福建东部火山岩地区紫金山式铜多金属矿找矿方向

黄长煌

(福建省地质调查研究院，福州,350013)

基于近年来所取得的基础地质和矿床勘查成果，对地质背景、主要控矿因素和矿化蚀变特征的综合分析表明，福建东部火山岩地区与紫金山铜金矿可比性强，是寻找隐伏铜多金属矿的重要区域，有巨大找矿潜力。

1　区域地质背景

福建东部火山岩地区位于华夏地块的东部[1]，属于闽东火山断坳带，北入浙江，南延广东。经历了自元古代以来的多次壳幔作用和地壳分异作用，形成了元古代变质岩、震旦纪—早古生代变质岩和石炭系—三叠系变质岩等。晚侏罗世—早白垩世剧烈陆相火山作用是形成紫金山式铜金矿的重要地质条件。福建全境发育有2个火山活动亚带，即闽西火山活动亚带(Ⅱ1)和闽东火山活动亚带(Ⅱ2)(图1)。火山喷发带由北北东向和北西向构造控制，其中闽东火山活动亚带有寿宁—梅林北东向喷发带(Ⅲ4)、福安—平和北东向喷发带(Ⅲ5)和平潭—东山北东向喷发带(Ⅲ6)3个北东向喷发带，时代为晚侏罗世—早白垩世。北西向喷发带有松溪—宁德北西向喷发带(Ⅲ7)和上杭—云霄北西向火山喷发带(Ⅲ8)，时代为早白垩世。云山—赖源北东东向火山喷发带(Ⅲ9)穿越2个火山活动亚带，时代主要为早白垩世。火山喷发带受断裂带及其次级构造控制，在重力异常中常为重力突起，表明存在地幔的底侵作用；在地震测深及电磁测深图中均表现为间断，物探成果为福建东部地区壳幔活动提供了证据。

图1　福建东部火山岩地区中生代火山构造略图Fig.1　Schematic mesozoic volcanic tectonic map in the eastern volcanic area of Fujian1—火山活动亚带边界;2—三级火山喷发带边界;3—巨型或大型环状火山；4—破火山口组合体；5—火山盆地(早白垩世)；6—铜多金属或明矾石等矿床

火山喷发带分布众多火山沉积盆地，如上杭、平和、云山、宁德寿山、留洋等地均存在火山沉积盆地或Ⅳ级火山构造，主要为早白垩世的北西向构造盆地，主要继承了晚侏罗世北东向构造特征。矿床主要分布在盆地边缘，如紫金山铜金矿产于上杭盆地的边缘。福建东部地区也存在类似成矿有利部位，如平和大矾山等，值得关注。

福建东部地区的晚侏罗世—早白垩世岩浆岩以酸性岩为主，少量中性岩(玄武安山岩、安山岩、英安岩)。中性岩Cu、Pb、Zn等元素出现强烈分异，Cu(12×10-6～81×10-6)，最高者为原始地幔(30×10-6)的2.5倍；Pb(8×10-6～450×10-6)，最高者达原始地幔(0.071×10-6)的100倍以上；反映地壳或上地幔铜多金属元素分异和富集，是成矿的物质基础。

综上所述，福建东部火山岩地区深部存在铜多金属元素分异和富集，这些火山(岩浆)作用，有利于成矿元素进一步分异和富集，经岩浆热液进一步活化和向上迁移、定位，形成铜多金属矿床[2，3]。在火山岩区普遍存在黄铁矿等硫化物，表明该区富硫，有利于形成高硫浅成低温热液型铜多金属矿床，即紫金山式铜金矿床[4]。

2　潜力区矿化蚀变分析

福建东部火山岩地区的铜多金属矿床分布较广泛，从东南部的平和钟腾、锦溪、到东北部的宁德蝉地、九曲岭等铜多金属矿床，福建省地质调查研究院完成的报告中*福建省地质调查研究院，福建省(含台湾)重要矿种区域成矿规律研究成矿报告(福建分册)，2013。认为主要有斑岩型、热液型铜多金属矿床，未发现陆相火山岩型铜多金属矿(如上杭紫金山铜金矿)。林东燕等[5]认为该地区存在高硫浅成热液型矿床的成矿条件和找矿潜力。

