晋东北隐爆岩及其对金银的控矿意义

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1、文章编号: 100121412 1999 0420008207晋东北隐爆岩及其对金银的控矿意义李生元, 马小兵( 冶金部第三地质勘查局, 山西 太原 030002)摘 要: 隐爆岩对晋东北次火山岩型金银矿具有重要的控制意义, 它是在深源花岗岩浆浅成或超浅成侵入时, 由气爆、浆爆和热液注入作用形成的。 隐爆角砾岩可分为五种类型, 并显示一定的 水平和垂直分带性。 隐爆岩在相对封闭的系统中形成, 因而与火山颈相爆发角砾岩有一系列岩石特征差别, 可作为两者区别的标志。 由于隐爆岩在花岗岩类岩浆多期次侵入和火山作用的最后阶 段形成, 因而是含矿热液的最后载体。又由于隐爆岩在相对封闭的空间中形成, 且发

2、育多孔多隙的各种角砾岩和次级断裂构造, 因而是金银矿床的最佳控矿构造。关键词: 晋东北; 隐爆岩; 金银矿。中图分类号: P 588113; P 61815文献标识码: A与海西燕山期过渡同熔型花岗岩类侵入2喷发有关的次火山岩型岩浆热液矿床是晋东北最重要的金、银矿床类型。 隐爆岩是晋东北次火山岩的产出形式之一, 具有极为重要的成矿 和控矿意义。目前在该区已探明的 5 个大中型金、银矿床中, 有 3 个被认为产于隐爆岩中, 另外2 个则与先存的火山颈相 (复式) 斑岩体有关。1隐爆岩的产出特征隐蔽爆破作用 (简称隐爆作用) 是在岩浆顶部岩层压力大于岩浆爆破应力条件下发生在地下浅部的爆破式次火山活

3、动。 由隐爆作用产生的各种角砾岩称隐爆角砾岩。 由浅成或超浅成 侵入岩和隐爆角砾岩组成的统一整体称隐爆岩。隐爆岩是晋东北海西燕山期过渡同熔型花岗岩类 ( I 型) 岩浆活动的显著特征, 是多期次活动形成的岩浆岩体 (田) 较晚阶段的产物。该区燕山期另一种成因类型的花岗岩, 即那些规 模较大、岩性单一的壳源型黑云母花岗岩 (S 型) , 不伴随隐爆岩, 也不伴随金银的成矿作用。隐 爆岩有的伴火山岩, 有的不伴火山岩。与火山岩伴生者, 隐爆岩晚于火山岩, 且常沿先有火山颈收稿日期: 1999207208;修订日期: 1999210219第一作者简介: 李生元 ( 19642) , 男, 山西孝义人

4、, 教授级高级工程师, 1969 年毕业于中南矿冶学院地质勘探专业, 现从事矿产地质勘查工作。期花岗岩类及相关矿床的分布 。隐爆岩产于不同方向深断裂的交叉部位, 深断裂与次级浅断裂的交叉部位或靠近深断裂的次级浅层次断裂中, 形态产状取决于控岩构造的类型及特征, 受断裂交叉部位控制的隐爆岩常呈筒状或漏斗状 (耿庄) , 受单一断裂控制的隐爆岩则呈墙状 (堡 子湾) 或透镜状 (支家地) 等。 分布面积零点几到一点几平方公里, 延深达数百米。2隐爆方式及隐爆角砾岩的分类综合我局对耿庄隐爆岩2 、支家地隐爆岩3 和堡子湾隐爆岩 ( 冶勘三局地勘院: 山西省阳高县堡子湾金矿 0 11 线补充地质勘探报

5、告, 1988 年) 的研究成果, 可对隐爆作用的形式和隐 爆角砾岩类型归纳如下:1. 隐蔽爆破的主要形式是气爆和浆爆, 其次是热液注入。所谓气爆是当岩浆侵入到近地表 一定深度时, 由于压力降低, 岩浆柱前锋聚集的挥发性气体陡然膨胀导致的爆破作用。 所谓浆爆是在岩浆柱前锋部分凝固的情况下, 由于内部岩浆压力的增大或某种诱导因素 (导岩断裂活 动, 岩浆壳冷凝收缩破裂等) 导致的岩浆爆炸式的迅速上侵作用。气爆和浆爆完成后, 隐爆岩的 主体已经形成。热液注入是在隐爆岩主体形成之后, 由于岩浆期后热液 (其中含大量天水) 的聚 集, 使已形成的角砾岩局部成为一种热的“泥石流”状态, 流态泥石沿隙贯入

