福建武平悦洋银多金属矿东矿段蚀变岩特征及其找矿意义

丘志钊 王翠芝

(1.武平紫金矿业有限公司，武平； 364305；2.福州大学紫金矿业学院，福州，350116)

武平悦洋银多金属矿属于紫金山矿田成矿系统，前人研究认为属典型低硫化型浅成低温热液型矿床[1]。矿体产于石帽山群火山岩不整合面之下的燕山早期紫金山复式岩体中。矿区围岩蚀变十分发育且种类多样，主要蚀变有硅化、黄铁矿化、绢云母化、地开石化和碳酸盐化等，其中前3种分布最广[2]。但蚀变岩与成矿的关系尚不太清楚，直接影响矿区深部和边部找矿工作。笔者在区域地质调查的基础上，采集分布于矿区不同中段的蚀变岩石样品进行岩相学、矿相学、电子探针分析，研究沿断裂带分布的蚀变岩特征，分析总结控矿构造、蚀变矿物组合及分带与矿化的关系，对研究矿床成因具有理论意义，对指导深部及边部探矿工作亦具有现实意义。

1 区域地质概况

紫金山矿田位于闽西南晚古生代坳陷带的西南部，处于北东向宣和复背斜西南倾伏端与北西向上杭—云霄深大断裂交会部位，中新生代上杭陆相火山盆地的东北缘。

区域出露地层有早震旦世浅变质岩系楼子坝组，泥盆世河口相-滨海相碎屑沉积(与下伏楼子坝组呈不整合接触)，石炭纪海相、陆相、海陆交互相碎屑沉积(区域铁锰多金属的重要含矿层位)，三叠纪陆相盆地碎屑岩，早白垩纪石帽山群陆相火山-沉积岩，其中下组分布于紫金山火山机构周边，与成矿关系密切，是区内最重要的铜金银含矿层位，上组大面积分布于上杭盆地中，为矿田成矿后的产物，对早期矿化信息有屏蔽作用。第四系零星分布于沟谷阶地。

区域构造活动十分强烈，以北东向和北西向为主，北东向主断裂与北西向构造交会处控制了火山机构的产出及区域矿床、矿点的分布(总体呈北方向展布)，北东向复式背斜控制了该区内岩浆的侵入，是控岩控矿构造。

区域内侵入岩发育，燕山早期酸性岩(花岗岩和二长花岗岩)沿背斜轴部侵入，成为紫金山地区最主要的地质体和矿化围岩(主要为中细粒花岗岩)；燕山晚期侵入作用(花岗闪长岩类)主要受北西向断裂构造及其与北东向构造交会处控制，构造交会处常成为火山活动中心。燕山早期和燕山晚期侵入岩隶属于2个不同的成岩系列，分别具有“S”型和“I”型花岗岩。位于紫金山矿田中部的紫金山火山机构，呈穹窿式，具有多旋回火山活动特点经历了喷发→次火山侵入→隐蔽爆发(喷溢)→火山侵入演化的全过程，与铜、金、银矿化有密切的成因和时、空联系。

2 矿床地质特征

图1 武洋悦洋银多金属矿区地质简图(据紫金矿业集团股份有限公司，2008)Fig.1 Geological diagram of Yueyang silver polymetallic mine in Wuyang county1—第四系；2—石帽山群熔结凝灰岩；3—石帽山群英安岩；4—英安玢岩；5—中细粒花岗岩；6—构造角砾岩；7—矿田级断层及编号；8—地质界线；9—勘探线及编号；10—探矿权范围及拐点

悦洋银多金属矿床位于矿田西南端，距紫金山特大型铜金矿床约3 km。经历了以找金、铜及银矿为主的综合找矿阶段后，在中新生代上杭火山-沉积盆地火山盖层找铀矿时发现了悦洋银多金属矿床，随后在东、西2个矿段开展详查。悦洋银多金属矿床位于上杭火山-沉积盆地西北边缘，复式背斜的倾伏端，矿区大面积出露早白垩世火山岩和火山碎屑沉积岩(火山盖层)(图1)，盆地基底为震旦纪浅变质细砂岩、粉砂岩夹千枚岩和华力-印支期中粗粒似斑状黑云母二长花岗岩，燕山早期中-细粒花岗岩(紫金山复式岩体)呈岩舌、岩株状侵入于盖层与基底之间，构成“三层结构”，矿体主要呈似层状、大透镜状、脉状或扁 豆状分布于紫金山复式花岗岩“舌状体”内及内、外接触带和基底相对呈凹陷形地段，为隐伏矿床。主要矿物为自然金、自然银、银金矿、黄铜矿、石英、玉髓、水云母、绢云母、方解石等。矿石在空间上分布具有一定的分带性，水平方向自西北向东南，剖面上自上而下呈现出Ag(Au)矿石→AgCu矿石→ Cu矿石的变化规律。矿体围岩蚀变十分发育，种类较多，具有低硫化热液蚀变特征，主要蚀变有硅化、水云母化、黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化、地开石化、冰长石化和碳酸盐化，Au、Ag与硅化关系十分密切，矿体一般都产于强硅化带中，Cu则与硅质体常有位移，主要产于硅质体边缘或硅化相对较弱的部位。矿床的形成与晚侏罗世—早白垩世中酸性火山-次火山作用有成因联系，属于典型的低硫化浅成低温热液矿床。

