湘西北万岩钠质基性岩岩相特征及其找矿研究意义

陈明辉1，2，胡祥昭1，张惠军1，2，龚璇2，杨进军2，鲍振襄2，鲍珏敏2

（1.中南大学地球科学与信息物理学院，湖南 长沙 410083；[1]

2.湖南省有色地质勘查局二四五队，湖南 吉首 416007）

摘 要：万岩钠质基性岩分布于古丈凤凰岩石圈断裂西侧，武陵隆起古丈复背斜西南端倾伏部位，主要沿板溪群马底驿组与五强溪组之层间侵入，成群成带分布，属钠质基性岩类。与其相关的成矿元素主要是Cr、Ni、Pt、Pd、Nb、Tr，尤其是Pt、Pd为湖南西部基性—超基性岩体中含量最高者；与钠质基性岩（包括钠长岩等）有关的成矿元素是Nb、Ta、Tr和稀土元素，其含量普遍较高，一般为0.02%～0.03%。研究表明，这些铁族元素、铂族元素、稀有元素和稀土元素都有进一步开展找矿研究的地质前景。鉴于这类岩石的特殊性以及它们与寻找特定的贵金属、贱金属的密切关系，本文对其地质特征、岩石特征和成因及找矿意义进行了初步探讨。

关键词：钠质基性岩；钠长岩；岩相特征；矿化类型；找矿意义；湖南西部

0 引言

万岩基性岩早在20世纪60年代即由中国科学院和湖南省地质局沅水队在调查湘西地区金刚石矿发现，当时只作了一些岩石矿物方面的了解。此后有关院校在本区作过教学见习活动和岩石学方面的工作。1959年湘西州地质局曾组队上山，对矿区F2断裂带上的石英脉铜铅锌矿化作了踏勘检查。1960年湖南冶金地质二四二队开展了普查工作，提交了万岩基性岩普查报告。1961年湖南冶金地质二三七队，开展了万山基性岩的普查找矿工作，提交了《湖南古丈万岩溪基性岩评价报告》①，首次发现了基性岩中赋存有铂族、铌、钽等元素，并指出有必要进行深部找矿。1971年，湖南冶金地质二四五队在综合前人资料的基础上，采用地质与物化探相结合的工作方法，对本区地质构造、岩相及相关成矿元素进行了找矿评价，提交了《湖南古丈万岩基性岩深部找矿报告》，指出本区基性岩为钠质基性岩，初步查明了相关成矿元素赋存特点及与岩相关系。1981年湖南冶金地质二四五队对本区基性岩作为建筑石材进行了调查，指出万岩基性岩体中的钠长辉绿岩是一种装饰性能良好的建筑石材。本次研究工作是在开发前人资料的基础上结合实地调研，应用新理论、新思维、新观点，探讨了万岩钠质基性岩与相关的铂族元素、稀有元素及稀土元素成矿作用及其找矿意义。

1 区域地质背景

在大地构造上，位于扬子微板块和华南微板块交接部位之江南造山带西段。由于华南微板块向扬子微板块的长期俯冲活动（元古代—志留纪末）和扬子上地幔刚性块体的阻挡[1]，以及深部岩石圈作用的影响，驱使扬子微板块的地壳发生了武陵运动和之后的多期次构造运动，并导致了基性—超基性岩侵位和镍多金属、铂族贵金属、铌、钽稀有金属和稀土元素等的成矿作用。

2 矿区地质

2.1 地层

区内地层简单，主要为新元古界板溪群，次为震旦系，少量寒武系。

马底驿组（Pt3m），按岩性可划分为2段。下段（Pt3m1）为灰绿色砂岩、砂质板岩，层间夹薄层灰岩及硅质岩扁豆体。出露厚度＞100m。上段（Pt3m2）由紫红色、紫色薄层砂质板岩、板岩组成，其底部和顶部常夹有厚层灰绿色板岩、砂质板岩，厚150～250m。本层与基性岩接触处常见1～5m的蚀变带，系由硅化、褪色化、钠化而形成的钠长英板岩。

2.2 褶皱

本区位于武陵隆起古丈复背斜南西倾伏部位的平缓褶皱带中，东南侧有古丈深大断裂通过。从排土坪、大帽山、窝着至大岩，板溪群出露位置较高，呈NE-SW向延伸；排土坪、窝着至大岩间西北、东南侧出露地层较新，由此推测本区主要构造为不明显的背斜，其轴部靠近F1断裂。中部的大帽山船形向斜两翼岩层倾角较平缓，多在30°以内，轴线为NE-SW向，轴部地层为南沱组，翼部为板溪群。

