陳明輝1，2，胡祥昭1，張惠軍1，2，龔璇2，楊進軍2，鮑振襄2，鮑玨敏2

（1.中南大學地球科學與信息物理學院，湖南 長沙 410083；[1]

2.湖南省有色地質勘查局二四五隊，湖南 吉首 416007）

摘 要：萬巖鈉質基性巖分布于古丈鳳凰巖石圈斷裂西側，武陵隆起古丈復背斜西南端傾伏部位，主要沿板溪群馬底驛組與五強溪組之層間侵入，成群成帶分布，屬鈉質基性巖類。與其相關的成礦元素主要是Cr、Ni、Pt、Pd、Nb、Tr，尤其是Pt、Pd為湖南西部基性—超基性巖體中含量最高者；與鈉質基性巖（包括鈉長巖等）有關的成礦元素是Nb、Ta、Tr和稀土元素，其含量普遍較高，一般為0.02%～0.03%。研究表明，這些鐵族元素、鉑族元素、稀有元素和稀土元素都有進一步開展找礦研究的地質前景。鑒于這類巖石的特殊性以及它們與尋找特定的貴金屬、賤金屬的密切關系，本文對其地質特征、巖石特征和成因及找礦意義進行了初步探討。

關鍵詞：鈉質基性巖；鈉長巖；巖相特征；礦化類型；找礦意義；湖南西部

0 引言

萬巖基性巖早在20世紀60年代即由中國科學院和湖南省地質局沅水隊在調查湘西地區(qū)金剛石礦發(fā)現(xiàn)，當時只作了一些巖石礦物方面的了解。此后有關院校在本區(qū)作過教學見習活動和巖石學方面的工作。1959年湘西州地質局曾組隊上山，對礦區(qū)F2斷裂帶上的石英脈銅鉛鋅礦化作了踏勘檢查。1960年湖南冶金地質二四二隊開展了普查工作，提交了萬巖基性巖普查報告。1961年湖南冶金地質二三七隊，開展了萬山基性巖的普查找礦工作，提交了《湖南古丈萬巖溪基性巖評價報告》①，首次發(fā)現(xiàn)了基性巖中賦存有鉑族、鈮、鉭等元素，并指出有必要進行深部找礦。1971年，湖南冶金地質二四五隊在綜合前人資料的基礎上，采用地質與物化探相結合的工作方法，對本區(qū)地質構造、巖相及相關成礦元素進行了找礦評價，提交了《湖南古丈萬巖基性巖深部找礦報告》，指出本區(qū)基性巖為鈉質基性巖，初步查明了相關成礦元素賦存特點及與巖相關系。1981年湖南冶金地質二四五隊對本區(qū)基性巖作為建筑石材進行了調查，指出萬巖基性巖體中的鈉長輝綠巖是一種裝飾性能良好的建筑石材。本次研究工作是在開發(fā)前人資料的基礎上結合實地調研，應用新理論、新思維、新觀點，探討了萬巖鈉質基性巖與相關的鉑族元素、稀有元素及稀土元素成礦作用及其找礦意義。

1 區(qū)域地質背景

在大地構造上，位于揚子微板塊和華南微板塊交接部位之江南造山帶西段。由于華南微板塊向揚子微板塊的長期俯沖活動（元古代—志留紀末）和揚子上地幔剛性塊體的阻擋[1]，以及深部巖石圈作用的影響，驅使揚子微板塊的地殼發(fā)生了武陵運動和之后的多期次構造運動，并導致了基性—超基性巖侵位和鎳多金屬、鉑族貴金屬、鈮、鉭稀有金屬和稀土元素等的成礦作用。

