贵州天柱重晶石矿热水喷流沉积特征研究

矿 物 学 报

2009年

贵州天柱重晶石矿热水喷流沉积特征研究

魏怀瑞,杨瑞东,高军波

(贵州大学资环学院,贵州贵阳550003)

天柱重晶石矿床位于扬子地块南缘、湘黔桂陆缘断陷盆地中。属于宜昌-都匀大断裂带的南沿部分,该断裂正好是新元古代-寒武纪两个古构

造单元的分界线,也正好处在台地相与深水盆地相的过渡斜坡带上。该断裂属于新元古代-早古

[1]

生代同生深大断裂,东盘沉降,西盘断续上升。沿该深大断裂的桑植)吉首)新晃)天柱)台江)线均有重晶石矿分布,而天柱一带为该断裂深部热(液)水喷流中心,形成世界最大的重晶石

[2-4]

矿床。

状构造,纯度高)、上部黑灰色重晶石(呈夹层产物,含硫化物纹层)。

热水沉积硅质岩:顶部,硅质岩以层状硅质岩、碳质页岩互层(/硅帽0)和硅质透镜体两种形态产出。底部,与灰白色重晶石共生,残留大量喷气孔洞,类似冲绳海槽非晶硅+重晶石+石膏喷气岩。碧玉呈浅蓝色、红褐色,团块状构造,由石英+磁铁矿+赤铁矿组成,呈小透镜体产出。喷气沉积岩:包括结晶白云岩和菱铁矿。常与钙质千枚岩和含黄铁矿黑色板岩密切共生。与下部薄层状重晶石互层产出,渐变过渡,向上被砂岩和粉砂岩取代。

通过对天柱重晶石矿矿石岩矿鉴定,发现具有大量热水喷流(气)沉积矿物,现将该地区热水喷流(气)沉积岩石、矿物组合总结分类如下:黄铁矿+冰长石+水白云母+重晶石+菱铁矿组合

黄铁矿、碳质、水白云母可见纹层状产出,重晶石脉切入,硅质层覆盖于重晶石脉两侧形成热水/硅帽0。在重晶石脉两侧发现散乱分布的菱铁矿。

1 制约热水活动的关键因素

(1)上公塘)大河边一带是在海侵后期发育起来的一个深海盆地。

(2)该时期的大陆解体事件引起该区下部地幔物质上涌,是形成弧后扩张盆地的重要动力机制。

(3)从天柱重晶石矿区矿体层位变化特征分析,热水侵位可能也是分段性的,其运移和喷发通道可能受平行矿代的一系列断层控制,喷发和就位空间主要限于裂谷地堑盆地内部。

(4)据区域资料分析,该地区发育了一系列不同级别的NE向高角度正断层,这些裂隙系统可能成为热水系统的回流通道和排泄管道。

(5)天柱重晶石矿石中发现大量粘土矿物和碳酸盐碎屑,是否陆源物质参与了重晶石的成矿过程?

3 天柱地区/烟囱0类型

根据对天柱矿区矿床的深入研究,和矿石组成的分析,认为天柱应属于硫化物烟囱,与冲绳等

[5]

地发现的硫化物烟囱十分相似。这些烟囱主要由黄铜矿、黄铁矿为主,闪锌矿、方铅矿次之的金属硫化物组成。按烟囱的外墙的矿物组成可进一步分为:硅质外墙烟囱、重晶石外墙烟囱和石膏外墙烟囱。

2 喷流(气)沉积岩及其矿物组合

通过对天柱重晶石矿矿石及围岩的研究,发现具有典型的热水喷流(气)沉积的特点,现将该地区热水喷流(气)沉积岩总结分类如下:

喷气岩:以重晶石为主,非晶硅(石英)、方解石次之。重晶石岩按产出部位和岩石颜色分为:底部杂色重晶石(常见爆发角砾状构造)(照片1)、柱状重晶石、饼状重晶石(外裹碳质薄膜)、中部灰白色块状重晶石(规模最大,具块状和纹层

基金项目:贵州省优秀科技教育人才省长专项基金

4 喷流(气)沉积构造

411 类喷溢和喷流过程中形成的构造

(1) 侵入构造 在黑色页岩固结成岩前,密度较大深部流体喷出,嵌入黑色页岩中,冷却成岩后形成的构造。一般嵌入体成楔状,由较厚一增刊

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侧往较薄一侧嵌入。

(2)气孔状、气管状构造:由于高温流体在喷溢时外压力骤降,内压大于外压,引起气体溢散而形成气孔状和气管状构造。在野外我们看到了大量直径在011-2mm气孔,并且绝大部分气孔贯穿整块岩石呈气管状。

