福建柘荣英山银矿床石英流体包裹体Rb-Sr同位素年龄及其地质意义

2020-04-12雷德利

福建地质 2020年1期

雷德利

(福建省地质调查研究院，福州，350013)

柘荣英山银矿为21世纪初在闽东地区发现的中型规模矿床，位于全国矿产资源潜力评价项目划分的福建省四级成矿亚带Ⅲ-80-②福鼎—云霄Ag-Cu-W-Mo-Sn-Pb-Zn-明矾石-叶蜡石成矿亚带东北端，矿区以出露中生代南园组火山碎屑岩、碎屑熔岩建造为主，另有早白垩世小溪组火山碎屑沉积岩假整合于下伏地层之上。矿体主要贮存于南园组第三段中，受区域断裂控制，定位于次级断裂中。通过对银矿床年代学研究，有助于深化闽东火山岩区银多金属矿成矿规律研究及区域成矿年代对比。

1 区域地质概况

矿区位于闽东岩浆弧的东北段、上坪火山盆地南缘，处于北东向福安—平和火山喷发带的东北部，北东向福安—南靖断裂带、徐市—柘荣近东西向断裂带通过该区[1]。区域大面积分布晚侏罗世至晚白垩世火山岩，出露地层有南园组第二段、第三段，早白垩世黄坑组、寨下组，岩性以火山碎屑熔岩、火山碎屑岩为主；早白垩世小溪组以层凝灰岩、凝灰质粉砂岩为主，火山碎屑岩次之；晚白垩世泰顺组主要为火山碎屑岩，分布于英山银矿西北方向寿宁与泰顺接壤地带；此外，在寿宁东北向铁场一带见早古生代马面山构造混杂岩呈“天窗” 式出露(图1)。燕山期区域岩浆侵入频繁，主要沿北东向、北北东向呈岩枝、岩株、岩墙状产出。受福安—南靖断裂带与徐市—柘荣断裂带交切影响，区域发育北东、北西及近东西向脆性断裂，少量断裂中局部充填花岗斑岩。

图1 柘荣英山银矿区域地质图

区域上银铅锌多金属矿产发育，已发现的矿床(点)主要沿寿宁大安—柘荣北西向成矿带分布，矿床类型均为中低温热液充填交代型，矿体主要贮存于南园组火山岩中，尤其以南园组第三、四段中酸性火山碎屑岩中最为常见，矿体受区域断裂旁侧的次级断裂控制。矿床有寿宁外楼银矿点、大安小型银矿床、天池银多金属矿点，福安岭头银多金属矿点，柘荣际头铅锌矿床、太洋铅矿点、马坑银矿床以及英山中型银矿床。

2 矿区地质特征

2.1 地层

区内出露的地层主要为晚侏罗世南园组第二段、第三段和小溪组下段、上段(图2)。

图2 柘荣英山银矿地质图

南园组第二段：主要分布于区内F1断层西南侧，岩性主要为灰白色-紫红色流纹质晶屑凝灰岩、流纹质晶屑凝灰熔岩、流纹岩、熔结凝灰岩，中下部夹凝灰质粉砂岩等，与上覆南园组第三段呈整合接触或断层接触。

南园组第三段：为区内矿体的主要储矿层位，主要分布于F1断层的东北部，岩性主要为灰至深灰色英安岩、英安质凝灰熔岩、流纹英安质凝灰熔岩等。

小溪组下段：主要出露于西北部上坪、仙洞岩一带，岩性主要为凝灰质砂岩、凝灰岩夹流纹质晶屑凝灰熔岩，假整合于晚侏罗世南园组第三段之上或呈断层接触。

小溪组上段：主要出露于矿区北侧浙江龟湖镇南部，岩性主要为岩屑晶屑熔结凝灰岩、流纹质(角砾、含集块角砾)晶屑熔结凝灰岩、含角砾晶屑凝灰岩。

2.2 侵入岩

区内所见侵入岩主要为花岗斑岩脉，主要见于岗后坪南部和柯段东南部，沿北西向断裂贯入，走向北西290°，长200～800 m，宽10～50 m，岩石呈浅肉红-灰白色，斑状结构，块状构造，斑晶成分主要为钾长石、石英，含量一般为10%～15%，基质为长英质，含量85%～90%。

