福建沙縣華口礦區(qū)變質(zhì)巖層的成礦性研究

范明森，王翠芝，李小寧

（福州大學(xué)紫金礦業(yè)學(xué)院，福州350116）

福建沙縣華口礦區(qū)變質(zhì)巖層的成礦性研究

范明森，王翠芝，李小寧

（福州大學(xué)紫金礦業(yè)學(xué)院，福州350116）

萬全群是福建省重要的礦源層，但該群在華口銀多金屬礦床的形成過程中是否提供成礦物質(zhì)來源并不清楚。筆者通過電子探針、硫同位素等多個方面對變質(zhì)巖層的成礦性進(jìn)行分析，研究表明：1）變質(zhì)巖層中磁黃鐵礦和黃鐵礦的分布受熱液充填所致，兩者Cu、Pb、Zn的含量變化與礦物之間的交代關(guān)系有關(guān)，此次熱液活動與銀礦化沒有直接關(guān)系，依據(jù)磁黃鐵礦和黃鐵礦的分布來找礦是不合理的；2）華口銀多金屬礦其硫化物的δ34S值在-1‰～2.5‰范圍內(nèi)變化，指示成礦流體的硫源單一，也顯示出深部巖漿來源的特征，說明該礦的礦體均為同源同期形成；3）依據(jù)構(gòu)造找礦可行性更高。

福建??；華口礦區(qū)；萬全群；成礦性

早寒武紀(jì)的變質(zhì)巖層長久以來都是福建省找礦的重點，尤其是馬面山群，作為福建省重要的礦源層，近些年來已受到多名學(xué)者的關(guān)注和研究［1-7］。福建省西北部中新元古代地層，以往多數(shù)人認(rèn)為東、西部地層存在差異，屬于兩個地層小區(qū)，因而福建省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局于1998年正式將政和—大埔斷裂帶以西的地層建立為萬全（巖）群，東部地層稱馬面山（巖）群。但是，通過研究表明［8-10］，萬全群與馬面山群具相似的地質(zhì)和地球化學(xué)特征，僅某些中基性火山巖、鈣鎂硅質(zhì)巖層在東、西部發(fā)育程度不同而已，這也說明萬全群與馬面山群同樣具有較好的找礦前景。

華口礦區(qū)南部廣布的萬全群中發(fā)育大量細(xì)脈浸染狀黃鐵礦和磁黃鐵礦，而對于變質(zhì)巖層在成礦過程中是否起到提供成礦物質(zhì)來源的作用以及這些黃鐵礦、磁黃鐵礦與銀的成礦關(guān)系都尚未可知。顯然，該區(qū)的變質(zhì)巖層的成礦性研究對于變質(zhì)巖地區(qū)的找礦工作具有很大的指導(dǎo)意義。因此，本文結(jié)合礦區(qū)資料、對礦體與變質(zhì)巖的野外觀察，擬通過針對黃鐵礦和磁黃鐵礦電子探針分析和硫同位素分析，以此來研究本區(qū)變質(zhì)巖層的成礦性。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

福建沙縣華口礦區(qū)位于閩西南大田—龍巖坳陷帶的沙縣—永定復(fù)式向斜中，北北東向政和—大埔斷裂帶貫穿本區(qū)（圖1）。區(qū)域地層主要出露中—晚元古代萬全群，呈“天窗”狀分布于華口礦區(qū)南部，其進(jìn)一步劃分為下峰（巖）組和黃潭（巖）組，巖性主要為黑云斜長變粒巖和片麻巖等。萬全群之上斷續(xù)分布著天瓦棟組至童子巖組的巖層，各層之間多呈不整合接觸關(guān)系。

區(qū)域的斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，印支期及其以后，特別是燕山期，地殼活動頻繁而強(qiáng)烈，以（韌）脆性變形為主，形成一系列北東、北北東和北東東向為主體的脆性、韌性斷裂、推覆滑脫構(gòu)造、褶皺構(gòu)造，這一方向的構(gòu)造為礦液運移、礦體賦存起了促進(jìn)作用，也因此嚴(yán)格控制著礦體的空間位置；晚期構(gòu)造較弱，主要呈北西向，斷裂規(guī)模較小，可見穿插交錯礦體，其形成時間晚于成礦期。

