斑巖銅鉬礦、廳宮斑巖銅礦、雄村斑巖銅金礦等(唐菊興等,2009a,c,2010a,b,2012;黃勇等,2011a,b;郎興海等,2010,2012;楊志明等,2005;胡正華,2011)。斑巖-矽卡巖礦床主要形成于兩個重要的地質時期:(1)古新世至始新世成礦期(65~45Ma),如沙讓,亞貴拉,蒙亞啊等(唐菊興等,2009a);(2)中新世成礦期(23~10Ma),如:甲瑪、驅龍、廳宮。兩種重要成礦期分別與陸-陸碰撞,后碰撞伸展對應。而雄村斑巖銅金礦的發現為我們揭示出了另一期重要的成礦期,即早-中侏羅世成礦期。雄村斑巖銅金礦床與西南太平洋菲律賓、斐濟、巴布亞新幾內亞帶內多數斑巖銅礦床類似,礦體富銅和金,成礦斑巖體偏中型,礦區內見有多期斑巖體:(1)成礦早期的早中侏羅世角閃石英閃長斑巖,斜長石斑晶含量較高,斑晶被絹云母強烈交代,并見有少量的石英斑晶。巖體呈北西展布,傾向北東。(2)成礦期的含眼球狀石英斑晶的石英閃長斑巖,LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為171.3±1.0Ma(Taftietal.,2009;唐菊興等,2010a)。礦化與圍巖蝕變圍繞石英閃長斑巖呈環帶狀分布,石英閃長斑巖斑晶以溶蝕狀眼球斑巖為主,并見有少量的斜長石斑晶,巖體普遍遭受早期鉀-硅酸鹽化蝕變,并被黃鐵絹英巖化疊加交代。(3)成礦晚期的含粗粒石英斑晶的石英閃長斑巖,石英斑晶粒徑可達1~1.5cm,并含較多的斜長石斑晶,巖體較新鮮,蝕變極弱。此外,礦區內出露面積最大的是分布在礦床北東面的始新世黑云母花崗閃長巖,由石英-斜長石-鉀長石-黑云母組成,具等粒花崗結構。1礦物蝕變的配置特點雄村銅金礦礦化與圍巖蝕變圍繞含眼球石英斑晶的石英閃長斑巖呈環帶狀分布,由斑巖體內向外,蝕變可以劃分為以下四類:(1)早期鉀硅酸鹽化,這類蝕變分布在斑巖體內,以鉀長石-黑云母-磁鐵礦-紅柱石蝕變組合為主;(2)廣泛分布的硅化,強硅化帶中含有大量網脈狀穿插的石英硫化物脈,基質基本被大量石英和少量白云母交代,紅柱石在強硅化帶中分布較少。強硅化帶分布在斑巖體與圍巖的接觸帶上,強烈交代早期的鉀硅酸鹽化;(3)黃鐵絹英巖化,這類蝕變分布較廣,并強烈交代早期的鉀-硅酸鹽蝕變,以黃鐵礦-絹云母/白云母-石英-黃銅礦-磁黃鐵礦組合為主,是礦區內主要的含礦蝕變;(4)晚期的青磐巖化,青磐巖化主要分布在礦區外圍,以綠泥石-綠簾石-石英-黃鐵礦-絹云母蝕變組合為特征,此外在Ⅱ號礦體還見有以陽起石-鈉長石-綠泥石-綠泥石-少量電氣石為主的鈉質-鈣質蝕變(Taftietal.,2009),早期鉀-硅酸鹽化普遍被晚期的黃鐵絹英巖化和硅化交代。鉀硅酸鹽化帶和黃鐵絹英巖化帶中含有較多的它形,半自形,少量自形晶紅柱石,紅柱石的產狀主要有三類:(1)鉀長石-紅柱石-石英-絹云母/白云母組合;(2)紅柱石-石英-絹云母/白云母組合;(3)紅柱石-石英-硫化物脈,其中以第二種組合分布最為廣泛。第一種組合主要分布在斑巖體內的鉀硅酸鹽化帶中。第二種組合在早期鉀硅酸鹽化帶,強硅化帶,黃鐵絹英巖化帶中均有分布,但在黃鐵絹英巖化帶中分布最為廣泛。