2.3 断层

本区断层主要有2条，即F1、F2。①F1断层：位于黄土田西北侧，走向NE，倾向NW，倾角60°～70°。长2000余米，断裂破碎带宽0.2～2.m，断裂带内除断层泥外，构造角砾有板岩、基性岩，其间并有石英、方解石脉穿插。依据该断裂北西盘下降、南东盘上升，不但板溪群地层被错断且基性岩也被错断的特点，属于发生于基性岩入侵之后的正断层，据14-ZK1、14-ZK5钻探资料，断层斜距约为250m。②F2断层：位于万山溪东南，大致与F1断层平行分布。走向NE，倾向NW，倾角35°～57°。已知长度3000m，延伸方向与古丈断裂相连接，为古丈深大断裂的一部分。断裂北东段破碎带宽约0.5m，断裂中除断层泥外，并见板岩、冰碛砾岩角砾，南面段靠近基性岩处断面不清，一般破碎带宽0.2～0.5m，断层角砾有板岩、基性岩。本段断裂倾角较缓，附近石英脉较发育，伴生有铜、铅、锌等矿化。沿构造线附近可见断续的小基性岩体，其与围岩似呈断层接触。该断裂的裂面有近水平擦痕，上盘地层为板溪群，下盘为南沱组，属平移逆断层，断裂斜距约450m。

2.4 节理

本区节理发育，其中基性岩以走向25°、45°和285°、325°发育。冰碛砾岩以走向15°、65°和295°、325°发育。上述不同地层岩性的节理发育情况表明，其形成的基本构造应力是一致的，即NE-SW向的应力场所致。其中基性岩及板岩节理发育方向较零乱，可能是由于多次应力作用结果所致，基性岩还可能与其岩浆冷凝过程中形成的节理有关。

2.5 围岩蚀变

本区的围岩蚀变主要为钠化、硅化及褪色化，并促使围岩形成钠长石英板岩。其中，由紫红色板岩形成的钠长石英板岩，一般呈浅灰红色；由灰绿色板岩形成的钠长石英板岩多呈浅灰色及翠绿色，其结构也较致密。据镜下鉴定，钠长石英板岩的石英含量70%～80%，钠长石含量20%～30%。围岩蚀变带的宽度一般3～5m，最宽10m。该类岩石的形成，是在含有硅酸钠的溶液与富Si O2和Al2O3胶体溶液汇合接触时，在特定环境中会发生絮凝粒状沉淀，后再经塑性固态下的成岩结晶作用，发生脱水反应生成钠长石[2]。如果在上述反应前有充裕的Si O2胶体供给，反应除满足形成钠长石需要外还有多余， Si O2逐渐以石英析出，从而形成钠长石 石英组合的钠长石英板岩。

2.6 岩体形成时代

万岩钠质基性岩体，主要沿古丈 凤凰深大断裂带出露，侵位于板溪群马底驿组与五强溪组之间，呈岩床产出，局部穿插于震旦系富禄组，从地层学分析，该岩体应形成于板溪群沉积之后。据湘西黔阳隘口同类型的镁铁质—超镁铁质岩体全岩Sm-Nd同位素体系分析表明[3]，该岩体大致在890±104Ma期间形成。这与同一构造部位广西西北部龙胜基性岩锆石U-Pb年龄837Ma[4]基本一致，形成时代主要为雪峰期[5]。该类岩体可能是新元古代江南碰撞造山带西段的一个组成部分，弧后盆地开张初期的产物。

3 钠质基性岩的岩相特征

3.1 岩体产状形态

研究区内岩体出露长5.7km，东北始于三岔河，西南至茶坪，宽约5km，西北至12-ZK3西约1000m，东南到18-ZK3东约500m（两侧系隐伏岩体，宽度据钻孔及磁法资料推断），岩体面积近30km2。

区内基性岩沿板溪群马底驿组紫红色板岩与五强溪组灰绿色板岩的层间侵入，形成较大的岩床，而在背斜构造部位及受风化剥蚀的影响，造成岩体呈孤立残存状出现，在向斜构造部位则保存良好，形成外形极似岩盆的岩体。岩体在大帽山向斜及F5断层西南段两侧厚度较大，多在130m以上，最厚可达200m左右，如9-ZK2、7-ZK1钻孔厚度205m，0-ZK3钻孔厚度194.46m等，而往外侧则逐渐消减，如茶坪厚度不足10m。上述现象在岩体底板等高线图及岩体等厚线图上均有明显反映。

