福建沙县华口矿区变质岩层的成矿性研究

范明森，王翠芝，李小宁

（福州大学紫金矿业学院，福州350116）

福建沙县华口矿区变质岩层的成矿性研究

范明森，王翠芝，李小宁

（福州大学紫金矿业学院，福州350116）

万全群是福建省重要的矿源层，但该群在华口银多金属矿床的形成过程中是否提供成矿物质来源并不清楚。笔者通过电子探针、硫同位素等多个方面对变质岩层的成矿性进行分析，研究表明：1）变质岩层中磁黄铁矿和黄铁矿的分布受热液充填所致，两者Cu、Pb、Zn的含量变化与矿物之间的交代关系有关，此次热液活动与银矿化没有直接关系，依据磁黄铁矿和黄铁矿的分布来找矿是不合理的；2）华口银多金属矿其硫化物的δ34S值在-1‰～2.5‰范围内变化，指示成矿流体的硫源单一，也显示出深部岩浆来源的特征，说明该矿的矿体均为同源同期形成；3）依据构造找矿可行性更高。

福建省；华口矿区；万全群；成矿性

早寒武纪的变质岩层长久以来都是福建省找矿的重点，尤其是马面山群，作为福建省重要的矿源层，近些年来已受到多名学者的关注和研究［1-7］。福建省西北部中新元古代地层，以往多数人认为东、西部地层存在差异，属于两个地层小区，因而福建省地质矿产勘查开发局于1998年正式将政和—大埔断裂带以西的地层建立为万全（岩）群，东部地层称马面山（岩）群。但是，通过研究表明［8-10］，万全群与马面山群具相似的地质和地球化学特征，仅某些中基性火山岩、钙镁硅质岩层在东、西部发育程度不同而已，这也说明万全群与马面山群同样具有较好的找矿前景。

华口矿区南部广布的万全群中发育大量细脉浸染状黄铁矿和磁黄铁矿，而对于变质岩层在成矿过程中是否起到提供成矿物质来源的作用以及这些黄铁矿、磁黄铁矿与银的成矿关系都尚未可知。显然，该区的变质岩层的成矿性研究对于变质岩地区的找矿工作具有很大的指导意义。因此，本文结合矿区资料、对矿体与变质岩的野外观察，拟通过针对黄铁矿和磁黄铁矿电子探针分析和硫同位素分析，以此来研究本区变质岩层的成矿性。

1 区域地质概况

福建沙县华口矿区位于闽西南大田—龙岩坳陷带的沙县—永定复式向斜中，北北东向政和—大埔断裂带贯穿本区（图1）。区域地层主要出露中—晚元古代万全群，呈“天窗”状分布于华口矿区南部，其进一步划分为下峰（岩）组和黄潭（岩）组，岩性主要为黑云斜长变粒岩和片麻岩等。万全群之上断续分布着天瓦栋组至童子岩组的岩层，各层之间多呈不整合接触关系。

区域的断裂构造十分发育，印支期及其以后，特别是燕山期，地壳活动频繁而强烈，以（韧）脆性变形为主，形成一系列北东、北北东和北东东向为主体的脆性、韧性断裂、推覆滑脱构造、褶皱构造，这一方向的构造为矿液运移、矿体赋存起了促进作用，也因此严格控制着矿体的空间位置；晚期构造较弱，主要呈北西向，断裂规模较小，可见穿插交错矿体，其形成时间晚于成矿期。

区内侵入岩较发育，受北北东向构造控制明显，呈不规则状北东向展布，主要为志留纪二长花岗岩、晚侏罗世钾长花岗岩、早白垩世晶洞碱长花岗岩以及晚白垩世花岗斑岩。此外尚见辉绿岩脉、正长斑岩脉、闪长岩脉、花岗斑岩脉及石英脉等侵入。

图1 华口矿区地质背景概图Fig.1 The sketch map of geological background of Huakou Orefield

2 矿床地质特征

沙县华口矿区主要出露地层为中—晚元古代万全（岩）群黄潭（岩）组（Pt2-3h），分布于矿区南部（图2），岩性组合以黑云二长变粒岩、黑云斜长变粒岩为主。矿区北部分布早白垩世罗在下中细粒晶洞碱长花岗岩，花岗岩受蚀变作用明显，靠近斑岩体部位可见大范围钾化。近地表处则发育青磐岩化，局部叠加于钾化之上。北东东向断裂构造是矿区内最为主要的控矿构造。其中1号矿体和2号矿体分别赋存于F1、F2中，F3横贯矿区为近东西向断裂，力学性质则表现出先张后挤的特征。F1、F2产状基本一致，力学性质上皆表现为先挤后张的特点，F3为该矿的配矿构造，F1、F2为F3的次生断裂，而矿区外围分布多条北北东向的深大断裂，其中与F3连接的深大断裂极有可能是华口银多金属矿的导矿构造。

