福建柘榮英山銀礦床石英流體包裹體Rb-Sr同位素年齡及其地質(zhì)意義

雷德利

(福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福州，350013)

柘榮英山銀礦為21世紀(jì)初在閩東地區(qū)發(fā)現(xiàn)的中型規(guī)模礦床，位于全國礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)項(xiàng)目劃分的福建省四級(jí)成礦亞帶Ⅲ-80-②福鼎—云霄Ag-Cu-W-Mo-Sn-Pb-Zn-明礬石-葉蠟石成礦亞帶東北端，礦區(qū)以出露中生代南園組火山碎屑巖、碎屑熔巖建造為主，另有早白堊世小溪組火山碎屑沉積巖假整合于下伏地層之上。礦體主要貯存于南園組第三段中，受區(qū)域斷裂控制，定位于次級(jí)斷裂中。通過對(duì)銀礦床年代學(xué)研究，有助于深化閩東火山巖區(qū)銀多金屬礦成礦規(guī)律研究及區(qū)域成礦年代對(duì)比。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

礦區(qū)位于閩東巖漿弧的東北段、上坪火山盆地南緣，處于北東向福安—平和火山噴發(fā)帶的東北部，北東向福安—南靖斷裂帶、徐市—柘榮近東西向斷裂帶通過該區(qū)[1]。區(qū)域大面積分布晚侏羅世至晚白堊世火山巖，出露地層有南園組第二段、第三段，早白堊世黃坑組、寨下組，巖性以火山碎屑熔巖、火山碎屑巖為主；早白堊世小溪組以層凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)粉砂巖為主，火山碎屑巖次之；晚白堊世泰順組主要為火山碎屑巖，分布于英山銀礦西北方向壽寧與泰順接壤地帶；此外，在壽寧東北向鐵場一帶見早古生代馬面山構(gòu)造混雜巖呈“天窗” 式出露(圖1)。燕山期區(qū)域巖漿侵入頻繁，主要沿北東向、北北東向呈巖枝、巖株、巖墻狀產(chǎn)出。受福安—南靖斷裂帶與徐市—柘榮斷裂帶交切影響，區(qū)域發(fā)育北東、北西及近東西向脆性斷裂，少量斷裂中局部充填花崗斑巖。

圖1 柘榮英山銀礦區(qū)域地質(zhì)圖

區(qū)域上銀鉛鋅多金屬礦產(chǎn)發(fā)育，已發(fā)現(xiàn)的礦床(點(diǎn))主要沿壽寧大安—柘榮北西向成礦帶分布，礦床類型均為中低溫?zé)嵋撼涮罱淮?，礦體主要貯存于南園組火山巖中，尤其以南園組第三、四段中酸性火山碎屑巖中最為常見，礦體受區(qū)域斷裂旁側(cè)的次級(jí)斷裂控制。礦床有壽寧外樓銀礦點(diǎn)、大安小型銀礦床、天池銀多金屬礦點(diǎn)，福安嶺頭銀多金屬礦點(diǎn)，柘榮際頭鉛鋅礦床、太洋鉛礦點(diǎn)、馬坑銀礦床以及英山中型銀礦床。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

區(qū)內(nèi)出露的地層主要為晚侏羅世南園組第二段、第三段和小溪組下段、上段(圖2)。

圖2 柘榮英山銀礦地質(zhì)圖

南園組第二段：主要分布于區(qū)內(nèi)F1斷層西南側(cè)，巖性主要為灰白色-紫紅色流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、流紋質(zhì)晶屑凝灰熔巖、流紋巖、熔結(jié)凝灰?guī)r，中下部夾凝灰質(zhì)粉砂巖等，與上覆南園組第三段呈整合接觸或斷層接觸。

南園組第三段：為區(qū)內(nèi)礦體的主要儲(chǔ)礦層位，主要分布于F1斷層的東北部，巖性主要為灰至深灰色英安巖、英安質(zhì)凝灰熔巖、流紋英安質(zhì)凝灰熔巖等。

小溪組下段：主要出露于西北部上坪、仙洞巖一帶，巖性主要為凝灰質(zhì)砂巖、凝灰?guī)r夾流紋質(zhì)晶屑凝灰熔巖，假整合于晚侏羅世南園組第三段之上或呈斷層接觸。

小溪組上段：主要出露于礦區(qū)北側(cè)浙江龜湖鎮(zhèn)南部，巖性主要為巖屑晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)(角礫、含集塊角礫)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r、含角礫晶屑凝灰?guī)r。