2.3 构造

区内构造主要为断裂构造，主要有北西向和北东向2组，次为近南北向断裂。

北西向断裂：F1断裂规模较大，长约1.0 km，破碎带宽2.1～10.5 m，斜贯矿区(西北及东南延出区外)。总体走向290°～300°，倾向南西，倾角75°～82°，断裂性质推测为正断层。F2、F3、F5、F6断裂分布于柯段—坑尾洋一带，近于平行排列，长为450～1 800 m，破碎带宽0.5～3.4 m。断裂走向为北西270°～310°，倾向北东或南西，倾角70°～80°。断裂面较粗糙，不平整且较陡。沿断裂见硅化、黄铁矿化，断裂旁侧北西向裂隙亦较发育。Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ银多金属矿体贮存于该组断裂带中。F9、F11、F13断裂分布于坪头岗、上岗后、仙洞岩一带，长800～2 200 m，破碎带宽0.5～3.0m，断裂走向北西280°～290°，倾向北东或南西，倾角70°～80°，F13断裂切过小溪组地层中见叶蜡石化。

北东向断裂：F4分布于矿区中部，实际控制长860 m，实推测长约1.0 km，破碎带宽0.5～2.7 m。断裂走向北东60°～85°，倾向南东，倾角69°～78°。断裂带内见压碎角砾岩、碎裂岩及大小不等的岩块。具不均匀的硅化、褐铁矿化、黄铁矿化、绿泥石化、碳酸盐化等。是区内Ⅱ主矿体的控矿容矿构造。F7、F8断裂带主要分布于测区东部半山一带，走向北东30°～35°，长约1 000 m，断裂带内岩石破碎，岩性为英安质晶屑凝灰熔岩、流纹晶屑凝灰岩等。岩石蚀变较强，主要为硅化。断层性质不明。Ⅵ～Ⅶ银多金属矿体贮存于该组断裂带中。F10断裂为矿区内次一级断裂，分布于东矿段北缘，走向60°，长360 m，倾向南东，倾角70°左右，断裂带见构造角砾岩，具张性特征，无矿化迹象。

近东西向断裂：F14分布于英山银矿东矿段南部，切过晚侏罗世南园组第三段、早白垩世小溪组下段，走向80°～85°，长1 600 m，倾向南西，倾角70°～80°，带内见片理化、碎裂岩化，切过小溪组段见叶蜡石化。

3 矿体地质特征

3.1 矿体形态特征

矿区经详查地质工作，共圈定银矿体7个(1)福建省闽北地质大队，福建省柘荣县英山矿区银矿详查地质报告，2013。。东矿段发现矿体2个，编号Ⅵ、Ⅶ；西矿段发现有5个，分别编号为Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ。矿体呈脉状、透镜状，规模大小不一，长为300～700 m，厚度为1.04～4.08 m。单工程品位Ag含量一般为147～482 g/t，最高达584 g/t。

区内Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅱ、Ⅲ为主矿体，规模较大(表1)。矿体产于晚侏罗世南园组第三段中，各矿体均受断层构造控制，其产状与断裂产状基本一致，走向275°～300°，倾向北东或南西，倾角60°～80°。

3.2 矿石特征

矿石呈他形粒状结构、碎裂结构(照片1)、乳浊状结构、包含结构等；矿石呈团块状构造、稀疏浸染状构造、角砾状构造、条带状构造等。银矿矿石矿物成分有黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、辉银矿，脉石矿物主要有方解石、透闪石、石榴石，其次有绿泥石、绢云母、石英等。其中，银矿石矿物为辉银矿：他形晶，等轴粒状或不规则状外形，矿物粒度在0.01～0.1 mm，呈单晶形式贮存在其它矿物晶粒间，部分与方铅矿、黄铜矿矿物构成连晶(照片2)。

照片1 银矿石碎裂结构特征

照片2 辉银矿、黄铜矿显微镜下特征

根据探矿工程中发育的网脉状构造、不同脉体的相互交插关系以及矿物之间的包含、嵌布关系，将成矿作用初步划分为内生热液期与表生氧化期2个成矿期。内生热液成矿期细分为早、中、晚3个阶段，早期为硅化-细晶黄铁矿化阶段、中期为硅化-粗晶黄铁矿化-多金属硫化物阶段、晚期为硅化-碳酸盐化阶段。

