赣南锡矿类型、成矿规律及找矿远景分析
2020-12-16彭琳琳刘翠辉卢国安
彭琳琳,李 伟,刘翠辉,陈 伟,谭 友,卢国安
(1.江西省地质矿产勘查开发局九○二地质大队,江西 新余 338000;2.江西省地质矿产勘查开发局赣南地质调查大队,江西 赣州 341000)
赣南位于南岭有色多金属成矿带东段与武夷山成矿带交汇部位,成矿条件优越,是我国钨矿、锡矿等有色金属和离子吸附型稀土矿的重要产地,享有“世界钨都”、“稀土王国”等美誉(王登红等,2007;曾载淋等,2006;李伟等,2018)。赣南地区锡矿资源丰富,探明有岩背、淘锡坝、凤凰岽等大型锡矿床及漂塘、仙鹅、新安子等一批大(中)型钨锡共(伴)生矿床,累计查明锡矿资源量达37余万t,锡矿找矿成果显著。区内锡矿床类型多样,除广泛发育有南岭独具特色的石英脉型钨锡共(伴)生矿床外,武夷山西坡会昌地区还探明有岩背大型斑岩型锡矿床(毛景文等,2009;韦星林,2012;李雪琴等,2013;何维基,2018)。区内与石英脉型钨锡共(伴)生矿产相关的理论研究成果丰硕,研究者们先后提出了“五层楼”、“五层楼+地下室”、“上脉下体”等找矿预测理论,为赣南钨锡矿找矿突破奠定了基础(许建祥等,2008;王登红等,2010a;华仁民等,2015)。受环太平洋板块的俯冲作用,南岭大规模锡矿成矿作用集中于中生代,与华南大规模燕山期花岗岩侵位作用有关,成矿花岗岩在岩体形态、岩石学、岩石地球化学等特征上具有一定的专属性(黄宏业等,2010;郭春丽等,2014;袁顺达,2017;Mao et al.,2018)。以往研究工作侧重于钨矿床,对赣南锡矿成矿规律的总结较少。
近年来,赣南地区锡矿典型矿床研究成果丰富,大量同位素定年、岩石地球化学、包裹体测温等研究数据的发表,为锡矿成矿规律的研究提供理论基础。通过对江西会昌岩背斑岩型典型锡矿床的研究,确定了成岩与成矿时代属燕山晚期,并构建了与浅成或超浅成岩浆活动有关的锡多金属矿成矿模式,为锡坑迳矿田找矿预测提供依据。通过对柯树岭钨锡矿床的成岩与成矿同位素年代学研究(刘善宝等,2008;郭春丽等,2011),确定了矿区成岩与成矿属印支期,为赣南地区钨锡矿找矿指出了新方向。在前人研究的基础上,笔者将对赣南锡矿床特征、成矿规律进行总结,结合异常特征和成矿地质背景特征,综合分析锡矿找矿前景,以期为区内锡矿找矿勘查工作提供依据。
1 区域地质背景
赣南地区大地构造位置处于欧亚大陆板块与滨西太平洋板块消减带的内侧华夏板块中,横跨罗霄和武夷两个加里东变质块体,由西往东分为诸广山东坡褶皱带、雩山碰撞混杂岩带、武夷山变质带三个区域构造单元。
区内除缺失中上三叠统地层外,依次出露有青白口系至第四系地层,可分为青白口系-志留系褶皱基底、泥盆系-三叠系盖层沉积、侏罗系-古近系断陷盆地沉积三大岩性层及第四系堆积。锡多金属矿赋矿围岩主为震旦系-寒武系浅变质岩和早白垩系火山碎屑岩。
受南岭东西向与武夷山北北东向两组巨型构造带的影响,区内构造异常复杂,加上强烈且频繁的岩浆活动,基底褶皱构造支离破碎,十分凌乱。总体以遂川-石城、崇义-会昌、全南-寻乌三条东西向构造岩浆岩带为主干,叠加复合了以武夷山、雩山、诸广山三大北东-北北东向隆起构造带,形成了区内“三纵三横”构造格局,控制着赣南地区主要矿床(田)“东西成行、北东成串”的分布特征(图1) 。