6、已形成的各种角砾 岩和围岩中固结成岩, 或是含有少量细粒岩石碎屑的稀流体侵入裂隙和孔隙发育的角砾岩而使之发生改造的作用。2. 隐爆角砾岩可按其生成方式分为 5 种类型:(1) 围岩震碎角砾岩 (简称震碎角砾岩)由气爆或浆爆形成。 分布于隐爆岩的边部, 宽数米到数十米, 连续或不连续分布。震碎带与末震碎围岩界线清楚或呈过渡关系。角砾成分单一,取决于围岩的岩性。 角砾形态不规则, 砾径在 1 米以下。 胶结物为与角砾同成分的岩尘, 或后 期被硅质或钙质交代。 虽遭受后期隐爆作用的影响, 但仍可看出角砾之间有一定的可拼接关系。(2) 顶部岩层崩坍角砾岩 (简称崩坍角砾岩)可由气爆或浆爆引起, 也可由

7、于岩浆冷凝收缩, 形成硐室, 由顶盖岩层重力坍塌而形成。崩坍角砾岩分布于紧靠震碎带内侧的隐爆岩上部,角砾成分取决于隐爆岩筒顶部岩层的岩石类型, 角砾大小悬殊, 大者为几十米厚的岩块, 小者仅肉眼可辨。角砾呈棱角状, 无分选性。胶结物为成分复杂的岩尘或泥质。成岩程度一般较差。(3) 熔浆角砾岩即在浆爆过程中由岩浆胶结岩浆凝块或其它碎屑物质形成的角砾岩。紧靠浅成斑岩岩体分布, 也可单独呈岩枝插入震碎带、崩坍带或围岩中。 其中角砾成分以斑岩为 主; 边部含有较多其他成分的角砾。砾径较均匀, 多在 3 8cm 之间, 很少超过 10cm 。角砾呈次 圆状、滚圆状及棱角状。 胶结物为花岗质熔浆, 呈细粒

8、状或隐晶状结构。 其外貌的显著特点是 色浅、坚实。 由于岩浆的同化混染作用, 边部颜色和成分趋于复杂而难以辨认。入上述三种角砾岩、斑岩及围岩中。 与周围岩石界线清楚, 但参差不齐。 一般厚几十厘米至几米。 角砾成分复杂, 与周围岩石明显不同。 砾径为数厘米, 多数圆度好。 胶结物常为泥质物或 岩屑等。(5) 热液混杂角砾岩 为被携带少量细岩屑的热液改造的前述各种角砾岩。沿前三种角砾 岩中的后期次级裂隙发育地段及多隙疏松的崩坍角砾岩的某些地段发生, 呈按一定方向延伸的似脉状体或不规则状体。角砾与胶结物特征取决于被热液混杂的原岩, 但也有少数为热液带 入的细砂及岩粉。热液贯入角砾岩和热液混杂角砾岩

9、常具成矿热液活动的某些前期特征, 如早期蚀变和含硫化物较多等。3. 对不同的隐爆岩而言, 隐爆作用可以是多阶段的, 也可以是单阶段的; 可以是多种形式 的, 也可以只有一种形式。相应地, 各类型隐爆角砾岩在不同隐爆岩中发育程度也不尽相同。耿 庄隐爆岩三种隐爆方式兼而有之, 形成全部 5 种角砾岩 ( 表 1) , 而支家地隐爆岩则只有浆爆一 种方式, 仅形成震碎角砾岩和熔浆角砾岩。表 1 耿庄隐爆岩中各种隐爆角砾岩的特征T ab le 1 F ea tu re s o f c ryp to exp lo sive b recc ia s a t Gengzh uang v illage隐爆阶段

10、岩石名称产 出 位 置角 砾 特 征胶 结 物主要鉴别特征隐 爆 岩 边 部, 与 围 岩 ( 变质岩系) 界线截然 ( 浅部)或呈渐变 ( 深部) 关系成份单一, 与围岩组成有依存关系;主要由各种片麻岩、片岩组成, 角砾 形态不规则。 具可拚性, 砾径 1m与 角 砾 同 成份 的 岩 尘 或 硅质震 角色 浅, 质 坚, 成 份 单一, 产于隐爆岩边部碎 砾岩第 一 阶 段成 份 复 杂, 以 盖 层 沉 积 岩 ( 砂 岩、页岩、粘土岩、碳酸盐岩) 为主, 有少数 变质岩和岩浆岩角砾; 砾径极悬殊, 常见数十米厚的碳酸盐岩、粘土岩、 变质岩岩块; 角砾呈棱角状、无分选x气 爆*崩 坍 角

