福建泰宁梨树坪金矿地质特征及成因探讨

2023-01-05廖成平

化工矿产地质 2022年4期

廖成平

中化地质矿山总局福建地质勘查院，福建福州 350013

福建泰宁梨树坪金矿属泰宁三湖-五里亭-何宝山金、银多金属成矿远景区。2005～2007年，福建省地质调查研究院在勘查区开展了普查地质工作，完成了1∶1万地质测量、1∶1万土壤测量，并对主要构造蚀变带及金土壤异常区进行了地表槽探揭露与深部钻探验证，初步认为区内矿床为断裂破碎带蚀变岩型金矿床[1]。2012～2019年，中化福建地质勘查院对勘查区陆续投入了槽探、钻探、硐探等工程，现已提交一处中型金矿床[2]。笔者根据地质勘查成果，系统地总结了矿床地质特征，探讨了矿床成因，以期为勘查区外围寻找同类型其它矿床提供借鉴。

1 区域地质背景

矿区位于闽西北隆起带的浦城-洋源隆起与邵武-建宁拗陷的接合部位，崇安-安远深断裂带的中段[3-4]。

区域内出露的地层有新元古界万全（岩）群黄潭（岩）组、下峰（岩）组变质岩基底和上白垩统崇安组沉积岩盖层。变质岩基底呈断块和“天窗”出露，岩石组合为变粒岩-片岩的中浅变质岩系。黄潭（岩）组地层中Au元素丰度值是地壳的5倍多[5]，该地层是区内重要的金矿源层。崇安组沉积岩盖层为一套内陆河湖相、冲洪积扇相、泥石流相堆积而成的红色粗碎屑岩建造。岩性组合以紫红色厚-巨厚层砂砾岩、砾岩为主，夹巨厚层含砾细砂岩及薄层砂岩、粉砂岩。

区域内经历了多期次的构造活动，从加里东期以来，经历了早期韧性变形，晚期脆（韧）性变形，表现为挤压、伸展、再挤压的叠加特征。区内构造行迹主要为断裂构造，断裂主要有四组，以北东向为主，次为北北东向，少量北西向和近东西向断裂。断裂力学性质为压扭性，与区内金矿体密切相关，控制了区内矿体的展布。

区域内侵入岩分布广泛，主要为加里东期中细粒黑云母二长花岗岩（新桥岩体）、中细粒二云母花岗岩（上青岩体）以及燕山中期正长花岗岩、燕山晚期花岗斑岩等。此外，花岗伟晶岩脉、闪长岩脉、花岗斑岩脉等也有少量出露。加里东期新桥岩体和上青岩体是区内主要的贮矿围岩。

2 矿区地质特征

2.1 地层

区内地层出露较简单，仅见新元古界万全（岩）群黄潭（岩）组，分布于矿区中部、中东部一带，呈近东西向展布（图1）。岩性主要为黑云斜长变粒岩夹二云石英片岩、混合岩。岩石普遍具混合岩化，见浅肉红色花岗质、长英质脉体。原岩为中酸性火山岩类，产于岛弧、陆弧环境中[5]，属海底火山喷发-沉积建造[6]，是区内金元素的主要来源。地层产状总体较稳定，走向北东20°～70°，倾向南东，倾角30°～70°。区内黄潭（岩）组地层厚度大于700m。

图1 泰宁梨树坪矿区金矿地质简图 Fig.1 Geological sketch map of gold deposit in Lishuping mine of Taining county

2.2 构造

矿区断裂构造发育，褶皱不发育。断裂构造主要有北东向和北西向两组，其中北东向断裂属崇安-石城深大断裂带、泰宁-三湖北东向断裂带的组成部分或次级断裂。北东向断裂主要有F1、F2、F3等，北西向断裂有F4，其中F1、F2为区内主要断裂，F1断裂控制矿区Ⅳ、V号矿体展布，F2断裂控制矿区Ⅲ、Ⅲ-1号矿体展布。

F1断裂：分布于矿区的中西部，走向延伸大于1500m，倾向延伸大于130m。走向NE 36°～60°，倾向南东，倾角28°～62°。断面清晰，较平整规则，沿走向、倾向呈舒缓波状展布，沿断裂带岩石破碎，挤压纹理清楚。构造岩以构造角砾岩为主，局部见碎斑岩、碎粒岩、碎裂花岗岩，构造角砾呈次棱角状或次圆状，略具定向排列，与挤压纹理一致。断裂面清晰，较光滑，沿走向、倾向呈舒缓波状，显示挤压特征。断裂带中见后期花岗伟晶岩脉侵入早期构造角砾岩、碎粒岩中，形成脉状黄铁矿等现象，显示拉张特点，表明该断裂具多期次活动，力学性质由早期的挤压转换成晚期的拉张。断裂破碎带中岩石硅化、黄铁矿化（地表多已氧化成褐铁矿化铁帽）、绿帘石化、绿泥石化等蚀变强烈。