图2 华口矿区地质概图Fig.2 Geological sketch map of Huakou Orefield

华口银多金属矿床共分三个矿体，1、2号矿体为主要矿体，分布于花岗岩中，两者皆受断裂控制，呈脉状、透镜状产出；3号矿体则分布于黄潭组的变粒岩中。三个矿体的金属矿物成分相似，主要为黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿、方铅矿和黄铜矿，偶见辉银矿、螺状硫银矿以及自然银，主要金属硫化物的交代顺序为方铅矿—黄铁矿—磁黄铁矿—黄铜矿—闪锌矿—方铅矿—黄铁矿。脉石矿物则以石英、方解石为主，方解石偶见叶片状结构（图3a）。矿石矿物多呈粒状结构，局部可见骸晶结构、揉皱结构以及压碎结构。矿物之间的相互交代作用常形成交代港湾状结构、交代残留结构等。矿石构造以热液型角砾构造（图3b）、团块状构造为主；金属矿物赋存于变粒岩中则多以不规则细脉浸染状构造分布（图3c）。另外，矿体内常可见保存较为完好的晶洞构造，金属矿物则多充填于含石英之间的间隙中（图3d），说明赋存矿体的断裂以拉张性为主。

3 样品分析

本次电子探针分析和硫同位素分析所采用的样品主要采自华口矿区470中段、514中段以及560中段的平硐内，将需要电子探针分析的样品磨制成探针片，在室内详细的显微镜鉴定基础上，在福州大学紫金矿业学院进行电子探针分析，仪器型号JXA-8230，加速电压为15kV，加速电流为20nA，电子束直径为5μm。

硫同位素分析所需的硫化物包括黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、方铅矿以及闪锌矿。将样品粉碎至0.10～0.15mm，经清洗、干燥之后，在双目镜下挑选新鲜纯净的硫化物单矿物样品，纯度达99%以上。硫同位素分析在中国地质科学院矿产资源研究所中完成。

4 分析结果

4.1 电子探针

电子探针的分析结果见表1。从表1中可知，黄铁矿和磁黄铁矿中的Pb含量分布较为平均，其中黄铁矿中的Pb含量变化范围为0.096%～0.305%，而磁黄铁矿的Pb含量分布在0.065%～0.144%，相对较少。Cu元素只在3号矿体的黄铁矿和1号矿体的磁黄铁矿中分布，而且磁黄铁矿其含铜量（0.055%～0.066%）要高于黄铁矿（0.009%～0.034%）。Zn在黄铁矿和磁黄铁矿中分布较少，也未发现明显的规律。上述一些现象可能与矿物之间的交代顺序有关，从“方铅矿—黄铁矿—磁黄铁矿—黄铜矿—闪锌矿—方铅矿—黄铁矿”这些交代顺序就可以看出，方铅矿与黄铁矿的关系显然要比磁黄铁矿要紧密些，因而在矿物形成的过程中黄铁矿中难免会多含些Pb元素，而黄铜矿常交代磁黄铁矿，故而其中的Cu含量要高一些。

图3 华口银多金属矿床矿石结构构造Fig.3 Structures and textures of sulfide ores in Huakou Silver Polymetallic Deposit

表1 华口银多金属矿床黄铁矿和磁黄铁矿电子探针分析结果Table 1 Electron microprobe analyses result of ion pyrite and pyrrhotine from the Huakou Silver Polymetallic Deposit /%

Ag元素分布在3号矿体中有一定规律，在3号矿体的围岩中的黄铁矿无论其形态如何均不含Ag，而在3号矿体的矿石样中黄铁矿和磁黄铁矿大部分含有Ag。根据Ag元素的这些分布规律可以做出以下推测论证：变质岩层若在成矿作用过程中提供Ag元素，那么围岩中的黄铁矿作为变质岩层中最可能携带成矿物质的矿物（黑云母蚀变成黄铁矿，黄铁矿和磁黄铁矿在不同情况下会互相转变），无论是通过热液充填交代形成，还是在区域变质作用下形成，其本身都应该会含有Ag元素，而本次电子探针的分析结果却显示围岩中的黄铁矿均不含银，这说明该矿床的银极有可能来源于深部的岩浆热液，而与围岩的关系不大。3号矿体中的自形且颗粒较大的黄铁矿一般为早期形成［11］，在被热液运移的过程中银通过某种方式进入了黄铁矿中，因而矿石样中的黄铁矿含有少量的Ag。

