成矿系统研究及找矿意义范文

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《矿产与地质杂志》2014年第三期

1地球物理、化学背景

夜上海论坛区域剩余布格重力异常图（图2），出现正负场相间，负场走向明显于正场。缙云—青田重力负场中心位置与中酸性岩体对应，如前村附近的花岗岩体、青田花岗岩体等燕山晚期岩体分布与负场走向基本吻合，重力负异常能很好地反映钾钠交代带，对寻找钼多金属矿具有一定的指示作用。1／20万航磁△T平面图上表现为平缓低缓正磁场区（100～200γ）与起伏弱磁场区（－100～100γ）相间出现。平桥―桥头一带为中等起伏磁场区，以正场为主，最高达800γ，伴有小面积的负场（极值约－50～100γ）；孙坑矿区则表现为平缓低缓正磁场区（图3）。火山穹窿在航磁△T平面图上表现为局部正异常围绕大片负异常，负异常又包围两个局部正异常和两个局部负异常。地球化学特征：中元古界陈蔡群变质岩Bi、Mo、As、Sb等元素含量高于地壳平均值，尤以斜长片麻岩为最高；Co、Ni、V、Mn、Cr、Ti等亲铁元素含量低于浙东南地区平均值。侏罗系上统火山岩Sn、Sb等元素相对偏高，Cu、Mn、Cr、Ni、Co、V、Bi、Mn、Zn等元素较低，Pb、Ag、Mo偏高或接近。燕山晚期茶坑石英二长闪长岩体规模最大，以富Pb、Ag、Bi和贫Cr、Ni为特征；其次为碱性花岗岩类，Ag、Mo、Pb、Zn、W含量高；闪长岩类Ag、Cu、W、Cd、V等元素含量高。石平川Mo、W、Bi、Cd、Sn化探异常与孙坑Ag、Pb、Zn、Cd、Mo、Cu化探异常重叠（图4），且与铅族、闪锌矿族、白钨矿、重砂异常套合。

2成矿系统厘定

2．1矿床成矿系统类型石平川地区钼多金属矿（床）点星罗棋布，分布有中型矿床1处，小型2处，矿床、矿（化）点30余处，这些矿（床）点的形成与燕山期火山喷发―岩浆侵入热液有关，经历了源、运、储、变、保等地质历史过程，成了一个完整成矿功能的自然系统。据控矿因素、成矿地质特征按成矿系统理论将区内划分为一个成矿系统二个成矿亚系统和若干矿床类型。

夜上海论坛2．2主要矿床（点）地质特征

夜上海论坛2．2．1燕山中期火山沉积―岩浆热液成矿亚系统区内成矿亚系统典型矿床为青田孙坑铅锌矿，其主要分布于孙坑、洪岩头、东山、上柏坑等15处矿床（化）点，密集分布。现以洪岩头矿段为例（图5），矿体赋存于西山头组第二岩性段（J3x2），一套火山沉积岩层中，产状与围岩一致，具同生沉积特征，呈层状、似层状、个别透镜状、扁豆状顺层产出，总体倾向NE、局部SW，倾角5°～25°。自下而上共3层，长226～660m，延伸124～410m，平均厚度0．96m，平均品位：Pb1．75×10－2、Zn5．42×10－2、Ag22．86×10－6，矿层顶板为硅化、绿帘石化、绿泥石化流纹质玻屑凝灰岩、粉砂岩，底板为绿帘石化、绿泥化粉砂质泥岩。在NE、EW断裂中呈不规则脉状铅锌矿，具分技复合、规模小，长一般为50～100m不等，延伸10～20m，宽0．3m。矿石矿物以闪锌矿、方铅矿为主，次有磁黄铁矿、黄铁矿；脉石矿物以绿帘石、绿泥石、石英为主，次为硅灰石、透辉石、石榴子石、方解石。矿石类型以闪锌矿为主，次为铅锌矿石和含铅锌矽卡岩，矿石呈半自形及他形粒状结构，浸染状、条带状构造，偶见角砾状构造。同位素特征：①铅同位素（表2），测定数据较集中，说明来源单一，单阶段模式年龄为170～96Ma，接近火山岩成岩年龄，反映本区火山喷发时代和以火山岩为主的铅源来源。②硫同位素（表3），闪锌矿（3个样）δ34S＋4．0‰～＋6．1‰，均值＋5．03‰；方铅矿（9个样）δ34S－7．3‰～＋5．0‰；均值＋1．44‰，变化范围狭窄，与陨石硫相似，来源于上地幔。矿床成因：晚侏罗世火山喷发活动形成的喷气―喷流作用继续携带大量成矿物质进入孙坑破火山构造盆地，并接受湖相沉积，形成富Pb、Zn、Fe层状的初始矿化层，随着火山作用进一步加剧，火山热液对围岩与矿化层进行交代蚀变，成矿物质富集，围岩形成矽卡岩化，后期次火山热液进一步富集叠加改造成矿，伴有沿断裂充填的脉状铅锌矿体，属火山沉积―热液改造型矿床。

