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摘要:金坑矿床是近年来粤东地区新发现的规模达大型的多金属矿床,矿床位于广东莲花山断裂带核心区段,区内构造作用强烈,大面积分布火山活动产物,矿床的成矿地质体和矿床成因尚未定论,一直存在争议,本文通过对矿床岩浆岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,对比矿床中与锡石毒砂共生的辉钼矿进行Re-Os同位素定年,结果显示细粒花岗岩年龄为141.0±0.3 Ma,辉钼矿年龄为141.3±1.0 Ma,两者年龄非常接近,综合分析矿床地球化学特征和成矿构造特征,笔者认为本区细粒花岗岩为矿床的主要成矿地质体,矿床成因类型为受动力变质带控制的岩浆期后热液裂隙充填(交代)的锡铜铅锌硫化物型矿床。笔者通过矿床成因的分析,总结了成矿规律,建立了“三位一体”成矿模式,进而达到指导粤东地区找矿工作的目的。
关键词:金坑矿床;LA-ICP-MS锆石U-Pb定年;矿床成因;成矿模式;粤东地区
为了实现地质找矿“三年有重大进展、五年有重大突破、八年重塑地质矿产勘查开发格局”的宏伟目标,国土资源部在全国范围内先后设立三批国家级整装勘查区,以寻找国家紧缺的或鼓励的锡铅锌等多金属矿种。广东莲花山整装勘查区是2014年设立的第三批国家级整装勘查区,该区位于武夷成矿带南段,广东莲花山断裂带核心位置,区内构造活动复杂,矿床(点)分布密集,前人曾对该区域矿床成因与成矿地质体有过少量研究工作,自设立勘查区以来,该区找矿工作取得了重大突破,尤其是金坑锡铜铅锌多金属大型矿床的发现,为广东莲花山整装勘查区找矿起到示范指导作用,然而矿床主要侧重开展了地质普查工作,对成矿规律总结和找矿预测研究不多,特别是对成矿地质体的认识不深,矿床的成因一直存在争议。针对上述问题,笔者主要选取了金坑矿床的岩浆岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,并选取与锡石毒砂共生的辉钼矿进行Re-Os同位素定年,对比分析确定金坑矿床的成矿地质体,并开展主微量元素地球化学特征研究,总结成矿规律,分析矿床成因,建立“三位一体”找矿模式,有助于指导整装勘查区乃至粤东地区的找矿快速突破。
1.地质背景
莲花山断裂带是一个巨大的热动力变质构造带[1~2],广东莲花山断裂带南西段锡铜多金属矿整装勘查区北部位于莲花山主峰地段北山嶂-九龙嶂动力变质带[3]中,动力变质带呈北东-南西斜列的巨型构造透镜体,其间广泛发育糜棱岩带-糜棱岩化带-压碎角砾岩带和片理带、劈理带,常常伴有热蚀变。区内主要发育北东、东西、北西三种构造,以北东向构造带最为发育,包括一系列50°~60°走向的,以压性为主的断裂、动力变质带和褶皱构造,是区内最重要的构造成分;北西构造主要为走向300°左右的以张扭性为主的断裂构造;东西构造体系以次一级断裂构造为主,主要为近东西走向的挤压带和冲断裂,其形迹不甚发育。
上述构造体系,尤其是北东向构造带,经历了长期多次的形变活动。最早见于早侏罗世之后,直到现代尚有活动;东西构造最早见于晚侏罗世之后,直到第三纪尚见活动;北西构造群发生时间较晚,主要发生在第三纪后期。各体系在其生成发育过程中,交替或同时活动并具明显的复活性和继承性。
