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＊

2015-03-19张卫凯陈少青

华东地质 2015年2期

张卫凯，陈少青

（广东省有色金属地质局九三一队，汕头 515041）

莲花山深断裂带为环太平洋成矿带的一部分，是重要的内生金属矿床成矿带。广东省揭西县金坑铜锡铅锌矿床是近年来在莲花山断裂带西南段最新发现的岩浆热液型矿床。经过近几年的地质勘查工作，目前已基本查明该矿床的地质特征和成矿地质条件，已圈定工业矿体24条，初步资源储量估算已达中型规模。

目前，对该矿床的研究多侧重于矿床的成矿地质特征、成矿远景预测和找矿潜力评价等方面［1－4］。笔者通过对该矿床地球化学特征进行研究，探讨该矿床的类型和成因，为该区找矿工作提供借鉴。

1 地质背景

揭西县金坑铜锡铅锌矿区处于亚洲大陆东南边缘活动带，区内以断裂为主，主要呈NE 向分布。莲花山深断裂带是该区重要的构造，其沿着莲花山山脉经丰顺、梅县、大埔，进入福建省华安、南靖一带，向西南至海丰、惠东、宝安等县［2］；莲花山深断裂带在广东省境内延长约500km，宽约20～40km，局部达60km；区内主要由发育于莲花山山脉两侧、大致平行、倾向相背的两条“双轨状”亚带组成，二者相距约20～40km。北亚带位于莲花山山脉北西侧，称为五华－深圳深断裂亚带，倾向NW，倾角20°～80°；南亚带位于莲花山山脉南东侧，称为大埔—海丰深断裂亚带，倾向SE，倾角40°～70°。单个亚带宽度约10～20km。区内与主干构造线斜交的次级NW 向、EW 向断裂发育，即莲花山深断裂南亚带走向NE55°左右，主要由两条近于平行的河田断裂和河婆断裂及与二者斜交的早禾坑断裂组成（图1）。

NE向河婆断裂：分布于区域南东部，延长＞42 km，断层面走向略显弯曲，西南部倾向SE，北东部倾向SEE，倾角30°～55°，断层面在地貌上表现为平整的断层崖。

EW 向早禾坑断裂：分布于区域中东部，呈东西向延伸，倾向S，倾角35°～45°，延长15km，其西端被花岗岩侵入，东端与官草湖群底部界线相切。

该区断裂具多期性活动特点，燕山期不同期次、大规模中酸性岩类侵入火山活动。区域构造动力变质作用形成糜棱岩化带、片理化带、劈理带、混合岩化带及压碎角砾岩带。卷入变质带的地层主要有晚三叠—晚侏罗世沉积火山岩系。

2 矿区地质特征

2．1 地层

矿区出露的地层，除第四系残坡积层与冲积层外，均为上侏罗统高基坪群火山熔岩与火山碎屑岩，总体地层走向30°～50°，倾向SE，倾角较缓，为20°～40°。根据岩性及组合特征，与区域地层对比，属高基坪群上亚群上段。自下而上可分为五个岩性层：

图1 金坑矿区区域地质简图（据文献［3］修编）Fig．1 Regional geological sketch map of Jinkeng mine field

2．2 构造

矿区构造受区域深断裂控制，主要构造线方向与区域深断裂一致。矿区有莲花山深断裂南亚带的河婆断裂和早禾坪断裂，其断裂规模较大，对矿区的地层、构造产生不同程度的影响。矿区断裂主要为区域断裂派生的次一级断裂，可分为NE 向（F5、F7）、NW－NWW 向（F1、F2、F3、F6、F26、F27）和近SN向（F4、F8、F22）三组，控制矿体形态、产状的变化。

2．3 岩浆岩

岩浆岩多出露于矿区西北部，主要有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。

3 矿床地质特征

3．1 矿体形态、产状、规模及品位

目前矿区发现的矿（化）体主要为分布在马山、崆角、赤告岭、黄竹嶂4个区段的24条矿（化）体，其中马山区段11条、崆角区段6条、赤告岭区段4条、黄竹嶂区段3条，通过山地工程和深部钻探工程揭露，掌握和控制了马山区段矿体的形态、产状、规模和品位。

