胡志戍，蔡明海，邵主助，李 曄，彭振安，張 含，劉嘉興，韋紹成，苑宏偉

(廣西大學(xué)資源環(huán)境與材料學(xué)院，南寧 530004)

銅坑錫多金屬礦床位于桂西北河池市南丹縣境內(nèi)，是大廠礦田中規(guī)模最大、成礦元素組合和成礦特征最為復(fù)雜的一個(gè)超大型錫多金屬礦床，也是大廠錫多金屬礦成因爭論的焦點(diǎn)。銅坑礦床勘查始于20世紀(jì)50年代。1954—1955年，長沙、廣西冶金地質(zhì)勘探公司215地質(zhì)隊(duì)對礦區(qū)上部大脈型及細(xì)脈帶型礦體(0、1、10、38、42、46號等)進(jìn)行系統(tǒng)的勘查，并在1959年基本查清415中段以上的礦體，提交了儲量報(bào)告；1962年，該隊(duì)在坑道施工和補(bǔ)充勘探過程中，圈定了礦區(qū)規(guī)模最大的91號礦體和92號礦體，后一直開發(fā)。2007年至今，215地質(zhì)隊(duì)在銅坑外圍和深部、羊角尖一帶開展了大量的“探邊摸底”找礦工作，取得了一定的成果?，F(xiàn)依托廣西大廠錫石硫化物型錫礦科學(xué)基地研究項(xiàng)目開展工作，對銅坑礦床進(jìn)行地表及坑道地質(zhì)調(diào)研，了解礦區(qū)地層、構(gòu)造、巖漿巖以及不同產(chǎn)狀礦體的礦化蝕變特征；采集相關(guān)巖礦石，對其進(jìn)行編號、拍照、鑒定及描述，并制成光片、薄片及流體包裹體片，系統(tǒng)開展了流體包裹體顯微測溫實(shí)驗(yàn)和成礦流體的熱力學(xué)參數(shù)估算；整理分析前人測試的H、O、Pb及He、Ar同位素資料。

在前人勘查工作成果基礎(chǔ)上，對銅坑礦床的成礦地質(zhì)背景、礦床地質(zhì)特征、礦石特征及礦床成因等做了初步的分析研究，該工作對深化礦床成因認(rèn)識及今后找礦勘查具有一定的理論和實(shí)踐意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

桂西北(南)丹-(河)池錫多金屬成礦帶是華南著名的有色金屬成礦帶，也是中國重要的有色金屬產(chǎn)地，其大地構(gòu)造位置處于江南古陸西南緣、右江盆地北東側(cè)，屬于古特提斯構(gòu)造域與濱太平洋構(gòu)造域的交匯部位[1-2]。丹池成礦帶產(chǎn)于長約120 km、寬約25 km的NW向褶斷帶內(nèi)，自北向南依次產(chǎn)出有芒場、大廠和五圩三個(gè)礦田以及麻陽、北香、益蘭等汞銻多金屬礦床[3](圖1)。

1為斷裂；2為背斜；3為礦田(床)范圍；4為花崗巖；5為槽盆界限；6為推測花崗巖；7為錫多金屬礦區(qū)范圍圖1 丹池成礦帶礦產(chǎn)分布[3]Fig.1 Mineral distribution in Danchi metallogenic belt[3]

丹池地區(qū)出露地層主要為晚古生界，另有部分三疊系和第四系，沉積厚度>5 000 m。晚古生界地層出露完整，由老至新依次為泥盆系、石炭系、二疊系，其中泥盆系分布最廣，且地層中錫、鉛、鋅、銅等元素背景值普遍高，是區(qū)內(nèi)最重要的賦礦層位。丹池地區(qū)三疊紀(jì)地層出露不完整，僅出露三疊系下統(tǒng)和中統(tǒng)。

丹池褶斷帶內(nèi)巖漿作用強(qiáng)烈，以花崗質(zhì)巖漿侵位活動(dòng)為主，并伴隨中基性巖漿活動(dòng)。區(qū)域上的侵入巖沿NW向丹池大斷裂呈串珠狀等距排列，表現(xiàn)出明顯受構(gòu)造控制的特征；丹池地區(qū)噴出巖較少見，火山活動(dòng)微弱，規(guī)模較小，中上泥盆統(tǒng)及部分三疊系見少量海底火山噴發(fā)的火山碎屑巖等。