构造体系与成矿的关系:本区经历多次构造变动和长期的演变过程,各种构造形迹的多期活动对矿产的成生十分有利。縱观勘查区矿产分布,凡构造形迹发育地区,其已知矿床(点)的密集程度和矿化强度就相对增高;就体系控矿规律,新华夏系构造与矿产关系十分密切,它与东西构造交接复合地区对矿产的生成也较为有利。
2.成矿地质体
金坑锡铜铅锌矿床[4~5]位于广东莲花山断裂带整装勘查区北部,是粤东锡铜多金属成矿带近年来新发现的一处具中—大型锡铜铅锌多金属矿床,具有极好的找矿前景[6]。区内出露地层为上侏罗统高基坪群火山熔岩与火山碎屑岩,属高基坪群热水洞组。矿区总体地层走向30°~ 50°,倾向SE,倾角较缓,为20°~40°。矿区内断裂构造为区域断裂派生的次一级断裂,可分为NE向、NW向和近SN向三组。矿区动力变质强烈,主要表现为强烈的片理化带,形成极其发育的层间滑动构造,主要构造线方向与区域深断裂一致,为30°~40°,局部有变化,成为主要的容矿空间,矿体形态产状变化随滑动构造的变化而变化。岩浆岩多出露于矿区西北部,主要为中粗粒黑云母花岗岩、细粒黑云母花岗岩、花岗闪长斑岩、石英斑岩、闪长岩和辉绿岩。其中花岗闪长斑岩主要分布于矿区崆角和赤告岭区段,细粒花岗岩主要分布于马山、崆角及黄竹嶂区段。
2.1成矿地质体的厘定
(1)细粒花岗岩与矿化空间关系
矿区有4个矿化区段,分别为马山、崆角、赤告岭、黄竹嶂。马山[7]、赤告岭矿段矿体主要赋存于细粒花岗岩体外接触带的上侏罗统高基坪群层间滑动构造中,岩性主要为石英斑岩、流纹斑岩、片岩和板岩、粉砂岩、炭质泥岩等。在野外可见细粒花岗岩顶部呈岩枝沿剪切破碎裂隙贯入,其与围岩接触部位矿化蚀变强烈;崆角区段的矿体主要赋存于细粒花岗岩及其上部的花岗闪长斑岩滑动破碎带中;而黄竹嶂区段的矿体赋矿围岩为细粒花岗岩体及其外接触带地层,云英岩化强烈。因此,从空间上来看,本区矿化与细粒花岗岩关系密切。
(2)细粒花岗岩与矿化时间关系
通过对矿床中与锡石毒砂共生的辉钼矿进行Re-Os同位素定年,结果为141.3±1.0 Ma(图1)。对矿区主要岩浆岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,其中,流纹质晶屑凝灰岩年龄为157.2±1.0 Ma(图2a),流纹斑岩年龄为154.1±1.2 Ma(图2b),石英斑岩年龄为150.6±1.2 Ma(图2c),花岗闪长斑岩年龄为147.5±0.5 Ma(图2d),中粗粒黑云母花岗岩年龄为144.1±0.5 Ma(图2e),细粒花岗岩年龄为141.0±0.3 Ma(图2f)。可见,辉钼矿Re-Os等时线年龄与细粒花岗岩结晶年龄非常接近,在误差范围内一致。成岩成矿年代学表明,金坑矿区成岩作用均形成于燕山晚期的晚侏罗—早白垩世初期,而成矿作用为早白垩世初期,成矿与细粒花岗岩关系最为密切。
综上,金坑矿区矿化与细粒花岗岩具有密切的空间和时间关系,分异程度极高,推测其为本区的成矿地质体。
2.2成矿地质体特征
(1)野外产出特征
从野外产状来看,细粒花岗岩主要分布于马山、崆角及黄竹嶂区段。花岗闪长斑岩位于细粒花岗岩上部,在野外见后者侵入前者中,界线截然,两者均呈岩株状产出;两者均与地层呈侵入或断层接触。从野外接触关系亦可看出细粒花岗岩为本区岩浆演化最晚期的产物。
(2)地球化学特征