区内岩浆活动具多期、多阶段的特点,包括有加里东期、海西-印支期、燕山期岩浆活动,成矿花岗岩体总体具东西向和北北东向成带分布的特点。受燕山期大规模的构造-岩浆活动控制,赣南出现了锡矿成矿大爆发期,自西向东依次形成有崇余犹、赣县-于都、会昌-寻乌等锡多金属矿集区。
2 主要锡矿成矿类型
赣南地区共探获40余处锡矿床,以会昌岩背斑岩型锡矿资源量最大,石英脉型锡、钨共(伴)生矿床数量最多,矽卡岩型、破碎蚀变岩型锡矿具较大的找矿潜力,还发育有云英岩型、伟晶岩型及隐爆角砾岩型锡矿床(点)。
2.1 斑岩型锡矿床
岩背斑岩型锡矿床位于石城-寻乌NNE向断裂带与会昌环状构造复合部位的西侧,属武夷山锡钨-稀土多金属成矿带,是赣南唯一查明的大型斑岩型锡矿床,共探明锡资源储量10.2万t,全矿床锡平均品位为0.84%,单工程最高品位达23.27%(1)赣南地质调查大队,2012.江西省会昌县岩背矿区锡矿资源储量核实报告[R].。矿区主要出露密坑山花岗杂岩体,岩性主要为斑状黑云母花岗岩,围绕该岩株发育有一系列花岗斑岩、闪长玢岩脉等。岩背花岗岩株位于密坑山岩体南东侧,晚期花岗斑岩侵入到早期中粗粒-中细粒似斑状黑云母花岗岩中,花岗斑岩锆石U-Pb年龄为(136.32±0.37) Ma(2)赣南地质调查大队,2019.江西会昌岩背-寻乌铜坑嶂地区锡多金属矿整装勘查区矿产调查与找矿预测成果报告[R].,属燕山晚期第一阶段岩浆活动。围岩地层主要为早白垩世鸡笼嶂组,属中酸性、酸性火山碎屑-熔岩堆积建造。
锡矿体主要产于东西向、北北东向和北西向断裂复合地段,赋存于火山凝灰熔岩与花岗斑岩的内外接触带,外带资源量约占总量的三分之二。矿体形态复杂,平面上呈近南北向的葫芦形,长轴达250~450 m;剖面上呈扁平透镜状或似层状。矿石矿物主要有锡石、黄铜矿,其次为闪锌矿、磁铁矿、黄铁矿、方铅矿、黑钨矿、辉银矿等;脉石矿物主要有石英、黄玉、绿泥石、绢云母、萤石等。矿石构造主要为浸染状和细脉浸染状,部分角砾状。矿床由内往外依次发育有黄玉石英化、绿泥石化、绢云母化、黏土化等蚀变,锡矿体主要赋存于黄玉石英岩化带内。
岩背斑岩型锡矿具有规模大、品位高、易开采、易选矿等优点,是赣南武夷山西坡地区锡矿找矿的重点。围绕密坑山花岗杂岩体先后探明了淘锡坝和凤凰岽大型锡矿床,充分说明了锡坑迳矿田锡矿找矿潜力巨大。
2.2 石英脉型锡矿床
赣南石英脉型锡矿床分布最广,密集分布于西部的崇余犹地区,包括有漂塘、茅坪、石雷、新安子、锡坑等大-中型锡(钨)矿床,累计查明锡矿资源量15万t,锡矿与钨矿为共(伴)生关系。根据锡钨矿床中矿体分带特征,进一步分为漂塘外接触带“五层楼”模式、淘锡坑内外接触带的“五层楼+地下室”模式及茅坪接触带+岩体的“上脉下体”模式等,各类矿床在成矿特征、找矿标志、矿床成因等方面都具有较多的共性,此处统归为石英脉型锡多金属矿床进行阐述。
该类锡矿床多沿断裂隆起分布,矿脉产于燕山早期(或印支期)花岗岩内外接触带,严格受构造裂隙控制,多沿成矿岩体长轴方向成群成带排布。围岩多为震旦系-寒武系基底浅变质岩,也包括有泥盆系盖层。含矿石英脉主要矿石矿物为黑钨矿和锡石,其次为黄铜矿、辉钼矿、辉铋矿、黄铁矿等;脉石矿物主要为石英,其次为长石、萤石、方解石等,淘锡坑矿区还发育有大量绿柱石。外带石英脉型矿床普遍发育有“上锡下钨”的矿化分带性,锡矿多分布于中上部,常分布于石英脉体边部,局部出现自形粒状锡石;往深部岩体内接触带发育有似层状云英岩浸染型锡矿,如茅坪、仙鹅塘等。围岩蚀变主要是硅化、云英岩化、绢云母化,地表石英线脉-细脉带边部普遍发育的“云母边”,是该类型矿床找矿的重要标志之一。