英山银矿有用矿石矿物生成顺序为黄铜矿(与辉银矿连晶)→方铅矿(与辉银矿连晶)→闪锌矿+辉银矿(表2)。

表2 英山银矿主要矿物生成顺序

Table 2 Main mineral generation sequences in Yingshan silver mine

3.3 蚀变矿化分带

矿体围岩蚀变以硅化、黄铁矿化为主，绢云母化、绿泥石化、方解石化次之。从矿体至围岩蚀变矿物分带主要为硅化→绿泥石化→黄铁矿化→绢云母化→碳酸盐岩化，垂直矿体走向方面横向变化较垂向变化大，呈线条状分布，受断裂控制明显。多数矿体围岩均见硅化、黄铁矿化组合，推断银矿与硅化、黄铁矿化密切相关。此外，在断裂带中另见透闪石与石榴石，前者反映接触交代作用，后者指示高压作用，说明区内区域性断裂切割较深、断裂具有压扭性特征。

4 Rb-Sr同位素年龄测定

4.1 样品的采集与粗加工

该次研究Rb-Sr同位素年龄样品采自东矿段Ⅶ矿体400 m中段，采集样品为矿化蚀变阶段的石英，且已确定为矿体内的含矿石英。样品采集沿PD400主巷道等间距CM102、CM104、CM106、CM108、CM110、CM112、CM116、CM120、CM124拉岔穿脉中各取1件样品，组成1套共9件等时线年龄样品。采集位置为矿体的刻槽样槽中或样槽旁，保证每件样品均为含矿石英块体，尽量挑选石英重结晶程度高的矿石。样品采回后先进行光薄片鉴定，经薄片鉴定恢复原岩均为流纹质晶屑凝灰岩，晶屑定向排列且与微裂隙方向一致，在裂隙中充填绢云母，石英具波状消光；光片鉴定观察见闪锌矿、方铅矿、磁铁矿、黄铜矿矿物与含矿石英嵌布，另有黄铁矿呈稀疏星散状分布(稀疏浸染状构造)。在镜下确定每件矿石的物性参数后，再进一步划定含矿石英的范围，人工破碎保留样品划定范围内的含矿石英聚合体，二次人工破碎至0.84 mm(20目)以细，然后在高倍双目镜下挑选0.42～0.250 mm(40～60目)重结晶石英颗粒[3]，每件拾取8～15 g装为1袋，共计装9袋，由中国地质调查局武汉地调中心进行测试。

4.2 分析方法

含矿石英流体包裹体送达后，中国地质调查局武汉地调中心采用德国Finnigan公司MAT-262型热电离质谱仪进行Rb-Sr稳定同位素测试，石英流体包裹体Rb-Sr测试流程如下：①将石英样品置于烘箱内，在160～180℃温度下爆裂[4]；②分别用一定浓度的超纯盐酸、硝酸和超纯水加热清洗挑纯的石英单矿物，烤干；③在超纯水中用超声波机清洗样品3～5遍，烘干备用；④称取适量石英样品，加入(85Rb+84Sr)混合稀释剂，用氢氟酸和高氯酸溶解样品，采用阳离子树脂(Dowex50×8)交换法分离和纯化铷、锶；⑤用热电离质谱仪MAT-262分析Rb、Sr同位素组成，用同位素稀释法计算试样中的铷、锶含量及锶同位素比值。在整个同位素分析过程中，采用NBS987、NBS607和GBW04411标准物质分别对仪器和分析流程进行监控。NBS987的87Sr/86Sr同位素组成测定值为(0.710 32±0.000 04)(2σ)，与其证书值(0.710 34±0.000 26)(2σ)在误差范围内一致；NBS607的Rb、Sr含量与87Sr/86Sr比值分别为Rb值为523.20×10-6，Sr值为65.70×10-6和87Sr/86Sr比值为1.200 50±0.000 04(2σ)，与其证书值(523.90±1.01、65.485±0.30、1.200 39±0.000 20(2σ))在误差范围内一致；GBW04411的Rb、Sr含量与87Sr/86Sr比值分别为Rb值为249.90×10-6、Sr值为158.80×10-6和87Sr/86Sr比值为(0.760 09±0.000 02)(2σ)，与其证书值(249.47±1.04、158.92±0.70、0.759 99±0.000 20(2σ))在误差范围内一致。

