透輝石地質(zhì)背景及成礦系統(tǒng)

1、透輝石、透閃石礦成礦地質(zhì)背景及成礦系統(tǒng)1成礦地質(zhì)背景本區(qū)地處膠遼臺?。↖I）,北部為膠北臺拱（III）,南臨膠萊臺陷（III）, 橫跨6個W級構(gòu)造單元。區(qū)內(nèi)鎂質(zhì)碳酸鹽巖發(fā)育，均受到一定程度的區(qū)域變質(zhì)作 用和巖漿活動的影響，對透輝石、透閃石礦床的形成極為有利。1.1地層區(qū)內(nèi)地層主要為新太古代膠東巖群（Ar3j ）、古元古代粉子山群（Ptf）、 荊山群（Ptj）、芝罘群（PJZ）和新元古代震旦紀蓬萊群（Zp），它們組成結(jié)品 基地。缺少古生代地層。蓋層只有中生代白堊系（K）及新生代新近系（N）和第 四系（Q）。粉子山群、荊山群鎂質(zhì)碳酸鹽巖建造是重要的含礦層位，古元古代粉子山群（Ptf）主要巖性為大理

2、巖、黑云變粒巖、透閃巖、透輝 巖、石墨透閃巖、淺粒巖、斜長角閃巖、磁鐵石英巖、矽線黑云片巖等。從巖性 組合看，粉子山群原巖下部以碎屑巖為主；中部以富鎂碳酸鹽巖為主，為透輝石、 透閃石礦的形成提供了原巖基礎(chǔ)；上部則以泥質(zhì)巖系為主。本群巖石變質(zhì)達高綠 片巖相一低角閃巖相。本群經(jīng)歷了比較強烈的多期褶皺變形。直接覆蓋于太古宙 巖系之上。荊山群野頭組（PtJ ）是透輝石礦的又一含礦層位。本組據(jù)其巖性組合分 為二段，下部祥山段為一套變質(zhì)的鈣鎂碳酸鹽巖及碎屑巖，各地橫向變化較大。 上部定國寺段基本巖性為大理巖，相對比較穩(wěn)定。從原巖分析，祥山段主要為正 常沉積的碎屑巖和鈣鎂質(zhì)碳酸鹽巖，但在各地均發(fā)育的斜長角閃

3、巖，其原巖應(yīng)為 基性火山巖類，說明此段沉積過程中，曾普遍發(fā)生過較強烈的基性火山噴發(fā)作用。 定國寺段在各地延伸穩(wěn)定，其原巖主要為含雜質(zhì)的灰?guī)r及白云巖類，但在牟平祥 山、萊陽荊山地區(qū)、萊西南墅地區(qū)尚夾斜長角閃巖，表明伴隨沉積，火山噴發(fā)事 件在這些地區(qū)時有發(fā)生。從變質(zhì)建造看，荊山群是一套經(jīng)歷了高角閃巖相一麻粒 巖相變質(zhì)的石榴矽線黑云片巖、石墨巖系、大理巖系。根據(jù)以上地層分析，透輝石、透閃石均形成于鎂質(zhì)碳酸鹽巖建造和中，且經(jīng) 歷了火山噴發(fā)作用及變質(zhì)作用。1.2巖漿巖區(qū)內(nèi)巖漿巖分布廣泛，自太古代以來，區(qū)內(nèi)發(fā)生三期巖漿巖活動，相應(yīng)形成 三期巖漿巖。a、桃科期巖漿巖：指伴隨膠江運動和粉子山運動的侵入巖，屬晚

4、太古代一 早元古代，多沿基底褶皺成群成帶產(chǎn)出，規(guī)模較小，主要巖石類型有輝石橄欖巖、 純橄欖巖和輝石巖，含斑粗中粒二長花崗巖。引燕山期巖漿巖：區(qū)內(nèi)中生代巖漿巖侵入活動頻繁而強烈，根據(jù)巖體的侵 入時代、絕對年齡劃為燕山早、晚兩期：早期：形成于早白堊世之前，絕對年齡為180135Ma的侵入巖劃為燕山早 期。巖體以酸偏堿性巖石及基性巖石為主，屬鈣堿性巖石系列。呈巖基或巖株產(chǎn) 出。晚期：把侵入到白堊系，形成于第三系之前，絕對年齡為14070Ma的侵入 巖劃為燕山晚期。巖體以中酸性-酸性巖為主，多呈鈣堿性系列，呈巖基、巖株 產(chǎn)出。c、喜馬拉雅期侵入巖：形成于晚第三紀及第四紀，同位素年齡值 18.6-93.

