Question

热液蚀变与矿化

Answer 1

哈图金矿区域出露凝灰质泥岩、含碳凝灰质泥岩（其中发育草莓状黄铁矿）、凝灰岩、玄武岩，仅在局部见薄层凝灰质砂岩。凝灰质泥岩层理清晰，主要由含少量石英、长石晶屑的凝灰质和泥质组成（图5-9，附彩图5-9）；凝灰质泥砂岩主要为凝灰质泥岩和凝灰质砂岩互层，局部见含碳凝灰质泥岩夹层；凝灰质砂岩的碎屑物主要为石英，少量长石，胶结物为凝灰质和少量泥质；玄武岩中辉石和斜长石斑晶常见，基质为玻璃质，且基质大多脱玻化强烈，部分玄武岩基质为间粒—间隐结构，由细粒自形斜长石、他形辉石和玻璃质组成；凝灰岩是哈图金矿主要的赋矿岩石之一，其中常见石英和斜长石晶屑。

采用电子探针对玄武岩和辉绿岩中的辉石和长石进行了成分分析。玄武岩基质和斑晶辉石均为普通辉石，成分变化很小，相比之下，斑晶辉石的成分更接近透辉石（相对富Ca，图5-10a）。辉绿岩中的辉石也主要为普通辉石，但是辉石中Fe和Mg的含量变化范围较大（图5-10b）。玄武岩和辉绿岩中的斜长石均蚀变成了钠长石，但仍保留斜长石假象。

在哈图金矿区选取典型的辉绿岩样品，挑选锆石，并在北京离子探针中心对其进行了锆石SHRIMP年代学分析。该样品中大部分锆石颗粒形状规则自形，以等粒状或短柱状为主，粒度变化较大；少部分锆石为扇形结构，不发育岩浆环带（图5-11a，b）。等粒状和短柱状锆石可以分为两类，一类具有明显的热液蚀变边，未蚀变部位为具有典型岩浆环带的岩浆锆石，部分岩浆锆石含有继承锆石核，有明显的核边结构；另一类无热液蚀变边，主要为具有典型岩浆环带的岩浆锆石，部分具核边结构，该类锆石与区内下石炭统火山-沉积地层中凝灰岩的锆石（王瑞等，2007；安芳等，2009）相似，可能是从地层中捕获的锆石，这种现象在脉岩中非常普遍，因为脉岩通常就位深度较浅，结晶速度快，其中很难结晶出锆石，但是岩浆在就位过程中会与围岩发生同化混染，导致围岩中的锆石进入岩脉。扇形结构的锆石可能是辉绿岩中结晶出的原生锆石，代表辉绿岩脉侵位的时代。

图5-9 哈图金矿区主要出露岩石的岩石学特征

图5-10 玄武岩（a）和辉绿岩（b）中单斜辉石的分类图

SHRIMP测试结果表明，该样品中的锆石显示出3组年龄，其中大部分测点的表观年龄集中在280～300 Ma之间（表5-1），8个测点的加权平均年龄为295.4±4.6 Ma，该年龄可能代表了辉绿岩侵位的时间（图5-11c，d）。另一组年龄主要集中在320～340 Ma之间（图5-11c），其围岩凝灰岩的锆石SHRIMP年龄主要集中在328～342 Ma之间，因此，可能代表了辉绿岩侵位过程中捕获的围岩中锆石的年龄。最老一组年龄集中在350～380 Ma之间，可能代表继承锆石核和边部岩浆结晶锆石的混合年龄。

图5-11 哈图金矿区辉绿岩（HT08）中锆石的CL图像（a，b）和锫石SHRIMP定年结果（c，d）

从围岩中捕获的部分锆石具有明显的热液蚀变边，可能主要来自哈图金矿区强烈蚀变矿化的围岩，这说明辉绿岩脉侵位晚于矿区金矿成矿作用。围岩中常见的热液蚀变类型有硅化、碳酸盐化、绢云母化、绿泥石化、绿帘石化、透闪石化、斧石化、黄铁矿化和毒砂化等。其中硅化、绢云母化、碳酸盐化、黄铁矿化和毒砂化主要发育于凝灰岩中（图5-12，附彩图5-12），而玄武岩中常见绿泥石化、绿帘石化、透闪石化和斧石化（图5-13，附彩图5-13）。

