粵東金坑錫銅鉛鋅多金屬礦床成因及成礦模式

余慶亮+錢龍兵+郭麗榮

摘要：金坑礦床是近年來粵東地區(qū)新發(fā)現(xiàn)的規(guī)模達(dá)大型的多金屬礦床，礦床位于廣東蓮花山斷裂帶核心區(qū)段，區(qū)內(nèi)構(gòu)造作用強(qiáng)烈，大面積分布火山活動產(chǎn)物，礦床的成礦地質(zhì)體和礦床成因尚未定論，一直存在爭議，本文通過對礦床巖漿巖進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年，對比礦床中與錫石毒砂共生的輝鉬礦進(jìn)行Re-Os同位素定年，結(jié)果顯示細(xì)粒花崗巖年齡為141.0±0.3 Ma，輝鉬礦年齡為141.3±1.0 Ma，兩者年齡非常接近，綜合分析礦床地球化學(xué)特征和成礦構(gòu)造特征，筆者認(rèn)為本區(qū)細(xì)粒花崗巖為礦床的主要成礦地質(zhì)體，礦床成因類型為受動力變質(zhì)帶控制的巖漿期后熱液裂隙充填（交代）的錫銅鉛鋅硫化物型礦床。筆者通過礦床成因的分析，總結(jié)了成礦規(guī)律，建立了“三位一體”成礦模式，進(jìn)而達(dá)到指導(dǎo)粵東地區(qū)找礦工作的目的。

關(guān)鍵詞：金坑礦床；LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年；礦床成因；成礦模式；粵東地區(qū)

為了實現(xiàn)地質(zhì)找礦“三年有重大進(jìn)展、五年有重大突破、八年重塑地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)格局”的宏偉目標(biāo)，國土資源部在全國范圍內(nèi)先后設(shè)立三批國家級整裝勘查區(qū)，以尋找國家緊缺的或鼓勵的錫鉛鋅等多金屬礦種。廣東蓮花山整裝勘查區(qū)是2014年設(shè)立的第三批國家級整裝勘查區(qū)，該區(qū)位于武夷成礦帶南段，廣東蓮花山斷裂帶核心位置，區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動復(fù)雜，礦床（點(diǎn)）分布密集，前人曾對該區(qū)域礦床成因與成礦地質(zhì)體有過少量研究工作，自設(shè)立勘查區(qū)以來，該區(qū)找礦工作取得了重大突破，尤其是金坑錫銅鉛鋅多金屬大型礦床的發(fā)現(xiàn)，為廣東蓮花山整裝勘查區(qū)找礦起到示范指導(dǎo)作用，然而礦床主要側(cè)重開展了地質(zhì)普查工作，對成礦規(guī)律總結(jié)和找礦預(yù)測研究不多，特別是對成礦地質(zhì)體的認(rèn)識不深，礦床的成因一直存在爭議。針對上述問題，筆者主要選取了金坑礦床的巖漿巖進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年，并選取與錫石毒砂共生的輝鉬礦進(jìn)行Re-Os同位素定年，對比分析確定金坑礦床的成礦地質(zhì)體，并開展主微量元素地球化學(xué)特征研究，總結(jié)成礦規(guī)律，分析礦床成因，建立“三位一體”找礦模式，有助于指導(dǎo)整裝勘查區(qū)乃至粵東地區(qū)的找礦快速突破。

