Question

含矿花岗岩和矽卡岩特征

Answer 1

一、概述

朝不楞铁多金属矿区范围内出露的地层主要为中泥盆统塔尔巴格特组碳酸盐、粉砂岩和长英质砂岩，侵入岩为朝不楞黑云母花岗岩株，构造主要为3个倒转背斜和2个倒转向斜以及北东向和北西向断层破碎带。朝不楞黑云母花岗岩呈岩株状沿复式背斜南侧北东向压扭性断裂破碎带侵位到前述中泥盆统沉积岩地层中，并且占据了个别褶皱构造的核部。受花岗质岩浆侵入活动影响，沿岩体与地层接触带产出有一系列交代蚀变岩带。野外地质填图结果表明，从岩株边缘经内外接触带到沉积岩地层，岩相带大体可划分为：①蚀变花岗岩带；②矽卡岩带；③角岩带；④大理岩带。各岩相带宽度变化范围从几十厘米到百余米，局部地段为逐渐过渡或相互叠加关系。需要提及的是，铁多金属矿体大多在矽卡岩带内产出，两者空间分布形态完全受岩体与地层内外接触带产状所控制。因此，铁多金属矿体和矽卡岩带与朝不楞花岗岩株具密切成因联系，岩株就是铁多金属矿床的成矿母岩。

二、黑云母花岗岩株

（一）岩相学特征

野外地质调查结果表明，海西期朝不楞黑云母花岗岩呈岩株状自南向北侵位于中泥盆统塔尔巴格特组沉积岩地层，岩株南北两侧外倾，倾角45°～60°，长19km，宽3～10km，出露面积为90km²，平面上为一不规则状“E”形体。需要指出的是，除了在“E”字形中间地带分布有一系列规模大小不等的沉积岩残留顶盖外，沿黑云母花岗岩株与沉积岩接触带还产出有宽窄不等的矽卡岩带和铁多金属矿体。另外，在岩株的边缘地带也可观察到许多长短不同和宽窄不一的石英脉体以及形态各异的石英砂岩、硅化凝灰岩、大理岩和矽卡岩团块。

尽管朝不楞黑云母花岗岩株的出露面积可达90km²，但是整个岩体以岩石类型比较单一和岩相分带不明显为特征。除了在该岩株北缘分布有一条宽度为150～400m的细粒黑云母花岗岩带外，其主体岩石类型为似斑状和中粗粒黑云母花岗岩。代表性岩石样品呈灰白色－浅肉红色，似斑状结构、中粗粒和细粒花岗岩结构，致密块状构造（图版X V I-7），主要矿物组分为微斜长石（20%～30 %）、斜长石（20%～25 %）、石英（35%～45 %）和黑云母（1%～3 %），副矿物组合为锆石、磷灰石、独居石、磁铁矿和榍石。朝不楞黑云母花岗岩株黑云母⁴⁰Ar-³⁹Ar同位素年龄值为（280±5）Ma，属海西期构造－岩浆活动的产物。需要指出的是，在中粗粒和似斑状黑云母花岗岩株的局部地段，也可观察到一些大小不等和形态各异的花岗闪长岩包体。代表性岩石样品呈灰白色，中细粒花岗结构，块状构造，主要造岩矿物有斜长石（35%～45 %）、钾长石（15%～20 %）、石英（10%～15 %）和角闪石（5%～10 %），副矿物组合与前述中粗粒和似斑状黑云母花岗岩样品相同。