5、9Ma。以裂隙-中心式基性火山噴發(fā)和裂隙式寧靜溢流為特征。巖性為堿 性橄欖玄武巖。在該區(qū)的透輝石礦床中，巖漿巖雖廣泛分布，但絕大多數(shù)礦床范圍內(nèi)無大 規(guī)模侵入巖體，僅有少量小規(guī)模的脈狀侵入巖。這些脈狀侵入巖，切穿透輝石礦 層，如老官莊透輝石礦區(qū)所見的石英閃長石玢巖、閃長巖脈等，屬于成礦后侵入 巖，與成礦無關(guān)。戰(zhàn)山附近的侵入巖，屬燕山早期侵入巖。形成時間大大晚于區(qū)域變質(zhì)成礦 時間。透輝石礦體呈殘留體分布在石英二長巖中?？梢姵傻V與石英二長巖無關(guān)。 但石英二長巖侵入時對透輝石礦產(chǎn)生了強烈的迭加改造。在該區(qū)透閃石礦床中，大多分布有桃科期侵入的含斑粗中粒二長花崗巖，巖體呈巖基產(chǎn)出，與張格莊組呈侵入接觸關(guān)系

6、，另外，還見有規(guī)模較小的基性巖 脈、閃長巖脈、花崗巖及花崗斑巖脈、長英巖脈等。巖脈一般位于含礦帶附近。 為礦化提供了豐富的硅質(zhì)來源。1.2.1變質(zhì)作用據(jù)文獻資料，硅質(zhì)白云石大理巖遭受前進區(qū)域變質(zhì)，產(chǎn)生一系列的巖石組 合，指示一個低壓變質(zhì)相。透輝石大致在角閃巖相的開端形成。結(jié)合粉子山群巖 石的變質(zhì)程度和透輝石礦在區(qū)域分布上的層位穩(wěn)定性特征，說明調(diào)查區(qū)的透輝 石、透閃石礦是區(qū)域變質(zhì)作用的產(chǎn)物。2成礦系統(tǒng)根據(jù)本調(diào)查區(qū)巖石組合，礦石類型,本區(qū)為鎂質(zhì)碳酸鹽巖建造成礦系統(tǒng)2.1成礦物質(zhì)來源成礦物質(zhì)來源是成礦系統(tǒng)中的物質(zhì)基礎(chǔ)，根據(jù)透輝石、透閃石的化學(xué)成分分 析，成礦物質(zhì)主要為MgO、CaO、SiO2。a、鈣

7、鎂質(zhì)物質(zhì)來源本調(diào)查區(qū)透輝石、透閃石的主要含礦層位張格莊組（Ptf z g）、巨屯組 （PtifJ）、野頭組（PtjY ）從巖性組合和巖石中含的大量的變余沉積結(jié)構(gòu)分析（如 變余層理、斜層理、豆狀、結(jié)核狀等），說明原巖為沉積成因的鈣鎂質(zhì)碳酸鹽巖 和碎屑巖，其鈣鎂物質(zhì)來自于海水及古陸風化的含鈣鎂質(zhì)巖石。b、硅質(zhì)來源本區(qū)透輝石的主要含礦層位為巨屯組（PtfJ）、野頭組（PtjY），巖漿巖雖 廣泛分布，但絕大多數(shù)礦床范圍內(nèi)無大規(guī)模侵入巖體，僅有少量小規(guī)模的脈狀侵 入巖。這些脈狀侵入巖，切穿透輝石礦層，透輝石礦體呈殘留體分布在石英二長 巖中，可見與成礦無明顯關(guān)系。故其硅質(zhì)來源主要為變質(zhì)原巖和其成礦圍巖。以

8、 礦石的主要化學(xué)成分MgO、CaO、SiO2等計算原巖成分（考慮區(qū)域變質(zhì)過程中除 CO2和H2O帶出外，其它組分不變）老官莊透輝石礦的原巖成分為白云石48.33%、 方解石4.03%、石英40.76%、其它6.89%。其原巖應(yīng)為含硅質(zhì)鈣鎂質(zhì)碳酸鹽巖和 碎屑巖。由此可見，透輝石礦床硅質(zhì)主要來源于陸源碎屑沉積巖本區(qū)透閃石礦主要含礦層位為張格莊組(Pt1f Z g)，礦石為滑石透閃巖， 圍巖均為白色白云石大理巖，原巖化學(xué)成分中硅質(zhì)含量較低(如蓬萊大季家透閃 石礦區(qū)圍巖的主要化學(xué)成分平均為Si02:7%； Mg0： 20.3%； Ca0： 29.67%； L0I： 37.36%)，形成透閃石礦床除原巖