2.2 侵入巖

區(qū)內(nèi)所見侵入巖主要為花崗斑巖脈，主要見于崗后坪南部和柯段東南部，沿北西向斷裂貫入，走向北西290°，長200～800 m，寬10～50 m，巖石呈淺肉紅-灰白色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斑晶成分主要為鉀長石、石英，含量一般為10%～15%，基質(zhì)為長英質(zhì)，含量85%～90%。

2.3 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要為斷裂構(gòu)造，主要有北西向和北東向2組，次為近南北向斷裂。

北西向斷裂：F1斷裂規(guī)模較大，長約1.0 km，破碎帶寬2.1～10.5 m，斜貫礦區(qū)(西北及東南延出區(qū)外)?？傮w走向290°～300°，傾向南西，傾角75°～82°，斷裂性質(zhì)推測為正斷層。F2、F3、F5、F6斷裂分布于柯段—坑尾洋一帶，近于平行排列，長為450～1 800 m，破碎帶寬0.5～3.4 m。斷裂走向?yàn)楸蔽?70°～310°，傾向北東或南西，傾角70°～80°。斷裂面較粗糙，不平整且較陡。沿?cái)嗔岩姽杌?、黃鐵礦化，斷裂旁側(cè)北西向裂隙亦較發(fā)育。Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ銀多金屬礦體貯存于該組斷裂帶中。F9、F11、F13斷裂分布于坪頭崗、上崗后、仙洞巖一帶，長800～2 200 m，破碎帶寬0.5～3.0m，斷裂走向北西280°～290°，傾向北東或南西，傾角70°～80°，F(xiàn)13斷裂切過小溪組地層中見葉蠟石化。

北東向斷裂：F4分布于礦區(qū)中部，實(shí)際控制長860 m，實(shí)推測長約1.0 km，破碎帶寬0.5～2.7 m。斷裂走向北東60°～85°，傾向南東，傾角69°～78°。斷裂帶內(nèi)見壓碎角礫巖、碎裂巖及大小不等的巖塊。具不均勻的硅化、褐鐵礦化、黃鐵礦化、綠泥石化、碳酸鹽化等。是區(qū)內(nèi)Ⅱ主礦體的控礦容礦構(gòu)造。F7、F8斷裂帶主要分布于測區(qū)東部半山一帶，走向北東30°～35°，長約1 000 m，斷裂帶內(nèi)巖石破碎，巖性為英安質(zhì)晶屑凝灰熔巖、流紋晶屑凝灰?guī)r等。巖石蝕變較強(qiáng)，主要為硅化。斷層性質(zhì)不明。Ⅵ～Ⅶ銀多金屬礦體貯存于該組斷裂帶中。F10斷裂為礦區(qū)內(nèi)次一級(jí)斷裂，分布于東礦段北緣，走向60°，長360 m，傾向南東，傾角70°左右，斷裂帶見構(gòu)造角礫巖，具張性特征，無礦化跡象。

近東西向斷裂：F14分布于英山銀礦東礦段南部，切過晚侏羅世南園組第三段、早白堊世小溪組下段，走向80°～85°，長1 600 m，傾向南西，傾角70°～80°，帶內(nèi)見片理化、碎裂巖化，切過小溪組段見葉蠟石化。

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體形態(tài)特征

礦區(qū)經(jīng)詳查地質(zhì)工作，共圈定銀礦體7個(gè)(1)福建省閩北地質(zhì)大隊(duì)，福建省柘榮縣英山礦區(qū)銀礦詳查地質(zhì)報(bào)告，2013。。東礦段發(fā)現(xiàn)礦體2個(gè)，編號(hào)Ⅵ、Ⅶ；西礦段發(fā)現(xiàn)有5個(gè)，分別編號(hào)為Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ。礦體呈脈狀、透鏡狀，規(guī)模大小不一，長為300～700 m，厚度為1.04～4.08 m。單工程品位Ag含量一般為147～482 g/t，最高達(dá)584 g/t。

區(qū)內(nèi)Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅱ、Ⅲ為主礦體，規(guī)模較大(表1)。礦體產(chǎn)于晚侏羅世南園組第三段中，各礦體均受斷層構(gòu)造控制，其產(chǎn)狀與斷裂產(chǎn)狀基本一致，走向275°～300°，傾向北東或南西，傾角60°～80°。