（二）元素地球化学

1.主元素

朝不楞中粗粒黑云母花岗岩4件全岩样品和似斑状黑云母花岗岩5件全岩样品SiO₂含量变化范围分别为71.96%～72.80%（平均值72.46%）和75.65%～77.12%（平均值76.32%）；全碱质组分（K₂0+Na₂O）含量为8.66%～9.02%（平均值8.83%）和8.28%～8.63%（平均值8.45%）；K₂O/N a₂O比值分别为1.24～1.35（平均值1.30）和1.16～1.4（5平均值为1.26）；全铁质组分（Fe₂O₃+FeO）含量分别为2.48%～2.76%（平均值2.62%）和1.61%～1.81%（平均值1.71%）；CaO含量为0.99%～1.18%（平均值1.06%）和0.17%～0.46%（平均值0.38%）；MgO含量为0.46%～0.60%（平均值0.52%）和0.10%～0.18%（平均值0.13%）。与中细粒花岗岩和二云母花岗岩平均值相比（表6-3-1），朝不楞矿区的两类花岗岩样品以富碱质组分，亏损镁铁质和钙质组分为特点。在SiO₂（%）-K₂O（%）图（图6-3-1a）中，所有样品数据点全部投绘在高钾钙－碱系列火成岩区，暗示了原始花岗质熔浆富钾的特点。

表6-3-1 朝不愣铁多金属矿区花岗岩类岩石主元素（w_B/%）、微量元素和稀土元素（w_B/10^-6）分析结果

续表

图6-3-1 朝不楞花岗岩代表性岩石样品K₂O-SiO₂图

（据Peccerilo and Taylor,1976图改编）

花岗闪长岩包体2件全岩样品SiO₂含量分别为68.26%和69.73%；全碱质组分（K₂O+Na₂O）含量均为8.75%;K₂O/Na₂O比值分别为3.35和3.62；全铁质组分（Fe₂O₃+FeO）含量为4.39%和4.24%;CaO含量分别为0.83%和0.82%,MgO含量为0.69%和0.67%。在SiO₂-K₂O图（图6-3-1a）中，2件样品数据点全部投绘在橄榄玄粗岩系列火成岩区，同样反映了原始花岗质熔浆富钾的特点。

为了对朝不楞一带花岗岩类侵入岩的岩石化学特征有一个全方位的了解，在本次工作过程中，我们对前人所获全岩主元素分析数据进行了全方位收集、整理和对比研究。根据岩相学特征和主元素含量，我们将这些花岗岩类侵入岩划分为3种类型，即未蚀变花岗岩、蚀变花岗岩和富钾长石花岗岩。未蚀变或轻微蚀变花岗岩13件全岩样品和蚀变花岗岩11件全岩样品SiO₂含量变化范围分别为71.34%～76.59%（平均值74.11%）和64.62%～78.89%（平均值73.90%）；全碱质组分（K₂O+Na₂O）含量为7.51%～8.82%（平均值8.05%）和6.63%～8.95%（平均值7.38%）；K₂O+Na₂O比值分别为1.23～1.65（平均值1.39）和1.09～4.67（平均值2.40）；全铁质（Fe₂O₃+FeO）组分含量为1.13%～3.02%（平均值1.85%）和0.86%～2.51%（平均值1.85%）；CaO含量为0.39%～2.46%（平均值1.13%）和0.39%～2.66%（平均值1.06%）；MgO含量为0.03%～1.26%（平均值0.49%）和0.19%～1.04%（平均值0.58%）。与中国花岗岩和二云母花岗岩平均值（表6-3-2）相比，朝不楞地区未蚀变花岗岩以富硅质和碱质组分，而亏损铁、镁和钙质组分为特征，相比之下，蚀变花岗岩则以富钾、硅和挥发性组分，而亏损钙质和铁质组分为特点。尽管这两类花岗岩无论是在结构构造和矿物含量方面，还是在热液蚀变强度上均存在有一定的差别，但是在SiO₂-K₂O图（图6-3-1b）中，除3件蚀变花岗岩样品外，其余21件样品数据点全部落在高钾钙－碱系列火成岩区，暗示了原始花岗质熔浆富钾之特点。富钾长石花岗岩2件全岩样品 SiO₂含量分别为75.15%和71.82%；全碱质组分（K₂O+Na₂O）含量为7.78%和10.07%;K₂O/Na₂O 比值为1.85和2.06；全铁质组分（Fe₂O₃+FeO）含量为1.45%和1.04%;CaO 含量分别为1.25%和1.09%;MgO含量为0.14%和0.38%。在SiO₂-K₂O图（图6-3-1b）中，2件样品数据点全部落入高钾钙－碱系列火成岩区，同样暗示了原始花岗质熔浆富钾的特点。

