獨(dú)玉礦床成礦期及成礦模式研究

1、5獨(dú)玉礦床成礦期及成礦模式研究摘要：本文從獨(dú)玉大地構(gòu)造背景分析入手，依據(jù)其形成條件，著重探討了獨(dú)玉礦床的成礦期各階段特征，試圖建立新的獨(dú)玉礦床的成礦機(jī)理和過(guò)程成礦模式，并在此基礎(chǔ)上提出了獨(dú)玉的找礦方向和找礦標(biāo)志。關(guān)鍵詞：獨(dú)玉礦床；研究現(xiàn)狀；成礦期；成礦模式；找礦標(biāo)志獨(dú)玉礦床位于華北板塊與華南板塊之間的秦嶺造山帶上，因而，它與造山帶的形成和演化密切相關(guān)，控制著成礦構(gòu)造背景、成礦物質(zhì)來(lái)源、成礦條件以及后期改造的關(guān)鍵性因素。前文我們對(duì)獨(dú)玉的成礦大地構(gòu)造背景進(jìn)行了深入的分析1，認(rèn)為自華力西期秦嶺洋洋殼開始和華北板塊碰撞并俯沖其下，致使部分板塊熔融形成巖漿上升噴出地表，在洋殼區(qū)大量玄武巖噴發(fā)形成一系列火

2、山島弧，并發(fā)生以獨(dú)山巖體為代表的島弧型火山活動(dòng)，奠定了獨(dú)玉形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。本文從獨(dú)玉的成礦大地構(gòu)造背景分析入手，力求揭示其成礦物質(zhì)基礎(chǔ)，進(jìn)而依據(jù)獨(dú)玉礦床成因條件，著重探討?yīng)氂竦V床的成礦期各階段特征，試圖建立新的較為合理的獨(dú)玉成礦模式。在此基礎(chǔ)上提出了獨(dú)玉的找礦方向和找礦標(biāo)志。1 獨(dú)玉礦床成因機(jī)理研究現(xiàn)狀關(guān)于獨(dú)玉成分和成因研究過(guò)去有多種觀點(diǎn)。1936年李學(xué)清認(rèn)為2獨(dú)山巖體為角閃巖，綠玉成分定為角閃石和斜長(zhǎng)石，白玉成分為（鈣）斜長(zhǎng)石；我國(guó)一些地質(zhì)工作者一直認(rèn)為獨(dú)玉為次生石英巖。1960年，aschuller 將獨(dú)山巖體歸屬納長(zhǎng)翡翠巖，并認(rèn)為是中國(guó)研究最詳細(xì)的翡翠礦床，原生納長(zhǎng)石在某種程度上已變成翡

3、翠。而今大多數(shù)地質(zhì)工作者認(rèn)為獨(dú)玉的礦物成分主要為斜長(zhǎng)石和黝簾石，獨(dú)山巖體為一輝長(zhǎng)巖構(gòu)成的孤山。近年來(lái)，對(duì)獨(dú)玉礦床成因機(jī)理的研究有了新的進(jìn)展。1989年，張建洪等3提出，獨(dú)玉以高鈣、高鋁、貧硅為特征，以純鈣長(zhǎng)石（an95）為主要礦物成分。1985年，以李勁松為代表的河南地調(diào)四隊(duì)的地質(zhì)工作者認(rèn)為4斜長(zhǎng)石和圍巖輝長(zhǎng)巖及后期巖漿活動(dòng)，是形成玉礦的物質(zhì)基礎(chǔ)，構(gòu)造裂隙的控制作用是玉石形成的重要因素，而熱液交代作用是玉石生成的主導(dǎo)因素，且是多期熱液作用的結(jié)果。熱液來(lái)源可能是后期輝石巖、煌斑巖巖漿期熱液，成礦溫度（測(cè)試樣品為164c）和壓力較低。19901992年，鄧燕華等5對(duì)不同品種、不同成礦階段玉的成分、

