江西省浮梁縣朱溪鎢銅礦床花崗巖成因及其與成礦的關(guān)系＊

劉建光，楊小鵬，周耀湘，曾祥輝，饒建鋒，劉蔚，陳國華

（1．江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九〇一地質(zhì)大隊，萍鄉(xiāng) 337000）（2．江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九一二地質(zhì)大隊，鷹潭 3350003）（3．江西省地質(zhì)勘查基金管理中心，南昌 330000）

近20年來，在南嶺成礦區(qū)的湘南、贛南、粵北等礦山的深部及其外圍勘查到一些大型及特大型礦床、礦段和礦體。繼江西武寧縣大湖塘地區(qū)發(fā)現(xiàn)并查明了世界最大的鎢礦床［1］后，近年來在江西省浮梁縣朱溪地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了具有世界級資源潛力的鎢銅礦床，這引起了地質(zhì)找礦部門與社會各界的廣泛關(guān)注，這一找礦成果突破了區(qū)域上“南鎢北銅”的成礦格局。研究表明朱溪鎢銅礦床的形成與朱溪花崗巖具有密切關(guān)系，因此，研究該區(qū)花崗巖的區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)背景、巖石學(xué)特征、微量元素和稀土元素等地球化學(xué)特征、成因及其與成礦的關(guān)系具有重要意義，現(xiàn)分述于下。

1 區(qū)域構(gòu)造背景

欽杭結(jié)合帶指中新元古代的揚子與華夏兩個古板塊及其之間的華南洋于晉寧運動時期，發(fā)生洋殼消減、弧陸碰撞所形成的結(jié)合帶，此后受其制約，兩個板塊前緣長期相互作用所形成的一條復(fù)雜構(gòu)造帶［2］。朱溪鎢銅礦處于欽杭結(jié)合帶東段北部Cu－Pb－Zn－Ag－Au－W－Sn－Nb－Ta－Mn－海泡石－螢石－硅灰石成礦帶之萍鄉(xiāng)—樂平燕山期Cu－Pb－Zn－Au－Ag－Co成礦亞帶東段塔前—清華Cu－W－Au多金屬成礦遠景區(qū)（圖1）。該鎢銅礦床的發(fā)現(xiàn)引起了地質(zhì)學(xué)家和研究者的廣泛關(guān)注。

2 區(qū)域巖漿活動

朱溪—清華區(qū)段的巖漿活動除燕山期較強烈外，其余時期均較微弱。巖漿巖主要為淺成—超淺成相，從超基性至酸性均有出露，大多呈脈狀，少數(shù)呈巖株、巖瘤。成巖時代主要為燕山期，其余為晉寧期—燕山期。

燕山期中酸性侵入巖呈不規(guī)則狀、脈狀、小巖瘤狀侵入于中元古代淺變質(zhì)巖系和石炭—二疊紀地層中（圖2），主要有朱溪黑云花崗巖、楊草尖黑云母花崗閃長斑巖、張家塢花崗閃長斑巖、彈嶺花崗斑巖、毛家園斑狀花崗閃長巖、珍珠山花崗斑巖、胡家?guī)X花崗斑巖等侵入體和花崗閃長斑巖、花崗斑巖、石英閃長玢巖、花崗巖、黑云母煌斑巖等脈巖。侵入體受北東向、北西向和北北西向斷裂控制，脈巖受北東及近東西向斷裂控制（表1），其中朱溪黑云母花崗巖為主要成礦巖體。

圖1 欽杭成礦帶金屬礦床分布及朱溪鎢銅礦位置圖（據(jù)文獻［3］修改）Fig．1 Distribution of metal deposits and Zhuxi tungsten－copper deposit in Qinhang metallogenic belt

塔前—清華Cu－W－Au多金屬成礦遠景區(qū)巖體南東部塔前一帶剝蝕較深，含礦巖體已出露地表；北東部至朱溪一帶剝蝕較淺，多以巖脈群出露地表。礦床（點）分布具規(guī)律性，成礦遠景區(qū)南東部（塔前）以鎢鉬礦為主，中部（朱溪）以鎢銅礦為主，北東部（賦春）以銅金為主。

