江西朱溪铜钨矿床成因：来自矿物学和年代学的启示

贺晓龙，张 达，陈国华，狄永军，霍海龙,3，李 宁，张志辉,4，饶建锋，魏 锦，欧阳永棚

1.中国地质大学地球科学与资源学院，北京 100083 2.江西省地质矿产勘查开发局912大队，江西 鹰潭 335001 3.中国地质科学院地质力学研究所，北京 100081 4.中国地质调查局发展研究中心，北京 100120

0 引言

矽卡岩矿床分布广泛、矿种繁多、经济意义重大、成因复杂，其成矿作用研究一直是当今矿床学领域的热点之一[1-4]。近年来，随着矽卡岩矿床研究程度的不断深化[5-7]，矽卡岩矿床成矿作用方面的研究也取得了大量新的进展[8-10]，其中矽卡岩的多成因及矽卡岩矿床的复合成因问题也受到了学者的广泛关注[11-15]。前人对矽卡岩矿床成矿地质体、围岩蚀变与矿物学、岩石地球化学、成矿流体学的大量研究表明，不同成因的矽卡岩具有不同的地质标型特征[16-21]，并成为确定成矿作用类型及矿化规模的重要依据。

江西景德镇朱溪铜钨矿床是近年来继大湖塘大型钨矿床[22]、香炉山大型钨矿床[23]等钨多金属矿床之后发现的一个世界级钨矿，WO3资源量达286万t，伴生铜矿22.44万t、银矿1 165 t[24]。已有的研究工作对朱溪铜钨矿床的地质特征、控矿构造特征及找矿方向进行了探讨[25-26]，对矿床的岩石地球化学、矿物学特征、同位素年代学等方面也进行了相关研究[26-31]。在此基础上，探讨了矿床成因及控矿机理，提出矿床的形成受多重因素控制[25,32]，特别对多期岩浆与成矿的关系进行了重点关注[27-29,33-34]。上述研究对于认识朱溪铜钨矿床的特点及指导下一步找矿具有重要意义。但对成矿时代、成矿母岩体与矿化类型间的关系、成矿阶段演化、矿床成因等方面还存在不同的认识，尤其在与成矿相关的岩浆岩、岩石学和矿物学等方面研究较薄弱。

随着勘查工作的深入，一些与成矿相关的地质体以及深部矿化现象不断被揭示，为进一步完善对矿床成因的深入认识提供了重要基础。本文通过对朱溪铜钨矿床中矽卡岩特征矿物的野外观察、室内鉴定及电子探针分析，系统厘定了矿床的矿物共生关系和矿物地球化学特征，划分了矽卡岩型矿床成矿阶段及演化特点；并开展了与成矿密切相关的黑云母花岗岩体的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年；在此基础上，对比分析了两类典型蚀变作用的不同特点(即黑云母花岗岩体顶部及上部的云英岩化蚀变和黑云母花岗岩体上部大范围的矽卡岩化蚀变)，试图精细确定岩浆演化与蚀变矿化作用之间的关系，为探讨朱溪铜钨矿床成因提供依据。

1 成矿地质背景

朱溪铜钨矿床位于江西省景德镇市浮梁县，大地构造位置处于扬子板块与华夏板块之间的钦杭结合带东段北部(图1)，属于江南地体成矿带之塔前—赋春成矿亚带[34]，其中分布有朱溪铜钨矿床、月形铜矿、横路铜矿和塔前钼矿等一系列矿床(点)。

区域上主要出露前寒武纪变质基底岩系和石炭系—白垩系沉积盖层地层。前寒武纪变质基底以双桥山群为主。石炭系—白垩系沉积盖层中，黄龙组和船山组为主要的铜钨矿赋矿层位。其中：黄龙组为一套滨海—浅海相白云岩、白云质灰岩、灰岩组合；船山组为一套深灰—灰黑色灰岩夹燧石条带的组合。该区自元古宙以来经历了复杂的构造-岩浆演化，特别是早中生代以来由于岩石圈变形体制的转换导致该区发育强烈而广泛的断裂构造变形，以及与其相伴随的中酸性侵入岩浆。其中，以NE向展布的中生代推覆构造最为显著，构成了区域主要构造格局，并控制着基底变质岩系与盖层沉积岩系的展布。区内4条大致平行的NE向推覆构造控制石炭系—三叠系碎屑岩及碳酸盐岩地层呈狭长状展布，并被中元古界双桥山群浅变质岩系所围限。区内岩浆活动主要包括浅成—超浅成相中酸性侵入岩脉以及深部隐伏花岗岩体，主要形成于燕山期，总体上受NE向推覆构造带控制。

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

朱溪铜钨矿床主要由钨、铜矿体为主的两个矿带组成。其中：深部主矿带以钨矿为主，铜多金属为次，厚大矿体赋存于黄龙组碳酸盐岩与双桥山群浅变质岩接触界面附近，多呈似层状、透镜状NE向展布(图1c)，往深部产状变缓、厚度变大且品位变富，最厚处达449 m；浅部矿带以铜矿为主，矿体主要赋存于船山组、黄龙组及栖霞组中，呈脉状和似透镜状。朱溪铜钨矿床的矿种及矿化强度有自浅部往深部增多变强的趋势，表现出上部以铜钨为主，下部则为钨铜铅锌多金属的矿化规律。

