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(dòng)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(zhēng)議，本文通過對(duì)礦床巖漿巖進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年，對(duì)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)?；◢弾r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)?；◢弾r為礦床的主要成礦地質(zhì)體，礦床成因類型為受動(dòng)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(shí)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(jí)整裝勘查區(qū)，以尋找國家緊缺的或鼓勵(lì)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(jí)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(dòng)復(fù)雜，礦床（點(diǎn)）分布密集，前人曾對(duì)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(duì)成礦規(guī)律總結(jié)和找礦預(yù)測(cè)研究不多，特別是對(duì)成礦地質(zhì)體的認(rèn)識(shí)不深，礦床的成因一直存在爭(zhēng)議。針對(duì)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(duì)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(gè)巨大的熱動(dòng)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(dòng)力變質(zhì)帶[3]中，動(dòng)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(dòng)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(jí)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(zhǎng)期多次的形變活動(dòng)。最早見于早侏羅世之后，直到現(xiàn)代尚有活動(dòng)；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(dòng)；北西構(gòu)造群發(fā)生時(shí)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(shí)活動(dòng)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(dòng)和長(zhǎng)期的演變過程，各種構(gòu)造形跡的多期活動(dòng)對(duì)礦產(chǎn)的成生十分有利?？v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(duì)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(duì)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(jí)斷裂，可分為NE向、NW向和近SN向三組。礦區(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(zhǎng)斑巖、石英斑巖、閃長(zhǎng)巖和輝綠巖。其中花崗閃長(zhǎng)斑巖主要分布于礦區(qū)崆角和赤告嶺區(qū)段，細(xì)?；◢弾r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)?；◢弾r與礦化空間關(guān)系

礦區(qū)有4個(gè)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)?；◢弾r體外接觸帶的上侏羅統(tǒng)高基坪群層間滑動(dòng)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)?；◢弾r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)?；◢弾r及其上部的花崗閃長(zhǎng)斑巖滑動(dòng)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)?；◢弾r關(guān)系密切。

（2）細(xì)粒花崗巖與礦化時(shí)間關(guān)系

通過對(duì)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(duì)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(zhǎng)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(shí)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(shí)間關(guān)系，分異程度極高，推測(cè)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?；◢忛W長(zhǎng)斑巖位于細(xì)?；◢弾r上部，在野外見后者侵入前者中，界線截然，兩者均呈巖株?duì)町a(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(duì)細(xì)?；◢弾r進(jìn)行主微量元素分析[9]，結(jié)果表明，金坑細(xì)?；◢弾r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)?；◢弾r顯示出殼源特征；②細(xì)?；◢弾r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(dòng)力學(xué)背景，具有活動(dòng)大陸邊緣向后造山伸展環(huán)境轉(zhuǎn)變的特征，這與整個(gè)粵東地區(qū)乃至整個(gè)華南地區(qū)在晚侏羅—早白堊世構(gòu)造應(yīng)力從相對(duì)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(dòng)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(dòng)影響形成小的破碎帶、不平整的斷面、斷層與層間滑動(dòng)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(zhǎng)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(zhǎng)>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(zhǎng)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(dòng)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(gè)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)?；◢弾r、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(zhǎng)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(duì)不同階段的石英中的流體包裹體進(jìn)行測(cè)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(duì)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(cè)模型

5.1礦床成因、成礦模式及成礦規(guī)律

通過對(duì)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(dòng)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(dòng)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(dòng)的正斷層，使原因緊閉的斷層產(chǎn)生開放的空間。同時(shí)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(shí)，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(duì)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(dòng)下沿?cái)嗔褞仙涮钚纬擅}狀礦體。endprint

5.2“三位一體”找礦預(yù)測(cè)[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(cè)地質(zhì)模型[9]，模型中成礦地質(zhì)體為細(xì)?；◢弾r，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(dòng)力變質(zhì)帶或斷層層間滑動(dòng)帶熱液充填交代形成的各種礦化蝕變?！叭灰惑w”找礦預(yù)測(cè)地質(zhì)模型的核心集細(xì)?；◢弾r、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)?；◢弾r與圍巖的接觸帶附近開展，找礦重點(diǎn)應(yīng)放在細(xì)?；◢弾r周圍有中上侏羅統(tǒng)熱水洞組第二、三巖性段與花崗閃長(zhǎng)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(jí)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(shí)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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