同位素分析样品制备的全过程均在超净化实验室内完成，全流程Rb、Sr空白分别为4×10-10和8×10-10，全流程测试性能可靠。

4.3 分析结果

经实验室测试分析，分别得出Rb、Sr含量与87Rb/86Sr、87Sr/86Sr比值(表3)。剔除表3中的YSRSNL-2号样品异常值，利用Isoplot软件对另外8件样品进行直线拟合得Rb-Sr同位素等时线[5-7](图3)，经计算得等时线年龄为(107.6±2.0)Ma，即英山银矿成矿年龄为早白垩世晚期。

表3 锶同位素比值测定结果

图3 英山银矿床成矿石英流体包裹体Rb-Sr同位素等时线年龄

5 讨论

通过Rb-Sr同位素测试获得英山银矿成矿年龄为(107.6±2.0)Ma，晚于南园组围岩年龄(140.8±1.8)Ma，也晚于后期喷发沉积的小溪组年龄(135.1±0.63)Ma，且与上坪火山机构中的潜火山岩-花岗斑岩年龄(124.6±2.8)Ma差距较大(大于10 Ma)(2)福建省地质调查研究院，福建福安—上白石地区矿产远景调查报告，2018。。英山银矿成矿时间为火山活动末期，晚于潜火山岩(花岗斑岩)形成时期，说明成矿与潜火山岩无关。

此次英山银矿成矿石英流体包裹体Rb-Sr同位素年龄为(107.6±2.0)Ma。英山银矿西南220°方向的福安赤路钼矿辉钼矿Re-Os同位素年龄为(105±1.6)Ma[8]；英山银矿近西250°方向的周宁芹溪银多金属矿的方铅矿、闪锌矿Rb-Sr等时线年龄值为(130.0±2.0)Ma 。3个成矿年龄值显示，芹溪银矿成矿较早，属于早白垩世中期，英山银矿与赤路钼矿属于早白垩世晚期。英山银矿与赤路钼矿成矿年龄相近，二者位于北东向福安—平和火山喷发带的北东部，亦位于Ⅲ-80-②福鼎—云霄Ag-Cu-W-Mo-Sn-Pb-Zn-明矾石-叶蜡石成矿亚带东北端，时间上统一、空间、成因上有联系，应属同一成矿系列内的2种不同成因类型矿床。英山银矿与芹溪银多金属矿具有相同的地质背景[9]，矿体均贮存于南园组第三段中，均位于火山喷发盆地边缘，英山银矿位于上坪火山盆地南缘、芹溪银多金属矿位于香炉坪火山盆地东北缘，均受断裂影响，二者应属相同成因类型，芹溪银矿较英山银矿成矿年龄更早，且存在明显年龄差(约22 Ma)，说明区域上银矿至少存在2期成矿特征，二者应为不同成矿期形成的成因相似的矿床。通过这3个类型矿床的类比研究，笔者认为闽东地区银、钼多金属矿床成矿年龄应集中于早白垩世中-晚期，其中早白垩世晚期银矿更具规模。

图4 英山银矿稳定Sr同位素示踪成矿物质来源模式图

区内稳定硫同位素δ34SCDT取值范围3.31‰～6.94 ‰，主要落在玄武岩区，个别落在花岗岩区，最高值接近陨石硫，反映成矿热液来自大陆壳深部，靠近上地幔位置，区内钻孔资料显示深部存在含透闪石的中基性岩脉，这与芹溪银多金属矿相似，芹溪银矿体常与闪长玢岩伴生，英山银矿与芹溪银多金属矿物质来源相似。此外，87Sr/86Sr比值投影大于0.710，多数样品落在大陆地壳区域，说明成矿热液在上升过程中地壳物质参与了成矿，即成矿热液在向上运移过程中混入下地壳物质[10](图4)。

综上所述，柘荣英山银矿成矿年龄为(107.6±2)Ma。英山银矿与芹溪银多金属矿为成因类型相似、2期形成的矿床，芹溪银矿形成于早白垩世中期，英山银矿形成于早白垩世晚期。闽东地区一系列以晚侏罗世火山岩为容矿围岩的银多金属矿床，具有多期性，且成矿集中于早白垩世中-晚期，这个时期是闽东地区一个重要的成矿期。