关于石英脉型钨锡矿床的研究成果丰硕,前人成功总结了“五层楼+地下室”的找矿预测模式(表1),矿体从上至下依次有线脉带、细脉带、中脉带、大脉带、稀疏大脉带、似层状的分布特征,对石英脉型钨矿的找矿勘查工作具有重要指导意义。受社会经济的影响,区内以往找矿勘查工作热衷于钨矿,而对独立石英脉型锡矿的勘查极少,找矿成果较少。通过对比石英脉型钨矿的找矿成果,综合认为坳头、高陂山、碧坑等独立石英脉型锡矿点具较大的找矿潜力,是赣南崇余犹地区锡矿找矿工作的重点。
2.3 隐爆层间裂隙带型锡矿床
会昌县淘锡坝大型锡矿床是赣南唯一查明的隐爆层间裂隙带型锡矿床,是围绕会昌密坑山火山杂岩体分布的大型锡矿床之一。该矿床类型最早由徐贻赣等(2001)提出,矿床成因类型属岩浆期后中-高温热液交代充填型矿床。
淘锡坝矿床主要产于燕山晚期细粒斑状花岗杂岩体的外接触带,矿化体受构造控制作用明显,主要产于围岩早白垩世鸡笼嶂组流纹质火山熔岩的层间裂隙带中。矿体形态不规则,总体呈缓倾斜似层状、薄板状,延长300~1 000 m,延深200~700 m。矿体厚度和品位变化大,平均厚度为1.77~6.24 m,浅部最大厚度达57.1 m,深部最大厚度达29.5 m,平均品位为0.30%~0.74%(3)赣南地质调查大队,2009.江西省会昌县锡坑迳矿区淘锡坝矿段锡矿详查地质报告[R].。矿石矿物主要包括有锡石、黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿、方铅矿、磁黄铁矿、黑钨矿等,脉石矿物主要为石英和黄玉,总体以锡石-石英-黄玉-硫化物型矿石为主。围岩蚀变类型繁多,主要有硅化、黄玉石英岩化、绿泥石化、萤石化、绢云母化、铁锂云母化等,由矿体到围岩依次发育有黄玉石英绿泥石化→绿泥石绢云母化→黏土绢云母化蚀变,具明显的蚀变水平分带特征,以黄玉石英岩化蚀变与矿化关系最为密切。
表1 石英脉型钨锡矿床“五层楼+地下室”找矿模式(据许建祥等,2008)
许多学者对淘锡坝矿区隐爆层间裂隙带的成因进行了探讨,目前较为广泛接受的是燕山晚期密坑山花岗杂岩体贯入火山岩层间裂隙带中,被较为致密的流纹质火山熔岩封闭,富F、B等挥发组分的岩浆发生隐爆作用,进一步拓展了容矿空间,在外接触带的隐爆层间裂隙带中形成微细脉浸染状锡矿体,内带还发育少量的云英岩型锡矿化体,具部分斑岩型锡矿床的特征(柳勇,2011;徐敏林等,2011;彭琳琳等,2020)。该类矿床成矿条件特殊,找矿工作重点应集中于围绕密坑山花岗杂岩体的外围接触带进行。
2.4 破碎带蚀变岩型锡矿床
破碎带蚀变岩型锡矿床以会昌县凤凰岽大型锡矿床为代表,近年来,围绕崇义县天门山岩体外围先后调查与评价了八仙脑和老庵里破碎带蚀变岩型矿床,在该类型矿床找矿方面取得了较大的进展。
