江西密坑山火山岩型铍矿的发现及其意义*

李晓峰 韦星林 邓宣驰 朱艺婷 叶林春 卢国安

1.中国科学院地质与地球物理研究所,中国科学院矿产资源研究重点实验室,北京 100029 2.中国科学院大学地球与行星科学学院,北京 100049 3.江西省地质局,南昌 330025 4.江西省地质局有色地质大队,赣州 341000 5.江西省地质局第七地质大队,赣州 341000

火山岩型铍矿床是指赋存于火山岩-次火山岩中,在成因上与高硅流纹岩和花岗斑岩有关的浅成低温交代或者脉状铍矿床(Barton and Young,2002;李晓峰等,2021,2022a,b;李晓峰和韦星林,2022)。火山岩型铍矿是金属铍重要的矿床类型,全球每年有80%以上的铍资源来自火山岩型铍矿(Foleyetal.,2012)。全球火山岩的分布虽然十分广泛,但是火山岩型铍矿床的分布却非常不均匀。火山岩型铍矿中往往伴生铀等其他关键金属元素,且大部分达到了综合利用程度,因此,火山岩型铍矿的寻找和发现不仅有利于解决铍资源安全供给问题,而且对于其他关键金属矿床的寻找也具有重要的借鉴意义。

我国东部中新生代火山岩地区火山岩型铍成矿作用及其找矿前景一直是地质学家关注的科学问题(中国科学院地质研究所,1963; 林德松,1982,1985,1992; 饶灿等,2022; 李晓峰和韦星林,2022; 李晓峰等,2022a,b)。李晓峰等(2022b)认为大兴安岭地区及其邻区的张家口组、满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组火山岩,以及东南部的南园组、鸡笼嶂组和鹅湖岭组火山岩具有良好的火山岩型铍矿成矿潜力,是寻找“构造体制转折型”铍矿的最佳火山岩层位。大兴安岭南缘冀北丰宁窟窿山火山岩型铍矿的发现为我国东部地区火山岩型铍矿寻找和发现提供了典型的案例(陈振宇等,2022)。2021年,笔者研究团队在密坑山火山岩区开展异常查证时,发现了铍异常富集现象,后期经多次调研,厘定了上湾、松岽和荣荆坝等三处铍矿化点。本文在前期工作的基础上,对该地区铍矿化点的矿化类型、铍矿物组成、铍成矿时代等进行了较为系统的研究,以进一步认识这些火山岩型铍矿的成矿地质特征,并为区域上火山岩型铍矿的进一步找矿勘查提供第一手资料。

1 密坑山地区火山岩型铍矿的发现过程

密坑山火山岩型铍矿位于江西密坑山陆相火山盆地的中东部,寻乌-安远火山构造盆地的东北缘。寻乌-安远火山构造盆地处于武夷山隆起的西南边缘,毗邻赣西南拗陷带,挟持在安远-鹰潭和石城-寻乌两条深大断裂之间,总体呈北北东向的椭圆形。密坑山火山盆地主要以密坑山-岩背岩体为中心(图1)。虽然对该地区的火山活动和火山岩序列有不同的认识(王孝荣和赖章忠,1991; 王德滋等,1993; 彭琳琳等,2020),但是总体来说,密坑山地区的岩浆活动包括陆相火山岩相、次火山岩相和侵入岩相。火山岩相和次火山岩相主要以下白垩统鸡笼嶂组流纹质凝灰熔岩、流纹岩、火山碎屑岩和碎斑熔岩为代表。暗灰色的英安质火山碎屑岩,主要分布于东部,而灰白色的流纹质火山碎屑岩和凝灰熔岩,分布于中西部(吴允兹等,1991)。该区出露的侵入岩以密坑山岩体为代表,岩性主要为钾长花岗岩、黑云母花岗岩和花岗斑岩等,呈环状岩墙和放射状岩瘤侵位于下白垩统鸡笼嶂组流纹质凝灰熔岩及火山碎屑岩中。邱检生等(2005)认为这些花岗岩是同一岩体的不同岩相,可进一步区分为粗粒、中细粒斑状及细粒三类,三者呈渐变过渡关系。江西地质局赣南地质队将密坑山花岗岩分为多斑巨粗斑细粒黑云母钾长花岗岩、斑状巨粗斑细粒黑云母花岗岩、少斑中粗斑细粒黑云母花岗岩和(含斑)细粒黑云母花岗岩等4种类型(彭琳琳等,2020)。虽然对这些火山岩、次火山岩和侵入体还存在不同的认识,但总体来说,密坑山地区的火山岩、次火山岩和侵入岩是同源岩浆在不同阶段分异的产物(朱正书,1990; 吴允兹等,1991)。该地区已发现多处锡矿床和锡矿化点,如:岩背、凤凰岽、淘锡坝、苦竹岽、矿背、密坑山等,其中岩背大型斑岩锡矿床赋存于含黄玉花岗岩与次流纹斑岩的内外接触带上(黄常立等,1997)。

