紫金山东南矿段成矿期次、阶段浅析

王彦君

(紫金矿业集团股份有限公司，福建 上杭 364200)

紫金山东南矿段铜钼(金)矿床位于环太平洋成矿带，活动大陆边缘，闽西南晩古生代凹陷之西南，云霄-上杭NW向深断裂带与宣和NE向复式背斜的交汇处。矿体主要受北东向和北西向构造控制，同时还受近东西向和近南北向构造影响。矿床受多期热液作用，成因类型较为复杂。通过对矿石组构特征、矿物生成顺序分析，研究矿床的成矿期次、成矿阶段，为进一步研究矿床成因提供依据。

1 矿区地质简况

紫金山东南矿段铜钼(金)矿床是斑岩型矿床与高硫化浅成低温热液矿床的交汇部位，既有斑岩型矿床的特征，又有高硫化浅成低温热液矿床的特征。在空间上，前者形成于较深部位，而后者接近于地表，之间有部分的垂向叠加(图1)。铜钼矿床分布于原生带的花岗闪长岩和花岗闪长斑岩中，以似斑状花岗闪长斑岩为底界[1]；高硫化浅成低温热液矿床分布在氧化带界面上方的英安玢岩、隐爆角砾岩中。氧化带、似斑状花岗闪长岩与铜钼矿体产状大致相同，倾向为15°～25°。在正地形的地方氧化深度大，负地形处氧化深度较低。区内的主要矿体为Ⅰ号、Ⅳ号铜钼矿体，1号、2号金矿体。铜钼矿体的总体走向约为NW320°，倾向SW，倾角总体较为平缓(10°～25°)；金矿体的总体走向为320°，倾向SW，倾角15°～25°。

图1 紫金山东南矿段三维模型图Fig.1 Three-dimensional model of southeast ore block of Zijinshan

2 矿石组构特征

紫金山东南矿段铜钼(金)矿床中硫化物主要有蓝辉铜矿、辉钼矿、铜蓝、黄铁矿，其次有黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿、磁黄铁矿、(块)硫砷铜矿等，氧化矿主要为褐铁矿、针铁矿、孔雀石等。

2.1 矿石类型及构造

斑岩热液矿床中主要为硫化型矿石，有铜矿石、钼矿石、铜钼矿石，主要以浸染状、细脉浸染状构造为主，少数呈细脉状、星散状、薄膜状等构造。

高硫化浅成低温热液矿床的矿石主要有金矿石、铜矿石。金矿石的矿物成分比较简单，脉石矿物含量一般大于93%，以石英为主(含量一般大于90%)，其次为地开石及其它黏土矿物(占3% 左右)，偶见明矾石、绢云母等。含矿岩性主要为隐爆角砾岩和英安玢岩，其次为花岗岩。金矿石多数为氧化次生矿石，其结构构造特点与表生作用有密切关系。据自然金及与其紧密共生的金属矿物(褐铁矿、针铁矿)在矿石中所呈现的特点，可见块状构造、蜂窝状构造、脉状或网状构造、角砾状构造等。

铜矿主要处于原生带中，铜离子在氧化淋滤作用条件下发生流失。铜矿石的脉石矿物主要是石英、地开石、明矾石，金属矿物主要有黄铁矿、蓝辉铜矿、(块)硫砷铜矿、铜蓝，少量辉铜矿、斑铜矿。可见浸染状、块状、角砾状、细脉状构造。

2.2 矿石结构特征

矿石以结晶结构、交代结构为主，有时也出现固溶体分离结构、动力结构。结晶结构又有自形粒状结构、他形粒状结构、填隙结构、包含结构等；交代结构较为发育，成矿作用早期至晚期均有出现，主要的交代结构有骸晶结构、交代残余结构、假象结构、交错结构；固溶体分离结构是在温度、压力或溶质浓度等条件发生变化时，固溶体发生分离形成两种或两种以上的矿物所构成的矿石结构，该矿床的固溶体分离结构主要有乳滴状结构、片晶状结构；动力结构有压碎结构、揉皱结构。

3 矿床成矿期次、阶段及矿物生成顺序

3.1 矿床成矿期次、阶段

根据成矿的地质环境、物理化学条件、矿体产状特征、矿石构造和矿物共生组合等(表 1)，将紫金山东南矿段铜钼(金)矿床分为3个期次：斑岩热液期、高硫化浅成低温热液期、表生氧化期。