该类矿床多产于燕山期花岗岩体外接触带0.5~2.5 km范围内,受成矿期前断裂构造控制。矿体主要沿断裂破碎带充填,延伸较长。崇义老庵里矿区矿体延长普遍大于1.5 km,最长可达5 km。该类矿体形态复杂,常表现为脉状、葫芦状、串珠状,局部构造交互部位或与围岩含钙地层接触部位易形成大透镜状富矿体。矿床多阶段性成矿作用特征明显,常表现为晚阶段的中-低温铅锌银矿化交代早期形成的高中温锡多金属矿石,常形成复杂多样的网脉状矿石。矿床一般不具有明显的矿化蚀变分带现象,靠近矿体常表现为硅化、黄铁矿化等蚀变,若围岩为含钙地层,则表现为矽卡岩化蚀变。成矿作用与成岩同时或稍晚发生,凤凰岽锡矿床形成与密坑山火山杂岩体密切相关,成矿发生在早白垩世;老庵里锡矿床与天门山岩体密切相关,成岩与成矿集中于150~155 Ma(刘善宝等,2007)。
该类型矿体严格受断裂构造控制,延深较稳定,常可延深至隐伏岩体处,倾角较为陡立,受控矿构造发育程度影响,矿体规模变化大。赣南地区普遍发育东西向及北东向构造,多期控矿构造密集产出,控制了燕山期成矿岩体的侵入,也为破碎带蚀变岩型矿床的成矿提供一定的空间,具一定的找矿前景。
2.5 矽卡岩型锡矿
赣南矽卡岩型矿床分布较多,包括有崇义县宝山、上犹县焦里、宁都县狮吼山等钨多金属矿床,暂未查明有独立的矽卡岩型锡矿床。
该类矿床成矿主要产于燕山早期花岗岩与围岩寒武系、石炭系、二叠系的含钙岩性层接触部位,因含矿热液的接触交代作用,在岩体接触带附近产生矽卡岩型矿体。矿体分布严格受岩体与含钙围岩地层的接触界线控制,形态复杂多变,总体呈似层状,局部呈透镜状、囊包状等。矿体厚度变化大,尤其是与寒武系水石组地层中透镜状灰岩相关的矽卡岩型矿化,矿体产出极不稳定,厚度变化大,局部与断层交汇部位发育囊包状厚大矿体。矿石矿物主要为锡石、白钨矿、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、磁黄铁矿等,脉石矿物主要为透辉石、石榴石、钙铝榴石、钙铁榴石、方解石、萤石、石英等。围岩普遍发育矽卡岩化、硅化、角岩化、绢云母化、绿泥石化等蚀变,部分发育萤石化、碳酸盐化等,矽卡岩化与成矿关系最为密切。
赣南地区普遍发育燕山期成矿花岗岩体,石炭系-二叠系含钙围岩地层断续发育,具有较好的矽卡岩型矿产的成矿条件。通过对于都县铜岭地区进行综合研究,预测铁山垅岩体与石炭系含钙地层的隐伏接触部位具成矽卡岩型锡矿的潜力,并通过钻孔验证,揭露了数米厚的矽卡岩型锡多金属矿体,充分说明区内具该类锡矿床的找矿潜力。该类矿床具有形态简单、规模大、易开采等特点,是区内锡矿找矿工作的重点。
3 锡矿成矿规律特征
通过对前人研究成果的系统梳理,结合近年来整装勘查区的研究成果,系统总结了赣南地区两期不同类型锡矿成矿特征:燕山早期(160~150 Ma)锡钨多金属矿爆发期,成矿与中深成岩浆活动有关,形成赣南崇余犹锡钨多金属矿集区;燕山晚期(128~120 Ma)锡矿大爆发期,成矿与浅成-超浅成岩浆活动有关,以会昌锡坑迳锡矿田为典型代表。
3.1 与浅成-超浅成岩浆活动有关的锡矿床