4、粒度及斜長(zhǎng)石牌號(hào)作了詳細(xì)研究，并從野外產(chǎn)狀，獨(dú)山巖體和玉石成巖成礦階段，玉石形成溫度，巖體和玉石稀土配分曲線等分析結(jié)果，認(rèn)為獨(dú)玉是斜長(zhǎng)巖漿期后熱液，在350430c及低壓下充填交代輝長(zhǎng)巖和斜長(zhǎng)巖裂隙沉淀而成，是高中溫?zé)嵋旱V床，并利用lark等及naldret 等劃出深度和溫度圖，建立了獨(dú)山成巖成玉模式。筆者自1986年以來(lái)，數(shù)十次親臨獨(dú)玉礦區(qū)，實(shí)地勘查調(diào)研獲得了大量第一手資料，后經(jīng)室內(nèi)整理、測(cè)試和綜合分析，并結(jié)合前人研究成果，提出了獨(dú)玉礦床的成因機(jī)制（1997年）6。筆者也認(rèn)為，輝長(zhǎng)巖和斜長(zhǎng)巖是形成玉石的物質(zhì)基礎(chǔ)，斷裂和次級(jí)裂隙為主要控礦構(gòu)造，斷裂變動(dòng)和熱液脈動(dòng)是其動(dòng)力，多期多階段高中溫?zé)嵋何g

5、變是形成多色玉石的因素，壓力（低壓）使玉脈定向分布，最后獨(dú)山東西兩側(cè)斷裂使巖體“仰沖”抬升，獨(dú)玉礦體形成。研究得知，獨(dú)玉礦床是多種成礦物質(zhì)、多種成礦作用、多次成礦階段條件下所形成的，筆者將其歸屬于多成因礦床類型，即斷裂熱液變質(zhì)礦床。2 獨(dú)玉礦床成礦期階段劃分由于多期，多階段構(gòu)造巖漿的疊加改造，獨(dú)玉成礦年齡是目前尚未搞清的重大問(wèn)題之一。鄧燕華測(cè)定了巖體和獨(dú)玉的kar同位素年齡值，其中天藍(lán)玉中的絡(luò)云母338.67ma，為海西期；輝石巖中的角閃礦物為437.92ma，相當(dāng)于加里東晚期；黑云母569.31ma，屬加里東早期。并認(rèn)為這都是玉石后期蝕變年齡。筆者認(rèn)為，這些礦物既可能來(lái)源于原巖，又可能來(lái)源于

6、礦體，還可能來(lái)源于長(zhǎng)期火山活動(dòng)中的深部分異產(chǎn)物，因而可能真正代表成巖年齡的是338.67ma，這是因?yàn)樵趨^(qū)域上與獨(dú)山巖體相似的二龍巖體為321383ma。綜合分析表明，獨(dú)山基性巖體形成于加里東期華力西早期的秦嶺洋。獨(dú)山玉礦床產(chǎn)于華北、華南板塊之間的秦嶺造山帶上，形成機(jī)理為動(dòng)力變質(zhì)作用，屬中高溫?zé)嵋旱V床。其形成與造山帶的構(gòu)造發(fā)展密切相關(guān)，現(xiàn)將其成礦作用分為以下幾個(gè)階段。21 成巖期211 獨(dú)山巖體的形成秦嶺造山帶在未發(fā)生碰撞造山之前，可能存在小陸塊和島弧。從古生代，秦嶺洋處于擴(kuò)張期，因此，火山活動(dòng)頻繁，這些火山巖漿活動(dòng)形成橄欖質(zhì)科馬提巖的輝石巖、輝長(zhǎng)巖等。從加里東晚期華力西早期開始，由于華北板塊

7、和華南板塊相向運(yùn)動(dòng)，秦嶺洋開始關(guān)閉，伴隨之洋殼沉積物加厚，同時(shí)隨著地幔巖漿分異作用的進(jìn)行，其粘度加大，巖漿直接上升到洋底的通道被堵塞，于是便在深部形成巖漿房，7伴隨俯沖作用的進(jìn)行，同時(shí)在構(gòu)造作用下沿?cái)嗔褞仙?，并充填在輝石巖體內(nèi)形成斜長(zhǎng)巖。最終形成了以輝石巖、輝長(zhǎng)巖為主的巖體。212 獨(dú)山巖體形成的定位至華力西未印支期，隨著秦嶺洋開始關(guān)閉，造山帶逐步形成。獨(dú)山基性巖體形成時(shí)可能有一定的深度，屬于秦嶺洋洋殼的一部分。在印支造山運(yùn)動(dòng)期間，伴隨造山作用進(jìn)行，逐步形成眾多的斷裂構(gòu)造帶，有的斷裂帶可能斷至上地幔，這些斷裂帶（包括朱夏斷裂帶）將基性火山巖分割為片狀的或塊狀的巖體。有的巖體被俯沖到地殼深部，

