福建長坑巖體地質(zhì)特征及與多金屬礦關(guān)系

吳繼東

（福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福建 福州 350013）

1 地質(zhì)背景及礦床特征

閩西南多金屬礦成礦帶, 是福建省乃至華東地區(qū)的重要成礦區(qū)帶。長坑地區(qū)位于政和- 大埔斷裂帶南段，閩西南拗陷區(qū)東緣，地層有新元古代變粒巖- 片巖系、晚古生代陸表海碳酸鹽巖—碎屑巖系、中生代沉積巖—火山巖系，侵入巖主要為正長花崗巖以及堿長花崗巖等；斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，以北東向、北西向為主，由一系列擠壓破碎帶和逆斷層組成（圖1A）。

在長坑花崗巖體及其周邊分布著鐵、鉬、銅、鋅、鉛、鎢、稀土等多種金屬的眾多礦床（點）。其中規(guī)模最大的是位于其西北部的潘田中型鐵礦床，其礦體賦存于林地組與灰?guī)r接觸帶及其附近，呈北西—南東走向展布（圖1B），長達2km，寬100m～800m，沿傾向延深達840m～1057m。剖面上呈似層狀盆形產(chǎn)出，傾向礦體中央。礦體厚度6m～30 m。礦石結(jié)構(gòu)以他形—半自形—自形狀、晶粒狀結(jié)構(gòu)為主；交代結(jié)構(gòu)、交代假象結(jié)構(gòu)、乳滴結(jié)構(gòu)次之。礦石構(gòu)造以塊狀構(gòu)造、斑雜狀—塊狀構(gòu)造、稠密浸染—塊狀構(gòu)造為主；條帶狀構(gòu)造、斑點狀構(gòu)造、稀疏浸染狀構(gòu)造次之。礦石礦物組成金屬礦物以磁鐵礦、閃鋅礦、黃鐵礦為主，方鉛礦、穆磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦次之，少量磁赤鐵礦、菱鐵礦、鏡鐵礦、黃銅礦等。脈石礦物以石榴石、透輝石為主，方解石、石英、黑云母、綠泥石、螢石次之。鐵礦石中的主要有用組分為TFe，礦石品位：TFe42.87%～62.65%、平均TFe55.12%。伴生鉛鋅礦石中的主要有用組分為Pb、Zn，礦石品位：Pb0.02%～1.44%、平均0.32%，Zn0.33%～4.48%、平均2.75%。

2 長坑巖體

2.1 地質(zhì)特征

長坑花崗巖體受政和—大埔北東向斷裂帶和永安—晉江北西向斷裂帶的控制，大致呈等軸狀分布，出露面積約290km2,侵入最新地層為晚侏羅世南園組（圖1A）。根據(jù)巖石結(jié)構(gòu)變化，可分為粗粒相、中粒相和細粒相三個相帶，其中以中粒相最為發(fā)育，粗粒相次之，各相帶之間呈過渡漸變關(guān)系。

粗粒相：位于巖體中北部，為粗粒、中粗粒花崗巖。巖石具粗粒、中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石由鉀長石（35%～60%）、更長石（15%～30%）、石英（20%～45%）、黑云母（1%～5%）以及少量磁鐵礦、磷灰石、鋯石等組成。

中粒相：位于巖體的西側(cè)及南部，為淺肉紅色中粒、中細?；◢弾r。巖石以中?；◢徑Y(jié)構(gòu)為主，次為不等?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石由鉀長石（35%～50%）、更長石（20%～30%）、石英（25%～40%）、黑云母（1%左右）以及少量磁鐵礦、鋯石、磷灰石等組成。

細粒相：出露于巖體北部和東側(cè)，主要為細?；◢弾r，包括似斑狀微細?；◢弾r、花崗斑巖等。細?；◢弾r具細?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為鉀長石（40%～55%）、更長石（20%～25%）、石英（25%～35%）、少量黑云母及磁鐵礦。

圍巖蝕變強烈，主要有綠簾石化、綠泥石化、黃鐵礦化、矽卡巖化、鉀化、絹云母化、硅化等。其中綠簾石化、綠泥石化、黃鐵礦化在花崗巖中普遍可見。矽卡巖化主要發(fā)育于經(jīng)畬組-棲霞組，矽卡巖種類以鈣鐵-鈣鋁石榴石、鈣鐵透輝石矽卡巖為主，石榴石矽卡巖及透輝石矽卡巖與鐵多金屬礦化關(guān)系密切。