岩体包括钠质基性岩和钠长岩，主要产于岩床与板岩接触带，基本上是顺层侵入，为钠长石化的产物。其侵入的地层层位有所不同，在F1断层附近，大帽山西北部侵入的层位较低，为Pt31-2，大帽山东南F2断层附近及花园西北部则为Pt32，甚至Z1ds，并形成与地层斜交穿插侵入现象。实地观察表明，区内绝大部分岩体与围岩的接触关系为“整合”或“轻微不整合”接触。

3.2 岩相划分及其特征

综合湖南冶金地质二三七队①，湖南冶金地质二四五队②和湖南省冶金地质研究所③④等单位工作资料和检测成果，本区基性岩属浅成钠质基性岩。按其产状和特点可分为2类岩石相系列、3个岩石相、12种岩石种类。

3.2.1 岩石相系列

（1）钠长辉绿岩相辉橄岩相系列：①微晶钠长辉绿岩（β）；②沸石化钠长辉绿岩（λ1）；③透辉石钠长辉绿岩（λ2）；⑤暗色透辉石纳长辉绿岩（λ3）；⑥含钠长石辉橄岩（φλ）；⑦辉橄岩（φ）；⑧钠长岩。

（2）钠长辉绿岩相 钠长岩相系列：④钠长石化透辉石钠长辉绿岩（λ2）；⑨板状伟晶钠长岩（ω1）；⑩柱状伟晶钠长岩（ω2）；○1细晶钠长岩（ω3）；○12脉岩（如绿帘石脉等）。

3.2.2 岩相系列、岩石相及岩石类型相互关系

（1）钠长辉绿岩相 辉橄岩相系列。

本系列岩体占出露面积的90%左右，主要由微晶钠长辉绿岩（β）、透辉石钠长辉绿岩（λ2）、暗色透辉石钠长辉绿岩（λ3）、含钠长石辉橄岩（φλ）、辉橄岩（φ）等岩石类型组成，构成岩床的主体。其中，微晶钠长辉绿岩（β）见于岩床的上、下部，属岩体的边缘相，一般厚3～5m，由隐晶—半隐晶质的钠长石、绿泥石、白钛矿等组成，有时可见豆状气孔，其内充填有方解石、绿泥石。辉橄岩（φ）主要见于黄土田，常产于岩体下部厚度较大的部位，呈扁豆状，最长约800m，最厚约50m，一般10～30m，岩石可见片理化，辉石多具粒状。其他各类钠长辉绿岩在本岩相系列中占主要地位，岩体在各地段均广泛存在，主要组成矿物为钠长石、绿泥石，另在分异不完善地段，如黄土田东北可见到一些球状的含长辉橄岩异离体。上述岩石类型的关系为分异过渡关系，没有明显界线。其次生变化有蛇纹石化、滑石化、绿泥石化、碳酸盐化、沸石化。此外尚有少量石英、方解石细脉充填，其间有时含有少量方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿。

（2）钠长辉绿岩相 钠长岩相系列。

该系列岩石占岩体出露面积的10%（其中钠长岩不到5%），由钠长石化透辉石钠长辉石钠长辉岩（λ2）、伟晶钠长岩（ω1，ω2）、细晶钠长岩（ω3）等组成，呈似层状扁豆体产在岩体中部，一般见于岩体厚度较大的地段，如大帽山之西F1断层附近岩体厚度在130m以上，钠长岩厚度也较大，为5～30m，出露长达2000m。本系列于12-ZK1、17及18号测点附近出露完整，在其与钠长石化辉绿岩接触的部位出现板状伟晶钠长岩，并逐渐过渡为柱状伟晶岩。细晶钠长岩一般穿插在板状伟晶钠长岩中。绿帘石化多出现在细晶钠长岩中，其尖灭部位常为绿帘石脉所替代。本岩相系列内没有发现钠长岩与辉绿岩直接过渡或互相穿插现象。其次生蚀变主要为钠长石化及绿帘石化，也可见石英、方解石细脉穿插。