朱溪矿区浅部铜矿坑道及钻孔岩心的观察得出：浅部矿化以矽卡岩型和热液脉型的黄铜矿石为主；深部以富白钨矿的矽卡岩型及云英岩型矿石为主。两类矿石规模大、分布范围广，且矿石品位高，铜矿体和钨矿体在空间上呈不截然过渡关系。

2.2 矿石、矿物特征

朱溪矿区与铜钨矿化有关的矿物通常在矽卡岩(图2a、b、c、d、e)中产出，矿石矿物主要为白钨矿(图2a、c、e)、黄铜矿(图2a、f、g、h、i)，伴生矿物有黄铁矿(图2f、g、h、i)、闪锌矿(图2f、g、h、i)、毒砂、磁黄铁矿、辉钼矿及方铅矿等；脉石矿物为石榴子石(图2a、b、c、d)、透辉石(图2b、e)、透闪石、阳起石、硅灰石(图2b)、绿泥石、蛇纹石、萤石、方解石及石英等。白钨矿为米黄色，他形至自形粒状，常呈单晶或细脉状集合体出现。矿石结构包括粒状结构、固溶体分离结构、溶蚀交代结构等。矿石构造主要以细脉浸染状、网脉浸染状、团块状、块状、脉状、角砾状等为主。

2.3 蚀变类型及分带

朱溪矿区内普遍发育与矽卡岩化(图3a、b、c)有关的蚀变，主要有透闪石化、透辉石化(图3d、e)、绿泥石化、绿帘石化(图3f)、蛇纹石化(图3a)等。在黑云母花岗岩及花岗闪长岩体边缘以及与围岩的接触带附近则发育云英岩化(图3g、h)、大理岩化(图3a、b、c、f)、白云岩化、硅化(图3i)、泥化等蚀变。

矽卡岩的主要类型包括：石榴子石矽卡岩(图2a、c)、透辉石石榴子石矽卡岩(图2b)、石榴子石透辉石矽卡岩和透辉石矽卡岩(图2e)等。

以42号勘探线为例，垂向上自深部约2 000 m的黑云母花岗岩到浅部围岩地层，整体上蚀变具有石榴子石矽卡岩、透辉石石榴子石矽卡岩、石榴子石透辉石矽卡岩、透辉石矽卡岩、透闪石矽卡岩、绿泥石蛇纹石矽卡岩的分带性。相邻蚀变相带之间呈渐变关系，无截然界限。蚀变带总体上呈一个巨大的透镜体；横向上，自栖霞组经黄龙组及船山组碳酸盐围岩至黑云母花岗岩，也表现为绿泥石蛇纹石矽卡岩、透闪石矽卡岩、透辉石矽卡岩、石榴子石透辉石矽卡岩、石榴子石矽卡岩的蚀变分带。不同蚀变相带也无明显界限。在中深部(1 200～1 400 m)侵位于碳酸盐岩地层间的花岗闪长岩呈岩枝状分布，岩体本身已发生强烈的矽卡岩化，常见多期次的矽卡岩(脉)穿插，并被后期的云英岩化蚀变带及矿体围限，云英岩化蚀变呈似层状、薄透镜状展布。

图1a底图据文献[28]修编；图1b底图据文献[25]修编；图1c据脚注*江西省地质矿产勘查开发局912大队. 江西省浮梁县朱溪外围铜多金属矿调查评价.南昌：江西省地质勘查基金管理中心，2014.修编。1.第四系；2.白垩系；3.侏罗系；4.三叠系；5.二叠系；6.石炭系；7.双桥山群；8.花岗(斑)岩脉；9.花岗闪长斑岩；10.基性岩脉；11.蚀变辉石岩；12.地层界线；13.不整合面；14.断层；15.飞来峰；16.构造窗；17.铜矿/钼矿；18.金矿/钨矿；19.研究区位置；20.矿区的位置。图1 塔前—赋春成矿亚带区域地质简图(a)、朱溪铜钨矿床地质简图(b)及勘探线联合剖面图(c)Fig.1 Sketch geological map of the Taqian-Fuchun metallogenic belt(a)、sketch geological map in Zhuxi Cu-W deposit(b) and joint section of exploration line(c)

a．石榴子石矽卡岩中的黄铜矿和白钨矿，呈浸染状在岩石裂隙中发育；b．白云质大理岩中的矽卡岩脉，脉体分带明显，脉体边缘主要为白色针状、纤维状硅灰石，脉体核部主要为墨绿色透辉石石榴子石矽卡岩；c．石榴子石矽卡岩中的石英脉，石英脉裂隙发育浸染状的白钨矿；d．石榴子石矽卡岩中自形粒状的石榴子石，环带结构发育(正交偏光)；e．墨绿色块状透辉石矽卡岩中的白钨矿，白钨矿呈脉状发育，两条矿脉之间交角约30°；f．大理岩中的石英脉，角砾状的黄铜矿、闪锌矿在裂隙中发育，石英脉脉壁发育层状白云母；g．闪锌矿中固溶体分离结构的黄铜矿，网脉状黄铜矿切穿先期形成的黄铁矿(反射光)；h、i．石榴子石透辉石矽卡岩中的金属硫化物粒状集合体，闪锌矿中固溶体分离结构的黄铜矿(反射光)。图2 朱溪铜钨矿床矿石、矿物组构特征Fig.2 Fabric characteristics of the ore minerals in Zhuxi Cu-W deposit