表2 华口银多金属矿床金属硫化物硫同位素组成Table 2 Sulfur isotope composition of Huakou Silver Polymetallic Deposit

4.2 硫同位素

硫同位素的分析结果显示，华口银多金属矿床硫化物的δ34S值变化范围为-1‰～2.5‰（表2），硫化物的δ34S值总体表现为稳定均一，接近0值。这一现象指示成矿流体的硫源单一，总体显示出深部岩浆来源的特征［12］。黄铁矿和闪锌矿的δ34S值变化相对较大，这可能是因为所选样品期次不同所致。而对比1号矿体和3号矿体中的硫化物的δ34S值可得，1号矿体和3号矿体的成矿物质来源具有同源性，两个矿体其形成应处于同一时期。另外，华口银多金属矿各类硫化物其δ34S的均值显示黄铁矿（1.43‰）＞磁黄铁矿（1.25‰）＞黄铜矿（1.1‰）＞闪锌矿（0.15‰）＞方铅矿（-0.9‰）的特征，表明硫同位素可能达到了分馏平衡［12］。

5 讨论

早寒武纪的老变质岩层在福建省被认作是重要的矿源层，在华口矿区内，黄潭组的变质岩层在近矿体处常可见大量不规则细脉状、浸染状的黄铁矿和磁黄铁矿分布，而公司所测得的激电数据也显示着该区有较大的找矿前景，因此在表面上看，矿区内老变质岩层为矿源的可能性很大。笔者根据野外观察和上述研究数据对以下三点进行讨论，以期对变质岩与成矿的关系有更为深刻的认识。

5.1 激电异常对成矿的指示意义

变质岩层中的激电异常带呈北东东向展布，在北东向异常数值偏高，往西南处数值逐渐降低并尖灭。在区内，银矿体的存在、磁黄铁矿和黄铁矿的聚集都可能是导致激电异常的原因。事实上，坑道工程和钻探工程都验证了激电异常带下分布着大量的黄铁矿和磁黄铁矿，但其中的银含量很小，只有平硐内断续几个分布较好的银矿化。这说明黄铁矿和磁黄铁矿与银矿化关系并不紧密。从整体上看，该异常应是由某期热液活动所致，在镜下也可以明显看到它们以微细脉的形式穿插于变质岩层的裂隙中而并非交代作用的结果。热液由北东深部往西南浅部运移，造成激电异常带呈北东东向展布。

5.2 矿区内变质岩层中的成矿特征

根据上述分析结果可知，3号矿体与1、2号矿体的成矿物质来源具有同源的性质，而区内变质岩地层中的热液运移走向与1、2号矿体和F3的走向十分相似，可以推断此次热液活动与银矿化很有可能受同一北北东向断裂控制，但两者并非同一期次，因而依据磁黄铁矿和黄铁矿的分布来找矿是不合理的。这从另一方面也说明，变质岩层并未在华口银多金属矿床的形成过程中提供银等重要成矿元素，银元素与深部岩浆流体的关系更为紧密，因此，笔者认为在华口矿区中变质岩层仅仅起到赋矿构造的作用。我们不排除变质岩层在深部提供一些重要成矿物质来源的可能性，但这并不影响矿体的赋存状态，构造才是影响矿体分布的主要因素。

5.3 矿区变质岩层中的成矿特征、找矿方向及前景

近些年来，华口矿区变质岩层的探矿成果一直不是很理想。紫金地勘处根据激电异常带布置了大量的钻探工程，只发现岩芯中有大量的黄铁矿和磁黄铁矿分布，但随后的化验结果却并未看到较好的银矿化，仅有个别钻孔样中的铜达到边界品位。但是这并非说明该矿区变质岩层已经没有了找矿前景，而是找矿方向走偏了。笔者对8号硐中原先所界定的3号矿体进行了仔细观察，发现原先界定的3号矿体大多是浸染状的磁黄铁矿、黄铁矿所形成的矿石，而这一类型的矿石很难形成连续的可采的矿体。随后笔者对硐内的控矿构造进行了仔细的探索，发现了一个宽近0.6m的矿脉，该矿脉只因原先布样错误而被忽视，综合矿区资料可推测该矿脉为3号矿体的主矿脉且受北北东向断裂控制（该断裂暂定为F3-1），有较好的找矿潜力。另外，该矿脉的产状、矿石矿物组合以及脉石矿物组合与1、2号矿体非常相似，从而验证了笔者三个矿体同期同源且三者皆受北东东向断裂控制的观点。因此，先摸索控矿构造再结合其他探矿方法找矿可行性更高。