2 礦床地質(zhì)特征

銅坑礦床位于大廠礦床地礦田的西礦帶，是區(qū)內(nèi)成礦分帶最典型、礦物組合和成礦元素最復(fù)雜、規(guī)模最大的一個(gè)超大型礦床。該礦床產(chǎn)在泥盆系中，礦區(qū)褶皺和斷裂發(fā)育，構(gòu)造巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，東西兩側(cè)出露有中酸性巖脈，同時(shí)深部揭露有隱伏花崗巖體[5](圖2)。

1為石炭系；2為上泥盆統(tǒng)；3為中泥盆統(tǒng)；4為龍箱蓋巖體；5為花崗斑巖脈；6為閃長玢巖脈；7為斷裂；8為背斜軸；9為向斜軸；10為錫多金屬礦床；11為鋅銅礦床；12為鎢銻礦床圖2 大廠礦田地質(zhì)圖[5]Fig.2 Geological map of the Dachang orefield[5]

2.1 礦區(qū)地層

泥盆系和石炭系為礦區(qū)出露的主要地層，由老至新依次為中泥盆統(tǒng)納標(biāo)組(D2n)、羅富組(D2l)；上泥盆統(tǒng)榴江組(D3l)、五指山組(D3w)、同車江組(D3t)；下石炭統(tǒng)寺門組(C1s)；中石炭統(tǒng)黃龍組(C2h)。

2.2 礦區(qū)構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，褶皺和斷裂發(fā)育，主干構(gòu)造為NW向構(gòu)造，其次為NE向構(gòu)造，并且NE向構(gòu)造切割NW向構(gòu)造。其中，NW向的大廠斷裂和大廠背斜、NE向銅坑斷裂及SN向斷裂為礦區(qū)的主要構(gòu)造。NW向構(gòu)造沿構(gòu)造線方向普遍具有S形拐彎、波狀起伏的特點(diǎn)，經(jīng)過礦區(qū)范圍由NW向轉(zhuǎn)變?yōu)榻麰W向，并形成局部隆起(圖3)。

1為上泥盆統(tǒng)同車江組；2為上泥盆統(tǒng)五指山組；3為花崗斑巖脈；4為閃長玢巖脈；5為斷裂破碎帶；6為斷裂；7為背斜軸；8為背斜樞紐的局部隆起；9為隱伏錫多金屬礦體的投影；10為地表出露的大脈型礦體圖3 銅坑礦區(qū)地質(zhì)略圖Fig.3 Geological sketch map of Tongkeng mining area

圖4 大廠背斜和大廠斷裂破碎帶野外照片F(xiàn)ig.4 Field photographs of Dachang anticline and Dachang fault zone

礦區(qū)斷裂主要有NW向大廠斷裂[圖4(b)]、NE向銅坑斷裂和黑水溝斷裂，其次為規(guī)模較小的SN向和EW向等次級斷裂以及層間滑動(dòng)破碎帶。

2.2.1 NW向大廠斷裂

大廠斷裂(F1)長約10 km，寬0.5～25 m，走向NW310°～340°，總體走向NW330°±，傾向NE，傾角變化大，一般為20°～85°，向深部有變緩的趨勢。大廠斷裂走向與大廠背斜軸向一樣，由南至北形成了反S形彎曲(圖3)。大廠斷裂在地表多為第四系覆蓋，局部有部分出露，其主要特征表現(xiàn)為強(qiáng)烈劈理化帶、發(fā)育擠壓構(gòu)造透鏡體、斷裂兩側(cè)地層的巖性差異明顯、地層產(chǎn)狀陡立、地層撓曲、斷層泥以及線性分布的負(fù)地貌等，斷裂總體表現(xiàn)為早期擠壓逆沖、晚期受到張扭性改造的特征。

2.2.2 NE向斷裂

(1)銅坑斷裂：該斷裂長12～14 km，寬2～5 m，總體走向NE45°±，傾向NW，傾角較大，一般為55°～85°，斷距小于80 m。局部地段斷層標(biāo)志明顯，發(fā)育構(gòu)造角礫巖、劈理化帶、牽引小褶皺等，這些特征同樣表明該斷裂為早期擠壓逆沖、晚期受到張扭性改造。

(2)黑水溝斷裂：該斷裂位于礦區(qū)中部，為一隱伏斷裂，在地表并未出露，根據(jù)遙感影像特征推測該斷裂長3～5 km，走向NE，傾向NW，傾角大，一般大于65°，局部可能近于直立、反轉(zhuǎn)，斷距小于20 m。