區(qū)內(nèi)侵入巖較發(fā)育，受北北東向構(gòu)造控制明顯，呈不規(guī)則狀北東向展布，主要為志留紀(jì)二長花崗巖、晚侏羅世鉀長花崗巖、早白堊世晶洞堿長花崗巖以及晚白堊世花崗斑巖。此外尚見輝綠巖脈、正長斑巖脈、閃長巖脈、花崗斑巖脈及石英脈等侵入。

圖1 華口礦區(qū)地質(zhì)背景概圖Fig.1 The sketch map of geological background of Huakou Orefield

2 礦床地質(zhì)特征

沙縣華口礦區(qū)主要出露地層為中—晚元古代萬全（巖）群黃潭（巖）組（Pt2-3h），分布于礦區(qū)南部（圖2），巖性組合以黑云二長變粒巖、黑云斜長變粒巖為主。礦區(qū)北部分布早白堊世羅在下中細(xì)粒晶洞堿長花崗巖，花崗巖受蝕變作用明顯，靠近斑巖體部位可見大范圍鉀化。近地表處則發(fā)育青磐巖化，局部疊加于鉀化之上。北東東向斷裂構(gòu)造是礦區(qū)內(nèi)最為主要的控礦構(gòu)造。其中1號礦體和2號礦體分別賦存于F1、F2中，F(xiàn)3橫貫礦區(qū)為近東西向斷裂，力學(xué)性質(zhì)則表現(xiàn)出先張后擠的特征。F1、F2產(chǎn)狀基本一致，力學(xué)性質(zhì)上皆表現(xiàn)為先擠后張的特點，F(xiàn)3為該礦的配礦構(gòu)造，F(xiàn)1、F2為F3的次生斷裂，而礦區(qū)外圍分布多條北北東向的深大斷裂，其中與F3連接的深大斷裂極有可能是華口銀多金屬礦的導(dǎo)礦構(gòu)造。

圖2 華口礦區(qū)地質(zhì)概圖Fig.2 Geological sketch map of Huakou Orefield

華口銀多金屬礦床共分三個礦體，1、2號礦體為主要礦體，分布于花崗巖中，兩者皆受斷裂控制，呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)出；3號礦體則分布于黃潭組的變粒巖中。三個礦體的金屬礦物成分相似，主要為黃鐵礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦和黃銅礦，偶見輝銀礦、螺狀硫銀礦以及自然銀，主要金屬硫化物的交代順序為方鉛礦—黃鐵礦—磁黃鐵礦—黃銅礦—閃鋅礦—方鉛礦—黃鐵礦。脈石礦物則以石英、方解石為主，方解石偶見葉片狀結(jié)構(gòu)（圖3a）。礦石礦物多呈粒狀結(jié)構(gòu)，局部可見骸晶結(jié)構(gòu)、揉皺結(jié)構(gòu)以及壓碎結(jié)構(gòu)。礦物之間的相互交代作用常形成交代港灣狀結(jié)構(gòu)、交代殘留結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造以熱液型角礫構(gòu)造（圖3b）、團(tuán)塊狀構(gòu)造為主；金屬礦物賦存于變粒巖中則多以不規(guī)則細(xì)脈浸染狀構(gòu)造分布（圖3c）。另外，礦體內(nèi)?？梢姳４孑^為完好的晶洞構(gòu)造，金屬礦物則多充填于含石英之間的間隙中（圖3d），說明賦存礦體的斷裂以拉張性為主。

3 樣品分析

本次電子探針分析和硫同位素分析所采用的樣品主要采自華口礦區(qū)470中段、514中段以及560中段的平硐內(nèi)，將需要電子探針分析的樣品磨制成探針片，在室內(nèi)詳細(xì)的顯微鏡鑒定基礎(chǔ)上，在福州大學(xué)紫金礦業(yè)學(xué)院進(jìn)行電子探針分析，儀器型號JXA-8230，加速電壓為15kV，加速電流為20nA，電子束直徑為5μm。

硫同位素分析所需的硫化物包括黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、方鉛礦以及閃鋅礦。將樣品粉碎至0.10～0.15mm，經(jīng)清洗、干燥之后，在雙目鏡下挑選新鮮純凈的硫化物單礦物樣品，純度達(dá)99%以上。硫同位素分析在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所中完成。