在火山-岩浆作用过程中，该地区形成了强烈的铜多金属矿化蚀变，以及铜多金属矿。与紫金山地区相似，矿化蚀变在浅表处以低温热液蚀变为主，常见硅化、黄铁矿化、绢云母化、叶蜡石化、明矾石化等。次生石英岩化蚀变分带特征明显，有硅化带、硅化-明矾石-迪开石化、叶蜡石化和硅化-绢云母化等。其中明矾石或叶蜡石等已形成矿床，其深部见黄铜矿化、绿泥石化、绿帘石化等，值得进一步开展勘察工作。福州南屿明矾石矿的深部出现黄铜矿和青盘岩化，寿山叶蜡石矿下部已经出现银矿体，平和大矾山和周宁楼下明矾石矿化十分强烈(图2)。矿化蚀变特征与上杭紫金山铜金矿可以类比，预期深部存在隐伏铜多金属矿体。

(1)周宁楼下明矾石矿*福建省地质四队， 福建省周宁楼下明矾石矿普查报告，1980。位于福建东部火山岩区的北部，福安—南靖断裂带附近，宁德寿山火山盆地的北缘。主要地层为晚侏罗世南园组第二段流纹质火山岩，发育早白垩世安山质次火山岩或岩脉，总体呈北北西向，长2 km，宽1.5 km，面积约3 km2，由3个矿段组成，其中东南矿段的蚀变具一定代表性。据蚀变矿物组合可划分为3个蚀变带。①石英-明矾石化带：分布于南园组火山岩中，属蚀变带的主体。长大于700 m、宽600 m，深220 m。蚀变矿物有石英、明矾石，其中明矾石可形成矿体。②硅化带：呈长条状分布于石英-明矾石化带外侧，宽50～100 m，火山岩的裂隙带硅化强烈。③绢云母-叶蜡石化带：位于硅化带外侧，宽80～300 m，主要蚀变矿物有绢云母、叶蜡石及少量高岭土。④绿帘石化、黄铁矿化，在绢云母-叶蜡石化带之下，在钻孔中未见及，局部见有绿帘石化和黄铁矿化。

图2　周宁楼下(a)、福州南屿(b)及平和大矾山(c)明矾石矿区矿化蚀变剖面图Fig.2　The mineralization and alteration section profile of alunite mining area of Louxia in Zhouning county(a), Nanyu in Fuzhou city and Dafanshan in Pinghe county1—安山玢岩；2—安山岩；3—花岗斑岩；4—流纹岩；5—流纹质晶屑凝灰岩/火山角砾岩；6—高岭土化/叶蜡石化；7—硅化/明矾石化；8—黄铁矿化/绿帘石化；9—绢云母化/绢英岩化；10—青盘岩化/黄铜矿化；11—地质界线/蚀变界线；12—明矾石矿体；13—钻孔；14—早白垩世黄坑组; 15—晚侏罗世南园组第二段；16—花岗斑岩

(2)福州南屿明矾石矿位于福建东部火山岩区的中部*福建省地质五队， 福建省闽侯县南屿明矾石矿勘查报告，1980。，长乐—南澳北东向断裂带的西北侧，大型火山环状构造的边缘，早白垩世火山岩盆地。主要地层为早白垩世黄坑组，以安山质火山岩和安山玢岩为特征；蚀变与早白垩世火山机构有关。蚀变强烈而广泛，呈北西向带状分布。据蚀变矿物组合可划分为4个蚀变带。①石英-明矾石化带：分布于南园组火山岩和花岗斑岩中，属蚀变带的中心部位。长大于1 000 m、宽600 m，深大于320 m。蚀变矿物有石英、明矾石，其中明矾石可形成矿体。②硅化带：呈长条状分布于石英-明矾石化带外侧，宽约100 m，火山岩的裂隙带蚀变更为强烈。③绢云母-叶蜡石化带：位于硅化带外侧，宽50～250 m，主要蚀变矿物有绢云母、叶蜡石及少量高岭土。④青盘岩化带：分布于深部-50～-200 m，地表未出露，仅在钻孔中见及，约-180 m标高，分布于安山(玢)岩中，深部强度趋强，即在明矾石矿体之下蚀变较弱，向深部变强。蚀变矿物以绿帘石、绿泥石为主，次为方解石，尚有绢云母及少量星点状黄铁矿。在南部钻孔(1号矿体之下，距离地表350～550 m)中见有黄铜矿、辉钼矿等矿化，这是预测深部存在次火山岩型铜矿的重要依据。

(3)平和大矾山[5]位于福建东部火山岩区的南部，大型火山环状构造的边缘，早白垩世火山岩盆地的边缘。主要地层为晚侏罗世南园组第二段，岩性为流纹质火山岩，其西南约300 m见早白垩世黄坑组；侵入岩有早白垩世花岗斑岩、闪长质脉岩等，蚀变受到早白垩世火山盆地边缘构造的控制。蚀变强烈且广泛，呈北西向带状分布，据蚀变矿物组合可划分为3个蚀变带。①石英-明矾石化带：分布于南园组火山岩和花岗斑岩中，属蚀变带的中心部位。长大于1 000 m、宽450～700 m，深大于300 m。蚀变矿物有石英、明矾石，局部见有黄铁矿，其中明矾石可形成矿体。②硅化带：呈长条状分布于石英-明矾石化带外侧，宽100～200 m，火山岩的裂隙带中蚀变更为强烈。硅化带中含少量黄铁矿、明矾石和绢云母，属更早世代的低温蚀变受到后期硅化改造的产物。地貌上呈陡峻锥形山。③绢云母-叶蜡石化带：位于硅化带外侧，宽35～200 m。主要蚀变矿物由绢云母、叶蜡石及少量高岭土组成。原岩面貌清晰，由内向外渐变为未蚀变的岩石。

3　典型矿床的矿化蚀变特征

紫金山铜金矿床的矿化蚀变特征最具代表性，属典型矿床。对紫金山铜金矿床的研究已经相当深入。

(1)紫金山铜金矿床位于早白垩世上杭陆相火山断陷盆地的北缘，属地幔、下地壳作用的产物。该矿床位于重力突起的中心部位，可能与地幔的相对突起有关。矿区附近的石帽山群岩性为英安质、流纹质，时代为115～95 Ma，其中成矿期为105～95 Ma[6]。成矿有关的地质作用为与岩浆从地幔或下地壳上升有关的构造岩浆-火山作用。

(2)紫金山铜金矿总体上呈现“上金下铜”的矿体产出模式。金矿体位于紫金山铜金矿复合体的上部，分布于隐爆角砾岩、脉状英安玢岩及外围宽80～200 m震碎花岗岩中；主要受北西向构造密集带和氧化带控制，矿体规模巨大。工业矿体周边低品位矿体相环绕，呈巨大透镜体状，矿体中部具面状矿化特征。

铜矿体分布于铜金矿复合体的下部，其中工业矿体被低品位矿体包裹，共同组合成一个边缘形态不规则的厚度巨大的铜矿体。矿体在平面上自西南向东北斜列，使脉带呈北北东-南南西方向展现，矿体总体走向320°，倾向北东，倾角中浅部10°～20°，中深部多为15°～30°，在剖面上呈右行侧列分布，侧伏角15°～35°，在纵剖面上形成3个标高的富集中心。

(3)紫金山矿区的矿化蚀变十分复杂(表1)。早期(105～103 Ma)为石英闪长玢岩(花岗闪长斑岩)有关的斑岩型铜钼矿，分布于紫金山铜金矿的外围；晚期(103～100 Ma)安山玢岩有关的铜金矿，分布于紫金山一带，属大型铜金矿床，具典型特征。紫金山铜金矿区据蚀变矿物组合类型的空间分布，可划分为石英-明矾石蚀变带、石英-地开石-明矾石-绢云母蚀变带、石英-绢云母蚀变带及硅化带4个蚀变带。蚀变带受北西向断裂构造和火山机构的双重控制。含矿岩浆通道利用了较早形成的(次)安山玢岩通道，形成了铜矿化蚀变中心，依次为硅化-明矾石化-迪开石化带(Q-Alu-Di，分布铜矿体)、硅化-迪开石化-绢云母化带(Q-Di-Ms，分布少量铜矿体)、硅化带(Q，分布金矿体)、硅化-绢云母化带(Q-Ms)。含矿热液具强大能量，并产生大量相关的隐爆角砾岩。硅化-绢云母化带主要分布火山机构东南侧，围绕英安玢岩呈半环状分布。紫金山金矿主要产于顶部的硅帽中，铜矿产于石英-明矾石化带中。矿床以发育一套由明矾石、迪开石组成的蚀变矿物和由蓝辉铜矿、铜蓝、硫砷铜矿组成的铜矿物组合为特征(图3)*福建省地质调查研究院.，福建省(含台湾省)矿产资料潜力评价报告，2012。。