2.微量元素

为了进一步获取有关朝不楞花岗岩类侵入岩成岩环境和物质来源方面信息，对代表性花岗闪长岩包体，中粗粒黑云母花岗岩和似斑状黑云母花岗岩代表性全岩样品进行了微量元素分析，分析结果及特征比值见表6-3-1。

花岗闪长岩包体2件全岩样品铷、锶和钡含量变化范围分别为（531～546）×10^-6、（138～142）×10^-6和（204～212）×10^-6;Rb/Sr比值均为3.85；铀和钍含量为（15.0～16.1）×10^-6和（111～120）×10^-6,U/T h比值均为0.13；铌和钽含量为（41.3～43.4）×10^-6和（6.93～7.21）×10^-6;Nb/Ta比值为6.0和5.9；铜、铅和锌含量为（12.8～13.7）×10^-6,（36.6～35.4）×10^-6和（20.9～22.2）×10^-6；钼和钨含量为（2.13～2.26）×10^-6和（23.5～24.8）×10^-6。与地壳中花岗岩微量元素含量平均值相比，花岗闪长岩包体以明显富集铷、铀、钍、铌、钽、铅、钼和钨，而亏损锶、钡、铜和锌为特征。

中粗粒黑云母花岗岩4件全岩样品铷、锶和钡含量变化范围分别为（311～332）×10^-6（平均值320×10^-6）,（114～130）×10^-6（平均值123×10^-6）和（338～367）×10^-6（平均值352.5×10^-6）；Rb/Sr比值变化范围为2.45～2.74（平均值2.62）；铀和钍含量分别为（12.1～15.2）×10^-6（平均值13.73×10^-6）和（37.0～49.6）×10^-6（平均值42.43×10^-6）；U/T h比值为0.31～0.35（平均值0.33）；铌和钽含量为（15.1～17.8）×10^-6-（6 平均值16.75×10^－）和（1.41～1.76）×10（平均值1.65×10^－6）；Nb/T a比值为9.76～10.7（平均值10.2）；铜、铅和锌含量分别为（6.16～9.42）×10^-6（平均值7.98×10^-6）,（18.4～20.6）×10^-6（平均值19.6×10^-6）和（44.1～50.7）×10^-6（平均值47.73×10^-6）；钼和钨含量为（1.48～1.60）×10^-6（平均值1.55×10^-6）和（1.28～5.09）×10^-6（平均值3.10×10^-6）。与地壳中花岗岩类微量元素含量平均值相比，中粗粒黑云母花岗岩以明显富集铷、铀和钍，而亏损锶、钡、钽、铜和锌为特征，两者铌、钼和钨含量大体相似。

表6-3-2 朝不愣一带及邻区花岗岩类岩石主元素（w_B/%）分析结果及特征比值

似斑状黑云母花岗岩5件全岩样品铷、锶和钡含量变化范围分别为（396～510）×10^-6（平均值450×10^-6）,（19.5～44.8）×10^-6（平均值32×10^-6）和（32.9～99.4）×10^-6（平均值66.2×10^-6）；Rb/Sr比值变化范围为10.27～26.15（平均值15.46）；铀和钍含量分别为（4.77～19.0）×10^-6（平均值13.05×10^-6）和（42.5～60.1）×10^-6（平均值52.54×10^-6）；U/Th比值为0.11～0.33（平均值0.24）；铌和钽含量为（13.5～20.6）×10^-6（平均值15.52×10^-6）和（1.61～3.44）×10^-6（平均值2.37×10^-6）；Nb/Ta比值为4.98～8.39（平均值6.84）；铜、铅和锌含量分别为（6.22～13.7）×10^-6（平均值8.18×10^-6）,（19.4～32.0）×10^-6（平均值25.02×10^-6）和（12.0～27.2）×10^-6（平均值16.68×10^-6）；钼和钨含量为（0.83～2.56）×10^-6（平均值1.32×10^-6）和（3.36～17.0）×10^-6（平均值8.25×10^-6）。与地壳中花岗岩类侵入岩微量元素含量平均值相比，似斑状黑云母花岗岩以明显富集铷、铀、钍、铅、钼和钨、而亏损锶、钡、铜和锌为特点，两者铌和钽含量大体相似。