2.2 主量元素

長坑花崗巖體的主量元素(表1),其SiO2含量74.33～77.68%、堿質(zhì)含量8.00～8.89%，K2O/Na2O比值1.19～2.09，分異指數(shù)（DI）96.54～98.95,屬高分異、高硅堿的花崗巖類[2]；A/CNK 0.99～1.08（平均1.02），屬鋁過飽和系列；里特曼指數(shù)σ為1.87-2.52（＜3.3），屬鈣堿性巖；CIPW標準礦物的剛玉（C）含量0-0.98%，平均0.34。

圖1 安溪長坑巖體（A）及潘田鐵礦區(qū)（B）地質(zhì)略圖

長坑巖體從粗粒相（中粗?；◢弾r）→中粒相（中細?；◢弾r）→細粒相（細?；◢弾r、似斑狀花崗巖），硅質(zhì)、堿質(zhì)、鈣質(zhì)均趨于增加，鐵錳質(zhì)趨于減少。CIPW標準礦物也表現(xiàn)為石英、堿性礦物含量較高并趨增、磁鐵礦含量低并趨減的特點。

表1 安溪長坑花崗巖巖體主量元素(wt%)含量及其特征值

2.3 稀土元素特征

長坑巖體4件細?；◢弾r的稀土元素(表2)。其稀土元素總量較高，TREE為109.61-390.16(×10-6)，輕重稀土比值（LREE/HREE）9.24-15.65,屬輕稀土富集型；δEu為0.42-0.62，具中等銪虧損。輕稀土分餾較明顯，稀土配分模式圖為向右傾斜的“L”型曲線（圖2A），與華南同熔型花崗巖類似[3]。

表2 安溪長坑地區(qū)巖石及礦石稀土含量及其特征值

圖2 安溪長坑花崗巖體的稀土配分模式圖（A）和微量元素蛛網(wǎng)圖（B）

表3 安溪長坑花崗巖體微量元素（x10-6）含量及特征值

表4 長坑巖體（樣號PT3）鋯石LA-ICP-MS的U-Pb同位素定年結(jié)果

2.4 微量元素特征

長坑花崗巖體的微量元素(表3)。其微量元素含量基本一致，與酸性巖維氏值比較，富集高場強元素（如Th）、貧化大離子親石元素（如Ba、Sr），Rb/Sr比值0.93-6.66、K/Rb比值262-320，與華南同熔型花崗巖相似[3]。在微量元素蛛網(wǎng)圖中，Sr、Ba、Ti、P呈明顯的“V”形谷（圖2B），具典型的低Ba、Sr高Y花崗巖的特征，Th、U含量也顯著偏高，說明巖體經(jīng)歷了高度的分異演化作用。

2.5 鋯石U-Pb定年

長坑巖體（樣品PT3）鋯石的Th含量98—802×10-6，U含量113—897×10-6，其Th/U比值為0.49-1.24，均大于0.4（表4），屬巖漿成因鋯石。206Pb/238U年齡介于120.3—136.7Ma之間，變化范圍較小，諧和度較高（大于90%），其206Pb/238U加權(quán)平均年齡為130.9±2.5Ma n=15（MSWD=1.3）；206Pb/238U-207Pb/235U諧和年齡為130.9±1.0 Ma（MSWD=3.9），屬早白堊世早期（圖3）。

圖3 長坑巖體（樣號PT3）鋯石年齡圖解

3 成礦關(guān)系討論

（1）長坑巖體的內(nèi)外接觸帶可見硅化、矽卡巖化等蝕變，圍繞巖體周邊分布中、小型矽卡巖型鐵礦床5處，小型熱液型鉬及鉬多金屬礦6處。如霞春含銅磁鐵礦、劍斗鐵礦、青洋鐵錳礦、雪山鐵礦點、石壁兜鉬礦點、陳五閬鉛鋅多金屬礦點、水杠鎢鉬礦點、格丘鉬鉛鋅礦點、長坑稀土礦等，這些礦床（點）所在空間位置及成礦物質(zhì)來源均與長坑巖體關(guān)系密切，同時也說明長坑巖體是潘田鐵礦的成礦地質(zhì)體。