图1 江西密坑山地区地质简图(据彭琳琳等,2020修改)

在南岭地区1:500000铍地球化学图上(陈希清和付建明,2012),在碛肚山-岩背一线发育明显一条近东西向的铍地球化学异常带,异常衬度最高可达14。该带异常元素组合为Sn-U-Be-Li-Y-Nb-F(鄢新华,1994; 廖显珍和梅勇文,1999; 陈伟等,2021),类似于火山岩型铍矿床地球化学元素异常的特点。该地区出露的鸡笼嶂组火山岩是寻找火山岩铍矿的有利层位(李晓峰和韦星林,2022; 李晓峰等,2022b),且有早白垩世花岗岩侵入到鸡笼嶂组流纹质凝灰熔岩及火山碎屑岩中;在该区的西北部和东南部还发育有旗形坑萤石矿和筠门岭萤石矿(李长江和蒋叙良,1991),说明该地区存在大规模的富氟流体的活动,可以为火山岩型铍矿的形成提供大量氟的来源,因此,该地区是寻找火山岩型铍矿的最佳地段,有望取得找矿突破(李晓峰和韦星林,2022; 李晓峰等,2022b)。

2021年4月笔者研究团队与江西地质局韦星林、江西地质局第七地质大队(原赣南地质队)卢国安、江西地质局有色地质大队叶林春等到密坑山地区上湾和松岽进行铍异常查证时,在上湾碎斑熔岩以及松岽凝灰岩破碎带中采集多个样品,发现单个样品铍含量最高可达106×10-6,U含量变化在3.55×10-6～29.9×10-6之间。后经中国科学院地质与地球物理研究所红外光谱实验室和中国地质科学院矿产资源所电子探针室分析测试,确认其中含有的铍矿物主要为绿柱石、硅铍石和羟硅铍石。2023年4月笔者团队再赴密坑山地区开展进一步的调研工作,补充采集样品22个,进一步化验分析,证实密坑山地区确实存在铍的富集矿化现象,含矿地质体主要为含黄玉硫化物石英脉。2023年8月,笔者团队和江西地质局第七地质大队分别对大湾和松岽铍矿化点开展了1:200和1:1000的地质剖面测量,对含黄玉硫化物石英脉的规模、大小和产状进行了系统的测量,以期对密坑山地区的铍矿化地质体及其特征有更为全面的认识。同期,在荣荆坝地区也发现类似的铍矿化富集现象。为了进一步了解该地区深部铍矿化地质特征与资源潜力,项目组在上湾实施了500m深钻探索工程。

2 密坑山铍矿化体地质地球化学特征

野外地质工作中,共发现上湾、松岽和荣荆坝等铍矿化点三处(图1),矿化地质体(脉)共约20余条。按照赋矿围岩岩石类型,含矿地质体主要有两种产状:(1)呈大脉、细脉、网脉状或团块状赋存于碎斑熔岩中(图2);(2)以蚀变破碎带形式呈脉状赋存于晶屑凝灰岩中(图3)。因此,本文将该地区铍矿化初步划分为两种类型:(1)碎斑熔岩中黄玉硫化物石英脉型铍矿化体(图4a-c);(2)凝灰岩中的破碎带蚀变岩型铍矿化体(图4d-f)。