（3）岩相系列的演化。

由上述岩石相系列的分布演变及各类型岩石间没有明显界线特点，可以认为本区钠化基性岩的初始岩浆为基性的，岩相系列的形成是基性岩浆在冷凝分异过程中向2个方向变化的结果。一个为向超基性演变成钠长辉绿岩相 辉橄岩相系列，另一个为向碱性方向演变形成钠长辉绿岩相 钠长岩相系列。在岩浆分异过程中，比重大的铁、镁质与钙铝硅酸盐结合下沉于岩体下部，形成超基性的辉橄岩相；其中比重小的成分直接组成碱性钙铝硅酸盐滞留或上升到岩体中部或上部，形成碱性的钠长岩相，而在岩体厚度薄的地段演变差，分异不显著或仅分异一些团块、球状的超基性岩异离体或引起一些自变质，例如钠长辉绿岩相的沸石化、辉橄岩相的滑石化、蛇纹石化、碳酸盐化，钠长岩相中的长石和残余溶液生成的绿帘石脉等。

3.2.3 岩石的矿物成分和化学成分

（1）岩石的矿物成分。

依据镜下观察，辉橄岩相的造岩矿物主要为橄榄石、易变辉石和透辉石，副矿物主要为钛磁铁矿。钠化辉绿岩相的造岩矿物为易变辉石、透辉石和钠长石，副矿物为钛磁铁矿、磁铁矿和白钛矿。钠长岩相主要矿物为透辉石、钠长石、钾长石，副矿物为钛磁铁矿、磷灰石等。

（2）岩石的化学成分及造岩元素分布特征。

区内各岩石类型的化学成分如表1所列。

表1 万岩地区钠质基性岩 钠长岩化学成分（%）

测试单位：湖南省冶金地质研究所分析，1971；*.山东唐家沟；**.据王季璋[6]。

万岩地区钠质基性岩和钠长岩，包括碳酸盐化钠长辉绿岩、钠长岩的化学成分，以较富含Si O2 （50.00%～55.29%）、Al2O3（13.18%～17.17%）及Na2O（3.3%～5.35%）为特征。所有岩石Na2O＞K2O，Na2O/K2O值为1.42～4.86。在统计的6件样品中，除2件钠长细晶岩的Na2O-2场小于K2O外，其余4件样品的Na2O-2场大于2，基本上属钠质类型。

与纯钠长石岩化学成分相比较（表1），由于区内岩石岩性程度较高，且遭受不同程度的碳酸盐化、绿帘石化、沸石化等蚀变导致其化学成分总体上表现出富钙、镁和铁而贫铝、碱的特点。此外，在三岔河—盘草一带面积为0.05km2范围内，尚发现呈团状出露的古丈火山岩，侵入于震旦系富禄组内，与钠质基性岩呈侵入接触。据湖南省冶金地质研究所研究④，火山岩的主要组成部分为玻璃质火山岩，其边部和与钠质基性岩毗邻部位为长石质火山角砾岩。在火山岩体西部为蛇纹石 绿泥石化火山角砾岩，其东部为碳酸盐化火山角砾岩。火山岩的化学成分和主要矿物成分与钠质基性岩差别不大，仅部分样品Si O2、Ca O含量稍偏高。该火山岩代表古丈弧后盆地的产物[7]。

3.2.4 与钠质基性岩相关元素矿化

为探查本区钠质性岩中相关元素矿化情况，对其微量元素进行了化学分析，钠质基性岩和钠长岩以富集Ni（0.0011%～0.085%）、Cr（0.03%～0.26%）、Ti（0.0019%～0.026%）、V（0.02%～0.10%）等铁族元素、Pt（＜0.019×10-6～0.036%）、Pd（＜0.019×10-6～0.026%）等铂族元素和Y、Nb等稀有元素以及La、Ca、Yb等稀土元素为特征。既有过渡金属元素，又有大离子亲石元素。研究表明，由辉橄岩→钠长辉绿岩→钠长岩，Ni、Cr、Pt、Pd等含量逐渐降低，表明可能来自地幔橄榄岩浆演化的结果。随着岩浆演化，大离子亲石元素Nb、Ta、Tr等逐渐富余，尤其是Tr2O3总量最高达0.04%，反映结晶分异在岩石成因中起了重要作用[8]。

4 找矿研究意义

钠长岩是世界上比较少见的一种岩石类型，研究程度很低。万岩地区钠质基性岩和钠长岩找矿研究也只是刚起步。由于钠长岩与贵金属、贱金属等特定的矿产相伴[6]，因此深层次地开展钠长岩的找矿研究具有重要的现实意义和理论意义。本区钠长岩主要产在辉绿岩相 钠长岩相中，有3种产状，其一呈顺层产出的钠长石化透辉石钠长辉绿岩；其二为与钠长石化接触带接触部位出现的板状伟晶纳长岩（ω1）和逐渐过渡为伟晶钠长岩（ω2），而细晶钠长岩一般穿插在板状伟晶钠长岩中；其三为产于基性岩床与板岩接触带形成的钠长石英板岩，一般顺层产出，是钠长石化的产物[5]，归于接触带钠长石岩。