第三種組合主要分布在晚期的黃鐵絹英巖化帶中。本文所指的“組合”是指礦物共存組合,不含有同時形成的意思。2柱石特征2.1紅柱石、磷灰石和紅柱石石英-鉀長石-白云母/絹云母-紅柱石組合主要分布含眼球狀石英斑晶的角閃石英閃長斑巖中,角閃石英閃長斑巖中主要礦物為石英,白云母/絹云母,黑云母,次要礦物為紅柱石,斜長石,鉀長石,并見鋯石,磷灰石,鐵白云石、金紅石等副礦物,斜長石普遍被絹云母交代。紅柱石以半自形和它形為主,常見紅柱石邊緣被白云母和絹云母交代(圖3c,4d),另外見有黑云母和絹云母中包裹的變嵌晶紅柱石(圖3d),紅柱石與鉀長石的接觸帶多不規則(圖3c,4a),但也偶見較為平直的接觸界線(圖3a,b)。與紅柱石相交或接觸的鉀長石常被絹云母或白云母沿邊緣交代(圖5c),此外也見有鉀長石中包裹有絹云母/白云母和紅柱石。上述礦物組合特征表明紅柱石是由鉀長石經熱液蝕變而成,而無論是鉀長石被紅柱石交代,或鉀長石和紅柱石被白云母/絹云母交代,其礦物組合均含有大量的石英顆粒集合體。2.2黃鐵東南角巖石學特征紅柱石-石英-絹云母/白云母組合在早期鉀硅酸鹽化,硅化帶以及黃鐵絹英巖化帶中均有分布,但早期鉀硅酸鹽化帶和硅化帶中分布較少,且不均勻。黃鐵絹英巖化帶中的紅柱石以半自形和它形為主,少見自形晶紅柱石(圖4b)。黃鐵絹英巖化中主要礦物為石英,絹云母,黃鐵礦,磁黃鐵礦,黃銅礦,紅柱石,次要礦物為白云母,另見磷灰石、鋯石等副礦物。大多數紅柱石邊緣被絹云母/白云母交代,紅柱石呈半自形和它形,并與石英交生或連生(圖4d)。在極少情況下可以觀察到紅柱石與石英、絹云母/白云母、黑云母共生,黑云母沿紅柱石解理面交代紅柱石(圖4d)。早期鉀-硅酸鹽化帶被黃鐵絹英巖化帶強烈交代,因而石英-鉀長石-白云母/絹云母-紅柱石組合較少見,而紅柱石-石英-絹云母/白云母組合分布最為廣泛。2.3紅柱石-紅柱石脈中紅柱石組構紅柱石-石英-硫化物脈分布較少,只在外圍的黃鐵絹英巖化帶中見有少量這類細脈。脈體兩側具有較強的絹云母蝕變暈。脈體較為平直,脈中硫化物以黃鐵礦為主,含少量或微量的黃銅礦,脈中紅柱石多呈半自形-它形晶,紅柱石表面潔凈,邊緣少見絹云母沿紅柱石邊緣交代的蝕變暈(圖4c)。紅柱石粒徑與石英粒徑大小基本一致,表明紅柱石-石英-硫化物脈形成于石英-紅柱石平衡環境下的相對低溫熱液環境。3熱液蝕變通過紅柱石的反應Clarke等(2005)在詳細研究全球范圍內108件含紅柱石的長英質巖石樣品后提出長英質火山巖中紅柱石可形成于以下三種情況:(1)變質作用-包括進變質作用,如過鋁花崗巖的進變質作用,退變質作用,如硅線石的轉換等;(2)巖漿來源;(3)交代作用,如交代長石,黑云母。礦相學研究顯示早期鉀-硅酸鹽化帶中的礦物組合特征為石英-鉀長石-黑云母-紅柱石-磁鐵礦,同樣的礦物組合特征在E1Salvador斑巖銅礦中也有報道(Gustafsonetal.,1995;Outhuis,1989)。