马山区段矿化带呈NE 向，长1 500 m，宽200～50m（南西部较窄，北东部较宽），已发现11条矿体（V1、V4、V2、V14、V16、V17、V18、V19、V20、V21、V22），主要以V1、V4两矿体为主（图2）。矿体产于上侏罗统高基坪群的流纹岩、流纹斑岩的层间滑动带内，呈多层产出，呈似层状、透镜状和脉状。现以V1和V4矿体为例，说明如下：

图2 揭西县金坑铜锡铅锌矿区马山区段15、3号勘探线剖面图Fig．2 Profile of exploration line 15and 3in mashan section，Jinkeng copper－tin－lead－zine deposit，Jiexi County

V1矿体：呈脉状赋存于上侏罗统高基坪群的流纹岩、流纹斑岩的层间滑动带内，受层间滑动带控制，由数个连续或间断的扁豆状构成，呈似层状、透镜状和脉状。矿体走向NNE，倾向100°～130°，倾角25°～40°，矿体形态变化较大，沿走向、倾向具尖灭再现、分支复合现象，局部可形成较稳定的似层状矿体。当扁豆状矿体连续性好时，则矿体品位较高。矿体沿走向延长约1 300m，沿倾向延伸约435m；赋存标高131．2～－216．3 m，矿体埋深0～347．5 m，厚度为0．70～2．14m，平均厚度为1．13m；平均品位：Cu 0．51%、Sn 0．36%、Pb 0．66%、Zn 0．56%、Ag 82．36×10－6。矿体的Cu、Sn品位均达到工业要求，是该区段最具工业价值的矿体。通过估算探获推断的内蕴经济资源量（333）金属量：Cu 4052．9t、Sn 1331．2t、Pb 2654．6t、Zn 1732．3t、Ag 64．25t［4］。

V4矿体：是该区段具有工业价值的矿体，分布于马山西侧、V1矿体上部，并与V1矿体近平行产出，其产状与V1类似。矿体呈脉状，走向NNE，倾向95°～110°，倾角30°，矿体延长约1 000 m，沿倾向延伸约350m，赋存标高122．4～－277．3m，垂幅399．7m，埋深0～399．7m；厚度为0．72～5．03m，平均厚度为1．75m；平均品位：Cu 0．54%、Sn 0．18%、Pb 0．44%、Zn 0．73%、Ag 31．53×10－6。通过估算，探获推断的内蕴经济资源量（333）金属量：Cu 4825．0t、Sn 1537．56t、Pb 472．8t、Zn 783．1t、Ag 29．82t。

3．2 矿石类型

矿石类型主要为块状、细脉—浸染状铜锡铅锌硫化物矿石；工业类型为铜锡铅锌多金属硫化物矿石；工业品级为品位中等的铜锡铅锌工业矿石。

3．3 矿石组分

矿石矿物主要有黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、毒砂、磁黄铁矿，其次为蓝铜矿、锡石、孔雀石、铜蓝、辉钼矿等，脉石矿物主要有石英、绿泥石、绢云母、石榴子石等。

3．4 矿石结构、构造

矿石结构主要为半自形—它形粒状结构及包含结构、溶蚀填隙结构、残余结构等；矿石构造主要有脉状构造、星点状及浸染状构造、角砾状构造、块状构造。

根据金属矿物的产出状态、相互关系、镜下矿石结构构造及分布规律，发现金坑矿区金属硫化物生成于高中温成矿阶段，其晶出的大致顺序为：锡石、辉钼矿→黄铁矿、毒砂→磁黄铁矿、黄铜矿→闪锌矿、方铅矿→辉钼矿（部分）。