8、有的則被逆沖斷層所抬升。結(jié)果使部分基性巖體抬升至地表或近地表，形成不連續(xù)的孤立的巖體獨(dú)山巖體（如圖1）。獨(dú)玉礦所在的位置屬于秦嶺造山帶中的桐柏大別山亞帶，處在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈的地區(qū)，發(fā)生強(qiáng)烈擠壓作用、斷裂作用等。同時(shí)沿?cái)嗔褞Оl(fā)生動(dòng)力變質(zhì)作用，形成一系列動(dòng)力變質(zhì)巖。另外，還產(chǎn)生眾多的斷裂裂隙帶，為同期f1 青島五蓮斷裂：f2 喜山響水?dāng)嗔?圖1 中生代蘇北膠南碰撞造山模式示意圖22 動(dòng)力變質(zhì)期成玉提供了空間和熱液通道。由于巖石遭受較強(qiáng)的動(dòng)力變質(zhì)和熱液作用，巖石普遍具碎裂巖化，次閃石部分呈針狀、放射狀集合體，基性斜長(zhǎng)石部分生成粒徑為10.50.05毫米的細(xì)粒斜長(zhǎng)石。在斷裂帶上，巖石普遍發(fā)生糜棱化、片理

9、化及強(qiáng)烈蝕變現(xiàn)象，平面上呈帶狀延伸。其次分布于巖體次級(jí)斷裂帶內(nèi)。巖石呈灰綠色，糜棱結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，眼球狀構(gòu)造，礦物成分隨原巖成分不同而異。伴隨構(gòu)造活動(dòng)和后期脈巖的侵入，輝長(zhǎng)巖體受變質(zhì)熱液作用和巖漿期后熱作用而普遍發(fā)生變質(zhì)作用。主要是次閃石化、鈉黝簾石化、蛇紋石化及綠泥石化等。23 熱液作用期獨(dú)山玉是多期熱液作用的產(chǎn)物。根據(jù)巖石蝕變特征，說(shuō)明熱液作用變遍存在。優(yōu)質(zhì)玉具明顯的熔蝕交代結(jié)構(gòu)，交代殘余結(jié)構(gòu)。斜長(zhǎng)石熔假冒成渾圓狀、橢圓狀，玉石與輝長(zhǎng)巖呈漸變過(guò)渡關(guān)系，有的接觸界線不平直。同時(shí)細(xì)小顆粒的斜長(zhǎng)石，針狀次閃石略呈定向分布，斜交或直交脈壁，并可見(jiàn)有斜長(zhǎng)石指向玉脈的流動(dòng)構(gòu)造。其流動(dòng)方向與交接面呈一定

10、角度。多色玉呈現(xiàn)平行脈壁排列的不同顏色 的條紋與條帶，反映了玉石形成過(guò)程中的液態(tài)流動(dòng)作用。所以，熱液作用是玉石形成的主導(dǎo)因素。在動(dòng)力作用下，巖石首先發(fā)生破碎和磨細(xì)，之后或同時(shí)變質(zhì)熱液在壓力梯度驅(qū)使下，沿棱角狀斜長(zhǎng)石粒間孔隙滲透。在發(fā)生變質(zhì)作用的物化條件下，斜長(zhǎng)石顆粒與深液處于不平衡狀態(tài)下，顆粒接觸處受壓力大，促使棱角狀斜長(zhǎng)石溶解，斜長(zhǎng)石組份達(dá)到過(guò)飽和時(shí)，重結(jié)晶為細(xì)小的斜長(zhǎng)石而形成最初期的玉石。熱液來(lái)源，可能是動(dòng)力變質(zhì)熱液或后期脈巖所帶來(lái)的熱液。由于巖體中電氣石和石英脈的出現(xiàn)，特別是發(fā)現(xiàn)礦區(qū)內(nèi)西北部和北部及個(gè)別鉆孔的深部有大片華力西期末燕山期的花崗巖。因此華力西期、燕山期花崗巖巖漿熱液是成玉的主

