华南地区某金属矿床成矿机制探讨

2021-01-05邱际玮

中国金属通报 2020年17期

邱际玮

（广东省核工业地质局二九一大队，广东广州 510800）

华南是中国重要的金属成矿带之一，目前已探明储量的矿物种类达100余种，包括贵金属、稀土金属、有色金属、贵金属、放射性元素等矿产在全国占据重要地位。华南地区金属矿床的勘查研究始于上世纪五六十年代，经过几十年的发展，取得了一定的成果。中国的工业先驱者和工人在充分学习国外先进理论的同时，根据中国的实际地质情况，我们正在逐渐提出一种新的理论来丰富和发展我们对华南地区金属矿床性质的认识[1]。

1 华南地区金属矿地质特征

1.1 华南地区金属矿的时空分布特征

在中国，在华南地区金属矿的分布较为集中，其分布面积高达20万km2。在地质历史时期，由于华南地区地壳运动作用活跃，产生了大量的岩浆岩，从而导致华南地区金属矿床分布广泛。与金属矿相关的岩体，其地质特征及形成年代具有一定的相似性。如华南地区金属矿赋存的岩体中，只有少数是单纯由古代侵入形成的，其余为多期、多期侵入的复杂岩体；大部分产岩体为形成于燕山期的花岗质杂岩，其次为印支期[2]。

华南众多金属矿床构成了世界闻名的华南金属矿成矿带。通过分析该带中地质矿物形成年龄及其与金属矿床的成因关系，发现该带中金属矿床的成矿年龄集中在两个时间段：100Ma左右及50Ma～3Ma。矿体之间的间隔较大，主要是由于在大规模地质活动期间没有金属矿沉积，矿化与大规模岩浆事件后的次要岩浆事件关系密切，且形成时空联系。

1.2 金属矿中基性岩脉的特征

我国一些学者发现，该研究区金属矿成矿年龄的确定与岩脉的成岩时代有很强的对应关系，因此认为金属矿的化是由后期基性岩脉侵入而引起的。以华南下庄矿田为例，“交错”型金属矿床数量众多，主要赋存于辉绿岩、硅化带相交区域。

2 构造与金属矿的矿化关系

2.1 华南地区地质构造

华南的构造背景是位于中国南部华南板块的活跃带，西南边缘的华夏古地，福建和江西的加里东后隆起与湖南、广西、广东北部的海西-印支拗陷交界处，该地区经历了多个阶段的裂痕、造山运动。

该地区属于晚太古宙一太古宙的华夏古陆。在古生代早期，华夏大陆块被拉开形成槽状裂缝沉积。然后，在志留纪末期，裂缝槽关闭并开始发育，加里东造山运动形成了岩浆岩。从古生代到三叠纪末，它对应于华力西期印支运动期间形成的断层，形成了一系列华力西和印支花岗岩，大陆地壳沿断层发生了变化。在中新生代时期，喜马拉雅燕山时期与强大的西太平洋大陆相撞，大规模的中性火山喷发和酸性火山喷发发生在陆内盆地发展带和隆起带，除此之外，还发生了花岗岩的侵入活动。太平洋附近在燕山-喜马拉雅期间发生了剧烈的地质构造活动[5]。

由于长期的构造演化，特别是燕山喜马拉雅期的强烈构造活动作用，受近太平洋构造域动力系统及其相关深部过程的控制，为华南地区金属矿的矿化提供了物质能量场，并为成矿热液系统的形成和演化做出了贡献。新生代爆发了短期，高强度，大规模的金属矿的矿化，使其成为重要的金属矿产资源基地。

该区金属矿的矿化与华南红色陆相碎屑岩形成时间相似，在空间上与华南断陷盆地相关联[4]。金属矿床的产状和分布受多期次岩浆活动控制。随着岩浆演化，加里东期、海西期、印支期至燕山期岩体由中酸性逐渐变为酸性，金属矿床赋存于多期岩浆带的交汇处。