6 结论

1）变质岩层中磁黄铁矿和黄铁矿的分布受热液充填所致，两者Cu、Pb、Zn的含量变化与矿物之间的交代关系有关，此次热液活动与银矿化没有直接关系，依据磁黄铁矿和黄铁矿的分布来找矿是不合理的。

2）华口银多金属矿其硫化物的δ34S值在-1‰～2.5‰内变化，总体表现为稳定均一，接近0值。这一现象指示成矿流体的硫源单一，总体显示出深部岩浆来源的特征，也说明该矿的矿体均为同源同期形成。

3）在本矿区中，根据控矿构造进行探矿最为有效。

［1］黄庆敏.福建中—晚元古代马面山群地质特征及其控矿作用［J］.福建地质，2009，28（2）：81-91.

［2］黄树峰，陈玉水，林美龙，等.闽中地区次火山—热液金（银）矿床成矿系列及资源潜力［J］.中国地质，2005，32（1）：115-121.

［3］陶建华，胡明安.闽中地区中新元古代东岩组地层的含矿性研究［J］.中国地质，2006，33（2）：418-426.

［4］王鹤年，凌洪飞，周丽娅，等.福建马面山群Sm-Nd同位素年龄及其地质意义［J］.高校地质2003，9（4）：565-572.

［5］张 达，吴淦国，高天钧，等.闽中地区金属矿床成矿作用及区域成矿模式［J］.矿床地质，2006，25（增刊）：387-390.

［6］张生辉，石建基，狄永军，等.闽中裂谷块状硫化物型铅锌矿床的地质特征及找矿意义［J］.现代地质，2005，19（3）：375-384.

［7］张祥信.闽中地区新元古代马面山群的形成及构造变形演化研究［D］.北京：中国地质大学（北京），2006：1-120.

［8］张开毕，李学燮，李兼海.闽西北中新元古代马面山岩群的划分与对比［J］.福建地质，2002，21（3）：176-186.

［9］靳松，张利，钟增球，等.浙闽地区新元古代变火山岩系岩石地球化学特征及其地质意义［J］.矿物岩石，2008，28（1）：97-105.

［10］勒 松，张 利，钟增球，等.浙闽地区华夏地块新元古代变沉积岩地球化学特征及其地质意义［J］.地球科学——中国地质大学学报，2008，33（6）：764-774.

［11］高振敏，杨竹森，李红阳，等.黄铁矿载金的原因和特征［J］.高校地质学报，2000，6（2）：156-162.

［12］陕 亮，郑有业，许荣科，等.硫同位素示踪与热液成矿作用研究［J］.地质与资源，2009，18（3）：197-203.

Study on metallogenesis of metamorphic rock stratum in Huakou Orefield，Sha County，Fujian Province

FAN Mingsen，WANG Cuizhi，LI Xiaoning
（College of Zijin Mining，Fuzhou University，Fuzhou 350116，China）

Wanquan Group is important as source bed in Fujian Province，but it is not clear whether Wanquan Group supplied ore-forming material during the formation of Huakou Silver Polymetallic Deposit.By EPMA and Sulfur Isotope Analysis，the research about metallogenesis of metamorphic rock stratum shows that：1）The distribution of pyrite and pyrrhotine in metamorphic rock stratum is due to hydrothermal fluid filling.The content variation of Cu，Pb，Zn in pyrite and pyrrhotine is associated with metasomatism between minerals，and there is no direct relationship between the silver mineralization and hydrothermal activity.Thus，prospecting based on the distribution of pyrrhotite and pyrite is unreasonable.2）Theδ34S value of sulfide changes between-1‰and 2.5‰in Huakou Silver Polymetallic Deposit，which indicates that sulfur source of ore-forming fluid is single，magma is derived from deep source and all deposits formed homologously during the same period.3）Prospecting based on structure is more feasible.

Fujian Province；Huakou Orefield；Wanquan Group；metallogenesis

TD11，P61

Α

1671-4172（2015）06-0030-06

范明森（1989-），男，硕士，矿产普查与勘探专业，主要研究方向为成矿规律与成矿预测。

王翠芝（1965-），女，教授，博士，矿物学、岩石学、矿床学专业，主要研究方向为矿床成矿规律及矿产开发利用。

10.3969/j.issn.1671-4172.2015.06.007