2.3 礦區(qū)巖漿巖

銅坑礦區(qū)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，巖漿巖以中酸性侵入巖為主，噴出巖不發(fā)育。礦區(qū)東西兩側(cè)分別出露有多條平行的近SN向中酸性巖脈(花崗斑巖、石英閃長玢巖)。據(jù)鉆孔和坑道工程揭露，銅坑礦床深部發(fā)育一巨大的隱伏花崗巖株，是礦田中部龍箱蓋花崗巖體向西延伸的部分(圖5)。噴出巖主要為產(chǎn)在榴江組(D3l)和羅富組(D2l)等地層中的少量火山凝灰?guī)r、火山熔巖[6]。龍箱蓋花崗巖體地表出露面積約0.2 km2，侵位于泥盆系中，主要由中細(xì)粒黑云母花崗巖[圖6(a)]組成，其次為似斑狀黑云母花崗巖[圖6(b)]、含斑黑云母花崗巖。不同巖石交織在一起，接觸界面時(shí)而清晰明了，時(shí)而呈漸變過渡，但未見有明顯穿插關(guān)系、冷凝邊及烘烤邊等現(xiàn)象，反映了區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)可能是在一個(gè)較短的時(shí)間范圍內(nèi)脈動(dòng)侵位形成。巖體與圍巖的接觸部位大多發(fā)育蝕變，常見硅化、矽卡巖化和大理巖化等，同時(shí)花崗巖體本身也發(fā)育電氣石化、云英巖化等熱液蝕變，其中電氣石化常以脈狀、團(tuán)塊狀、團(tuán)斑狀形成產(chǎn)出。

2.4 礦體地質(zhì)特征

2.4.1 上部錫多金屬礦體

銅坑礦床上部錫多金屬礦體是大廠礦田內(nèi)最具有工業(yè)意義的錫石-硫化物多金屬礦體之一，目前仍然是礦區(qū)的主要開采對象，其主要由上部陡傾斜的穿層脈狀(大脈、細(xì)脈帶)礦體和下部緩傾斜的順層似層狀礦體組成。此外，在不同巖性層界面的層間滑脫面上有層間礦脈產(chǎn)出，如75號、77號等礦體產(chǎn)在五指山組(D3w)不同巖性界面產(chǎn)生的順層滑動(dòng)破碎帶中。

1為石炭系灰?guī)r；2為上泥盆統(tǒng)同車江組泥頁巖；3為上泥盆統(tǒng)五指山組灰?guī)r；4為上泥盆統(tǒng)榴江組硅質(zhì)巖；5為中泥盆統(tǒng)羅富組粉砂巖、泥巖和泥灰?guī)r；6為中泥盆統(tǒng)納標(biāo)組泥灰?guī)r、礁灰?guī)r；7為花斑巖脈；8為龍箱蓋花崗巖體；9為錫多金屬礦體及編號；10為鋅銅礦體及編號圖7 銅坑礦床地質(zhì)剖面圖Fig.7 Geological cross-section of the Tongkeng deposit

(1)大脈帶型礦體：該類型礦體產(chǎn)在礦床最上部，發(fā)育于石炭系炭質(zhì)頁巖之下的泥灰?guī)r、大小扁豆灰?guī)r，部分可延伸到深部的條帶狀灰?guī)r和硅質(zhì)巖中。礦脈總共可達(dá)200多條，走向?yàn)镹E20°～60°，傾向以SE向?yàn)橹?，傾角較陡。該類型礦體Sn平均品位為2.1%，Zn平均品位為8.3%。礦脈分布從橫向上一般穿過背斜軸部，往南西方向終止于大廠斷裂，與大廠斷裂交匯處形成富礦包，往北東向延伸到背斜的平緩翼，逐漸消失；在縱向上，有向SW向收斂、NE向撒開的趨勢。

(2)細(xì)脈帶型礦體：該類型礦體由大量密集平行排列的含礦裂隙脈群組成。單脈寬大多為0.5～3 cm，走向以NE15°～60°為主，沿走向延伸較短，傾向SE，傾角為75°±。礦脈密度為10～30 條/m。脈的礦物成分較復(fù)雜，常見錫石-石英脈、毒砂-錫石-石英脈、黃鐵礦-磁黃鐵礦-錫石脈、閃鋅礦-方解石脈等，脈常見分枝復(fù)合現(xiàn)象。該類型礦體Sn平均品位為0.6%，Zn平均品位為2.7%。

圖8 91號錫多金屬礦體礦化特征Fig.8 Mineralization characteristics of No.91 tin polymetallic ore body

(3)91號似層狀礦體：91號礦體是銅坑礦區(qū)主要的錫多金屬礦體之一，由大量的NE向裂隙脈狀礦化[圖8(a)]和似層狀礦化組成[圖8(b)]，并可見兩者相互切割。其中脈狀礦化由含礦熱液充填于裂隙并交代裂隙兩側(cè)鈣質(zhì)圍巖，形成“非”字型，并且礦脈兩側(cè)伴隨硅化[圖8(a)]，礦脈的成分以錫石、石英、方解石、金屬硫化物和絹云母為主；似層狀礦化由含礦熱液沿鈣質(zhì)層選擇性交代形成，并發(fā)育順層含礦方解石脈，鈣質(zhì)層兩側(cè)的硅質(zhì)層受含礦熱液的影響多被硅化，形成礦化層與硅化層互層，似層狀礦化總體順層產(chǎn)出，并隨地層變形而變形[圖8(b)]。該礦體整體呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，走向NWW，傾向NNE，傾角較緩，為10°左右。礦體沿走向長900～1 100 m，傾向延深200～300 m，厚度大多在10～25 m。該礦體的Sn、Zn品位較高，Sn平均品位為1.5%±，Zn平均品位為3.1%±。

(4)92號似層狀礦體：92號礦體為礦區(qū)錫儲量最大的一個(gè)礦體。該礦體由細(xì)脈狀(網(wǎng)脈狀)礦化、似層狀礦化以及透鏡狀礦化等共同構(gòu)成。其中細(xì)脈狀礦化往往平行密集產(chǎn)出，脈兩側(cè)常疊加有浸染狀礦化，構(gòu)成“非”字形，細(xì)脈走向以NE向?yàn)橹鳎瑑A角一般大于55°，脈的礦物成分較復(fù)雜，以含錫石、石英、金屬硫化物、方解石及絹云母為主。似層狀礦化順層交代產(chǎn)出，并隨地層褶皺而變形，在褶皺變形強(qiáng)烈的軸部，礦化尤為強(qiáng)烈。此外，可見似層狀礦化與脈狀礦化相互切割，兩者可能為同一地質(zhì)作用形成。圍巖中的鈣質(zhì)結(jié)核常被交代形成透鏡狀礦化，有時(shí)形成富礦包。礦體的產(chǎn)狀總體與地層一致，總體走向EW，傾向N，傾角較緩。礦體沿走向長900～1 200 m，傾向延深600～800 m，厚度大多在20～30 m。該礦體的Sn、Zn含量較高，Sn平均品位為0.8%，Zn平均品位為2.1%。

2.4.2 深部鋅銅礦體

在銅坑礦床深部355水平以下，羅富組(D2l)的鈣質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r中，從上至下依次產(chǎn)有94號、95號及96號礦體。鋅銅礦體總體受順層滑動(dòng)破碎帶控制，呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，沿走向延伸穩(wěn)定。礦體同樣由紋層狀礦化和充填為主的脈狀礦化組成(圖9)。這三個(gè)鋅銅礦體在垂向上近于等距離平行分布，并且都表現(xiàn)出從北至南由鋅銅礦漸變?yōu)殄a多金屬礦的特征。

(1)94號礦體。94號礦體從北往南由鋅銅礦漸變?yōu)殄a多金屬礦，31線以北為鋅銅礦，以南為錫多金屬礦。礦體走向近EW，傾向N，傾角14°～18°。94號礦體(北部鋅銅礦段)沿走向長2 595 m，平均厚度為3.55 m，平均品位：Zn 3.04%、Cu 0.13%、Ag 12.75 g/t。94號礦體發(fā)育順層交代的似層狀礦化[圖9(a)]和裂隙充填的SN向脈狀礦化[圖9(b)、圖9(c)]，并可見似層狀礦化切割脈狀礦化[圖9(d)]。

(2)95號礦體。位于94號鋅銅礦體之下，與94號礦體平行產(chǎn)出。95號礦體走向近EW，傾向N，傾角10°～20°。95號礦體(北部鋅銅礦段)沿走向長約2 737 m，平均厚度為5.00 m左右，平均品位：Zn 3.40%(最高21.24%)、Cu 0.27%(最高3.80%)、Ag18.95 g/t(最高790.83 g/t)。根據(jù)215地質(zhì)隊(duì)最新的勘查成果，在黑水溝-大樹腳一帶，95號礦體經(jīng)工程初步控制長度大于1 200 m，寬約680 m，平均厚度3.43 m，平均品位：Zn 4.36%、Cu 0.43%、Ag 36.95 g/t。

(3)96號礦體。96號礦體屬于全隱伏礦體，規(guī)模最大，該礦體同樣由陡立的SN向脈狀礦化和似層狀礦化構(gòu)成。96號礦體(北部鋅銅礦段)總體走向?yàn)镹E 60°，傾向NW，傾角較緩，平均為15°左右。礦體沿走向長約2 235 m，平均厚度為5～6 m，平均品位：Zn 5.92%(最高26.76%)、Cu 0.22%(最高2.90%)、Ag 25.64 g/t(最高167.14 g/t)。

