王彥君

(紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，福建 上杭 364200)

紫金山東南礦段銅鉬(金)礦床位于環(huán)太平洋成礦帶，活動大陸邊緣，閩西南晩古生代凹陷之西南，云霄-上杭NW向深斷裂帶與宣和NE向復(fù)式背斜的交匯處。礦體主要受北東向和北西向構(gòu)造控制，同時還受近東西向和近南北向構(gòu)造影響。礦床受多期熱液作用，成因類型較為復(fù)雜。通過對礦石組構(gòu)特征、礦物生成順序分析，研究礦床的成礦期次、成礦階段，為進(jìn)一步研究礦床成因提供依據(jù)。

1 礦區(qū)地質(zhì)簡況

紫金山東南礦段銅鉬(金)礦床是斑巖型礦床與高硫化淺成低溫?zé)嵋旱V床的交匯部位，既有斑巖型礦床的特征，又有高硫化淺成低溫?zé)嵋旱V床的特征。在空間上，前者形成于較深部位，而后者接近于地表，之間有部分的垂向疊加(圖1)。銅鉬礦床分布于原生帶的花崗閃長巖和花崗閃長斑巖中，以似斑狀花崗閃長斑巖為底界[1]；高硫化淺成低溫?zé)嵋旱V床分布在氧化帶界面上方的英安玢巖、隱爆角礫巖中。氧化帶、似斑狀花崗閃長巖與銅鉬礦體產(chǎn)狀大致相同，傾向為15°～25°。在正地形的地方氧化深度大，負(fù)地形處氧化深度較低。區(qū)內(nèi)的主要礦體為Ⅰ號、Ⅳ號銅鉬礦體，1號、2號金礦體。銅鉬礦體的總體走向約為NW320°，傾向SW，傾角總體較為平緩(10°～25°)；金礦體的總體走向為320°，傾向SW，傾角15°～25°。

圖1 紫金山東南礦段三維模型圖Fig.1 Three-dimensional model of southeast ore block of Zijinshan

2 礦石組構(gòu)特征

紫金山東南礦段銅鉬(金)礦床中硫化物主要有藍(lán)輝銅礦、輝鉬礦、銅藍(lán)、黃鐵礦，其次有黃銅礦、輝銅礦、斑銅礦、磁黃鐵礦、(塊)硫砷銅礦等，氧化礦主要為褐鐵礦、針鐵礦、孔雀石等。

2.1 礦石類型及構(gòu)造

斑巖熱液礦床中主要為硫化型礦石，有銅礦石、鉬礦石、銅鉬礦石，主要以浸染狀、細(xì)脈浸染狀構(gòu)造為主，少數(shù)呈細(xì)脈狀、星散狀、薄膜狀等構(gòu)造。

高硫化淺成低溫?zé)嵋旱V床的礦石主要有金礦石、銅礦石。金礦石的礦物成分比較簡單，脈石礦物含量一般大于93%，以石英為主(含量一般大于90%)，其次為地開石及其它黏土礦物(占3% 左右)，偶見明礬石、絹云母等。含礦巖性主要為隱爆角礫巖和英安玢巖，其次為花崗巖。金礦石多數(shù)為氧化次生礦石，其結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點與表生作用有密切關(guān)系。據(jù)自然金及與其緊密共生的金屬礦物(褐鐵礦、針鐵礦)在礦石中所呈現(xiàn)的特點，可見塊狀構(gòu)造、蜂窩狀構(gòu)造、脈狀或網(wǎng)狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造等。

銅礦主要處于原生帶中，銅離子在氧化淋濾作用條件下發(fā)生流失。銅礦石的脈石礦物主要是石英、地開石、明礬石，金屬礦物主要有黃鐵礦、藍(lán)輝銅礦、(塊)硫砷銅礦、銅藍(lán)，少量輝銅礦、斑銅礦?？梢娊緺?、塊狀、角礫狀、細(xì)脈狀構(gòu)造。