11、要熱源。由于玉脈有互相穿插的現(xiàn)象，說(shuō)明玉石的形成為多期熱液作用的結(jié)果。由于華力西末期燕山期花崗巖漿熱液的進(jìn)一步交代蝕變，部分鈣長(zhǎng)石蝕變成黝簾石，黑云母蝕變成白云母等。含斜長(zhǎng)石成分的后期熱液沿?cái)嗔蚜严渡仙?，并在輝石巖、輝長(zhǎng)巖和斜長(zhǎng)巖的構(gòu)造裂隙中充填交代，在大約350500c條件下形成獨(dú)山玉石，玉石成分以鈣長(zhǎng)石為主，含少量交代殘留體拉長(zhǎng)石和培長(zhǎng)石，隨著熱液從早期到晚期，由于熱液從圍巖中淋濾出的ca、cr、fe、和 ti 等主要元素和微量致色元素的增加，玉石顏色發(fā)生無(wú)色白色綠色紫色蘭色等變化。在印支期的造山運(yùn)動(dòng)及構(gòu)造斷裂作用下，第一期蝕變后的輝長(zhǎng)巖體在后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及巖漿活動(dòng)的聯(lián)合作用，熱液沿輝長(zhǎng)巖體

12、的斷裂裂隙侵入上生，對(duì)已形成的糜棱巖（玉石）進(jìn)一步發(fā)生交代和蝕變作用并帶走部分雜質(zhì)，使玉石進(jìn)一步優(yōu)化。24 次生變化期獨(dú)山玉的主要成分斜長(zhǎng)石經(jīng)后期熱液及變質(zhì)作用，進(jìn)一步發(fā)生次生變化，形成一系列次生礦物，如黝簾石，斜黝簾石，綠簾石，珍珠云母，鈣蒙脫石等。這些礦物說(shuō)明原巖及后期交代熱液都是比較基性的。含鈉較高的礦物如硬玉、鈉鉻輝石則未見(jiàn)，而翡翠礦床則富含這些礦物。另外熱液體還可帶走某些物質(zhì)，使有些斜長(zhǎng)石已接近“純”鈣長(zhǎng)石。3、獨(dú)玉的成礦機(jī)理（模式）基于上述研究，河南南陽(yáng)獨(dú)山玉的成礦機(jī)理（模式）可歸納為：河南南陽(yáng)獨(dú)山玉的成礦作用與秦嶺造山帶密切相關(guān)，可以說(shuō)它實(shí)際上就是秦嶺造山帶構(gòu)造演化的直接產(chǎn)物。其

13、機(jī)理和過(guò)程大致如下。（1）秦嶺造山帶在未發(fā)生碰撞造山之前，為一大古洋板塊，我們暫稱它作秦嶺洋板塊，該大洋板塊上可能存在小陸塊和島弧。在元古代至早古生代，秦嶺洋處于擴(kuò)張期，擴(kuò)張期有洋中脊火山活動(dòng)。繼后秦嶺洋板塊又向華北大陸板塊單向俯沖，又可形成許多火山島弧。因此，在整個(gè)秦嶺洋開與合過(guò)程中，火山活動(dòng)頻繁，這些火山巖漿活動(dòng)形成橄欖質(zhì)科馬提巖和輝石巖、輝長(zhǎng)巖等。晚加里東早華力西期開始，由于華北板塊和華南板塊相向運(yùn)動(dòng)，秦嶺洋開始關(guān)閉，伴隨之洋殼沉積物加厚，同時(shí)隨著地幔巖漿分異作用的進(jìn)行，其粘度加大，巖漿直接上升到洋底的通道被堵塞，于是便在深部形成巖漿房，巖漿房又分異出輝石、輝長(zhǎng)和斜長(zhǎng)巖漿。南陽(yáng)巖體就是這