夜上海论坛2．2．2燕山晚期中酸性火山―岩浆热液成矿亚系统位于永嘉―海溪NW向断裂中段，分布有Au、Ag、Pb、Zn、Mo等元素异常，特别是石平川―巽宅一带Mo异常尤其明显，形成明显的浓集中心。典型矿床为青田石平川钼矿床，受控于穹状碱性长石花岗岩体内外接触带（图6）。岩体南部接触带产状平缓，一般20°～30°，北东较陡，达40°～60°，在岩体顶界面上500m和下约200m内发育与顶界面产状基本一致的一系列缓倾斜平行构造裂隙，是石平川矿区主要容矿构造。石平川岩体矿物成分自上而下具明显的变化规律，大致分为3个相带（图7）：浅部以细粒斑状碱性长石花岗岩为主，石英含量20％～30％，钾长石40％～45％，多为微纹长石，斜长石25％～30％，少量黑云母，属高钾钙碱性系列，常见石英闪长岩捕虏体；中部为细粒碱性长石花岗岩，斜长石渐增多，矿物细粒状较均一；深部渐变为斑状黑云母钾长花岗岩，石英30％～35％，钾长石（微纹长石）35％，斜长石25％。各相带岩石主要化学成分见表4，A／CNK（Al2O3／CaO＋Na2O＋K2O）（mol）＝1．00～1．12，为弱过铝质花岗岩。石平川钼矿有大小矿脉百余条，平行叠瓦状展布（图8），矿体产状基本与岩体顶面产状及变化一致，具波状起伏或波状扭曲的形态特征。矿体形态主要有两类，一类是倾角20°～30°的缓倾斜矿脉。25、85、105号等矿脉，另一类是倾角40°～70°的陡倾斜矿脉，如1、3号等矿脉，分布于岩体北东侧，由数条平行分布的矿脉组成脉带，呈雁行排列，倾向上常具波状扭曲。矿体的规模相差悬殊，一般长90～500m，厚1．37～3．90m，如25号矿体长达1020m，最厚8．86m；68号矿体长仅5m，厚0．2m；矿体Mo平均品位0．2×10－2～0．4×10－2，富者如85号矿体品位达1．84×10－2，而贫者如69号矿体品位仅为0．135×10－2。矿体围岩主要为上侏罗统西山头组（J3x2）流纹质（含角砾）晶屑凝灰岩等。矿石矿物主要为辉钼矿、白钨矿，微量黑钨矿、黄铜矿等，脉石矿物主要为石英、黄铁矿、镜铁矿，少量磁铁矿、绢云母、绿泥石、长石，偶见萤石、锆石、磷灰石、矽线石等。矿石的自然类型有石英脉型、蚀变岩型两种。矿石主要为脉石英结构、鳞片状结构，浸染状、细脉状和角砾状构造。围岩蚀变：以绢英岩化、绿泥石化为主，常伴有黄铁矿化、硅化、钠长石化、黑云母化、碳酸盐化，主要发育于辉钼矿石英脉的顶底板，宽2～5m，下盘宽度较大，分带不明显。同位素特征：石平川细粒碱性长石花岗岩中的锆石Th／U为1．10～2．73，为典型的岩浆成因锆石，206Pb／238U加权平均年龄为（102．7±1．2）Ma（MS－DW＝2．4），表明岩体为燕山晚期第一阶段末期岩浆活动的产物。围岩（J3x2）流纹质晶屑凝灰岩（黑云母K－Ar法测定同位素年龄为147．6Ma）；晚期钾长花岗斑岩脉，贯穿碱性长石花岗岩岩体，并切穿钼矿脉（钾长石K－Ar法测定同位素年龄为83．3Ma）；而辉钼矿矿脉产于碱性长石花岗岩体与凝灰岩围岩中，因此时代应在102．7±1．2～83．3Ma间，属早白垩世晚期产物。矿床成因：据石平川岩体微量元素特征，碱性长石花岗岩具有富集部分离子亲石元素（LILE，如Rb，Th，U，K等）的特点，在相对原始地幔标准化蛛网图上（图9a），表现出显著的Rb、Th、U、Pb正异常和Ba、Nb、Ti负异常，反映岩浆源区可能主要由地壳物质组成。稀土元素总量∑REE为89．44×10－6～164．02×10－6，LREE／HREE平均为9．23（变化于6．48～12．69），球粒陨石标准化稀土元素模式（图9b）具陡的右倾斜配分特点，显示轻稀土富集重稀土亏损，且具有明显的负Eu异常（Eu／Eu＊＝0．33～0．50）。另外，La／SmN与La正相关性明显（图9c），说明岩浆过程主要受熔融控制。综上所述，矿床位于火山穹隆构造部位，区域NE与NW向断裂结点控制碱性长石花岗岩体侵入，形成穹隆状岩体，岩体冷凝收缩，产生一系列环状缓倾斜裂隙和陡倾角裂隙，侵入作用带来富含Mo元素的热液，沿环状裂隙充填交代成矿，属高―中温岩浆热液充填（蚀变）型。