通过对细粒花岗岩进行主微量元素分析[9],结果表明,金坑细粒花岗岩石具有高硅富碱特点,属于弱过铝质高钾钙碱性系列;稀土元素配分表现出平坦的“V”字型,轻重稀土分异不明显,负Eu异常显著;强烈富集Rb、Th、U、K、Pb大离子亲石元素和放射性元素,强烈亏损Ba、Sr、Ti、P、Eu、Nb、Ta等元素。上述特征表明:①细粒花岗岩显示出壳源特征;②细粒花岗岩属于高分异演化花岗岩。一般而言,酸性程度高的高演化岩浆有利于成矿金属元素的富集,为成矿提供有利的物源和热源。
在Rb-(Y+Nb)构造环境判别图上(图3),形成于早白垩世的金坑花岗质岩体样品均落入后碰撞花岗岩区域,表明二岩体应形成于古太平洋板块向欧亚大陆俯冲作用有关的陆内造山后的区域伸展的地球动力学背景,具有活动大陆边缘向后造山伸展环境转变的特征,这与整个粤东地区乃至整个华南地区在晚侏罗—早白垩世构造应力从相对挤压向伸展转变的构造背景是一致的。
3.成矿构造与成矿结构面
(1)成矿构造
矿区控矿构造主要为断层、韧性剪切带,矿区断层与矿化关系密切为NE向、NW向;韧性剪切带控矿,呈NE向展布的层间滑动断层及其伴生的节理、裂隙、挤压形成的糜棱面理及片理面、变形碎裂的矿物裂隙,韧性剪切作用先期挤压形成的构造面,经后期张开活化,为矿液的运移、沉淀及富集提供了通道及空间。
(2)成矿结构面
上侏罗统热水洞组第3岩性段利于层间破碎带的发育,由于后期构造活动影响形成小的破碎带、不平整的断面、断层与层间滑动带交汇部位。
4.成矿作用特征
(1)矿床基本特征
矿化以锡石—硫化物型为主,少量石英脉型锡、钼、钨矿化。矿体两组:马山段矿体呈层、透镜状、脉状产出,走向长100m~1000m,厚1~3m,走向5°~40°,倾向SE,倾角25°~45°;崆角段矿体呈脉状、透镜状产出,走向290°~310°,倾向NE,倾角45°~50°,延长>600m,延深>250m,矿体厚度1.3m。矿石构造为脉状、块状、团块状、浸染状和角砾状,结构为半自形晶粒结构、它形结构、片状、板状结构。金属矿物为锡石、毒砂、磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿、辉钼矿,脉石矿物为造岩矿物和石英、黑云母、绿泥石、斜长石、白云母、绢云母、石榴子石、金红石。从马山东南向崆角方向,矿化为毒砂—锡石→黄铁矿—黄铜矿→方铅矿—闪锌矿化;垂向自上而下为毒砂—锡石→黄铜矿—闪锌矿—方铅矿→铜矿化围岩蚀变有硅化、绿泥石化、萤石化、碳酸岩化及石榴石化及云英岩化。成矿期为动力变质期、岩浆热液成矿期、表生成矿期,岩浆热液成矿期分为四个阶段。
(2)矿床地球化学特征
①成矿元素化学成分标志特征:区内Cu、Ag、Sn、Pb、Zn都具有较好的正相关性[6],金属元素在钻孔垂向中的变化皆具有比较一致的涨跌关系。在马山段,矿化以Cu、Pb、Zn为主、Sn为辅;崆角段,矿化以Zn为主、Pb次之、Sn较低。②成矿物质来源:细粒花岗岩、中上侏罗统热水洞组第二岩性段、第三岩性段地层中的火山熔岩和火山碎屑岩以及花岗闪长斑岩为成矿提供了一定的物质来源。③硫同位素:硫化物S同位素δ34SV-CDT(‰)值呈较好的塔式分布,且主要集中在0‰~+4‰,主要来源于深源岩浆硫。④铅同位素:硫化物铅同位素富含放射性成因铅,具有地壳来源铅的特征,火山岩与花岗岩均可能提供了部分成矿物质。
(3)成矿流体
对不同阶段的石英中的流体包裹体进行测温,石英—锡石—毒砂阶段均一温度为345℃,锡石—磁黄铁矿阶段均一温度为310℃,锡石—黄铜矿—闪锌矿—方铅矿阶段均一温度为260℃,碳酸盐—硫化物阶段均一温度为200℃,表现为中高温成矿。流体盐度较低,一般不超过10 Nacl wt.%。