从图6-3-2不难看到，所有花岗岩类侵入岩样品微量元素分布型式均为右倾斜曲线，表现出元素含量与其相容程度呈同步降低（减小）之趋势。尽管各岩石样品在微量元素含量上存在有一定的差别，但是它们的分布型式大体相似，暗示了相同（或相似）的物质来源。与原始地幔岩相比，除部分样品中钡和锶明显亏损外，大部分样品中的大多数微量元素均有不同程度富集，其中铷、钾、铀和钍含量的增长幅度最大，构成“正异常峰”。相比之下，钡、锶、磷、钛和铌发生不同程度亏损，表现为“负异常谷”。尽管在Ce/Yb-Ta/Yb（图6-3-3a）中，所有花岗岩类侵入岩样品数据点均投绘在钙－碱系列火成岩区和橄榄玄粗系列火成岩区右侧，但是在Th/Yb-Ta/Yb图（图6-3-3b）中，它们均落在橄榄玄粗系列火成岩区内或其旁侧。根据微量元素含量及其特征比值变化特点，并且结合前述全岩样品K₂O-SiO₂图解（图6-3-1），可以推测，本区花岗岩类侵入岩很可能是含有深源岩浆岩组分的壳幔源花岗岩。

图6-3-2 朝不楞矿区花岗岩代表性岩石样品微量元素分布型式

1—花岗闪长岩包体；2—中粗粒黑云母花岗岩；3—似斑状黑云母花岗岩

图6-3-3 朝不楞矿区花岗岩代表性岩石样品Ce/Yb-Ta/Yb图（a）和Th/Yb-Ta/Yb图（b）

（引自Pearce,1982）

1—花岗闪长岩包体；2—中粗粒黑云母花岗岩；3—似斑状黑云母花岗岩

3.稀土元素

中粗粒黑云母花岗岩4件全岩样品和似斑状黑云母花岗岩5件全岩样品稀土元素含量（∑REE）变化范围分别为（141.4～173.7）×10^-6（平均值156.5×10^-6）和（109.38～123.37）×10^-6（平均值116.16×10^-6）;LREE/HREE比值变化范围分别为11.44～12.25（平均值11.81）和12.08～33.44（平均值22.32）；（La/Yb）_N比值为11.21～13.85（平均值12.47）和9.94～136.04（平均值42.98）；δEu值分别为0.25～0.45（平均值0.35）和0.31～0.61（平均值0.47）。尽管朝不楞矿区范围内分布的这两类花岗岩在稀土元素含量和特征比值上存在有一定的差别，但是在它们的稀土元素分布型式比较相似（图6-3-4）均为向右倾斜，并且具有铕负异常的平滑曲线，完全可与壳幔型花岗岩相类比。

图6-3-4 朝不楞矿区花岗岩代表性岩石样品稀土元素分布型式

1—花岗闪长岩包体；2—中粗粒黑云母花岗岩；3—似斑状黑云母花岗岩

花岗闪长岩包体2 件全岩样品稀土元素（∑REE）含量分别为689.07×10^-6和681.36×10^-6;LREE/HREE比值分别为13.14和12.88;（La/Yb）_N比值为14.81和15.38；δEu值为0.30和0.28。尽管这2件样品稀土元素含量明显高于前述中粗粒和似斑状黑云母花岗岩，但是其稀土元素分布型式均为具明显铕负异常的右倾斜曲线。在（La/Yb）_N－δEu值图（图6-3-5）中，除2件似斑状黑云母花岗岩样品数据点落入壳幔型花岗岩区及其与壳型花岗岩区分界线附近，其它样品数据点全部落入壳型花岗岩区，反映了朝不楞矿区范围内花岗岩物质来源的多源性和复杂性。