3．5 围岩蚀变

矿区赋矿或近矿围岩蚀变明显，不同矿化类型、不同区段的蚀变类型不同，主要有硅化、绿泥石化、石榴石化、绢云母化及碳酸岩化，其次为钠化、云英岩化、萤石化。硅化、绿泥石化、石榴子石化是该区与成矿作用关系最为密切的蚀变类型，形成于层间破碎带内。蚀变分带沿矿体表现为从中间向两侧依次是硅化→绢云母化→绿泥石化、石榴子石化。

4 矿床地球化学特征

4．1 常量元素地球化学特征

区内花岗岩类常量元素分析结果见表1。从表1可以看出，研究区花岗岩SiO2含量（70．85%～75．42%）较高，Al2O3含量为12．65%～13．99%，MgO、Fe2O3含量较低，分别为0．06%～0．66%和1．57%～3．49%。此外，花岗岩中大部分K2O 含量（2．88% ～5．51%）高于Na2O 含量（2．75% ～3．27%）。花岗岩在QAP 图中落在碱长花岗岩和二长花岗岩范围内（图3），在A／CNK－A／NK 图中均落在过铝质花岗岩区（图4）。

表1 金坑矿区常量元素分析结果（wt%）Table．1 Major element analysis results of Jinkeng deposit

研究区花岗闪长岩SiO2含量62．77% ～69．00%，Al2O3含量变化较大，为15．35% ～17．08%，CaO 含量1．72%～3．50%、Fe2O3含量4．96%～6．54%、Na2O 含量1．37%～2．26%、K2O含量3．44%～4．00%。与该区花岗岩相比，花岗闪长岩相对富Al2O3、CaO、MgO 和Fe2O3，为铝过饱和型和高钾型，为同熔型花岗岩类的典型特征［5］，因此，认为本区花岗闪长岩为地壳物质在动力作用下熔融形成的。花岗闪长岩在QAP分类图中落在二长花岗岩和正长花岗岩范围内（图3），但大部分岩石的SiO2含量＜65%。岩相分析显示岩石普遍含有较高的暗色矿物，故将其归为花岗闪长岩类。

图3 金坑矿区花岗岩及花岗闪长岩的QAP 分类图解（○花岗岩；＋花岗闪长岩）Fig．3 QAP classification diagram of granites and granodiorites in Jinkeng deposit

图4 金坑矿区花岗岩及花岗闪长岩的A／CNK－A／NK图解（○花岗岩；＋花岗闪长岩）Fig．4 A／CNK－A／NK diagram of granites and granodiorites in Jinkeng deposit

4．2 微量元素与稀土元素特征

研究区花岗岩的稀土元素含量较高，轻稀土含量尤高，部分样品La含量高达75．5×10－6，在稀土元素球粒陨石标准化配分图上表现为向右倾斜，Eu具有低—中等亏损（图5a），可能代表样品在形成过程中发生少部分斜长石分异作用。在花岗岩微量元素原始地幔标准化蛛网图（图5b）上，总体表现为负斜率的分布型式，亏损高场强元素Nb、Ta、Zr等，另外还有明显的Ba、Sr、Eu元素的亏损，表明岩浆演化过程中斜长石发生部分分异。花岗岩的另一个特点是明显富Pb、Th、La等元素，可能与岩浆起源于地壳有关。研究区花岗岩具有高钾和过铝质的特征，说明该区花岗岩可能形成于地壳部分熔融。

图5 金坑矿区花岗岩稀土元素球粒陨石标准化配分曲线（a）及微量元素原始地幔标准化蛛网图（b）Fig．5 Chondrite－normalized REE distribution patterns（a）and primitive mantle－normalized trace elements spider diagram（b）of granites in Jinkeng deposit

研究区花岗闪长岩的稀土元素含量较为相近，表现在稀土配分曲线上接近，并具有负斜率分布型式，轻稀土分异明显，重稀土间分异不明显而呈近于水平。与花岗岩相比Eu亏损较小（图6a），说明在花岗闪长岩形成时斜长石未曾发生明显分异。在花岗闪长岩微量元素原始地幔标准化蛛网图（图6b）上，总体表现为负斜率的分布型式，而且岩石间几乎未发生明显的分异，其微量元素含量高度一致。岩石亏损高场强元素Nb、Ta、Zr等，Ba、Sr、Eu略有亏损，但亏损程度明显弱于花岗岩，此亦与前已提到的花岗闪长岩在形成时斜长石未发生过明显分异相一致。与花岗岩类似，花岗闪长岩同样明显富Pb，Th、La也呈正异常。

