Study on breccia body characteristics and element migration during the metallogenetic process of Qiubudong silver deposit in Pingshan County, Hebei Province
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摘要:
河北平山县秋卜洞银矿为隐爆角砾岩型矿床, 为寻找近矿标志, 对该矿区的角砾岩体特征及围岩蚀变元素地球化学特征进行了研究。对角砾岩的地质、岩性、角砾特征(形态、大小、成分)、胶结物特征进行统计分析, 结果发现: ①由浅部到深部角砾形态为棱角状→次棱角状→次圆状; ②角砾大小在浅部呈现由边部向中心减小的趋势, 钻孔中角砾大小空间变化不明显; ③角砾成分由浅到深从以浅粒岩为主, 转变为以石英斑岩为主, 中部角砾成分稍复杂; 这种特征指示角砾岩体的形成依次受控于气爆(岩粉胶结)、液爆(金属硫化物胶结)与浆爆(岩浆胶结)作用。围岩蚀变过程中元素地球化学特征表明, 该过程带入的组分为SiO2、CaO、MgO等, 迁出的组分为K2O、Na2O、Al2O3、Fe2O3、FeO、Sr、Ba等, 成矿元素Au、Ag、Cu、Zn、Sb、Pb等含量明显增加, 鉴于Fe、Cu、Pb、Zn等以硫化物形式存在, 稀土元素特征显示成矿环境由氧化条件逐渐转变为还原条件。综合研究揭示, 该矿床形成经历了至少3个阶段流体沸腾作用, 银卸载成矿在隐爆角砾岩形成的基础上, 绢英岩化(带)与黄铁矿化叠加形成, 因此, 这2种蚀变的出现是靠近矿体的有利标志。
Abstract:The Qiubudong silver deposit is a cryptoexplosive breccia type deposit. In order to find the indicators of proximity to the ore body, the characteristics of the breccia body and the geochemical characteristics of alteration elements in the host rock are studied in this paper. The statistical analyses of the geology and lithology of the breccia body, characteristics of the breccia (e.g., shape, size, composition) and cement indicate that: ① the shape of breccia changes from angular to subangular to subcircular as the depth increases; ② the size of breccia decreases from the edge to the center in the surface, and the spatial change of breccia size is not obvious in the borehole; ③ the composition of breccia changes from leptite to quartz porphyry, and then become complicated as the depth increases, which indicates that the formation processes of breccia body are dominated by gas explosion (rock powder cementation), liquid explosion (polymetallic sulfide cementation) and magmatic explosion (magma cementation) from the surface to the depth. The geochemical characteristics of elements in the alteration process of host rocks indicate that the introduced components are SiO2, CaO, MgO, and the migrated components are K2O, Na2O, Al2O3, Fe2O3, FeO, Sr, Ba, etc. The contents of ore-forming elements such as Au, Ag, Cu, Zn, Sb and Pb increased significantly. Considering that Fe, Cu, Pb and Zn existed in the sulfide, REEs showed that the ore forming environment gradually changed from oxidation condition to reduction condition. The comprehensive characteristics reveal that the deposit has undergone at least three stages of fluid boiling processes, and silver unloading mineralization occurs on the basis of sericitization as well as pyritization based on cryptoexplosive breccia formation. Therefore, the occurrence of these two types of alteration is a favorable indicator of proximity to the ore body.
