江西朱溪銅鎢礦床成因：來自礦物學和年代學的啟示

賀曉龍，張 達，陳國華，狄永軍，霍海龍,3，李 寧，張志輝,4，饒建鋒，魏 錦，歐陽永棚

1.中國地質大學地球科學與資源學院，北京 100083 2.江西省地質礦產勘查開發局912大隊，江西 鷹潭 335001 3.中國地質科學院地質力學研究所，北京 100081 4.中國地質調查局發展研究中心，北京 100120

0 引言

矽卡巖礦床分布廣泛、礦種繁多、經濟意義重大、成因復雜，其成礦作用研究一直是當今礦床學領域的熱點之一[1-4]。近年來，隨著矽卡巖礦床研究程度的不斷深化[5-7]，矽卡巖礦床成礦作用方面的研究也取得了大量新的進展[8-10]，其中矽卡巖的多成因及矽卡巖礦床的復合成因問題也受到了學者的廣泛關注[11-15]。前人對矽卡巖礦床成礦地質體、圍巖蝕變與礦物學、巖石地球化學、成礦流體學的大量研究表明，不同成因的矽卡巖具有不同的地質標型特征[16-21]，并成為確定成礦作用類型及礦化規模的重要依據。

江西景德鎮朱溪銅鎢礦床是近年來繼大湖塘大型鎢礦床[22]、香爐山大型鎢礦床[23]等鎢多金屬礦床之后發現的一個世界級鎢礦，WO3資源量達286萬t，伴生銅礦22.44萬t、銀礦1 165 t[24]。已有的研究工作對朱溪銅鎢礦床的地質特征、控礦構造特征及找礦方向進行了探討[25-26]，對礦床的巖石地球化學、礦物學特征、同位素年代學等方面也進行了相關研究[26-31]。在此基礎上，探討了礦床成因及控礦機理，提出礦床的形成受多重因素控制[25,32]，特別對多期巖漿與成礦的關系進行了重點關注[27-29,33-34]。上述研究對于認識朱溪銅鎢礦床的特點及指導下一步找礦具有重要意義。但對成礦時代、成礦母巖體與礦化類型間的關系、成礦階段演化、礦床成因等方面還存在不同的認識，尤其在與成礦相關的巖漿巖、巖石學和礦物學等方面研究較薄弱。

隨著勘查工作的深入，一些與成礦相關的地質體以及深部礦化現象不斷被揭示，為進一步完善對礦床成因的深入認識提供了重要基礎。本文通過對朱溪銅鎢礦床中矽卡巖特征礦物的野外觀察、室內鑒定及電子探針分析，系統厘定了礦床的礦物共生關系和礦物地球化學特征，劃分了矽卡巖型礦床成礦階段及演化特點；并開展了與成礦密切相關的黑云母花崗巖體的LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年；在此基礎上，對比分析了兩類典型蝕變作用的不同特點(即黑云母花崗巖體頂部及上部的云英巖化蝕變和黑云母花崗巖體上部大范圍的矽卡巖化蝕變)，試圖精細確定巖漿演化與蝕變礦化作用之間的關系，為探討朱溪銅鎢礦床成因提供依據。

1 成礦地質背景

朱溪銅鎢礦床位于江西省景德鎮市浮梁縣，大地構造位置處于揚子板塊與華夏板塊之間的欽杭結合帶東段北部(圖1)，屬于江南地體成礦帶之塔前—賦春成礦亞帶[34]，其中分布有朱溪銅鎢礦床、月形銅礦、橫路銅礦和塔前鉬礦等一系列礦床(點)。

區域上主要出露前寒武紀變質基底巖系和石炭系—白堊系沉積蓋層地層。前寒武紀變質基底以雙橋山群為主。石炭系—白堊系沉積蓋層中，黃龍組和船山組為主要的銅鎢礦賦礦層位。其中：黃龍組為一套濱海—淺海相白云巖、白云質灰巖、灰巖組合；船山組為一套深灰—灰黑色灰巖夾燧石條帶的組合。該區自元古宙以來經歷了復雜的構造-巖漿演化，特別是早中生代以來由于巖石圈變形體制的轉換導致該區發育強烈而廣泛的斷裂構造變形，以及與其相伴隨的中酸性侵入巖漿。其中，以NE向展布的中生代推覆構造最為顯著，構成了區域主要構造格局，并控制著基底變質巖系與蓋層沉積巖系的展布。區內4條大致平行的NE向推覆構造控制石炭系—三疊系碎屑巖及碳酸鹽巖地層呈狹長狀展布，并被中元古界雙橋山群淺變質巖系所圍限。區內巖漿活動主要包括淺成—超淺成相中酸性侵入巖脈以及深部隱伏花崗巖體，主要形成于燕山期，總體上受NE向推覆構造帶控制。

2 礦床地質特征

2.1 礦體特征

朱溪銅鎢礦床主要由鎢、銅礦體為主的兩個礦帶組成。其中：深部主礦帶以鎢礦為主，銅多金屬為次，厚大礦體賦存于黃龍組碳酸鹽巖與雙橋山群淺變質巖接觸界面附近，多呈似層狀、透鏡狀NE向展布(圖1c)，往深部產狀變緩、厚度變大且品位變富，最厚處達449 m；淺部礦帶以銅礦為主，礦體主要賦存于船山組、黃龍組及棲霞組中，呈脈狀和似透鏡狀。朱溪銅鎢礦床的礦種及礦化強度有自淺部往深部增多變強的趨勢，表現出上部以銅鎢為主，下部則為鎢銅鉛鋅多金屬的礦化規律。

朱溪礦區淺部銅礦坑道及鉆孔巖心的觀察得出：淺部礦化以矽卡巖型和熱液脈型的黃銅礦石為主；深部以富白鎢礦的矽卡巖型及云英巖型礦石為主。兩類礦石規模大、分布范圍廣，且礦石品位高，銅礦體和鎢礦體在空間上呈不截然過渡關系。

2.2 礦石、礦物特征

朱溪礦區與銅鎢礦化有關的礦物通常在矽卡巖(圖2a、b、c、d、e)中產出，礦石礦物主要為白鎢礦(圖2a、c、e)、黃銅礦(圖2a、f、g、h、i)，伴生礦物有黃鐵礦(圖2f、g、h、i)、閃鋅礦(圖2f、g、h、i)、毒砂、磁黃鐵礦、輝鉬礦及方鉛礦等；脈石礦物為石榴子石(圖2a、b、c、d)、透輝石(圖2b、e)、透閃石、陽起石、硅灰石(圖2b)、綠泥石、蛇紋石、螢石、方解石及石英等。白鎢礦為米黃色，他形至自形粒狀，常呈單晶或細脈狀集合體出現。礦石結構包括粒狀結構、固溶體分離結構、溶蝕交代結構等。礦石構造主要以細脈浸染狀、網脈浸染狀、團塊狀、塊狀、脈狀、角礫狀等為主。

2.3 蝕變類型及分帶

朱溪礦區內普遍發育與矽卡巖化(圖3a、b、c)有關的蝕變，主要有透閃石化、透輝石化(圖3d、e)、綠泥石化、綠簾石化(圖3f)、蛇紋石化(圖3a)等。在黑云母花崗巖及花崗閃長巖體邊緣以及與圍巖的接觸帶附近則發育云英巖化(圖3g、h)、大理巖化(圖3a、b、c、f)、白云巖化、硅化(圖3i)、泥化等蝕變。

矽卡巖的主要類型包括：石榴子石矽卡巖(圖2a、c)、透輝石石榴子石矽卡巖(圖2b)、石榴子石透輝石矽卡巖和透輝石矽卡巖(圖2e)等。

以42號勘探線為例，垂向上自深部約2 000 m的黑云母花崗巖到淺部圍巖地層，整體上蝕變具有石榴子石矽卡巖、透輝石石榴子石矽卡巖、石榴子石透輝石矽卡巖、透輝石矽卡巖、透閃石矽卡巖、綠泥石蛇紋石矽卡巖的分帶性。相鄰蝕變相帶之間呈漸變關系，無截然界限。蝕變帶總體上呈一個巨大的透鏡體；橫向上，自棲霞組經黃龍組及船山組碳酸鹽圍巖至黑云母花崗巖，也表現為綠泥石蛇紋石矽卡巖、透閃石矽卡巖、透輝石矽卡巖、石榴子石透輝石矽卡巖、石榴子石矽卡巖的蝕變分帶。不同蝕變相帶也無明顯界限。在中深部(1 200～1 400 m)侵位于碳酸鹽巖地層間的花崗閃長巖呈巖枝狀分布，巖體本身已發生強烈的矽卡巖化，常見多期次的矽卡巖(脈)穿插，并被后期的云英巖化蝕變帶及礦體圍限，云英巖化蝕變呈似層狀、薄透鏡狀展布。

圖1a底圖據文獻[28]修編；圖1b底圖據文獻[25]修編；圖1c據腳注*江西省地質礦產勘查開發局912大隊. 江西省浮梁縣朱溪外圍銅多金屬礦調查評價.南昌：江西省地質勘查基金管理中心，2014.修編。1.第四系；2.白堊系；3.侏羅系；4.三疊系；5.二疊系；6.石炭系；7.雙橋山群；8.花崗(斑)巖脈；9.花崗閃長斑巖；10.基性巖脈；11.蝕變輝石巖；12.地層界線；13.不整合面；14.斷層；15.飛來峰；16.構造窗；17.銅礦/鉬礦；18.金礦/鎢礦；19.研究區位置；20.礦區的位置。圖1 塔前—賦春成礦亞帶區域地質簡圖(a)、朱溪銅鎢礦床地質簡圖(b)及勘探線聯合剖面圖(c)Fig.1 Sketch geological map of the Taqian-Fuchun metallogenic belt(a)、sketch geological map in Zhuxi Cu-W deposit(b) and joint section of exploration line(c)

a．石榴子石矽卡巖中的黃銅礦和白鎢礦，呈浸染狀在巖石裂隙中發育；b．白云質大理巖中的矽卡巖脈，脈體分帶明顯，脈體邊緣主要為白色針狀、纖維狀硅灰石，脈體核部主要為墨綠色透輝石石榴子石矽卡巖；c．石榴子石矽卡巖中的石英脈，石英脈裂隙發育浸染狀的白鎢礦；d．石榴子石矽卡巖中自形粒狀的石榴子石，環帶結構發育(正交偏光)；e．墨綠色塊狀透輝石矽卡巖中的白鎢礦，白鎢礦呈脈狀發育，兩條礦脈之間交角約30°；f．大理巖中的石英脈，角礫狀的黃銅礦、閃鋅礦在裂隙中發育，石英脈脈壁發育層狀白云母；g．閃鋅礦中固溶體分離結構的黃銅礦，網脈狀黃銅礦切穿先期形成的黃鐵礦(反射光)；h、i．石榴子石透輝石矽卡巖中的金屬硫化物粒狀集合體，閃鋅礦中固溶體分離結構的黃銅礦(反射光)。圖2 朱溪銅鎢礦床礦石、礦物組構特征Fig.2 Fabric characteristics of the ore minerals in Zhuxi Cu-W deposit

2.4 礦化類型

朱溪礦區主要礦化類型包括矽卡巖型和云英巖型。與矽卡巖型礦化相關的巖漿巖有黑云母花崗巖(巖株)和花崗閃長巖(巖枝)等。其中：花崗閃長巖(巖枝)侵位時間較早(約160 Ma[34])，與之相關的早期矽卡巖化范圍較小，僅發生在巖枝附近圍巖中；黑云母花崗巖(巖株)侵位較晚(約147 Ma)，與之相關的晚期矽卡巖型礦化范圍較廣、礦體規模較大、品位高，表現為稠密浸染狀、脈狀的白鎢礦集合體。主礦體位于黑云母花崗巖體頂部及以上碳酸鹽圍巖中，為一個巨厚狀的透鏡體。

與云英巖型礦化相關的巖體為黑云母花崗巖(深部約2 000 m)，通常沿著巖石裂隙、節理面發育，形成脈狀、細脈狀、不規則網脈狀的白鎢礦集合體，常見于黑云母花崗巖體頂端及其與矽卡巖化的圍巖接觸帶附近，并常呈脈狀、細脈狀穿插在矽卡巖中，甚至在矽卡巖化蝕變的花崗閃長巖(1 200～1 400 m)中疊加。黑云母花崗巖的侵入時間晚于花崗閃長巖，云英巖型礦化也晚于矽卡巖型礦化。

2.5 矽卡巖化期次劃分及礦物學特征

根據矽卡巖產出狀態、分布規律、礦物共生組合、脈體和礦物的先后形成關系及巖相學特征，將矽卡巖礦化劃分為4個階段：矽卡巖階段、退化蝕變階段、石英-硫化物階段、碳酸鹽-螢石階段。各階段礦物生成順序見表1。

a．矽卡巖化、大理巖化、碳酸鹽化、蛇紋石化的灰巖，矽卡巖呈細脈狀；b．大理巖化的灰巖層中夾矽卡巖，厚約1 m；c．矽卡巖化脈體切穿大理巖，界限截然；d．透輝石化細脈沿白云巖層間裂隙切穿白云巖；e．透輝石化細脈向綠泥石化白云巖過渡，最終過渡為白云巖；f．灰巖層中，大理巖化和綠簾石化蝕變漸變過渡，接觸邊緣不規則；g．透輝石石榴子石矽卡巖中云英巖化的不規則團塊；h．云英巖化的黑云母花崗巖，后期有石英脈穿插；i．灰巖中層狀展布的硅化蝕變。圖3 朱溪銅鎢礦床圍巖蝕變類型Fig.3 Wall-rock alteration types in Zhuxi Cu-W deposit

矽卡巖階段矽卡巖階段主要礦物有石榴子石(圖4a、b)、符山石、透輝石(圖4c、d)、硅灰石等，并伴有白鎢礦化(圖4b、c、d)。礦區石榴子石分布廣泛，呈面型或線性分布，晶體大小不等，主要呈棕紅色，玻璃光澤，斷口油脂光澤，透明—半透明，無解理，集合體呈致密粒狀(圖4d)或塊狀，正交偏光鏡下環帶特征明顯，由于其分布較廣且顏色特征明顯，組成礦區獨特的“紅色蝕變”；透輝石呈綠色至暗綠色，玻璃光澤，為自形粒狀集合體(圖4c、d)，多與石榴子石共生；符山石多為棕褐色，強玻璃光澤，柱狀或針狀集合體。矽卡巖階段中有少量白鎢礦化，白鎢礦多呈自形粒狀，常嵌在石榴子石和透輝石組成的矽卡巖條帶中；手標本上白鎢礦呈白色(圖4b)、米白色，熒光燈照射下顯藍色熒光(圖4d)。

退化蝕變階段退化蝕變階段形成的主要礦物有透閃石、陽起石、斜長石、白云母(圖4e)等，石榴子石、符山石、透輝石和硅灰石等礦物在該階段早期產出，另見少量黑云母、絹云母和少量石英和螢石等。透閃石為白色，見兩組解理，常呈細柱狀集合體產出，偶見在矽卡巖階段礦物的邊緣呈纖維狀產出(圖4f、g)；陽起石呈綠色，多以自形放射狀、纖維狀集合體產出(圖4g)；白云母無色，透明至半透明，見一組完全解理，呈自形鱗片狀集合體產出(圖4e、h)；退化蝕變階段還形成了少量的斜長石，呈白色至灰色，細板狀，兩組解理，常與透輝石矽卡巖中的白云母共生(圖4h)；退化蝕變階段有大量的白鎢礦產出，與矽卡巖階段不同的是，該階段形成的白鎢礦以細脈狀、浸染狀為特征(圖4h)；白鎢礦細脈呈不規則狀嵌在矽卡巖礦物間隙或巖石裂隙中，浸染狀白鎢礦似“星點”在矽卡巖中展布。

表1朱溪銅鎢礦床常見礦物生成順序表

Table1GeneralizedparagenesisdiagraminZhuxiCu-Wdeposit

石英-硫化物階段石英-硫化物階段形成大量石英，還產生大量綠泥石(圖4i)、綠簾石和蛇紋石等蝕變礦物，黃鐵礦、黃銅礦和閃鋅礦等礦石礦物，以及少量磁黃鐵礦、毒砂、方鉛礦、輝鉬礦等多金屬礦石礦物。金屬硫化物常與石英密切共生(圖4j、k、l)。黃鐵礦多以粒狀自形晶的集合體產出，呈浸染狀分布，鏡下見其交代周圍礦物呈不規則狀；黃銅礦多為致密塊狀或浸染狀分散粒狀集合體，顯微鏡反射光下為亮黃色，與黃鐵礦、閃鋅礦、石英共生；閃鋅礦粒度較細，呈乳滴狀或蠕蟲狀的固溶體分離結構交代黃銅礦和黃鐵礦。本階段末期，隨著溫度降低，以方解石為代表的一些碳酸鹽礦物及螢石形成，往往呈不規則粒狀嵌在已經形成的礦物之間或巖石之中。

碳酸鹽-螢石階段碳酸鹽-螢石階段形成的主要礦物有方解石、螢石、石英、綠泥石等，尤其是碳酸鹽礦物明顯增多，大量發育在黃龍組、船山組圍巖地層中(圖4m、n、o、p)。少量金屬礦物如黃鐵礦、黃銅礦等在該階段中發育。螢石通常呈不規則狀嵌在巖石裂隙中(圖4p)。

3 矽卡巖礦物特征

矽卡巖和矽卡巖型的礦石在空間賦存位置和形成時間上基本一致，且往往有著緊密的成因聯系[7]。朱溪銅鎢礦床石榴子石、透輝石、白云母、角閃石、綠泥石和蛇紋石等礦物廣泛發育，它們與成礦有著密切的聯系。主要矽卡巖礦物特征如下：

3.1石榴子石

朱溪銅鎢礦床石榴子石可以分為兩期：手標本可見早期石榴子石呈暗褐色，中細粒結構，粒度一般為0.10～0.32 mm，自形-半自形，多與粒狀透輝石共生，顯微鏡下呈不規則半自形粒狀集合體，受熱液蝕變的影響多已綠泥石化、絹云母化(圖4a，石榴子石I)；晚期石榴子石顏色新鮮，呈淺褐色，粒度一般為0.20～3.00 mm，鏡下觀察發現該期石榴子石多發育晶形較好的環帶結構，呈粒狀集合體產出(圖2d)，此期與I期的石榴子石有明顯的差異，常見晚期石榴子石呈脈狀穿插在早期石榴子石集合體中(圖4a)。這種石榴子石在安徽安慶銅礦、鄂東南程潮鐵礦和湖南柿竹園鎢-錫-鉬-鉍礦床等地也有報導[13-14]。朱溪礦區的石榴子石作為矽卡巖的一種特征礦物具有多個世代的特點，不同世代的石榴子石可能代表了不同強度、不同期次的矽卡巖化和礦化，多期次的礦化特點和南嶺地區的鎢礦[14]具有很大可比性，也為解釋朱溪銅鎢礦床的形成提供了證據。

筆者采集了朱溪銅鎢礦床與礦化有關的7個石榴子石樣品：早期的代表性石榴子石樣品有4211-11-1，4211-11-2，4211-11-3，4211-18-1，4211-18-3；晚期的石榴子石樣品有4211-18-2，5406-32-1—10。石榴子石電子探針數據(表2)表明：朱溪銅鎢礦床石榴子石總體以鈣鋁榴石端元(質量分數為39.84%～67.56%)為主(圖5)，其次為鈣鐵榴石端元(29.47%～55.81%)，屬于鈣鋁榴石--鈣鐵榴石系列(Gro39.84～67.56And29.47～55.81Alm+Sp3.72～10.04)。(And為鈣鐵榴石，Gro為鈣鋁榴石，Alm為鐵鋁榴石，Sp為錳鋁榴石。)結合電子探針數據可將朱溪銅鎢礦床石榴子石表示成：

早期石榴子石的鈣鋁榴石端元質量分數變化范圍為39.84%～55.15%，平均值為47.20%。晚期石榴子石的鈣鋁榴石端元質量分數變化范圍為48.76%～67.56%，平均值為58.14%。晚期石榴子石較早期石榴子石明顯偏向于鈣鋁榴石端元，介于鈣鐵榴石和鈣鋁榴石端元之間。

5406-32-1—10為一個環帶結構發育良好的石榴子石晶體，對礦物晶體沿切面進行分析表明：石榴子石晶體呈“邊緣--核部--邊緣”的完整環帶，SiO2、Al2O3、FeO、MnO、CaO的質量分數均無明顯變化；鈣鐵榴石端元組分質量分數變化范圍為29.47%～47.26%，鈣鋁榴石端元組分質量分數變化范圍為48.76%～67.56%。端元組分質量分數變化不大，無明顯規律(圖6)。

3.2 輝石

輝石也是朱溪銅鎢礦床中矽卡巖的主要組成礦物之一，且輝石與鎢、銅礦化關系密切。輝石形成于矽卡巖階段，主要以透輝石為主。輝石可分為兩期：早期輝石分布范圍廣，以透輝石為主，多呈暗綠色至墨綠色，具弱多色性，自形-半自形結構，多呈短柱狀，粒徑一般為0.03～0.40 mm，粒狀集合體產出，且多與石榴子石等礦物共生；晚期輝石以細脈狀產出，多呈半自形-他形。輝石細脈切穿早期矽卡巖階段的透輝石矽卡巖、透輝石石榴子石矽卡巖。晚期輝石雖然分布范圍不廣，但常與白鎢礦共生，是一期較強白鎢礦化的重要標志(圖2e)。和石榴子石不同世代與礦化間的關系相同，不同世代的輝石與多期次的矽卡巖型礦化相關，多期次的矽卡巖型礦化對朱溪銅鎢礦床的形成具有重要意義。

a、b、c、d.矽卡巖階段形成的礦物及其特征； e、f、g、h.退化蝕變階段形成的礦物及其特征；i、j、k、l．石英-硫化物階段形成的礦物及其特征； m、n、o、p.碳酸鹽-螢石階段形成的礦物及其特征。Act.陽起石；Cal.方解石；Chl.綠泥石；Di.透輝石；Fl.螢石；Grt.石榴子石；Tr.透閃石；Sch.白鎢礦；Ms.白云母；Pl.斜長石；Qtz.石英；Ccp.黃銅礦；Sp.閃鋅礦；Py.黃鐵礦。圖4 朱溪銅鎢礦床矽卡巖化成礦階段典型特征Fig.4 Typical characteristics of the skarn mineralization stages in Zhuxi Cu-W deposit

底圖據文獻[7]。圖5 朱溪銅鎢礦床石榴子石(a)、輝石(b)端元組成及其與中國主要矽卡巖礦床對比圖Fig.5 End members of garnet (a) and pyroxene (b) in Zhuxi Cu-W deposit and comparison with major skarn deposits in China

圖6 朱溪銅鎢礦床石榴子石晶體環帶成分、端元組分變化圖Fig.6 Compositional and End members variation of the oscillatory-zoning of garnets in Zhuxi Cu-W deposit

表2 朱溪銅鎢礦床石榴子石電子探針數據

注：Al(T).四面體片晶體結構的Al；Al(O).八面體片晶體結構的Al；And.鈣鐵榴石；Gro.鈣鋁榴石；Alm.鐵鋁榴石；Sp.錳鋁榴石。

通過采集與礦化、蝕變密切相關的10件輝石樣品開展電子探針分析，結果(表3，圖5)表明：樣品5406-15-1鈣鐵輝石端元質量分數為79.61%，透輝石端元質量分數為10.24%，屬于鈣鐵輝石；剩余9件樣品特征指示朱溪銅鎢礦床的透輝石端元質量分數變化范圍為52.85%～98.97%，鈣鐵輝石端元質量分數為1.00%～40.92%，鈣錳輝石端元質量分數為0.03%～8.20%，屬于典型的透輝石—鈣鐵輝石類質同象系列(Di52.85～98.97Hd1.00～40.92Jo0.03～8.20)。透輝石質量分數基本和國內主要典型的W、Cu矽卡巖礦床一致，并顯著高于Pb-Zn矽卡巖礦床[7]。根據電子探針數據可以將朱溪銅鎢礦床的輝石分子式表示如下：

表3 朱溪銅鎢礦床輝石探針數據

注：Hd.鈣鐵輝石； Jo.鈣錳輝石。

3.3 白云母

朱溪銅鎢礦床的白云母較為常見，主要形成于石英-硫化物階段，且與石英共生。利用電子探針對白云母的成分進行分析，結果(表4)顯示：朱溪銅鎢礦床的白云母中w(SiO2)為45.49%～51.85%，平均為47.80%；w(Al2O3)為26.11%～35.39%，平均為31.74%；w(K2O)為7.88%～11.19%，平均為10.49%；w(FeO)為0.28%～4.09%，平均為1.86%；w(MgO)為0.15%～7.51%，平均為1.96%。n(Si):n(Al)>3∶1，屬于多硅白云母。多硅白云母是由長石、黑云母等鋁硅酸鹽礦物在溫度較高的條件下經過熱液交代形成的，交代過程中船山組白云巖圍巖中豐富的Mg2+以類質同象的形式進入白云母礦物中，因此部分白云母的MgO質量分數很高，達到4.15%甚至7.51%。

4 黑云母花崗巖同位素年齡

朱溪銅鎢礦床的黑云母花崗巖巖體沿石炭系船山組和新元古代雙橋山群之間的不整合界面(后期被推覆構造改造形成構造破碎帶)侵入，總體走向NE，傾向NW，呈巖株(巖舌)狀展布，與不整合界面產狀基本一致，且往深部有變大變厚的趨勢。已有的勘探工程揭示，巖體隱伏于約-1 800 m標高深部。該巖體頂部及其附近圍巖約500 m范圍內均發生強烈的云英巖化，且云英巖化蝕變與鎢礦化關系密切，常呈云英巖脈并伴隨高品位的脈狀及細脈浸染狀鎢礦(化)脈。巖心觀察發現，云英巖化蝕變的產狀基本上受黑云母花崗巖的侵位控制，推測其成因和來源與黑云母花崗巖密切相關，黑云母花崗巖為云英巖化提供了物質和能量。同時黑云母花崗巖也與強矽卡巖化、碳酸鹽化(大理巖化、白云巖化等)相關。并在該巖體內外接觸帶較廣的空間形成了以矽卡巖為主的蝕變礦物分布，以及銅鎢多金屬礦化分帶。蝕變的強度、類型及礦化強度和礦石品位等的變化均與巖體相關。鑒于此，可以確定黑云母花崗巖是朱溪銅鎢礦床主要的成礦母巖之一，因此有必要對其形成時代進行同位素測定，并開展與區域構造巖漿成礦作用[35]對比。

4.1 樣品采集及測試方法

本次研究所用的黑云母花崗巖樣品采自朱溪銅鎢礦床42號勘探線ZK4212鉆孔中，且均為新鮮未蝕變巖石。

鋯石分選工作在河北廊坊市地科勘探技術服務有限公司完成。首先依次進行常規的樣品粉碎、淘選、電磁與重液分選；然后在雙目鏡下挑選顆粒大、晶型完好、裂隙與包體少的鋯石；再將優選出的鋯石置于環氧樹脂內，對其進行拋光清洗，露出鋯石表面，制成靶樣。鋯石陰極發光(CL)圖像的采集在北京鋯年領航科技服務公司電鏡室完成。參照鋯石CL圖像，進行U-Pb年齡點位選擇。LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析在北京大學造山帶與地殼演化教育部重點實驗室完成。激光束斑直徑為30 μm，激光剝蝕樣品的深度為20～40 μm。實驗中采樣He為剝蝕物質的載氣，用美國國家標準技術研究院研制的人工合成硅酸鹽玻璃標準參考物質NIST SRM610作為外標，29Si作為內標。測試結果通過GLITTER軟件計算得出，實驗獲得的數據采用Andersen的方法進行同位素比值校正，以扣除普通Pb的影響，諧和圖繪制采用isoplot 3.0完成。

表4 朱溪銅鎢礦床白云母電子探針數據

4.2 測試結果

朱溪銅鎢礦床的黑云母花崗巖(圖7a、b)樣品中鋯石結晶較好，為半自形-自形晶體，多呈長柱狀。由CL圖像(圖7c)可見，鋯石長為80～160 μm，長寬比為1.8∶1～3.5∶1。鋯石具典型的巖漿鋯石震蕩環帶，且具清晰的單期生長同心環帶特征，Th/U值為0.12～0.84，表明它們均屬于典型的巖漿結晶鋯石[36]。樣品ZK4212-1中24個分析點均落在一致曲線上或附近，除5個明顯較老的繼承年齡(539、419、729、479、552 Ma)外，19個分析點206Pb/238U年齡為137～175 Ma。其中，11個鋯石分析點年齡集中于(142±1)～(151±1)Ma(表5)，206Pb/238U加權平均年齡為(147.7±2.2)Ma(n=11，MSWD=4.8)(圖7d)。

圖7 朱溪銅鎢礦床黑云母花崗巖手標本照片(a)、正交偏光鏡下照片(b)、鋯石陰極發光(CL)圖像(c)及鋯石諧和曲線圖(d)Fig.7 Hand specimen(a)、thin sections(b)、zircon cathodoluminescence (CL) image(c) and zircon harmonic curve(d)of biotite granite in Zhuxi Cu-W deposit

測點號wB/10-6UThPbTh/U同位素比值年齡/Ma207Pb/206Pb1σ207Pb/235U1σ206Pb/238U1σ207Pb/235U1σ206Pb/238U1σ24 524977900.216 10.049 70.000 60.144 10.002 00.021 00.000 213721341535316880.477 60.048 90.001 80.158 50.006 00.023 50.000 21496150271 030390240.379 10.049 80.000 80.162 60.002 90.023 70.000 21533151110412322100.780 30.049 90.001 50.161 10.004 90.023 40.000 2152514911133716770.494 70.050 10.002 10.162 00.008 20.023 40.000 3152814921635719080.530 30.048 50.001 40.150 50.004 80.022 50.000 21425144117658241140.366 00.048 80.001 10.149 70.003 40.022 20.000 2142314211928520370.712 70.049 10.001 60.159 00.006 30.023 50.000 2150615022134620180.582 00.049 30.000 90.156 00.003 40.023 00.000 21473146123456384110.843 00.049 00.000 90.153 90.003 40.022 80.000 214531451244 9485851090.118 30.050 20.000 60.163 40.002 40.023 60.000 215421501

5 討論

5.1 矽卡巖礦物學

一般認為，矽卡巖礦床的形成大多需要經歷一個復雜的過程。矽卡巖礦物的組成與巖漿化學成分、圍巖組分特征、形成深度、物化條件有著密切的關系[37-41]。因此，矽卡巖礦物的化學成分、結構構造、礦物共生組合關系以及交代關系的研究，可以作為定義矽卡巖礦床，并成為矽卡巖礦床分類和討論礦床成因的基礎。前人根據矽卡巖礦物組成特征將矽卡巖劃分成鎂矽卡巖、鈣矽卡巖、錳質矽卡巖和堿質矽卡巖。其中，鈣矽卡巖是由鈣、鎂、鐵硅酸鹽和鋁硅酸鹽組成的交代巖，它的形成是在高溫氣液參與下，碳酸鹽巖和巖漿巖(包括各類侵入巖和火山巖)或其他鋁硅酸鹽巖石(包括片麻巖、片巖、混合巖、砂巖等)相互反應作用的產物。朱溪銅鎢礦床的矽卡巖礦物種類主要是石榴子石(鈣鋁榴石—鈣鐵榴石系列)、輝石(透輝石—鈣鐵輝石類質同象系列)、符山石、硅灰石、綠簾石和陽起石等，具有典型的鈣矽卡巖特征。前人對中國諸多矽卡巖礦物學的研究表明，不同矽卡巖金屬礦床的輝石和石榴子石(圖5)成分有較明顯的變化。

本次研究的實驗結果顯示，朱溪銅鎢礦床鈣鐵榴石端元質量分數為29.47%～55.81%，更偏向于鈣鋁榴石端元。國內的鐵、銅礦床和鎢礦床相比較(圖5)可以看出：矽卡巖鐵、銅礦床的石榴子石更偏向于鈣鐵榴石端元[7]，鈣鐵榴石端元平均質量分數大于50%；鎢(錫、鉬、鉍)一類的礦床則具有較為廣泛的鈣鋁榴石—鈣鐵榴石端元分布特征，鈣鐵榴石平均質量分數接近50%；據此可以認為，朱溪銅鎢礦床的石榴子石更接近于矽卡巖型鎢礦床的特征。朱溪銅鎢礦床的輝石為透輝石—鈣鐵輝石系列(Di52.85～98.97Hd1.00～40.92Jo0.03～8.20)，以透輝石為主；國內主要的矽卡巖鐵、銅礦床的輝石主要為透輝石[7,41]，錳鈣輝石端元質量分數較低，與輝石共生的石榴子石一般為鈣鐵榴石端元；矽卡巖型鎢礦床中的輝石含鈣鐵輝石端元質量分數為33.91%～58.88%，錳鈣輝石端元質量分數為7.87%～10.39%，石榴子石鈣鐵榴石端元質量分數為52%～68%。由此可以看到，朱溪銅鎢礦床的輝石既具有銅礦床中輝石的特點，也具有國內大部分矽卡巖型鎢礦床的特征。值得注意的是，前文闡述的朱溪銅鎢礦床的矽卡巖分帶特點表明透輝石矽卡巖往往在靠近圍巖一側的外接觸帶中，本文認為這是受船山組、黃龍組圍巖中富Mg白云巖的影響，巖漿熱液與富Mg的碳酸鹽圍巖充分接觸交代形成矽卡巖并發生礦化，厚大的圍巖地層為朱溪銅鎢礦床的形成提供了物質來源和蝕變交代的空間。

5.2 巖漿巖與成礦

朱溪銅鎢礦床中與成礦密切相關的巖漿主要有：年齡約160 Ma侵位的花崗閃長巖，在中深部(800～1 200 m)呈巖枝狀產出；約150 Ma侵位的黑云母花崗巖，在礦體下部(1 600～2 000 m及更深的位置)呈巖株狀(巖舌狀)產出，該期還有一些白云母花崗巖和白云母花崗斑巖在鉆孔中呈細脈狀展布，認為是黑云母花崗巖巖漿分異的產物。結合前人[42]研究成果，綜合認為朱溪銅鎢礦床中生代侵位的黑云母花崗、花崗閃長巖形成于陸內俯沖環境，為與陸殼增厚相關的S型花崗巖。該種類型的巖漿形成期被同時或稍晚于區域中生代推覆運動作用，巖石圈深部表現為大規模的擠壓增厚。

花崗閃長巖于160 Ma左右沿層間裂隙侵入到黃龍組、船山組灰巖地層中，并發生了早期局部矽卡巖化且形成了小規模的矽卡巖型白鎢礦化及與熱液充填有關的黃銅礦化，形成早期鎢、銅礦化。其中，淺部銅礦化較為普遍，后期由于大規模礦化作用的疊加改造，花崗閃長巖體整體上已經成為后期巨厚礦體的一部分，這為研究朱溪銅鎢礦床銅鎢分帶的形成過程提供了依據。花崗閃長巖的蝕變特點與黑云母花崗巖相關的典型矽卡巖化及云英巖化蝕變具明顯差異。塔前—賦春成礦亞帶中與月形銅礦床、塔前鎢鉬礦床[26]形成有關的花崗巖也形成于160 Ma，表明160 Ma巖漿作用可能與區內重要的銅多金屬礦床形成相關，為區域多期次及不同層次成礦提供了重要依據。

本次研究獲得的朱溪礦區黑云母花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb加權平均年齡為(147.7±2.2)Ma，代表了黑云母花崗巖形成年齡。王先廣等[29]用LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年法獲得該套巖體形成于(146.9±0.9)Ma，李巖[28]和陳國華[33]等對礦區鉆孔中的巖脈進行的LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年均得到了149 Ma左右的年齡，并解釋上述巖脈可能是深部的黑云母花崗巖巖漿分異侵位至中深部的結果。根據前面對與深部黑云母花崗巖有關的矽卡巖化蝕變及矽卡巖礦體開展的研究表明，黑云母花崗巖侵入深度為2 000 m左右，沿船山組和雙橋山群之間的不整合界面呈巖株狀侵位，巖石整體上較新鮮，蝕變較弱，未見矽卡巖化，但在黑云母花崗巖體的頂部及頂部以上約300 m范圍內的局部圍巖中發育很強的脈狀、網脈狀云英巖化和稠密狀強白鎢礦化。云英巖主要組成礦物有石英、淺色云母、白鎢礦、黃銅礦和螢石等，白鎢礦在云英巖中主要呈稠密浸染狀產出。晚期黑云母花崗巖不論規模還是其形成的蝕變礦化程度上都較早期花崗閃長巖強度大；且矽卡巖型與云英巖型礦化系統完整，礦物學研究表明成礦具多期多階段特征。即黑云母花崗巖漿演化分異程度較高，是殼源物質重熔晚階段的產物，并與早階段同為殼源物質重熔的花崗閃長巖一起構成塔前—賦春一帶中晚侏羅世多期成礦巖漿系統。這種礦化蝕變的多期復合特征及多期成礦巖漿演化的特征與湖南柿竹園、香花嶺、新田嶺、廣西大廠和云南個舊等錫、鎢多金屬矽卡巖礦床的云英巖化具有很大的可比性[14]。

