福建邵武水尾银(金)矿床成矿物理化学条件研究①

刘乃忠

(福建省闽北地质大队，福州，350012)

邵武水尾银(金)矿从1966年开始，福建省区测队、福建省闽北地质大队先后在该区开展地质找矿工作，现已查明银金属量约569 t，金金属量1 t(1)福建省闽北地质大队，福建省邵武市水尾矿区南矿段银(金)矿勘探及外围详查地质工作总结，2019。。前人对该矿床地质特征及主要控矿因素做了较为详尽的研究[1]，但在成矿流体、成矿物质来源等矿床形成关键因素方面并未涉及。笔者在野外勘查工作和室内研究基础上，通过流体包裹体测温、氢-氧同位素、硫同位素的研究，深入探讨邵武水尾银(金)矿物理化学特征及成矿机制。

1 区域地质概况

邵武水尾银(金)矿位于北武夷隆起区西部，崇安—石城北东向断裂带中段，是武夷隆起区银铜多金属成矿远景区内新发现的中型银(金)矿床。区内出露基底主要由新元古代下峰(岩)组、下古生代寒武纪林田组浅变质地层组成，盖层由中生代三叠纪焦坑组、侏罗纪梨山组、侏罗纪长林组沉积地层组成。其中，梨山组长石石英砂岩微量元素中Ag、Au、Cu、Pb、Zn含量均高于全省梨山组沉积岩背景值，特别是Ag、Au元素。区内北东向和北西向断裂构造发育，燕山期侵入岩广泛分布。

2 矿区地质特征

2.1 地层特征

区内出露有中-晚元古代万全(岩)群下峰(岩)组，侏罗纪梨山组上段、下段和第四纪(图1)。

图1 邵武水尾银(金)矿地质矿产简图及区域构造简图

下峰(岩)组：分布在矿区西部，主要岩性为云母片岩、石英云母片岩夹黑云斜长变粒岩，局部见花岗伟晶岩细脉，仅见K18银(金)矿体一条。

梨山组：上段呈北东向带状主要分布在矿区F1和F3断层中间，与下峰(岩)组和梨山组下段呈断层接触，岩性以中(细)粒长石石英砂岩、中细-细粒(长石)岩屑砂岩、粉砂岩为主，偶夹含砾砂岩，区内除K18矿体外所有的银(金)矿体均产在该层位中。下段呈厚-巨厚层状，岩性为中-中粗粒长石石英砂岩，含砾长石石英砂岩及少量粉砂岩、细砂岩、黑色粉砂岩，分布在矿区F3的东南侧，未见银(金)矿体。第四系沿河床(谷)分布在水尾、窑上、新渠一带，以冲-洪积层为主，主要由松散状卵砾石、砂、黏土、淤泥等组成。

2.2 侵入岩特征

区内的侵入岩仅见石英斑岩呈岩侏、岩脉产出。其中最大一条石英斑岩脉长约600 m，宽约300 m，该岩脉分布于矿区中部碗泥山一带，呈北东向展布，侵入于侏罗纪梨山组上段。其余石英斑岩脉大部分位于侵入于梨山组与下峰(岩)组的接触带。岩脉及其东部接触带见有金银元素化探异常分布，石英斑岩与银(金)矿的形成关系密切。

2.3 构造特征

区内的构造表现为一组呈北东向近平行展布的断裂，是崇安—石城北东向断裂一部分，为矿区主要控矿构造。主要有F1、F2、F3、F4、F6等5条断裂。其中规模最大的为F1、F3断裂，呈北东向斜贯矿区，在区内出露长3.50 km，两端延出区外，区内银(金)矿体均产于该两条断裂之间。在走向和倾向上具有舒缓波状，多阶段活动特征明显。断裂面多平滑、紧闭，常有大量阶步擦痕、构造透镜体、压性劈理及张性羽裂。断裂带内有碎裂岩和碎斑岩、压碎角砾岩，以碎裂岩为主，局部见梳状石英脉贯入，是先压后张的特征，为矿区主要控矿和容矿构造，主矿体K6等矿体就贮存在F1破碎带中。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

银(金)矿体除K18矿体产于F1断裂上盘的下峰组外，其余均贮存于梨山组上段，严格受北东向的断裂构造带或其次级断层控制。矿体呈透镜状、不规则脉状，个别具分枝复合现象，形态较简单。矿区共圈定银(金)矿体150个，其中工业品位以上银(金)矿体98个，低品位银(金)矿体52个。

3.2 矿石矿物特征

黄铜矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、辉银矿、自然银为主要矿石矿物，其中金主要贮存在晚期黄铁矿硫化物中；石英、绿泥石、绢云母、萤石等为主要脉石矿物。