11、 砾 岩成 份 复 杂 的岩尘、泥质和 粘土质角砾成份杂, 以沉积岩角砾为主, 泥质胶 结, 质疏松, 多孔隙紧靠震碎带之内侧, 隐爆岩之上部靠 近 次 火 山 通 道 的 斑 岩周 围 或 单 独 呈 脉 状 插 入 上述两带和围岩中角砾以花岗闪长斑岩为主, 边部成份稍复杂; 粒径均匀, 多在 3 8cm , 呈 次圆状、滚圆状、棱角状第 x角色 浅, 质 坚, 花 岗 质熔浆胶结二 浆 熔花岗质熔浆阶 爆 浆 砾岩段 *脉 状 或 不 规 则 状 贯 入 上述各种角砾岩、斑岩或围 岩中深 灰 夹 杂 黑斑 的 凝 灰 状 物质取 决 于 被 混 杂 的 原 角 砾 岩, 混有少量 的“凝

12、灰 状 ” 物质热 角成份杂, 显著不同于周围角砾岩, 砾径为数厘米; 一般圆度好岩 墙 状 产 出, 色 杂,成份复杂液 砾贯 岩入第 x热三 液阶 作沿 前 三 种 角 砾 岩 中 的 次级 破 碎 带 及 疏 松 多 孔 地 段形成段 用 热 角角砾特征取决于被混杂的原角砾岩;有少数由热液带入的细砾色深而杂, 多数叠加矿化* 液 砾混 岩杂成斑岩。 由于隐爆过程、次火山岩通道产状和隐爆岩被剥蚀程度的不同, 不同隐爆岩各带发育程度不尽相同, 也不一定是对称的 (图 1、图 2)。图 1 耿庄隐爆岩形态的平面 (a) 和剖面 (b ) 示意图F ig. 1 P lane and sec t

13、io n sk e tch o f th e c lo se ly exp lo ded ro ck a t Gengzh uang v illage1. 第四系黄土 2. 河床现代冲积层 3. 太古宙花岗岩 4. 花岗闪长岩 5. 花岗闪长斑岩 6. 震碎角砾岩7. 崩坍角砾岩 8. 熔浆角砾岩 9. 贯入或热液混杂角砾岩 10. 崩坍岩块 11. 矿体 12. 断层 13. 坑道3关于隐爆岩鉴别的探讨鉴别隐爆岩并非易事, 最易与之混淆的是颈相火山爆发 (角砾) 岩。由于隐爆作用发生在地下, 因而隐爆岩是在一种相对封闭的系统中形成的, 它与火山爆发 岩筒形成时的完全开放的系统在物理化学和物质

14、动态方面均有显著的差别 ( 表 2)。 这种特定 环境造成隐爆岩的一系列地质特点可作为鉴别隐爆岩的依据:311浅成侵入岩特征(1) 浅成侵入岩外貌 隐爆岩中的浅成侵入岩具有一般侵入斑岩的外貌特征, 如颜色均 匀, 矿物成份变化不大, 基本不含围岩成份, 斑状结构和少见各种流动构造等。因而在外观上易图 2 支家地隐爆岩筒平面图 (a) 和剖面图 (b )F ig. 2 P lane and sec t io n sk e tch o f th e c lo se exp lo d ing p ip e a t zh ijiad i v illage1. 石英斑岩 2. 石英斑岩震碎角砾岩 3.