F2断裂：分布于矿区南西部梨树坪一带，呈北东向展布，走向延伸长度大于360m，倾向延伸长度大于192m，断裂蚀变带宽为1～22m。走向NE 50°～67°，倾向南东，倾角50°～62°。断裂带地表多见硅化形成的正地形，断裂面沿走向、倾向呈舒缓波状，显示挤压特征。

F3断裂：分布于矿区北东部一带，呈北东向展布，走向延伸长度大于300m并延伸至图外，断裂蚀变带宽为1～3m。走向NE 50°～60°，倾向南东，倾角60°～65°。断裂带岩石以碎粒岩为主，未见矿化蚀变，断裂面沿走向、倾向呈舒缓波状，显示挤压特征。

F4断裂：分布于矿区北西部一带，呈北西向展布，走向延伸长度大于280m，断裂蚀变带宽为1～5m。走向NE 314°，倾向南西，倾角80°～85°。断裂带岩性主要为硅化蚀变岩，主要蚀变特征为强硅化。断裂面沿走向、倾向呈舒缓波状，显示挤压特征。

2.3 侵入岩

区内岩浆活动强烈，侵入岩分布广泛，主要为加里东期中细粒黑云母二长花岗岩、细粒二云母花岗岩以及燕山晚期花岗斑岩（表1）。另外，花岗伟晶岩脉（ρ）、闪长岩脉（δ）在区内也较发育。区内的岩体、岩脉的侵入对矿体未起到破坏作用。

表1 区内侵入岩特征一览表 Table 1 Feature list of intrusive rocks in the area

加里东期细粒二云母花岗岩属泰宁上青岩体的北部，岩性以细粒二云母花岗岩为主，部分相变为中细粒二云母花岗岩、中（细）粒白云母花岗岩，属壳源型岩石[7]。上青岩体锆石U-Pb年龄值为446.7±4.8Ma，时代属加里东期[8]。

2.4 变质岩及变质作用

区内出露的变质岩按其成因分为区域变质岩和动力变质岩两类。

2.4.1 区域变质岩

区内新元古界万全（岩）群黄潭（岩）组经历了四堡-晋宁期、加里东期区域变质作用，变质岩石类型主要有黑云斜长变粒岩夹二云石英片岩、混合岩等，特征变质矿物有石榴子石，变质程度属高緑片岩相，其原岩主要为富钠中酸性火山岩夹砂泥质碎屑岩[8]。

2.4.2 动力变质岩

主要分布于断裂带及其两侧，受动力作用影响形成构造角砾岩、碎裂岩、碎斑岩、碎粒岩等动力变质岩石。动力变质岩蚀变强烈，具硅化、黄铁矿化、绿帘石化、绿泥石化、绢云母化等，与区内金形成密切相关。

2.5 围岩蚀变

区内围岩蚀变主要是中低温热液蚀变，包括硅化、黄铁矿化、黄铜矿化、褐铁矿化、绢英岩化、绿帘石化、绿泥石化、叶蜡石化等，而与金成矿关系密切的蚀变有硅化、黄铜矿化、黄铁矿化、绢英岩化、褐铁矿化。区内围岩蚀变受区域变质、构造运动和岩浆热液交代叠加共同作用形成，同种蚀变可表现出多种形式。

硅化：在拉张断裂环境下，硅质组份结晶充填于断裂带中，断裂硅化蚀变带宽度大，常大于10m，次生石英呈柱粒状、等轴粒状，矿物粒径0.5～8mm，具波状消光。在拉张环境下蚀变组合较单一，主要为硅化，少量粗粒黄铁矿化，该种硅化与金成矿关系不大。在压（扭）断裂环境下，断裂带岩石中的矿物被细小的石英交代，次生石英具粒状变晶结构，矿物粒度0.02～2mm，杂乱排列，矿物具波状消光。在压（扭）环境下蚀变强烈，常与绢云母、黄铜矿、黄铁矿、褐铁矿伴生，形成（碎裂、碎粒）硅化、黄铁矿化、黄铜矿化、褐铁矿化蚀变岩，此时硅化和硫铁矿物组合与金成矿密切相关。