4 分析結(jié)果

4.1 電子探針

電子探針的分析結(jié)果見表1。從表1中可知，黃鐵礦和磁黃鐵礦中的Pb含量分布較為平均，其中黃鐵礦中的Pb含量變化范圍為0.096%～0.305%，而磁黃鐵礦的Pb含量分布在0.065%～0.144%，相對較少。Cu元素只在3號礦體的黃鐵礦和1號礦體的磁黃鐵礦中分布，而且磁黃鐵礦其含銅量（0.055%～0.066%）要高于黃鐵礦（0.009%～0.034%）。Zn在黃鐵礦和磁黃鐵礦中分布較少，也未發(fā)現(xiàn)明顯的規(guī)律。上述一些現(xiàn)象可能與礦物之間的交代順序有關(guān)，從“方鉛礦—黃鐵礦—磁黃鐵礦—黃銅礦—閃鋅礦—方鉛礦—黃鐵礦”這些交代順序就可以看出，方鉛礦與黃鐵礦的關(guān)系顯然要比磁黃鐵礦要緊密些，因而在礦物形成的過程中黃鐵礦中難免會多含些Pb元素，而黃銅礦常交代磁黃鐵礦，故而其中的Cu含量要高一些。

圖3 華口銀多金屬礦床礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造Fig.3 Structures and textures of sulfide ores in Huakou Silver Polymetallic Deposit

表1 華口銀多金屬礦床黃鐵礦和磁黃鐵礦電子探針分析結(jié)果Table 1 Electron microprobe analyses result of ion pyrite and pyrrhotine from the Huakou Silver Polymetallic Deposit /%

Ag元素分布在3號礦體中有一定規(guī)律，在3號礦體的圍巖中的黃鐵礦無論其形態(tài)如何均不含Ag，而在3號礦體的礦石樣中黃鐵礦和磁黃鐵礦大部分含有Ag。根據(jù)Ag元素的這些分布規(guī)律可以做出以下推測論證：變質(zhì)巖層若在成礦作用過程中提供Ag元素，那么圍巖中的黃鐵礦作為變質(zhì)巖層中最可能攜帶成礦物質(zhì)的礦物（黑云母蝕變成黃鐵礦，黃鐵礦和磁黃鐵礦在不同情況下會互相轉(zhuǎn)變），無論是通過熱液充填交代形成，還是在區(qū)域變質(zhì)作用下形成，其本身都應(yīng)該會含有Ag元素，而本次電子探針的分析結(jié)果卻顯示圍巖中的黃鐵礦均不含銀，這說明該礦床的銀極有可能來源于深部的巖漿熱液，而與圍巖的關(guān)系不大。3號礦體中的自形且顆粒較大的黃鐵礦一般為早期形成［11］，在被熱液運移的過程中銀通過某種方式進(jìn)入了黃鐵礦中，因而礦石樣中的黃鐵礦含有少量的Ag。

表2 華口銀多金屬礦床金屬硫化物硫同位素組成Table 2 Sulfur isotope composition of Huakou Silver Polymetallic Deposit

4.2 硫同位素

硫同位素的分析結(jié)果顯示，華口銀多金屬礦床硫化物的δ34S值變化范圍為-1‰～2.5‰（表2），硫化物的δ34S值總體表現(xiàn)為穩(wěn)定均一，接近0值。這一現(xiàn)象指示成礦流體的硫源單一，總體顯示出深部巖漿來源的特征［12］。黃鐵礦和閃鋅礦的δ34S值變化相對較大，這可能是因為所選樣品期次不同所致。而對比1號礦體和3號礦體中的硫化物的δ34S值可得，1號礦體和3號礦體的成礦物質(zhì)來源具有同源性，兩個礦體其形成應(yīng)處于同一時期。另外，華口銀多金屬礦各類硫化物其δ34S的均值顯示黃鐵礦（1.43‰）＞磁黃鐵礦（1.25‰）＞黃銅礦（1.1‰）＞閃鋅礦（0.15‰）＞方鉛礦（-0.9‰）的特征，表明硫同位素可能達(dá)到了分餾平衡［12］。

5 討論

早寒武紀(jì)的老變質(zhì)巖層在福建省被認(rèn)作是重要的礦源層，在華口礦區(qū)內(nèi)，黃潭組的變質(zhì)巖層在近礦體處?？梢姶罅坎灰?guī)則細(xì)脈狀、浸染狀的黃鐵礦和磁黃鐵礦分布，而公司所測得的激電數(shù)據(jù)也顯示著該區(qū)有較大的找礦前景，因此在表面上看，礦區(qū)內(nèi)老變質(zhì)巖層為礦源的可能性很大。筆者根據(jù)野外觀察和上述研究數(shù)據(jù)對以下三點進(jìn)行討論，以期對變質(zhì)巖與成礦的關(guān)系有更為深刻的認(rèn)識。