该类型锡矿床集中分布于武夷山成矿带,以会昌地区锡坑迳锡矿田为代表,围绕密坑山花岗杂岩体发育有岩背、淘锡坝、凤凰岽大型锡矿床及苦竹岽、矿背、上湾、老鼠坑等锡矿点,矿床成因与浅成-超浅成岩浆侵位作用直接相关,矿床类型包括岩背式斑岩型、淘锡坝式隐爆层间裂隙带型、凤凰岽式破碎带蚀变岩型等,属岩浆热液型锡矿床(图2)。密坑山岩体侵位于早白垩世鸡笼嶂组流纹质火山熔岩地层内,岩体锆石U-Pb成岩年龄为143~128 Ma②(李前等,2016;Li et al.,2018),岩背矿床锡石U-Pb、石英Rb-Sr和辉钼矿Re-Os年龄分别为(138.3±3.0) Ma(李前等,2016)、(125.5±6.1)Ma(梅玉萍等,2007)、(120.2±5.3)Ma(邱检生等,2006),苦竹岽矿区辉钼矿Re-Os年龄为(114±1.6) Ma(邱检生等,2006),显示矿田内锡矿成矿作用晚于成岩作用,普遍存在4~10 Ma的跨度。这说明锡坑迳矿田内岩浆热液系统具延续时间长的特点,有利于形成长时间、多期次、大规模的锡成矿作用,形成了锡坑迳矿田内一批大(中)型锡矿床,是赣南地区锡矿最主要的产地。
3.2 与中深成岩浆作用有关的锡矿床
该类矿床广泛分布于南岭成矿带东段的崇余犹和于都-赣县地区,以石英脉型锡多金属矿床为主,其次为破碎带蚀变岩型、矽卡岩型、云英岩型等锡矿床,成矿作用与燕山早期中深成花岗岩的侵位活动有关,成岩与成矿集中于160~150 Ma,成矿关花岗岩多属于高钾钙碱性系列的花岗岩类(郭春丽等,2014),岩浆多来源于中下地壳的壳幔混合源,属岩浆期后热液高中温矿床(华仁民等,2010;Mao et al.,2013;Yuan et al.,2019),如图3所示。淘锡坑大型石英脉型钨锡矿床的隐伏成矿地质体成岩年龄为158~157 Ma(郭春丽等,2007),云英岩化花岗岩中的云母40Ar-39Ar年龄为155~152 Ma(郭春丽等,2008),矿区辉钼矿和黑钨矿Re-Os年龄分别为(154.4±3.8) Ma和(164.0±1.7) Ma(丰成友等,2010),而含矿石英脉的Rb-Sr等时线年龄为161~154 Ma(郭春丽等,2007)。上述测年数据说明矿区成岩成矿时限约5~10 Ma,成矿作用具有一定的持续性,岩浆在上升侵位成岩过程中,富含挥发分的含矿热液在往外运移过程中首先在岩体凸起顶面交代花岗岩本身,形成面型云英岩化花岗岩,并伴有以W、Mo为主的高温热液交代成矿作用;由于气液压力的不断增加,当大于围岩静岩压力时,沿岩体顶部往外易形成放射状的水压裂隙系统,富挥发分的低盐度或密度的含矿流体沿开放的裂隙系统快速运移至外围或远端,形成以黑钨矿、锡石为主的含矿石英脉;由于大量挥发分的逸散及温、压逐渐降低,残余的含矿流体运移能力减弱,再加上盐度或密度不断地增高,在近岩体端形成与硫化物密切相关的矿物沉淀,后期还发育有低温的萤石-碳酸岩化蚀变叠加于早起的矿脉之上,从而结束垂直逆向分带的矿化分异活动过程。
4 找矿潜力分析
赣南地区成矿条件优越,先后探明了一批大(中)型锡矿床,显示出巨大的锡矿找矿潜力。根据王登红等(2010b)对崇余犹地区钨锡矿成矿潜力的研究成果,认为1 000 m以浅的锡矿预测资源量达70万t,锡矿远景资源量达58万t,找矿潜力巨大。通过锡坑迳矿田的成矿潜力评价,预测500 m以浅锡矿资源量达80万t,远景量达70万t,充分显示了锡坑迳矿田的巨大锡矿找矿潜力。
根据赣南地区重砂锡石异常和水系沉积物锡元素异常分布特征,结合已有勘查和研究成果,总结并划分了崇余犹、赣县-于都、安远-会昌、石城海螺岭和三南5个锡矿找矿远景区(图4),为区内锡矿找矿勘查工作部署提供依据。