2.2 金属矿床的构造控矿作用

金属矿床的成矿作用同样受矿田构造作用的控制。各种数据研究表明，在成矿初期，矿区常形成大型压扭性断裂，次生断层的发育常常沿主断层的方向以及并在渗透接触面、岩墙、岩脉等方向发生变化；硅质体处于扩张、收缩或交叉连接的状态。在成矿时期，断层继承早期断裂，但性质发生了变化；早期压扭性断层转化为成矿作用的拉张性断层，形成成矿空间。如百顺矿床，核工业309队通过大量的研究认为其成矿结构具有三个活跃期：早期，成矿期和晚期。成矿初期，断层中充填微晶硅质石英，其表明该时期处于低温半封闭热环境中；而在成矿的后期阶段，热液石英主要呈连续生产状态，这表明其处于热力学开放状态。由此可见，在成矿期，断层由压扭性逐渐向伸展性进行转变；在此过程中，金属矿的矿化逐渐形成。

图2 隐伏矿床的地球化学柱结构

3 华南地区金属矿的成矿过程

3.1 金属矿的成矿流体来源

成矿流体通常在短时间内被定义为具有一定含量和规模的矿化材料或元素。就金属矿床而言，成矿流体中的金属元素含量高于3×10-6到11×10-6，而含金属元素矿体的地下水中的金属元素含量范围在n·10-7g/L到n·10-4g/L。在中国南部，板块运动发生在燕山时代。岩浆侵入岩体，形成了广泛的流体运动谱，导致了大规模的矿化。中低温的地质条件促进了成矿系统的发展，导致矿石和岩石之间的时间差达数万甚至数十万年。

沉积物是形成流体的最重要驱动力，一般的矿化流体难以形成，具体取决于金属含量和流体温度。根据中国南部金属矿的地质特征，成矿流体的演化主要取决于矿脉的侵入。由于高温，侵入性流体的脉络将迅速熄灭局部温度，该温度在矿化之前将升高200P～300P或更高。这促进了金属元素在岩体中的快速溶解，增加了其溶解度并形成了最终的矿化流体。

3.2 成矿流体运移以及矿质沉淀

矿脉的形成促进了成矿流体的演化。流体运动不仅受到地形差异的影响，还受到脉岩的热效应的影响，从而导致流体密度与区域流体密度之间的差异。流体之间的密度差异会导致不同形式的运动。例如由浮力驱动的流体。从这个角度来看，重力和浮力是同时影响流体的两个因素。在成矿流体的不断演化过程中，由于矿体受热作用，浮力占主导地位。矿物沉积物的空间规模取决于脉岩。当脉岩侵入时，金属矿物会进行沉淀，压力、温度以及流体流量的快速变化极大地促进了矿物的沉淀。

4 广东省金属矿的成矿过程

广东省金属矿资源丰富，是我国金属矿的主要产区之一。学者们通过研究得出结论：广东省金属矿床的成矿年龄主要分布在104Ma～28Ma范围内。通过分析38U与226Ra的放射性平衡系数，可以看出金属矿中富矿体的平衡系数可能只是其中一部分，因此可以得到富矿体中金属矿物的富集稳定时间不超过50Ma（平衡系数达0.98）。这也表明金属矿的矿化是一个连续不断变化的过程，自矿床开始形成就处于一个很缓慢富集的过程。而不同矿石出露时间差和地球化学氧化还原矿界面迁移变化，又会导致同一矿田的不同矿床以及同一矿床的上部和下部呈现成矿年龄上比较明显的差异。

前人对该地区金属矿进行了氧化还原和电化学沉积、吸附、浓缩及成矿过程的方面的综合研究，认为其形成过程如下：印支—燕山期在不同时期结束后，区域构造和热液活动为金属矿床的富集和运移提供了必要条件。同时，大气中的富氧水沿河道内渗透，并在其中交替发生反应，形成氧化还原结构地球化学柱。诸如硅和铝之类的物质同时在化学柱中析出。地球化学柱的形成深度与开口的大小成反比，裸露的隐伏矿床自上而下的地球化学柱结构大致如图1所示。

大气降水分解，活化金属矿物从地壳中被风化的花岗岩带入地球化学柱，从而触发了缓慢的成矿过程。由此可以得出结论：同一矿床成矿年龄的差异与成矿作用和剥蚀作用的连续或重复有关。