1.地質(zhì)背景

蓮花山斷裂帶是一個巨大的熱動力變質(zhì)構(gòu)造帶[1～2]，廣東蓮花山斷裂帶南西段錫銅多金屬礦整裝勘查區(qū)北部位于蓮花山主峰地段北山嶂-九龍嶂動力變質(zhì)帶[3]中，動力變質(zhì)帶呈北東-南西斜列的巨型構(gòu)造透鏡體，其間廣泛發(fā)育糜棱巖帶-糜棱巖化帶-壓碎角礫巖帶和片理帶、劈理帶，常常伴有熱蝕變。區(qū)內(nèi)主要發(fā)育北東、東西、北西三種構(gòu)造，以北東向構(gòu)造帶最為發(fā)育，包括一系列50°～60°走向的，以壓性為主的斷裂、動力變質(zhì)帶和褶皺構(gòu)造，是區(qū)內(nèi)最重要的構(gòu)造成分；北西構(gòu)造主要為走向300°左右的以張扭性為主的斷裂構(gòu)造；東西構(gòu)造體系以次一級斷裂構(gòu)造為主，主要為近東西走向的擠壓帶和沖斷裂，其形跡不甚發(fā)育。

上述構(gòu)造體系，尤其是北東向構(gòu)造帶，經(jīng)歷了長期多次的形變活動。最早見于早侏羅世之后，直到現(xiàn)代尚有活動；東西構(gòu)造最早見于晚侏羅世之后，直到第三紀(jì)尚見活動；北西構(gòu)造群發(fā)生時間較晚，主要發(fā)生在第三紀(jì)后期。各體系在其生成發(fā)育過程中，交替或同時活動并具明顯的復(fù)活性和繼承性。

構(gòu)造體系與成礦的關(guān)系：本區(qū)經(jīng)歷多次構(gòu)造變動和長期的演變過程，各種構(gòu)造形跡的多期活動對礦產(chǎn)的成生十分有利。縱觀勘查區(qū)礦產(chǎn)分布，凡構(gòu)造形跡發(fā)育地區(qū)，其已知礦床（點(diǎn)）的密集程度和礦化強(qiáng)度就相對增高；就體系控礦規(guī)律，新華夏系構(gòu)造與礦產(chǎn)關(guān)系十分密切，它與東西構(gòu)造交接復(fù)合地區(qū)對礦產(chǎn)的生成也較為有利。

2.成礦地質(zhì)體

金坑錫銅鉛鋅礦床[4～5]位于廣東蓮花山斷裂帶整裝勘查區(qū)北部，是粵東錫銅多金屬成礦帶近年來新發(fā)現(xiàn)的一處具中—大型錫銅鉛鋅多金屬礦床，具有極好的找礦前景[6]。區(qū)內(nèi)出露地層為上侏羅統(tǒng)高基坪群火山熔巖與火山碎屑巖，屬高基坪群熱水洞組。礦區(qū)總體地層走向30°～ 50°，傾向SE，傾角較緩，為20°～40°。礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造為區(qū)域斷裂派生的次一級斷裂，可分為NE向、NW向和近SN向三組。礦區(qū)動力變質(zhì)強(qiáng)烈，主要表現(xiàn)為強(qiáng)烈的片理化帶，形成極其發(fā)育的層間滑動構(gòu)造，主要構(gòu)造線方向與區(qū)域深斷裂一致，為30°～40°，局部有變化，成為主要的容礦空間，礦體形態(tài)產(chǎn)狀變化隨滑動構(gòu)造的變化而變化。巖漿巖多出露于礦區(qū)西北部，主要為中粗粒黑云母花崗巖、細(xì)粒黑云母花崗巖、花崗閃長斑巖、石英斑巖、閃長巖和輝綠巖。其中花崗閃長斑巖主要分布于礦區(qū)崆角和赤告嶺區(qū)段，細(xì)粒花崗巖主要分布于馬山、崆角及黃竹嶂區(qū)段。

2.1成礦地質(zhì)體的厘定

（1）細(xì)粒花崗巖與礦化空間關(guān)系

礦區(qū)有4個礦化區(qū)段，分別為馬山、崆角、赤告嶺、黃竹嶂。馬山[7]、赤告嶺礦段礦體主要賦存于細(xì)粒花崗巖體外接觸帶的上侏羅統(tǒng)高基坪群層間滑動構(gòu)造中，巖性主要為石英斑巖、流紋斑巖、片巖和板巖、粉砂巖、炭質(zhì)泥巖等。在野外可見細(xì)粒花崗巖頂部呈巖枝沿剪切破碎裂隙貫入，其與圍巖接觸部位礦化蝕變強(qiáng)烈；崆角區(qū)段的礦體主要賦存于細(xì)粒花崗巖及其上部的花崗閃長斑巖滑動破碎帶中；而黃竹嶂區(qū)段的礦體賦礦圍巖為細(xì)粒花崗巖體及其外接觸帶地層，云英巖化強(qiáng)烈。因此，從空間上來看，本區(qū)礦化與細(xì)粒花崗巖關(guān)系密切。

（2）細(xì)粒花崗巖與礦化時間關(guān)系

通過對礦床中與錫石毒砂共生的輝鉬礦進(jìn)行Re-Os同位素定年，結(jié)果為141.3±1.0 Ma（圖1）。對礦區(qū)主要巖漿巖進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年，其中，流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r年齡為157.2±1.0 Ma（圖2a），流紋斑巖年齡為154.1±1.2 Ma（圖2b），石英斑巖年齡為150.6±1.2 Ma（圖2c），花崗閃長斑巖年齡為147.5±0.5 Ma（圖2d），中粗粒黑云母花崗巖年齡為144.1±0.5 Ma（圖2e），細(xì)粒花崗巖年齡為141.0±0.3 Ma（圖2f）。可見，輝鉬礦Re-Os等時線年齡與細(xì)粒花崗巖結(jié)晶年齡非常接近，在誤差范圍內(nèi)一致。成巖成礦年代學(xué)表明，金坑礦區(qū)成巖作用均形成于燕山晚期的晚侏羅—早白堊世初期，而成礦作用為早白堊世初期，成礦與細(xì)粒花崗巖關(guān)系最為密切。endprint

綜上，金坑礦區(qū)礦化與細(xì)粒花崗巖具有密切的空間和時間關(guān)系，分異程度極高，推測其為本區(qū)的成礦地質(zhì)體。

2.2成礦地質(zhì)體特征

（1）野外產(chǎn)出特征

從野外產(chǎn)狀來看，細(xì)粒花崗巖主要分布于馬山、崆角及黃竹嶂區(qū)段。花崗閃長斑巖位于細(xì)粒花崗巖上部，在野外見后者侵入前者中，界線截然，兩者均呈巖株狀產(chǎn)出；兩者均與地層呈侵入或斷層接觸。從野外接觸關(guān)系亦可看出細(xì)粒花崗巖為本區(qū)巖漿演化最晚期的產(chǎn)物。

（2）地球化學(xué)特征

通過對細(xì)粒花崗巖進(jìn)行主微量元素分析[9]，結(jié)果表明，金坑細(xì)粒花崗巖石具有高硅富堿特點(diǎn)，屬于弱過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列；稀土元素配分表現(xiàn)出平坦的“V”字型，輕重稀土分異不明顯，負(fù)Eu異常顯著；強(qiáng)烈富集Rb、Th、U、K、Pb大離子親石元素和放射性元素，強(qiáng)烈虧損Ba、Sr、Ti、P、Eu、Nb、Ta等元素。上述特征表明：①細(xì)粒花崗巖顯示出殼源特征；②細(xì)粒花崗巖屬于高分異演化花崗巖。一般而言，酸性程度高的高演化巖漿有利于成礦金屬元素的富集，為成礦提供有利的物源和熱源。

在Rb-（Y+Nb）構(gòu)造環(huán)境判別圖上（圖3），形成于早白堊世的金坑花崗質(zhì)巖體樣品均落入后碰撞花崗巖區(qū)域，表明二巖體應(yīng)形成于古太平洋板塊向歐亞大陸俯沖作用有關(guān)的陸內(nèi)造山后的區(qū)域伸展的地球動力學(xué)背景，具有活動大陸邊緣向后造山伸展環(huán)境轉(zhuǎn)變的特征，這與整個粵東地區(qū)乃至整個華南地區(qū)在晚侏羅—早白堊世構(gòu)造應(yīng)力從相對擠壓向伸展轉(zhuǎn)變的構(gòu)造背景是一致的。

3.成礦構(gòu)造與成礦結(jié)構(gòu)面

（1）成礦構(gòu)造

礦區(qū)控礦構(gòu)造主要為斷層、韌性剪切帶，礦區(qū)斷層與礦化關(guān)系密切為NE向、NW向；韌性剪切帶控礦，呈NE向展布的層間滑動斷層及其伴生的節(jié)理、裂隙、擠壓形成的糜棱面理及片理面、變形碎裂的礦物裂隙，韌性剪切作用先期擠壓形成的構(gòu)造面，經(jīng)后期張開活化，為礦液的運(yùn)移、沉淀及富集提供了通道及空間。

（2）成礦結(jié)構(gòu)面

上侏羅統(tǒng)熱水洞組第3巖性段利于層間破碎帶的發(fā)育，由于后期構(gòu)造活動影響形成小的破碎帶、不平整的斷面、斷層與層間滑動帶交匯部位。

4.成礦作用特征

（1）礦床基本特征

礦化以錫石—硫化物型為主，少量石英脈型錫、鉬、鎢礦化。礦體兩組：馬山段礦體呈層、透鏡狀、脈狀產(chǎn)出，走向長100m～1000m，厚1～3m，走向5°～40°，傾向SE，傾角25°～45°；崆角段礦體呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)出，走向290°～310°，傾向NE，傾角45°～50°，延長>600m，延深>250m，礦體厚度1.3m。礦石構(gòu)造為脈狀、塊狀、團(tuán)塊狀、浸染狀和角礫狀，結(jié)構(gòu)為半自形晶粒結(jié)構(gòu)、它形結(jié)構(gòu)、片狀、板狀結(jié)構(gòu)。金屬礦物為錫石、毒砂、磁黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦、輝鉬礦，脈石礦物為造巖礦物和石英、黑云母、綠泥石、斜長石、白云母、絹云母、石榴子石、金紅石。從馬山東南向崆角方向，礦化為毒砂—錫石→黃鐵礦—黃銅礦→方鉛礦—閃鋅礦化；垂向自上而下為毒砂—錫石→黃銅礦—閃鋅礦—方鉛礦→銅礦化圍巖蝕變有硅化、綠泥石化、螢石化、碳酸巖化及石榴石化及云英巖化。成礦期為動力變質(zhì)期、巖漿熱液成礦期、表生成礦期，巖漿熱液成礦期分為四個階段。

（2）礦床地球化學(xué)特征

①成礦元素化學(xué)成分標(biāo)志特征：區(qū)內(nèi)Cu、Ag、Sn、Pb、Zn都具有較好的正相關(guān)性[6]，金屬元素在鉆孔垂向中的變化皆具有比較一致的漲跌關(guān)系。在馬山段，礦化以Cu、Pb、Zn為主、Sn為輔；崆角段，礦化以Zn為主、Pb次之、Sn較低。②成礦物質(zhì)來源：細(xì)粒花崗巖、中上侏羅統(tǒng)熱水洞組第二巖性段、第三巖性段地層中的火山熔巖和火山碎屑巖以及花崗閃長斑巖為成礦提供了一定的物質(zhì)來源。③硫同位素：硫化物S同位素δ34SV-CDT（‰）值呈較好的塔式分布，且主要集中在0‰～+4‰，主要來源于深源巖漿硫。④鉛同位素：硫化物鉛同位素富含放射性成因鉛，具有地殼來源鉛的特征，火山巖與花崗巖均可能提供了部分成礦物質(zhì)。

（3）成礦流體

對不同階段的石英中的流體包裹體進(jìn)行測溫，石英—錫石—毒砂階段均一溫度為345℃，錫石—磁黃鐵礦階段均一溫度為310℃，錫石—黃銅礦—閃鋅礦—方鉛礦階段均一溫度為260℃，碳酸鹽—硫化物階段均一溫度為200℃，表現(xiàn)為中高溫成礦。流體鹽度較低，一般不超過10 Nacl wt.%。