圖9 94號鋅銅礦體礦化特征Fig.9 Mineralization characteristics of No.94 zinc-copper ore body

2.5 礦石特征

銅坑礦床中不同類型礦體的礦物組合不同。上部錫多金屬礦體中礦物組合相當(dāng)復(fù)雜，金屬礦物有錫石、鐵閃鋅礦、毒砂、黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、黃錫礦、黝銅礦、方鉛礦、膠黃鐵礦、硫銻鉛礦、輝銻錫鉛礦以及脆硫銻鉛礦等40多種[7]，其中錫石和鐵閃鋅礦常具有多世代特征。脈石礦物主要有石英、(錳)方解石、絹云母等。

深部鋅銅礦體的礦物組成相對簡單，金屬礦物主要有鐵閃鋅礦、黃銅礦、毒砂、黃鐵礦和極少量錫石等，主要脈石礦物有方解石、白云石、電氣石、石英以及符山石、硅灰石等矽卡巖礦物。其中，鐵閃鋅礦、黃銅礦為工業(yè)上主要利用的礦物。

銅坑礦床礦石構(gòu)造以充填或者交代成因構(gòu)造為主，構(gòu)造、層紋主要有塊狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造、扁豆?fàn)顦?gòu)造、浸染狀構(gòu)造、揉皺構(gòu)造、晶洞狀構(gòu)造等。銅坑礦床礦石結(jié)構(gòu)主要有自形-半自形結(jié)構(gòu)、他形結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、固溶體分離結(jié)構(gòu)等。

2.6 圍巖蝕變

銅坑礦區(qū)圍巖蝕變發(fā)育，圍繞隱伏龍箱蓋花崗巖蝕變呈現(xiàn)一定的分帶性，與上部錫多金屬礦化密切的蝕變有絹云母化、硅化，與下部鋅銅礦化密切的蝕變有電氣石化、矽卡巖化、硅化。

2.6.1 硅化

硅化在礦區(qū)普遍發(fā)育，常與礦化相伴生，硅化表現(xiàn)形式主要有兩種：①含礦富硅質(zhì)的熱液充填在NE、SN向等裂隙中，形成含礦石英脈；②圍巖受到富硅質(zhì)熱液注入的影響，使圍巖密度、硬度明顯增大。

2.6.2 絹云母化

絹云母化主要發(fā)育在礦區(qū)上部錫多金屬礦中，與錫成礦關(guān)系密切，其表現(xiàn)形式主要有兩種：①常呈細(xì)小鱗片狀產(chǎn)于含礦石英脈的邊部；②泥巖、泥灰?guī)r等泥質(zhì)圍巖受區(qū)域熱變質(zhì)作用的影響，形成細(xì)小鱗片狀絹云母或片狀白云母，絹(白)云母受局部構(gòu)造作用常發(fā)生變形。

2.6.3 電氣石化

電氣石為礦區(qū)普遍發(fā)育的蝕變礦物之一，其表現(xiàn)形式主要有兩種：①常呈細(xì)小柱狀、針狀與石英-錫石-金屬硫化物共生，見于似層狀礦化和脈狀礦化中，常被方解石、金屬硫化物等礦物包裹；②圍巖與隱伏龍箱蓋花崗巖接觸帶附近發(fā)育脈狀電氣石、團(tuán)塊狀及放射狀電氣石集合體。

2.6.4 矽卡巖化

矽卡巖化主要發(fā)育在礦區(qū)深部305中段以下隱伏花崗巖體與羅富組鈣質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r接觸帶附近，矽卡巖化與鋅銅礦化關(guān)系較密切。矽卡巖化伴隨有符山石、陽起石、石榴子石等礦物產(chǎn)出。

2.6.5 碳酸鹽化

圍巖中的條帶狀灰?guī)r、泥灰?guī)r等受到巖漿熱烘烤發(fā)生重結(jié)晶或者受到巖漿熱液選擇性充填-交代，形成含礦方解石脈，并伴隨菱鎂礦化等。

區(qū)內(nèi)還發(fā)育有鉀長石化、角巖化等其他蝕變。

2.7 成礦階段的劃分

銅坑礦床由上部錫多金屬礦體和深部鋅銅礦體組成，礦床平面分帶和垂向分帶特征明顯，礦體產(chǎn)出形態(tài)多樣化，不同的礦體其產(chǎn)狀和礦物組合不同。根據(jù)礦體的產(chǎn)出特征和室內(nèi)礦相學(xué)研究，將錫多金屬礦和鋅銅礦的形成過程分別劃分為3個(gè)不同的成礦階段。