2 礦區(qū)地質

2.1 地層

區(qū)內地層簡單，主要為新元古界板溪群，次為震旦系，少量寒武系。

馬底驛組（Pt3m），按巖性可劃分為2段。下段（Pt3m1）為灰綠色砂巖、砂質板巖，層間夾薄層灰?guī)r及硅質巖扁豆體。出露厚度＞100m。上段（Pt3m2）由紫紅色、紫色薄層砂質板巖、板巖組成，其底部和頂部常夾有厚層灰綠色板巖、砂質板巖，厚150～250m。本層與基性巖接觸處常見1～5m的蝕變帶，系由硅化、褪色化、鈉化而形成的鈉長英板巖。

2.2 褶皺

本區(qū)位于武陵隆起古丈復背斜南西傾伏部位的平緩褶皺帶中，東南側有古丈深大斷裂通過。從排土坪、大帽山、窩著至大巖，板溪群出露位置較高，呈NE-SW向延伸；排土坪、窩著至大巖間西北、東南側出露地層較新，由此推測本區(qū)主要構造為不明顯的背斜，其軸部靠近F1斷裂。中部的大帽山船形向斜兩翼巖層傾角較平緩，多在30°以內，軸線為NE-SW向，軸部地層為南沱組，翼部為板溪群。

2.3 斷層

本區(qū)斷層主要有2條，即F1、F2。①F1斷層：位于黃土田西北側，走向NE，傾向NW，傾角60°～70°。長2000余米，斷裂破碎帶寬0.2～2.m，斷裂帶內除斷層泥外，構造角礫有板巖、基性巖，其間并有石英、方解石脈穿插。依據(jù)該斷裂北西盤下降、南東盤上升，不但板溪群地層被錯斷且基性巖也被錯斷的特點，屬于發(fā)生于基性巖入侵之后的正斷層，據(jù)14-ZK1、14-ZK5鉆探資料，斷層斜距約為250m。②F2斷層：位于萬山溪東南，大致與F1斷層平行分布。走向NE，傾向NW，傾角35°～57°。已知長度3000m，延伸方向與古丈斷裂相連接，為古丈深大斷裂的一部分。斷裂北東段破碎帶寬約0.5m，斷裂中除斷層泥外，并見板巖、冰磧礫巖角礫，南面段靠近基性巖處斷面不清，一般破碎帶寬0.2～0.5m，斷層角礫有板巖、基性巖。本段斷裂傾角較緩，附近石英脈較發(fā)育，伴生有銅、鉛、鋅等礦化。沿構造線附近可見斷續(xù)的小基性巖體，其與圍巖似呈斷層接觸。該斷裂的裂面有近水平擦痕，上盤地層為板溪群，下盤為南沱組，屬平移逆斷層，斷裂斜距約450m。

2.4 節(jié)理

本區(qū)節(jié)理發(fā)育，其中基性巖以走向25°、45°和285°、325°發(fā)育。冰磧礫巖以走向15°、65°和295°、325°發(fā)育。上述不同地層巖性的節(jié)理發(fā)育情況表明，其形成的基本構造應力是一致的，即NE-SW向的應力場所致。其中基性巖及板巖節(jié)理發(fā)育方向較零亂，可能是由于多次應力作用結果所致，基性巖還可能與其巖漿冷凝過程中形成的節(jié)理有關。

2.5 圍巖蝕變

本區(qū)的圍巖蝕變主要為鈉化、硅化及褪色化，并促使圍巖形成鈉長石英板巖。其中，由紫紅色板巖形成的鈉長石英板巖，一般呈淺灰紅色；由灰綠色板巖形成的鈉長石英板巖多呈淺灰色及翠綠色，其結構也較致密。據(jù)鏡下鑒定，鈉長石英板巖的石英含量70%～80%，鈉長石含量20%～30%。圍巖蝕變帶的寬度一般3～5m，最寬10m。該類巖石的形成，是在含有硅酸鈉的溶液與富Si O2和Al2O3膠體溶液匯合接觸時，在特定環(huán)境中會發(fā)生絮凝粒狀沉淀，后再經(jīng)塑性固態(tài)下的成巖結晶作用，發(fā)生脫水反應生成鈉長石[2]。如果在上述反應前有充裕的Si O2膠體供給，反應除滿足形成鈉長石需要外還有多余， Si O2逐漸以石英析出，從而形成鈉長石 石英組合的鈉長石英板巖。