9、中所含硅質(zhì)成分外，還需外來硅質(zhì)成分的加入。 本區(qū)礦床中，大多分布有桃科期侵入的含斑粗中粒二長花崗巖，巖體呈巖基產(chǎn)出， 與張格莊組呈侵入接觸關(guān)系，另外，含礦帶附近還見有規(guī)模較小的基性巖脈、閃 長巖脈、花崗巖及花崗斑巖脈、長英巖脈等。在區(qū)域地質(zhì)條件下，桃科期巖漿期 后含Si02熱液沿著層間破碎帶對白云石大理巖進行交化，可產(chǎn)生蝕變及礦化形 成透閃石。因此透閃石礦床硅質(zhì)除來源于原巖沉積的陸源碎屑外，還應(yīng)來源于巖 漿期后含Si02的熱液。2.2成礦地質(zhì)作用本區(qū)桃科期由于構(gòu)造運動和巖漿作用導(dǎo)致地殼開裂，地層產(chǎn)生變質(zhì)、褶皺、 斷裂及層間破碎，大量巖漿物質(zhì)及期后含Si02熱液，上升侵入或噴出地表，加 熱地殼內(nèi)

10、流體循環(huán)和溶解成礦物質(zhì)，形成化學(xué)活動性流體，并沿盆地邊緣同生斷 裂上升，沿礦區(qū)內(nèi)層間破碎帶及發(fā)育的各種小構(gòu)造(如小褶曲，層間破碎和節(jié)理 裂隙)運移、對鎂質(zhì)碳酸鹽巖進行交代，產(chǎn)生相應(yīng)蝕變及礦化作用。形成透閃石 礦。首先在中深部產(chǎn)生蛇紋石化，形成蛇紋石蝕變帶：6CaMg (CO ) +4SiO+4H O=Mg (Si O ) (OH) +6CaCO +6CO t TOC o 1-5 h z 322254 11322白云石蛇紋石420 (體積，下同)217隨著交代作用的進行，溫度逐漸降低，在中淺部產(chǎn)生透閃石化，形成透閃石 礦：5CaMg (C0 ) +8Si0+H 0=Ca Mg (Si 0 ) (

11、OH) +3CaC0 +7C0 t 2222254 112222白云石透閃石350252350最后，熱液中的SiO2濃度降低，水分增加，以低溫交代為主。透閃石經(jīng)水 化全部或部分生成滑石礦。3Ca Mg （Si 0） （OH）+2H 0+C0 =5Mg（Si 0） （OH）+6CaC0 +4Si0 TOC o 1-5 h z 254 11222234 10232透閃石滑石756685同時，熱液中殘留的Si02、H20與白云石大理巖作用也可直接生成滑石。3CaMg （Ca ） +4Si0+H 0=Mg （Si 0 ） （OH） +3CaC0 +3C0 t322254 10232白云石滑石21013

12、7成礦階段硅質(zhì)成分較充分，但由于礦體體積較原巖縮小935%，所以共生 礦物方解石含量較高，一般為935%，同時會有白云石殘留礦物?；V大多 在透閃石基礎(chǔ)上形成，所以零星分布或包容于透閃石礦體中。而這種滑石礦由于 體積較原巖僅縮小9%，所以質(zhì)量較純。共生礦物方解石含量小于9%。成礦作用 僅發(fā)育于中淺部位，礦體相應(yīng)延深較小。另外，層間破碎帶規(guī)模小，礦體因此常 呈透鏡狀。但礦化因受層位控制，而含礦層分布十分穩(wěn)定，所以礦化是比較連續(xù) 的。原巖受構(gòu)造應(yīng)力影響，上覆巖層和圍巖的壓力以及殘余地幔或熱點也可使 地殼熱流值升高形成成礦流體，較高壓力的成礦流體沿剪切帶上升，并與圍巖交 代形成大規(guī)模礦化。透輝石礦