15、熔浆角砾岩 4. 火山碎屑岩震碎角砾岩5. 上侏罗统张家口组火山角砾岩、集块岩 6. 长城系高于庄组白云岩 7. 断层 8. 矿体表 2 隐爆岩筒和爆发岩筒形成时物理环境和物质动态比较表T ab le 2 Com p a r iso n o f p h y sio 2env iro nm en t and m a te r ia l dynam ic sta te be tw een c lo se ly exp lo d ing p ip e and op en e sp lo d ing p ip e.类 型温度压力物 质 动 态爆破应力释放物质运动多向性, 取决于局部环境条件 以 向 火

16、 山 口 的 单 向 运 动为主多 向 围 岩 和 系 统 内 部的物质释放 多 向 火 山 口 外 的 空 间 释放隐爆岩筒热量散发慢, 温度较高压力梯度小, 压力较大爆发岩筒热量散发快, 温度较低压力梯度大, 压力较小(2) 碎斑结构和聚斑构造隐爆岩中的次火山斑岩的斑晶常呈碎斑结构, 即斑晶呈不规则破碎的晶屑, 晶屑不具定向排列特征。 斑晶常发生不规则聚集, 呈聚斑构造。 而在非隐爆次火 山斑岩中, 斑晶一般形状规则, 无碎斑现象, 也不见聚斑构造。3. 2多种成生方式的角砾岩及显示其时空关系的互相穿插和排布。3. 3震碎带和碎裂构造隐爆岩普遍发育震碎带, 而且震碎带的宽度和深度都较大,

17、如耿庄 隐爆岩的震碎带宽达 30 m , 深可达 400 m 以上。而爆发岩筒中则不发育或仅发育宽度窄、延深浅的震碎带。 这与封闭条件下, 系统能量向围岩释放有关。震碎带中的岩石呈碎裂结构, 角砾间有明显的可拼接性。 震碎现象不仅见于岩筒的围岩,而且见诸于隐爆岩中的巨大坍塌岩块和大角砾中, 这可能与封闭系统的高压、均压状态有关。3. 4角砾岩墙 (脉)侵入围岩、浅成斑岩和其它类型角砾岩中的角砾岩墙或岩脉, 包括前述热液贯入角砾岩和贯入熔浆角砾岩。3. 5其它岩石特征( 1) 塑流现象是塑性较大的矿物或岩石 (如粘土岩等) 角砾在热塑高温状态下转化为半流动构造的方向是多向的、因地而异的, 取决于

18、局部气、液物质运动的方向。 而在爆发岩筒中,熔岩和火山碎屑岩中的流动构造表现为平行角砾岩筒壁的单一方向。(2) 热变质现象 由于隐爆岩发生时热得缓慢、均衡, 常发生系统内的热变质现象, 如碳酸 盐岩的大理岩化和泥质岩石的角岩化等。( 3) 熔融隐角砾构造 多见于深部, 表现为斑岩角砾与斑岩成份相近的围岩 ( 如花岗片麻 岩等) 角砾与熔浆胶结物间的界线模糊不清, 时隐时现。 甚至有些斑晶和基质之间也有类似关 系。 它是液态熔浆对固态角砾不完全熔融的结果, 也是高温封闭状态的反映。3. 6物化参数特征由于隐爆岩和颈相火山岩分别在不同的环境中形成, 在气液包体的均一温度、压力和氧逸度等物化参数方面

19、应该存在显著的差别。 关于这一点, 有待于做进一步的研 究。4晋东北隐爆岩的金银成矿意义笔者在晋东北次火山岩型金银矿的研究中发现各中生代岩浆岩集中分布区 (岩浆岩田) 各类火成岩形成的时序关系是壳源型花岗岩 (S 型) 早于过渡同熔型花岗岩 ( I 型) ; 火山岩早于 侵入岩; 深2中深成侵入岩早于次火山岩。在与金银成矿的关系上, 壳源型花岗岩阶段和火山岩 阶段不成矿, 深2中深成侵入岩成矿强度弱, 而各类次火山岩和隐爆岩与成矿有密切的关系。比 较各类矿床构造的成矿规模, 最佳的是隐爆角砾岩, 全部形成中、大型矿床; 其次是沿先有火山 颈侵入的复式岩株, 可形成大、中、小型矿床; 受单一岩性

20、斑岩接触带和围岩中断裂系统控制的 矿床常为小型矿床, 浅成斑岩本身 (狭义斑岩型矿床) 不构成金、银工业矿体, 但可形成斑岩型 C u、M o 矿床 (后峪)。从控矿的角度看, 隐爆岩筒控制矿床的产出位置, 本身是一种矿床构造, 即与之有关的矿 体主要分布于隐爆岩范围内, 少数矿体可分布于或插入外接触带中。控制矿体的构造主要是由于导岩、控岩断裂频繁活动和次火山岩侵入形成的次级断裂和裂隙等, 其次是熔浆角砾岩与其他角砾岩的接触带。 隐爆岩内的次级裂隙和断裂一般规模不大, 延长较大者为 100 200m , 其 产状变化与隐爆岩筒的边缘或隐爆岩的总体走向相协调。 在耿庄, 矿体的走向自北而南按N