表1　紫金山矿区主要成岩成矿作用关系

图3　 紫金山铜金矿成矿模式Fig.3　The metallogenetic model of Zijinshan copper gold deposit1—早白垩世火山岩；2—晚侏罗世二长花岗岩；3—晚侏罗世花岗岩；4—早白垩世英安斑岩；5—隐爆角砾岩；6—铜矿体；7—铜金矿体；8—金矿体；9—岩浆热液、大气降水流动；10—蚀变带界线；矿床类型：①铁帽型金矿，②潜火山中低温热液硫酸盐型铜(金)矿；Q为硅化；Q-Alu-Di为硅化-明矾石化-迪开石化；Q-Di-Ms为硅化-迪开石化-绢云母化；Q-Ms为硅化-绢云母化

明矾石蚀变岩是成矿作用的重要内容，是成矿流体与围岩发生反应的结果。王翠之[7]发现明矾石化使围岩的主量元素Al2O3、K2O显著增加，SiO2含量显著下降；稀土元素分异明显，成矿元素Cu、Au、Ag和S、F等含量也有增加。

(4)成矿物质来源研究表明[8，9]，成矿有关的早白垩世(108.3±1.5)Ma，(105.7±1.5)Ma的英安玢岩，是由2种物质的混合，即上地幔的基性岩浆与下地壳部分熔融的酸性岩浆的混合，成矿热液的高氧逸度fO2、富水，说明成矿物质主要来自深部。稳定同位素研究表明，矿质有铜、金、银、钼，流体主要为H2O、S、F等，主要来源于地幔和下地壳。矿石中石英的δDV-SMOW值为-62.0‰～-58.5‰[10]，δ18OV-SMOW值为12.0‰～14.6‰，δ18OH2O值为2.4‰～6.5‰，成矿流体主要来自岩浆水，混合少量大气降水；金属硫化物的δ34S值为-13‰～2.9‰，峰值-5‰～1‰；206Pb/207Pb值为17.966～18.785，207Pb/204Pb值为15.571～15.722，208Pb/204Pb值为38.127～38.849，表明成矿物质(S、Pb)主要来源于早白垩世岩浆岩。

(5)成矿地质作用富含成矿元素和挥发成分的岩浆来自上地幔，可能存在多次成矿。据紫金山矿区的实际情况，结合张德全等研究成果。①年龄约104.5 Ma，岩浆结晶为石英闪长岩，大量岩浆热液析出，650～550℃温度减压沸腾，形成不混熔流体导致绢云母、硅化蚀变及Cu、Mo矿化。②年龄102.5～100 M的中基性岩浆形成闪长玢岩，分离出含矿热液，420～380℃减压沸腾，分离出富含矿质的气液相，出现绢英岩化蚀变及含铜-硫化物矿化的流体。深部的含矿矿质的流体进一步汇聚，上涌至2 000～800 m的构造有利部位，温度降至280～250℃时，又一次减压沸腾而不混溶，不混溶流体进一步与对流循环中的大气降水混合，使之冷却、稀释和酸化，演化成酸性硫酸盐型浅成热液蚀变和Cu-Au矿化的流体，定位冷却形成矿体。金矿石Rb-Sr全岩等时年龄(102.2±9.2)Ma，明矾石和绢云母K-Ar年龄111.8～94.1 Ma，说明蚀变可能延至晚白垩世。

(6)紫金山铜金矿床的成矿热液有早、中、晚3期，分别为岩浆热液、次火山热液和热水溶液，峰值温度为380～400℃，220～240℃，120～140℃；NaCl-H2O体系估计流体密度为0.6%～1.0%，属低盐度、低密度的矿区流体，CO2包裹体压力9～80 MPa，成矿深度300～2 400 km；溶液pH值3.64～4.13。流体上升过程中进入裂隙带后减压沸腾，导致矿质析出成矿。成矿流体贫Na+、Cl-，K+/Na+、F-/Cl-比值较高，可能属陆壳或岩石圈地幔物质特征。成矿流体高Si，富K、S、F、CO2，低Fe，贫Na 、Cl，富Cu、Au、Ag、Pb、Mo、Sn元素。

紫金山铜金矿的形成主要为来自地幔的热液及矿质形成了初始岩浆流体，向上运移，在较浅部富含矿质的流体从熔融体中分离，继续向浅部迁移；伴随与大气降水的混合，流体酸化，不断对围岩进行酸性淋滤，形成了以明矾石化为代表的酸性硫酸盐蚀变及浅部孔洞状石英。在较低温度和较高氧逸度及强酸性环境下，成矿热液沿构造薄弱带运移，交代和沉淀出高硫环境的蚀变和铜矿化(含铜明矾石化)。铜矿体显然是经过深部含矿流体的大规模沸腾，形成大规模隐爆，再经过压力释放使矿体定位。

4　区域成矿模式

福建东部地区属于华夏地块的一部分，地壳主要为元古代形成，具陆壳性质，厚度约30 km，经历长期构造岩浆作用，造成了岩石圈地幔和地壳物质强烈分异，形成铜多金属矿质富集层(矿源层)。成矿地质条件是中生代构造-岩浆作用，活化的铜多金属矿质进入中性岩浆或中酸性岩浆中，形成混合物，上侵至浅处，分离出含矿热液，在有利的构造空间定位形成矿体。控矿因素：①先存的区域性构造及次级构造作用；②含矿岩浆的混合体侵入；③分离出含矿热液上涌(沸腾和隐爆等)和定位；④微细构造域的容矿特征对矿体的分布具重要控制作用。矿化蚀变主要是含矿热液从岩浆混合体中分离后，形成的热液矿化蚀变，有硅化-绢云母化、硅化-迪开石化-绢云母化、硅化-明矾石化-迪开石化、硅化。矿体主要有铜钼矿体、铜多金属矿体、金银矿体3类，分别产于岩体接触带、硅化-明矾石化-迪开石化，硅化带中。矿石主要为硫化物，其次为氧化物。物化探异常在成矿条件良好的地区均有突起的重力正异常、化探Cu-Pb-Zn-Mo-Ag-Au等水系沉积物异常及土壤异常。

中生代强烈构造岩浆作用是铜多金属矿的基本条件，区域成矿模式(图4)主要表达地幔或地壳的含铜多金属矿岩浆混合体分离出含矿热液后，定位形成矿体的简要过程。

图4　 福建东部地区铜多金属矿成矿模式Fig.4　The metallogenetic model of copper polymetallic deposit in eastern area of Fujian箭头方向为成矿流体在的地幔物质、岩浆热液、大气降水流动方向

“矿源层”的形成。地壳和地幔的作用使长英质重熔形成酸性-中酸性侵入岩，残留层富含铁镁硫铜多金属矿质，部分为来自地幔的铜多金属矿质熔体。经过前中生代长英质以岩浆形式向浅表部迁移之后，地壳深部的“残留层”成为富含铁镁质及铜多金属矿质元素，其中也包括地幔物质内的铜多金属矿质。中生代强烈的构造岩浆作用更进一步分异了地壳中的物质组分，使地壳深部的“残留层”更趋于形成富含铜多金属矿质，也更趋于难熔，有更多的地幔铜多金属元素富集。周金城等[11]认为地壳岩石经多次重熔的“残留层”的物质可能富含黑云母等矿物，黑云母等贮存丰富的铜多金属矿质和水，“残留层”的熔点会明显提高至900℃以上；岩石抽取出的可能为基性-中性-中酸性岩浆，在各种岩石中最富含铜多金属矿质，地壳深部也可能与硫共同组成了硫化物熔体。地幔的部分熔融作用对微量元素的分异作用是十分明显的[12]。复杂的壳幔作用对于铜多金属矿的成矿作用更加有利，紫金山铜金属矿的流体来源与地幔有关，是福建东部地区找铜矿的重要支持。