對巖漿熱液成礦期不同階段的石英進(jìn)行H-O同位素，成礦流體是巖漿流體與大氣降水混合的產(chǎn)物，且從早階段到晚階段，成礦流體從巖漿流體向大氣降水區(qū)域演化，早階段以巖漿流體為主，而晚階段以大氣降水為主。

5.成礦模式及找礦預(yù)測模型

5.1礦床成因、成礦模式及成礦規(guī)律

通過對礦區(qū)成礦地質(zhì)體的厘定及成礦作用特征標(biāo)志的建立，認(rèn)為金坑礦床成因類型[8]為受動力變質(zhì)帶控制的巖漿期后熱液裂隙充填（交代）的銅、錫、鉛鋅硫化物型礦床。

成礦過程大致為：從晚侏羅到早白堊世，受區(qū)域內(nèi)大規(guī)模的NE向走滑作用影響，礦區(qū)內(nèi)形成一系列呈NE向的韌性剪切斷裂，并在脆性地層中形成層間滑動帶，主要分布在中上侏羅統(tǒng)熱水洞組第三巖性段中。隨著花崗巖漿的侵入和上拱，原來的擠壓逆沖斷層轉(zhuǎn)變成上盤向下滑動的正斷層，使原因緊閉的斷層產(chǎn)生開放的空間。同時在白堊紀(jì)，研究區(qū)內(nèi)巖漿由早期的中酸性演化為酸性，金屬元素Sn、W、Cu、Pb、Zn隨著巖漿演化而不斷濃集。當(dāng)巖漿上升到淺部時，由于巖漿中內(nèi)壓減小使成礦溶液從巖漿中脫離出來，加之巖漿的熱作用導(dǎo)致地層中的封存水和斷層系統(tǒng)中的大氣降水開始在上覆地層中形成對流循環(huán)，并從地層中的淬取出金屬元素，成礦溶液在構(gòu)造應(yīng)力驅(qū)動下沿斷裂帶上升充填形成脈狀礦體。endprint

5.2“三位一體”找礦預(yù)測[9]地質(zhì)模型

在上述研究基礎(chǔ)上，在成礦模式的指導(dǎo)下，我們初步總結(jié)出金坑礦區(qū)“三位一體”找礦預(yù)測地質(zhì)模型[9]，模型中成礦地質(zhì)體為細(xì)粒花崗巖，成礦構(gòu)造及成礦結(jié)構(gòu)面為糜棱巖化—片理化帶及斷層，成礦作用[10]特征標(biāo)志主要為熱水洞組地層中沿動力變質(zhì)帶或斷層層間滑動帶熱液充填交代形成的各種礦化蝕變。“三位一體”找礦預(yù)測地質(zhì)模型的核心集細(xì)粒花崗巖、斷裂帶/糜棱巖帶/片理化帶以及蝕變礦化標(biāo)志于一體，主要內(nèi)容是：①找礦工作應(yīng)該圍繞細(xì)粒花崗巖與圍巖的接觸帶附近開展，找礦重點(diǎn)應(yīng)放在細(xì)粒花崗巖周圍有中上侏羅統(tǒng)熱水洞組第二、三巖性段與花崗閃長斑巖發(fā)育的地帶；②找礦應(yīng)當(dāng)緊密圍繞糜棱巖帶及其附近的次級脆—韌性斷裂，主要包括馬山礦段NE向斷層、糜棱巖帶和崆角礦段的NW向斷層，尤其是幾組斷層交匯部位；③巖石中發(fā)育有較強(qiáng)的硅化、綠泥石化、石榴石化與成礦的關(guān)系密切，可作為直接的找礦標(biāo)志，同時地表氧化鐵錳帽和硅化鐵錳質(zhì)裂隙帶是尋找隱伏礦體的重要標(biāo)志。

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