3 悦洋银多金属矿东矿段蚀变岩特征

3.1 蚀变分带

研究区内围岩蚀变十分发育，种类较多，主要蚀变类型有硅化、黄铁矿化、绢云母化、地开石化、冰长石化和碳酸盐化，蚀变具有明显分带。其中与多金属成矿有直接关系的硅化贯穿于成矿全过程，硅质是成矿元素运移和聚集的重要载体，所形成的硅化岩就是主要矿化类型。金银与硅化关系十分密切，矿体一般都产于强硅化带中；铜则与硅质体常有位移，主要产于硅质体边缘或硅化相对较弱的部位[3]。

蚀变分带主要受北西向和北东向2组断裂构造控制，交会处构成主要控矿部位。矿体在纵剖面上呈“向”形分布，在2组断裂中深部(-195 m中段、-185 m中段、-160 m中段)蚀变类型主要为绢云母化+硅化+水云母化，局部地段发育有黄铁矿化，此深度绢英岩化和黄铁矿化成面状分布，其蚀变围岩主要为中粗粒花岗岩；中部(-149 m中段、-130 m中段、-85 m中段、-60 m中段)蚀变围岩为中细粒花岗岩，普遍发育有硅化，长石被绢云母以及少量地开石交代，此深度的绢英岩化、黄铁矿化呈线形展布；浅部(-60 m中段、-45 m中段)主要分布有硅化、黄铁矿化、地开石化及少量绢云母化，蚀变呈面形展布。区内蚀变在水平方向没有明显分带，根据蚀变岩在不同成矿期次的蚀变类型和空间上含量的不同，在垂向上划分为4个蚀变带，由地表到深部整体上形成碳酸盐化带→水云母化+地开石化带→硅化+冰长石化带(银、金矿化)→绢云母化带(银铜矿化)。

3.2 蚀变岩岩相学特征

依据不同深度矿体分布、成矿构造、围岩蚀变特征，分别在研究区内-45 m、-60 m、-85 m、-130 m、-149 m、-180 m和-185 m共7个中段的不同地点采集合计15块样品(表1)，样品主要有硅化、绢云母化、黄铁矿化3种蚀变类型，部分可见少量地开石化、碳酸盐化、伊利石化。后期通过制成光薄片进行显微镜下观察，完成蚀变岩岩相学特征及电子探针蚀变矿物化学成分研究。

表1 悦洋银多金属矿采样位置及岩性特征

Table 1 Sampling location distribution and lithologic character of Yue Yang silver polymetallic ore

编号采样位置岩性编号采样位置岩性17YY01-60 m中段绢云母化细粒花岗岩17YY09-149 m中段黄铁矿化细粒花岗岩17YY02-60 m中段黄铁矿化硅化细粒花岗岩17YY10-45 m中段绢云母化中细粒花岗岩17YY03-85 m中段硅化黄铁矿化细粒花岗岩17YY11-45 m中段黄铁矿化硅化粗粒花岗岩17YY04-60 m中段绢云母化硅化中粗粒花岗岩17YY12-45 m中段硅化地开石化细粒花岗岩17YY05-180 m中段硅化绢云母化中粗粒花岗岩17YY13-60 m中段绢云母化黄铁矿化粗粒花岗岩17YY06-130 m中段硅化绢云母化细粒花岗岩17YY14-85 m中段硅化绢云母化细粒花岗岩17YY07-195 m中段强硅化黄铁矿化细粒花岗岩17YY15-185 m中段硅化绢云母化粗粒花岗岩17YY08-180 m中段绢云母化黄铁矿化中粗粒花岗岩

注：样品制作及后期实验均在福州大学紫金矿业学院内完成。电子探针波普分实验以及扫描电镜实验所用仪器为日本JEOL的JXA-8230电子探针显微分析仪，实验样品为光薄片，实验条件管压15 kv，管流20 nA，束斑直径8 μm。

3.2.1 绢云母化蚀变岩

绢云母化为矿区主要蚀变之一，是成矿前蚀变。绢云母化主要发育于矿体围岩的中下部，如17YY08样为绢云母化中粗粒花岗岩，可见绢云母化发育明显，其中绢云母呈浅黄绿色鳞片状集合体，与石英和碳酸盐化蚀变相伴生(照片1)。蚀变岩呈黄绿色，块状构造。蚀变强烈，用放大镜可见石英、绢云母、钾长石。显微镜下观察绢云母为粒状变晶结构，呈细小鳞片状，其中钾长石几乎全部被绢云母蚀变，石英颗粒较大，呈他形充填于绢云母中。

照片1 绢云母化蚀变岩标本和显微镜下的结构、构造特征Photo.1 The sericite altered rock specimen and its structure and tectonic characteristics under miscroscope a—绢云母化，石英边缘部分被绢云母溶蚀；b—石英呈他形细小颗粒充填于绢云母中；c—石英颗粒呈半自形粒状，绢云母发育；d—石英呈他形颗粒充填在绢云母中

3.2.2 硅化蚀变岩

从深部到近地表都有硅化伴随，硅化过程是成矿元素迁移和聚集的主要过程，矿体主要产于强硅化带中，伴随有黄铁矿化。区内-180 m、-149 m、-130 m及-85 m中段可见大量硅化中细粒花岗岩，呈黄绿色及灰白色，块状构造，见有黄铁矿化、硅化，还有清晰的石英脉以及少量硫化物。显微镜下石英为半自形粒状结构，其中石英颗粒较大，呈他形粒状，且不同深度绢云母化及硅化发育程度不同，硅化明显发育处伴随有极少量绢云母化蚀变，其中长石未被绢云母完全蚀变(照片2)。

照片2 硅化蚀变岩标本和显微镜下结构、构造特征Photo.2 The silicified altered rock specimen and its structure and tectonic characteristics under miscroscopea—强硅化；b—石英大量发育，钾长石未完全蚀变为绢云母；c—石英颗粒较大，绢云母化较为发育；d—硅化脉，仅含极少量绢云母

3.2.3 黄铁矿化蚀变岩

在-149 m、-180 m、-60 m中段可见黄铁矿化发育，并伴有少量黄铜矿化。黄铁矿为浅铜黄色，强金属光泽，浸染状构造。显微镜下黄铁矿化与硅化相伴而生，黄铁矿呈半自形晶粒状充填在石英中，部分黄铁矿被黄铜矿交代(照片3)。黄铁矿化在区内普遍发育，矿体主要贮存于此类岩石中，含硫化物矿石是区内重要找矿标志之一(照片4)。

照片3 黄铁矿化蚀变岩标本和显微镜下结构、构造特征Photo.3 The pyrite altered rock specimen and its structure and tectonic characteristics under miscroscopea—黄铁矿呈它形粒状；b—黄铁矿呈它形细粒状；c—黄铁矿为半自形粒状；d—黄铁矿为半自形粒状和浸染状

照片4 含黄铁矿化矿石特征Photo.4 characteristics of pyrite-containing ore

照片5 地开石化、碳酸盐化蚀变岩特征Photo.5 Characteristics of dikai petrochemical and carbonate altered rocks

3.2.4 其他蚀变岩

矿石中的地开石化、碳酸盐化与成矿没有必然联系，碳酸盐化分布于矿体上部，是成矿后期蚀变之一。样品中可见地开石化与碳酸盐化共生特征(照片5)。

3.3 典型蚀变矿物化学成分特征

利用电子探针分别对17YY10、17YY06、17YY01、17YY08、17YY07 5件样品中的绢云母化蚀变岩、黄铁矿化蚀变岩中的典型蚀变矿物(绢云母和黄铁矿)进行了化学成分分析(照片6)。

3.3.1 绢云母

绢云母为细小的白云母，其化学成分体现其形成的地质条件[4]。根据电子探针结果得知，绢云母氧化物主要有SiO2、Al2O3和K2O，并含有少量的MgO、FeO、CaO等，不同点位的氧化物含量略有不同(表2)。其数据分析之后得出，绢云母中的硅含量较高，主要为多硅白云母，17YY06、17YY01、17YY08样品中的1，2号点的Si含量小于3.3%，17YY10样品中的4号点的Si含量为3.3%～3.5%，17YY07样品中的1，2，3号点和17YY10样品中的1，2，3号点的Si含量大于3.5。

3.3.2 黄铁矿

根据黄铁矿化学成分分析可知(表3、表4)，区内黄铁矿的Fe/S平均值为0.886和0.869，均大于理论值为0.857。根据测试所得的17YY06、17YY10和17YY02 3件样品中As平均含量为0.022%和0.011%，Ag平均含量为0.049%和0.022%，Se平均含量为0.025%，Co平均含量为0.047%和0.042%，Cu平均含量为0.068%和0.068%，Ni平均含量为0.015%和0.003%，Ge平均含量为0.001%。17YY06、17YY10 2件样品中的Fe/S为0.879～0.900，17YY02样品中的Fe/S为0.860～0.876明显高于0.857。17YY06、17YY10样品中的Fe/(S+As)在0.878～0.899范围内，17YY02样品中的Fe/(S+As)在0.860～0.876。

4 讨论

4.1 矿化蚀变带与构造-岩相的空间关系

对比矿化围岩蚀变带与岩相分布、断裂展布的特征，发现蚀变带的空间展布及内部分带特征明显受矿区岩相的“三层结构”及断裂控制。矿化蚀变带总体上分布于“三层结构”中部层的紫金山复式岩体中。矿区地质剖面图中明显的“三层结构”特征，上层为早白垩世火山岩、晚白垩世红色碎屑岩系组成盖层，对矿床的形成起保护屏障作用；中层为呈“舌状体”展布的燕山早期紫金山复式岩体，内外接触带(凹陷部位)常贮存着富厚矿体，对矿床的形成主要起提供容矿空间的作用；下层为震旦纪浅变质岩系为基底，基底地层中成矿元素具有较高的丰度，可能提供部分成矿物质。矿体的空间形态和贮存位置主要受构造断裂和基底向斜控制[5]。

矿区断裂构造主要发育有北东向和北西向2组，发育于燕山期花岗岩中，受“向形”基底控制，区内蚀变在不同深度有不同的表现，蚀变具有分带性，蚀变分带特征明显受岩相界面控制和断裂控制，北西向的断裂为主要控矿构造，控制着成矿流体的运移，成矿流体又沿着“三层结构”的“中层”紫金山复式岩体的岩性界面运移，在矿液的渗滤、扩散双重作用下，形成内部分带明显的围岩矿化蚀变带(图2)。

图2 武平悦洋银多金属矿东矿段67号勘探线垂直蚀变分带图Fig.2 Vertical alteration zoning diagram of No. 67 exploration line of Yueyang Silver polymetallic ore east mine section in Wuping county1—石帽山群火山流纹岩；2—石帽山群熔结凝灰岩；3—中粗粒花岗岩；4—中细粒花岗岩；5—细粒花岗岩；6—变质砂岩；7—地表钻孔编号及孔深；8—高品位矿体；9—低品位矿体；10—水云母+地开石+碳酸盐化带；11—硅化+冰长石化带；12—绢英岩化带；13—断层；14—地质界线

矿区容矿岩石主要为中细粒花岗岩，一般硅化发育于深部隐伏花岗岩之中，分为早期硅化和晚期硅化[6]。矿化与硅化关系十分密切，金银矿体一般产于强硅化带中，而铜矿一般位于硅化带的边缘部位。绢云母化是矿区成矿的前提蚀变，而且绢英岩化与早期硅化相伴生，主要分布在矿体的中下部，矿物组合主要为绢云母、微晶石英及分散状黄铁矿，是银矿和铜矿的重要识别标志。

此次实验样品中均可见黄铁矿化，主要与硅化伴生，与银金多金属矿化具有密切关系，所以说成矿期硅化-黄铁矿化是重要的蚀变组合。碳酸盐化为成矿后期蚀变，见于粗安岩或中基性次火山岩中，大部分呈细脉或网脉产出，矿物成分单一，主要为微-细粒方解石，主要分布于矿体上部。

4.2 蚀变矿物化学成分对成矿的指示作用

区内成矿前的绢云母的电子探针显示，主要为多硅白云母。前人研究显示，多硅白云母一般形成在低温变质环境下。因此，绢云母的成分特征与区内所在的浅成低温热液环境是一致的。不同物理化学条件下发育的黄铁矿所含的微量元素具有细小差别，通过细小的差别可以分析和推测出黄铁矿形成的地质条件，继而推断出成矿的地质条件[7]。

