江西永平铜多金属矿床岩相学、矿相学特征及其意义

定 立，刘 妍，赵元艺，王宗起，沙俊生

1.中国地质调查局武汉地质调查中心，武汉 430205

2.中国地质科学院矿产资源研究所/国土资源部成矿作用与矿产资源评价重点实验室，北京 100037

0 引言

永平铜多金属矿床位于江西省铅山县城东南方向13km处，该矿床是一个以铜、硫为主，伴生有钨、金、银、钼等有用组分的大型多金属矿床，其规模在江西省位居第二。自20世纪70年代以来，前人在永平矿区做了大量的工作，就目前的找矿进展看，该矿区及邻区有较大找矿潜力。但是，长期以来其矿床成因一直是人们争论的焦点。为此，笔者在对该矿床系统的野外地质特征研究基础上，选择代表性样品，进行岩相学与矿相学研究，旨在对其矿床成因及相关问题的解决提供参考，同时对矿区及邻区的地质找矿工作有指导作用。

1 矿床地质特征

钦杭成矿带位于华南板块内，是扬子与华夏古陆在新元古代的拼接部位，绝大多数矿床形成于中晚侏罗世至白垩纪。结合带及其旁侧是华南地区最为重要的 Cu-Au-Pb-Zn-Ag多金属成矿带，分布着一大批特大型铜金铅锌钽铀矿床［1－2］。其中江西永平铜矿位于钦杭成矿带中段南部，武夷山隆起带北段、江绍断裂带的南侧。

矿区内出露的地层有下震旦统周潭群，原岩为浅海相泥砂质岩夹中酸性火山岩。这套地层遭受了不同程度的区域变质作用，构成本区基底。其上沉积有中石炭统叶家湾组滨浅海相碎屑岩建造，石炭系船山组－二叠系下统茅口组灰质大理岩，以及二叠系粉砂质页岩和粉砂岩［3］。

矿区主要构造有侯家－蒿山倒转背斜和发育于背斜东翼的一系列近轴向断裂。矿区北部该组断裂及褶皱轴走向呈NNW向，矿体南部呈NNE向，矿体中部呈近SN向，总体上构成一个大致呈SN走向微向东突出的弧形构造（图1）。东翼发育一个次级的打字坪倒转向斜，呈短轴状出露于打字坪－观音寺一带，长约1 200m，走向近于SN［5］。

永平铜多金属矿床火烧岗采场外围（图2a）侵入岩主要为细粒斑状黑云母花岗岩（图2b）及少量花岗斑岩脉。采场内主要的容矿围岩为中石炭统叶家湾组（图2b），主要岩性有蚀变安山－玄武岩、含灰质硅质岩、钙铁榴石矽卡岩和少量的黑云母片岩等。各岩层厚薄不一，相差较为悬殊，少数蚀变安山－玄武岩层和钙铁榴石矽卡岩层呈1～5m厚层状，多数岩层厚为0.1～1m，各种岩性相互重叠，呈缓倾斜状产出（图2b）。有一部分岩层厚度＜0.1m，呈薄层状、似层状或透镜状、条带状产出，反映动荡的成岩环境。在厚层状安山－玄武岩中，矿物结晶较粗，可见有斑晶，但在薄层状安山－玄武岩层中，矿物结晶细，不见斑晶，由于强烈的绿帘石化（图3a），在风化前常呈灰绿色，风化后呈褐色，俗称“铁碧玉”。在厚层状钙铁榴石矽卡岩中矿物结晶粒度粗大，可达5～10mm，薄层状或条带状产出的钙铁榴石矽卡岩中矿物结晶粒度细小（图3b）。另可常见含灰质的硅质岩条带（图3b）。在底部则见到有数层厚度约0.05～0.2m的胶状黄铁矿层。此外，见有少量黑云母片岩等夹层。因为是在采场进行工作，原始层理经过人为的搅动和破坏，难以准确恢复原始层位和沉积顺序。在此只是根据采样相对位置和岩性特征变化进行大致的层序推测，没有详细分层和实测剖面。

块状矿体主要产于安山－玄武岩与钙铁榴石矽

卡岩层之间，以似层状为主，透镜状次之，矿体产状与所在的地层产状相一致（图2b）。块状矿石主要为胶状黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿以及铋－碲金属矿物等，各种容矿围岩中含有大量石英－金属碲－硫化物脉，形成细脉浸染状矿石。围岩蚀变有硅化、青磐岩化、碳酸盐岩化、白云母化等。

图1 永平铜矿床地质图（据文献［4］改绘）和区域位置构造图（左上，据文献［1］改绘）Fig.1 Geological map（modified from reference［4］）and geographic position（upperleft，modified from reference［1］）map of Yongping deposit

图2 永平铜矿床火烧岗露天采场（a）及采样位置示意图（b）Fig.2 Open-pit of Huoshaogang in Yongping deposit（a）and samples location diagram（b）

2 样品采集、鉴定与分析测试

2.1 样品与采集方法

本文研究的样品采自永平矿床正在开采的火烧岗露天采场，采样方法为单点捡块采样。样品标本采样位置及标本照片见图2和图3。

2.2 鉴定与分析测试

本次工作共磨制探针片44件，其中扫描电镜与电镜能谱分析9件。

光学显微镜工作将岩矿石样品磨成探针片，用于在偏光与反光显微镜下进行观察与鉴定，显微照片见图4、图5。

扫描电子显微镜与电镜能谱分析将探针片进行喷碳处理，然后用LEO-435VP型扫描电子显微镜对样品进行观察并对有代表性的图像拍照；对典型的图像用LINK-ISIS型X射线能谱仪进行成分分析。测试条件：20kV，100Pa。执行标准：（SY/T 51621997）岩石样品扫描电子显微镜分析方法。测试单位为中国石油勘探开发研究院石油地质试验研究中心。扫描电镜图像与电镜能谱分析谱线图见图6、图7。成分结果见表1、表2。