鉀長石-紅柱石組合分布在鉀硅酸鹽化帶中,紅柱石交代鉀長石以及紅柱石和鉀長石被絹云母/白云母交代,紅柱石具有較低的TiO2(小于0.1%,表1),未見到紅柱石中有熔融包裹體,且紅柱石以半自形和它形為主,上述特征與Clarke等(2005)討論的交代成因紅柱石完全一致,說明紅柱石是長石熱液蝕變的產物,石英-鉀長石-紅柱石-白云母/絹云母組合指明鉀長石可通過如下反應蝕變為紅柱石:據體系相圖(圖5),早期鉀硅酸鹽蝕變形成的最低溫度為550℃(0.5kb),初始流體+K/+H比值較低。隨著體系溫度和壓力不斷降低,流體酸度以及+K/+H比值不斷升高。此時發生大規模黃鐵絹英巖化交代早期的鉀硅酸鹽蝕變,鉀長石、紅柱石被絹云母/白云母交代,交代反應式如下:(上述1、2、3反應式據Poppetal.,1980)反應式(1)和(3)會形成大量石英,而紅柱石被絹云母/白云母交代過程會消耗一部分石英,加上巖漿熱液體系富硅,因而在早期鉀硅酸鹽外圍形成強硅化帶,且硅化在整個礦體內普遍發育。黃鐵絹英巖化帶強烈交代部位,鉀化蝕變中的鉀長石和黑云母完全被石英和絹云母交代。因熱液體系+K/+H比值較高,從而形成黃鐵絹英巖化帶中的紅柱石-石英-絹云母/白云母組合,黃鐵絹英巖化中廣泛分布的紅柱石由原生長石或熱液長石蝕變而成。相對低溫環境下形成的紅柱石-石英-絹云母/白云母組合可能是在循環的大氣降水參與崩塌的熱液體系中形成的(Steefeletal.,1984)。徐文藝等(2006)報道的雄村斑巖銅礦成礦流體的δ18O值范圍為–4.7‰~+2.2‰,δD值范圍為–104‰~82‰。黃勇(2009)報道的成礦流體δ18O變化范圍為+9.3‰~+10.81‰,δD值變化范圍為–83.597‰~–92.464‰,同位素特征表明此時大氣降水已大量進入崩塌的熱液體系,并可能參與黃鐵絹英巖化蝕變過程。通常控制紅柱石形成的條件很多,如富富水,高Be-B-Li-P,高F,高Fe-Mn-Ti,但富Al2O3和流體釋放效應是紅柱石形成的最主要的兩個條件(Clarkeetal.,2005)。雄村Ⅰ號礦體火山巖/侵入巖的A12O3含量為13.08%~18.2%,主要集中在15.28%~18.08%中,鋁飽和指數A/CNK的值介于1.27~3.78之間,為過鋁質巖石(黃勇,2009;郎興海等,2010),火山巖/侵入巖富含Al2O3為紅柱石的形成提供了良好的物質條件。Gustafson等(1995)在研究智利ElSalvador斑巖礦床后也發現礦床深部早期鉀硅酸鹽化帶中含有紅柱石,上部發育強黃鐵絹英巖化。Hemley等(1980)認為深部鉀硅酸鹽化帶中的紅柱石形成于早期斑巖演化系統,而上部黃鐵絹英巖化帶中的紅柱石形成于熱液流體演化晚期階段的相對低溫環境,紅柱石與絹云母平衡相限定了體系+K/+H比值。雄村斑巖銅金礦中大量分布的紅柱石與ElSalvador斑巖礦床中紅柱石特征類似。4巖漿-熱液流體組合特征雄村斑巖銅金礦廣泛發育熱液成因的紅柱石,紅柱石主要呈三類產狀:(1)石英-鉀長石-白云母/絹云母-紅柱石組合;(2)紅柱石-石英-白云母/絹云母組合;(3)紅柱石-石英-硫化物脈。石英-鉀長石-白云母/絹云母-紅柱石組合只分布在早期鉀硅酸鹽化帶中,礦物共生組合限定早期鉀化蝕變形成的最低溫度為550℃,初始巖漿-熱液流體+K/+H比值低。紅柱石-石英-白云母/絹云母組合廣泛分布在黃鐵絹英巖