闽中梅仙铅锌钼多金属矿地质特征及成矿模式

肖 娥，陈振宁，居维伟，龚 斌，肖晓牛，3，刘小胡，张悦秋

(1.江苏省有色金属华东地质勘查局，南京 210007；2.南京大学 地球科学与工程学院，南京 210093；3.福建金东矿业股份有限公司，福建 三明 365101)

梅仙矿区地处福建省尤溪县闽中腹地，是武夷山成矿带的重要组成部分，矿区内分布有丁家山、峰岩、关兜、下渡、谢坑和寨头等多个矿床(图1)。前人对该区开展了众多地质研究工作，在矿体地质特征、矿床类型、赋矿元素、控矿构造、地球化学特征和古构造环境等方面取得了诸多成果[1-16]，但关于矿区的矿床成因类型，目前尚无统一认识，有观点认为梅仙矿床为与裂谷火山活动有关的块状硫化物矿床(VMS)，矿床的成矿受裂谷带的形成过程影响[3-4，9，13]，层控铅锌(银)矿体经后期热液叠加改造，显示多次地质事件叠加特点[6]；张术根等[17]则认为，区内矿床为花岗质岩浆经与区域变质岩之间的接触交代变质作用形成，矿床属与花岗质岩浆有关的接触交代成矿系统，矿床成因类型应归为矽卡岩型[18]。近年来，随着对闽中梅仙铅锌钼矿床进一步的勘查探索、开发利用和综合研究，尤其通过新近在矿区布设深部钻探工程，发现了大量新的地质信息，在矿体特征、矿石特征等方面取得了一批最新资料，为深化矿床地质研究，提升矿床成因认识，建立成矿模式提供了条件。

1 成矿地质背景

闽中地区位于欧亚大陆东南缘的华夏块体东部福建省中部(图1a)。地层发育较完整，自新太古界至新生界均有出露，尤以元古界分布较广。区域岩浆作用强烈，以中酸性或酸性岩最为常见，主要受区域构造和断裂构造控制，大多呈北东向、北北东向或北东东向带状展布[16，18-20]。

图1 梅仙矿区大地构造位置(a)及矿区地质简图(b)Fig.1 Sketch map showing the location of the geotectonics(a)and the regional geology of the Meixian mining area(b)

区内矿种主要为铅、锌、钼、铜、金、银和钴等，矿产成因类型主要有块状硫化物型、斑岩型、热液型、接触交代型、构造蚀变岩型和韧脆性剪切带型等[11，16，20]。

2 矿区地质概况

矿区地层以基底 “天窗”形式出露，主要为龙北溪组(Pt2-3l)和大岭组(Pt2-3dl)，属中-新元古界变质岩地层，“天窗”内部呈北东向展布。“天窗”周边广泛分布侏罗纪梨山组和长林组火山-碎屑沉积盖层，呈不整合或断层接触覆盖在基底变质岩之上，“天窗”内部分地段被第四系覆盖(图1b)。

矿区主要构造线方向呈NE向，由一系列走向NE的褶皱、断裂组成。断裂构造可分为北东、近东西和近南北向3组，其中以NE向为主。褶皱主要为梅仙复背斜，轴向NE50°～68°，分别向两端双向倾伏，倾伏角22°～30°[20]。

岩浆岩分布类型主要为燕山期中酸性侵入岩，总体呈串珠状或带状产出，北东向延伸。岩性多为花岗类岩石，主要为花岗斑岩和黑云母花岗斑岩，最近的勘探工作显示，深部岩体除黑云母花岗岩外，尚有黑云母钾长花岗岩、钾长花岗岩等。

矿区交代蚀变现象十分明显，尤其在硫化物矿化地段，蚀变类型主要有绿泥石化、绿帘石化和硅化，次为透辉石化、透闪石化，可见石榴子石化、阳起石化等；岩体附近常见程度不等的硅化、黏土化和钾长石化，少量绿泥石化、绢云母化和碳酸盐化等。围岩矿化主要可见磁铁矿化、闪锌矿化和辉钼矿化，黄铁矿化、黄铜矿化、磁黄铁矿化和方铅矿化亦较为发育，此外，可见少量胶辉钼矿化、褐铁矿化和白钨矿化等。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

铅锌矿体主要呈层状或似层状分布(表1)，部分呈透镜状、囊状或脉状。多产于龙北溪组绿片岩中，或绿片岩与碳酸岩的接触部位，产状较为平缓，其形态、产状及空间分布与矿体顶、底板绿片岩地层产状相一致，规模较大，具有层控矿床特点。部分矿体沿构造面或花岗斑岩外接触带分布，具接触交代型特征，规模相对较小。矿石矿物主要有闪锌矿、方铅矿，其次为磁黄铁矿，再次为黄铁矿、磁铁矿和黄铜矿，以及少量黝铜矿和银金矿等。脉石矿物组成主要有透辉石和绿帘石，其次为石榴子石、绿泥石、阳起石、石英和方解石、白云石等，少量云母和钠长石等。