表5-1 哈图金矿辉绿岩样品HT08的锆石SHRIMP定年结果

注：²⁰⁶Pb_c为普通铅；^P206PPb*为放射铅。

碳酸盐化分布范围广，主要在热液演化中晚期。碳酸盐化有两种表现形式，浸染状和脉状。其中浸染状蚀变非常强烈，有时凝灰岩围岩几乎全部被碳酸盐矿物交代（图5-12d），镜下观察表明浸染状碳酸盐化主要形成铁白云石、少量方解石和菱铁矿，伴随大量硫化物（以黄铁矿和毒砂为主，少量黄铜矿、闪锌矿和黝铜矿），与金矿化关系密切。脉状碳酸盐化主要形成于热液演化最晚期，形成方解石脉或石英-方解石脉，穿切早期蚀变（图5-12e）。

绢云母化常呈浸染状、显微鳞片状，分布在金属矿物周围或叠加在早期蚀变之上（图5-12d），与细粒石英共生，蚀变强烈地带可形成绢云母脉穿切早期蚀变的围岩（图5-12f）。黄铁矿和毒砂常以充填或交代的形式存在于蚀变围岩中，自形程度较高的黄铁矿和毒砂呈浸染状分散在围岩中，或形成金属硫化物脉（图5-12d，g）。透闪石、绿帘石、绿泥石主要分布在玄武岩中。方解石-透闪石脉中的透闪石主要呈长柱状搭成格架，少量方解石和石英充填其中（图5-13a）。绿帘石化常与绿泥石化伴生，局部可见绿泥石脉（图5-13b）。

在蚀变玄武岩和基性凝灰岩中常见浅粉紫色石英-绿帘石-方解石-斧石脉，斧石占脉中矿物的80％以上，呈粉紫色、长柱状，与石英、方解石和绿帘石共生（图5-13d）。该类型蚀变主要分布于哈图金矿中东部的围岩中。斧石通常根据Mn、Fe含量不同被分为锰斧石和铁斧石，对哈图金矿斧石进行电子探针分析后发现，其中的斧石主要为铁斧石（FeO含量7.8％～9.4％，MnO含量0.49％～1.33％），铁斧石被认为形成于碳化较弱的环境中，因为碳化弱的时候流体中的Ca才能与B、Fe和Si结合，形成铁斧石而不形成电气石。这也是绿帘石-石英-方解石-斧石脉在西部碳质凝灰质泥岩中少见的原因。

图5-12 哈图金矿凝灰岩中常见蚀变类型

前人认为哈图金矿区存在环状和放射状与火山机构相关的断裂，其中矿区东部的玄武岩（辉绿岩）代表了火山颈相，中东部的玄武岩代表了火山溢流相，而矿区西部存在代表火山喷发相的玄武质凝灰集块岩和凝灰角砾岩（沈远超等，1993；荆福建，2000）。他们认为这些所谓的火山机构控制了哈图金矿的成矿作用。然而，我们的研究表明，矿区西部以碎屑沉积的凝灰质泥岩、砂岩为主，而在矿区中-东部，玄武岩的比例逐渐升高，凝灰岩的比例逐渐降低，玄武岩和凝灰岩呈互层产出，说明区内发生了多期沉积、火山喷发旋回。矿区中出露的辉绿岩脉是后期岩浆活动的产物，在钻孔中见到的辉绿岩或辉长岩通常较新鲜，基本上没有经历强烈的热液蚀变作用，说明其形成时间相对晚于矿区的赋矿围岩，因此，并不是所谓的“火山颈相岩石”。我们对辉绿岩进行的锆石SHRIMP年代学研究表明，这些辉绿岩的侵位时代为～295 Ma（图5-11），明显晚于矿区玄武岩和凝灰岩的形成时代（328 Ma，王瑞等，2007）。系统分析哈图金矿的控矿构造可以发现，矿区并未见典型的环状和放射状断裂，其中EW向断裂组在靠近安齐断裂附近逐渐转变为NEE向（图5-2），应该是安齐断裂多期活动的结果，而非“放射状断裂”。所以，不能套用火山机构的模式在该地区开展找矿勘探工作。

图5-13 哈图金矿蚀变玄武岩中常见蚀变类型（正交偏光）