对岩浆热液成矿期不同阶段的石英进行H-O同位素,成矿流体是岩浆流体与大气降水混合的产物,且从早阶段到晚阶段,成矿流体从岩浆流体向大气降水区域演化,早阶段以岩浆流体为主,而晚阶段以大气降水为主。
5.成矿模式及找矿预测模型
5.1矿床成因、成矿模式及成矿规律
通过对矿区成矿地质体的厘定及成矿作用特征标志的建立,认为金坑矿床成因类型[8]为受动力变质带控制的岩浆期后热液裂隙充填(交代)的铜、锡、铅锌硫化物型矿床。
成矿过程大致为:从晚侏罗到早白垩世,受区域内大规模的NE向走滑作用影响,矿区内形成一系列呈NE向的韧性剪切断裂,并在脆性地層中形成层间滑动带,主要分布在中上侏罗统热水洞组第三岩性段中。随着花岗岩浆的侵入和上拱,原来的挤压逆冲断层转变成上盘向下滑动的正断层,使原因紧闭的断层产生开放的空间。同时在白垩纪,研究区内岩浆由早期的中酸性演化为酸性,金属元素Sn、W、Cu、Pb、Zn随着岩浆演化而不断浓集。当岩浆上升到浅部时,由于岩浆中内压减小使成矿溶液从岩浆中脱离出来,加之岩浆的热作用导致地层中的封存水和断层系统中的大气降水开始在上覆地层中形成对流循环,并从地层中的淬取出金属元素,成矿溶液在构造应力驱动下沿断裂带上升充填形成脉状矿体。 5.2“三位一体”找矿预测[9]地质模型
在上述研究基础上,在成矿模式的指导下,我们初步总结出金坑矿区“三位一体”找矿预测地质模型[9],模型中成矿地质体为细粒花岗岩,成矿构造及成矿结构面为糜棱岩化—片理化带及断层,成矿作用[10]特征标志主要为热水洞组地层中沿动力变质带或断层层间滑动带热液充填交代形成的各种矿化蚀变。“三位一体”找矿预测地质模型的核心集细粒花岗岩、断裂带/糜棱岩带/片理化带以及蚀变矿化标志于一体,主要内容是:①找矿工作应该围绕细粒花岗岩与围岩的接触带附近开展,找矿重点应放在细粒花岗岩周围有中上侏罗统热水洞组第二、三岩性段与花岗闪长斑岩发育的地带;②找矿应当紧密围绕糜棱岩带及其附近的次级脆—韧性断裂,主要包括马山矿段NE向断层、糜棱岩带和崆角矿段的NW向断层,尤其是几组断层交汇部位;③岩石中发育有较强的硅化、绿泥石化、石榴石化与成矿的关系密切,可作为直接的找矿标志,同时地表氧化铁锰帽和硅化铁锰质裂隙带是寻找隐伏矿体的重要标志。
参考文献:
[1]邱元禧,邱津松,李建超,等.广东莲花山断裂带中、新生代多期复合变形变质带的基本特征及其形成机制的探讨[J].地质力学学报, 1991:93-106.
[2]黄玉昆,张珂.广东莲花山断裂带的新构造运动特征[J].华南地震, 1990(2):25-34.
[3]汪礼明,王军,王核,等.广东莲花山断裂带动力变质成矿作用新认识[J].地质论评, 2016, 62(b11):90-92.
[4]丘增旺,王核,李莎莎,等.广东揭西县金坑铜锡铅锌矿床勘查和研究新进展[J].矿床地质, 2014(s1):955-956.
[5]张卫凯,陈少青.广东省揭西县金坑铜锡铅锌矿床地质、地球化学特征及成因?[J].华东地质, 2015(2):137-143.
[6]古润平,卜安,陈少青.广东省揭西金坑铜锡铅锌矿区矿床地质特征与远景预测[J].华东地质, 2009, 30(2):109-114.
[7]王涌泉.广东金坑矿区马山区段矿体地质特征及成因[J].现代矿业, 2015(7):106-107.
[8]卜安.广东省揭西县金坑铜锡铅锌矿床岩石特征及含矿性分析[J].矿产与地质, 2014(3):330-333.