2.6 巖體形成時代

萬巖鈉質基性巖體，主要沿古丈 鳳凰深大斷裂帶出露，侵位于板溪群馬底驛組與五強溪組之間，呈巖床產出，局部穿插于震旦系富祿組，從地層學分析，該巖體應形成于板溪群沉積之后。據(jù)湘西黔陽隘口同類型的鎂鐵質—超鎂鐵質巖體全巖Sm-Nd同位素體系分析表明[3]，該巖體大致在890±104Ma期間形成。這與同一構造部位廣西西北部龍勝基性巖鋯石U-Pb年齡837Ma[4]基本一致，形成時代主要為雪峰期[5]。該類巖體可能是新元古代江南碰撞造山帶西段的一個組成部分，弧后盆地開張初期的產物。

3 鈉質基性巖的巖相特征

3.1 巖體產狀形態(tài)

研究區(qū)內巖體出露長5.7km，東北始于三岔河，西南至茶坪，寬約5km，西北至12-ZK3西約1000m，東南到18-ZK3東約500m（兩側系隱伏巖體，寬度據(jù)鉆孔及磁法資料推斷），巖體面積近30km2。

區(qū)內基性巖沿板溪群馬底驛組紫紅色板巖與五強溪組灰綠色板巖的層間侵入，形成較大的巖床，而在背斜構造部位及受風化剝蝕的影響，造成巖體呈孤立殘存狀出現(xiàn)，在向斜構造部位則保存良好，形成外形極似巖盆的巖體。巖體在大帽山向斜及F5斷層西南段兩側厚度較大，多在130m以上，最厚可達200m左右，如9-ZK2、7-ZK1鉆孔厚度205m，0-ZK3鉆孔厚度194.46m等，而往外側則逐漸消減，如茶坪厚度不足10m。上述現(xiàn)象在巖體底板等高線圖及巖體等厚線圖上均有明顯反映。

巖體包括鈉質基性巖和鈉長巖，主要產于巖床與板巖接觸帶，基本上是順層侵入，為鈉長石化的產物。其侵入的地層層位有所不同，在F1斷層附近，大帽山西北部侵入的層位較低，為Pt31-2，大帽山東南F2斷層附近及花園西北部則為Pt32，甚至Z1ds，并形成與地層斜交穿插侵入現(xiàn)象。實地觀察表明，區(qū)內絕大部分巖體與圍巖的接觸關系為“整合”或“輕微不整合”接觸。

3.2 巖相劃分及其特征

綜合湖南冶金地質二三七隊①，湖南冶金地質二四五隊②和湖南省冶金地質研究所③④等單位工作資料和檢測成果，本區(qū)基性巖屬淺成鈉質基性巖。按其產狀和特點可分為2類巖石相系列、3個巖石相、12種巖石種類。

3.2.1 巖石相系列

（1）鈉長輝綠巖相輝橄巖相系列：①微晶鈉長輝綠巖（β）；②沸石化鈉長輝綠巖（λ1）；③透輝石鈉長輝綠巖（λ2）；⑤暗色透輝石納長輝綠巖（λ3）；⑥含鈉長石輝橄巖（φλ）；⑦輝橄巖（φ）；⑧鈉長巖。

（2）鈉長輝綠巖相 鈉長巖相系列：④鈉長石化透輝石鈉長輝綠巖（λ2）；⑨板狀偉晶鈉長巖（ω1）；⑩柱狀偉晶鈉長巖（ω2）；○1細晶鈉長巖（ω3）；○12脈巖（如綠簾石脈等）。