2.4 矿化类型

朱溪矿区主要矿化类型包括矽卡岩型和云英岩型。与矽卡岩型矿化相关的岩浆岩有黑云母花岗岩(岩株)和花岗闪长岩(岩枝)等。其中：花岗闪长岩(岩枝)侵位时间较早(约160 Ma[34])，与之相关的早期矽卡岩化范围较小，仅发生在岩枝附近围岩中；黑云母花岗岩(岩株)侵位较晚(约147 Ma)，与之相关的晚期矽卡岩型矿化范围较广、矿体规模较大、品位高，表现为稠密浸染状、脉状的白钨矿集合体。主矿体位于黑云母花岗岩体顶部及以上碳酸盐围岩中，为一个巨厚状的透镜体。

与云英岩型矿化相关的岩体为黑云母花岗岩(深部约2 000 m)，通常沿着岩石裂隙、节理面发育，形成脉状、细脉状、不规则网脉状的白钨矿集合体，常见于黑云母花岗岩体顶端及其与矽卡岩化的围岩接触带附近，并常呈脉状、细脉状穿插在矽卡岩中，甚至在矽卡岩化蚀变的花岗闪长岩(1 200～1 400 m)中叠加。黑云母花岗岩的侵入时间晚于花岗闪长岩，云英岩型矿化也晚于矽卡岩型矿化。

2.5 矽卡岩化期次划分及矿物学特征

根据矽卡岩产出状态、分布规律、矿物共生组合、脉体和矿物的先后形成关系及岩相学特征，将矽卡岩矿化划分为4个阶段：矽卡岩阶段、退化蚀变阶段、石英-硫化物阶段、碳酸盐-萤石阶段。各阶段矿物生成顺序见表1。

a．矽卡岩化、大理岩化、碳酸盐化、蛇纹石化的灰岩，矽卡岩呈细脉状；b．大理岩化的灰岩层中夹矽卡岩，厚约1 m；c．矽卡岩化脉体切穿大理岩，界限截然；d．透辉石化细脉沿白云岩层间裂隙切穿白云岩；e．透辉石化细脉向绿泥石化白云岩过渡，最终过渡为白云岩；f．灰岩层中，大理岩化和绿帘石化蚀变渐变过渡，接触边缘不规则；g．透辉石石榴子石矽卡岩中云英岩化的不规则团块；h．云英岩化的黑云母花岗岩，后期有石英脉穿插；i．灰岩中层状展布的硅化蚀变。图3 朱溪铜钨矿床围岩蚀变类型Fig.3 Wall-rock alteration types in Zhuxi Cu-W deposit

矽卡岩阶段矽卡岩阶段主要矿物有石榴子石(图4a、b)、符山石、透辉石(图4c、d)、硅灰石等，并伴有白钨矿化(图4b、c、d)。矿区石榴子石分布广泛，呈面型或线性分布，晶体大小不等，主要呈棕红色，玻璃光泽，断口油脂光泽，透明—半透明，无解理，集合体呈致密粒状(图4d)或块状，正交偏光镜下环带特征明显，由于其分布较广且颜色特征明显，组成矿区独特的“红色蚀变”；透辉石呈绿色至暗绿色，玻璃光泽，为自形粒状集合体(图4c、d)，多与石榴子石共生；符山石多为棕褐色，强玻璃光泽，柱状或针状集合体。矽卡岩阶段中有少量白钨矿化，白钨矿多呈自形粒状，常嵌在石榴子石和透辉石组成的矽卡岩条带中；手标本上白钨矿呈白色(图4b)、米白色，荧光灯照射下显蓝色荧光(图4d)。

退化蚀变阶段退化蚀变阶段形成的主要矿物有透闪石、阳起石、斜长石、白云母(图4e)等，石榴子石、符山石、透辉石和硅灰石等矿物在该阶段早期产出，另见少量黑云母、绢云母和少量石英和萤石等。透闪石为白色，见两组解理，常呈细柱状集合体产出，偶见在矽卡岩阶段矿物的边缘呈纤维状产出(图4f、g)；阳起石呈绿色，多以自形放射状、纤维状集合体产出(图4g)；白云母无色，透明至半透明，见一组完全解理，呈自形鳞片状集合体产出(图4e、h)；退化蚀变阶段还形成了少量的斜长石，呈白色至灰色，细板状，两组解理，常与透辉石矽卡岩中的白云母共生(图4h)；退化蚀变阶段有大量的白钨矿产出，与矽卡岩阶段不同的是，该阶段形成的白钨矿以细脉状、浸染状为特征(图4h)；白钨矿细脉呈不规则状嵌在矽卡岩矿物间隙或岩石裂隙中，浸染状白钨矿似“星点”在矽卡岩中展布。

表1朱溪铜钨矿床常见矿物生成顺序表

Table1GeneralizedparagenesisdiagraminZhuxiCu-Wdeposit

石英-硫化物阶段石英-硫化物阶段形成大量石英，还产生大量绿泥石(图4i)、绿帘石和蛇纹石等蚀变矿物，黄铁矿、黄铜矿和闪锌矿等矿石矿物，以及少量磁黄铁矿、毒砂、方铅矿、辉钼矿等多金属矿石矿物。金属硫化物常与石英密切共生(图4j、k、l)。黄铁矿多以粒状自形晶的集合体产出，呈浸染状分布，镜下见其交代周围矿物呈不规则状；黄铜矿多为致密块状或浸染状分散粒状集合体，显微镜反射光下为亮黄色，与黄铁矿、闪锌矿、石英共生；闪锌矿粒度较细，呈乳滴状或蠕虫状的固溶体分离结构交代黄铜矿和黄铁矿。本阶段末期，随着温度降低，以方解石为代表的一些碳酸盐矿物及萤石形成，往往呈不规则粒状嵌在已经形成的矿物之间或岩石之中。