[9]钱龙兵.广东揭西县金坑锡铜多金属矿床成矿作用特征与找矿预测研究[D].中国地质大学, 2015(10).
[10]毛景文,华仁民.浅议大规模成矿作用與大型矿集区[J].中国基础科学, 2004, 18(06):291-299.
[11]陈少青, CHENShao-qing.广东金坑矿区动力变质构造蚀变带特征与成矿关系[J].矿产勘查, 2016, 7(2):291-299.
关键词:金坑矿床;LA-ICP-MS锆石U-Pb定年;矿床成因;成矿模式;粤东地区
为了实现地质找矿“三年有重大进展、五年有重大突破、八年重塑地质矿产勘查开发格局”的宏伟目标,国土资源部在全国范围内先后设立三批国家级整装勘查区,以寻找国家紧缺的或鼓励的锡铅锌等多金属矿种。广东莲花山整装勘查区是2014年设立的第三批国家级整装勘查区,该区位于武夷成矿带南段,广东莲花山断裂带核心位置,区内构造活动复杂,矿床(点)分布密集,前人曾对该区域矿床成因与成矿地质体有过少量研究工作,自设立勘查区以来,该区找矿工作取得了重大突破,尤其是金坑锡铜铅锌多金属大型矿床的发现,为广东莲花山整装勘查区找矿起到示范指导作用,然而矿床主要侧重开展了地质普查工作,对成矿规律总结和找矿预测研究不多,特别是对成矿地质体的认识不深,矿床的成因一直存在争议。针对上述问题,笔者主要选取了金坑矿床的岩浆岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,并选取与锡石毒砂共生的辉钼矿进行Re-Os同位素定年,对比分析确定金坑矿床的成矿地质体,并开展主微量元素地球化学特征研究,总结成矿规律,分析矿床成因,建立“三位一体”找矿模式,有助于指导整装勘查区乃至粤东地区的找矿快速突破。
1.地质背景
莲花山断裂带是一个巨大的热动力变质构造带[1~2],广东莲花山断裂带南西段锡铜多金属矿整装勘查区北部位于莲花山主峰地段北山嶂-九龙嶂动力变质带[3]中,动力变质带呈北东-南西斜列的巨型构造透镜体,其间广泛发育糜棱岩带-糜棱岩化带-压碎角砾岩带和片理带、劈理带,常常伴有热蚀变。区内主要发育北东、东西、北西三种构造,以北东向构造带最为发育,包括一系列50°~60°走向的,以压性为主的断裂、动力变质带和褶皱构造,是区内最重要的构造成分;北西构造主要为走向300°左右的以张扭性为主的断裂构造;东西构造体系以次一级断裂构造为主,主要为近东西走向的挤压带和冲断裂,其形迹不甚发育。
上述构造体系,尤其是北东向构造带,经历了长期多次的形变活动。最早见于早侏罗世之后,直到现代尚有活动;东西构造最早见于晚侏罗世之后,直到第三纪尚见活动;北西构造群发生时间较晚,主要发生在第三纪后期。各体系在其生成发育过程中,交替或同时活动并具明显的复活性和继承性。
构造体系与成矿的关系:本区经历多次构造变动和长期的演变过程,各种构造形迹的多期活动对矿产的成生十分有利。縱观勘查区矿产分布,凡构造形迹发育地区,其已知矿床(点)的密集程度和矿化强度就相对增高;就体系控矿规律,新华夏系构造与矿产关系十分密切,它与东西构造交接复合地区对矿产的生成也较为有利。
2.成矿地质体