2.2 礦石結(jié)構(gòu)特征

礦石以結(jié)晶結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)為主，有時也出現(xiàn)固溶體分離結(jié)構(gòu)、動力結(jié)構(gòu)。結(jié)晶結(jié)構(gòu)又有自形粒狀結(jié)構(gòu)、他形粒狀結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)等；交代結(jié)構(gòu)較為發(fā)育，成礦作用早期至晚期均有出現(xiàn)，主要的交代結(jié)構(gòu)有骸晶結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、假象結(jié)構(gòu)、交錯結(jié)構(gòu)；固溶體分離結(jié)構(gòu)是在溫度、壓力或溶質(zhì)濃度等條件發(fā)生變化時，固溶體發(fā)生分離形成兩種或兩種以上的礦物所構(gòu)成的礦石結(jié)構(gòu)，該礦床的固溶體分離結(jié)構(gòu)主要有乳滴狀結(jié)構(gòu)、片晶狀結(jié)構(gòu)；動力結(jié)構(gòu)有壓碎結(jié)構(gòu)、揉皺結(jié)構(gòu)。

3 礦床成礦期次、階段及礦物生成順序

3.1 礦床成礦期次、階段

根據(jù)成礦的地質(zhì)環(huán)境、物理化學(xué)條件、礦體產(chǎn)狀特征、礦石構(gòu)造和礦物共生組合等(表 1)，將紫金山東南礦段銅鉬(金)礦床分為3個期次：斑巖熱液期、高硫化淺成低溫?zé)嵋浩?、表生氧化期?/p>

羅卜嶺花崗閃長斑巖是從紫金山東南火山機(jī)構(gòu)向羅卜嶺方向延伸，在羅卜嶺地表出露的巖體；由于東南礦段銅鉬礦床與羅卜嶺銅鉬礦床的成礦都與羅卜嶺的花崗閃長斑巖有關(guān)，因此羅卜嶺礦床的成礦時代與東南礦段銅鉬礦床的成礦時代相當(dāng)。羅卜嶺Cu(Mo)礦床中的鉀硅酸鹽化是最早的蝕變，也是紫金山地區(qū)斑巖-淺成熱液成礦系統(tǒng)中最早的水熱-成礦事件[2]。據(jù)張德全等對羅卜嶺(即中寮)斑巖礦床的蝕變黑云母進(jìn)行40Ar/39Ar測年齡為104.54±1.72 Ma[2]，比花崗閃長斑巖的侵位年齡(105±7.2 Ma[3])小約0.5 Ma，因此Cu(Mo)礦化年齡可以確定在104.5 Ma左右。而紫金山的高硫化熱液礦床中的Cu-Au礦化事件發(fā)生于100 Ma[3]。由上可知：斑巖熱液成礦期比高硫化淺成低溫?zé)嵋浩谠纭?/p>

表1 斑巖型銅鉬礦床與高硫化型淺成低溫?zé)嵋恒~金礦床特征Table 1 The feature of porphyry copper molybdenum deposit and high sulfide epithermal copper gold deposit

根據(jù)對鉆孔ZK4012、ZK4804、ZK4805、ZK5604的氧化帶和礦化情況進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)：1)三個孔氧化帶內(nèi)未被氧化或弱氧化的部分均可見藍(lán)輝銅礦化(見圖2)；2)氧化帶結(jié)束后均突變?yōu)榈V化帶，如ZK5604的氧化帶結(jié)束后隨即揭露到了厚4.80 m、品位0.43%的第三層銅礦體，氧化情況與礦化強(qiáng)度在一定程度上顯示出此消彼長的特征；說明氧化帶未氧化前就已經(jīng)有礦化，也就是說斑巖熱液期比表生氧化期形成早。而高硫化淺成低溫?zé)嵋浩谝脖缺砩趸趤淼脑?，主要原因是表生氧化作用將高硫化礦床中黃鐵礦大量氧化為褐鐵礦，黃鐵礦代表的是原生狀態(tài)，因此可見高硫化淺成低溫?zé)嵋浩谙刃纬伞?/p>