罗卜岭花岗闪长斑岩是从紫金山东南火山机构向罗卜岭方向延伸，在罗卜岭地表出露的岩体；由于东南矿段铜钼矿床与罗卜岭铜钼矿床的成矿都与罗卜岭的花岗闪长斑岩有关，因此罗卜岭矿床的成矿时代与东南矿段铜钼矿床的成矿时代相当。罗卜岭Cu(Mo)矿床中的钾硅酸盐化是最早的蚀变，也是紫金山地区斑岩-浅成热液成矿系统中最早的水热-成矿事件[2]。据张德全等对罗卜岭(即中寮)斑岩矿床的蚀变黑云母进行40Ar/39Ar测年龄为104.54±1.72 Ma[2]，比花岗闪长斑岩的侵位年龄(105±7.2 Ma[3])小约0.5 Ma，因此Cu(Mo)矿化年龄可以确定在104.5 Ma左右。而紫金山的高硫化热液矿床中的Cu-Au矿化事件发生于100 Ma[3]。由上可知：斑岩热液成矿期比高硫化浅成低温热液期早。

表1 斑岩型铜钼矿床与高硫化型浅成低温热液铜金矿床特征Table 1 The feature of porphyry copper molybdenum deposit and high sulfide epithermal copper gold deposit

根据对钻孔ZK4012、ZK4804、ZK4805、ZK5604的氧化带和矿化情况进行对比分析，发现：1)三个孔氧化带内未被氧化或弱氧化的部分均可见蓝辉铜矿化(见图2)；2)氧化带结束后均突变为矿化带，如ZK5604的氧化带结束后随即揭露到了厚4.80 m、品位0.43%的第三层铜矿体，氧化情况与矿化强度在一定程度上显示出此消彼长的特征；说明氧化带未氧化前就已经有矿化，也就是说斑岩热液期比表生氧化期形成早。而高硫化浅成低温热液期也比表生氧化期来的早，主要原因是表生氧化作用将高硫化矿床中黄铁矿大量氧化为褐铁矿，黄铁矿代表的是原生状态，因此可见高硫化浅成低温热液期先形成。

图2 ZK4805氧化带中，弱氧化处的蓝辉铜矿(孔深 209.30 m)Fig.2 Chalcocite in weak oxidation zone of ZK4805 (hole depth 209.30 m)

综上所述，三个期次的由早到晚顺序为：斑岩热液期→高硫化浅成热液期→表生氧化期。

根据镜下、前人研究[8-9]等将斑岩热液期分为黑云母-钾长石化阶段、石英-绢云母化阶段、碳酸盐化阶段；高硫化型浅成低温热液期又可分为明矾石化阶段、地开石化阶段、硅化阶段。

3.1.1 斑岩热液成矿期

1)黑云母-钾长石化阶段：该阶段是由一套中温-中高温的矿物组成，主要非金属矿物有黑云母、钾长石、绢云母、石英等，该阶段分布范围广，主要在似斑状花岗闪长斑岩处；金属矿物主要为黄铁矿，可见黄铜矿化、辉钼矿化、金红石等。黄铜矿常呈他形粒状结构、辉钼矿呈片状晶结构、金红石呈浑圆状粒度≤0.05 mm，独立状稀疏分布，与其它金属硫化物基本无关，其产生指示形成于高温环境中。

2)石英-绢云母化阶段：该阶段在空间上分布于黑云母-钾长石阶段之上。主要非金属矿物有石英、绢云母，局部还出现金红石；金属矿物主要有黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿，少量的块硫砷铜矿、镜铁矿等。辉钼矿主要形成于该阶段，一般与石英组成石英-辉钼矿脉。块硫砷铜矿和黄铜矿呈乳滴状结构分布于黄铁矿中。绢云母交代钾长石，由此可见绢云母比钾长石生成晚。

3)碳酸盐化阶段形成温度较低。代表本矿床最晚成矿阶段，黄铜矿、辉钼矿等有用矿物几乎不沉淀，矿化临近尾声，无矿方解石大量出现，以及少量方铅矿、闪锌矿。

3.1.2 高硫化浅成低温成矿期

紫金山的成矿流体的pH值为1.24[10]，属强酸性条件，硫的价态为+6价，形成了酸性硫酸盐矿物，如明矾石、地开石等，因此，称其为高硫化；采用密度法和比容法对紫金山含液态CO2包裹体测压，结果为9～80 MPa。利用NaCl-H2O体系的沸腾曲线[10]估计出沸腾包裹体的饱和蒸气压为1～10.5 MPa。前者相当于(近似地表)静岩压力，后者相当于静水压力(近似于开放体系)。利用27 MPa/km的经验公式估算成矿深度约为300～2 400 m[8]，说明本矿床形成于浅成深度(近地表)；紫金山含金硅化带和含铜明矾石化带中流体包裹体的均一温度变化于284～120 ℃[2]，表明其成矿温度为低温条件；以及矿石具有典型的热液矿床矿石的组构特征，故称该期为高硫化浅成低温热液期。