金坑锡铜铅锌矿床[4~5]位于广东莲花山断裂带整装勘查区北部,是粤东锡铜多金属成矿带近年来新发现的一处具中—大型锡铜铅锌多金属矿床,具有极好的找矿前景[6]。区内出露地层为上侏罗统高基坪群火山熔岩与火山碎屑岩,属高基坪群热水洞组。矿区总体地层走向30°~ 50°,倾向SE,倾角较缓,为20°~40°。矿区内断裂构造为区域断裂派生的次一级断裂,可分为NE向、NW向和近SN向三组。矿区动力变质强烈,主要表现为强烈的片理化带,形成极其发育的层间滑动构造,主要构造线方向与区域深断裂一致,为30°~40°,局部有变化,成为主要的容矿空间,矿体形态产状变化随滑动构造的变化而变化。岩浆岩多出露于矿区西北部,主要为中粗粒黑云母花岗岩、细粒黑云母花岗岩、花岗闪长斑岩、石英斑岩、闪长岩和辉绿岩。其中花岗闪长斑岩主要分布于矿区崆角和赤告岭区段,细粒花岗岩主要分布于马山、崆角及黄竹嶂区段。
2.1成矿地质体的厘定
(1)细粒花岗岩与矿化空间关系
矿区有4个矿化区段,分别为马山、崆角、赤告岭、黄竹嶂。马山[7]、赤告岭矿段矿体主要赋存于细粒花岗岩体外接触带的上侏罗统高基坪群层间滑动构造中,岩性主要为石英斑岩、流纹斑岩、片岩和板岩、粉砂岩、炭质泥岩等。在野外可见细粒花岗岩顶部呈岩枝沿剪切破碎裂隙贯入,其与围岩接触部位矿化蚀变强烈;崆角区段的矿体主要赋存于细粒花岗岩及其上部的花岗闪长斑岩滑动破碎带中;而黄竹嶂区段的矿体赋矿围岩为细粒花岗岩体及其外接触带地层,云英岩化强烈。因此,从空间上来看,本区矿化与细粒花岗岩关系密切。
(2)细粒花岗岩与矿化时间关系
通过对矿床中与锡石毒砂共生的辉钼矿进行Re-Os同位素定年,结果为141.3±1.0 Ma(图1)。对矿区主要岩浆岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,其中,流纹质晶屑凝灰岩年龄为157.2±1.0 Ma(图2a),流纹斑岩年龄为154.1±1.2 Ma(图2b),石英斑岩年龄为150.6±1.2 Ma(图2c),花岗闪长斑岩年龄为147.5±0.5 Ma(图2d),中粗粒黑云母花岗岩年龄为144.1±0.5 Ma(图2e),细粒花岗岩年龄为141.0±0.3 Ma(图2f)。可见,辉钼矿Re-Os等时线年龄与细粒花岗岩结晶年龄非常接近,在误差范围内一致。成岩成矿年代学表明,金坑矿区成岩作用均形成于燕山晚期的晚侏罗—早白垩世初期,而成矿作用为早白垩世初期,成矿与细粒花岗岩关系最为密切。
综上,金坑矿区矿化与细粒花岗岩具有密切的空间和时间关系,分异程度极高,推测其为本区的成矿地质体。
2.2成矿地质体特征
(1)野外产出特征
从野外产状来看,细粒花岗岩主要分布于马山、崆角及黄竹嶂区段。花岗闪长斑岩位于细粒花岗岩上部,在野外见后者侵入前者中,界线截然,两者均呈岩株状产出;两者均与地层呈侵入或断层接触。从野外接触关系亦可看出细粒花岗岩为本区岩浆演化最晚期的产物。
(2)地球化学特征
通过对细粒花岗岩进行主微量元素分析[9],结果表明,金坑细粒花岗岩石具有高硅富碱特点,属于弱过铝质高钾钙碱性系列;稀土元素配分表现出平坦的“V”字型,轻重稀土分异不明显,负Eu异常显著;强烈富集Rb、Th、U、K、Pb大离子亲石元素和放射性元素,强烈亏损Ba、Sr、Ti、P、Eu、Nb、Ta等元素。上述特征表明:①细粒花岗岩显示出壳源特征;②细粒花岗岩属于高分异演化花岗岩。一般而言,酸性程度高的高演化岩浆有利于成矿金属元素的富集,为成矿提供有利的物源和热源。
在Rb-(Y+Nb)构造环境判别图上(图3),形成于早白垩世的金坑花岗质岩体样品均落入后碰撞花岗岩区域,表明二岩体应形成于古太平洋板块向欧亚大陆俯冲作用有关的陆内造山后的区域伸展的地球动力学背景,具有活动大陆边缘向后造山伸展环境转变的特征,这与整个粤东地区乃至整个华南地区在晚侏罗—早白垩世构造应力从相对挤压向伸展转变的构造背景是一致的。