碳酸盐-萤石阶段碳酸盐-萤石阶段形成的主要矿物有方解石、萤石、石英、绿泥石等，尤其是碳酸盐矿物明显增多，大量发育在黄龙组、船山组围岩地层中(图4m、n、o、p)。少量金属矿物如黄铁矿、黄铜矿等在该阶段中发育。萤石通常呈不规则状嵌在岩石裂隙中(图4p)。

3 矽卡岩矿物特征

矽卡岩和矽卡岩型的矿石在空间赋存位置和形成时间上基本一致，且往往有着紧密的成因联系[7]。朱溪铜钨矿床石榴子石、透辉石、白云母、角闪石、绿泥石和蛇纹石等矿物广泛发育，它们与成矿有着密切的联系。主要矽卡岩矿物特征如下：

3.1石榴子石

朱溪铜钨矿床石榴子石可以分为两期：手标本可见早期石榴子石呈暗褐色，中细粒结构，粒度一般为0.10～0.32 mm，自形-半自形，多与粒状透辉石共生，显微镜下呈不规则半自形粒状集合体，受热液蚀变的影响多已绿泥石化、绢云母化(图4a，石榴子石I)；晚期石榴子石颜色新鲜，呈浅褐色，粒度一般为0.20～3.00 mm，镜下观察发现该期石榴子石多发育晶形较好的环带结构，呈粒状集合体产出(图2d)，此期与I期的石榴子石有明显的差异，常见晚期石榴子石呈脉状穿插在早期石榴子石集合体中(图4a)。这种石榴子石在安徽安庆铜矿、鄂东南程潮铁矿和湖南柿竹园钨-锡-钼-铋矿床等地也有报导[13-14]。朱溪矿区的石榴子石作为矽卡岩的一种特征矿物具有多个世代的特点，不同世代的石榴子石可能代表了不同强度、不同期次的矽卡岩化和矿化，多期次的矿化特点和南岭地区的钨矿[14]具有很大可比性，也为解释朱溪铜钨矿床的形成提供了证据。

笔者采集了朱溪铜钨矿床与矿化有关的7个石榴子石样品：早期的代表性石榴子石样品有4211-11-1，4211-11-2，4211-11-3，4211-18-1，4211-18-3；晚期的石榴子石样品有4211-18-2，5406-32-1—10。石榴子石电子探针数据(表2)表明：朱溪铜钨矿床石榴子石总体以钙铝榴石端元(质量分数为39.84%～67.56%)为主(图5)，其次为钙铁榴石端元(29.47%～55.81%)，属于钙铝榴石--钙铁榴石系列(Gro39.84～67.56And29.47～55.81Alm+Sp3.72～10.04)。(And为钙铁榴石，Gro为钙铝榴石，Alm为铁铝榴石，Sp为锰铝榴石。)结合电子探针数据可将朱溪铜钨矿床石榴子石表示成：

早期石榴子石的钙铝榴石端元质量分数变化范围为39.84%～55.15%，平均值为47.20%。晚期石榴子石的钙铝榴石端元质量分数变化范围为48.76%～67.56%，平均值为58.14%。晚期石榴子石较早期石榴子石明显偏向于钙铝榴石端元，介于钙铁榴石和钙铝榴石端元之间。

5406-32-1—10为一个环带结构发育良好的石榴子石晶体，对矿物晶体沿切面进行分析表明：石榴子石晶体呈“边缘--核部--边缘”的完整环带，SiO2、Al2O3、FeO、MnO、CaO的质量分数均无明显变化；钙铁榴石端元组分质量分数变化范围为29.47%～47.26%，钙铝榴石端元组分质量分数变化范围为48.76%～67.56%。端元组分质量分数变化不大，无明显规律(图6)。

3.2 辉石

辉石也是朱溪铜钨矿床中矽卡岩的主要组成矿物之一，且辉石与钨、铜矿化关系密切。辉石形成于矽卡岩阶段，主要以透辉石为主。辉石可分为两期：早期辉石分布范围广，以透辉石为主，多呈暗绿色至墨绿色，具弱多色性，自形-半自形结构，多呈短柱状，粒径一般为0.03～0.40 mm，粒状集合体产出，且多与石榴子石等矿物共生；晚期辉石以细脉状产出，多呈半自形-他形。辉石细脉切穿早期矽卡岩阶段的透辉石矽卡岩、透辉石石榴子石矽卡岩。晚期辉石虽然分布范围不广，但常与白钨矿共生，是一期较强白钨矿化的重要标志(图2e)。和石榴子石不同世代与矿化间的关系相同，不同世代的辉石与多期次的矽卡岩型矿化相关，多期次的矽卡岩型矿化对朱溪铜钨矿床的形成具有重要意义。

a、b、c、d.矽卡岩阶段形成的矿物及其特征； e、f、g、h.退化蚀变阶段形成的矿物及其特征；i、j、k、l．石英-硫化物阶段形成的矿物及其特征； m、n、o、p.碳酸盐-萤石阶段形成的矿物及其特征。Act.阳起石；Cal.方解石；Chl.绿泥石；Di.透辉石；Fl.萤石；Grt.石榴子石；Tr.透闪石；Sch.白钨矿；Ms.白云母；Pl.斜长石；Qtz.石英；Ccp.黄铜矿；Sp.闪锌矿；Py.黄铁矿。图4 朱溪铜钨矿床矽卡岩化成矿阶段典型特征Fig.4 Typical characteristics of the skarn mineralization stages in Zhuxi Cu-W deposit