黄铁矿标准的分子式为FeS2，理论值中Fe的含量为46.55%，S的含量为53.45%。沉积作用而形成的黄铁矿，其S、Fe含量和理论值较为靠近或S的值略高一点，而在中低温热液矿床中黄铁矿是亏S亏Fe的[8]。此次试验样品中黄铁矿S平均含量为52.99%，Fe平均含量为46.51%，都低于理论值，这与该矿的浅成低温热液环境是一致的。

As是导致黄铁矿空穴的主要晶格杂质，能以类质同象形式替代Fe存在黄铁矿晶格中。对于不同成因类型的矿床，黄铁矿中w(As)是不同的[9]。黄铁矿中As的含量以及Fe/(S+As)的比值也是重要的指示因素，其特征与形成深度有较好的相关性，可以借此来判断黄铁矿的成矿期次以及蚀变带的分布特征。黄铁矿深部形成环境Fe/(S+As)比值为0.846，中部形成环境Fe/(S+As)比值为0.863，而浅部形成环境Fe/(S+As)比值为0.920。该研究区的黄铁矿Fe/(S+As)比值为0.879，研究表明该矿区蚀变主要发育在矿体中浅部。

钴、镍与铁化学性质相似，他们与铁呈类质同象进入黄铁矿晶格。不同成因类型矿床中黄铁矿的Co、Ni含量及Co/Ni比值有所不同，在探讨矿床成因类型及成矿作用时具指示作用，其中Co/Ni比值应用最广。黄铁矿中Co、Ni的质量分数有一定的标型意义，研究不同成因黄铁矿Co、Ni含量认为[10]沉积型黄铁矿Co、Ni含量普遍较低，Co/Ni比值<1，平均0.63；热液成因黄铁矿Co、Ni含量及Co/Ni比值变化较大，1.17

该区黄铁矿的电子探针测试结果显示，黄铁矿与热液中的黄铁矿相似，总体上反映黄铁矿的形成与热液活动有关，形成温度相对较低。将悦洋银多金属矿中的黄铁矿用Ni-Co图解进行投点(图3)，显示黄铁矿大多都落于热液成因中，少量落于火山-沉积成因中。根据黄铁矿的As-Co-Ni三角相图(图4)能清楚地反映出不同成因类型的黄铁矿中As、Co、Ni含量及其变化范围，表明As、Co、Ni的含量及变化是判定黄铁矿成因及区分矿床类型的重要指标[11]。黄铁矿的As-Co-Ni三角相图解显示，其是岩浆或火山热液型成因，与Co-Ni图解得出的结论是一致的。

图3 悦洋银多金属矿黄铁矿Ni-Co图解Fig.3 Illustration of pyrite Ni-Co in Yue Yang silver polymetallic mine

图4 悦洋银多金属矿黄铁矿As-Co-Ni图解Fig.4 Illustration of pyrite As-Co-Ni in Yue Yang silver polymetallic mine

5 结论

(1)武平悦洋银多金属矿围岩蚀变具有明显的空间分布及内部分带，垂向上地表向深部，表现为从碳酸盐化带→水云母化+地开石化带→硅化+冰长石化带(银、金矿化)→绢云母化带(银铜矿化)的蚀变分带。

(2)研究区内蚀变带的空间展布及内部分带特征明显受矿区岩相的“三层结构”及断裂控制，矿化蚀变带总体上分布于中部层紫金山复式岩体中。北西向的断裂控制着成矿流体的运移，成矿流体又沿着“三层结构”的“中层”紫金山复式岩体的岩性界面移动，矿液在渗滤作用、扩散作用双重作用下，形成内部分带明显的围岩矿化蚀变带。

(3)研究区内黄铁矿的成分特征显示，具有亏S亏Fe的特征；黄铁矿的As-Co-Ni三角相图显示，其区内黄铁矿为热液成因；Fe/(S+As)比值为0.879，显示该区矿化蚀变主要发育中浅部。

(4)基于悦洋银多金属矿围岩蚀变带、蚀变岩岩相学、蚀变矿物成分特征，结合区域地质、矿区地质特征，认为蚀变带是寻找低硫化型浅成低温热液矿床的重要找矿标志，浅部碳酸盐化带、中部硅化+冰长石化带、深部绢英岩化带，其中中部的硅化+冰长石化带是贮存矿体的矿化蚀变带。