5.1 激電異常對成礦的指示意義

變質(zhì)巖層中的激電異常帶呈北東東向展布，在北東向異常數(shù)值偏高，往西南處數(shù)值逐漸降低并尖滅。在區(qū)內(nèi)，銀礦體的存在、磁黃鐵礦和黃鐵礦的聚集都可能是導(dǎo)致激電異常的原因。事實上，坑道工程和鉆探工程都驗證了激電異常帶下分布著大量的黃鐵礦和磁黃鐵礦，但其中的銀含量很小，只有平硐內(nèi)斷續(xù)幾個分布較好的銀礦化。這說明黃鐵礦和磁黃鐵礦與銀礦化關(guān)系并不緊密。從整體上看，該異常應(yīng)是由某期熱液活動所致，在鏡下也可以明顯看到它們以微細(xì)脈的形式穿插于變質(zhì)巖層的裂隙中而并非交代作用的結(jié)果。熱液由北東深部往西南淺部運移，造成激電異常帶呈北東東向展布。

5.2 礦區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖層中的成礦特征

根據(jù)上述分析結(jié)果可知，3號礦體與1、2號礦體的成礦物質(zhì)來源具有同源的性質(zhì)，而區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖地層中的熱液運移走向與1、2號礦體和F3的走向十分相似，可以推斷此次熱液活動與銀礦化很有可能受同一北北東向斷裂控制，但兩者并非同一期次，因而依據(jù)磁黃鐵礦和黃鐵礦的分布來找礦是不合理的。這從另一方面也說明，變質(zhì)巖層并未在華口銀多金屬礦床的形成過程中提供銀等重要成礦元素，銀元素與深部巖漿流體的關(guān)系更為緊密，因此，筆者認(rèn)為在華口礦區(qū)中變質(zhì)巖層僅僅起到賦礦構(gòu)造的作用。我們不排除變質(zhì)巖層在深部提供一些重要成礦物質(zhì)來源的可能性，但這并不影響礦體的賦存狀態(tài)，構(gòu)造才是影響礦體分布的主要因素。

5.3 礦區(qū)變質(zhì)巖層中的成礦特征、找礦方向及前景

近些年來，華口礦區(qū)變質(zhì)巖層的探礦成果一直不是很理想。紫金地勘處根據(jù)激電異常帶布置了大量的鉆探工程，只發(fā)現(xiàn)巖芯中有大量的黃鐵礦和磁黃鐵礦分布，但隨后的化驗結(jié)果卻并未看到較好的銀礦化，僅有個別鉆孔樣中的銅達(dá)到邊界品位。但是這并非說明該礦區(qū)變質(zhì)巖層已經(jīng)沒有了找礦前景，而是找礦方向走偏了。筆者對8號硐中原先所界定的3號礦體進(jìn)行了仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)原先界定的3號礦體大多是浸染狀的磁黃鐵礦、黃鐵礦所形成的礦石，而這一類型的礦石很難形成連續(xù)的可采的礦體。隨后筆者對硐內(nèi)的控礦構(gòu)造進(jìn)行了仔細(xì)的探索，發(fā)現(xiàn)了一個寬近0.6m的礦脈，該礦脈只因原先布樣錯誤而被忽視，綜合礦區(qū)資料可推測該礦脈為3號礦體的主礦脈且受北北東向斷裂控制（該斷裂暫定為F3-1），有較好的找礦潛力。另外，該礦脈的產(chǎn)狀、礦石礦物組合以及脈石礦物組合與1、2號礦體非常相似，從而驗證了筆者三個礦體同期同源且三者皆受北東東向斷裂控制的觀點。因此，先摸索控礦構(gòu)造再結(jié)合其他探礦方法找礦可行性更高。

6 結(jié)論

1）變質(zhì)巖層中磁黃鐵礦和黃鐵礦的分布受熱液充填所致，兩者Cu、Pb、Zn的含量變化與礦物之間的交代關(guān)系有關(guān)，此次熱液活動與銀礦化沒有直接關(guān)系，依據(jù)磁黃鐵礦和黃鐵礦的分布來找礦是不合理的。

2）華口銀多金屬礦其硫化物的δ34S值在-1‰～2.5‰內(nèi)變化，總體表現(xiàn)為穩(wěn)定均一，接近0值。這一現(xiàn)象指示成礦流體的硫源單一，總體顯示出深部巖漿來源的特征，也說明該礦的礦體均為同源同期形成。

3）在本礦區(qū)中，根據(jù)控礦構(gòu)造進(jìn)行探礦最為有效。

［1］黃慶敏.福建中—晚元古代馬面山群地質(zhì)特征及其控礦作用［J］.福建地質(zhì)，2009，28（2）：81-91.