图6 金坑矿区花岗闪长岩稀土元素球粒陨石标准化配分曲线（a）及微量元素原始地幔标准化蛛网图（b）Fig．6 Chondrite－normalized REE distribution patterns（a）and primitive mantle－normalized trace elements spider diagram （b）of granodiorites in Jinkeng deposit

4．3 成矿元素特征

矿区主要岩体成矿元素含量分析见表2。从表2可以看出，矿区花岗岩的W、Mo、Sn是全球花岗岩平均含量的10～50倍，Cu、Pb、Zn的含量也是全球花岗岩平均含量的2～4倍（已扣除矿化花岗岩的含量）。局部地段花岗岩本身具有Cu、Pb、Zn矿化，若将其包括在内则花岗岩的Cu、Pb、Zn含量是全球平均含量的20～30倍。因此，该矿区花岗岩成矿元素丰度值高且富集，可能为矿区成矿源岩。

矿区花岗闪长岩的成矿元素丰度低于花岗岩，主要成矿元素Cu、Pb、Zn分别是全球花岗岩平均含量的4～5倍，这些成矿元素含量在花岗闪长岩中变化较大，可能也是潜在的矿源岩之一。

4．4 硫同位素特征

金坑矿区不同矿体的硫同位素值见表3。从表3可知，不同矿石的硫化物硫同位素组成δ34S（‰）为0．96‰～2．79‰，变化范围较小，说明硫来源比较单一，未发生明显分馏作用［6］，且处于低氧逸度环境，其值接近于下地壳部分熔融硫［7］；由于该区未发现有硫酸盐矿物，硫化物的硫同位素组成代表了成矿流体的总硫同位素组成，故指示硫源具有较均一的深源岩浆特点［8］。

表2 金坑矿区花岗岩和花岗闪长岩的成矿元素含量（×10－6）Table 2 Contents of ore－forming elements from granites and granodiorites in Jinkeng deposit

表3 金坑矿区不同矿体硫同位素组成分析结果Table 3 Analytical results of sulfur isotopic composition from different ore－bodies in Jinkeng deposit

5 控矿因素

5．1 成矿物质来源

硫同位素特征指示硫可能来自下地壳的深源岩浆，通过该区高钾过铝质花岗岩锆石U－Pb年龄分析其成岩年龄为130．7±2．6 Ma。通过铜铅锌硫化物矿石中的闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿单矿物样品的Rb－Sr测定年龄为119．1±6．8 Ma。同位素年龄测定结果说明成矿作用与燕山晚期岩浆活动接近，可见揭西金坑铜锡铅锌矿区成矿流体硫源主要来自地壳同熔形成的花岗岩体。

5．2 控矿因素

（1）矿化明显受断裂破碎带控制

马山控矿构造主要受韧性剪切带控制，在韧性剪切作用下形成一系列NE 向层间断层，层间滑动破碎带和片理化带是成矿期良好的容矿及导矿空间，几乎所有的矿体都赋存于NE向层间滑动带内，很大程度上决定了矿体的产出状态。

（2）矿化与岩体关系密切

花岗岩是成矿的重要控矿因素，矿体主要围绕花岗岩分布；马山区段几个矿化类型及矿体分布都与花岗岩有关。已揭露的矿化表明：一是矿化均形成在花岗岩与围岩的接触带外侧，靠近岩体矿化规模、矿脉厚度、矿石富集程度都有变高趋势，如马山的V4、V1，崆角的V5矿脉均如此；二是向花岗岩体内部矿化消失。另外，由上已知成矿物质来源于花岗岩浆热液，为成矿元素的供给创造了良好的条件。