1)地开石化阶段：该阶段主要形成温度180～280 ℃[8]。形成非金属矿物主要是地开石，在镜下可见地开石脉交代早期的绢云母；金属矿物主要是黄铜矿、辉钼矿、黄铁矿，含量相对较少。地开石化主要分布于紫金山东南矿段东北部一带，比绢云母发育，呈块状和网状集合体与微细石英伴生。英安玢岩中常交代长石斑晶，呈假象结构。叠加在绢英岩化带上，即地开石晚于绢云母。

2)明矾石化阶段：明矾石通常为浅粉色或玫瑰色，呈细板状与细粒石英或黄铁矿镶嵌分布。形成于该阶段的非金属矿物有高岭石、叶腊石、少量地开石等；金属矿物主要有铜蓝、蓝辉铜矿等。明矾石主要有两期形成，早期形成温度是200～300 ℃[8]，结晶程度较高的呈细板状面型分布；晚期形成温度是160～220 ℃[8]，晶形较细，多为不规则状，呈网脉状线型分布，与铜矿化有密切关系，蓝辉铜矿和铜蓝交代黄铜矿。明矾石形成明显晚于早期绢云母和地开石，在剖面上，明矾石呈似层状插入绢英岩化带和地开石化带中。镜下常见明矾石呈细脉状和斑点状交代绢云母和地开石。

3)硅化阶段分为早、晚期，早期硅化阶段形成温度为360～420 ℃[8]，主要依据是在薄片中可见蚀变岩中有相当一部分较细粒热液石英明显早于绢云母、地开石、明矾石及与其伴生的微细粒石英；而在蚀变花岗岩、蚀变英安玢岩中，岩浆期的粗粒石英四周时常分布有明显的硅化环，即次生加大边。晚期硅化阶段形成温度小于160 ℃[8]，产于紫金山中部英安玢岩顶部的那套遭到强烈酸性淋滤作用的石英，常呈蜂窝状或多孔状构造，有更后期的蛋白石叠加，形成金的阶段。

3.1.3 表生氧化期

金属硫化物矿床的近地表部分，长期经受氧气、二氧化碳、水、生物有机质等风化作用，可产生分带现象。在风化作用良好的条件下，发育完好的金属硫化物矿床的垂直分带，从上至下依次为氧化带—次生富集带—原生硫化物矿石带。其中，氧化带又可分为完全氧化亚带(铁帽)-淋滤亚带-次生氧化物富集亚带。

紫金山东南矿段铜钼(金)矿床的表生风化作用使黄铁矿转变为褐铁矿、黄钾铁矾等，自然金常呈裂隙金、晶隙金赋存于褐铁矿、黄钾铁矾等矿物中；蓝辉铜矿、铜蓝等铜硫矿物转变为孔雀石。

3.2 矿物生成顺序

结合标本的观察，前人资料研究，主要在偏光显微镜下观察光片、薄片，根据矿物之间穿插关系、交代关系、同时生成标志，制定矿物生成顺序表(表2)。

表2 矿物生成顺序表Table 2 Sequence of mineral formation

4 结论

1)紫金山东南矿段的成矿演化过程由早到晚为斑岩热液期、浅成低温热液期、表生氧化期。

2)该矿床的铜硫化物主要在石英-绢云母化阶段和明矾石化阶段这两个阶段富集，石英-绢云母化阶段主要是黄铜矿和辉钼矿形成阶段，明矾石化阶段主要是蓝辉铜矿和铜蓝形成阶段。金主要在硅化阶段富集。

3)矿物生成顺序为斑岩热液期：黄铁矿→镜铁矿→黄铜矿/辉钼矿/块硫砷铜矿/黄铁矿→方铅矿/闪锌矿；高硫化浅成低温期：黄铁矿/铜蓝→蓝辉铜矿/斑铜矿/辉铜矿→自然金。表生氧化期中，黄铁矿氧化成褐铁矿、赤铁矿，铜硫化物氧化成孔雀石。