矿石构造以稀疏浸染状-浸染状、多孔状-蜂窝状、晶簇-梳状构造(照片1-A、1-B)为主；矿石结构以交代-交代残余结构、他形-自形粒状、脉状-网脉状结构等、包含结构等为主(照片1-C、1-D、1-E、1-F)。

照片1 邵武水尾银(金)矿野外矿石特征及显微镜下典型照片

蚀变主要为硅化、铅锌矿化、黄铁矿化、绢云母化和萤石矿化。

基于野外观察的矿石类型及镜下矿物共生组合关系，将邵武水尾银(金)矿分为3个成矿阶段，即石英-黄铁矿成矿早阶段、硫化物黄铁矿-闪锌矿-方铅矿-黄铜矿-辉银矿-石英阶段主成矿阶段、石英-萤石晚成矿阶段(表1)。

4 样品采集及分析方法

矿物物理化学研究测试样品分别采集于水尾银(金)矿区ZK709、ZK710、ZK711、ZK802、ZK804中。流体包裹体测温在核工业北京地质研究院分析测试研究中心流体包裹体实验室完成，测试仪器为英国生产的LINKAM THMS600型冷热台，分析温度26℃，分析湿度50%，分析精度0.1℃，最高温度可达1 500℃。氢-氧同位素分析测试在北京科荟测试技术有限公司实验室完成，其中δD氢同位素测试在MAT-251 EM 型质谱计上测定值，测试误差±3‰；δ18O氧同位素分用BrF5 法提取矿物氧，在MAT 252型质谱仪上测定，测试误差±0.2‰[2-4]。S同位素样品测试在北京科荟测试技术有限公司实验室完成，采用VCDT 国际标准，在MAT - 251 质谱仪测定,分析误差为±0.2 ‰。

表1 邵武水尾银(金)矿成矿阶段及矿物生成顺序

Table 1 Metallogenic stage and mineral formation sequence of Shuiwei silver(gold)mine in Shaowu city

5 流体包裹体研究

5.1 岩相学分析

此次流体包裹体研究对象为黄铁矿-石英脉、闪锌矿-方铅矿-黄铜矿-石英脉、石英-萤石脉样品。通过显微观察，石英中含有比较丰富的流体包裹体，原生包裹体主要为成群分布(照片2-A)，以负晶形及椭圆形为主(照片2-B)；次生包裹体沿裂隙呈条带状分布(照片2-C)，以不规则或者长条形为主(照片2-D)。二者包裹体皆几乎呈透明无色的富液体包裹体，充填度10%～15%，大小主要集中在2～20 μm，加热后均一到液相。

照片2 邵武水尾银(金)矿流体包裹体镜下特征

5.2 显微测温及密度

温度-盐度测试分析结果(表2)，再利用显微测温数据分别做流体包裹体均一温度图(图2-A)和盐度直方图，结果显示流体包裹体均一温度和盐度有3个峰值，温度峰值分别为140～150℃、150～170℃、220～230℃，盐度峰值分别为1%～2%NaCl eq.、3%～4%NaCl eq.和7%～8%NaCl eq.(图2B)。其中温度220～230℃代表成矿早阶段(石英-黄铁矿阶段)，150～170℃代表主成矿阶段(黄铁矿-闪锌矿-方铅矿-黄铜矿-石英阶段)、140～150℃代表成矿晚阶段(石英-萤石阶段)。

表2 流体包裹体显微测温结果

图2 邵武水尾银(金)矿流体包裹体均一温度(A)和盐度直方图(B)

根据Shepherd等[5]提出的流体演化的趋势图(图3-A)，水尾银(金)矿温度盐度关系图显示(图3-B)，成矿早期阶段(200～240℃)为单纯冷却沉淀作用形成黄铁矿，成矿早期向成矿期演变及成矿期的过程中(150～200℃)为混合作用，造成盐度降低，形成黄铁矿-闪锌矿-方铅矿-黄铜矿-自然银；成矿期向成矿晚期演化过程中(140～150℃)，首先为沸腾作用，盐度升高，然后发生单纯冷却作用形成萤石-石英。

图3 水尾银(金)矿温度-盐度双变量图中流体的各种可能的演化趋势[5](A)及银(金)流体包裹体均一温度-盐度关系图(B)

6 同位素研究

6.1 氢-氧同位素

不同来源的流体具有不同的氢、氧同位素特征，而该惰性同位素在自然界中普遍存在，因此可以用来示踪流体来源[6]。由氢氧同位素组成(表3)可知，水尾银(金)矿床成矿流体δD=8.50‰～12.72‰，平均为10.35‰；δDv=-46.9‰～65.00‰，平均为-55.31‰；δD与δ18OH2O变化不大，范围较集中。利用流体包裹体均一温度平均值及Clayton[2]平衡方程计算获得与石英达到平衡时成矿流体的δ18OH2O值,计算获得成矿流体的δ18O水值在-5.25‰～-0.72‰。在δD-D18OH2O关系图(图4)中，早成矿阶段样品靠近岩浆水附近，流体演化到主成矿阶段和晚成矿阶段，逐渐向大气降水靠近。

综上所述，水尾银(金)矿床的早成矿阶段流体中岩浆水为主要来源，成矿流体演化到主成矿阶段和晚成矿阶段有大量大气降水参与。

表3 氢氧同位素组成

注：δ18OH2O计算采用分馏方程:δ18O石英-δ18O水=1000ln石英-水=3.38×106/T2-3.40，T=t+273。

图4 氢氧同位素组成投影图底图据(Taylor and Jr,1974[7])

6.2 硫同位素

硫同位素可以用来判断成矿物质的来源，不同物源区的硫同位素组成有明显差别，一般将其分为3种类型：地壳硫δ34S值为-5‰～11‰[8]，幔源硫δ34S值约为0±3‰[9]，混合硫是地幔来源的岩浆在上升过程混染了地壳物质[10]。一般情况下，与岩浆热液作用有关的矿床，δ34S变化范围较窄[11]。

水尾银(金)矿床硫同位素数据分析显示：δ34S值变化范围较窄(-2.35%～0.645‰)，平均值-0.55‰，说明硫同位素均一程度较高，并且硫源较稳定。结合氢-氧同位素特征，区内硫元素主要以地壳硫为主。

7 成矿机理

(1)流体包裹体研究表明，水尾银(金)矿的主成矿流体性质为低温低盐度H2O-NaCl 体系流体。氢-氧同位素分析显示，早成矿阶段流体以岩浆水为主，主成矿阶段和晚成矿阶段流体有大气降水大量参与。硫同位素研究表明，成矿物质来源于地壳硫。

(2)梨山组岩性以长石石英砂岩为主，根据区内钻孔采集的3件长石石英砂岩样品主微量元素显示(2)福建省闽北地质大队，福建省邵武市水尾矿区南矿段银(金)矿勘探及外围详查地质工作总结，2019。，该类岩石明显富Si、K，贫Ca，微量元素中Ag、Au、Cu、Pb、Zn含量均高于全省沉积岩背景值，特别是Ag、Au含量明显偏高(区内Ag、Au平均含量分别为1.084×10-6、6.709×10-9,福建省Ag、Au区域背景值分别为0.1×10-6、1.6×10-9)。梨山组长石石英砂岩富Si、富K以及富含矿化剂As等，为矿体的二次活化富集提供了有利条件；丰富的Ag、Au成矿元素，也为银(金)矿形成提供了丰富的物源基础；该类岩石性脆、易于破碎、裂隙发育、孔隙度大，为含矿热液活化、迁移、沉淀富集提供良好通道和有利空间。

(3)水尾银(金)矿区的石英斑岩沿着北东向断裂带上升侵入于梨山组，岩浆热液与梨山组围岩发生强烈的水岩反应，交代置换围岩中的成矿元素，使得梨山组中Ag、Au等有益元素进一步富集、活化、迁移。在成矿流体继续向上迁移的过程中，由于大气降水的大量加入与岩浆热液的进行混合，在降温减压作用下，成矿热液在北东向的次级断裂等构造有利部位中富集沉淀成矿。因此，成矿过程中石英斑岩主要提供热源和岩浆热液，梨山组主要提供成矿物质和矿化剂，大气降水与岩浆水的混合作用是主要成矿作用，北东向次级断裂构造是主要贮矿构造。

8 结论

(1)富液两相水溶液包裹体为水尾银(金)矿床主要包裹体类型， 220～230℃峰值代表成矿早阶段(石英-黄铁矿阶段)，150～170℃峰值代表成矿阶段(黄铁矿-闪锌矿-方铅矿-黄铜矿-自然银-石英阶段)、140～150℃峰值代表成矿晚阶段(石英-萤石阶段)。

(2)该矿床成矿流体从成矿早阶段到成矿晚阶段分别经历了单纯冷却作用、混合作用、沸腾作用、单纯冷却作用，其中与成矿密切相关的为大气降水混合作用。

(3)氢氧同位素研究显示，早成矿阶段流体以岩浆水为主，主成矿阶段和晚成矿阶段以大气降水为主。矿石硫同位素研究显示，成矿物质主要来自于地壳硫。

(4)水尾银(金)矿床属于浅成低温低盐度热液交代充填型银(金)矿床。

(5)北东向构造、梨山组上段长石石英砂岩和石英斑岩三者叠加出现的部位是区内找矿的有利地段。

致谢：本文得到福建省闽北地质大队杨兴甫高级工程师、许才炼工程师及水尾银(金)矿勘查项目组给予的大力支持和帮助，在此致以衷心感谢！