福建泰宁何宝山金矿床地质特征及成因探讨

吴祖才

(福建省闽北地质大队， 福州，350000)

泰宁何宝山金矿地质工作开展较早，先后开展过区域地质调查、普查-详查。前人在该区做了大量的专题研究工作[1-4]，取得丰硕成果，但在成矿时代方面存在分岐。多数[5-7]认为何宝山金矿床形成于印支晚期-燕山早期，少数研究者[8-10]认为其形成于早震旦世晚期-晚震旦世的裂谷火山活动期。笔者在“福建省何宝山金矿田构造控矿系统研究及找矿靶区预测”项目研究的基础上结合前人资料对何宝山金矿床成因进行进一步研究和探讨，为寻找同类型矿床提供思路与借鉴。

1 区域地质背景

矿区位于武夷成矿带中部，北东向崇安—安远断裂带以及北北东向光泽—武平断裂带交会处东北侧[11]。主要出露新元古代万全(岩)群及侏罗纪、白垩纪—新生代等地层。新元古代万全(岩)群主要为黄潭(岩)组变质岩，岩石组合以灰白、灰绿色厚层-块状二长浅粒岩、黑云钠长变粒岩、钾长变粒岩、黑云二长变粒岩为主，夹白云石英片岩、黑云石英片岩。原岩以中酸性火山岩为主，夹砂泥质碎屑沉积岩，具不同程度混合岩化。地层中金元素平均含量为16.98×10-9，远高于地壳克拉克值，是该区重要金的矿源层[12]。

区内岩浆岩广泛分布，加里东期岩浆侵入活动较强烈，燕山期活动较弱。岩性以酸性的花岗岩为主，中性岩类少见，各期侵入岩与区域构造关系密切。

区内断裂构造广泛发育，以北东向断裂为主且规模最大，构成崇安—安远构造带中段主体构造，为该区重要的控岩、控矿断裂。主要由5条主干断裂组成，自东北向西南依次为坳上—南溪、朱口—泰宁、朱溪、南坑尾和叶家断裂构造(图 1)。区域内主要矿产有何宝山、长兴2个中型金矿床，梅桥南、五里亭2个小型金矿床，三湖、音山坑、肖家地等矿化点13处；金富街、音山小型砂金矿床2个，朱口、洋川砂金矿点2个和祁坑砂金矿化点1个矿化点。

图1 泰宁何宝山矿区区域地质矿产简图Fig.1 The schematic diagram of regional geology and mineral resources of Hebaoshan deposit in Taining county1-第四纪；2—新近纪佛昙组；3—晚白垩世赤石群崇安组；4—晚白垩世赤石群沙县组；5—早白垩世石帽山群寨下组；6—晚侏罗世南园组；7—新元古代黄潭(岩)组；8—燕山期钾长花岗岩；9—加里东期钾长花岗岩；10—加里东期石英闪长岩；11—实/推测不整合界线；12—实/推测地质界线；13—实/推测假整合界线；14—背斜；15—复式倒转向斜；16—向斜；17—倒转向斜；18—扭压性断层；19—张扭性断层；20—性质不明/推测断层；21—破碎带；22—片理/倾斜面理产状；23—金矿床；24—金矿点

2 矿区地质特征

2.1 地层

何宝山矿区出露地层较单一，大部分为新元古代黄潭(岩)组变质岩，仅在矿区东北侧存在少量第四纪冲洪积物。黄潭(岩)组变质岩包括黑云二长变粒岩、黑云钾长变粒岩、斜长变粒岩及斜长角闪变粒岩等，岩石具不同程度混合岩化，可见浅肉红色花岗质、长英质、伟晶质脉体形成条带状构造。第四纪冲洪积物自下而上为黏土层、砂层、砂砾层及砾质砂层盖层，并构成一级、二级、三级阶地，不整合于下伏黄潭(岩)组。

2.2 侵入岩

区内岩浆岩活动相对较弱，岩浆岩仅零星出露在矿区南部及北部。主要为加里东期钾长花岗岩和石英闪长岩。其中石英闪长岩呈中细粒-中粗粒花岗结构，块状构造，主要矿物为斜长石、石英、黑云母及少量角闪石等，副矿物包括榍石、锆石等；钾长花岗岩呈中细粒半自形粒状结构，局部有交代残余结构，块状构造，主要矿物为钾长石、石英、斜长石等，副矿物可见磷灰石、榍石等。

2.3 构造

何宝山矿区构造以断裂为主，按其展布方向，可划分为北东向、北西向、近南北向、东西向几组断裂。其中北西向规模最大，北东向、近南北向次之，仅局部发育东西向断裂。按断裂分布特征及其矿化关系可分为F1、F22条断裂带(图2)。

图2 泰宁何宝山矿区地质图Fig.2 Geological map of Hebaoshan deposit in Taining county1—新元古代黄潭(岩)组；2—加里东期钾长花岗岩；3—加里东期石英闪长岩；4—辉长岩脉；5—伟晶岩脉；6—石英脉；7—实/推测地质界线；8—实/推测断裂；9—矿体及编号；10—蚀变体

F1断裂带：位于矿区西北部，控制区内Ⅰ矿化带的分布，断裂带延伸长超过1 000 m，宽120～200 m，走向35°～55°，倾向南东，倾角35°～80°，其附近发育多条近平行的断裂。单条断裂走向延伸105～640 m，宽0.5～15 m，断面平整光滑，带内岩石为碎裂岩、角砾岩，常见挤压片理，部分见有梳状石英脉充填，在石英脉中见早期蚀变角砾岩，说明早期加里东期具挤压剪切作用(见挤压片理)碎裂岩；中期有张性特征梳状石英脉充填；晚期的挤压剪切作用叠加在前2期之上，表现为强烈的挤压片理，构造角砾岩具明显的定向排列。断裂破碎带中岩石均有不同程度的绢云母化、硅化、黄铁矿化。

F2断裂带：位于矿区中部和南部，控制着区内Ⅱ矿化带的展布，断裂带延伸长度超过1.55 km，宽2～250 m，走向325°～350°，倾向北东，倾角32°～45°，由一组北西-近南北走向的断裂组成。单条断裂走向延伸80～600 m，宽3～15 m。断面平整光滑平整；矿体部位后期叠加明显，说明至少经历2次构造变动。断裂带内岩性为构造角砾岩、碎裂岩，岩石蚀变强烈，主要为绢云母化、硅化、黄铁矿化，次有方解石化、黄铜矿化、绿泥石化。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

图3 泰宁何宝山金矿床Ⅱ带联合勘探线剖面图Fig.3 Section of II Joint Exploration Line of Hebaoshan deposit in Taining county

区内进行了普查-详查工作，圈定Ⅰ、Ⅱ 2个矿化带，均贮存于黄潭(岩)组变质岩中(图3)。其中Ⅰ矿化带受F1断裂控制，呈北东向展布，规模较小，延伸超过1 000 m，宽120～200 m，该带含矿性较差，圈定8个金矿体。其中以IAu5矿体规模最大，总体走向35°～55°，倾向南东，倾角35°～80°。矿体长80～560 m，倾向延伸59～192 m，单工程厚度0.82～2.71 m，工程品位1.46×10-6～16.74×10-6。Ⅱ矿化带总体受近南北向的F2断裂控制，空间上可分为南、北2段。北段矿化带延伸约1 000 m，宽100～250 m，走向北北西-北西，倾向北东；南段矿化带延伸超过550 m，宽2～35 m，走向北北东-近南北向，倾向东。该带矿化较强，圈定48个金矿体。其中以ⅡAu4、ⅡAu8为主矿体。ⅡAu4矿体走向北西、倾向北东、倾角32°～70°。矿体长720 m，倾向延伸53.0～561.0 m，单工程厚度0.81～8.23 m，工程品位1.00×10-6～21.57×10-6。ⅡAu8矿体走向北北西-北西向，倾向东，倾角30°～50°。矿体长170 m, 倾向延伸43.3～316.3 m，沿走向具明显的变化规律，即中间厚，两边薄。单工程厚度1.08～3.98 m，工程品位3.10×10-6～8.83×10-6。

矿体顶底板围岩以钾长混合花岗岩、混合质黑云斜长变粒岩及混合岩为主，容矿岩石有碎裂黑云斜长变粒岩、构造角砾岩、碎裂条带状混合岩，碎裂混合花岗岩等。矿体对围岩的选择不十分明显，但与控矿构造及裂隙带关系密切，所有的矿体均贮存于构造破碎带或其次级裂隙带中。

3.2 矿石特征

3.2.1 矿物组成

何宝山金矿床矿物组成较复杂，在镜下观察到金属矿物主要有黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿、赤铁矿、闪锌矿和方铅矿等，非金属矿物主要是石英。