圖2 ZK4805氧化帶中，弱氧化處的藍(lán)輝銅礦(孔深 209.30 m)Fig.2 Chalcocite in weak oxidation zone of ZK4805 (hole depth 209.30 m)

綜上所述，三個期次的由早到晚順序為：斑巖熱液期→高硫化淺成熱液期→表生氧化期。

根據(jù)鏡下、前人研究[8-9]等將斑巖熱液期分為黑云母-鉀長石化階段、石英-絹云母化階段、碳酸鹽化階段；高硫化型淺成低溫?zé)嵋浩谟挚煞譃槊鞯\石化階段、地開石化階段、硅化階段。

3.1.1 斑巖熱液成礦期

1)黑云母-鉀長石化階段：該階段是由一套中溫-中高溫的礦物組成，主要非金屬礦物有黑云母、鉀長石、絹云母、石英等，該階段分布范圍廣，主要在似斑狀花崗閃長斑巖處；金屬礦物主要為黃鐵礦，可見黃銅礦化、輝鉬礦化、金紅石等。黃銅礦常呈他形粒狀結(jié)構(gòu)、輝鉬礦呈片狀晶結(jié)構(gòu)、金紅石呈渾圓狀粒度≤0.05 mm，獨(dú)立狀稀疏分布，與其它金屬硫化物基本無關(guān)，其產(chǎn)生指示形成于高溫環(huán)境中。

2)石英-絹云母化階段：該階段在空間上分布于黑云母-鉀長石階段之上。主要非金屬礦物有石英、絹云母，局部還出現(xiàn)金紅石；金屬礦物主要有黃鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦，少量的塊硫砷銅礦、鏡鐵礦等。輝鉬礦主要形成于該階段，一般與石英組成石英-輝鉬礦脈。塊硫砷銅礦和黃銅礦呈乳滴狀結(jié)構(gòu)分布于黃鐵礦中。絹云母交代鉀長石，由此可見絹云母比鉀長石生成晚。

3)碳酸鹽化階段形成溫度較低。代表本礦床最晚成礦階段，黃銅礦、輝鉬礦等有用礦物幾乎不沉淀，礦化臨近尾聲，無礦方解石大量出現(xiàn)，以及少量方鉛礦、閃鋅礦。

3.1.2 高硫化淺成低溫成礦期

紫金山的成礦流體的pH值為1.24[10]，屬強(qiáng)酸性條件，硫的價態(tài)為+6價，形成了酸性硫酸鹽礦物，如明礬石、地開石等，因此，稱其為高硫化；采用密度法和比容法對紫金山含液態(tài)CO2包裹體測壓，結(jié)果為9～80 MPa。利用NaCl-H2O體系的沸騰曲線[10]估計出沸騰包裹體的飽和蒸氣壓為1～10.5 MPa。前者相當(dāng)于(近似地表)靜巖壓力，后者相當(dāng)于靜水壓力(近似于開放體系)。利用27 MPa/km的經(jīng)驗公式估算成礦深度約為300～2 400 m[8]，說明本礦床形成于淺成深度(近地表)；紫金山含金硅化帶和含銅明礬石化帶中流體包裹體的均一溫度變化于284～120 ℃[2]，表明其成礦溫度為低溫條件；以及礦石具有典型的熱液礦床礦石的組構(gòu)特征，故稱該期為高硫化淺成低溫?zé)嵋浩凇?/p>

1)地開石化階段：該階段主要形成溫度180～280 ℃[8]。形成非金屬礦物主要是地開石，在鏡下可見地開石脈交代早期的絹云母；金屬礦物主要是黃銅礦、輝鉬礦、黃鐵礦，含量相對較少。地開石化主要分布于紫金山東南礦段東北部一帶，比絹云母發(fā)育，呈塊狀和網(wǎng)狀集合體與微細(xì)石英伴生。英安玢巖中常交代長石斑晶，呈假象結(jié)構(gòu)。疊加在絹英巖化帶上，即地開石晚于絹云母。

2)明礬石化階段：明礬石通常為淺粉色或玫瑰色，呈細(xì)板狀與細(xì)粒石英或黃鐵礦鑲嵌分布。形成于該階段的非金屬礦物有高嶺石、葉臘石、少量地開石等；金屬礦物主要有銅藍(lán)、藍(lán)輝銅礦等。明礬石主要有兩期形成，早期形成溫度是200～300 ℃[8]，結(jié)晶程度較高的呈細(xì)板狀面型分布；晚期形成溫度是160～220 ℃[8]，晶形較細(xì)，多為不規(guī)則狀，呈網(wǎng)脈狀線型分布，與銅礦化有密切關(guān)系，藍(lán)輝銅礦和銅藍(lán)交代黃銅礦。明礬石形成明顯晚于早期絹云母和地開石，在剖面上，明礬石呈似層狀插入絹英巖化帶和地開石化帶中。鏡下常見明礬石呈細(xì)脈狀和斑點狀交代絹云母和地開石。

3)硅化階段分為早、晚期，早期硅化階段形成溫度為360～420 ℃[8]，主要依據(jù)是在薄片中可見蝕變巖中有相當(dāng)一部分較細(xì)粒熱液石英明顯早于絹云母、地開石、明礬石及與其伴生的微細(xì)粒石英；而在蝕變花崗巖、蝕變英安玢巖中，巖漿期的粗粒石英四周時常分布有明顯的硅化環(huán)，即次生加大邊。晚期硅化階段形成溫度小于160 ℃[8]，產(chǎn)于紫金山中部英安玢巖頂部的那套遭到強(qiáng)烈酸性淋濾作用的石英，常呈蜂窩狀或多孔狀構(gòu)造，有更后期的蛋白石疊加，形成金的階段。

3.1.3 表生氧化期

金屬硫化物礦床的近地表部分，長期經(jīng)受氧氣、二氧化碳、水、生物有機(jī)質(zhì)等風(fēng)化作用，可產(chǎn)生分帶現(xiàn)象。在風(fēng)化作用良好的條件下，發(fā)育完好的金屬硫化物礦床的垂直分帶，從上至下依次為氧化帶—次生富集帶—原生硫化物礦石帶。其中，氧化帶又可分為完全氧化亞帶(鐵帽)-淋濾亞帶-次生氧化物富集亞帶。

紫金山東南礦段銅鉬(金)礦床的表生風(fēng)化作用使黃鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)楹骤F礦、黃鉀鐵礬等，自然金常呈裂隙金、晶隙金賦存于褐鐵礦、黃鉀鐵礬等礦物中；藍(lán)輝銅礦、銅藍(lán)等銅硫礦物轉(zhuǎn)變?yōu)榭兹甘?/p>

3.2 礦物生成順序

結(jié)合標(biāo)本的觀察，前人資料研究，主要在偏光顯微鏡下觀察光片、薄片，根據(jù)礦物之間穿插關(guān)系、交代關(guān)系、同時生成標(biāo)志，制定礦物生成順序表(表2)。

表2 礦物生成順序表Table 2 Sequence of mineral formation

4 結(jié)論

1)紫金山東南礦段的成礦演化過程由早到晚為斑巖熱液期、淺成低溫?zé)嵋浩?、表生氧化期?/p>

2)該礦床的銅硫化物主要在石英-絹云母化階段和明礬石化階段這兩個階段富集，石英-絹云母化階段主要是黃銅礦和輝鉬礦形成階段，明礬石化階段主要是藍(lán)輝銅礦和銅藍(lán)形成階段。金主要在硅化階段富集。

3)礦物生成順序為斑巖熱液期：黃鐵礦→鏡鐵礦→黃銅礦/輝鉬礦/塊硫砷銅礦/黃鐵礦→方鉛礦/閃鋅礦；高硫化淺成低溫期：黃鐵礦/銅藍(lán)→藍(lán)輝銅礦/斑銅礦/輝銅礦→自然金。表生氧化期中，黃鐵礦氧化成褐鐵礦、赤鐵礦，銅硫化物氧化成孔雀石。