2.7.1 上部錫多金屬礦體

根據(jù)錫多金屬礦體的產(chǎn)出特征及室內(nèi)礦相學(xué)研究(表1)，將其形成過程劃分為以下3個(gè)成礦階段。Ⅰ階段：錫石-毒砂-磁黃鐵礦-黃鐵礦-石英階段，此階段為成Sn的主成礦階段；Ⅱ階段：錫石-鐵閃鋅礦-脆硫銻鉛礦-石英-方解石階段，此階段也為成Sn的主成礦階段；Ⅲ階段：石英-方解石-螢石-鐵閃鋅礦(少量)-脆硫銻鉛礦(少量)階段。

表1 上部錫多金屬礦體礦物生成順序Table 1 Mineral formation sequence of the upper tin polymetallic ore body

2.7.2 深部鋅銅礦體

根據(jù)鋅銅礦體的產(chǎn)出特征及室內(nèi)礦相學(xué)研究(表2)，同樣將其成礦過程劃分為3個(gè)階段。①成礦Ⅰ階段：矽卡巖階段，該階段形成了石榴子石、硅灰石、符山石等無水矽卡巖礦物和綠泥石、綠簾石、斧石、陽起石等含水矽卡巖礦物，其中石榴子石以鈣鋁-鈣鐵榴石為主，并可見早形成的無水矽卡巖礦物被晚形成的含水矽卡巖礦物交代，此階段無金屬礦物生成；②成礦Ⅱ階段：金屬硫化物-方解石-石英階段，此階段為主成礦階段；③成礦Ⅲ階段：方解石-螢石-石英(少量)-金屬硫化物(少量)階段，該階段主要形成螢石-方解石脈等晚期脈體，脈中含少量黃銅礦、方鉛礦、輝銻礦等金屬硫化物。

表2 深部鋅銅礦體礦物生成順序Table 2 Mineral formation sequence table of the deep zinc-copper ore body

3 礦床成因探討

綜合前人H、O同位素研究表明，深部鋅銅礦成礦流體主要來源巖漿水，晚期有大氣降水的加入[8-9]。梁婷等[10]研究了Pb同位素，結(jié)果表明區(qū)內(nèi)成礦與上地殼有關(guān)的巖漿作用密切相關(guān)，鋅銅礦石鉛源主要來自龍箱蓋花崗巖。劉云華等[11]對南嶺中段主要錫多金屬礦床He、Ar同位素進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)成礦流體主要來自于地幔，并有地殼流體和大氣水的加入，成礦與區(qū)域地幔柱有關(guān)。梁婷等[12]、李華芹等[13]分別對96號礦體和拉么鋅銅礦的年代學(xué)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)鋅銅礦體形成于95～98.6 Ma。此外，深部鋅銅礦與龍箱蓋隱伏花崗巖時(shí)空關(guān)系密切，兩者接觸帶附近發(fā)育蝕變與鋅銅礦化，所以推測參與成礦的地殼流體主要為地殼重熔花崗巖漿分異的巖漿流體。因此，鋅銅礦成礦流體為大氣降水經(jīng)地殼深循環(huán)改造，并與巖漿流體的混合結(jié)果，上部錫多金屬礦成礦流體也顯示出同樣的來源與演化。

對于礦區(qū)脈狀錫多金屬礦體及矽卡巖型鋅銅礦體，其巖漿熱液成因得到普遍認(rèn)可，但對層狀錫多金屬礦體存在燕山晚期巖漿熱液成因[14-15]和海西期噴流沉積成因[16-18]之爭。硅質(zhì)巖和硅質(zhì)灰?guī)r作為層狀錫多金屬礦體(91號、92號)的容礦圍巖，被認(rèn)為是同生噴流沉積形成的熱水沉積巖，與層狀礦體同時(shí)形成。王新宇等[19]、張靈火等[20]、Guo等[21]對區(qū)內(nèi)不同類型礦體(包括銅坑礦區(qū)、龍頭山礦區(qū)、大福樓礦區(qū)等)系統(tǒng)開展了錫石原位LA-MC-ICP-MS U-Pb測年，獲得的錫石結(jié)晶年齡為(90.3±1.8)～(95.8±2.6) Ma；Zhao等[22]開展了拉么鋅銅礦輝鉬礦的Re-Os測年，獲得的成礦年齡為(90.0±1.1) Ma，這些年齡數(shù)據(jù)都充分說明了區(qū)內(nèi)存在燕山晚期的錫多金屬成礦作用，但趙葵東[23]對銅坑層狀礦體和龍頭山塊狀礦體中的硫化物(黃鐵礦和閃鋅礦)進(jìn)行Sm-Nd同位素測年，獲得的成礦年齡為(386±21) Ma，這一年齡與遠(yuǎn)離礦體的泥盆紀(jì)硅質(zhì)巖地層的Rb-Sr年齡(387±18) Ma[24]完全一致；劉陳明等[25-26]在大廠礦區(qū)泥盆系地層中發(fā)現(xiàn)有玄武巖、安山巖，這些測年數(shù)據(jù)反映了區(qū)內(nèi)存在泥盆紀(jì)噴流沉積成礦事件。區(qū)內(nèi)泥盆紀(jì)噴流沉積成礦作用的顯示微弱，可能與受到白堊紀(jì)巖漿熱液成礦作用的強(qiáng)烈疊加改造有關(guān)。因此，層狀錫多金屬礦體早期經(jīng)歷了泥盆紀(jì)噴流沉積成礦、晚期受到燕山晚期巖漿熱液成礦作用的疊加改造的復(fù)雜成礦過程，即為一多成因復(fù)合礦體。

