福建紫金山矿田斑岩矿床成岩成矿作用研究——以西南矿段和浸铜湖矿床为例摘要
福建紫金山矿田(Cu-Au-Mo-Ag-Pb-Zn)作为我国最典型的斑岩-浅成低温热液成矿系统,发育高硫型浅成低温热液矿床(紫金山矿床)、中低硫型浅成低温热液矿床(悦洋矿床)和斑岩型矿床(罗卜岭矿床),矿化主要形成于早白垩世晚期,此外矿田内还发育有大量中生代岩浆岩,是研究斑岩矿床成岩成矿作用的极佳场所。前人已对紫金山矿田的区域构造背景、区内岩浆岩进行了大量研究,取得了一些认识,然而矿田内中生代(侏罗-白垩纪之间)的岩浆序列及其构造背景仍未达成共识;此外,矿田的斑岩矿床研究目前仅局限于罗卜岭矿床的研究,对于最新发现的西南矿段与浸铜湖斑岩矿床的研究工作还很薄弱,未开展详细的矿床解剖工作,制约了我们对紫金山矿田斑岩矿床成岩成矿规律的认知。为此,本文选择紫金山矿田西南矿段和浸铜湖矿床作为代表,在对前人研究成果收集整理的基础上,对两个斑岩矿床开展详细的矿床解剖工作,阐明紫金山矿田斑岩矿床成岩成矿作用,建立矿田斑岩矿床成岩成矿模式,为下一步找矿勘查工作提供科学依据。基于前人已有年代学研究,结合精确的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,本文建立了紫金山矿田成岩序列,主要分为两期:中晚侏罗世(168-146Ma)和早白垩世晚期(112-95Ma),中晚侏罗世包括紫金山复式花岗岩→二长花岗岩;早白垩世晚期包括四坊花岗闪长岩→石帽山群火山岩、英安玢岩、花岗闪长斑岩→似斑状花岗闪长岩→后期脉岩(花岗细晶岩、石英正长斑岩等)。另外,前人大量研究认为紫金山地区150-115Ma处于岩浆活动宁静期,然而本论文基于花岗细晶岩中141Ma的继承锆石发现,提出紫金山地区可能存在早白垩世早期(140Ma)岩浆作用。辉钼矿Re-Os定年并结合前人研究显示紫金山斑岩矿化形成年龄为108-105Ma,属于早白垩世晚期。岩石和同位素地球化学特征显示,中晚侏罗世岩浆岩主要以壳源、低氧逸度、贫水及低Sr/Y值为特征,是处于太平洋板块正向俯冲造成的挤压环境下;但是早白垩世晚期岩浆岩明显具有更多幔源物质加入、高氧逸度、富水及高Sr/Y值特征,是处于太平洋板块俯冲方向发生转变(由北西转为近北)及伴随板块断离与回返而造成的伸展环境下。因此,构造体制的转变以及成矿母岩具更多幔源物质加入、高氧逸度、富水及高Sr/Y值特征,是紫金山早白垩世晚期斑岩型矿床成矿的重要因素。蚀变矿化研究表明,西南矿段和浸铜湖矿床的斑岩铜钼矿体均主要以浸染状、脉状分布于花岗闪长斑岩中。但它们的蚀变分带和矿化期次则存在明显不同,西南矿段围岩蚀变由深到浅依次发育:青磐岩化带、绢英岩化和高级泥化-泥化,缺失钾化;蚀变矿化期次为:(早期)绢英岩化期,斑岩矿化期,浅成低温热液叠加期,成矿后期脉和表生期,其中斑岩矿化期可分为钾硅酸盐化阶段、青磐岩化阶段和(晚期)绢英岩化阶段,浅成低温热液叠加期可划分为泥化阶段和高级泥化阶段。而浸铜湖矿床由深到浅依次发育:钾化、绢英岩化叠加钾化、黄铁绢英岩化、泥化和高级泥化,缺失青磐岩化;蚀变矿化期次为斑岩矿化期、浅成低温热液叠加期和表生期,其中斑岩矿化期可划分为钾硅酸盐化阶段、绢英岩化阶段(辉钼矿亚阶段、黄铜矿亚阶段和黄铁矿亚阶段),浅成低温热液叠加期分为泥化阶段和高级泥化阶段。显然,西南矿段发育发育明显不同于经典斑岩矿床的蚀变分带,存在早晚两期绢英岩化蚀变并缺失钾化带,可能与西南矿段存在多期岩浆侵位、成矿岩体的侵位形态和方式不同有关;然而浸铜湖矿床与其南侧紧邻的罗卜岭可能为同一斑岩成矿系统,发育经典斑岩矿床的蚀变分带,但缺失青磐岩化带,可能与绢英岩化和浅部高级泥化-泥化蚀变叠加作用有关。另外,SWIR研究表明,从矿化中心向外围,伊利石Pos2200值在西南矿段和罗卜岭-浸铜湖矿床均呈现从高值向低值的变化趋势;但IC值在西南矿段和罗卜岭-浸铜湖矿床的变化趋势则完全相反。成矿流体特征及综合对比研究显示,紫金山矿田斑岩矿床的成矿流体在早期钾化阶段为高温、高盐度、高氧逸度的NaCl-CO2-H2O体系,存在沸腾作用,形成少量矿化;中期绢英岩化阶段为中高温、中低盐度、低氧逸度的NaCl-CO2-H2O体系(CO2含量明显降低),存在沸腾作用和CO2气体挥发分逃逸,并伴随主体斑岩矿化的形成;晚期泥化-高级泥化阶段为低温、低盐度、低氧逸度的NaCl-H2O体系。氧逸度-温度降低、流体沸腾及挥发分逃逸是紫金山斑岩矿床的主要成矿机制。综合对比研究显示,从岩浆岩特征和矿床地质(蚀变矿化-成矿流体)两个角度,西南矿段和浸铜湖矿床与与罗卜岭矿床具有相似性,但明显不同于世界级斑岩矿床,表明紫金山斑岩矿床(西南矿段和浸铜湖)具有形成类似罗卜岭大型斑岩矿床的成矿潜力,但可能难以达到世界级斑岩矿床的成矿规模。另外,基于西南矿段的成矿岩体的侵位方向(从矿区深部西南方向侵位),本文提出在西南矿段的西南方向深部可能会存在类似罗卜岭的大型斑岩矿体。基于详细的SWIR研究,提出高IC值(>2.1)和高Pos2200值(>2203 nm)可作为紫金山地区勘查斑岩矿床的SWIR标志。
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