3.2.2 矿石结构、构造

矿石主要有自形-半自形粒状结构、他形粒状结构、聚粒镶嵌结构、碎裂结构，而乳浊状结构、包含结构、交代残余结构较少见，偶见针状结构、(鳞)片状结构、胶状结构、细脉状结构。矿石主要有斑点-斑杂状构造、块状构造、不规则脉状、团块状构造、脉状-网脉状构造、浸染状构造、细脉浸染状构造。少数为角砾状构造。表生作用形成蜂窝状、多孔状构造。

3.2.3 矿石类型

矿石自然类型(1)福建省闽北地质大队，福建省泰宁县何宝山金矿田成矿规律与找矿预测研究项目报告，2015。：按矿石氧化程度划分为氧化矿石与硫化矿石；按矿石自然组合可划分为石英脉型矿石、石英-绢云母型矿石与石英-绢云母-方解石型矿石；按矿石构造划分为斑点-斑杂状矿石、团块状矿石、脉状-网脉状矿石与浸染状矿石；按容矿岩石类型划分为构造角砾岩型矿石、碎裂变粒岩型矿石、碎裂条带状混合岩型矿石与碎裂混合花岗岩型矿石。

矿石工业类型：划分为黄铁矿型金矿石及褐铁矿型(铁帽型)金矿石，其中以黄铁矿型金矿石为主。

3.3 围岩蚀变

矿区围岩蚀变强烈，以绢云母化、硅化和黄铁矿化为主，方解石化、黄铜矿化、绿泥石化局部可见，与金矿化关系最密切的是硅化、黄铁矿化和黄铜矿化。

矿区蚀变矿物组合为绢云母-石英；绢云母-石英-黄铁矿、黄铜矿-方解石，主要沿断裂带或裂隙带交代蚀变，前者在空间上的分布构成了区内矿化蚀变体，后二者叠加于前者之上，构成金矿体。金矿化与围岩蚀变具有明显的依存关系，蚀变微弱的断层破碎带基本不含金或含金量很低，蚀变作用较强并多期蚀变叠加地段金矿化较强。

硅化：区内硅化比较普遍，总体分为3期，早期硅化为粗大石英脉，出露于各岩体中，产状较稳定，轻微破碎，矿化迹象较少。中期硅化主要交代原岩碎粒，叠加在绢云母蚀变之上，呈致密的不规则团块或不规则脉状，在硅化脉和团块状硅化石英中或其旁侧见有以黄铁矿为主的金属矿物，该期蚀变与金矿化关系密切。晚期硅化主要受后期构造控制，呈脉状，交代作用微弱，偶见金属矿物。

黄铁矿化：包含2期，早期与金矿化关系密切的黄铁矿多以细脉状、浸染状、团块状集合体形式出现，富集于构造蚀变岩与围岩接触部位，石英脉内含量较少，多数为原生黄铁矿，少数氧化为褐铁矿。晚期黄铁矿含量较少。

黄铜矿化：局部见及，与金矿化关系密切，一般叠加在硅化、黄铁矿之上，黄铜矿化地段，往往出现富矿体，黄铜矿也是金矿物载体之一。

3.4 成矿阶段划分

根据野外及显微镜观察到何宝山金矿区矿物之间的穿插关系，矿物组合，以及矿石结构构造等特征。将何宝山金矿成矿阶段及矿物生成顺序可分为原生热液期和表生期2个成矿期(表1)。

表1 泰宁何宝山金矿成矿阶段及矿物生成顺序 Table1 ThemetallogenicstageandsequenceofmineralformationofHebaoshandepositinTainingcounty

3.4.1 原生热液期

该期是矿区的主成矿期，产出大量多金属硫化物可以分3个阶段。

石英-黄铁矿阶段：该阶段产出黄铁矿和石英细脉，同时围岩产出绢云母，该阶段是重要的金矿化阶段。

石英-多金属硫化物阶段：该阶段出现大量硫化物，主要为黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿等。硫化物以浸染状分布于石英脉中，同时出现多种多金属硫化物，金矿化显示相对黄铁矿成矿阶段较弱。

石英-碳酸盐阶段：该阶段属于原生热液末期，流体活动较弱，温度降低，大部分金属硫化物已沉淀，出现大量非金属矿物，主要形成石英、方解石和白云石等矿物，可见晚期非金属矿物穿插早期金属硫化物脉，属于成矿的晚期阶段，未见金矿化。

3.4.2 表生氧化期

区内经历后期抬升或剥蚀等作用，早期岩(矿)石出露于地表或近地表，并在氧气、水和二氧化碳氧化淋滤作用下，金属硫化物形成绿泥石、褐铁矿和孔雀石化等，具有蜂窝状结构特征。

4 矿床成因探讨

4.1 成矿时代

前人对何宝山金矿进行了年代学研究(2)福建省闽北地质大队，福建省泰宁县何宝山金矿区何宝山矿段普查地质报告，1992。，对矿化蚀变岩绢云母进行K-Ar年龄测定，分别为180～225 Ma，180.06～224.94 Ma；对含金石英脉中石英39Ar～40Ar测定年龄为195.1 Ma[13]，前人测试年龄与此次测试年龄数据近乎一致，说明了何宝山金矿主要成矿时代应该在印支晚期-燕山早期。

4.2 成矿物质和热液来源

4.2.1 氢氧同位素特征

此次工作通过测试何宝山金矿床不同期次石英中氢氧同位素，不同来源的流体具有不同的同位素组成特征，并根据[14]公式计算δ18OH2O，来分析成矿流体的来源(表2)。由表2可知，何宝山金矿第Ⅰ阶段成矿流体δ18OH2O为2.85‰～4.89‰；第Ⅱ阶段流体的δ18OH2O为0.25‰～4.13‰；第Ⅲ阶段流体δ18OH2O为-0.76‰。δD从早到晚变化不大，为-76.1‰～-87.9‰。在δ18OH2O-δD关系图中，3个阶段氢氧同位素组成投影点都比较集中，位于岩浆水和大气降水之间，其中Ⅰ、Ⅱ阶段距离岩浆水范围较近，晚期成矿阶段向大气降水一侧偏移(图4)。显示出流体来源于岩浆水和大气降水的混合作用。

4.2.2 硫同位素特征

硫同位素可以用来判断成矿物质的来源，不同物源区的同位素组成有明显差别，此次采集了具有代表性的硫化物样品，并对15个硫化物硫同位素分析，数据显示δ34S值为+2.9‰～+6.3‰(表3)；前人[5，13]测得何宝山黄铁矿δ34S值分别为+4.2‰～+8.4‰，δ34S为+4.2‰～+7.5‰，与此次结果近乎一致。可以发现矿区内硫源既有深源(幔源)，又有浅源(围岩)特点。结合野外地质特征与其他同位素特征，因此推测成矿硫源为深源岩浆或混合源。

4.2.3 铅同位素特征

此次测试何宝山金矿床铅同位素组成数据特征，可以看出铅同位素各比值变化范围区间很小(表4)，表面铅来源较单一。将铅同位素数据投入构造模式图中，所有样品落在上地壳与造山带之间，但测试的11个样品中，10个分布集中，1个分布较分散，表明各金属矿物质中铅同位素混合程度不一(图5)。

表3 泰宁何宝山硫同位素组成

表4 泰宁何宝山铅同位素组成

图5 泰宁何宝山金矿铅同位素构造模式图Fig.5 Pattern map of lead isotope structure of Hebaoshan gold deposit in Taining county

通过对矿区硫同位素和铅同位素组合特征分析，表明二者成矿物质主要来源于深源岩浆或混合源，且成矿物质在运移过程中受到地壳较弱的混染作用，表现为二者同位素整体较集中，局部分散。

4.3 成矿物理化学条件

依据成矿期次与阶段的划分成果，重点选取了何宝山矿床内3个不同阶段的石英脉作为成矿温压研究对象，共获得350多个原生流体包裹体测温数据。

4.3.1 包裹体类型

此次流体包裹体研究包括早期乳白色石英、中期与硫化物共生的烟灰色石英以及晚期与碳酸盐(方解石等)共生的石英。通过显微镜观察，3个时期中石英有较多原生包裹体和少量次生包裹体，呈群状、孤立状和串珠状线性分布(图6)，包裹体主要类型为气液两相包裹体(C)，未见含自矿物的包裹体。

图6 泰宁何宝山金矿区典型流体包裹体形态特征Fig.6 Morphological characteristics of typical fluid inclusions of Hebaoshan gold deposit in Taining countya—气液两相包裹体群状分布；b—次生包裹体线状分布，原生包裹体群状分布