21、E E NW的趋势变化, 与隐爆岩筒西部边缘的变化相吻合。在支家地和堡子湾, 矿体的产状无论在倾向上, 还是走向上与熔浆角砾岩, 进而与整个隐爆岩筒相一致。除了构造断裂和裂隙之外, 隐爆角砾岩的疏松程度和物质成份对矿体的分布、厚度和形态 也有一定的影响。 在耿庄, 矿体主要分布于结构疏松的崩坍角砾岩带内, 而在致密坚硬的爆破 角砾岩中则很少有矿体分布, 在控矿裂隙通过碳酸盐岩坍塌岩块或碳酸盐岩角砾集中的地段, 矿体厚度变大, 品位提高。在时间上, 矿物的沉淀总体在隐爆作用完成之后。在耿庄, 岩浆期后的热液活动可依序划分为 3 个阶段: 第一是热液角砾岩贯入或热液混杂阶段, 第二是碳化阶作用为主

22、, 成矿物质已有少量沉淀, 表现在碳化岩石常含 0. n 10- 6 级的金矿化; 第三阶段, 成矿物质大量沉淀, 形成工业矿体。隐爆岩之所以成为最佳矿床构造的原因在于: 首先隐爆作用一般在岩浆活动的较晚阶段 发生, 在时间上处于岩浆热液集中的时期, 因而浅成斑岩常是含矿热液的主要来源; 隐爆岩在 相对封闭的系统下产生, 成矿溶液易于集中而不致分散, 其三, 隐爆岩所伴随的各种角砾岩及围岩中与火山构造有关的断裂作为一种构造薄弱部位, 形成一定规模的容矿空间, 因而对成矿 极为有利。参考文献:李生元, 等. 晋北地区铁金矿床成矿规律和找矿预测R . 太原: 冶金部第三地质勘查局. 1994, 2

23、492250.李生元. 山西省耿庄隐爆岩的地质特征及成因J . 地质与勘探, 1986, ( 1) 19225.123唐跃林, 等. 山西省支家地银矿地质特征、成矿模式和找矿远景的研究R .太原: 冶金部第三地质勘查局, 1991. 64267.CRY PTO EXPLO S IVE ROCK A ND ITS O RE- FO RM ING SENSETO GOLD - S IL VER D EPO S IT IN THE NO RTHEA STERN SHA NX I PRO V INCE, CH INAL I Sh en 2yu an ,M A X iao 2b in g(T h e T

24、 h ird G eolog ica l E x p lora tion B u reau of M . M . I. , T a iy u an , S h anx i 030002, C h ina )A bstra c t:C ryp to exp lo sive ro ck s h ave im po r tan t co n t ro l sen se s fo r su b vo lcan ic ro ck typ ego ld an d silve r depo sit s in th e N o r th ea ste rn Sh an x i. T h ey a re fo

25、rm ed b y ga s exp lo sio n , m ag2m a t ic exp lo sio n an d h yd ro th e rm a l f lu id in jec t io n w h en sh a llow o r sup e r2sh a llow in t ru sio n o f deep 2so u rced g ran it ic m agm a too k p lace. C ryp to exp lo sive b recc ia ro ck s can b e d iv ided in to f ive typ e s show in g m

26、o re o r le ss ho r izo n ta l an d ve r t ica l zo n in g. C ryp to exp lo sive ro ck s a re fo rm ed in th e re la t ive c lo sed sy stem , so th e re a re seve ra l d iffe ren ce s b e tw een c ryp to exp lo sive ro ck s an d exp lo sio n 2b recc ia o f vo lcan ic2n eck p h a se an d can b e tak

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28、 n. B ecau se c ryp to exp lo sive ro ck s w e re fo rm ed in re la t ive c lo sed sp ace an d co n ta in va r io u s po ro u s b rece ia an d su b sid ia ry fau lted st ru c tu re th ey a re b e st o re2co n t ro lst ru c tu re o f go ld2silve r depo sit.T h e N o r th ea ste rn C h in a; c ryp to exp lo sive ro ck; go ld2silve r depo sit.Key word s: