粤东地区处于中国南岭东西向构造-岩浆岩带与东南沿海北东向岩浆岩带复合部位,整体位于莲花山断裂带以东的广东沿海地区。区内地层简单、构造发育、岩浆活动频繁,发育大量Sn-W-Cu-Pb-Zn-Au-Ag多金属矿床,成矿地质背景良好,找矿潜力巨大。金坑锡多金属矿床位于粤东莲花山断裂带北东段,是近年来新发现的中型Sn-Cu-Pb-Zn矿床。本文以之为研究对象,在系统总结该矿床地质特征基础上,开展矿物学、年代学、主微量元素地球化学、同位素地球化学、流体包裹体研究,深入探讨成岩成矿时代、岩石成因、成岩成矿动力学背景、成矿流体性质及来源、成矿物质来源,厘定矿床成因,建立成矿模式。取得的主要认识和成果如下:1.金坑锡多金属矿床主要赋存于细粒花岗岩外接触带的上侏罗统高基坪组英安-流纹质火山岩及花岗闪长斑岩内,受NE向韧性剪切带及NE向、NW向断裂的控制。矿石矿物主要为锡石、毒砂、磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿,其次为辉钼矿,脉石矿物主要为石榴石、绢云母、石英、黑云母、绿泥石、白云母、方解石,其次为萤石。基于矿物组合的差异,矿区内矿石分为以下3种类型:石英-锡石-毒砂型、黑云母-绿泥石-锡石-硫化物型以及石英-方解石-硫化物型矿石,其中以前两者为主。矿石构造以脉状构造、块状构造和浸染状构造为主,矿石结构主要为自形-半自形晶粒结构、它形晶粒结构、交代结构、包含结构、填隙结构、穿插结构等。矿区的围岩蚀变主要包括石榴石化、硅化、萤石化、黑云母化、白云母化、绿泥石化和碳酸盐化。矿区矿化蚀变大致呈现出自细粒花岗岩向外由高温向低温演化的趋势。综合野外产状、镜下特征及脉体穿插关系,将该区成矿演化划分为3个期次:①动力变质期;②热液期;③表生氧化期。其中热液期可分为三个阶段:石英-锡石-毒砂阶段、黑云母-绿泥石-锡石-硫化物阶段及石英-方解石-硫化物阶段。2.高基坪组流纹质晶屑凝灰岩和流纹岩的锆石U-Pb年龄分别为155.2±1.4 Ma~157.9±1.1 Ma、153.5±1.6 Ma,表明高基坪组火山岩地层形成于晚侏罗世。花岗闪长斑岩、中粗粒黑云母花岗岩和细粒花岗岩锆石U-Pb年龄分别为147.0±1.0 Ma、144.7±0.8 Ma和141.1±1.3 Ma,表明金坑矿区岩浆侵入活动主要发生于早白垩世初期。锡石U-Pb两个下交点年龄分别为141.0±4.6 Ma和141.5±4.6 Ma,辉钼矿等时线年龄为139.3±2.5 Ma,表明金坑矿化亦发生于早白垩世初期。综合成岩成矿年龄,可知金坑成矿年龄与中粗粒黑云母花岗岩和细粒花岗岩形成年龄较接近。结合前人研究成果,我们总结出粤东地区岩浆活动主要有两期,一期为170~152Ma(中晚侏罗世),另一期为147~135Ma(早白垩世初期);锡多金属矿床成岩成矿年龄少数形成于160~150Ma(晚侏罗世),而主要集中在145~135 Ma(早白垩世初期)。本文研究表明,除了前人总结的华南三个主要钨锡矿化峰期(晚三叠世(230~210Ma),晚侏罗世(160~150Ma),以及白垩世(134~80Ma))之外,早白垩世初期(145~135Ma)亦是区内重要的钨锡矿化时期。3.金坑矿区主要岩浆岩(高基坪组流纹岩、花岗闪长斑岩、中粗粒黑云母花岗岩和细粒花岗岩)均属于高钾钙碱性系列岩石,显示弱过铝质特征(A/CNK=1.0~1.1),不同程度富集Rb、Th、U、K、Pb,亏损Ba、Sr、Ti、P,显示较弱Ta、Nb、Zr亏损,不同于典型的岛弧成因岩石。矿物学和地球化学特征显示,花岗闪长斑岩、中粗粒黑云母花岗岩和细粒花岗岩属于Ⅰ型花岗岩,同时,中粗粒黑云母花岗岩和细粒花岗岩显示出高分异Ⅰ型花岗岩的特征。4.金坑矿区岩浆岩Mg#值(0.0~37.6),Nb/Ta比值(8.8~13.5),(87Sr/86Sr)i(0.708110~0.712328),εNd(t)(-7.67~-5.81),Nd同位素二阶段模式年龄tDM2=1352~1555Ma,εHf(t)(-11.0~-3.3),Hf同位素二阶段模式年龄tDM2=1406~1897Ma,(206Pb/204Pb)t=17.995~18.596,(207Pb/204Pb)t=15.628~15.666,(208Pb/204Pb)t=38.242~38.861,均显示出金坑岩浆岩来源于中元古代地壳的部分熔融,可能混有少量地幔物质。元素及同位素地球化学特征显示,花岗闪长斑岩、中粗粒黑云母花岗岩和细粒花岗岩可能是同源岩浆演化到不同阶段的产物。5.相较于花岗闪长斑岩,中粗粒黑云母花岗岩和细粒花岗岩富Sn、F等元素,氧逸度较低,且经历了高度分异演化,与华南其它与锡矿化有关的花岗岩类似,属于典型的含锡花岗岩。金坑Ⅰ型含锡花岗岩的厘定,表明华南除了被大量报道的S型和A型含锡花岗岩之外,亦发育了Ⅰ型含锡花岗岩。6.粤东地区可能的成岩成矿动力学模型:中晚侏罗世平板俯冲的古太平洋板块断离拆沉(165~152Ma),引发岩石圈的板内伸展,导致软流圈地幔上涌,玄武质岩浆底侵下地壳底部,引发了大规模的地壳熔融,并形成长英质岩浆,这些长英质岩浆可能与少量不同比例的地幔物质混合,沿构造带上升侵位(如莲花山断裂带),形成了大量的流纹质火山岩(如高基坪组火山岩)及花岗质岩石(如大道山含锡花岗岩);之后(152~147Ma),剩余的古太平洋板块经过短暂的调整,例如板块向前俯冲而引起岩石圈挤压,岩浆活动进入“寂静期”;至早白垩世初期(147~135Ma),古太平洋板块发生回撤,引发粤东地区弧后伸展,软流圈地幔物质上涌,玄武质岩浆底侵下地壳底部,引发了大规模的地壳熔融,并形成长英质岩浆,这些长英质岩浆可能与不同比例的地幔物质混合,沿构造带上升侵位,形成了大量的火山-侵入岩(如金坑含锡花岗岩、三角窝A型含锡花岗岩、三角窝-塘尾基性岩脉),同时导致大规模的包括金坑矿区在内W-Sn多金属矿化。7.流体包裹体温度和盐度测试结果显示,金坑成矿流体为中低温(160~378℃)、低盐度(0.9~7.2 wt.% NaCl equiv.)流体。石英H-O同位素组成(δ18O流体=+4.2~-6.2‰;δ18D流体=-72.1~-51.3‰)显示成矿流体为岩浆水和大气降水混合的产物,且从成矿早阶段到晚阶段,大气降水比例逐渐增加。硫化物He-Ar同位素组成显示(3He/4He=0.02~0.22 Ra;40Ar/36Ar=297.9~1377.1),金坑成矿流体主要来源于地壳,且混入了大气降水及少量的地幔流体。8.金坑硫化物S同位素组成(δ34S=-0.7~+4.7‰)显示硫来自于岩浆;锡石、黄铁矿电子探针成分显示两者均为岩浆热液成因;石榴石产状和化学成分特征显示,其不属于典型的矽卡岩成因,而可能属于动力变质作用成因。硫化物Pb同位素组成((206Pb/204Pb)t=18.401~18.546,(207Pb/204Pb)t=15.615~15.723,(208Pb/204Pb)t=38.559~38.955)显示成矿金属元素主要来自于地壳,并混有少量的地幔物质,且与金坑火山岩和侵入岩Pb同位素组成相一致。结合金坑含锡花岗岩Sn含量较高,而花岗闪长斑岩和高基坪组火山岩Cu、Pb、Zn含量较高,我们推断金坑Sn主要来源于花岗岩,其次为火山岩,而Cu、Pb、Zn除了来自花岗岩外,花岗闪长斑岩和火山岩亦是重要来源。9.综合前述矿床地质、年代学及地球化学特征,我们认为金坑锡多金属矿床属于受动力变质带控制的岩浆热液脉型锡石-硫化物矿床。结合区域动力学背景研究成果,初步厘定金坑锡多金属矿床的成矿模式如下:(1)晚侏罗世(160~152Ma),岩浆沿着莲花山断裂带喷发形成高基坪组火山岩;(2)随后在~147 Ma,花岗闪长斑岩侵位形成;随后至145 Ma花岗岩侵位之前,莲花山断裂带发生强烈的动力变质作用,于高基坪组火山岩及花岗闪长斑岩内部形成宽大的剪切构造带,为后期成矿提供了巨大的潜在空间;(3)在早白垩世初期(145~140 Ma),金坑含锡花岗岩体就位,一方面带来了大量的热源和成矿金属元素,另一方面也使得先期挤压紧闭的剪切构造活化张开,为矿液的运移、水岩反应的发生和矿体的就位提供了通道。随着大气降水的加入,岩浆热液流体温度和盐度持续下降,引发成矿金属元素(Sn、Cu、Pb、Zn)的富集沉淀。