底图据文献[7]。图5 朱溪铜钨矿床石榴子石(a)、辉石(b)端元组成及其与中国主要矽卡岩矿床对比图Fig.5 End members of garnet (a) and pyroxene (b) in Zhuxi Cu-W deposit and comparison with major skarn deposits in China

图6 朱溪铜钨矿床石榴子石晶体环带成分、端元组分变化图Fig.6 Compositional and End members variation of the oscillatory-zoning of garnets in Zhuxi Cu-W deposit

表2 朱溪铜钨矿床石榴子石电子探针数据

注：Al(T).四面体片晶体结构的Al；Al(O).八面体片晶体结构的Al；And.钙铁榴石；Gro.钙铝榴石；Alm.铁铝榴石；Sp.锰铝榴石。

通过采集与矿化、蚀变密切相关的10件辉石样品开展电子探针分析，结果(表3，图5)表明：样品5406-15-1钙铁辉石端元质量分数为79.61%，透辉石端元质量分数为10.24%，属于钙铁辉石；剩余9件样品特征指示朱溪铜钨矿床的透辉石端元质量分数变化范围为52.85%～98.97%，钙铁辉石端元质量分数为1.00%～40.92%，钙锰辉石端元质量分数为0.03%～8.20%，属于典型的透辉石—钙铁辉石类质同象系列(Di52.85～98.97Hd1.00～40.92Jo0.03～8.20)。透辉石质量分数基本和国内主要典型的W、Cu矽卡岩矿床一致，并显著高于Pb-Zn矽卡岩矿床[7]。根据电子探针数据可以将朱溪铜钨矿床的辉石分子式表示如下：

表3 朱溪铜钨矿床辉石探针数据

注：Hd.钙铁辉石； Jo.钙锰辉石。

3.3 白云母

朱溪铜钨矿床的白云母较为常见，主要形成于石英-硫化物阶段，且与石英共生。利用电子探针对白云母的成分进行分析，结果(表4)显示：朱溪铜钨矿床的白云母中w(SiO2)为45.49%～51.85%，平均为47.80%；w(Al2O3)为26.11%～35.39%，平均为31.74%；w(K2O)为7.88%～11.19%，平均为10.49%；w(FeO)为0.28%～4.09%，平均为1.86%；w(MgO)为0.15%～7.51%，平均为1.96%。n(Si):n(Al)>3∶1，属于多硅白云母。多硅白云母是由长石、黑云母等铝硅酸盐矿物在温度较高的条件下经过热液交代形成的，交代过程中船山组白云岩围岩中丰富的Mg2+以类质同象的形式进入白云母矿物中，因此部分白云母的MgO质量分数很高，达到4.15%甚至7.51%。

4 黑云母花岗岩同位素年龄

朱溪铜钨矿床的黑云母花岗岩岩体沿石炭系船山组和新元古代双桥山群之间的不整合界面(后期被推覆构造改造形成构造破碎带)侵入，总体走向NE，倾向NW，呈岩株(岩舌)状展布，与不整合界面产状基本一致，且往深部有变大变厚的趋势。已有的勘探工程揭示，岩体隐伏于约-1 800 m标高深部。该岩体顶部及其附近围岩约500 m范围内均发生强烈的云英岩化，且云英岩化蚀变与钨矿化关系密切，常呈云英岩脉并伴随高品位的脉状及细脉浸染状钨矿(化)脉。岩心观察发现，云英岩化蚀变的产状基本上受黑云母花岗岩的侵位控制，推测其成因和来源与黑云母花岗岩密切相关，黑云母花岗岩为云英岩化提供了物质和能量。同时黑云母花岗岩也与强矽卡岩化、碳酸盐化(大理岩化、白云岩化等)相关。并在该岩体内外接触带较广的空间形成了以矽卡岩为主的蚀变矿物分布，以及铜钨多金属矿化分带。蚀变的强度、类型及矿化强度和矿石品位等的变化均与岩体相关。鉴于此，可以确定黑云母花岗岩是朱溪铜钨矿床主要的成矿母岩之一，因此有必要对其形成时代进行同位素测定，并开展与区域构造岩浆成矿作用[35]对比。

4.1 样品采集及测试方法

本次研究所用的黑云母花岗岩样品采自朱溪铜钨矿床42号勘探线ZK4212钻孔中，且均为新鲜未蚀变岩石。

锆石分选工作在河北廊坊市地科勘探技术服务有限公司完成。首先依次进行常规的样品粉碎、淘选、电磁与重液分选；然后在双目镜下挑选颗粒大、晶型完好、裂隙与包体少的锆石；再将优选出的锆石置于环氧树脂内，对其进行抛光清洗，露出锆石表面，制成靶样。锆石阴极发光(CL)图像的采集在北京锆年领航科技服务公司电镜室完成。参照锆石CL图像，进行U-Pb年龄点位选择。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素分析在北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室完成。激光束斑直径为30 μm，激光剥蚀样品的深度为20～40 μm。实验中采样He为剥蚀物质的载气，用美国国家标准技术研究院研制的人工合成硅酸盐玻璃标准参考物质NIST SRM610作为外标，29Si作为内标。测试结果通过GLITTER软件计算得出，实验获得的数据采用Andersen的方法进行同位素比值校正，以扣除普通Pb的影响，谐和图绘制采用isoplot 3.0完成。