崇余犹远景区:位于赣南西部的崇义、大余、上犹三县地区,已探明有西华山、漂塘、茅坪、淘锡坑等大型钨锡矿床,锡矿与钨矿共(伴)生。区内以石英脉型锡矿为找矿重点,其次为破碎带蚀变岩型、矽卡岩型、云英岩型锡矿。此外,区内存在高陂山、坳头、柯树岭、碧坑等以锡矿为主的矿床(点),总体工作程度极低,具较大的锡矿找矿潜力。该区存在大规模水系沉积物锡元素和重砂锡石矿物异常,对锡矿找矿有一定的指示作用;区域重力异常中呈负值梯度异常,预示深部发育大规模隐伏岩体,岩浆热液型矿床成矿条件优越。根据异常分布和成矿条件分析,进一步优选了高陂山-坳头、柯树岭-仙鹅塘、长流坑-碧坑、天门山-老庵里等锡矿找矿重点区,是崇余犹地区锡矿找矿勘查的重点区段。
安远-会昌远景区:位于赣南东南部的会昌至安远地区,以会昌锡坑迳矿田为主,成矿与浅成-超浅成岩浆活动相关,矿床类型包括有斑岩型、隐爆层间裂隙带型、云英岩型、破碎带蚀变岩型,已探明有岩背、凤凰岽、淘锡坝等大型锡矿床,锡坑迳矿田“多位一体”的锡矿成矿模式为区内锡矿找矿预测工作提供了理论基础。2016—2018年会昌整装勘查区找矿成果显示,围绕密坑山岩体外围矿化线索较多,结合该区大面积分布的水系和土壤锡元素异常,进一步说明该区锡矿找矿潜力巨大。
赣县-于都远景区:位于赣南中东部赣县至于都地区,该远景区成矿条件与崇余犹地区相似,以石英脉型钨锡为主,伴生有钽(铌)矿等矿产,先后查明有盘古山、黄沙、合龙等大(中)型钨锡矿床。根据对已知矿化信息和成矿条件分析,进一步优选了赣县合龙-草坪嶂和于都铜岭地区为找矿重点区,铜岭地区近期的找矿验证工作已揭露出十余米厚的矽卡岩型锡(化)矿层,初步推测具中型规模,找矿潜力较大。
石城海螺岭远景区:位于赣南北东部石城地区,已知有石城海螺岭、松岭、东华山锡矿床(点),以锡矿伴生钽矿、钼矿为特征,以石英斑岩型和石英脉型锡矿为主,潜在有隐爆角砾岩型锡矿,具有“一体多型”的成矿特征。区内锡矿找矿重点集中于海螺岭锡矿田内,已知矿化线索多,具有一定的锡矿-稀有金属矿的找矿潜力。
三南远景区:分布于南部的全南、龙南、定南地区,以石英脉型锡矿为主,与钨矿共伴生,已探明有官山、岿美山等钨锡矿床(点)。该区多期岩浆活动频繁,锡矿调查和研究工作程度低,具有较好的锡矿找矿潜力。
5 结论
(1)赣南锡矿床类型多样,主要有斑岩型、石英脉型、隐爆层间裂隙带型、破碎带蚀变岩型、矽卡岩型锡矿床。其中斑岩型锡矿床具资源量最大、矿石类型简单、品位高、易开采等优点,石英脉型锡矿床(点)数量最多、分布最广。
(2)赣南主要有两类锡矿成矿作用。一类为与中深成岩浆岩侵位作用相关的锡矿床,成岩与成矿集中于燕山早期160~150 Ma,以石英脉型锡多金属矿为代表,矿体具有明显的分带性,常具有“五层楼+地下室”的矿体分布特征;另一类锡矿床与浅成-超浅成岩浆活动相关,成矿作用集中于燕山晚期128~120 Ma,以会昌锡坑迳锡矿田为代表,发育有斑岩型、隐爆层间裂隙带型、破碎带蚀变岩型、云英岩型锡矿床,具有“多位一体”的锡矿分布特征。
(3)根据赣南锡矿成矿规律的总结,结合已有工作程度及异常分布特征,综合划分了崇余犹、于都-赣县、安远-会昌、石城海螺岭和三南5大锡矿找矿远景区,以会昌锡坑迳锡矿田和崇余犹地区锡矿找矿潜力最大,在锡矿成矿规律研究的基础上,通过开展靶区的找矿验证工作,有望实现赣南锡矿找矿新突破。