Question

成矿事件与模型分析

Answer 1

由矿质源区多源性说明，德尔尼铜（钴）矿床的矿质、不仅有源于超基性岩、火山岩、炭质（砂）板岩、古老变质岩和中酸性侵入岩类，且由硫同位素组成显示，可能还有深源地幔流体参与。时代上，章午生（1995）获得过矿化蛇纹岩Sm-Nd年龄为7.56 Ga，Ⅰ号矿体9.43 Ga，Ⅱ号矿体10.25 Ga的年龄数据。宋忠宝等（2010）曾在Ⅰ号矿体4240平台上采集了10个铜矿矿石样品，进行了Re-Os同位素年龄测定，结果出现了4组年龄数据。即（310.9 ± 1.7）Ma～（314.3 ± 2.2）Ma；（279.3 ± 1.8）Ma～（282.8 ± 2.4）Ma；（630.9 ± 4.4）Ma～（663.7 ± 6.0）Ma；（186.4 ± 4.9）Ma 和（411.2 ± 14.5）Ma等，时代跨越蓟县纪到侏罗纪。这同超基性岩和火山岩时代一样，出现多组年龄数据，原因是采样分析还是物源多样性问题，值得进一步探究。不过，依据其成矿过程与顶板炭质（砂）板岩介质间的场源关系，以及矿体与围岩——炭质（砂）板岩褶皱形态的同步协调性。这似乎在很大程度上提示，主体成矿阶段可能发生在二叠纪炭质（砂）板岩和围岩地层隆升褶皱的同时。因为此时的构造热动力条件是造成矿质元素活化迁移的最佳环境。否则炭质（砂）板岩与角砾状超基性岩或蛇纹岩之间的介质条件就失去一切意义。照此，宋忠宝等（2010）获得的铜矿石280 Ma左右的Re-Os年龄数据，大体可代表矿床主成矿阶段Fe-S和Cu-Zn体系的成矿过程。而186 Ma左右的年龄，极可能是“套鞋状”磁黄铁矿（外壳）的成矿时代，因为只有当抗磁质的Fe-S和Cu-Zn体系固结成矿后，才能和角砾状超基性岩或蛇纹岩介质间产生一种顺磁质与抗磁质的介质场源关系。当然，这种关系，也是以炭质（砂）板岩介质为间接条件的。

对另外几组年龄数据的解释，这里如注意到下篇推测地磁极性正负年代表（图11.6），663～630 Ma（震旦纪）、471 Ma（志留纪）、280 Ma（二叠纪）、186 Ma（侏罗纪），大都是地磁处于正极性为主期时代，地磁场增强，地幔柱活动和热对流的极盛时期，是激发和活化元素的有利场源环境。这也就是说，出现的多组年龄数据，可能包含着早期阶段矿质活化的地质信息。这也涉及Re-Os体系的演化与地球极性状态间的某些内在关系。

事实上，作为一重要成矿事件，都大体应有一个从蕴育→发展成熟→终结的完整过程。获得不同年龄数据，有些可看作是涵盖一个成矿过程的时间尺度。特别与成矿相关的热流体成分，可能是多源多世代热流体汇集的结果。从而出现年代学上的多组同位素年龄数据。另一方面，在一次地热事件中，热流体的形成，不一定有岩浆作用同步伴随。在通常情况下，有时热流体（热液）形成在前，岩浆熔融事件在后，有时岩浆熔融作用导致热液的形成。但不管二者的先后关系如何，它们都是地球热事件的不同程度的反映。甚至包括某些活动性构造的产生。总体形成一个热-构造-岩浆活动中心。

从德尔尼矿床过程和模型分析，由矿区（或矿体顶板）热水成因的炭质（砂）板岩产出，东北侧黑云母花岗岩（236～260 Ma）的侵入，以多条北东向断裂的出现，德尔尼主矿区可能正好处在一个构造-岩浆和热流活动中心。而且从相关火山岩、超基性岩、中酸性侵入岩以及硫化矿体本身的多组年龄数据，反映出这里的构造-岩浆和热流事件是多期次或多旋回性的。起码从蓟县纪直到中生代侏罗纪，并同地磁场正极性为主期存在一定的对应性。可能正是这样一种过程和关系，最终铸就了铜（钴）矿床的形成和产出。而目前矿床与炭质（砂）板岩和超基性岩的空间产出有关，只不过是这一过程的最终结果，其内应涵盖着多旋回性构造-岩浆-热流体事件的行为和贡献。特别是矿质热流体的迁移汇集的贡献。就此，考虑的成矿模型大体如下（图4.12）。

（1）前震旦纪时段

按同位素年代学和相关岩石类型组合，似乎为一种大陆裂谷型绿岩建造特征。岩石可包括年龄为1145～1909 Ma的扎崩沟变基性火山岩，矿区东北侧Sm-Nd年龄为1443～1097 Ma的斜长角闪岩、大理岩等的变质杂岩，以及Sm-Nd年龄为12 Ga左右的超基性杂岩等。按年龄数据，超基性岩类侵入有晚于火山沉积建造而是一种后火山作用高层位侵入体的产出关系。这同国内外一些绿岩系岩石组合和层序有其相似之处（董显扬等，1995）。这就是说，德尔尼铜（钴）矿床是在早期大陆裂谷绿岩建造为基底岩系的基础上。于晚古生代再次发生裂解的构造环境中形成的。

图4.12 德尔尼铜（钴）矿床成矿过程阶段演化示意图

（2）石炭-二叠纪时段

由具海底浪蚀沉积的角砾状超基性岩或蛇纹岩的产出，表明此时段的超基性岩体已完全裸露于海底，且由角砾状超基性岩的分布和成分的较单一性，反映为一种岛链间的小海盆地的沉积环境。除超基性砾岩和碎屑岩沉积外，还夹有异源性的炭硅质碎屑岩沉积，而岛链外侧则为非热水沉积的正常碎屑岩系。这可能是造成铜、（钴）矿床形成的物源和环境的先决条件，而且从炭质（砂）板岩的热水成因，已蕴育着矿质运移的必要热动力条件。

（3）晚二叠世—三叠纪时段

在不同性质介质形成的条件下，伴随构造隆升褶皱的动力学背景，矿质热流体运移至角砾状超基性岩（或蛇纹岩）同炭质（砂）板岩接触界面间。由于介质间存在着电势差和温度梯度，便于二者间自然性地建立起一种激发电磁效应的场源关系。这种场源关系随着成矿过程的推移和介质类型的变更，便控制了不同系列矿质元素组合的矿石建造。这一过程似乎可延续到侏罗纪的磁黄铁矿成矿阶段。

（4）中生代时段

为矿床构造定位时段。由具韧性剪切构造变形性质的片状蛇纹岩产出。反映出矿床是在一种北东—南西向推覆构造的动力学背景下定位的。