成矿过程大致经历2个阶段：第一阶段为地幔分异出来的富含水、含矿物质的热液上升，改造地壳深部“残留层”，使其中的矿质含量更趋于富集，在此类高能量的地幔物质和水的作用下，“残留体”中的铜多金属矿质从载荷矿物的分解而分离出来，形成“含矿岩浆”(基性-中基性岩浆和含矿热液的混合体)，并沿着构造通道向浅部迁移。在“含矿岩浆”的结晶分异过程中残余岩浆进一步向富含挥发成分、富含成矿物质方向演化，并分离出成矿物质和流体，即含矿热液。第二阶段为成矿演化阶段。上述含矿热液沿构造通道再次上升，可能出现沸腾和隐爆，在地壳浅表部形成不同的矿化蚀变带。矿化蚀变带主要包括硅化+绢云母化、硅化+绢云母化+迪开石化+黄铁矿化+铜矿体、硅化+明矾石化+迪开石化(或其他粘土化)+黄铁矿化+铜矿体、硅化+褐铁矿化+金矿体。在成矿地质体的顶部可能产出斑岩型铜多金属矿。

周宁楼下、福州南屿、平和大矾山等地在浅表出现的矿化蚀变特征与典型矿床及区域成矿模式类似，有硅化带、石英-明矾石化带、绢云母-叶蜡石化带等，南屿深部见黄铜矿化，大矾山见银矿化；其成矿地质背景均位于地幔隆起的中心附近，有多期次构造岩浆作用，有中基-中酸性岩浆岩分布；也有地磁异常和化探Cu、Pb、Zn、Ag、Au等异常；矿区附近均有铜多金属矿床。这3个区域深部均具有深部找矿前景。

5　找矿方向探讨

铜多金属矿的成矿地质条件需要有多期的壳幔分异和地壳内部分异，并形成铜多金属矿的“矿源层”；地幔向上隆起和提供的热液及矿质，活化了“矿源层”的矿质；强烈的中生代构造火山(岩浆)作用形成富含铜多金属元素等的岩浆、向浅表部迁移和定位成矿。周宁楼下、福州南屿、平和大矾山等地区的矿化蚀变与上杭紫金山相似度较高，成矿地质条件也具较高的可比性，显然具有深部寻找铜多金属矿的潜力。

(1)火山盆地的边缘，这是有利成矿的构造部位。紫金山铜金矿位于上杭盆地的东北边缘，这种构造部位也是成矿有利部位。福建中生代火山沉积盆地多受一些区域性断裂带控制，尤其重要的构造是盆地边缘的断裂带，不仅控制了盆地的形态，还是重要的岩浆的活动通道和定位场所，也是成矿的有利部位。盆边构造常形成线状构造，在与其他构造交会部更有利于成矿。

(2)早白垩世火山(岩浆)活动中心。紫金山铜多金属矿质可能来自下地壳或地幔，以富含矿质的岩浆+热液熔融体的方式向浅表部运动，在一定的条件下产生含矿热液分离，进而在构造有利部位形成矿体。东部火山岩地区的铜多金属矿的找矿突破点也应注重此类部位。平和钟腾铜钼矿、宁德禅地铜多金属矿均产于早白垩世火山(岩浆)活动中心，并有闪长玢岩或安山玢岩分布。

(3)强烈矿化蚀变区域。福建东部火山岩区的矿化蚀变十分强烈，特别是低温矿化蚀变，如明矾石化、叶蜡石化、硅化及金银矿化等，并形成了众多相关的矿床，如明矾石矿、叶蜡石矿等。紫金山铜金矿床的矿化蚀变的分带规律是浅表部为硅化、明矾石化、迪开石化等，深部出现铜矿化及铜矿体。对强烈矿化蚀变的区域往深部探索，才可能取得找矿突破。

(4)已经完成了1∶20万、1∶25万和部分1∶5万区域地质调查工作、初步圈出了火山岩组合，确定火山-沉积盆地、火山机构等，大致可确定岩浆活动中心和成矿有利的构造部位；物探工作也大致可判断地幔与地壳的有利成矿位置；1∶20万水系沉积物等圈定的异常众多而可靠。大致可以满足确定紫金山式铜多金属矿的找矿突破区域。有针对性地进行大比例尺的地质矿产调查和物化探工作依然是目前最有效的工作手段。

本文是在福建省地质矿产勘查开发局的林东燕处长的精心指导下完成，石建基博士、张必龙博士，以及福建地质调查研究院的汪方展、郑志强、王文兵高级工程师等提供了大量资料，在此表示衷心感谢。