3成矿系统控矿因素与演化

3．1控矿因素

3．1．1地层、岩性条件（1）含矿岩层根据1／5万青田桥头幅统计资料：西山头组第二岩性段（J3x2）Pb元素平均含量117．1×10－6，是维氏值的7．31倍，变异系数370×10－2；Zn元素平均含量124．55×10－6，为维氏值的1．5倍，变异系数为350×10－2，Mo元素略偏高。综合Pb、Zn元素离散程度大，分布极不均匀，具有明显的局部富集趋势。区内共计16个矿（床）点，有13个矿（床）点的含矿围岩地层时代属西山头组第二岩性段（J3x2），其余矿点围岩时代为西山头组第三岩性段（J3x3）；从资源占有量统计，赋矿围岩碱性长石花岗岩（石平川岩体）约占1／3，其次为西山头组第二岩性段（J3x2）。反映流纹质晶屑玻屑凝灰岩与碱性长石花岗岩强脆性、易破碎、孔隙度及渗透性相对较好，有利于含矿热液的渗透运移和充填，有利于成矿。（2）矿源层孙坑铅锌矿位于破火山近中心交接地带，成矿母岩为上侏罗统西山头组第二岩性段流纹质晶屑玻屑溶结凝灰岩夹2～3层粉砂质泥岩和粉砂岩（含矿层），光谱分析统计结果：Pb含量为568．5×10－6，是维氏值的28．4倍；Zn含量为307．6×10－6，是维氏值的7．69倍，具同生沉积特点，岩石组合、岩石化学、微量元素等特征具有明显的同源相似性规律。

夜上海论坛3．1．2构造控矿（1）深部断裂控矿研究区位于丽水―余姚和泰顺―黄岩深大断裂带间，属武夷山成矿带北延，矿产分带受深部构造控制明显，其中大中型矿床分布于基底边缘，如景宁―石平川一带是重要钼多金属矿集中分布区。（2）断陷（隆）构造控矿自中生代以来，浙东南地区不均匀性构造活动加剧，发育一系列火山沉积岩盆地，这些盆地或形成于总体隆起背景下的局部断陷，即隆中坳；或总体坳陷中局部隆起，即坳中隆；这些构造部位往往也是成矿元素富集区，具有一定的分布规律。如石平川钼矿处于孙坑与章岙二个破火山构造盆地间局部隆起区。（3）区域断裂控矿研究区内石平川―湖庄断裂两侧分布有石平川钼矿、金坑钼铅锌矿、拗外钼矿、石坑岭铅锌矿、尖背黄铁矿、石平川87号矿带（11个矿体）等矿（床）点，反映该断裂对矿（床）点和矿体有一定的控制作用。矿体均产于断裂、裂隙带中，石平川钼矿主要以岩体接触带控制，其次NW向、NE向陡倾斜断裂构造控制，其资源量占有量层间环状断裂控制的占60％以上。（4）火山构造控矿作用区内矿（床）点分布与火山构造关系密切。石染坑里、吴坑口、白岩底、上铁坑、章多坑等钼矿（床）点分布于章岙破火山的西缘，孙坑等铅锌矿点分布于孙坑破火山中心及边缘，石平川钼矿体围绕穹窿中心碱性长石花岗岩体内外接触带分布。岩浆喷发活动提供了含Pb、Zn、Mo等成矿元素的火山热液，一系列火山断裂构造，又提供了容矿场所，综合反映火山构造与成矿关系密切。