3.2 礦石特征

礦石呈他形粒狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)(照片1)、乳濁狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)等；礦石呈團(tuán)塊狀構(gòu)造、稀疏浸染狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造等。銀礦礦石礦物成分有黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、輝銀礦，脈石礦物主要有方解石、透閃石、石榴石，其次有綠泥石、絹云母、石英等。其中，銀礦石礦物為輝銀礦：他形晶，等軸粒狀或不規(guī)則狀外形，礦物粒度在0.01～0.1 mm，呈單晶形式貯存在其它礦物晶粒間，部分與方鉛礦、黃銅礦礦物構(gòu)成連晶(照片2)。

照片1 銀礦石碎裂結(jié)構(gòu)特征

照片2 輝銀礦、黃銅礦顯微鏡下特征

根據(jù)探礦工程中發(fā)育的網(wǎng)脈狀構(gòu)造、不同脈體的相互交插關(guān)系以及礦物之間的包含、嵌布關(guān)系，將成礦作用初步劃分為內(nèi)生熱液期與表生氧化期2個(gè)成礦期。內(nèi)生熱液成礦期細(xì)分為早、中、晚3個(gè)階段，早期為硅化-細(xì)晶黃鐵礦化階段、中期為硅化-粗晶黃鐵礦化-多金屬硫化物階段、晚期為硅化-碳酸鹽化階段。

英山銀礦有用礦石礦物生成順序?yàn)辄S銅礦(與輝銀礦連晶)→方鉛礦(與輝銀礦連晶)→閃鋅礦+輝銀礦(表2)。

表2 英山銀礦主要礦物生成順序

Table 2 Main mineral generation sequences in Yingshan silver mine

3.3 蝕變礦化分帶

礦體圍巖蝕變以硅化、黃鐵礦化為主，絹云母化、綠泥石化、方解石化次之。從礦體至圍巖蝕變礦物分帶主要為硅化→綠泥石化→黃鐵礦化→絹云母化→碳酸鹽巖化，垂直礦體走向方面橫向變化較垂向變化大，呈線條狀分布，受斷裂控制明顯。多數(shù)礦體圍巖均見硅化、黃鐵礦化組合，推斷銀礦與硅化、黃鐵礦化密切相關(guān)。此外，在斷裂帶中另見透閃石與石榴石，前者反映接觸交代作用，后者指示高壓作用，說明區(qū)內(nèi)區(qū)域性斷裂切割較深、斷裂具有壓扭性特征。

4 Rb-Sr同位素年齡測定

4.1 樣品的采集與粗加工

該次研究Rb-Sr同位素年齡樣品采自東礦段Ⅶ礦體400 m中段，采集樣品為礦化蝕變階段的石英，且已確定為礦體內(nèi)的含礦石英。樣品采集沿PD400主巷道等間距CM102、CM104、CM106、CM108、CM110、CM112、CM116、CM120、CM124拉岔穿脈中各取1件樣品，組成1套共9件等時(shí)線年齡樣品。采集位置為礦體的刻槽樣槽中或樣槽旁，保證每件樣品均為含礦石英塊體，盡量挑選石英重結(jié)晶程度高的礦石。樣品采回后先進(jìn)行光薄片鑒定，經(jīng)薄片鑒定恢復(fù)原巖均為流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r，晶屑定向排列且與微裂隙方向一致，在裂隙中充填絹云母，石英具波狀消光；光片鑒定觀察見閃鋅礦、方鉛礦、磁鐵礦、黃銅礦礦物與含礦石英嵌布，另有黃鐵礦呈稀疏星散狀分布(稀疏浸染狀構(gòu)造)。在鏡下確定每件礦石的物性參數(shù)后，再進(jìn)一步劃定含礦石英的范圍，人工破碎保留樣品劃定范圍內(nèi)的含礦石英聚合體，二次人工破碎至0.84 mm(20目)以細(xì)，然后在高倍雙目鏡下挑選0.42～0.250 mm(40～60目)重結(jié)晶石英顆粒[3]，每件拾取8～15 g裝為1袋，共計(jì)裝9袋，由中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地調(diào)中心進(jìn)行測試。