13、的典型礦物共生組合是：透輝石+透閃石+方解石+石英。這一共生 組合，可出現(xiàn)在多種變質(zhì)條件下。根據(jù)收集的資料，一般在壓力為7千巴的高壓 條件下，這一組合可出現(xiàn)在高級變質(zhì)相帶內(nèi)，但這和本區(qū)的泥質(zhì)巖石和基性火山 巖的變質(zhì)程度不吻合。在本區(qū)這些巖石屬中級變質(zhì)巖，所以研究區(qū)透輝石礦亦應(yīng) 是中級變質(zhì)的產(chǎn)物。在含CO2高的流體條件下，當壓力大于3千巴時，透輝石晚于鎂橄欖石形 成，出現(xiàn)透輝石+透閃石+鎂橄欖石+方解石+白云石的礦物共生組合。在本區(qū)的透 輝石礦石中不存在這樣的共生組合，因此本區(qū)的透輝石礦只可能在壓力小于3 千巴的條件下形成。由透閃石形成透輝石的變質(zhì)反應(yīng)：CaMg Si O OH +3CaCO +

14、2Si0 -5CaMgSi O +3CO +H O258 222322 622透閃石 方解石 石英 透輝石其生成物的CO2/H2O+CO2的克分子比約為0.9。在此條件下，當壓力Pf=1千 巴時，透輝石的生成溫度為486C15； Pf=2千巴時，為515C15； Pf=3 千巴時，溫度為595C左右。按巨屯組上復(fù)巖層總厚56千米（上復(fù)崗崳組0.91.2千米，蓬萊群總 厚4.1千米），計算巖層靜壓力為1.381.65千巴。張格莊組上復(fù)巖層總厚6 7千米（上復(fù)巨屯組0.71.2千米，崗崳組和蓬萊群的厚度同上），計算靜壓 力為1.651.93千巴，若考慮附加構(gòu)造應(yīng)力，估計透輝石礦形成時的壓力將不 會

15、超過3千巴。若考慮局部構(gòu)造翹起，則形成壓力可能在1千巴左右。若不考慮 上復(fù)蓬萊群所造成的靜壓，則壓力在0.5千巴左右。按照上述透輝石礦形成的溫度和上復(fù)地層厚度（透輝石礦形成的深度）， 估計形成透輝石礦的地熱梯度將在100C/km左右。這個地熱梯度與都城秋穗劃 分的低壓型區(qū)域變質(zhì)作用的梯度基本一致。在透輝石礦成礦過程中（區(qū)域變質(zhì)過程中），有大量H20和CO2的帶出。沒 有H20和CO2的帶出，硅質(zhì)白云巖和白云質(zhì)砂巖將保持原巖成分，或成為大理巖 保存至今。據(jù)老官莊透輝石礦石和地下已漸變?yōu)榉堑V巖石的碳酸鹽含量的差別， 前者方解石含量小于1%，后者可達20%，造成這種差別的原因之一，是地表碳鹽 礦物風

16、化淋失。但礦區(qū)礦石基本為致密塊狀，礦石組成的淋失量不大。按前述地 表礦石體重為2.81，地下為3.11，假設(shè)體重差別完全由化學(xué)風化作用，使碳酸 鹽礦物淋失引起，用礦石體重差別計算其淋失量也僅為9%，況且淋失物非為碳 酸礦物，體重差別還由于物理風化作用，使礦石產(chǎn)生裂隙，體重變小。所以淺部 礦石中碳酸鹽礦物含量低，亦與變質(zhì)成礦過程中鈣的部分帶出有關(guān)。鈣的遷移帶出與CO的遷移有關(guān)。遷移形式如下：2CO2 （由碳酸鹽礦物分解產(chǎn)生）+H2O=H+HCO3-CaCO3+H+HCO3=CaHCO32 （隨變質(zhì)熱帶出）由于原巖中二氧化硅對鈣、鎂的固定作用，鈣的帶出量是不大的。但這對透 輝石礦（碳酸鹽礦物含量1

17、0%）是必須的。從透輝石的殘余砂狀結(jié)構(gòu)中，鈣、鎂保持原巖中碳酸鹽物質(zhì)的膠結(jié)物的位置； 條帶狀礦石中，從硅質(zhì)條帶向兩測依次變?yōu)橥篙x石條帶表明，變質(zhì)成礦過程中除 H2O、CO2和少量CaO的帶出外（富鈣的石云巖中有少量CaO帶出），原巖主要組 分Ca。、Mg。、Siq等僅參與了原地變質(zhì)作用，形成透輝石含礦的巨屯組、張格莊組中，都夾有不少石英巖。這些石英巖或夾于白云大理石中（張 格莊組內(nèi)），或位于白云石大理巖附近（在巨屯組中），若在區(qū)域變質(zhì)成礦時，有關(guān)元素如 MgO、CaO、SiO2等有長距離的遷移，它們完全可以組合成透輝石或其它鈣鎂硅酸鹽礦物，但 它們至今仍以石英巖的面貌出現(xiàn)，充分證明，區(qū)域變質(zhì)過