资料表明，本区钠长石辉绿岩和钠长岩含Pt、Pd、Nb2O5、Tr2O3等贵金属，稀有元素较高，值得进一步研究。在贱金属方面，有产于钠质基性岩中与板岩的接触部位断裂带含Cu多金属矿化（含铜石英脉）。该断裂带下盘为钠长岩、钠长辉绿岩与含砂质板岩接触带，普遍见硅化，次为黄铁矿化、绿泥石化及白云石化等，主要金属矿物为黄铜矿、辉铜矿、方铅矿，次为黝铜矿、闪锌矿等，受构造和岩性双重因素控制。初步认为铜矿化是沿断裂上升的深部含Na和Cu的热液，与变泥砂质岩石（局部为碳酸盐岩白云岩）相互作用而形成的，具有进一步开展找矿研究的地质前提。

5 结语

（1）万岩钠质基性岩大地构造位于川中 鄂西古陆核向东南扩张增生的元古代活动带，即由中新元古界冷家溪群、板溪群所形成的NE—NEE向并向NE凸出的联合弧形构造内。岩体分布于古丈 凤凰基底断裂西侧，并明显受其控制。侵入于古丈复背斜西南倾伏部位，侵入地层主要为新元古界板溪群，局部为震旦系富禄组，形成时代主要为雪峰期。

（2）岩体形态简单，分布集中，具成群成带分布之特点。基性岩钠质较高，属钠质基性岩，据其组织结构特点属浅成相。基本岩石类型为钠长辉绿岩，在岩浆分异过程中向两极分化演变而成辉橄岩及钠长岩，钠质流体很可能是来源于下地壳或上地幔。火山岩角砾岩代表弧后盆地的火山产物。其化学成分与钠质基性岩大致相同，属同一岩石系列、同一岩浆源，但形成时间比基性岩晚，为同源不同期之次火山产物。

（3）通过不同岩相的光谱半定量分析和Cr、Ni、Pt、Pd、Nb、Ta、Au、Cu、Pb、Zn、Co、稀土元素等的化学分析，证实Cr、Ni、Pt、Pd与超基性岩关系密切，特别是Pt、Pd在湖南西部成群成带出现的基性—超基性岩群（体）中含量最高的，值得进一步进行找矿研究。Nb、Ta、稀土元素则与钠长岩关系较密切，尤其是稀土元素，Nb、Ta和稀土元素含量普遍较高，应为今后找矿研究的一个重要课题。

致谢：成文过程中参考并引用了湖南冶金地质二四五队、二三五队及湖南省冶金地质研究所等单位有关资料，谨此说明并致谢。

注 释

①湖南冶金地质二三七队.湖南省古丈万岩基性岩评价报告，1961.

②湖南冶金地质二四五队.湖南省古丈万岩基性岩深部找矿报告，1971.

③湖南省有色地质勘探二四五队.湖南省万岩基性岩地质报告，1986.

④湖南省冶金地质研究所.湖南省古丈县万岩基性岩岩相研究报告，1971.

参考文献

[1]张令明，王三丁，肖湘军，等.湖南原生金刚石矿形成条件探计[J].国土资源导刊，2007（3）：27-30.

[2]朱镇涛.凤县—太白一带泥盆系中钠长板岩的地质特征及成因[J].陕西地质，2005（1）：51-55.

[3]周新华，程海，陈海泓.湖南黔阳镁铁—超镁铁质岩Sm-Nb年龄测定[J].地质科学，1992（4）：391-394.

[4]湖南省地质矿产局.湖南区域地质志[M].北京：地质出版社，1998.

[5]吴树人.岩石学词典[M].北京：地质出版社，1990.

[6]王秀璋，梁华英.层状钠长石岩的基本特征及成因分析[J].矿物岩石，2001，21（6）：16-21.

[7]金鹤生，傅良文.湖南火山岩的时空演化及其板块构造意义[J].地质论评，1986，32（3）：225-235.

[8]黄智龙，颜以彬，吴静.云南禄丰鸡街碱性超基性岩杂岩体的岩石学研究[J].昆明工学院学报，1993，18（4）：9-19.

[1]文章来源：《湖南地学新进展（11）》，2014年。作者简介：陈明辉（1973—），男，湖南龙山人，高级工程师，主要从事矿产地质勘查研究与管理工作。