4.2 分析方法

含礦石英流體包裹體送達(dá)后，中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地調(diào)中心采用德國Finnigan公司MAT-262型熱電離質(zhì)譜儀進(jìn)行Rb-Sr穩(wěn)定同位素測試，石英流體包裹體Rb-Sr測試流程如下：①將石英樣品置于烘箱內(nèi)，在160～180℃溫度下爆裂[4]；②分別用一定濃度的超純鹽酸、硝酸和超純水加熱清洗挑純的石英單礦物，烤干；③在超純水中用超聲波機(jī)清洗樣品3～5遍，烘干備用；④稱取適量石英樣品，加入(85Rb+84Sr)混合稀釋劑，用氫氟酸和高氯酸溶解樣品，采用陽離子樹脂(Dowex50×8)交換法分離和純化銣、鍶；⑤用熱電離質(zhì)譜儀MAT-262分析Rb、Sr同位素組成，用同位素稀釋法計(jì)算試樣中的銣、鍶含量及鍶同位素比值。在整個(gè)同位素分析過程中，采用NBS987、NBS607和GBW04411標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分別對(duì)儀器和分析流程進(jìn)行監(jiān)控。NBS987的87Sr/86Sr同位素組成測定值為(0.710 32±0.000 04)(2σ)，與其證書值(0.710 34±0.000 26)(2σ)在誤差范圍內(nèi)一致；NBS607的Rb、Sr含量與87Sr/86Sr比值分別為Rb值為523.20×10-6，Sr值為65.70×10-6和87Sr/86Sr比值為1.200 50±0.000 04(2σ)，與其證書值(523.90±1.01、65.485±0.30、1.200 39±0.000 20(2σ))在誤差范圍內(nèi)一致；GBW04411的Rb、Sr含量與87Sr/86Sr比值分別為Rb值為249.90×10-6、Sr值為158.80×10-6和87Sr/86Sr比值為(0.760 09±0.000 02)(2σ)，與其證書值(249.47±1.04、158.92±0.70、0.759 99±0.000 20(2σ))在誤差范圍內(nèi)一致。

同位素分析樣品制備的全過程均在超凈化實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成，全流程Rb、Sr空白分別為4×10-10和8×10-10，全流程測試性能可靠。

4.3 分析結(jié)果

經(jīng)實(shí)驗(yàn)室測試分析，分別得出Rb、Sr含量與87Rb/86Sr、87Sr/86Sr比值(表3)。剔除表3中的YSRSNL-2號(hào)樣品異常值，利用Isoplot軟件對(duì)另外8件樣品進(jìn)行直線擬合得Rb-Sr同位素等時(shí)線[5-7](圖3)，經(jīng)計(jì)算得等時(shí)線年齡為(107.6±2.0)Ma，即英山銀礦成礦年齡為早白堊世晚期。

表3 鍶同位素比值測定結(jié)果

圖3 英山銀礦床成礦石英流體包裹體Rb-Sr同位素等時(shí)線年齡

5 討論

通過Rb-Sr同位素測試獲得英山銀礦成礦年齡為(107.6±2.0)Ma，晚于南園組圍巖年齡(140.8±1.8)Ma，也晚于后期噴發(fā)沉積的小溪組年齡(135.1±0.63)Ma，且與上坪火山機(jī)構(gòu)中的潛火山巖-花崗斑巖年齡(124.6±2.8)Ma差距較大(大于10 Ma)(2)福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福建福安—上白石地區(qū)礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查報(bào)告，2018。。英山銀礦成礦時(shí)間為火山活動(dòng)末期，晚于潛火山巖(花崗斑巖)形成時(shí)期，說明成礦與潛火山巖無關(guān)。

此次英山銀礦成礦石英流體包裹體Rb-Sr同位素年齡為(107.6±2.0)Ma。英山銀礦西南220°方向的福安赤路鉬礦輝鉬礦Re-Os同位素年齡為(105±1.6)Ma[8]；英山銀礦近西250°方向的周寧芹溪銀多金屬礦的方鉛礦、閃鋅礦Rb-Sr等時(shí)線年齡值為(130.0±2.0)Ma 。3個(gè)成礦年齡值顯示，芹溪銀礦成礦較早，屬于早白堊世中期，英山銀礦與赤路鉬礦屬于早白堊世晚期。英山銀礦與赤路鉬礦成礦年齡相近，二者位于北東向福安—平和火山噴發(fā)帶的北東部，亦位于Ⅲ-80-②福鼎—云霄Ag-Cu-W-Mo-Sn-Pb-Zn-明礬石-葉蠟石成礦亞帶東北端，時(shí)間上統(tǒng)一、空間、成因上有聯(lián)系，應(yīng)屬同一成礦系列內(nèi)的2種不同成因類型礦床。英山銀礦與芹溪銀多金屬礦具有相同的地質(zhì)背景[9]，礦體均貯存于南園組第三段中，均位于火山噴發(fā)盆地邊緣，英山銀礦位于上坪火山盆地南緣、芹溪銀多金屬礦位于香爐坪火山盆地東北緣，均受斷裂影響，二者應(yīng)屬相同成因類型，芹溪銀礦較英山銀礦成礦年齡更早，且存在明顯年齡差(約22 Ma)，說明區(qū)域上銀礦至少存在2期成礦特征，二者應(yīng)為不同成礦期形成的成因相似的礦床。通過這3個(gè)類型礦床的類比研究，筆者認(rèn)為閩東地區(qū)銀、鉬多金屬礦床成礦年齡應(yīng)集中于早白堊世中-晚期，其中早白堊世晚期銀礦更具規(guī)模。