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表 1 钻孔中不同标高隐爆角砾岩特征统计
Table 1. Statistics of cryptoexplosive breccia characteristics at different elevations in boreholes
标本号 标高/m 角砾特征 胶结物类型 长轴/cm 主要成分 形态 含量/% ZK3204-4 1093.592 1.0~5.0 浅粒岩、霏细岩 次棱角—次圆 90 热液黄铁矿-石英 ZK3204-6 1090.638 0.5~2.5 长石、石英 棱角—次棱角 85 热液黄铁矿 ZK3303-1 1062.273 ~1.5 浅粒岩 次棱角 90 热液黄铁矿 ZK3303-3 1053.579 0.5~2 石英、长石、浅粒岩 棱角—次棱角 85 热液黄铁矿 ZK3303-5 1042.954 0.6~3 石英、长石、浅粒岩 次棱角 90 热液多金属硫化物 ZK3303-6 1036.193 0.5~4.5 浅粒岩 棱角—次棱角 85 热液多金属硫化物 ZK3303-7 1020.738 0.2~3 石英斑岩 次棱角 90 热液黄铁矿 ZK3303-9 1002.385 0.5~4 石英斑岩 次棱角 90 热液黄铁矿 ZK3302-16 997.6171 0.6~4.5 浅粒岩 次棱角—次圆 85 热液胶结 ZK3101-12 985.4063 0.5~3 石英斑岩 次棱角—次圆 85 热液黄铁矿 ZK3302-15 984.9012 0.8~7 浅粒岩 次棱角—次圆 85 热液多金属硫化物 ZK3204-23 977.3851 0.4~5 浅粒岩 棱角—次棱角 85 热液黄铁矿 ZK3101-10 950.8372 0.5~4 石英斑岩 棱角—次棱角 90 热液黄铁矿 ZK3302-12 946.7535 0.5~6.5 石英斑岩 次棱角—次圆 90 热液黄铁矿 ZK3204-19 930.1144 0.5~6 石英斑岩、浅粒岩 次棱角 80 热液黄铁矿 ZK3301-3 926.0331 0.7~5 长石、石英 棱角—次棱角 85 岩粉胶结 ZK3101-8 922.1943 1.0~7.0 石英斑岩 次棱角 75 热液多金属硫化物 ZK3204-18 917.3119 < 1.2 石英斑岩 次棱角—次圆 85 热液黄铁矿 ZK3101-7 911.3297 0.5~5 石英斑岩 次棱角 85 热液多金属硫化物 ZK3204-17 889.7372 ~6 石英斑岩 棱角—次棱角 90 热液黄铁矿 ZK3101-6 882.6867 1.5~8 石英斑岩 次棱角 80 热液黄铁矿 ZK3101-5 880.7114 0.4~4 石英斑岩 次棱角—次圆 90 热液多金属硫化物 ZK3301-4 878.7623 < 2 长石、霏细岩 次棱角 80 岩粉胶结 ZK3101-4 868.8591 0.2~8 石英斑岩 棱角—次棱角 90 热液多金属硫化物 ZK3204-15 860.193 0.8~6 石英斑岩、浅粒岩 棱角—次棱角 85 热液黄铁矿 ZK3101-3 857.0069 0.3~5 石英斑岩 次棱角—圆 70 热液多金属硫化物 ZK3101-15 811.5732 0.5~6 石英斑岩 棱角—次棱角 85 热液黄铁矿 ZK3101-14 783.9179 0.7~6 浅粒岩 次棱角—次圆 85 热液黄铁矿 ZK3101-13 776.0164 0.3~5 石英斑岩 棱角—次圆 85 热液黄铁矿 ZK3201-21 729.9726 0.5~3 石英斑岩 棱角—次棱角 70 热液黄铁矿 ZK3201-20 723.1012 0.7~4 石英斑岩、浅粒岩 棱角—次棱角 90 热液多金属硫化物 
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表 2 隐爆角砾岩出露点J1角砾特征统计
Table 2. Statistics of cryptoexplosive breccia characteristics at the outcrop point J1
长/cm 宽/cm 角砾成分 形态 长/cm 宽/cm 角砾成分 形态 80 38 11 2 20 15 11 2 48 28 11 2 18 11 11 2 46 33 11 2 9 8 11 2 29 13 11 2 8 6 11 2 31 20 11 2 6 2 11 2 13 9 11 2 5 5 11 3 24 8 11 2 44 36 11 3 22 22 11 2 6 6 11 2 43 24 11 2 8 6 14 2 10 7 11 2 16 12 11 2 14 10 11 2 15 10 11 2 15 10 11 2 10 6 11 2 5 2 11 2 12 9 11 2 2 1.5 11 2 18 10 11 2 8 5 11 2 19 12 11 2 20 8 11 2 5 3 11 1 15 10 11 2 10 6 11 2 10 13 11 2 6 3 11 2 18 17 11 2 5 4 11 2 10 7 11 2 4 3 11 2 20 15 11 2 3 3 11 2 23 22 11 2 12 5 11 2 9 7 11 2 7 4 11 2 19 10 11 2 8 5 11 3 10 8 11 2 7 7 11 3 20 15 11 2 9 8 11 3 10 