（2）潘田礦區(qū)巖石及礦石的稀土元素特征見表2，花崗巖中磁鐵礦單礦物（PT3-1）的稀土配分曲線與花崗巖（PT3）相似，輕重稀土比值相近，但銪虧損更明顯，δEu為0.18。矽卡巖中磁鐵礦單礦物（PT4-1）的輕重稀土比值（6.71）、δEu（0.36）與矽卡巖（PT4，5.92、0.40）基本相同，矽卡巖的稀土總量較高，可達453.23×10-6。角巖化粉砂巖（PT1）的稀土配分曲線呈左高右低的直線，輕重稀土比值最大，為16.62；銪虧損較弱，δEu為0.69。磁鐵礦石（PT2）的稀土配分曲線較平坦，輕重稀土比值僅3.10，與花崗巖、矽卡巖較類似；銪虧損很弱，δEu為0.79，與粉砂巖較接近（圖4）。磁鐵礦石的形成，可能受到花崗巖與圍巖的共同影響。因此，長坑巖體與潘田鐵礦的形成存在十分密切的關(guān)系[2][4][5]。

圖4 潘田鐵礦區(qū)巖石及磁鐵礦的稀土配分模式圖(標準化值據(jù)Sun and McDonough,1989)

（3）長坑巖體的花崗巖屬高分異殼幔混合型花崗巖（I型花崗巖）[2]，為高能量巖漿的產(chǎn)物。末期的酸性巖漿，具有十分豐富的堿質(zhì)，與圍巖（含鐵碎屑巖）發(fā)生強烈的混合巖化作用，同時將含鐵碎屑巖中的鐵質(zhì)析出帶入巖漿熱液中形成含礦熱液，沿灰?guī)r底部等構(gòu)造薄弱帶或硅鈣面滲入，并與其發(fā)生交代變質(zhì)作用形成磁鐵礦體。這種認識表明，成礦作用主要分為三個步驟：長坑巖體侵入時富含堿質(zhì)的末期巖漿→（巖漿熱液進入）→林地組（-經(jīng)畬組）的含鐵碎屑巖（形成含礦熱液）→（含礦巖漿進入）→灰?guī)r底部（硅鈣面）形成矽卡巖型磁鐵礦。

4 結(jié)論

（1）長坑巖體為高鉀鈣堿性系列，屬過鋁質(zhì)花崗巖；稀土元素總量較高(109.61-390.16×10-6),富集輕稀土，具中等銪負異常（δEu為0.42-0.62），呈右傾“L”型的稀土配分模式；微量元素具低Ba、Sr高Y的花崗巖特征，說明巖漿經(jīng)過高度的分異演化作用，K/Rb比值較高（262-320）、Rb/Sr比值較低（0.93-1.16），與華南同熔型花崗巖較類似[2]。鋯石U-Pb年齡130.9Ma，形成于早白堊世早期，為燕山運動第二幕的產(chǎn)物[6]。

（2）長坑巖體為潘田鐵礦的成礦地質(zhì)體[1]，磁鐵礦的稀土元素特征兼具花崗巖與圍巖（粉砂巖）的特點（見圖4），可能是花崗巖末期的高揮發(fā)分、高堿的巖漿熱液萃取了圍巖鐵質(zhì)，沿“硅鈣面”交代而形成矽卡巖型磁鐵礦床的結(jié)果。同時也是霞春含銅鐵礦、石壁兜鉬礦、陳五閬鉛鋅多金屬礦、水杠鎢鉬礦、格丘鉬鉛鋅礦、長坑稀土礦等成礦地質(zhì)體。

[1]葉天竺．2015.勘查區(qū)找礦預(yù)測理論與方法（總論）．地質(zhì)出版社

[2]來守華，陳仁義，張達等．福建潘田鐵礦床花崗巖巖石地球化學(xué)特征、鋯石U-Pb年代學(xué)及與成礦的關(guān)系.巖石學(xué)報.2014：030（06）-1780-92．

[3]劉英俊，張景榮，孫承轅等．1984．華南花崗巖類中微量元素的地球化學(xué)特征．花崗巖地質(zhì)和成礦關(guān)系（國際學(xué)術(shù)會議論文集），南京．江蘇科學(xué)技術(shù)出版社

[4]趙一鳴，譚惠靜，許振南等．1983．閩西南地區(qū)馬坑式鈣矽卡巖型鐵礦床．中國地質(zhì)科學(xué)院礦床地質(zhì)研究所所刊，1983.(1)：1-141

[5]林東燕．2011．閩西南地區(qū)晚古生代-三疊紀構(gòu)造演化與鐵多金屬礦成礦規(guī)律研究．博士學(xué)位論文．北京:中國地質(zhì)大學(xué)，1-138

[6]張開畢．2017．福建侵入巖的劃分與對比．福建地質(zhì)．36(1)：1-9