3.2.2 巖相系列、巖石相及巖石類型相互關系

（1）鈉長輝綠巖相 輝橄巖相系列。

本系列巖體占出露面積的90%左右，主要由微晶鈉長輝綠巖（β）、透輝石鈉長輝綠巖（λ2）、暗色透輝石鈉長輝綠巖（λ3）、含鈉長石輝橄巖（φλ）、輝橄巖（φ）等巖石類型組成，構成巖床的主體。其中，微晶鈉長輝綠巖（β）見于巖床的上、下部，屬巖體的邊緣相，一般厚3～5m，由隱晶—半隱晶質的鈉長石、綠泥石、白鈦礦等組成，有時可見豆狀氣孔，其內充填有方解石、綠泥石。輝橄巖（φ）主要見于黃土田，常產于巖體下部厚度較大的部位，呈扁豆狀，最長約800m，最厚約50m，一般10～30m，巖石可見片理化，輝石多具粒狀。其他各類鈉長輝綠巖在本巖相系列中占主要地位，巖體在各地段均廣泛存在，主要組成礦物為鈉長石、綠泥石，另在分異不完善地段，如黃土田東北可見到一些球狀的含長輝橄巖異離體。上述巖石類型的關系為分異過渡關系，沒有明顯界線。其次生變化有蛇紋石化、滑石化、綠泥石化、碳酸鹽化、沸石化。此外尚有少量石英、方解石細脈充填，其間有時含有少量方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦。

（2）鈉長輝綠巖相 鈉長巖相系列。

該系列巖石占巖體出露面積的10%（其中鈉長巖不到5%），由鈉長石化透輝石鈉長輝石鈉長輝巖（λ2）、偉晶鈉長巖（ω1，ω2）、細晶鈉長巖（ω3）等組成，呈似層狀扁豆體產在巖體中部，一般見于巖體厚度較大的地段，如大帽山之西F1斷層附近巖體厚度在130m以上，鈉長巖厚度也較大，為5～30m，出露長達2000m。本系列于12-ZK1、17及18號測點附近出露完整，在其與鈉長石化輝綠巖接觸的部位出現(xiàn)板狀偉晶鈉長巖，并逐漸過渡為柱狀偉晶巖。細晶鈉長巖一般穿插在板狀偉晶鈉長巖中。綠簾石化多出現(xiàn)在細晶鈉長巖中，其尖滅部位常為綠簾石脈所替代。本巖相系列內沒有發(fā)現(xiàn)鈉長巖與輝綠巖直接過渡或互相穿插現(xiàn)象。其次生蝕變主要為鈉長石化及綠簾石化，也可見石英、方解石細脈穿插。

（3）巖相系列的演化。

由上述巖石相系列的分布演變及各類型巖石間沒有明顯界線特點，可以認為本區(qū)鈉化基性巖的初始巖漿為基性的，巖相系列的形成是基性巖漿在冷凝分異過程中向2個方向變化的結果。一個為向超基性演變成鈉長輝綠巖相 輝橄巖相系列，另一個為向堿性方向演變形成鈉長輝綠巖相 鈉長巖相系列。在巖漿分異過程中，比重大的鐵、鎂質與鈣鋁硅酸鹽結合下沉于巖體下部，形成超基性的輝橄巖相；其中比重小的成分直接組成堿性鈣鋁硅酸鹽滯留或上升到巖體中部或上部，形成堿性的鈉長巖相，而在巖體厚度薄的地段演變差，分異不顯著或僅分異一些團塊、球狀的超基性巖異離體或引起一些自變質，例如鈉長輝綠巖相的沸石化、輝橄巖相的滑石化、蛇紋石化、碳酸鹽化，鈉長巖相中的長石和殘余溶液生成的綠簾石脈等。