6.5 11 2 6 4 11 2 11 8 11 2 4 3 11 3 15 5 11 2 4 3 11 2 11 7 11 2 8 4 11 2 13 11 11 2 4.5 3.5 11 2 7.5 4.5 12 2 10 3 11 2 15 5 11 2 4.5 2.5 11 2 14 6 11 2 15 6 11 2 15 8 11 2 4 3 11 2 3 2 11 2 3 2.5 11 2 12 2.5 11 1 13 6.5 11 3 12 12 11 2 4 2 11 2 18 6.5 11 2 11 3 11 2 12 5 11 2 15 10 11 2 3 2 13 2 12 10 11 2 6 4 11 2 8 5 11 2 20 18 11 1 4 3.5 11 2 25 6 11 2 5 3.5 11 2 30 10 11 2 15 5 11 2 32 18 11 2 9 5 11 2 11 8 11 2 10 3.5 11 2 7 5.5 11 2 8 5 11 2 5 3 11 2 2 1.5 11 2 5 3 11 2 7 5 11 2 4.5 4 11 2 9 5 11 2 19 10 11 2 6 4 11 2 12 10 11 2 7 3 11 2 注：统计位置位于ZK3302/3303与ZK3204之间三角形剖面靠近边缘的位置(图 8-c)；统计范围为2 m×1.5 m；角砾成分：11—石英斑岩；12—浅粒岩；13—硅质团块；14—片麻岩；形态：1—棱角状；2—次棱角状；3—次圆状；4—浑圆状
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表 3 隐爆角砾岩出露点J2角砾特征统计
Table 3. Statistics of cryptoexplosive breccia characteristics at the outcrop point J2
长/cm 宽/cm 角砾成分 形态 长/cm 宽/cm 角砾成分 形态 长/cm 宽/cm 角砾成分 形态 长/cm 宽/cm 角砾成分 形态 11 6 11 2 5 2 12 2 0.8 0.8 11 2 8 5.5 11 2 12 3.5 11 3 3 1.5 12 2 1 1 12 2 12 8 12 2 2 1 12 2 8 6 11 2 8 8 11 2 12 8 12 2 4 3 11 3 5 3 12 3 9 7 14 3 5 2.5 11 2 5 2.5 12 3 3 2 11 1 7 6 11 3 6 3 11 1 3 3 11 3 5 3.5 11 2 2.5 1 11 1 2 1.5 12 2 15 15 11 2 1.5 1 13 2 1.5 1.5 11 3 2.5 1.5 12 2 5 5 11 3 4 3.5 12 2 6 2 12 1 2 1.5 12 2 4.5 1 11 2 4.5 3.5 11 2 3 2 12 2 1.5 1.5 12 3 2 2 11 3 1 1 11 2 5.5 3 12 2 11 5 11 2 1 1 11 2 3 3 12 2 2 1.5 13 2 3 2.5 11 3 8 6 11 2 3 2.5 11 2 2 1.5 11 3 3 2 12 2 4 2 11 2 1 1 12 2 4 2 11 2 6 4.5 12 2 1.5 0.9 11 2 3 3 14 2 2 2 11 3 1 0.8 11 2 3 0.7 11 1 1.5 0.8 14 2 4 2 11 2 1.5 1.5 13 2 3 3 11 2 2 1.5 14 3 4 3 11 2 2.5 1.2 11 2 2 1 长石 2 9 7.5 12 2 2.5 2 13 2 15 15 14 4 7 4 11 2 6 2.5 12 2 1 0.8 13 2 3 2.5 14 3 1.5 1.5 11 3 4 1.5 12 2 2 2 11 3 3 2 14 3 12 6 12 3 12 10 12 3 2 1 11 2 2.5 1.6 14 2 2 2 13 2 8 5 12 3 2 1.5 12 2 1 0.8 11 2 2 1.5 11 2 2.5 2.5 14 4 6 3.5 12 2 4 3.5 12 2 17 11 11 2 4 3 11 2 4 2 12 2 5 4 11 2 2 1.5 11 3 1.5 1 13 2 2 2 13 2 4 3 11 1 2 1 11 2 1.5 1.5 12 3 3 2.5 12 2 3.5 2 11 2 4 1.5 12 2 1 0.8 13 2 1 1 14 4 1 1 13 1 3 3 11 2 6 4.5 11 2 2 1.5 11 1 4 1.5 11 1 4 3 11 2 6 6 12 2 4 3 11 2 3 2 11 2 1.5 1.5 11 3 5 3 12 2 3 2 12 2 8 7 12 2 2 1.5 11 2 1 1 11 2 3 2.5 12 3 8 5.5 11 2 2 1.5 11 2 2 1.5 11 2 4 3 11 2 7 3 12 2 4 2 11 2 2 1 11 2 1 1 12 2 4 2.5 13 2 1.5 1 12 2 2 2 12 3 7 3.5 12 2 8 4 11 2 2 1.5 11 2 3 2 12 2 5 2.5 11 2 2.5 2.5 11 3 3 1.5 11 2 2 0.8 11 2 3 2.5 11 2 2 1.5 14 2 2 2 11 3 1.5 1.5 11 2 1.5 1 11 3 3 2.5 11 2 2 1.5 11 2 1 1 11 2 4 4 11 2 4.5 3 11 2 3 2.5 11 2 3 2 11 2 1 1 12 1 1.5 1 14 1 2.5 1 11 2 1.5 1 12 2 3.5 2 11 2 1.5 1 12 2 11 9 11 2 3 2 12 2 4 2 13 2 1.5 1 11 2 18 13 14 2 9 4 11 2 5 2.5 12 2 3 2.5 11 2 1 0.8 13 2 2 1.5 13 2 3 2 12 2 1.5 1.5 12 2 0.8 0.5 13 2 3 3 14 4 2 2 12 3 1.5 0.8 12 2 2 2 11 3 3 1.5 11 2 1 1 12 2 2 2 12 2 2 1 11 2 2 1.5 11 2 1.5 1 13 2 2 1.6 12 2 1 1 13 2 1 1 11 3 11 10 13 2 3 2.5 11 2 1 1 11 2 4 3 12 3 3.5 2 13 3 3.5 2 11 2 长/cm 宽/cm 角砾成分 形态 长/cm 宽/cm 角砾成分 形态 3 2 11 1 3 2 12 2 6 4 11 2 1.5 1.5 11 2 3 2 12 2 7 3.5 11 2 3 2 12 1 1.5 1.5 11 2 3 1 11 2 12 10 11 3 6 4 12 2 12 7 11 2 13 4 12 3 3 2 13 1 5 3.5 11 2 6 5 11 2 2 1 11 2 5 5 11 2 2 1 11 2 3.5 2.5 14 2 4 2 12 2 6 5 11 2 3.5 2 11 3 3 2.5 11 2 0.8 0.8 13 2 2.5 1.5 11 2 5 3 12 2 1 1 14 2 5 5 11 2 2 2 12 2 4 5 12 2 2 2 12 2 2 1 13 2 2 1 13 2 3 3 14 2 3.5 3 11 2 1 0.8 13 2 1 0.8 11 2 1 1 13 2 0.8 0.6 11 2 3 2.5 14 2 2 1.8 11 2 2 2 11 2 2 1 11 1 3 3 11 2 3 2 13 3 1 1 13 1 10 6 11 2 2 1.5 12 2 20 9 11 2 2.5 1 14 2 2 1 11 2 3.5 3 14 2 3 2.5 12 2 4 3 11 1 2.5 2 11 3 4 2 12 1 3 3 11 2 0.5 0.5 13 2 4 3 12 2 2 2 14 3 8 4 12 2 2 0.8 14 3 4.5 2 11 2 1 1 11 3 4 3 12 2 6 4 11 2 7 4 12 3 2.5 2 14 2 7.5 3 11 2 7 3 12 2 1 1 13 2 4 3 13 2 4 3 11 2 5 2 11 2 2 1.6 11 2 2 1.5 12 2 1 1 11 2 1.5 1.5 12 2 2 2 11 2 1 0.8 12 2 1.5 1 11 2 1.5 1 14 2 3 2.5 12 2 3 2.5 14 2 4 1 11 1 1 1 11 2 注：统计位置位于ZK3302/3303与ZK3204之间三角形剖面靠近中心的位置(图 8-b)；统计范围为1 m×1 m；角砾成分：11—石英斑岩；12—浅粒岩；13—硅质团块；14—片麻岩；形态：1—棱角状；2—次棱角状；3—次圆状；4—浑圆状
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表 4 秋卜洞银矿蚀变围岩主量元素含量及TiO2标准化数据
Table 4. Major element content and TiO2 standardized data of altered rocks in Qiubudong silver deposit
% 样品类型 SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 烧失量 总量 测试数据 浅粒岩 73.95 0.20 13.45 0.34 0.20 0.01 0.11 0.24 1.49 9.21 0.10 0.76 100.06 绿帘石化浅粒岩 51.22 0.12 9.76 2.29 1.80 0.16 9.60 18.13 0.36 2.66 0.12 5.05 101.27 钾长石化浅粒岩 72.94 0.09 11.78 3.42 1.45 0.04 0.11 0.57 2.40 6.11 0.01 2.24 101.16 绢云母化浅粒岩 77.26 0.09 8.99 1.27 0.50 0.14 0.77 1.80 0.69 5.46 0.14 2.93 100.04 TiO2标准化 绿帘石化浅粒岩 11.42 0.00 2.82 3.48 2.80 0.26 15.89 29.98 -0.89 -4.78 0.10 7.66 68.73 钾长石化浅粒岩 47.13 0.00 6.12 2.32 0.16 -0.11 -9.45 -17.36 2.88 5.58 -0.10 -2.03 35.13 绢云母化浅粒岩 7.02 0.00 -2.48 -2.11 -0.93 0.10 0.69 1.29 -1.69 -0.46 0.13 0.79 2.36 注：分析方法为X射线荧光光谱法，由北京核工业地质研究院完成
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表 5 秋卜洞银矿蚀变围岩微量元素含量及TiO2标准化数据
Table 5. Trace elements content and TiO2 standardized data of altered rocks in Qiubudong silver deposit
样品类型 Li Be Sc V Cr Co Ni Cu Zn Ga Rb Sr Mo Sb Ba W Tl Pb Bi Th U Zr Hf Au Ag 测试数据 浅粒岩 13 1.59 1.47 9.35 17.6 0.253 1.46 5.95 124 13.7 272 134 0.587 0.356 966 7.1 1.59 135 68.6 9.5 1.09 90.8 2.53 1.88 2.91 绿帘石化浅粒岩 28.1 2.48 2.86 29.5 23.2 6.75 12.2 1.93 73.9 11.7 228 714 0.572 0.05 4209 0.271 1.09 8.96 0.135 6.09 1.51 57.3 1.77 1.67 1.34 钾长石化浅粒岩 14 1.36 0.854 16.1 5.15 1.48 1.63 2.85 30.4 16.8 225 146 0.111 0.413 718 3.22 1.35 56.3 — 356 3.54 195 5.54 2.08 0.79 绢云母化浅粒岩 17.8 2.49 1.21 6.82 16.6 2.78 2.86 18.1 83.2 10.5 210 95.1 0.666 4.7 565 4.46 1.51 138 2.91 16.1 1.18 117 3.09 20.4 8.36 TiO2标准化 绿帘石化浅粒岩 33.83 2.54 3.30 39.82 21.07 11.00 18.87 -2.73 -0.83 5.80 108.00 1056.00 0.37 -0.27 6049.00 -6.65 0.23 -120.07 -68.38 0.65 1.43 4.70 0.42 0.90 -0.68 钾长石化浅粒岩 -9.22 -0.65 -1.71 -7.79 -16.26 -4.75 -10.00 1.91 -32.91 10.95 75.37 -517.15 -0.42 0.51 -3240.91 4.07 0.73 66.95 — 473.91 3.26 205.62 5.70 1.13 -0.27 绢云母化浅粒岩 4.42 1.22 0.40 -9.04 12.03 1.40 1.33 15.88 55.70 -5.93 -7.67 -47.58 0.58 4.45 -133.29 1.40 0.21 86.51 — -339.34 -2.32 -73.92 -2.34 19.03 7.86 注：测试单位为北京核工业地质研究院；Au、Ag测试仪器为原子吸收光谱仪；其他元素测试仪器为电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)，测试条件: 温度20℃，相对湿度30%；除Au含量单位为10-9外，其他元素含量单位均为10-6，绘图时Sr、Ba取表中数据的10%
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表 6 秋卜洞银矿蚀变围岩稀土元素含量及特征值
Table 6. Rare earth elements content and characteristic values of altered rocks in Qiubudong silver deposit
样品类型 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu ∑REE ∑L/∑H (La/Yb)n (La/Sm)n (Gd/Lu)n δCe δEu 浅粒岩 13.6 30.7 3.77 16 3.34 0.97 2.47 0.354 1.78 0.295 0.786 0.102 0.612 0.083 74.86 10.55 15.94 2.63 3.68 1.03 0.99 绿帘石化浅粒岩 20.1 37.5 4.13 15.2 2.36 1.01 1.95 0.316 1.54 0.314 0.926 0.162 1.02 0.17 86.70 12.55 14.14 5.50 1.42 0.96 1.40 钾长石化浅粒岩 19.1 38 4.48 17.1 2.89 0.816 1.83 0.244 0.959 0.138 0.378 0.068 0.498 0.093 86.59 19.58 27.51 4.27 2.43 0.97 1.01 绢云母化浅粒岩 5.97 13.6 1.81 7.94 2.19 0.527 1.8 0.341 1.72 0.311 0.798 0.117 0.636 0.11 37.87 5.49 6.73 1.76 2.02 1.00 0.79 注：测试单位为北京核工业地质研究院；测试仪器为电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)，测试条件为温度20℃，相对湿度30%；稀土元素含量单位为10-6
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图(18)
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