3.成矿构造与成矿结构面
(1)成矿构造
矿区控矿构造主要为断层、韧性剪切带,矿区断层与矿化关系密切为NE向、NW向;韧性剪切带控矿,呈NE向展布的层间滑动断层及其伴生的节理、裂隙、挤压形成的糜棱面理及片理面、变形碎裂的矿物裂隙,韧性剪切作用先期挤压形成的构造面,经后期张开活化,为矿液的运移、沉淀及富集提供了通道及空间。
(2)成矿结构面
上侏罗统热水洞组第3岩性段利于层间破碎带的发育,由于后期构造活动影响形成小的破碎带、不平整的断面、断层与层间滑动带交汇部位。
4.成矿作用特征
(1)矿床基本特征
矿化以锡石—硫化物型为主,少量石英脉型锡、钼、钨矿化。矿体两组:马山段矿体呈层、透镜状、脉状产出,走向长100m~1000m,厚1~3m,走向5°~40°,倾向SE,倾角25°~45°;崆角段矿体呈脉状、透镜状产出,走向290°~310°,倾向NE,倾角45°~50°,延长>600m,延深>250m,矿体厚度1.3m。矿石构造为脉状、块状、团块状、浸染状和角砾状,结构为半自形晶粒结构、它形结构、片状、板状结构。金属矿物为锡石、毒砂、磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿、辉钼矿,脉石矿物为造岩矿物和石英、黑云母、绿泥石、斜长石、白云母、绢云母、石榴子石、金红石。从马山东南向崆角方向,矿化为毒砂—锡石→黄铁矿—黄铜矿→方铅矿—闪锌矿化;垂向自上而下为毒砂—锡石→黄铜矿—闪锌矿—方铅矿→铜矿化围岩蚀变有硅化、绿泥石化、萤石化、碳酸岩化及石榴石化及云英岩化。成矿期为动力变质期、岩浆热液成矿期、表生成矿期,岩浆热液成矿期分为四个阶段。
(2)矿床地球化学特征
①成矿元素化学成分标志特征:区内Cu、Ag、Sn、Pb、Zn都具有较好的正相关性[6],金属元素在钻孔垂向中的变化皆具有比较一致的涨跌关系。在马山段,矿化以Cu、Pb、Zn为主、Sn为辅;崆角段,矿化以Zn为主、Pb次之、Sn较低。②成矿物质来源:细粒花岗岩、中上侏罗统热水洞组第二岩性段、第三岩性段地层中的火山熔岩和火山碎屑岩以及花岗闪长斑岩为成矿提供了一定的物质来源。③硫同位素:硫化物S同位素δ34SV-CDT(‰)值呈较好的塔式分布,且主要集中在0‰~+4‰,主要来源于深源岩浆硫。④铅同位素:硫化物铅同位素富含放射性成因铅,具有地壳来源铅的特征,火山岩与花岗岩均可能提供了部分成矿物质。
(3)成矿流体
对不同阶段的石英中的流体包裹体进行测温,石英—锡石—毒砂阶段均一温度为345℃,锡石—磁黄铁矿阶段均一温度为310℃,锡石—黄铜矿—闪锌矿—方铅矿阶段均一温度为260℃,碳酸盐—硫化物阶段均一温度为200℃,表现为中高温成矿。流体盐度较低,一般不超过10 Nacl wt.%。
对岩浆热液成矿期不同阶段的石英进行H-O同位素,成矿流体是岩浆流体与大气降水混合的产物,且从早阶段到晚阶段,成矿流体从岩浆流体向大气降水区域演化,早阶段以岩浆流体为主,而晚阶段以大气降水为主。
5.成矿模式及找矿预测模型
5.1矿床成因、成矿模式及成矿规律
通过对矿区成矿地质体的厘定及成矿作用特征标志的建立,认为金坑矿床成因类型[8]为受动力变质带控制的岩浆期后热液裂隙充填(交代)的铜、锡、铅锌硫化物型矿床。