表1 朱溪地區(qū)燕山期主要侵入巖體地質(zhì)特征Table 1 Geologic characteristics of the Yanshanian intrusive rocks in Zhuxi area

圖2 江西省浮梁縣朱溪礦區(qū)地質(zhì)圖（據(jù)文獻［4］修改）Fig．2 Geological sketch map of Zhuxi mine field，F(xiàn)uliang County，Jiangxi Province

3 成礦花崗巖特征

3．1 巖體形態(tài)

朱溪成礦花崗巖體產(chǎn)于礦區(qū)中部，隱伏在－400m以下，巖體總體走向北東，傾向北西，傾角較陡，向深部有變陡趨勢（圖3）。其沿深大斷裂上升，順斷裂或上石炭統(tǒng)黃龍組與中元古界雙橋山群不整合面侵位。

3．2 巖石學(xué)特征

3．2．1 巖石特征

成礦花崗巖主要為細粒黑云母花崗巖，呈淺灰色、灰色，細?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物成分主要為石英、堿性長石、斜長石、黑云母、白云母等。石英呈粒狀、他形，含量約25%～33%，粒徑約0．5～2．0mm；堿性長石呈板柱狀和粒狀，半自形至他形，含量約40%～50%，粒徑約0．60～2．0mm。堿性長石主要是正長石和條紋長石，有卡氏雙晶和條紋雙晶，有泥化，堿性長石交代斜長石；斜長石呈板柱狀和粒狀，半自形至他形，粒徑約0．50～1．5mm，含量約15%～20%，斜長石有模糊的聚片雙晶，有較強的絹云母化和泥化；黑云母呈片狀，較自形，含量約5%～8%，粒徑約0．30～0．80mm，多色性明顯，淺黃色至深褐色，部分黑云母有綠泥石化；白云母呈片狀，較自形，含量約1%～3%，粒徑約0．20～0．60mm，無色，鮮艷二級干涉色，交代黑云母；副礦物有磁鐵礦和鋯石。成礦巖體的前鋒具云英巖化形成云英巖化花崗巖，并向下過渡為堿長花崗巖、黑云母花崗巖。

3．2．2 地球化學(xué)特征

（1）主量元素地球化學(xué)特征

圖3 朱溪礦區(qū)42號勘探線剖面圖（據(jù)文獻［4］修改）Fig．3 Section of exploration line 42in Zhuxi mine field

朱溪成礦花崗巖的巖石化學(xué)分析結(jié)果列于表2。由表2 可知，巖石的SiO2含量為70．80%～75．20%，平均72．87%；Al2O3含量為11．33%～14．36%，平均12．75%；Fe2O3含量為0．18%～3．41%，平均1．80%；Na2O 含量為0．17% ～2．63%，平均0．99%；K2O 含量為4．41% ～9．53%，平均6．21%；K2O ＋Na2O 為4．50% ～10．05%，平均7．20%，K2O／Na2O 為1．83～49．00，平均17．96。在QAP（圖4）上，堿長花崗巖落在堿長花崗巖區(qū)，云英巖化花崗巖和黑云母花崗巖落在正長花崗巖區(qū)，大湖塘似斑狀黑云母花崗巖落在二長花崗巖區(qū)，德興花崗閃長巖落在花崗閃長巖區(qū)，有明顯差異。在TAS分類圖（圖5）上，除德興花崗閃長巖位于偏花崗閃長巖區(qū)外，其余均落在花崗巖區(qū)，表明朱溪成礦花崗巖（堿長花崗巖，云英巖化花崗巖和黑云母花崗巖）的特征與大湖塘似斑狀黑云母花崗巖［5］相似而與德興花崗閃長巖［6］有一定區(qū)別。朱溪成礦花崗巖12 個樣品的A／CNK 值為0．95～1．52，平均1．16，德興花崗閃長巖落在準鋁質(zhì)區(qū)靠近過渡線，黑云母花崗巖落在準鋁質(zhì)與過鋁質(zhì)過渡線上，大湖塘似斑狀黑云母花崗巖、堿長花崗巖、云英巖化花崗巖均落在過鋁質(zhì)區(qū)并依次向斜上方遠離過渡線分布（圖6），表明黑云母花崗巖的特征介于德興花崗閃長巖與大湖塘似斑狀黑云母花崗巖之間，后者與堿長花崗巖和云英巖化花崗巖的差異也依次加大。