區(qū)內(nèi)成礦過程先后經(jīng)歷了海西期噴流沉積成礦與燕山晚期巖漿熱液成礦的復(fù)雜過程，成礦過程解析如下。

3.1 海西期噴流沉積成礦

遠(yuǎn)離銅坑礦區(qū)的泥盆紀(jì)硅質(zhì)巖地層的Rb-Sr年齡為(387±18) Ma[24]，銅坑層狀礦體和龍頭山塊狀礦體中黃鐵礦和閃鋅礦Sm-Nd同位素年齡為(386±21) Ma[22]，這些資料表明，本區(qū)在海西期發(fā)生了噴流沉積和成礦作用。

晚古生代早期(D2)，伴隨古特提斯洋的張開，NW向丹池同沉積斷裂在基底斷裂基礎(chǔ)之上進(jìn)一步發(fā)生張裂斷陷再活動(dòng)，形成了丹池拗陷帶[1]。丹池拗陷帶的沉積與演化受NW向斷裂控制，并最終形成了拗陷帶內(nèi)臺地與臺溝相間分布的構(gòu)造格局[1]。晚泥盆世(D3)，隨著NW向深大斷裂進(jìn)一步拉張斷陷，深部巖漿沿著斷裂上侵并在海底噴發(fā)形成火山噴流口，海底火山活動(dòng)從深部帶來高溫、富硅的含礦熱液噴發(fā)至地表，并在海底經(jīng)熱水沉積作用形成硅質(zhì)巖，同時(shí)伴隨含礦熱水溶液的物理化學(xué)條件變化，造成金屬元素(特別是Pb、Zn、Ag)在地層中沉淀析出，靠近噴流口附近局部可形成富礦體。

3.2 燕山晚期巖漿熱液疊加改造成礦

高精度測年資料表明，礦區(qū)中酸性巖脈形成年齡為(91±1)Ma，明顯滯后于花崗巖成巖年齡(93±1)～(98.6±1.9) Ma和成礦年齡(93.4±7.9)～(98.6±6) Ma[13,19,27-30]，兩者明顯代表燕山晚期不同的巖漿熱事件。此時(shí)該地區(qū)形成于擠壓造山至板內(nèi)拉張構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換的地球動(dòng)力學(xué)背景[31]，并發(fā)生強(qiáng)烈的拉張剪切變形構(gòu)造活動(dòng)與巖漿侵位，同時(shí)伴隨錫多金屬成礦作用[4]。

華南地區(qū)在中生代受到太平洋板塊俯沖的影響，導(dǎo)致從特提斯構(gòu)造域向環(huán)太平洋構(gòu)造域的轉(zhuǎn)換，同時(shí)板片俯沖造成在中-晚侏羅世開始發(fā)生大規(guī)模的巖漿活動(dòng)及殼幔相互作用[32]。華南含錫花崗巖主要分布在南嶺成礦帶中西段的湘南-桂北-滇東南地區(qū)，其大規(guī)模的錫多金屬礦化與沿NE向展布的低tDM(虧損地幔模式年齡)和高εNd(ND同位素的初始比值)鋁質(zhì)A型花崗巖帶(十-杭帶)相關(guān)，該帶的形成過程中有少量地幔物質(zhì)參與，成巖成礦時(shí)代主要集中在165～146 Ma[33-36]，表明該區(qū)在燕山早期就已發(fā)生巖石圈減薄和區(qū)域拉張伸展。燕山期大多數(shù)巖漿活動(dòng)就發(fā)生在這種巖石圈減薄的伸展地球動(dòng)力學(xué)背景中[37-38]。華南地區(qū)中生代三次大規(guī)模成礦作用與太平洋板塊俯沖引起的弧后巖石圈多階段伸展密切相關(guān)[39]，大廠錫多金屬成礦正好與華南80～110 Ma時(shí)間段大規(guī)模成礦作用相吻合。此外，該區(qū)附近在燕山晚期發(fā)生較強(qiáng)烈的基性巖漿活動(dòng)，如粵北基性巖脈形成年齡為88～143 Ma[40]、湘南發(fā)育年齡為81～198 Ma玄武巖[41]，均暗示了燕山晚期該區(qū)域?yàn)閺?qiáng)烈的地殼拉張環(huán)境，并伴隨地幔上涌和基性巖漿活動(dòng)。