表4 朱溪铜钨矿床白云母电子探针数据

4.2 测试结果

朱溪铜钨矿床的黑云母花岗岩(图7a、b)样品中锆石结晶较好，为半自形-自形晶体，多呈长柱状。由CL图像(图7c)可见，锆石长为80～160 μm，长宽比为1.8∶1～3.5∶1。锆石具典型的岩浆锆石震荡环带，且具清晰的单期生长同心环带特征，Th/U值为0.12～0.84，表明它们均属于典型的岩浆结晶锆石[36]。样品ZK4212-1中24个分析点均落在一致曲线上或附近，除5个明显较老的继承年龄(539、419、729、479、552 Ma)外，19个分析点206Pb/238U年龄为137～175 Ma。其中，11个锆石分析点年龄集中于(142±1)～(151±1)Ma(表5)，206Pb/238U加权平均年龄为(147.7±2.2)Ma(n=11，MSWD=4.8)(图7d)。

图7 朱溪铜钨矿床黑云母花岗岩手标本照片(a)、正交偏光镜下照片(b)、锆石阴极发光(CL)图像(c)及锆石谐和曲线图(d)Fig.7 Hand specimen(a)、thin sections(b)、zircon cathodoluminescence (CL) image(c) and zircon harmonic curve(d)of biotite granite in Zhuxi Cu-W deposit

测点号wB/10-6UThPbTh/U同位素比值年龄/Ma207Pb/206Pb1σ207Pb/235U1σ206Pb/238U1σ207Pb/235U1σ206Pb/238U1σ24 524977900.216 10.049 70.000 60.144 10.002 00.021 00.000 213721341535316880.477 60.048 90.001 80.158 50.006 00.023 50.000 21496150271 030390240.379 10.049 80.000 80.162 60.002 90.023 70.000 21533151110412322100.780 30.049 90.001 50.161 10.004 90.023 40.000 2152514911133716770.494 70.050 10.002 10.162 00.008 20.023 40.000 3152814921635719080.530 30.048 50.001 40.150 50.004 80.022 50.000 21425144117658241140.366 00.048 80.001 10.149 70.003 40.022 20.000 2142314211928520370.712 70.049 10.001 60.159 00.006 30.023 50.000 2150615022134620180.582 00.049 30.000 90.156 00.003 40.023 00.000 21473146123456384110.843 00.049 00.000 90.153 90.003 40.022 80.000 214531451244 9485851090.118 30.050 20.000 60.163 40.002 40.023 60.000 215421501

5 讨论

5.1 矽卡岩矿物学

一般认为，矽卡岩矿床的形成大多需要经历一个复杂的过程。矽卡岩矿物的组成与岩浆化学成分、围岩组分特征、形成深度、物化条件有着密切的关系[37-41]。因此，矽卡岩矿物的化学成分、结构构造、矿物共生组合关系以及交代关系的研究，可以作为定义矽卡岩矿床，并成为矽卡岩矿床分类和讨论矿床成因的基础。前人根据矽卡岩矿物组成特征将矽卡岩划分成镁矽卡岩、钙矽卡岩、锰质矽卡岩和碱质矽卡岩。其中，钙矽卡岩是由钙、镁、铁硅酸盐和铝硅酸盐组成的交代岩，它的形成是在高温气液参与下，碳酸盐岩和岩浆岩(包括各类侵入岩和火山岩)或其他铝硅酸盐岩石(包括片麻岩、片岩、混合岩、砂岩等)相互反应作用的产物。朱溪铜钨矿床的矽卡岩矿物种类主要是石榴子石(钙铝榴石—钙铁榴石系列)、辉石(透辉石—钙铁辉石类质同象系列)、符山石、硅灰石、绿帘石和阳起石等，具有典型的钙矽卡岩特征。前人对中国诸多矽卡岩矿物学的研究表明，不同矽卡岩金属矿床的辉石和石榴子石(图5)成分有较明显的变化。

本次研究的实验结果显示，朱溪铜钨矿床钙铁榴石端元质量分数为29.47%～55.81%，更偏向于钙铝榴石端元。国内的铁、铜矿床和钨矿床相比较(图5)可以看出：矽卡岩铁、铜矿床的石榴子石更偏向于钙铁榴石端元[7]，钙铁榴石端元平均质量分数大于50%；钨(锡、钼、铋)一类的矿床则具有较为广泛的钙铝榴石—钙铁榴石端元分布特征，钙铁榴石平均质量分数接近50%；据此可以认为，朱溪铜钨矿床的石榴子石更接近于矽卡岩型钨矿床的特征。朱溪铜钨矿床的辉石为透辉石—钙铁辉石系列(Di52.85～98.97Hd1.00～40.92Jo0.03～8.20)，以透辉石为主；国内主要的矽卡岩铁、铜矿床的辉石主要为透辉石[7,41]，锰钙辉石端元质量分数较低，与辉石共生的石榴子石一般为钙铁榴石端元；矽卡岩型钨矿床中的辉石含钙铁辉石端元质量分数为33.91%～58.88%，锰钙辉石端元质量分数为7.87%～10.39%，石榴子石钙铁榴石端元质量分数为52%～68%。由此可以看到，朱溪铜钨矿床的辉石既具有铜矿床中辉石的特点，也具有国内大部分矽卡岩型钨矿床的特征。值得注意的是，前文阐述的朱溪铜钨矿床的矽卡岩分带特点表明透辉石矽卡岩往往在靠近围岩一侧的外接触带中，本文认为这是受船山组、黄龙组围岩中富Mg白云岩的影响，岩浆热液与富Mg的碳酸盐围岩充分接触交代形成矽卡岩并发生矿化，厚大的围岩地层为朱溪铜钨矿床的形成提供了物质来源和蚀变交代的空间。