表2 朱溪成礦花崗巖巖石化學(xué)分析數(shù)據(jù)Table 2 Petrochemical data of ore－forming granites in Zhuxi area

圖4 花崗巖類QAP投影圖Fig．4 QAP diagram of granites

在AFM 圖解中（圖7），所有花崗巖均落在鈣堿性系列區(qū)。黑云母花崗巖分布在大湖塘似斑狀黑云母花崗巖和德興花崗閃長巖之間更靠近后者，堿長花崗巖分布在A 點至F邊更靠近前者，云英巖化花崗巖更靠近后者，表明它們之間既有相似性也有差異性。朱溪成礦花崗巖δ值為0．67～3．35，δ值大部分＜3．3，說明成礦花崗巖屬于鈣堿性巖石系列，與典型的島弧型鈣堿系列巖石富鈉相比具有差別，表明其形成的地質(zhì)環(huán)境具有大陸地殼低鈉富鉀的特征。在常量元素綜合指數(shù)R1－R2構(gòu)造環(huán)境判別圖（圖8）中，德興花崗閃長巖落入晚造山期區(qū)靠近同碰撞造山期區(qū)，大湖塘似斑狀黑云母、朱溪黑云母花崗巖和堿長花崗巖落入同碰撞造山期區(qū)，朱溪云英巖化花崗巖落入造山期后區(qū)，表明朱溪黑云母花崗巖、堿性花崗巖與大湖塘似斑狀黑云母花崗巖相近，與德興花崗閃長巖有別。

圖5 花崗巖的SiO2－（Na2O＋K2O）分類圖Fig．5 w（SiO2）vs．w（Na2O＋K2O）diagram of granites

（2）微量元素地球化學(xué)特征

朱溪成礦花崗巖微量元素含量及特征參數(shù)見表3。在微量元素Yb－Ta構(gòu)造環(huán)境判別圖（圖9）上除了個別云英巖化花崗巖樣品落入火山島弧花崗巖區(qū)外，其余均落入同碰撞花崗巖區(qū)。成礦花崗巖Sr含量為（22．8～174．0）×10－6，與地殼Sr含量（480×10－6）［7］比較明顯偏低；Rb、U 含量較高，分別為（177～503）×10－6和（5．42×17．70）×10－6；Nb含量為（5．79～21．47）×10－6，平均值為12．85×10－6，高于上地幔Nb豐度（6×10－6），低于地殼Nb含量（19×10－6）［7］；Nb／Ta比值為（2．61～13．58）×10－6，平均4．93×10－6，低于地殼巖石Nb／Ta比值（8．33～11．36）×10－6［6］。上述特征表明該區(qū)成礦花崗巖屬典型的I－S型過渡花崗巖類。

圖6 花崗巖類巖石序列劃分圖Fig．6 Lithologic series of granites

圖7 花崗巖的AFM 圖Fig．7 AFM diagram of granites

圖8 花崗巖類R1－R2判別圖Fig．8 R1vs．R2discrimination diagram of granites

圖9 花崗巖類構(gòu)造環(huán)境判別圖Fig．9 Tectonic discrimination diagram of granites

表3 朱溪成礦花崗巖微量元素、稀土元素含量（×10－6）及特征參數(shù)Table．3 Trace element，rare earth element contents and characteristic parameters of ore－forming granites in Zhuxi area

（續(xù)表3）

微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖（圖10）中，朱溪礦區(qū)三類花崗巖的微量元素配分模式基本一致，總體呈平緩的右傾、微顯峰谷型。Rb、U、Pb等大離子親石元素呈峰，Ba、Sr、Ti等元素為谷，表明它們可能具有相同的起源，一些微小變化表明不同類型花崗巖在巖漿期后堿交代和熱液蝕變過程中產(chǎn)生了一定影響。

（3）稀土元素地球化學(xué)特征

朱溪成礦花崗巖的稀土元素含量及特征參數(shù)見表4。成礦花崗巖稀土元素總量不高，∑REE 為36．91～112．65）×10－6，平均70．76×10－6；LREE／HREE為（5．39～11．13）×10－6，平均7．64×10－6；（La／Yb）N為（5．11～20．22）×10－6，平均10．74×10－6；富集輕稀土，輕、重稀土分餾強。稀土元素球粒隕石標準化配分曲線呈平緩右傾型（圖11），δEu為0．37～0．90，平均0．43。黑云母花崗巖、堿長花崗巖、云英巖化花崗巖稀土元素配分模式相似，其標準曲線大致平行，緊密排列，除個別云英巖化花崗巖樣品外，均為平緩、低負Eu異常、兼具I型和S型花崗巖的過渡特征，表明它們起源相同或巖漿演化過程相似，形成過程中發(fā)生了明顯的結(jié)晶分異作用。

圖10 朱溪礦區(qū)花崗巖類微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖Fig．10 Primitive mantle－normalized trace elements spidergram of granites in Zhuxi mine field

圖11 朱溪礦區(qū)花崗巖稀土元素球粒隕石標準化配分曲線圖Fig．11 chondrite－normalized REE distribution patterns of granites in Zhuxi mine field

3．3 圍巖蝕變

朱溪花崗巖發(fā)生了強烈蝕變，且蝕變類型多、分布廣、規(guī)模大，具有一定的分帶性，不同蝕變類型相互疊加?；◢弾r體侵入，最早的熱變質(zhì)使碳酸鹽和碎屑巖發(fā)生大理巖化和角巖化。隨后，巖漿期后熱液從矽卡巖化早期的堿性階段到矽卡巖化晚期的酸性逐步增強，向酸性淋濾階段演化，并伴有大量金屬礦物的沉淀?；◢弾r體自身鉀質(zhì)交代形成堿長花崗巖，花崗巖褪色，黑云母和磁鐵礦消失，巖體磁性降低；然后產(chǎn)生矽卡巖化，形成矽卡巖；隨著巖漿期后熱液向酸性淋濾階段演化，產(chǎn)生云英巖化和黃鐵絹英巖化，形成了云英巖化花崗巖、云英巖和黃鐵絹英巖。

朱溪花崗巖體蝕變分帶明顯，巖體深部為黑云母花崗巖（原巖）。淺部有鉀質(zhì)交代，形成堿長花崗巖；巖體上、下接觸帶和前緣有矽卡巖化、云英巖化和黃鐵絹英巖化，形成大量的內(nèi)接觸帶矽卡巖、外接觸帶矽卡巖、云英巖和黃鐵絹英巖。遠離花崗巖體的圍巖有矽卡巖化大理巖和大理巖。

朱溪鎢銅礦另一顯著特點是產(chǎn)螢石礦，以高度富氟為特征。在原生矽卡巖和各類退化蝕變巖、不同種類云英巖中都存在氟。氟主要以螢石產(chǎn)出，厚度達數(shù)十米的石榴螢石矽卡巖中螢石礦物含量可達34%，氟還賦存余白云母、黑云母、金云母及符山石等礦物中。在朱溪礦區(qū)，氟的堆積對金屬元素成礦具有重要作用。揮發(fā)組分氟的有效保存表明，整個成礦體系有利于成礦組分的聚集。氟是一種搬運劑，氟離子可與多種金屬陽離子形成絡(luò)合物，大量氟的存在有利于W、Sn、Mo、Bi、Be、Pb、Zn、Ag等金屬的運移。當(dāng)其運移到碳酸鹽巖等堿性環(huán)境中時，被攜帶的金屬元素便可結(jié)晶淀積。使之形成淺部熱液脈型銅礦—中深部矽卡巖型鎢銅礦—深部斑巖型銅鎢礦的“多位一體”的成礦模式或成礦結(jié)構(gòu)體系［8］，因此具有巨大的找礦空間。