黄铁矿化：区内分布较普遍，主要以三种形式分布。其一，黄铁矿沿黑云斜长变粒岩的片麻理面或二云石英片岩的片理面分布，黄铁矿呈浅铜黄色，形态多为它形粒状，小团块状，粒径大小一般0.2～0.5mm。其二，黄铁矿分布于黑云斜长变粒岩的小裂隙中。形态多呈小团块状、团块状、条带状、细脉状。其三，黄铁矿沿断裂带次级裂隙分布，由于多期次构造活动影响，早期形成的黄铁矿矿物受构造活动形成黄铁矿碎屑，后期形成的黄铁矿呈半自形-它形晶，沿构造裂隙充填分布，形态受裂隙影响，黄铁矿集合体沿单一方向生长构成脉状构造。黄铁矿化沿片麻理面、片理面以及黑云斜长变粒岩裂隙面分布，与金矿化关系不大。黄铁矿呈脉状、团块状、浸染状沿构造裂隙分布，与金矿化关系密切。构造裂隙中早期形成的黄铁矿呈黄白色，形态为自形晶，粒度在0.1～4mm，立方体为主，与硅化蚀变形成黄铁化硅化构造蚀变岩，自形黄铁矿中常出现包裹金（图2）。晚期形成的黄铁矿呈浅铜黄色，半自形-它形粒状，粒径0.02～0.5mm，硬度大，有大量麻点，形态多受裂隙限制，与自然金沿裂隙充填，形成的黄铁矿多呈细脉状构造，部份呈大脉状构造。脉状构造，特别是大脉状构造产状与主构造面产状一致的，指示后期岩浆热液沿断裂上升对金元素进一步活化迁移，沿构造裂隙进一步交代富集，对金矿化更有利，形成的金主要为裂隙金（图3），金矿品位更高。

图2 黄铁矿包裹金 Fig.2 Pyrite wrapped gold

图3 裂隙充填金 Fig.3 Fracture filling gold

黄铜矿化：黄铜矿与金矿化密切相关，也是区内重要的载金矿物。早期黄铜矿呈铜黄色，它形粒状，主要以小团块状、团块状、浸染状、条带状、脉状形式沿构造蚀变带分布（图4），蚀变矿物组合有黄铁矿、黄铜矿、自然金等。晚期黄铜矿熔蚀交代早期形成的黄铁矿、非金属矿物等，伴随金元素活化迁移，自然金与黄铜矿沿裂隙进一步富集，黄铜矿吸附自然金（图5），形成高品位金矿。

图4 早期黄铜矿 Fig.4 Early phase chalcopyrite

图5 晚期黄铜矿 Fig.5 Later phase chalcopyrite

2.6 地球化学特征

根据1∶1万的土壤测量成果，以Au2.5×10-9为异常下限值，共圈定Au异常27处，编号Au21～47，多数规模小，含量低，仅Au25、Au31、Au39、Au42、Au43五个异常规模较大，异常值较高；其中Au39、Au42、Au43位于现有探矿区外围，均为矿致异常（图6）。

图6 泰宁梨树坪矿区土壤测量金元素异常图 Fig.6 Abnormity map of gold in soil measurements in Lishuping mine of Taining county

Au25异常：主要出露白云母化中细粒正长花岗岩与黑云斜长变粒岩接触带及断裂带上，异常面积较大，呈不规则港湾状北东向展布，最长1600m，最宽520m。异常值含量在2.52×10-9～43.42×10-9，最高68.17×10-9，浓集中心不明显，在异常中心通过地质点拣块取样及施工探槽刻样，Au含量为0.17×10-6～18.22×10-6，显示该异常为矿致异常，但矿化不均匀，推测为多期次多方向的含矿断裂所引起的。该异常与区内F1断裂较吻合，在F1断裂带中发现了Ⅳ、V号金矿体，但断裂带中局部强硅化，导致金异常不明显，金异常与断裂带局部出现了偏移。该异常范围也包括北东侧F3异常区域，通过现有地质工作在F3附近未发现明显的矿化现象。

Au31异常：位于Au25异常西南部的细粒白云母花岗岩与黑云斜长变粒岩内外接触带及F2断裂带附近，呈北东东向带状展布，长825m，宽100m。异常值含量2.58×10-9～19.12×10-9，最高为24.56×10-9，异常浓集中心明显。经地表剥土、槽探揭露和深部钻孔、硐探验证，已发现Ⅲ、Ⅲ-1两个金矿体，属矿致异常。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