［2］黃樹峰，陳玉水，林美龍，等.閩中地區(qū)次火山—熱液金（銀）礦床成礦系列及資源潛力［J］.中國地質(zhì)，2005，32（1）：115-121.

［3］陶建華，胡明安.閩中地區(qū)中新元古代東巖組地層的含礦性研究［J］.中國地質(zhì)，2006，33（2）：418-426.

［4］王鶴年，凌洪飛，周麗婭，等.福建馬面山群Sm-Nd同位素年齡及其地質(zhì)意義［J］.高校地質(zhì)2003，9（4）：565-572.

［5］張 達(dá)，吳淦國，高天鈞，等.閩中地區(qū)金屬礦床成礦作用及區(qū)域成礦模式［J］.礦床地質(zhì)，2006，25（增刊）：387-390.

［6］張生輝，石建基，狄永軍，等.閩中裂谷塊狀硫化物型鉛鋅礦床的地質(zhì)特征及找礦意義［J］.現(xiàn)代地質(zhì)，2005，19（3）：375-384.

［7］張祥信.閩中地區(qū)新元古代馬面山群的形成及構(gòu)造變形演化研究［D］.北京：中國地質(zhì)大學(xué)（北京），2006：1-120.

［8］張開畢，李學(xué)燮，李兼海.閩西北中新元古代馬面山巖群的劃分與對比［J］.福建地質(zhì)，2002，21（3）：176-186.

［9］靳松，張利，鐘增球，等.浙閩地區(qū)新元古代變火山巖系巖石地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義［J］.礦物巖石，2008，28（1）：97-105.

［10］勒 松，張 利，鐘增球，等.浙閩地區(qū)華夏地塊新元古代變沉積巖地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義［J］.地球科學(xué)——中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報，2008，33（6）：764-774.

［11］高振敏，楊竹森，李紅陽，等.黃鐵礦載金的原因和特征［J］.高校地質(zhì)學(xué)報，2000，6（2）：156-162.

［12］陜 亮，鄭有業(yè)，許榮科，等.硫同位素示蹤與熱液成礦作用研究［J］.地質(zhì)與資源，2009，18（3）：197-203.

Study on metallogenesis of metamorphic rock stratum in Huakou Orefield，Sha County，F(xiàn)ujian Province

FAN Mingsen，WANG Cuizhi，LI Xiaoning
（College of Zijin Mining，F(xiàn)uzhou University，F(xiàn)uzhou 350116，China）

Wanquan Group is important as source bed in Fujian Province，but it is not clear whether Wanquan Group supplied ore-forming material during the formation of Huakou Silver Polymetallic Deposit.By EPMA and Sulfur Isotope Analysis，the research about metallogenesis of metamorphic rock stratum shows that：1）The distribution of pyrite and pyrrhotine in metamorphic rock stratum is due to hydrothermal fluid filling.The content variation of Cu，Pb，Zn in pyrite and pyrrhotine is associated with metasomatism between minerals，and there is no direct relationship between the silver mineralization and hydrothermal activity.Thus，prospecting based on the distribution of pyrrhotite and pyrite is unreasonable.2）Theδ34S value of sulfide changes between-1‰and 2.5‰in Huakou Silver Polymetallic Deposit，which indicates that sulfur source of ore-forming fluid is single，magma is derived from deep source and all deposits formed homologously during the same period.3）Prospecting based on structure is more feasible.

Fujian Province；Huakou Orefield；Wanquan Group；metallogenesis

TD11，P61

Α

1671-4172（2015）06-0030-06

范明森（1989-），男，碩士，礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，主要研究方向為成礦規(guī)律與成礦預(yù)測。

王翠芝（1965-），女，教授，博士，礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)，主要研究方向為礦床成礦規(guī)律及礦產(chǎn)開發(fā)利用。

10.3969/j.issn.1671-4172.2015.06.007