表1 梅仙矿区矿体特征一览表Table 1 List of characteristics of ore bodies in the Meixian mining area

钼矿体形态常受裂隙及岩体影响，主要赋存在岩体与龙北溪组绿片岩接触带附近(表1)。矿石矿物组成主要为辉钼矿、胶辉钼矿，其次为黄铁矿、磁铁矿、磁黄铁矿，以及少量闪锌矿和黄铜矿等。脉石矿物主要为石英、绿帘石、绿泥石，少量钾长石、钠长石和碳酸盐矿物等。

3.2 矿石特征

铅锌矿石主要以块状、条带状和层纹状构造为主(图2a-c)，层控性特征明显，特别是顺层条带—浸染状构造、顺层揉皱等构造，反映了原始的沉积层理和微层理；此外，还发现矿区内部分黄铁矿、磁黄铁、磁铁矿等矿物因受到了区域变质作用，矿物晶体发生了较强烈的变质变形(图2d-f)，表明矿区于原始喷流—沉积成矿作用之后又受到了后期变质改造作用。经显微镜下观察，主要矿石结构为他形、半自形—自形粒状结构、微-细粒结构，此外还有交代结构、固溶体分解结构、包裹结构、解理结构、压溶结构、定向变形结构和重结晶结构等。

钼矿石主要呈膜状构造、网脉状构造、脉状-细脉状构造和薄层状构造(图2g-h)，胶辉钼矿多表现为胶状构造，少量浸染状构造。经显微镜下观察，主要矿石结构为揉皱结构(图2i)、微—细粒结构等。

Sp-闪锌矿，Py-黄铁矿，Po-磁黄铁矿，Mt-磁铁矿；2a-b、2d、2g-h为手标本照片，其余为显微镜下照片(反射光)图2 梅仙矿区代表性矿石手标本及显微镜下照片Fig.2 Representative ore hand specimens and their micrographs for the Meixian mining area

4 矿床成因

本研究结合前人研究成果认为，梅仙矿田系块状硫化物矿床与斑岩成矿系统耦合叠加的产物。首先，从矿床分布和矿区基本地质格局来看，梅仙矿区已知的丁家山、峰岩、寨头、谢坑、关兜铅锌矿床(段)等均就位于花岗岩附近或旁侧，表明花岗岩类岩浆活动与矿床的形成存在密切成因联系[21]。

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其次，从目前的地面所测量岩层产状宏观格局及丁家山、峰岩矿床详查剖面、开采中段的矿体延伸趋势来看，区内矿体大部分产状较为平缓，其层控特征十分明显，且其空间分布、产状和形态与地层展布类似，但仍然有一部分铅锌矿体沿构造软弱面或花岗斑岩、石英闪长玢岩的外接触带分布，其矿体产状与接触带或构造面几乎一致，具接触交代型特征，规模相对较小。这类铅锌矿体大多连续性较差，品位较高，呈小透镜状分布于岩体与地层接触带附近以及断裂带等构造软弱面中，充分反映岩浆岩热液对之前形成的铅锌矿体进行了活化转移和改造。

地表出露的岩体与区域变质岩地层接触带附近矽卡岩化较为明显，并伴生不同温度的热液矿物组合[17-20]，主要包括石榴子石、透辉石、阳起石、透闪石、绿帘石等，以及“稍晚期”的热液矿物如绿泥石、蛇纹石、石英、绢云母、碳酸盐等。这种叠加的矽卡岩类矿物，只要是在具有一定的温度、压力适当的围岩和适宜热液参与的条件下均可形成。

另一方面，区内与矿体有关的蚀变类型，在浅部主要表现为绿泥石化、泥化、青盘岩化、黄铁矿化和绢云母化等，往深部则逐渐有向硅化和钾化过渡的趋势，符合斑岩型矿床蚀变分带特征[23]，且地表出露的花岗岩内外接触带附近可见辉钼矿化，亦显示其岩体可能具有斑岩型钼(铜)矿的成矿专属性。

5 成矿模式

通过综合分析前人研究及勘查资料，本研究总结了矿区内矿床分带特征：其浅部为铅锌矿，深部有寻找斑岩型钼矿的前景。浅部铅锌矿体在海底火山喷流—沉积成矿作用基础上呈层控特征；深部斑岩成矿时，新的上涌热液叠加改造，使之进一步富集成矿，并成为深部斑岩成矿的良好屏蔽层。结合前人研究成果[2-5，8，11-13，17-21]，对矿床成因提出了新认识，认为梅仙矿田系块状硫化物矿床与斑岩成矿系统耦合叠加的产物，提出区内成矿作用大致可分为三个阶段，即：1)中—新元古代裂谷背景下的海底火山喷流沉积成矿期；2)加里东期变质改造成矿期；3)燕山期斑岩成矿系统叠加成矿期，并据此建立了区内成矿模式(图3)。所得成矿模式已得到近期勘探工作验证。