圖4 英山銀礦穩(wěn)定Sr同位素示蹤成礦物質(zhì)來源模式圖

區(qū)內(nèi)穩(wěn)定硫同位素δ34SCDT取值范圍3.31‰～6.94 ‰，主要落在玄武巖區(qū)，個(gè)別落在花崗巖區(qū)，最高值接近隕石硫，反映成礦熱液來自大陸殼深部，靠近上地幔位置，區(qū)內(nèi)鉆孔資料顯示深部存在含透閃石的中基性巖脈，這與芹溪銀多金屬礦相似，芹溪銀礦體常與閃長玢巖伴生，英山銀礦與芹溪銀多金屬礦物質(zhì)來源相似。此外，87Sr/86Sr比值投影大于0.710，多數(shù)樣品落在大陸地殼區(qū)域，說明成礦熱液在上升過程中地殼物質(zhì)參與了成礦，即成礦熱液在向上運(yùn)移過程中混入下地殼物質(zhì)[10](圖4)。

綜上所述，柘榮英山銀礦成礦年齡為(107.6±2)Ma。英山銀礦與芹溪銀多金屬礦為成因類型相似、2期形成的礦床，芹溪銀礦形成于早白堊世中期，英山銀礦形成于早白堊世晚期。閩東地區(qū)一系列以晚侏羅世火山巖為容礦圍巖的銀多金屬礦床，具有多期性，且成礦集中于早白堊世中-晚期，這個(gè)時(shí)期是閩東地區(qū)一個(gè)重要的成礦期。

6 結(jié)論

通過對(duì)柘榮英山銀礦床區(qū)域地質(zhì)背景、礦床地質(zhì)特征、成礦年齡等研究，并與周寧芹溪銀礦、福安赤路鉬礦進(jìn)行對(duì)比分析，得出結(jié)論如下。

(1)英山銀礦床受北西向區(qū)域斷裂控制，礦體貯存于區(qū)域斷裂兩側(cè)的次級(jí)斷裂中，硅化、黃鐵礦化、絹云母化與成礦關(guān)系密切。

(2)英山銀礦成礦石英流體包裹體Rb-Sr穩(wěn)定同位素年齡值為(107.6±2.0)Ma，礦床形成于早白堊世晚期。

(3)英山銀礦石英流體包裹體87Sr/86Sr比值與穩(wěn)定硫同位素δ34SCDT接近隕石硫，表明成礦物質(zhì)來源于上地幔并混合有下地殼物質(zhì)。

(4)英山銀礦床成礦與區(qū)內(nèi)地表出露的潛火山巖關(guān)系不大，成礦可能主要與早白堊世晚期火山期后巖漿作用有關(guān)。

(5)閩東地區(qū)一系列以晚侏羅世火山巖為容礦圍巖的銀多金屬礦床，具有多期性，且成礦集中于早白堊世中-晚期，這個(gè)時(shí)期是閩東地區(qū)一個(gè)重要的成礦期。

(6)英山銀礦Rb-Sr穩(wěn)定同位素年齡的測定，為福鼎—云霄銀多金屬成礦帶東北端閩東火山巖區(qū)銀多金屬成礦帶相似礦床的成礦年代學(xué)研究提供了可靠的年代學(xué)證據(jù)，早白堊世晚期是閩東地區(qū)一個(gè)重要成礦期。

致謝：本次研究得到福建省地質(zhì)調(diào)查研究院陳潤生教授級(jí)高級(jí)工程師和閩北地質(zhì)大隊(duì)英山銀礦項(xiàng)目組同志們的悉心指導(dǎo)，野外調(diào)查與采樣工作得到柘榮縣磊鑫礦業(yè)有限公司相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和同志的熱誠幫助，在此一并表示感謝。