微量元素分析采用DZ/T 0223-2001电感耦合等离子体质谱 （ICP-MS），测试仪器为 Finnigan MAT制造，HR-ICP-MS（Element iv），仪器编号为6493，测试温度为20℃，相对湿度为30%。测试样品数为14件，测试单位为核工业北京地质研究院。部分分析与统计结果见表3。

3 岩相学特征

3.1 岩体

细粒斑状黑云母花岗岩位于火烧岗采场东南方向外侧，呈小岩株或脉状侵入震旦－寒武系和中石炭统叶家湾组中。岩石呈灰白色，块状构造，具明显的似斑状结构，似斑晶成分以石英、钾长石为主，斜长石次之，少量黑云母，占岩石总量的25%～30%。石英似斑晶呈自形粒状，常可见被熔蚀的现象；钾长石似斑晶呈自形板状，具显微条带构造和卡氏双晶；斜长石似斑晶呈自形板状，具弱环带构造。少量自形叶片状黑云母也以似斑晶出现。似斑晶粒度大小一般为2～5mm。基质矿物粒度细小，一般为0.3～1mm，具花岗细晶结构。

花岗斑岩位于细粒斑状黑云母花岗岩旁侧2～3m之外，呈岩脉状侵入于震旦－寒武系和中石炭统叶家湾组中。岩石呈浅肉红色，块状构造，具斑状结构。斑晶成分主要有石英、钾长石和斜长石，斑晶粒度为1～3mm，分布均匀，占岩石总量的10%～15%。基质粒度细小，一般为＜0.1mm的微晶－隐晶长英质矿物。

3.2 矿区主要围岩

永平铜多金属矿床火烧岗采场中所见到的主要围岩有蚀变安山－玄武岩、钙铁榴石矽卡岩、含灰质硅质岩、灰质大理岩及蚀变黑云母片岩等。蚀变安山－玄武岩是本次工作首次在火烧岗采场中发现的火山岩类岩石，并根据岩石中残留的结构特征定名为安山－玄武岩。由于熔岩的厚度变化直接影响岩石的结晶特点和被氧化程度，使岩石的外观特征常有较大的区别，因此，该套岩层的识别难度较大。

表1 钙铁榴石扫描电镜能谱分析结果Table 1 Analysis result of energy spectrum patterns of andradite skarn

图6 主要金属矿物（样号：YP-11-09（3）、YP-11-05（2）、YP-11-10（4））扫描电镜图像与电镜能谱分析谱线图Fig.6 SEM images and energy spectral patterns for major metal minerals（sample：YP-11-09（3），YP-11-05（2），YP-11-10（4））

a.细脉浸染状铋－铜矿石（样号：YP-11-10（4））：白云石脉中的硫银铋矿、辉铋碲银矿（？）、含锝碲银矿和黄铜矿；b.星散浸染状铋－铜矿石（样号：YP-11-04（2））：钙铁榴石晶体中包裹的辉铜铋矿、辉铋矿和自然铋；c.星散浸染状铋－铜矿石（样号：YP-11-04（2））：自然铋电镜能谱图；d.星散浸染状铋－铜矿石（样号：YP-11-04（2））：辉铋矿电镜能谱图；e.细脉浸染状铋－铜矿石（样号：YP-11-10（4））：硫银铋矿电镜能谱图；f.细脉浸染状铋－铜矿石（样号：YP-11-10（4））：含锝碲银矿电镜能谱图；g.细脉浸染状铋－铜矿石（样号：YP-11-10（4））：辉铋碲银矿（？）电镜能谱图；h.细脉浸染状铋－铜矿石（样号：YP-11-10（4））：石英脉中的榍石和含稀土沥青铀矿；i.细脉浸染状铋－铜矿石（样号：YP-11-10（4））：含稀土沥青铀矿电镜能谱图；j.星散浸染状铋－铜矿石（样号：YP-11-04（2））：辉铜铋矿电镜能谱图。Dol-V.白云石脉；Mtl.硫银铋矿；Bi-Te-Ag（？）.辉铋碲银矿（？）；含 Tc-Hes.含锝碲银矿；Ccp.黄铜矿；Adr.钙铁榴石；Cup.辉铜铋矿；Bmt.辉铋矿；Bsm.自然铋；Qtz-V.石英脉；Spn.榍石；含 Ree-Ptc.含稀土沥青铀矿。

一般厚度为0.1～1m或1～5m的熔岩层，常呈灰绿色，熔岩结晶较粗，残留斑状结构，斑晶大小一般为1～2mm，呈自形晶体出现（图4a），基质残留交织结构或间隐结构，基质中斜长石小板条残留的轮廓也较宽，约为0.25mm×0.1mm，而＜0.1 mm呈薄层状、透镜状、条带状的安山－玄武岩熔岩氧化程度较高，呈红褐色，也常被人们俗称“铁碧玉”。这种熔岩层结晶粒度细小而均匀，几乎不见斑晶，常被人们误认为“含铁硅质岩”，在显微镜下残留明显的交织结构（图4b）。蚀变的斜长石小板条也呈细长小板状（约为0.2mm×0.05mm）。

灰质硅质岩也是本次工作首次发现呈薄层状、透镜状夹层分布的一种主要围岩，常与钙铁石榴石矽卡岩互层（图3b）。手标本呈灰黑色，致密块状，显微镜下（图4c）硅质已变质重结晶形成微晶－隐晶状石英，含有15%～20%的泥晶方解石，呈不均匀分布。因样品采集有限，没有发现纯净的硅质岩，故没有做更多的研究工作。据徐跃通［6］对江西永平地区石炭纪硅质岩的研究成果，其主要为大陆边缘浅海热水沉积硅质岩。

厚层状灰质大理岩常出现在采场的外围，在采场中几乎没有见到。显微镜下（图4d）可见他形粒状的方解石。

蚀变黑云母片岩的原岩应为泥质岩，因强烈的蚀变和矿化作用，黑云母被次生白云母所交代，故定名为蚀变黑云母片岩。在火烧岗采场中，这类岩层常呈薄层状、层状与其他主要围岩互层产出，虽已强烈蚀变、矿化，但仍保留完好的片状构造（图4e）。

3.3 钙铁榴石矽卡岩

钙铁榴石矽卡岩呈厚薄不等的厚层状、薄层状。厚层状矽卡岩产于中石炭统叶家湾组中，与安山－玄武岩质熔岩互层，其中常夹有灰质硅质岩、蚀变黑云母片岩等透镜体或薄层。这种产状特征表明，矽卡岩的原始物质来源也与硅质、泥质、灰质的来源一样同为沉积源。与其互层的安山－玄武质熔岩可能为提供矽卡岩形成所需的热源、硅源和铁源。

火烧岗采场所见到的矽卡岩，不论是薄层状、透镜状或厚层状的产出状态，其矿物成分单一，均为钙铁榴石，没有出现透辉石、透闪石等常见的矽卡岩矿物。一般在薄层矽卡岩中钙铁榴石粒度较为细小（0.1～1mm）。在厚层矽卡岩中粒度较为粗大（2～5mm），有的粒度可达10mm。显微镜下见有明显的生长纹构造（图4f），经扫描电镜能谱分析，不论钙铁榴石的粒度大小或生长纹的多少，矿物成分几乎没有变化，相当稳定，表明矽卡岩的成因条件变化不大（表1）。可以看出，本区钙铁榴石最大的特点是几乎不含 Al，或含有很低的 Al，最高值仅为0.67%，这与一般传统接触变质成因的钙铁榴石明显不同。笔者在西藏拉屋等地区对石榴石中Al含量的研究发现［7－8］，石榴石晶体中 Al的含量与所形成的压力条件有关：压力大时，Al含量高；压力小时，Al含量低，在石榴石晶体的张性裂隙中，压力近于零时，不含Al，为纯钙铁榴石。因此，可以推断钙铁榴石矽卡岩所形成的浅海环境压力接近于“零”。前人进行的全岩分析，Al2O3的质量分数为8.35%～9.37%［9］，可能与后期绿泥石化作用有关。绿泥石交代石榴石的现象普遍可见，在绿泥石化过程中带入了一定量的Al2O3。

3.4 蚀变岩

火烧岗采场中各种岩石均强烈蚀变、矿化并被各种热液脉体所切割。尤其是安山－玄武质熔岩已完全分解为黏土矿物和铁质等，仅残留原岩的结构特征（图4a，g）。原泥质岩经变质作用形成黑云母片岩，常由于蚀变矿化而被白云母所交代（图4e）。另一方面黑云母片岩受热接触变质作用形成鳞片状不定向的黑云母（图5a），表明高温热接触变质作用的存在，其热源很可能就是其上覆盖的安山－玄武质熔岩层。

从高温到低温矿化热液脉有绿帘石－石英－黄铜矿脉（图4b），绿泥石－石英－黄铜矿脉（图5b）和碳酸盐矿物－石英－黄铜矿脉等。

4 矿相学特征

4.1 矿石类型及其特征

根据矿石矿物的含量和金属元素的组合特征可将其分为块状铋－铜矿石（图3c，d），细脉浸染状铋－铜矿石（图3a，b，e，f，g）和星散浸染状铋－铜矿石（图3h）。

块状铋－铜矿石 矿体多呈不规则透镜状，层状，厚度一般为0.1～1m，局部呈囊状（5m±），主要产于层状、厚层状矽卡岩中，也可见于矽卡岩层与安山－玄武岩层之间。

矿石呈灰黄色，粒状结构，块状构造，并常被后期硅化石英脉所切割（图3c，d）。矿石矿物以呈粒状、自形粒状的重结晶胶状黄铁矿晶体为主（≥65%），重结晶的胶状黄铁矿粒度一般为0.5～3 mm，虽然呈自形正方晶体的外形，但内部残留胶状泥晶纹层结构的特征（图5c，d），其次为黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、辉铋矿、硫银铋矿等金属硫化物，叶碲铋矿、碲铋矿、含锝碲银矿等金属碲化物和自然铋，含稀土沥青铀矿等金属氧化物。

脉石矿物的体积分数为20%～30%，常见的脉石矿物有硅化石英和碳酸盐矿物，其次为绿帘石、绿泥石、白云母、透闪石等。

细脉－浸染状铋－铜矿石 这是本采场分布最普遍的一种矿石，所有容矿围岩均被这种含矿细脉所切割，并使脉体附近的围岩发生强烈的蚀变、矿化。脉体的宽度差异很大，细脉为1～5mm，宽脉则为1～5cm，有时与薄层状、层状块状铋－铜矿体连续过渡。详细观察发现众多细脉发育于两种容矿围岩之间，并且细脉的延伸方向与层理大致平行。如，含灰质硅质岩与钙铁榴石矽卡岩之间，发育一组平行层理的矿化细脉（图3b），蚀变安山－玄武岩与钙铁榴石矽卡岩之间偏矽卡岩一侧也发育一组平行层理的矿化细脉（图3e）。在蚀变安山－玄武岩和钙铁榴石矽卡岩中也发育一组大致平行（层理）的矿化细脉（图3a，f，g）。而与层理方向斜交的细脉则不含金属矿物，如方解石细脉和石英细脉（图3d，f）。

这类矿石中矿石矿物的体积分数变化很大，一般为5%～25%，矿石矿物主要为黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、辉铋矿等金属矿硫化物和叶碲铋矿、辉铋碲银矿、碲银矿等金属碲化物，以及自然铋等。脉石矿物则根据容矿围岩的岩性变化而不同，主要为钙铁榴石、黏土矿物、硅化石英、碳酸盐矿物、绿泥石、绿帘石、角闪石、白云母等。

星散浸染状铋－铜矿石 这也是本采场的主要矿石类型之一，主要分布在厚层状钙铁榴石矽卡岩和蚀变安山－玄武岩岩层中顺层细脉不发育的部分，产于钙铁榴石矽卡岩层中，矿石呈褐黑色，块状构造（图3h）。矿石矿物黄铜矿、碲铋矿等体积分数一般＜5%，粒度细小，呈星点状分布。

4.2 矿相学特征

永平铜矿火烧岗采场金属矿物较为复杂，除常见的黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等金属硫化物之外，还出现大量铋、银的碲化物和含铼的白钨矿、沥青铀矿等氧化物以及自然铋等自然元素。

4.2.1 常见的金属硫化物

胶状黄铁矿（胶状FeS2）：等轴晶系，为本矿区块状矿石的主要矿物。在离火烧岗采场东北方向750m左右的护架山ZK725钻孔岩心中，笔者也发现了典型的胶状黄铁矿（图5e），具明显的纹层状构造。而火烧岗采场块状铋－铜矿石中的黄铁矿虽呈自形立方晶形，但晶体内部仍保留明显的纹层构造特征（图5c，d，f）。经扫描电镜放大8 190倍（图6a），可以清楚地看到晶体内部凹凸不平的内部结构；从电镜能谱图（图6b，c）也可以看出：凸起部分黄铁矿成分中只有Fe和S，不含其他杂质（表2，序号12、14），而凹陷部分则含有较多的杂质成分（表2，序号11、13、15）。

黄铜矿（CuFeS2）：四方晶系，是本矿区主要的铜矿物，广泛分布。标本呈铜黄色，硬度低，粒度大小一般为0.1～1mm，反光镜下呈亮黄铜色。在块状矿石中呈他形粒状，与叶碲铋矿等碲化物和闪锌矿、方铅矿紧密共生，并交代胶状黄铁矿（图5d）。在细脉浸染状矿石中，黄铜矿呈他形粒状分布在各种类型细脉中，并与高温的绿帘石（图4b）、低温的绿泥石（图5b）以及低温的硅化石英和碳酸盐矿物共生（图5g）。此外，可见黄铜矿与含银辉铅铋矿、方铅矿共生，分布在钙铁榴石矽卡岩中（图6d）。黄铜矿与石英、含铼白钨矿交代钙铁榴石矽卡岩（图6e）。黄铜矿与含锝碲银矿、硫银铋矿、辉铋碲银矿等共生，分布在白云石脉中（图7a），黄铜矿的扫描电镜能谱分析结果见表2（序号7、18、24、30），除Fe、Cu、S之外，不含任何杂质元素。

闪锌矿（ZnS）：等轴晶系，一般产于石英金属碲硫化物细脉中，体积分数较低（≤1%），呈他形粒状，粒度细小，一般≤0.1mm，与碲铋矿、黄铜矿等紧密共生。在闪锌矿晶体中可见有细小的黄铜矿乳滴（图5h），表明是与黄铜矿同时结晶的产物。扫描电镜能谱分析结果表明（表2，序号32、33），Fe的质量分数为2.41%和2.48%，不含其他杂质元素。

方铅矿（PbS）：等轴晶系，含量很少，偶见与含银辉铜铋矿、黄铜矿共生（图6d），分布于钙铁榴石矽卡岩的细脉中。电镜能谱分析结果（表2，序号8）可见，不含其他杂质元素。

4.2.2 铋矿物

铋矿物种类繁多，根据与铋结合阴离子的不同，可分为铋的碲化物、铋的硫化物、铋的硫碲化物及自然铋等。

自然铋（Bi）：三方晶系，颗粒细小（＜0.01 mm），常分布在辉铋矿晶体中，反光镜下呈浅粉色，清淅明显，同时与碲铋矿共生，交代胶状黄铁矿（图5f）。由扫描电镜能谱分析结果（表2，序号28）和图7b，c可见，Bi质量分数为92.72%，含有一些杂质元素，可能是由于自然铋颗粒太小，受边缘矿物的影响所致。

辉铋矿（Bi2S3）：斜方晶系，颗粒细小（＜0.05 mm），分布在自然铋的外围与碲铋矿共生，交代胶状黄铁矿（图5f）。扫描电镜分析结果（表2，序号27）和图 7b，d可见，辉铋矿含 Cu 0.95%，Th 0.27%，Bi 80.09%，S 18.69%。辉铋矿也与辉铜铋矿和自然铋共生，分布在钙铁榴石矽卡岩中，化学计算结果为 Bi1.97Cu0.08S3。

硫铜铋矿（CuBiS2）：斜方晶系，粒度细小，仅偶尔可见。反射率为35.2%～39.6%，反射色呈淡黄色带棕色调，非均质性强，无内反射。电镜能谱分析结果（表2，序号26）为含有少量Ag（1.17%）和Th（1.18%），化 学 计 算 结 果 为 （Cu0.65Ag0.04Bi1.09）1.88S2。