3.2.3 巖石的礦物成分和化學成分

（1）巖石的礦物成分。

依據(jù)鏡下觀察，輝橄巖相的造巖礦物主要為橄欖石、易變輝石和透輝石，副礦物主要為鈦磁鐵礦。鈉化輝綠巖相的造巖礦物為易變輝石、透輝石和鈉長石，副礦物為鈦磁鐵礦、磁鐵礦和白鈦礦。鈉長巖相主要礦物為透輝石、鈉長石、鉀長石，副礦物為鈦磁鐵礦、磷灰石等。

（2）巖石的化學成分及造巖元素分布特征。

區(qū)內各巖石類型的化學成分如表1所列。

表1 萬巖地區(qū)鈉質基性巖 鈉長巖化學成分（%）

測試單位：湖南省冶金地質研究所分析，1971；*.山東唐家溝；**.據(jù)王季璋[6]。

萬巖地區(qū)鈉質基性巖和鈉長巖，包括碳酸鹽化鈉長輝綠巖、鈉長巖的化學成分，以較富含Si O2 （50.00%～55.29%）、Al2O3（13.18%～17.17%）及Na2O（3.3%～5.35%）為特征。所有巖石Na2O＞K2O，Na2O/K2O值為1.42～4.86。在統(tǒng)計的6件樣品中，除2件鈉長細晶巖的Na2O-2場小于K2O外，其余4件樣品的Na2O-2場大于2，基本上屬鈉質類型。

與純鈉長石巖化學成分相比較（表1），由于區(qū)內巖石巖性程度較高，且遭受不同程度的碳酸鹽化、綠簾石化、沸石化等蝕變導致其化學成分總體上表現(xiàn)出富鈣、鎂和鐵而貧鋁、堿的特點。此外，在三岔河—盤草一帶面積為0.05km2范圍內，尚發(fā)現(xiàn)呈團狀出露的古丈火山巖，侵入于震旦系富祿組內，與鈉質基性巖呈侵入接觸。據(jù)湖南省冶金地質研究所研究④，火山巖的主要組成部分為玻璃質火山巖，其邊部和與鈉質基性巖毗鄰部位為長石質火山角礫巖。在火山巖體西部為蛇紋石 綠泥石化火山角礫巖，其東部為碳酸鹽化火山角礫巖?；鹕綆r的化學成分和主要礦物成分與鈉質基性巖差別不大，僅部分樣品Si O2、Ca O含量稍偏高。該火山巖代表古丈弧后盆地的產物[7]。

3.2.4 與鈉質基性巖相關元素礦化

為探查本區(qū)鈉質性巖中相關元素礦化情況，對其微量元素進行了化學分析，鈉質基性巖和鈉長巖以富集Ni（0.0011%～0.085%）、Cr（0.03%～0.26%）、Ti（0.0019%～0.026%）、V（0.02%～0.10%）等鐵族元素、Pt（＜0.019×10-6～0.036%）、Pd（＜0.019×10-6～0.026%）等鉑族元素和Y、Nb等稀有元素以及La、Ca、Yb等稀土元素為特征。既有過渡金屬元素，又有大離子親石元素。研究表明，由輝橄巖→鈉長輝綠巖→鈉長巖，Ni、Cr、Pt、Pd等含量逐漸降低，表明可能來自地幔橄欖巖漿演化的結果。隨著巖漿演化，大離子親石元素Nb、Ta、Tr等逐漸富余，尤其是Tr2O3總量最高達0.04%，反映結晶分異在巖石成因中起了重要作用[8]。

4 找礦研究意義

鈉長巖是世界上比較少見的一種巖石類型，研究程度很低。萬巖地區(qū)鈉質基性巖和鈉長巖找礦研究也只是剛起步。由于鈉長巖與貴金屬、賤金屬等特定的礦產相伴[6]，因此深層次地開展鈉長巖的找礦研究具有重要的現(xiàn)實意義和理論意義。本區(qū)鈉長巖主要產在輝綠巖相 鈉長巖相中，有3種產狀，其一呈順層產出的鈉長石化透輝石鈉長輝綠巖；其二為與鈉長石化接觸帶接觸部位出現(xiàn)的板狀偉晶納長巖（ω1）和逐漸過渡為偉晶鈉長巖（ω2），而細晶鈉長巖一般穿插在板狀偉晶鈉長巖中；其三為產于基性巖床與板巖接觸帶形成的鈉長石英板巖，一般順層產出，是鈉長石化的產物[5]，歸于接觸帶鈉長石巖。