通过详查地质工作，在区内共圈定4个工业金矿体，其中Ⅲ号矿体为区内主矿体。

Ⅲ号矿体：分布于勘查区中西部，产于北东向F2断裂蚀变带中，矿体走向长170m，倾向延深80～192m，走向NE 50°～67°，倾向南东，倾角42°～62°。矿体厚度为0.82～4.75m，平均厚度1.88m，Au平均品位为13.19×10-6，伴生铜品位0.006%～4.24%，平均0.34%；矿体在走向及倾向上局部地段厚度和品位出现膨胀现象（图7）。矿体围岩主要为黑云斜长变粒岩、细粒二云母花岗岩、细粒白云母花岗岩、中粒花岗伟晶岩，矿体与围岩接触面大部分较清晰平整。

图7 梨树坪勘查区100线地质剖面图 Fig.7 Geological section for line 100 of gold deposit in Lishuping mine

3.2 矿石质量

原生矿石是区内主要的矿石类型，呈灰白、灰黄、黄白、浅铜黄、铜黄色，矿石结构以自形-半自形、它形粒状结构、交代残余结构为主，少量碎裂、碎粒、包含结构等（图8）。矿石构造以细脉状、中脉状、大脉状、浸染状构造为主，次为团块状、角砾状、块状构造（图9）。氧化矿石是区内地表和近地表的矿石类型，由原生矿石风化而成，矿石呈褐红、砖红、灰褐色。矿区内氧化矿石常见碎裂、碎粒、交代残余结构。氧化矿石构造为多孔状、蜂窝状、胶状构造等。

图8 矿区主要矿石结构 Fig.8 Main ore textures of gold deposit in Lishuping mine

图9 矿区主要矿石构造 Fig.9 Main ore structures of gold deposit in Lishuping mine

3.3 矿石矿物组成

矿石中的金属矿物有自然金、黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿、褐铁矿，局部见铜兰、孔雀石，以中低温矿物为主。脉石矿物主要有石英、长石、白云母、绢云母，少量绿帘石、绿泥石及方解石等。金主要以自然金的形式出现。

金属矿物的共生组合：黄铁矿+黄铜矿+磁铁矿+自然金（少量）。

金属矿物的生成顺序：自然金（黄铁矿包裹金）→第三期黄铁矿→第四期黄铁矿（沿构造裂隙充填）→黄铜矿→自然金（裂隙充填金）→磁铁矿→铜兰→孔雀石、褐铁矿。

3.4 矿石化学组份

根据矿石化学全分析结果（表2），矿石的化学成分主要为SiO2、Al2O3，少量Fe2O3、K2O、S、Na2O、CaO、MgO，其它组分含量很少。矿石中主要有用元素为金，伴生铜、银、硫。金矿石伴生的有用组分有Cu、Ag、S，达到综合评价指标的要求，Ⅲ号矿体中伴生有用组分Cu含量一般0.006%～0.857%，平均0.501%；Ag含量一般1×10-6～41.7×10-6，平均10.72×10-6；S含量一般0.006%～5.40%，平均0.913%。伴生有害组分As极低。

表2 矿石化学全分析结果表 Table 2 Results of total chemical analysis of ores

勘查区内矿体中铜矿化较明显，经对所有见矿工程样品中的Au、Cu元素相关性进行分析，相关系数R(金、铜)=59.30%，线性公式y=0.0322x+0.0031（图10）。可见梨树坪中金元素与铜存在正相关性。

图10 矿区Au、Cu元素相关性图 Fig.10 Correlation diagram of Au and Cu elements of gold deposit in Lishuping mine

4 矿床成因探讨

4.1 控矿因素

（1）区内新元古界万全（岩）群黄潭（岩）组变质岩中Au平均含量为16.98×10-9，高于地壳丰度的5倍多，是区内金矿床形成的最重要矿源层。加里东期混合花岗岩中Au平均含量为23.6×10-9，也是区内成矿物质Au的主要来源之一[5]。两者为金（矿）化体形成提供了原始物质基础。