夜上海论坛3．1．3侵入岩区内70％以上的钼、铅锌矿（床）点分布于燕山晚期第四次碱性长石花岗岩体中及周边和晚侏罗世潜流纹岩（火山通道相）周边，酸性偏碱性岩类与钼矿关系密切，如石平川钼矿、金坑钼铅锌矿、拗外钼矿分布于碱性长石花岗岩体中及周边；石染坑里钼矿、吴坑口钼矿、白岩底钼铅锌矿分布于石染碱性长石花岗岩周边；尖刀山等铅锌矿点分布于尖刀火山通道相潜流纹岩周边。表明区内钼铅锌矿空间分布与燕山晚期第一阶段第四次侵入岩体及潜流纹斑岩体关系密切。

3．2成矿规律

3．2．1矿化带状集中分布规律受区域构造与火山构造控制，矿化呈带状集中分布，如石平川―石染NE向断裂与石平川―湖庄断裂交汇部位，明显控制着吴坑、石平川、金坑、毛坪、上铁坑、章多坑、石染钼矿（化）富集区，矿床类型为局部隆起的中高温岩浆热液蚀变型，与燕山晚期酸性偏碱性浅成侵入岩浆活动密切相关；受泰顺―黄岩大断裂与破火山构造双重制约，明显控制着孙坑、洪岩头、东山、贵岙等15处铅锌矿（化）点，矿床类型为火山沉积―改造型，受构造控制的断陷盆地接受中酸性陆相火山碎屑沉积，经后期中酸性岩浆潜成热液的叠加改造，具有明显的层状特征。

3．2．2不同时期矿床分布规律燕山期，本区进入大陆边缘构造活动带发展阶段，受太平洋板块的影响，发生多期次的断裂与断陷活动，并伴随多期次的火山喷发―岩浆侵入作用，主要表现于：燕山中期构造环境从拉张转化为挤压环境，中酸性火山―岩浆活动强烈，矿化作用与火山活动相伴，以铅锌银为主，伴有叶蜡石、伊利石矿化；燕山晚期构造环境强烈挤压，表现于酸性岩浆发生多期次侵入作用，以钼矿化为主，铅锌矿化次之。

3．3成矿系统演化

3．3．1成矿物质来源燕山中期火山―岩浆热液成矿亚系统：成矿与陆相火山喷发及其同期浅成侵入的岩浆热液有关，明显受火山构造控制，据李龙等（2001）研究中国大陆地壳铅同位素的动力演化模型（图10），孙坑―洪岩头铅同位素主要分布在火山岩区和次火山岩―侵入岩范围边缘内，说明了孙坑―洪岩头一带铅锌矿床（点）成矿物质来源与火山喷发―沉积作用密不可分，主要来源于上地幔，部分来于地壳熔融，属同熔型，与火山岩石同源，主要矿产有银、铅、锌、伊利石等。燕山晚期中酸性火山―岩浆热液成矿亚系统：燕山晚期中酸性岩浆喷发―侵入活动，与之有关的矿床（点）成矿物质源于燕山晚期岩浆侵入携带而来，与岩浆同源，属地壳重熔岩浆区，可能主要由地壳物质组成，主要矿产有钼、铅、锌等，矿床类型包括岩浆热液型／火山―次火山热液型等。石平川地区钼多金属矿床成矿期次多，表现于成矿的继承性与选择性，前期成矿元素为后期成矿提供了物质来源，但后期成矿元素在一定空间富集成矿，同时也不完全重复前期成矿的过程，并形成新的成矿类型。

夜上海论坛3．3．2成矿流体燕山中期火山―岩浆热液成矿亚系统，其成矿流体主要为大气降水来源，少量岩浆水混合，形成的热流体发生叠加改造作用，萃取围岩Pb、Zn、Ag等成矿物质；燕山晚期中酸性火山―岩浆热液成矿亚系统，深部岩浆房逐渐演化富集Mo成矿元素，为本成矿亚系统提供成矿流体，其介质岩浆热液演化中晚期表现出与大气降水参与形成中低温脉状铅锌矿。