5.2 岩浆岩与成矿

朱溪铜钨矿床中与成矿密切相关的岩浆主要有：年龄约160 Ma侵位的花岗闪长岩，在中深部(800～1 200 m)呈岩枝状产出；约150 Ma侵位的黑云母花岗岩，在矿体下部(1 600～2 000 m及更深的位置)呈岩株状(岩舌状)产出，该期还有一些白云母花岗岩和白云母花岗斑岩在钻孔中呈细脉状展布，认为是黑云母花岗岩岩浆分异的产物。结合前人[42]研究成果，综合认为朱溪铜钨矿床中生代侵位的黑云母花岗、花岗闪长岩形成于陆内俯冲环境，为与陆壳增厚相关的S型花岗岩。该种类型的岩浆形成期被同时或稍晚于区域中生代推覆运动作用，岩石圈深部表现为大规模的挤压增厚。

花岗闪长岩于160 Ma左右沿层间裂隙侵入到黄龙组、船山组灰岩地层中，并发生了早期局部矽卡岩化且形成了小规模的矽卡岩型白钨矿化及与热液充填有关的黄铜矿化，形成早期钨、铜矿化。其中，浅部铜矿化较为普遍，后期由于大规模矿化作用的叠加改造，花岗闪长岩体整体上已经成为后期巨厚矿体的一部分，这为研究朱溪铜钨矿床铜钨分带的形成过程提供了依据。花岗闪长岩的蚀变特点与黑云母花岗岩相关的典型矽卡岩化及云英岩化蚀变具明显差异。塔前—赋春成矿亚带中与月形铜矿床、塔前钨钼矿床[26]形成有关的花岗岩也形成于160 Ma，表明160 Ma岩浆作用可能与区内重要的铜多金属矿床形成相关，为区域多期次及不同层次成矿提供了重要依据。

本次研究获得的朱溪矿区黑云母花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb加权平均年龄为(147.7±2.2)Ma，代表了黑云母花岗岩形成年龄。王先广等[29]用LA-ICP-MS锆石U-Pb测年法获得该套岩体形成于(146.9±0.9)Ma，李岩[28]和陈国华[33]等对矿区钻孔中的岩脉进行的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年均得到了149 Ma左右的年龄，并解释上述岩脉可能是深部的黑云母花岗岩岩浆分异侵位至中深部的结果。根据前面对与深部黑云母花岗岩有关的矽卡岩化蚀变及矽卡岩矿体开展的研究表明，黑云母花岗岩侵入深度为2 000 m左右，沿船山组和双桥山群之间的不整合界面呈岩株状侵位，岩石整体上较新鲜，蚀变较弱，未见矽卡岩化，但在黑云母花岗岩体的顶部及顶部以上约300 m范围内的局部围岩中发育很强的脉状、网脉状云英岩化和稠密状强白钨矿化。云英岩主要组成矿物有石英、浅色云母、白钨矿、黄铜矿和萤石等，白钨矿在云英岩中主要呈稠密浸染状产出。晚期黑云母花岗岩不论规模还是其形成的蚀变矿化程度上都较早期花岗闪长岩强度大；且矽卡岩型与云英岩型矿化系统完整，矿物学研究表明成矿具多期多阶段特征。即黑云母花岗岩浆演化分异程度较高，是壳源物质重熔晚阶段的产物，并与早阶段同为壳源物质重熔的花岗闪长岩一起构成塔前—赋春一带中晚侏罗世多期成矿岩浆系统。这种矿化蚀变的多期复合特征及多期成矿岩浆演化的特征与湖南柿竹园、香花岭、新田岭、广西大厂和云南个旧等锡、钨多金属矽卡岩矿床的云英岩化具有很大的可比性[14]。

华南地区中生代时期主要金属矿床成矿于3个阶段[43-50]：1)晚三叠世(230～210 Ma)，主要发育钨、锡、铌、钽等成矿作用，其成因与过铝质二云母花岗岩相关，响应了华北、华南和印支三大板块后碰撞过程的成岩成矿。2)中晚侏罗世(170～150 Ma)，主要为斑岩-矽卡岩铜矿和与花岗岩有关的钨、锡、钼多金属矿成矿作用等。大约于180 Ma，Izanagi板块向欧亚大陆俯冲，并于170～160 Ma可能由于俯冲板片局部多处撕裂而形成I型或埃达克质岩石相关的斑岩型铜矿，接着在南岭地区于160～150 Ma软流圈物质涌入上地壳，形成了一种壳幔混合型高分异花岗质岩石及钨锡多金属矿床：朱溪铜钨矿床的主要成矿岩体均在该时代侵位，而相邻区德兴斑岩铜矿区铜厂、富家钨花岗闪长斑岩SHRIMP锆石U-Pb测年均为(171±3)Ma，德兴斑岩铜矿床的辉钼矿Re-Os同位素年龄为173 Ma[51]；邻区江西武宁县大湖塘地区燕山期所有的侵入岩均近于150～146 Ma，主要集中在146 Ma[52-54]，石门寺矿段辉钼矿Re-Os等时线年龄为(143.7±1.2)Ma；南岭中东段地区成岩成矿作用集中在160～150 Ma[55]；江西永平矿区与花岗岩有关的钼成矿作用发生在156 Ma左右[56-57]，十字头似斑状黑云母花岗岩锆石SIMS U-Pb年龄为(160.0±2.3)Ma。3)早中白垩世(134～80 Ma)，主要矿化组合为浅成低温热液型铜、金、银矿床和与花岗岩有关的钨、锡、铜多金属矿床等，135 Ma左右由于俯冲板块改变了运动方向，由斜向俯冲调整到几乎平行大陆边缘沿NE方向走滑，并伴随大规模火山活动和花岗质岩浆侵位，研究区出露的珍珠山花岗岩(130 Ma)[25]推测形成于该背景下。根据朱溪矿区铜钨矿床蚀变矿化特征，结合成矿相关的花岗岩年代学及综合讨论，指出朱溪铜钨矿床及外围所在塔前—赋春一带自中侏罗世晚期以来经历了与岩石圈挤压伸展有关的岩浆活动与成矿作用，与华南板块相同时代的构造岩浆成矿相对应。