資料表明，本區(qū)鈉長石輝綠巖和鈉長巖含Pt、Pd、Nb2O5、Tr2O3等貴金屬，稀有元素較高，值得進一步研究。在賤金屬方面，有產于鈉質基性巖中與板巖的接觸部位斷裂帶含Cu多金屬礦化（含銅石英脈）。該斷裂帶下盤為鈉長巖、鈉長輝綠巖與含砂質板巖接觸帶，普遍見硅化，次為黃鐵礦化、綠泥石化及白云石化等，主要金屬礦物為黃銅礦、輝銅礦、方鉛礦，次為黝銅礦、閃鋅礦等，受構造和巖性雙重因素控制。初步認為銅礦化是沿斷裂上升的深部含Na和Cu的熱液，與變泥砂質巖石（局部為碳酸鹽巖白云巖）相互作用而形成的，具有進一步開展找礦研究的地質前提。

5 結語

（1）萬巖鈉質基性巖大地構造位于川中 鄂西古陸核向東南擴張增生的元古代活動帶，即由中新元古界冷家溪群、板溪群所形成的NE—NEE向并向NE凸出的聯(lián)合弧形構造內。巖體分布于古丈 鳳凰基底斷裂西側，并明顯受其控制。侵入于古丈復背斜西南傾伏部位，侵入地層主要為新元古界板溪群，局部為震旦系富祿組，形成時代主要為雪峰期。

（2）巖體形態(tài)簡單，分布集中，具成群成帶分布之特點?；詭r鈉質較高，屬鈉質基性巖，據(jù)其組織結構特點屬淺成相?；編r石類型為鈉長輝綠巖，在巖漿分異過程中向兩極分化演變而成輝橄巖及鈉長巖，鈉質流體很可能是來源于下地殼或上地幔?；鹕綆r角礫巖代表弧后盆地的火山產物。其化學成分與鈉質基性巖大致相同，屬同一巖石系列、同一巖漿源，但形成時間比基性巖晚，為同源不同期之次火山產物。

（3）通過不同巖相的光譜半定量分析和Cr、Ni、Pt、Pd、Nb、Ta、Au、Cu、Pb、Zn、Co、稀土元素等的化學分析，證實Cr、Ni、Pt、Pd與超基性巖關系密切，特別是Pt、Pd在湖南西部成群成帶出現(xiàn)的基性—超基性巖群（體）中含量最高的，值得進一步進行找礦研究。Nb、Ta、稀土元素則與鈉長巖關系較密切，尤其是稀土元素，Nb、Ta和稀土元素含量普遍較高，應為今后找礦研究的一個重要課題。

致謝：成文過程中參考并引用了湖南冶金地質二四五隊、二三五隊及湖南省冶金地質研究所等單位有關資料，謹此說明并致謝。

注 釋

①湖南冶金地質二三七隊.湖南省古丈萬巖基性巖評價報告，1961.

②湖南冶金地質二四五隊.湖南省古丈萬巖基性巖深部找礦報告，1971.

③湖南省有色地質勘探二四五隊.湖南省萬巖基性巖地質報告，1986.

④湖南省冶金地質研究所.湖南省古丈縣萬巖基性巖巖相研究報告，1971.

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[1]文章來源：《湖南地學新進展（11）》，2014年。作者簡介：陳明輝（1973—），男，湖南龍山人，高級工程師，主要從事礦產地質勘查研究與管理工作。