14、種背景下形成的，南陽(yáng)巖體的形成為獨(dú)山玉的成因準(zhǔn)備了必要的物質(zhì)基（2）伴隨俯沖作用的進(jìn)行，構(gòu)造作用同時(shí)加劇，首先是輝石巖漿上升到一定位置形成輝石巖體。然后斜長(zhǎng)巖漿也在構(gòu)造作用下，沿?cái)嗔褞仙?，并充在輝石巖體內(nèi)形成斜長(zhǎng)巖。（3）含斜長(zhǎng)石的后期巖漿熱液沿?cái)嗔蚜严渡仙?，并在輝石巖、輝長(zhǎng)巖和斜長(zhǎng)巖的構(gòu)造裂隙中充填交代，在大約350c500c條件下形成獨(dú)山玉石。玉石成分以鈣長(zhǎng)石為主，含少量交代殘留體拉長(zhǎng)石和培長(zhǎng)石。隨著巖漿熱液從早期到晚期，巖漿熱液將從圍巖中淋濾ca、cr、fe 和ti 等主要元素和微量致色元素增加，玉石顏色從無(wú)色白色綠色紫色藍(lán)色等。斜長(zhǎng)石的排號(hào)從an97an100 。（4）由于燕山期花崗

15、巖漿熱液的進(jìn)一步交代蝕變，部分鈣長(zhǎng)石蝕變成黝簾石，黑云母蝕變成白云母等。河南南陽(yáng)獨(dú)山玉礦的成礦模式見(jiàn)圖如下。圖2 獨(dú)玉成礦過(guò)程示意圖從上述三點(diǎn)出發(fā)，并結(jié)合河南南陽(yáng)獨(dú)山玉礦的特征，筆者認(rèn)為，獨(dú)玉礦找礦總的方向是：沿秦嶺造山帶（或板塊碰撞造山帶）找礦。在此前題下，下列幾點(diǎn)最為重要，可作為獨(dú)山玉礦的找礦標(biāo)志。（1）造山前的洋底火山活動(dòng)（包括大洋脊火山活動(dòng)、島弧火山活動(dòng)和相關(guān)巖漿侵入活動(dòng)等）較為發(fā)育。相對(duì)應(yīng)形成一系列火山巖和巖漿巖，對(duì)獨(dú)山玉礦，主要是輝長(zhǎng)巖、輝石巖和斜長(zhǎng)巖。它們是獨(dú)山玉礦成礦的源巖。（2）強(qiáng)烈的構(gòu)造作用，特別是構(gòu)造擠壓作用。（3）壓性構(gòu)造巖發(fā)育，特別是糜棱化。（4）有后期巖漿熱液作用疊

16、加。（5）巖性標(biāo)志：輝長(zhǎng)、斜長(zhǎng)巖體。由于玉石多產(chǎn)于輝長(zhǎng)碎裂巖中，因此輝長(zhǎng)碎裂巖帶及糜棱化輝長(zhǎng)巖帶及糜棱化輝長(zhǎng)巖帶中均可含礦。（6）構(gòu)造標(biāo)志：玉脈主要產(chǎn)于擠壓破碎帶內(nèi)側(cè)次一級(jí)張裂隙中，形成玉脈密集帶或脈群。（7）圍巖蝕變標(biāo)志：黝簾石化強(qiáng)烈地段易于含礦。當(dāng)黝簾石含量大于5%時(shí)，玉脈分布較密集。（8）礦物標(biāo)志：?jiǎn)涡陛x石殘?bào)w基本不見(jiàn)，原生斜長(zhǎng)石具破碎重結(jié)晶，針狀次閃石含量較多，并有少量不規(guī)則粒狀透輝石，黝簾石多為細(xì)柱狀。黝簾石含量大于5%，為含玉標(biāo)志礦物。另外，部分獨(dú)山玉中含有地質(zhì)環(huán)境標(biāo)志礦物榍石，種礦物是在地體受中高溫壓條件下形成的。（9）微量元素值：含玉巖石中微量元素fe、cr 值較高。總之，華北板塊與華南板塊相互碰撞擠壓形成了橫亙中國(guó)中部的秦嶺造山帶。在這樣大的范圍內(nèi)，和河南南陽(yáng)獨(dú)山相似地質(zhì)、構(gòu)造成條件，并發(fā)育相似地質(zhì)現(xiàn)象的地方一定會(huì)存在。獨(dú)山玉礦所以至今仍只發(fā)現(xiàn)南陽(yáng)獨(dú)山一處，筆者認(rèn)為，并不是整個(gè)造山帶只能一個(gè)獨(dú)山玉礦，而是因?yàn)橛捎?/p>