華南地區中生代時期主要金屬礦床成礦于3個階段[43-50]：1)晚三疊世(230～210 Ma)，主要發育鎢、錫、鈮、鉭等成礦作用，其成因與過鋁質二云母花崗巖相關，響應了華北、華南和印支三大板塊后碰撞過程的成巖成礦。2)中晚侏羅世(170～150 Ma)，主要為斑巖-矽卡巖銅礦和與花崗巖有關的鎢、錫、鉬多金屬礦成礦作用等。大約于180 Ma，Izanagi板塊向歐亞大陸俯沖，并于170～160 Ma可能由于俯沖板片局部多處撕裂而形成I型或埃達克質巖石相關的斑巖型銅礦，接著在南嶺地區于160～150 Ma軟流圈物質涌入上地殼，形成了一種殼?；旌闲透叻之惢◢徺|巖石及鎢錫多金屬礦床：朱溪銅鎢礦床的主要成礦巖體均在該時代侵位，而相鄰區德興斑巖銅礦區銅廠、富家鎢花崗閃長斑巖SHRIMP鋯石U-Pb測年均為(171±3)Ma，德興斑巖銅礦床的輝鉬礦Re-Os同位素年齡為173 Ma[51]；鄰區江西武寧縣大湖塘地區燕山期所有的侵入巖均近于150～146 Ma，主要集中在146 Ma[52-54]，石門寺礦段輝鉬礦Re-Os等時線年齡為(143.7±1.2)Ma；南嶺中東段地區成巖成礦作用集中在160～150 Ma[55]；江西永平礦區與花崗巖有關的鉬成礦作用發生在156 Ma左右[56-57]，十字頭似斑狀黑云母花崗巖鋯石SIMS U-Pb年齡為(160.0±2.3)Ma。3)早中白堊世(134～80 Ma)，主要礦化組合為淺成低溫熱液型銅、金、銀礦床和與花崗巖有關的鎢、錫、銅多金屬礦床等，135 Ma左右由于俯沖板塊改變了運動方向，由斜向俯沖調整到幾乎平行大陸邊緣沿NE方向走滑，并伴隨大規?；鹕交顒雍突◢徺|巖漿侵位，研究區出露的珍珠山花崗巖(130 Ma)[25]推測形成于該背景下。根據朱溪礦區銅鎢礦床蝕變礦化特征，結合成礦相關的花崗巖年代學及綜合討論，指出朱溪銅鎢礦床及外圍所在塔前—賦春一帶自中侏羅世晚期以來經歷了與巖石圈擠壓伸展有關的巖漿活動與成礦作用，與華南板塊相同時代的構造巖漿成礦相對應。

5.3 成礦模型

新元古代，朱溪礦區所在的區域沉積了雙橋山群(Pt2Sh)基底巖系，經過區域變質作用形成一套以絹云母千枚巖為主，夾砂質千枚巖、變砂巖的變質地層。雙橋山群中W、Cu元素豐度值較高，為朱溪銅鎢礦床的形成提供了部分原始物質基礎。晚古生代，研究區內沉積了一套淺海相碳酸鹽巖地層，W、Cu元素豐度值較高，進一步為朱溪銅鎢礦床的形成儲備了物質來源。

中晚侏羅世，華南和華北板塊發生后碰撞，同時受太平洋板塊俯沖導致巖石圈加厚，并在淺表形成大規模的推覆構造。深部以前寒武紀變質巖為主的地殼物質發生重熔，大約于160 Ma形成花崗閃長巖漿，沿推覆構造導致的層間破碎帶上升侵位，并與碳酸鹽圍巖發生熱液交代充填作用，巖脈或巖枝周邊形成矽卡巖化及鎢礦化體，同時形成熱液脈型銅礦化。之后于晚侏羅世，巖石圈進一步擠壓，深部殼源物質約于147 Ma形成規模更大的黑云母花崗巖漿；由于此階段巖石圈處于擠壓向伸展過渡轉換期，深部巖漿沿早期碳酸鹽巖與變質巖不整合面侵位，形成黑云母花崗巖巖株。大規模重熔過程中巖漿含有大量的W、Cu成礦物質，加之巖漿上升過程中又萃取了雙橋山群古老基底中的W、Cu等元素進入酸性、中-酸性巖漿，因此巖漿熱液中成礦物質豐富。含礦熱液沿斷裂和不整合界面流動，形成大規模的矽卡巖化蝕變，后期又疊加云英巖化蝕變，并因此形成區內呈透鏡狀展布的巨厚矽卡巖礦體及不均勻展布的細脈狀、稠密浸染狀的云英巖型白鎢礦體。

綜上，朱溪銅鎢礦床的形成與中侏羅世以來區域巖石圈增厚導致的地殼物質重熔產生的兩期(Ⅰ、Ⅱ)花崗巖漿作用有關。巖漿侵位與熱液運移受推覆構造形成的多層次的構造空間控制。其中，147 Ma黑云母花崗巖漿與晚古生代碳酸鹽巖的強烈交代作用形成了大規模的矽卡巖型鎢銅礦體，并在矽卡巖期之后疊加云英巖型脈狀鎢礦體。這些不同類型的鎢銅礦體分別在礦區淺部(銅為主)、中深部(銅鎢過渡)以及深部(鎢為主)就位，構成多階段“多位一體”的復合成因鎢銅成礦模式(圖8)。

圖8 朱溪銅鎢礦床多階段成巖-成礦模式圖Fig.8 Multi-stage rock-forming and ore-forming evolution model in Zhuxi Cu-W deposit

6 結論

1)朱溪銅鎢礦床的矽卡巖礦物種類主要有石榴子石、輝石、符山石、硅灰石、綠簾石、陽起石等，其中石榴子石為鈣鋁榴石--鈣鐵榴石系列，輝石為透輝石--鈣鐵輝石類質同象系列，具有典型的鈣矽卡巖特征。

2)朱溪銅鎢礦床矽卡巖型成礦期可分為4個階段：矽卡巖階段、退化蝕變階段、石英-硫化物階段、碳酸鹽-螢石階段。其中，矽卡巖階段、退化蝕變階段和后期疊加的云英巖化蝕變礦化階段是主要的鎢、銅成礦階段。

3)朱溪銅鎢礦床黑云母花崗巖U-Pb測年結果206Pb/238U加權平均年齡為(147.7±2.2)Ma(n=11，MSWD=4.8)，黑云母花崗巖頂部及上部云英巖化的特征和花崗閃長巖本身矽卡巖化的特征對比鮮明。黑云母花崗巖的侵入時間稍晚于花崗閃長巖，可能為同源巖漿結晶分異的兩個先后階段侵入的產物。

4)朱溪銅鎢礦床的成礦作用以矽卡巖型和云英巖型為主，矽卡巖化的時期早于云英巖化的時期。礦床受構造控制，經同一期次巖漿多期次的熱液不斷萃取、活化，并經多種類型的成礦作用疊加。