夜上海论坛3．3．3储存区内上侏罗统西山头组第二岩性流纹质玻屑凝灰岩夹灰―灰黑色粉砂岩、粉砂质泥岩为矿源层，燕山中期形成的火山盆地是其堆积场地，后期拉张发生的层间裂隙与断裂是火山沉积―改造型矿床的赋存部位。区域构造交叉部位、岩浆侵入隆起区、环形构造裂隙发育部位等，是燕山晚期中酸性岩浆热液蚀变型矿床的储藏空间。

3．3．4改造无论成矿热液来自何种流体，热流体均会与围岩发生交换作用。矿床形成经历的地质时代规律性发生不同程度改造叠加富集或破坏。火山喷发沉积―热液改造型矿床，先后经历了陆相火山喷发沉积形成的矿源层，后经同源次火山岩浆热液的改造叠加，穿插有脉状矿体或构造、岩脉切割破坏。燕山晚期中酸性火山―岩浆热液矿床，前期缓倾角矿脉经历了后期构造活动与岩浆热液和剥蚀作用的叠加或切割破坏。

3．3．5保存燕山期成矿期后，在大平洋板块与欧亚板块的挤压作用下，我国东部总体处于抬升中，构造的破坏与剥蚀加剧，难以保留矿床形成时原貌。

4找矿意义

4．1建立成矿系统模式的研究意义浙东南地区中生代火山―岩浆活动与Cu、Mo、Pb、Zn、Ag、Au成矿关系密切，石平川地区燕山期火山―岩浆热液成矿系统，独特的地质构造位置和成矿特征，形成了从矿床类型到矿石矿物成分和成矿元素组合均具有良好的分带性。石平川地区钼多金属矿成矿作用，经历了源、运、储、变、保等地质历史过程，各矿床间有着相类似的演化系统，同一系统下形成的矿床具有相同地质特征。通过流体包裹体成分的系统测定、同位素和地球化学等多学科综合的方法对构造―岩浆―热事件的时空演化格架进行精细研究，探讨成矿与深部地质作用的关系，对研究石平川地区乃至整个东部火山岩地区燕山期成矿理论具有重要意义。通过成矿系统理论研究矿床有关分带性的成因得出：①同一成矿母液随着物理化学条件的演化，硫化矿物先后沉淀形成的分带，如岩浆热液冷却、不同来源流体的混合等；②不同的含矿流体在特定的空间沉淀，包括同一母岩浆分离结晶导致的成分不同和不同来源热液导致的成分不同。通过成矿过程动力学特征与背景构造岩浆活动的动力学演化的耦合研究，确定背景地球动力学特征、深部地质作用过程和岩浆动力学对成矿的控制作用，从而更深层次了解矿床的成因和成矿机理，研究成矿流体系统的形成演化、火山―沉积改造型成矿至中高温热液蚀变成矿内在转换关系，建立成矿系统模型。

4．2深部找矿预测评价意义我国东部沿海地区有关钼、铜、铅、锌、银、金矿床点分布广泛，而且大多数矿床都集中形成于燕山期。石平川地区钼多金属成矿由于过去的研究主要集中在单个矿床、矿床类型和区域成矿规律的研究，因而对一定范围内不同类型矿床的内在联系及其成矿动力学演化等方面还缺乏深入的了解。能否在已有孙坑、石平川矿床的周围或深部找到新类型矿床，在现有的物化探异常和矿点密集区取得找矿的重大突破需要理论认识和勘查模型上的指导。例如在石平川矿床的邻区分布有金坑―石染钼铅锌银矿床、毛坪钼铅锌矿点等，以及分布有大量的Cu、Mo、W、Pb、Zn、Ag（Au）物化探异常，在一些火山岩层覆盖区能否找到大型热液型矿床也是目前找矿突破的关键。燕山期火山―岩浆热液成矿系统及其矿床的时空分布结构研究对上述问题的解决显然具有重要价值，划分了火山喷发―沉积改造型找矿预测区和石平川酸性火山―岩浆热液蚀变型找矿预测区，以及孙坑铅锌矿、尖刀山钼铅锌矿、孙洞坑―金坑钼矿、黄垟钼矿、五台山―大草山钼铅锌矿、峰山钼铅锌矿找矿靶区，正在普查的省基金找矿项目在石平川北部金坑―上铁坑和孙坑东侧银坑―白马山一带发现多处钼铅锌多金属矿脉集中区，取得了较好的找矿新进展。

作者：周洲强李伟单位：浙江省第十一地质大队