成矿过程大致为:从晚侏罗到早白垩世,受区域内大规模的NE向走滑作用影响,矿区内形成一系列呈NE向的韧性剪切断裂,并在脆性地層中形成层间滑动带,主要分布在中上侏罗统热水洞组第三岩性段中。随着花岗岩浆的侵入和上拱,原来的挤压逆冲断层转变成上盘向下滑动的正断层,使原因紧闭的断层产生开放的空间。同时在白垩纪,研究区内岩浆由早期的中酸性演化为酸性,金属元素Sn、W、Cu、Pb、Zn随着岩浆演化而不断浓集。当岩浆上升到浅部时,由于岩浆中内压减小使成矿溶液从岩浆中脱离出来,加之岩浆的热作用导致地层中的封存水和断层系统中的大气降水开始在上覆地层中形成对流循环,并从地层中的淬取出金属元素,成矿溶液在构造应力驱动下沿断裂带上升充填形成脉状矿体。 5.2“三位一体”找矿预测[9]地质模型
在上述研究基础上,在成矿模式的指导下,我们初步总结出金坑矿区“三位一体”找矿预测地质模型[9],模型中成矿地质体为细粒花岗岩,成矿构造及成矿结构面为糜棱岩化—片理化带及断层,成矿作用[10]特征标志主要为热水洞组地层中沿动力变质带或断层层间滑动带热液充填交代形成的各种矿化蚀变。“三位一体”找矿预测地质模型的核心集细粒花岗岩、断裂带/糜棱岩带/片理化带以及蚀变矿化标志于一体,主要内容是:①找矿工作应该围绕细粒花岗岩与围岩的接触带附近开展,找矿重点应放在细粒花岗岩周围有中上侏罗统热水洞组第二、三岩性段与花岗闪长斑岩发育的地带;②找矿应当紧密围绕糜棱岩带及其附近的次级脆—韧性断裂,主要包括马山矿段NE向断层、糜棱岩带和崆角矿段的NW向断层,尤其是几组断层交汇部位;③岩石中发育有较强的硅化、绿泥石化、石榴石化与成矿的关系密切,可作为直接的找矿标志,同时地表氧化铁锰帽和硅化铁锰质裂隙带是寻找隐伏矿体的重要标志。
参考文献:
[1]邱元禧,邱津松,李建超,等.广东莲花山断裂带中、新生代多期复合变形变质带的基本特征及其形成机制的探讨[J].地质力学学报, 1991:93-106.
[2]黄玉昆,张珂.广东莲花山断裂带的新构造运动特征[J].华南地震, 1990(2):25-34.
[3]汪礼明,王军,王核,等.广东莲花山断裂带动力变质成矿作用新认识[J].地质论评, 2016, 62(b11):90-92.
[4]丘增旺,王核,李莎莎,等.广东揭西县金坑铜锡铅锌矿床勘查和研究新进展[J].矿床地质, 2014(s1):955-956.
[5]张卫凯,陈少青.广东省揭西县金坑铜锡铅锌矿床地质、地球化学特征及成因?[J].华东地质, 2015(2):137-143.
[6]古润平,卜安,陈少青.广东省揭西金坑铜锡铅锌矿区矿床地质特征与远景预测[J].华东地质, 2009, 30(2):109-114.
[7]王涌泉.广东金坑矿区马山区段矿体地质特征及成因[J].现代矿业, 2015(7):106-107.
[8]卜安.广东省揭西县金坑铜锡铅锌矿床岩石特征及含矿性分析[J].矿产与地质, 2014(3):330-333.
[9]钱龙兵.广东揭西县金坑锡铜多金属矿床成矿作用特征与找矿预测研究[D].中国地质大学, 2015(10).
[10]毛景文,华仁民.浅议大规模成矿作用與大型矿集区[J].中国基础科学, 2004, 18(06):291-299.
[11]陈少青, CHENShao-qing.广东金坑矿区动力变质构造蚀变带特征与成矿关系[J].矿产勘查, 2016, 7(2):291-299.