5.3 成矿模型

新元古代，朱溪矿区所在的区域沉积了双桥山群(Pt2Sh)基底岩系，经过区域变质作用形成一套以绢云母千枚岩为主，夹砂质千枚岩、变砂岩的变质地层。双桥山群中W、Cu元素丰度值较高，为朱溪铜钨矿床的形成提供了部分原始物质基础。晚古生代，研究区内沉积了一套浅海相碳酸盐岩地层，W、Cu元素丰度值较高，进一步为朱溪铜钨矿床的形成储备了物质来源。

中晚侏罗世，华南和华北板块发生后碰撞，同时受太平洋板块俯冲导致岩石圈加厚，并在浅表形成大规模的推覆构造。深部以前寒武纪变质岩为主的地壳物质发生重熔，大约于160 Ma形成花岗闪长岩浆，沿推覆构造导致的层间破碎带上升侵位，并与碳酸盐围岩发生热液交代充填作用，岩脉或岩枝周边形成矽卡岩化及钨矿化体，同时形成热液脉型铜矿化。之后于晚侏罗世，岩石圈进一步挤压，深部壳源物质约于147 Ma形成规模更大的黑云母花岗岩浆；由于此阶段岩石圈处于挤压向伸展过渡转换期，深部岩浆沿早期碳酸盐岩与变质岩不整合面侵位，形成黑云母花岗岩岩株。大规模重熔过程中岩浆含有大量的W、Cu成矿物质，加之岩浆上升过程中又萃取了双桥山群古老基底中的W、Cu等元素进入酸性、中-酸性岩浆，因此岩浆热液中成矿物质丰富。含矿热液沿断裂和不整合界面流动，形成大规模的矽卡岩化蚀变，后期又叠加云英岩化蚀变，并因此形成区内呈透镜状展布的巨厚矽卡岩矿体及不均匀展布的细脉状、稠密浸染状的云英岩型白钨矿体。

综上，朱溪铜钨矿床的形成与中侏罗世以来区域岩石圈增厚导致的地壳物质重熔产生的两期(Ⅰ、Ⅱ)花岗岩浆作用有关。岩浆侵位与热液运移受推覆构造形成的多层次的构造空间控制。其中，147 Ma黑云母花岗岩浆与晚古生代碳酸盐岩的强烈交代作用形成了大规模的矽卡岩型钨铜矿体，并在矽卡岩期之后叠加云英岩型脉状钨矿体。这些不同类型的钨铜矿体分别在矿区浅部(铜为主)、中深部(铜钨过渡)以及深部(钨为主)就位，构成多阶段“多位一体”的复合成因钨铜成矿模式(图8)。

图8 朱溪铜钨矿床多阶段成岩-成矿模式图Fig.8 Multi-stage rock-forming and ore-forming evolution model in Zhuxi Cu-W deposit

6 结论

1)朱溪铜钨矿床的矽卡岩矿物种类主要有石榴子石、辉石、符山石、硅灰石、绿帘石、阳起石等，其中石榴子石为钙铝榴石--钙铁榴石系列，辉石为透辉石--钙铁辉石类质同象系列，具有典型的钙矽卡岩特征。

2)朱溪铜钨矿床矽卡岩型成矿期可分为4个阶段：矽卡岩阶段、退化蚀变阶段、石英-硫化物阶段、碳酸盐-萤石阶段。其中，矽卡岩阶段、退化蚀变阶段和后期叠加的云英岩化蚀变矿化阶段是主要的钨、铜成矿阶段。

3)朱溪铜钨矿床黑云母花岗岩U-Pb测年结果206Pb/238U加权平均年龄为(147.7±2.2)Ma(n=11，MSWD=4.8)，黑云母花岗岩顶部及上部云英岩化的特征和花岗闪长岩本身矽卡岩化的特征对比鲜明。黑云母花岗岩的侵入时间稍晚于花岗闪长岩，可能为同源岩浆结晶分异的两个先后阶段侵入的产物。

4)朱溪铜钨矿床的成矿作用以矽卡岩型和云英岩型为主，矽卡岩化的时期早于云英岩化的时期。矿床受构造控制，经同一期次岩浆多期次的热液不断萃取、活化，并经多种类型的成矿作用叠加。