含银辉铜铋矿（PbS·Bi2S3）：斜方晶系，矿物粒度细小，与方铅矿和黄铜矿共生（图6d，f）。在反光镜下，反射色呈白色微带黄色，反射率与方铅矿相近，具有多色性（微黄－微蓝）。电镜能谱分析结果（表2，序号4、6）：Pb 28.77%、32.53%，S 16.14%、15.59%，Ag 7.51%、7.64%，Bi 47.22%、44.24%，Th 0.37%，S 16.14%、15.59%。化学计算结果：Pb1.10S（Bi1.79Ag0.55Th0.01）2.35S3；Pb1.29S（Bi1.74Ag0.58）2.32S3。

硫银铋矿（AgBiS2）：三方或六方晶系，在白云石脉中发现，呈他形粒状与含锝碲银矿、辉铋碲银矿和黄铜矿共生（图7a，e）。因此本矿物受共生矿物的影响，成分复杂，含有一定的Fe，Cu和Te。电镜能谱分析结果（表 2，序号 20）：Fe 0.54%，Cu 1.13%，Te 5.64%，Ag 23.28%，Bi 54.03%，S 14.42%，Se 0.96%。化学计算结果：（Ag0.87Cu0.08Fe0.04）0.99Bi1.05（S1.82Te0.18Se0.05）2.05。

沃仑斯基矿（AgBi1.6Te2）：斜方晶系，矿物粒度细小，呈他形粒状，含量很少，在反光镜下呈淡紫色调，反射率约55%，常与碲铋矿物构成复杂的连晶，因带有淡紫色调可与碲铋矿区别。电镜能谱分析结果（表2，序号36）：Te 32.11%，Ag 15.85%，Bi 37.21%，S 13.88%，Se 0.95%，所 得 化 学 式 为（Ag1.12Bi1.33）2.45Te2。

碲铋矿（Bi2Te3）与叶碲铋矿（Bi2＋xTe3－x）：六方/三方晶系，碲铋矿与叶碲铋矿两种矿物在火烧岗采场均有发现。这两种矿物的光学性质差异不大，在反光镜下反射率相对较低（约55%）时，可定名为叶碲铋矿（图5d），当反射率相对较高（≥63%）时可定名为碲铋矿（图5f，h）。扫描电镜下两种矿物由于成分相同，而且各成分含量之间的差异也不大，很难区分，故可笼统地称之为碲铋矿。

在本采场块状矿石中这两种矿物的含量较多，仅次于黄铜矿，个别富集的矿石标本体积分数可达2%～3%，常与黄铜矿、闪锌矿和其他碲铋银矿物共生，交代胶状黄铁矿（图5d，f，h）。电镜能能谱分析结果（表2，序号1、2、3、5、9、10、31），本矿物中常含有大量的其他元素：序号1.Pb 6.14%、Fr 1.56%、Ra 1.86%；序号2.Pb 6.58%、Ru 2.36%；序号3.Pb 7.05%、Ag 2.10%、Th 0.12%、P 4.89%、Fr 3.52%；序号5.Pb 6.25%；序号9.Pb 6.13%；序号10.Pb 6.03%；序号31.不含杂质元素。计算化学式：Bi2.34Te2.66，为标准的叶碲铋矿分子式。

铁铜碲硫铋矿（Bi4TeS2）：三方晶系，电镜能谱分析结果（表2，序号38），S 11.80%、Fe 7.55%、Cu 7.95%、Te 26.79%、Bi 45.90%，计算化学式为（Fe0.73Cu0.68Bi1.19）2.60Te1.14S2，与标准分子式相比，由于铁、铜的加入，铋偏低。而1972年在我国江西钨铋矿床中发现的赣江矿实际为硫碲矿的富碲变种，在化学组成中铋的含量偏低，碲的含量偏高（Bi3.58Te1.46S2）。

4.2.3 银矿物

含锝碲银矿（含Tc-Ag2Te）：单斜或等轴晶系，产于白云石脉中，呈他形粒状，与硫银铋矿、辉铋－碲银矿（？）和黄铜矿共生（图7a，f）。电镜能谱分析结果（表 2，序号 22）：Tc 3.11%，Fe 0.94%，Cu 0.90%，S 1.40%，Te 35.85%，Ag 57.80%。计算化学式：（Tc0.11Cu0.05Fe0.05Ag1.91）2.12Te。

辉铋－碲银矿 （Bi2S3－Ag2Te？）：产于白云石脉中，呈他形粒状，与硫银铋矿、含锝碲银矿和黄铜矿共生（图7a，g）。电镜能谱分析结果（表2，序号21）：S 6.49%、Fe 0.63%、Cu 1.01%、Ag 41.63%、Te 26.19%、Bi 24.04%。计算化学式：（Bi0.58Fe0.06Cu0.08）0.72S1.00－Ag1.90Te1.01，近似于辉铋矿 （Bi2S3）和碲银矿（Ag2Te）相结合的分子式，故暂定名为辉铋－碲银矿。

叶碲铋－碲银矿（BiTe-Ag2Te？）：电镜能谱分析结果（表2，序号37），Ag 26.60%、Te 31.74%、Bi 28.46%。计算化学式：Bi1.08Te-Ag1.97Te，近似于叶碲铋矿（Bi2＋xTe3－x）和碲银矿（Ag2Te）相结合的分子式，故暂定名为叶碲铋－碲银矿。

4.2.4 含铼白钨矿（含 Re-Ca［WO4］）

含铼白钨矿为四方晶系，主要产于钙铁榴石矽卡岩中，也可产于石英－金属矿物细脉中，与黄铜矿、硅化石英等共生（图6e），一般呈他形粒状，也有的呈菱形或菱柱状晶体。矿物粒度细小，一般＜0.1 mm，分布不均匀，常在局部以细小的微粒富集出现，在富矿石中的体积分数可达1%～2%。火烧岗白钨矿最大的特点是含铼，由电镜能谱分析结果（表2，序号16、17、34、35）和图6g可见，铼的质量分数为3.10%、4.14%、3.18%，与德兴铜矿的白钨矿含铼9%～10%相比，显然要低得多。这可能是两种矿床成因类型之间的差异，但在同一成矿带中，富铼是共同的特征。

4.2.5 含稀土沥青铀矿（含Ree-UO3）

含稀土沥青铀矿产于细脉浸染状矿石的石英脉中，与榍石紧密共生（图7h，i），呈他形粒状。电镜能谱分析结果（表2，序号25）：U 63.82%、Th 0.49%、Nd 1.83%、Ce 2.83%、Y 1.47%。

5 讨论

5.1 矿床成因

5.1.1 前人的认识

永平铜多金属矿床的成因是长期以来一直争论的问题，已有学者根据华南金属矿产形成最早时间及其动力学特点，推测伊泽奈奇板块大约于175Ma从南东方向向北西俯冲，导致大陆加厚［10］。自175 Ma左右，中国东部大陆边缘由于受伊泽奈奇板块向北西俯冲逐渐成为活动大陆边缘，沿钦杭古板块焊接带发生俯冲板片重熔，形成岩浆，这种岩浆高侵位于地表形成了花岗闪长（斑）岩和相关斑岩－矽卡岩铜多金属矿床，其成岩成矿时间为175～155Ma。135Ma之后，中国东部大陆的板块演化主要为太平洋板块运动方向发生转向［11－12］。永平铜矿花岗质岩体的侵位年龄为160Ma［1］，辉钼矿Re-Os成矿年龄大致为156Ma［4］，初步认为岩浆在上侵过程有较多的地壳物质加入形成斑岩铜钼矿和斑岩－矽卡岩矿床。

此外，有学者根据永平矿区晚石炭世之前的基底混合岩成矿元素富集与贫化关系，以及海西－印支期混合岩化作用促使矿质活化、迁移、富集的能量机制，认为永平矿床为混合岩化热液成矿成因［13－14］；根据矿床地质特征、含矿建造以及矿床地球化学特征的综合研究，尤其是永平地区热水沉积为容矿围岩的特征，认为永平矿床为海底火山喷流－热水沉积成矿成因［15－16］；根据矿区内经海相火山沉积叠加改造后的层状矽卡岩与矿体矿化的关系，认为永平矿床为层控矽卡岩型成因［17－18］；根据永平矿区包裹体特征，硫、氢、氧、铅同位素、稀土组成，黄铁矿中Fe、S的组成，围岩含矿性对比等结果得出，其成矿物质主要为火山喷流作用的深部物质，认为其成因为海底火山喷流成矿－岩浆热液叠加改造型［19－21］；根据长江中下游中石炭世张性大陆地壳受深断裂控制的构造背景、火山岩及侵入岩成矿元素含量、矿石同位素以及脉状矿化流体包裹体的特征研究，认为永平矿床是块状硫化物矿床［22－25］；根据永平矿床海西期海底火山喷气－沉积作用提供矿源，矽卡岩与矿体空间上的密切关系以及区内强烈的印支期构造动力作用，认为永平矿床为海底火山喷流沉积－动力再造成因［26］；根据矿区内主要控岩控矿构造的构造地球化学特征，以及构造应力对矿液和成矿物质的运移与富集的影响，认为永平铜矿为构造控矿的特殊成因［27］。

笔者认为，以上观点存在争论的原因是，不同研究者对区内火山岩、矽卡岩、金属硫－碲化物及硅质岩等的观察研究不够详细全面，没有对它们相互之间的形成时间顺序与产出形式进行系统的研究，而得出相对全面正确的结论。

5.1.2 本文的认识

笔者岩矿相学研究工作发现，矿床主要的容矿围岩为互层状安山－玄武岩（图3a，e，g，4a，g）和钙铁榴石矽卡岩（图3b，f，h，4f），其中夹有少量的灰质硅质岩（图3b，4c）和蚀变的黑云母片岩（图4e）等。笔者暂时可以把钙铁榴石矽卡岩定义为是由火山熔岩与灰岩相互作用的产物。因此，可以推断当时的沉积环境可能是强烈火山喷发与平静碳酸盐沉积交互出现，火山熔岩带来了大量的热能，硅质和铁质与碳酸盐岩相互作用，形成了本矿区的主要容矿围岩，在相对平静期还沉积了硅质岩和泥质岩。从碳酸盐沉积到泥质岩沉积是一个由深海相到浅海相的变化过程，表明当时的沉积环境变化幅度大、频率高、来回震荡。硅质岩（图4c）的出现代表着一种热水沉积环境，胶状黄铁矿（图5c－f，6a－c）的大量出现也代表着富含硫化物的热水沉积环境。因此，可以推断海底火山喷发作用以及其后的热水沉积是主要的成矿物质来源。

钙铁榴石的大量出现代表着曾经发生过强烈的变质作用或矽卡岩化作用，由于常可见到层状、薄层状黑云母片岩，因此可笼统归属为变质作用（也可能与火山喷发同时发生）。钙铁榴石中Al含量极低（表1）。钙铁榴石－钙铝榴石研究结果表明，钙－铁－铝榴石系列中铝的含量与压力有关，并与压力的强度呈正消长关系，即成岩压力越大，石榴石晶体中铝的含量越高［7－8］。因此，永平铜矿的石榴石几乎不含Al，是由于在压力较低的条件下形成所致，进一步表明永平铜矿形成于浅海环境。

变质作用对夹在钙铁榴石矽卡岩与安山－玄武岩层之间的块状矿体也产生了强烈的影响，使胶状黄铁矿部分重结晶形成自形粒状晶体（晶体内部常保留胶状结构特征（图5c）），而其他金属矿物完全活化重结晶，没有残留胶状结构特征。

矿石中所见到的大量含矿热液脉（图3a，b，e，f，g）对成矿作用也有着很大影响，根据脉中主要脉石矿物绿帘石→绿泥石→碳酸盐矿物可以推断，这些热液脉也是由高温→低温的变化，形成高温的自然铋、辉铋矿等铋矿物系列→低温的碲银矿等低温碲化物系列。

在永平铜矿床，笔者首次发现了一系列金属碲化物：叶碲铋矿、碲铋矿、碲银矿、沃仑斯基矿、铁铜碲硫铋矿（？）等，在矿石中不均匀分布。而碲属于稀散元素，在地壳的克拉克值为0.001×10－6［28］，很难富集到形成独立矿物的程度。已有研究表明：太平洋海底结壳中Te的质量分数约是沉积岩中的10 000倍，相当于地壳平均质量分数的5 000～50 000倍，而海水中Te的平均质量分数为0.06×10－6［29］。而有国外学者研究认为［30］，赋存于海底火山熔浆残留物中的Te元素通常会先富集在硫化物中，再进一步富集。

同时，铟和铋的地壳克拉克值分别为0.1×10－6和0.004×10－6［31］，且已有学者［32－33］研究统计：铟和铋含量较高的样品主要分布于矽卡岩型矿床中，以与岩浆活动有关的接触交代成因为主。所以，笔者初步推断永平矿区大量矽卡岩型矿石中的高品位铟和铋含量（表3，序号1、2、4、11）与本区燕山期岩浆活动的矽卡岩型矿化密切相关。

矿区黄铁矿多是重结晶的胶状黄铁矿，很少见有石英脉型黄铁矿。对各种类型黄铁矿的研究发现：石英脉型黄铁矿Te的质量分数最低，仅为16×10－6，变斑晶状黄铁矿中Te的质量分数也很低，为28×10－6，粗粒块状黄铁矿中Te质量分数为35×10－6；而粗粒疏松块状黄铁矿和细粒层丝状黄铁矿中Te的质量分数可达161×10－6和154×10－6［37］，比太平洋结壳（（13.4～115.8）×10－6）略高。可以看出，胶状黄铁矿重结晶程度高，Te的含量低，Te在黄铁矿中的含量与重结晶程度成反比，也就是说胶状黄铁矿重结晶过程中Te被排出，在局部相对富集，从而形成碲化物。因此，热水沉积的胶状黄铁矿富含Te，Te的主要来源就是海水。这表明，永平铜矿形成的最早阶段是海相环境。

总之可以得出结论，永平铜多金属矿床是海底火山喷发－热水沉积－变质改造－岩浆热液共同作用而形成的矿床，与前人［21］研究观点一致，其中又以海底火山喷发－热水沉积作用为主。

5.2 成岩成矿条件与阶段

5.2.1 成岩成矿条件

已有学者对典型硅质岩中δ30Si值的变化规律进行统计［38－40］，得出硅质岩中δ30Si值在不同的沉积环境中的分布规律性为：深海→半深海环境，δ30Si值从0.16‰→0.4‰→1.3‰逐步增大，而永平铜矿区硅质岩的δ30Si值变化范围为0.6‰～0.8‰［6］，平均值为0.7‰，可以映证永平矿区以海相喷流－热水沉积为主的成矿作用主要发生在半深海到浅海环境［41］。

5.2.2 成矿阶段

永平铜多金属矿床在形成过程中成矿作用与成岩作用紧密相关，为一个统一变化的整体，但由于基本物质成分：岩性、岩相和金属成矿元素之间的差异而表现形式各不相同。因此，把成岩与成矿作用结合大地构造事件一起来考虑，大致可以分成3个成矿阶段。

1）火山喷发－热水沉积阶段：形成中－基性海底火山熔岩，同时热水沉积了胶状金属硫化物矿体，并富集了海水中的Te。胶状黄铁矿的普遍存在，可作为这个阶段的代表。根据地层的出露关系，应该发生在石炭系－二叠系［4］。

2）变质改造活化阶段：钙铁榴石矽卡岩是主要的容矿围岩，不否认海底火山喷发带来大量的热能源、硅质和铁质会对灰岩发生双交代作用形成矽卡岩，但是在本次工作中始终没有发现这种双交代的现象，因此，钙铁榴石矽卡岩可能不是海底火山熔岩矽卡岩化的产物。钙铁榴石矽卡岩在岩层中呈均匀块状，其粒度随层理厚度而变化，厚度大，粒度也大。与其互层的泥质岩也变质重结晶为黑云母片岩，因此，应该为区域性变质作用的产物。在火烧岗采场外围见有细粒斑状黑云母花岗岩，其成岩年龄为160Ma［1］，岩体的侵入为一次大的构造事件，可引发区域性变质作用（永平地区大规模的“混合岩化”）。对于胶状金属硫化物矿体来说，在强烈的区域性变质作用过程中，胶状金属硫化物活化、重结晶。可以看到残留的胶状黄铁矿中有重结晶的小黄铁矿晶体，或粗大黄铁矿晶体中残留有胶状结构的特征。对于其他金属矿物没有见到残留的胶状结构，表明在变质作用过程中黄铜矿、闪锌矿等已完全活化重结晶，而以蚀变安山－玄武岩为主的含矿围岩则因燕山期岩浆活动的影响，胶状金属硫化物发生活化转移，并大规模热液蚀变。