4.3.2 测温结果

对研究区3期石英脉测温结果，可以看出3期石英脉均一温度绝大部分落在150～300℃，各期包裹体稍有不同(表5)。表明了该矿床可能经历了多期矿化，矿石矿物主要形成于中低温条件下。各期石英脉均一温度直方图(图7)

表5 泰宁何宝山金矿研究区流体包裹体测温

图7 泰宁何宝山金矿各期次石英脉均一温度直方图Fig.7 Uniform temperature histogram of quartz veins in each phase of Hebaoshan gold deposit in Taining county

4.3.3 盐度、密度、压力及深度估算

通过流体包裹体的冰点温度可以计算包裹体的盐度及密度，并通过投图或计算获得包裹体捕获时的压力，由于包裹体捕获压力只需要考虑静岩压力和静水压力，实际情况较复杂，目前所得到的成矿压力只是近似估算。

流体包裹体盐度：研究区测量的包裹体均为气液两相包裹体，根据Hall等提出的包裹体盐度-冰点公式进行计算：ω(NaCl)%=0.00+1.78Tm～0.044 2Tm2+0.000 557Tm3，其中：Tm为冰点温度。3期石英脉中包裹体盐度变化范围相对较大，盐度均值位于10%～15%，属于低盐度流体(图8)。

图8 泰宁何宝山金流体包裹体盐度分布图Fig.8 Salinity distribution map of Hebaoshan gold fluid inclusions in Taining countya—各期包裹体盐度频数直方图；b—包裹体均一温度-盐度散点图

将上述3个阶段脉石矿物(石英)中的流体包裹体均一温度及盐度均值投入温度-盐度-密度相图(图9)，得到早阶段石英脉流体密度为0.88 g/cm3，成矿中阶段石英脉流体密度为0.91 g/cm3，成矿晚阶段石英脉流体密度为0.96 g/cm3，流体密度随着成矿作用的进行具有不断加大的趋势，可能与成矿作用过程中对流体中的介质(水及挥发分)耗散作用较强有关，这与区内矿化构造带及附近出现大面积的围岩蚀变现象相吻合。

图9 流体包裹体NaCl-H2O体系T-W-ρ相图[16]Fig.9 T-W-ρ Phase diagram of fluid inclusion NaCl-H2O system

流体包裹体压力及成矿深度：根据测得的均一温度及计算出的流体包裹体盐度，利用流体压力经验公式P=P0Tm/T0[17]，来进行计算，其中P0=219+2 620ω(NaCl)，T0=374+920ω(NaCl)。计算得出，早阶段石英脉包裹体压力为28.1～33.3 MPa，平均30.7 MPa；中阶段石英脉包裹体压力为25.2～31.7 MPa，平均28.5 MPa；成矿晚阶段石英脉包裹体压力为17.0～18.1 MPa，平均17.6 MPa。

根据(孙丰月，2000)对构造成因脉状金矿成矿压力的研究，利用压力分段的方法进行计算。

①当P<40 MPa时，D(深度)=P/10；

②当40≤P<220 MPa时，D=0.0868/(1/P+0.00388)+2；

③当220≤P<370 MPa时，D=11+e(P-221.95)/79.097；

④当P>370 MPa时，D=0.033 138 5P+4.198 98。

利用上述公式，计算出成矿深度为2.52 ～3.17 km，属于浅成矿床。

综上所述，金矿床3个成矿阶段的石英无论是流体包裹体特征，还是成分、均一温度、盐度及密度等物化特征均具有明显区别。由于区内金矿床流体包裹体主体为气液两相包裹体和水溶液包裹体，气液两相包裹体均一温度为150～300℃，盐度为10%～15%，密度约为0.92 g/cm3，压力为25.2～31.7 MPa，形成深度为2.52～3.17 km，因此，最终将该矿床归为浅成中低温低盐度矿床。

5 结论

(1)何宝山矿区存在多组含矿构造，区内金矿体的空间分布及形态特征明显受断裂构造的控制；矿体产于变质岩中，与蚀变关系密切；(2)矿区成矿物质主要来源自深源岩浆或混合源，且成矿物质在运移过程中受到地壳较弱的混染作用；成矿硫来源于岩浆水和大气降水的混合作用，矿床是在浅成中低温环境下形成，矿床成矿于印支晚期-燕山早期。

本文是在“福建省何宝山金矿田构造控矿系统研究及找矿靶区预测报告”基础上撰写而成，在成文过程中得到胡荣华高级工程师的热情指导，在此深表感谢！