18、程中，主要成巖元素，沒有發(fā)生大 規(guī)模、長距離的遷移。2.3成礦構(gòu)造部位本區(qū)透輝石礦床（點）分布的構(gòu)造部位的特點是：透輝石與下向構(gòu)造關(guān)系密 切。如戰(zhàn)山透輝石礦床產(chǎn)于近背斜核翼部。最典型的是老官莊透輝石礦床，由于 近背斜核部地層褶皺加厚，形成了肥厚的礦體。同時背斜核部發(fā)育的張裂隙，使 成礦過程中（區(qū)域變質(zhì)過程中）叫、H2O迅速排出，保證了透輝石礦形蝦必需 的介質(zhì)條件。反之在向斜構(gòu)造核部，由于流體壓力較高，只利于滑石、透閃石、 蛇紋石等礦物生成。如蓬萊李家透閃石礦就位于向斜核部。2.4成礦后熱液蝕變調(diào)查區(qū)內(nèi)的透輝石、透閃石礦中，普遍存在成礦期后的熱液蝕變。透輝石礦 中的熱液蝕變有兩種情兄：一種是退變

19、質(zhì)熱液蝕變；另一種是與燕山早期侵入巖 活動有關(guān)的熱蝕變。前一種如在戰(zhàn)山等透輝石礦點中所見的，透輝石依次變?yōu)橥?閃石、滑石等，同時有大量粉狀碳酸鹽化伴生。又如老官莊透輝石礦中礦石節(jié)理、 裂隙發(fā)生的透閃石化及蓬萊李家透閃石礦發(fā)生的硅化、碳酸鹽化等。3成礦規(guī)律及資源開發(fā)潛力3.1成礦規(guī)律綜上所述，鈣鎂質(zhì)碳酸鹽巖建造是形成透輝石、透閃石的基礎(chǔ)。雖然形成透 輝石礦可以是石英砂質(zhì)白云巖，也可以是硅質(zhì)白云巖，但它們都屬于鈣鎂質(zhì)碳酸 鹽建造。（按照透輝石礦的化學(xué)組成計算，當白云巖原巖中SiO2含量在內(nèi)40%時 最利于形成透輝石礦并要求硅質(zhì)和鈣、鎂組分均勻地分布在巖石中）。巖漿期后 熱液的交代，提高了礦石的化學(xué)

20、活性，促進了礦化的形成。白云巖向碎屑巖過渡 的巖段，經(jīng)低壓型中級變質(zhì)的角閃巖相變質(zhì)（壓力為13千巴，溫度在500 C 左右，稍低于這一溫度透輝巖將被透閃巖代替。較高溫度下，變質(zhì)共存礦物組合 中出現(xiàn)橄欖石。所以透輝石礦常與透閃巖或橄欖大理石共生），形成透輝石。正 向構(gòu)造巖層局部上抬地段，是形成透輝石礦的必要構(gòu)造條件。在這種構(gòu)造環(huán)境中， 變質(zhì)成礦時產(chǎn)生的CO2和H2O能夠順利遷移帶出，保證形成透輝石所需的低CO2 和HO分壓條件。23.2資源開發(fā)潛力通過本次地質(zhì)調(diào)查工作，區(qū)內(nèi)較有潛力的透輝石、透閃石可分為三個區(qū)域：蓬萊市東南部透輝石、透閃石成礦區(qū)：成礦區(qū)位于蓬萊市東南。含礦地層 屬于張格莊組、巨屯組，已開采的礦床（點）有戰(zhàn)山透輝石礦、蓬萊大趙家透閃 石礦。這一成礦區(qū)內(nèi)產(chǎn)出多種類型的透輝石、透閃石礦。在這一成礦區(qū)內(nèi)將可發(fā) 現(xiàn)較多的透輝石、透閃石礦。福山區(qū)透輝石透輝石成礦區(qū)：成礦區(qū)在煙臺福山鎮(zhèn)西南一帶，成礦層位為 粉子山群巨屯組，老官莊透輝石礦床即產(chǎn)于本區(qū)。成礦區(qū)內(nèi)仍有較大潛在的資源 量。但本區(qū)距開發(fā)區(qū)較近，礦床開發(fā)對環(huán)景有一定的破壞作用。萊陽、萊西透輝石礦成礦區(qū)：成礦區(qū)位于萊陽西部、萊西東部。含礦地層 為