3）后期热液成矿阶段：永平铜矿区细粒斑状黑云母花岗岩体的热液蚀变作用前人已有研究［42］。根据笔者野外现场的调查研究，矿区内由于燕山期地壳构造运动的影响，发生强烈的断裂和褶皱变形，并有花岗质岩浆的侵入活动，使层状矿体中成矿物质沿断裂构造活化转移，在背斜轴部富集矿化，在岩体周围形成斑岩型铜－钼矿体和矽卡岩型矿化，而该期矿化年龄应与花岗斑岩体侵入年龄一致，同在160Ma左右［1］。同时细脉浸染状矿石中的含矿细脉延伸方向或与层理大致平行，或呈小角度相交（图3a，b，e，f）。这种构造痕迹和热液活动本身就可推断为后期热液变质作用的延续。据已有的永平矿区3种矿化类型石英包裹体温度的研究（表4），结合笔者本次研究永平含矿岩石脉体中出现的绿帘石→绿泥石→碳酸盐矿物等，可以推断永平铜矿后期存在高温→中低温的热液成矿期次，同时根据金属矿物之间的相互包裹与交代关系，确定其高温→低温的结晶顺序：

5.3 有用元素赋存状态与资源综合利用

永平矿区主要的有用金属元素为铜、钨，笔者发现铋与铟的含量也达到最低工业品位的要求（表3）。铜的主要赋存矿物为黄铜矿（表2，序号7、18、24、30），也有少量的铁铜碲硫铋矿（？）（表2，序号38），其中黄铜矿是矿山开采的主要对象。本次工作共分析12件样品，有5件样品的铜含量超过工业品位（表3），铜品位为1.134%～5.555%，平均为2.835%。

表3 永平矿区有用金属元素达到边界品位样品统计Table 3 Sample table of useful metal elements who meet the minimus industrial grade in Yongping deposit

表4 永平铜矿流体包裹体数据［43］Table 4 Fluid inclusion data of Yongping copper deposit［43］

钨的矿物为白钨矿（表2，序号35）与含铼白钨矿（表2，序号16、17、34、35）两种。含铼白钨矿含铼3.10%～4.14%，含铼白钨矿在德兴铜矿区也有发现，是否在整个钦杭成矿带上普遍存在，需要进一步研究。鉴于铼的经济价值，需要引起重视。铋的矿物有碲铋矿、辉铜铋矿、硫银铋矿、辉铋碲银矿（？）、硫铜铋矿、辉铋矿、自然铋、沃仑斯基矿及铁铜碲硫铋矿（？）（表2，序号38）。矿石中铋的质量分数变化范围为0.052%～0.104%，平均为0.078%。锌的矿物为闪锌矿，只有1件样品锌的质量分数达到边界品位要求，为2.79%。钼的赋存矿物为辉钼矿，有2件样品钼的品位达到边界品位的要求，钼的质量分数变化范围为0.87%～6.93%，平均为3.90%。

总之，可以看出，永平矿床的有用金属元素为铜、钨、铋、铟，其中铜、钨、铋呈独立矿物的形式存在，未发现铟的独立矿物，但含量达到边界品位的要求。对铋和铟元素需要采取刻槽等工程手段进行评价，开采时要注意综合利用，以便提高经济价值。

6 结论

1）江西永平铜多金属矿床主要的容矿围岩为互层状安山－玄武岩和钙铁榴石矽卡岩，推断当时的沉积环境可能是强烈火山喷发与平静碳酸盐沉积交互出现，变化幅度大，频率高。胶状黄铁矿的大量出现代表着富含硫化物的热水沉积环境，为主要的成矿物质来源。钙铁榴石的大量出现则代表着曾经发生过强烈的变质作用或矽卡岩化作用，这期变质作用对区内成矿物质起到进一步活化富集的作用，使除胶状黄铁矿之外的大部分金属矿物完全活化，胶状黄铁矿则部分重结晶形成自形粒状晶体，但内部仍保留胶状结构特征。此外，钙铁榴石最大的特点是含有很低的Al，显示与浅海低压的成岩环境有关。因此，永平铜矿为海底火山喷发－热水沉积－变质改造－热液蚀变共同作用而形成的矿床，其中又以海底火山喷发－热水沉积作用为主。

2）本次工作首次发现了含铼白钨矿、含稀土沥青铀矿与一系列金属Bi和Te的矿物。胶状黄铁矿重结晶程度与Te的含量关系密切，两者之间成反比关系，为黄铁矿重结晶过程中Te被排出所致，并在局部相对富集的结果，表明热水沉积的胶状黄铁矿富含Te，Te的主要来源是海水。

3）永平矿区主要的有用金属元素除铜、钨外，还有铋、铟，铋和铟的含量也达到边界品位的要求。铜的主要赋存矿物为黄铜矿，也有少量的铁铜碲硫铋矿 （？），铜 品 位 为 1.134% ～5.555%，平 均 为2.835%。钨的矿物为白钨矿与含铼白钨矿，钨品位为0.061%～0.197%，平均为0.104%。铋的矿物有碲铋矿、辉铜铋矿、硫银铋矿、辉铋碲银矿（？）、硫铜铋矿、辉铋矿、自然铋、沃仑斯基矿及铁铜碲硫铋矿（？），矿石中铋的质量分数为0.052%～0.104%，平均为0.078%。本次工作未发现铟的独立矿物，但质量分数达到边界品位的要求，为（6.66～39.7）×10－6。对这些元素开采时要注意综合利用，以便提高经济价值。

在野外工作期间，得到江西省地矿局赣东北大队总工罗平高级工程师与王永庆高级工程师的大力协助，得到江西省地质矿产勘查开发局地质矿产处黄水保处长、唐维新副处长的大力帮助，得到江西铜业集团永平铜矿王训军工程师和施兰义工程师的大力支持。薄片磨制与样品碎样工作由廊坊科大岩石矿物分选技术服务有限公司完成，扫描电镜与电镜能谱的工作由魏宝和高级工程师与朱德升工程师完成，微量元素的测试工作由张彦辉同志完成。在此一并表示衷心的感谢。

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