1)火山喷流沉积成矿期

现有勘查工作表明，梅仙矿床位于中-新元古代火山基底隆起带的变质基底“天窗”内，矿床多呈层状、似层状、透镜状产于中-新元古界马面山群龙北溪组中。矿体与围岩产状整体一致，多与地层整合，矿石发育条带状、块状、层纹状等典型同生沉积矿石组构，具有明显的层控特点。因此，火山喷流沉积同生矿化作用时代应与地层围岩时代一致，即矿体初始火山喷流-同生沉积成矿作用时代为中-新元古代[13，16]。在此裂谷背景下，海底火山喷流作用形成含矿热液，成矿流体伴随喷流、沉淀和堆积作用不断发育，从而形成块状硫化物矿床(图3①)。

1-地幔；2-地壳；3-海底火山；4-海水；5-浅海相碎屑沉积岩、酸性火山岩或火山碎屑沉积岩；6-龙北溪组绿泥石-云母-石英片岩系列；7-基性火山岩、钙镁质沉积岩；8-龙北溪组“绿片岩”；9-海相碳酸盐岩；10-龙北溪组大理岩系列；11-侏罗系；12-燕山期花岗岩；13-不整合面；14-断裂；15-岩浆热液运移通道；16-(铅)锌矿体；17-钼矿体；18-磁铁矿化带.图中矿物代号：Sp-闪锌矿，Gn-方铅矿，Mt-磁铁矿，Py-黄铁矿，Po-磁黄铁矿，Mo-辉钼矿图3 梅仙矿区成矿模式图Fig.3 Metallogenic model of the Meixian mining area

受加里东期区域构造及变质作用影响，该阶段形成的矿体、矿石常呈揉皱状或透镜状构造，可见矿石矿物呈定向变形结构，如压溶结构和重结晶结构等特征[15，21]，显示矿体(或矿石)在该期受到了较为强烈的区域变质作用[16]。矿区地层及矿体发生变质变形，通过进一步运移、富集、沉淀成矿作用，形成新的矿体(图3②)。

3)斑岩成矿系统叠加成矿期

伴随着燕山期花岗质岩浆的侵入活动，岩浆热液对前期矿体进行活化、转移及叠加改造，热液流体向上运移，在成矿有利部位富集沉淀而形成新矿体。因各类矿质元素成矿温度不同，矿体出现分带，钼矿常就位于岩体接触带附近，铅锌矿则形成于离岩体有一定距离的地层中(图3③)。

进入燕山期后，中生代岩浆活动十分强烈，矿区内与燕山期多次中酸性岩浆活动有关的热液蚀变及叠加成矿作用分布广、类型多、强度大[6]。岩浆侵入活动对早期矿体产生了强烈的热液叠加和改造作用，对矿质富集和矿体最终定位具有重要意义：一方面，本课题研究表明，梅仙矿区内花岗岩体为高钾钙碱性的I型花岗岩[16]，其具有很高的分异程度，含矿性良好，对成矿十分有利；另一方面，野外调查工作也表明，矿区内常出现花岗斑岩、黑云母花岗斑岩等岩体或岩脉，且岩体在空间上与铅锌矿伴生[17-20，23]。岩体与围岩接触带附近可见绿帘石化、绿泥石化、绢云母化及黏土化等蚀变，部分岩体中具有细脉状、脉状或浸染状辉钼矿化，局部地段富集而形成富钼矿体[17]，更加确定了岩体与成矿存在密切联系，且矿体附近热液叠加现象明显，一个重要表现即是早期块状硫化物矿床的某些地段，其矿石矿物如闪锌矿、方铅矿和磁黄铁矿等晶体颗粒变大，矿体加厚变富[13]，并局部伴生有强烈的钾长石化，通过对矿体钾长石化带中的钾长石进行40Ar-39Ar定年分析，获得钾长石样品的坪年龄为85.4～89.3 Ma，等时线年龄为86.19～91.31 Ma[6]，显示矿体除受到了燕山中期的岩浆热液叠加作用外，也受到了来自燕山晚期晚白垩世的热液叠加作用。

6 结论

1)梅仙矿区铅锌矿体主要呈层状或似层状分布，矿石主要以块状、条带状和层纹状构造为主，层控特征明显。部分矿物晶体发生了较强烈的变质变形，表明矿区于原始喷流—沉积成矿作用之后又受到了后期变质改造作用；钼矿体形态受裂隙及岩体影响，与矿体有关的蚀变类型和分带具有斑岩型成矿特点。通过综合研究，认为梅仙矿田系块状硫化物矿床与斑岩成矿系统耦合叠加的产物。所得成矿模式已得到近期勘探工作验证。

2)本次研究建立了矿区可能的成矿模式，即：(1)中—新元古代，火山喷流—同生沉积成矿作用形成初始矿体和/或矿源层；(2)加里东期，受区域变质及成矿作用影响，矿体发生变质变形并进一步富集、活化和转移；(3)燕山期，岩浆热液对前期矿体进行活化、转移及叠加改造形成了新矿体。