图6-3-5 朝不楞矿区花岗岩代表性岩石样品（La/Yb）_N－δEu图

（引自王中刚等，1989）

1—花岗闪长岩包体；2—中细粒黑云母花岗岩；3—似斑状黑云母花岗岩

三、矽卡岩

尽管朝不楞矿区及外围矽卡岩化带长度可达13km，宽度为0.8～1.0km，但是含矿的矽卡岩带长度为2600m，宽度为150～200m。矿区范围内代表性矽卡岩带分布特征见图6-3-6和图6-3-7，主要岩石类型岩相学特点简述如下：

1.透辉石－石榴子石矽卡岩

岩石呈灰绿、浅褐色到杂色，他形－半自形粒状和显微柱粒状结构，致密块状和条带状构造。主要矿物组分有石榴子石（50%～65 %）、透辉石（20%～30 %）、石英（2%～4 %）和绿泥石以及少量透闪石，岩带宽度为85m（图版XVI-2）。

图6-3-6 朝不楞铁多金属矿床主要矿体分布简图

（据内蒙古一〇九地质队，1982资料改编）

图6-3-7 朝不楞铁多金属矿床代表性含矿地层剖面

（图例说明见正文）

2.石榴子石矽卡岩

岩石呈黄色、灰黄绿色、深灰褐色和褐黄色，他形粒状变晶结构、致密块状构造（图版XVI-4）。主要矿物组分有石榴子石（70%～83%）、长石＋石英（1%～15%）和绿泥石＋金云母（2%）以及少量透辉石和方解石，岩带宽度为19m。

3.磁铁矿化石榴子石矽卡岩

岩石呈褐色和黑灰色，他形－半自形粒状变晶结构，交代结构，致密块状和条带状构造。主要矿物组分有石榴子石（80%）、磁铁矿和褐铁矿（20%），局部地段过渡为铁矿层，岩带宽度为10～70m。

4.符山石－透辉石－石榴子石矽卡岩

岩石呈浅黄绿色、黄褐色和灰黑色，他形－半自形粒状变晶结构、交代结构，致密块状和条带状构造（图版XVI-3）。主要矿物组分为石榴子石（30%～55%）、透辉石（10%～30%）和符山石（10%～25%）以及少量绢云母和绿泥石，岩带宽度为6m。

5.透辉石矽卡岩

岩石呈灰绿色、黄绿褐色和黄褐色，显微粒状变晶结构，致密块状和条带状构造。矿物组分主要有透辉石（85%～90%），少量绿泥石、石英和绿帘石，岩带宽度为32m。

6.矽卡岩化凝灰岩夹灰岩透镜体

岩石呈灰绿色和灰褐色，交代结构和变余凝灰结构，致密块状和似条带状构造。矿物组分有透辉石、透闪石，绿泥石和绢云母以及石英和长石碎屑，蚀变带宽度为256m。

7.矽卡岩化凝灰质砂岩

岩石呈褐黄色和灰绿色、文象交代结构和变余凝灰结构，致密块状构造。主要矿物组分有透辉石（40%～50%）、石英（10%～20%）和白云母（30%），蚀变带宽度为150～200m。

8.矽卡岩化凝灰岩夹条带状灰岩

岩石呈灰绿色、灰白色和灰黑色，变余凝灰结构和交代结构，致密块状和似条带状构造。矿物组分有透辉石、透闪石、石榴子石、绿泥石和绢云母以及长石和石英碎屑，蚀变带宽度为350m。

除了上述8种矽卡岩和矽卡岩化岩石外，在铁多金属矿区及外围还出露有规模大小不等的绿帘石矽卡岩和阳起石岩，前者主要由绿帘石（85%～90%），少量石榴子石、透辉石、石英、绿帘石、磁铁矿和碳酸盐所组成，后者的矿物组分有阳起石、透辉石、角闪石、石榴子石、石英、斜长石、黑云母、磁铁矿、磁黄铁矿和黄铁矿。