(3)柱状构造:作者在天柱发现大量柱状重晶石体,它的形成可能是由含高密度BaSO4流体快速从喷口喷射出来,由于密度大,喷流速度快,其未能与海水混合即固结,如同挤牙膏状形成柱状体,在柱状重晶石体表面往往形成的大量纵向沟纹,可能就是快速喷流形成的擦痕。

(4)流纹状构造:高温流体喷流过程中,冷却成岩后形成的类似于波纹的流纹状构造。从宏观上看并非地层变形形成的波纹状,流纹状构造夹于两平行岩层之间。

(5)水平纹层构造:在野外经常见到炭质层与重晶石层,或重晶石层与黄铁矿层,或炭质层与黄铁矿层组成的水平纹层,这种沉积构造在热水沉积岩中非常发育。这种构造往往是热水喷流晚期或喷口外围沉积构造。

412 气-水热液作用形成的沉积构造

(1)脉状、网脉状构造:含矿气水热液沿围岩或早期形成的裂隙充填,构成各种脉状。从野外可以看到重晶石填充在黑色页岩层间形成细脉,石英脉填充在黑色页岩断裂中。一般在构造裂隙较简单的地段通常为脉状,在较复杂地区通常为交错脉状或网脉状构造。在微观上脉状构造也十分常见,如重晶石脉体穿过黑色岩系。

(2)晶洞、晶簇状构造和梳状构造:含矿热液沿围岩或矿石的较大裂隙、空洞或角砾的空隙填充,但空间未充满,矿物由洞壁向中间生长出较完整晶形,形成晶洞构造。如果晶体由洞壁向中间丛生就形成晶簇构造。当含矿热液沿较宽的裂隙填充,多组晶体垂直裂隙两壁,分别向中间作对称而有规律生长,其形状像梳子,则为梳状构造。

(3)透镜状构造:在块状重晶石层与结核状重晶石层之间,往往产出透镜状的重晶石层,重晶石具有透镜状构造。

(4)条带状构造:矿物集合体呈同一方向平行的条带出现,条带宽度不大,但较稳定。系由金属矿物或与脉石矿物的集合体统一充填一组平行的裂隙,依次沉淀而成。

(5)蠕虫状构造:蠕虫状体一般呈香肠状,粗细不等,直径一般1~2cm,长度10~20cm,它可能是海底气-液热水喷流末期或喷口外围形成的产物。

413胶体及生物化学沉积构造

(1)结核状、葡萄状、饼状构造、球状构造:含有重晶石、有机质、磷质的胶体溶液,围绕碎屑凝聚成大小不等的球形、椭球形及不规则的独立结合体。充当碎屑物质的常见有磷质和有机质,构成结合体壳层的一般为重晶石、碳质和磷质,生长纹层十分明显。

(2)条带状构造:矿石结构特征与前述同类构造相同,但各条条带间的厚度不甚一致,连续性和延续性较差,时而尖灭,时而复现,有的过渡为侵染状或透镜状构造。414 准同生变形构造

(1)碟状构造,类收缩纹构造:在贵州寒武系底部常见一些类似干裂缝的构造,裂缝中往往充填含重晶石或磷质组分的碳质页岩,可能是热水喷溢后期成岩阶段脱水作用形成或是热水喷溢裂缝后期填充物。

(2)垮塌构造:垮塌构造产出层位比较广,基本在每一段都有发现,说明从喷流成岩早期到成岩晚期都有垮塌作用发生。通过对比现代大西洋海底黑烟囱生长过程,我们可以大胆预测在喷流成岩早期随着/烟囱0的不断长大,底部基础不能承受上部庞大重力形成垮塌。在成岩中后期随着外界力学性质的改变,不断有垮塌现象发生。

参 考 文 献:

[1] 贵州省地质矿产局1贵州省区域地质志1北京:地质出版社,19871

[2] 吴朝东,杨承运,陈其英1新晃贡溪-天柱大河边重晶石矿床热水沉积成因探讨1北京大学学报自然科学版,1999,35(6):

774-7851

[3] 夏菲,马东升,等1天柱大河边-新晃重晶石矿床矿物组成特征的电子探针研究1矿物学报,2005,25(3):275-3721

[4] 杨瑞东,魏怀瑞,王伟,鲍淼1贵州天柱上公塘-大河边寒武纪重晶石矿床海底热水喷流沉积特征1地质论评,2007,53(5):

675-6801

[5] 侯增谦,等1现代与古代海底热水成矿作用1北京:地质出版社,2003:5-61