3．4 與成礦關(guān)系

朱溪花崗巖熱變質(zhì)作用使泥質(zhì)灰?guī)r重結(jié)晶，形成大理巖，殘留熱液中有大量鈣質(zhì)和硅鋁質(zhì)，為后期矽卡巖化提供了物質(zhì)條件?；◢弾r體自身的鉀質(zhì)交代形成了淺色堿長花崗巖，原巖的黑云母、磁鐵礦消失，巖漿期后熱液的大量鐵鎂質(zhì)成分，為后期矽卡巖化提供條件。朱溪礦區(qū)有兩期矽卡巖化：早期（干）矽卡巖化形成石榴矽卡巖、透輝石榴矽卡巖和石榴透輝矽卡巖，呈面型厚層狀分布；晚期（濕）矽卡巖化形成透閃矽卡巖、蛇紋矽卡巖，呈線型和面型分布，形成大量的透閃石、蛇紋石和綠簾石等礦物，晚期矽卡巖往往疊加于早期矽卡巖之上。云英巖化和黃鐵絹英巖化形成云英巖、黃鐵絹英巖，主要分布于花崗巖內(nèi)接觸帶帶。矽卡巖化、云英巖化和黃鐵絹英巖化與礦化關(guān)系密切，矽卡巖、矽卡巖化大理巖、云英巖和黃鐵絹英巖與礦化之間不僅在空間上大致重合，而且在時間上同時或相繼形成，有密切成因聯(lián)系。矽卡巖、矽卡巖化大理巖、云英巖、黃鐵絹英巖和礦石都是統(tǒng)一的、與矽卡巖成礦作用所不可分割的組成部分。

朱溪花崗巖沿深大斷裂上升，沿斷裂或不整合面侵位。盡管朱溪隱伏花崗巖為一小巖體，但有重力和航磁異常推斷其深部為一較大巖體。因其與深部巖漿房相通，具有高熱環(huán)境維持，巖體內(nèi)成礦物質(zhì)得到最大程度的匯聚，且在巖體外形成了一系列對流循環(huán)系統(tǒng)。在黑云母花崗巖侵位時，于其周圍形成大量的塊狀矽卡巖。在花崗巖侵位過程中，由巖體提供熱源，大氣降水參與，形成地下熱水循環(huán)系統(tǒng)，將鎢多金屬元素運移至接觸帶聚集成礦。

3．5 巖體侵入時代

塔前—清華巖帶中酸性侵入體巖石的演化序列總體為一套石英閃長巖、花崗閃長（斑）巖、花崗巖、花崗斑巖等中酸性巖石組合。由中酸性向酸性演化，朱溪成礦花崗巖是塔前—賦春巖帶中酸性侵入體的一部分，其導(dǎo)巖構(gòu)造為塔前—賦春深斷裂帶。巖石類型為地殼同熔—重熔的中酸性巖類，具I－S型過渡特征。塔前礦區(qū)輝鉬礦Re－Os同位素年齡為162 Ma［9］，為中侏羅世晚期。朱溪隱伏黑云二長花崗巖體與石炭紀、二疊紀灰?guī)r接觸形成了巨厚的矽卡巖型礦體，隱伏黑云二長花崗巖鋯石鈾—鉛法年齡為138．8±2．2 Ma［10］，說明朱溪成礦花崗巖體侵位活動發(fā)生在晚侏羅世末期。綜上所述，朱溪地區(qū)成巖成礦作用發(fā)生在中晚侏羅世。

4 結(jié) 論

朱溪地區(qū)巖漿活動以深源淺成的花崗閃長斑巖為先導(dǎo)，以形成鎢、銅、鉬、鉛鋅礦為主。欽杭結(jié)合帶內(nèi)由于多次陸—陸、陸—內(nèi)塊體擠壓碰撞、形成了華南洋殼與地殼物質(zhì)混雜、地層相互疊覆的上地殼結(jié)構(gòu)。朱溪花崗巖既不同于以殼源沉積物質(zhì)為源巖，經(jīng)過部分熔融、結(jié)晶而產(chǎn)生的S型花崗巖，又不同于源巖物質(zhì)是火成巖熔融而來的I型花崗巖，朱溪花崗巖的巖石化學(xué)特征、微量元素、稀土元素等地球化學(xué)特征既不同于大湖塘花崗巖，亦不同于德興花崗閃長巖。這種殼?；祀s與地層疊覆型殼層同熔型巖漿系列的過渡特征，造就了朱溪礦區(qū)鎢、銅礦體的共生產(chǎn)出。

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