（2）区内主要控矿构造为北东向断裂，早期具压扭性作用，断裂面清晰，呈舒缓波状，构造岩以构造角砾岩为主，构造角砾略具定向排列，与挤压纹理一致。晚期具拉张作用，断裂带中见后期花岗伟晶岩脉侵入早期构造角砾岩中，表明北东向断裂具多期次活动，力学性质由早期的挤压转换成晚期的拉张。区内金矿(化)体呈脉状、透镜状赋存于北东向断裂破碎带中，受断裂带控制明显，顶底板与围岩界线较清楚。断裂破碎带中岩石硅化、黄铁矿化（褐铁矿化）、黄铜矿化等蚀变强烈，这些蚀变矿物组合与金矿（化）体密切相关，显示北东向断裂既是导矿构造又是容矿构造，其控制了区内矿体产出。

（3）区内混合花岗岩与金矿关系密切[9]，本区基底加里东期混合岩化作用强烈，使得岩石中富含挥发分的气液增强和活跃，流体在循环过程中萃取黄潭（岩）组变质岩中的含金物质，形成大量的含矿溶液，沿着北东向断裂上升、运移，随着温度压力的变化，在一定的构造部位进行初步富集。印支晚期-燕山早期频繁的构造和岩浆活动，为区内的金矿体进一步富集提供了有利因素，围岩经构造动力热液作用后，成矿元素金等含量大幅提高，并具明显富集现象[10-12]。区内矿（化）体的热液来源于区域变质（混合岩化）热液和岩浆热液，早期主要为混合岩化热液，后期叠加了岩浆热液，岩浆热液后期由于大气降水的大量参与，成矿作用逐渐过渡到低温热液期[5,13]。

4.2 成矿期次与成矿作用

本区内金矿(化)体受断裂控制，集中分布于北东向及次一级断裂带内。根据侵入岩体时空关系、蚀变带内金赋存状态以及蚀变矿物组合可以划分为两个成矿期，推测分别为加里东期和印支晚期-燕山早期。

加里东期（早期）：该阶段成矿与变质作用（混合岩化）密切相关，区内混合岩化作用强烈，使得黄潭（岩）组变质岩中的成矿元素Au、S等被活化、富集，形成含金热液，沿着东北向断裂迁移至有利部位初步富集成矿[14]。谢华杰[15]对区内磁铁矿标型特征的研究表明，区域变质作用与磁铁矿早期富集密切相关，磁铁矿中FeOT含量与SiO2、Al2O3含量呈负相关指示Fe元素源于流体对围岩的萃取。该阶段构成矿区金矿化与蚀变的基础，蚀变矿物主要为低温热液蚀变矿物，蚀变组合主要为黄铁矿化、硅化，少量的磁铁矿化等，金矿（体）主要为自形黄铁矿包裹金。

印支晚期-燕山早期（晚期）：该阶段是区内的主要成矿期，频繁的岩浆和构造活动带来大量的岩浆热液，将早期的成矿物质进行了改造、叠加并在有利的构造部位充填交代、富集成矿。冯嘉颖[16]对区内黄铁矿的研究表明，矿区的不同岩型中的黄铁矿均不同程度富含Co元素，黄体矿中的Co/Ni值均大于10，指示黄铁矿主要由岩浆热液形成，岩浆多期次活动是叠加成矿的主要因素。谢华杰[15]对区内磁铁矿的研究表明，磁铁矿形成具有多期性，磁铁矿中TiO2-Al2O3-MgO+ MnO图解和TiO2-Al2O3-MgO图解落在深成热液型和沉积变质型范围内，磁铁矿在加里东期受区域变质作用初步富集，在燕山期受岩浆侵入作用大量富集，燕山期为主成矿期，成矿流体属深成流体。该阶段主要为中温热液蚀变矿物，绢云母化和黄铁矿化、黄铜矿化强烈，蚀变矿物组合为石英、绢云母、黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿，金矿（体）主要为单体自然金。由于金矿（体）形成与黄铁矿化和磁铁矿化密切相关，结合临近矿山何宝山金矿研究资料推测本区金矿（体）主要成矿时代应在印支晚期-燕山早期[17,18]。

该金矿床是在区域变质、构造运动、岩浆活动的长期作用下形成的，早期混合岩化作用萃取出黄潭（岩）组变质岩中的Au等成矿元素，迁移至构造有利部位初步富集成矿，后期岩浆活动使原始矿源层和已形成金矿（化）体中的Au再次活化、迁移，叠加岩浆深部带来的含Au流体沿断裂上升，当物理化学条件发生变化，再次在构造有利部位充填交代、富集成矿。因此，认为该矿床为变质-热液充填型金矿床。