燕山晚期，巖石圈強(qiáng)烈的拉張-減薄，引起軟流圈地幔上涌，同時(shí)發(fā)生減壓部分熔融[42]，產(chǎn)生玄武質(zhì)巖漿，玄武質(zhì)巖漿底侵到陸殼底部。玄武質(zhì)巖漿底侵不僅從地幔帶入大量的成礦物質(zhì)(如Cu、Fe、Zn等)和揮發(fā)分(如CO2等)進(jìn)入地殼[43]，使之成為區(qū)域巖漿熱液成礦系統(tǒng)的一部分，還同時(shí)伴隨區(qū)域熱流值升高，造成地殼深部的元古代基底變質(zhì)沉積巖系部分熔融形成花崗質(zhì)巖漿。在花崗質(zhì)巖漿沿著早期形成的深大斷裂的深部侵位過程中，會同化混染上地殼及富含成礦元素的地層，同時(shí)還會活化萃取深部基底的部分成礦元素，花崗質(zhì)巖漿經(jīng)歷多次分異演化最終在地殼深部就位形成含礦巖漿。隨后，幔源巖漿再次底侵，引起下地殼局部熔融，產(chǎn)生中酸性巖漿。巖漿的深部侵位活動(dòng)不僅帶來了大量的成礦物質(zhì)，還提供熱源和水源，在熱和水的驅(qū)動(dòng)下，地層中的成礦元素被活化遷移出來，并與大氣降水構(gòu)成熱對流循環(huán)成礦系統(tǒng)。最近研究資料[44-45]也有證明晚期巖漿熱液參與成礦。

隨著花崗質(zhì)巖漿結(jié)晶分異作用的進(jìn)行，巖漿分異出高溫、富含F(xiàn)和Cl等揮發(fā)分、還原性的含礦巖漿期后流體，含礦高溫流體沿著順層滑動(dòng)破碎帶等構(gòu)造系統(tǒng)對近巖體羅富組中的泥灰?guī)r及灰?guī)r進(jìn)行選擇性雙交代，形成似層狀矽卡巖型鋅銅礦，此時(shí)流體的溫度和硫逸度降低、氧逸度相對升高，流體繼續(xù)向淺部運(yùn)移的過程中，會對早期形成的層狀礦體進(jìn)行強(qiáng)烈的滲透、交代、疊加改造，并與下滲的大氣降水混合，造成成礦流體的物理化學(xué)條件變化，在相對開放的構(gòu)造裂隙系統(tǒng)充填交代有利地層形成淺部錫多金屬礦。

由于對龍箱蓋花崗巖與中酸性巖脈的關(guān)系以及巖脈與成礦的關(guān)系缺乏系統(tǒng)的研究，因此建議后期工作加強(qiáng)此方面的研究。

4 結(jié)論

綜上所述，可以得出以下結(jié)論。

(1)鋅銅礦成礦流體為大氣降水經(jīng)地殼深循環(huán)改造，并與巖漿流體的混合結(jié)果，上部錫多金屬礦成礦流體也顯示出同樣的來源與演化。

(2)層狀錫多金屬礦體早期經(jīng)歷了泥盆紀(jì)噴流沉積成礦、晚期受到燕山晚期巖漿熱液成礦作用的疊加改造的復(fù)雜成礦過程，即為一多成因復(fù)合礦體。

(3)銅坑礦區(qū)存在泥盆紀(jì)海底噴流沉積成礦作用，燕山晚期成礦作用的疊加是礦床形成的主要事件，正是因?yàn)閰^(qū)內(nèi)經(jīng)歷了上述多期多階段不同成礦作用的疊加，才導(dǎo)致如此多的錫多金屬元素在銅坑礦床巨量堆積。