图2 密坑山上湾铍矿化点PM1剖面图

图3 密坑山松岽铍矿化点PM2剖面图

为了确定这两种类型铍矿化地质体的地质地球化学特征,本文分别在上湾、松岽和荣荆坝等三处铍矿化体采集赋矿岩石(碎斑熔岩和凝灰岩)和矿石样品。首先在显微镜下观察,确定铍矿化地质体中的矿物组成、共生关系及其含量(表1),然后进行铍矿物化学成分分析(表2)。铍矿物电子探针分析在中国地质科学院矿产资源研究所成矿作用与资源评价重点实验室完成。使用的仪器为JXA-iHP200F场发射电子探针,加速电压10kV,束流50nA。Be元素分光晶体为LDE3H、峰位测量时间为50s、背景测量25s、标样为金属Be,其他元素使用矿物或氧化物作为标样,计数时间为20s/10s(峰位/背景),使用PRZ校正程序校正。赋矿围岩(碎斑熔岩、凝灰岩)和两种类型铍矿化体主要成矿元素和挥发分含量(表3)分析在加拿大Actlab实验室分析完成。元素B、F和Li2O分别使用PGNAA、FUS-ISE和FUS-Na2O2方法进行测量,其他元素则利用FUS-MS进行测量。

表2 江西密坑山铍矿化体主要铍矿物电子探针化学成分(wt%)

表3 江西密坑山火山岩型铍矿化点主要岩石及矿石成矿元素和挥发份组成(×10-6)

2.1 碎斑熔岩中黄玉硫化物石英脉型铍矿化体

碎斑熔岩中的铍矿化体主要见于上湾村及其附近地区,以及荣荆坝的钻孔中(图1)。虽然脉体与围岩碎斑熔岩接触界线较为清晰,但不存在截然的分界。已发现近20条黄玉硫化物石英脉。黄玉硫化物石英脉主要为烟灰色,多呈网脉状、细脉状及团块状(图4a-c)。脉体宽度变化较大,一般为1～15cm,最宽者可达30cm以上。脉体密度一般为5～15条/米,局部脉体密集处可达20～30条/米。脉体倾向261°～332°,倾角20°～79°;个别倾向95°～170°,倾角36°～52°(图2)。黄玉硫化物石英脉与碎斑熔岩的接触界线往往发育宽度0.5～1cm左右的弱蚀变晕。由于风化作用,黄玉硫化物石英脉在地表往往呈现黑褐色的条带(图4b)。该类型矿石整体呈灰-深灰色,具细脉浸染状和团块状构造(图4a,c),主要金属矿物有闪锌矿、方铅矿、锡石、黑钨矿、绿柱石、锡石、硅铍石和羟硅铍石;非金属矿物主要有石英、黄玉、黑云母、白云母和碳酸盐矿物等(图5a,b)。

图5 密坑山矿化地质体主要矿物组成

矿石矿物中铍矿物约占1%～2%,主要由羟硅铍石与硅铍石组成(表1、表2)。羟硅铍石多呈他形粒状或不规则状分布在变余钾长石斑晶和黑云母假晶中,粒径多在10×20～10×80μm之间,常见与交代黑云母、钾长石的白云母以及新生石英共生(图5a,b);硅铍石呈半自形短柱状-粒状,粒径多为15～50μm,被白云母与石英包裹;锡石含量一般小于1%,常为自形～半自形短柱状,粒径多为50～500μm,与半自形～他形粒状黄玉共生;黄铁矿、闪锌矿等金属矿物含量为3%～5%,粒径多在0.5～1mm之间,大多沿着石英、黄玉和锡石等矿物间隙充填;此外,在白云母化黑云母中还发育有极少量的黑钨矿与辉钼矿(图5a,b)。脉石矿物黄玉占6%～8%,主要以半自形-他形粒状沿石英、长石矿物间隙发育,且大多以集合体的形式不均匀地呈团状、细脉状分布;其余脉石矿物占84%～89%,其中石英可分为早、晚两期。早期石英普遍发育熔蚀边结构,而晚期石英多与白云母一同出现,且不均匀交代钾长石与黑云母,新生石英、白云母和残余钾长石及黑云母假晶构成变余花岗结构。与铍矿化有关的热液蚀变主要为黄玉化、白云母化、绿泥石化和碳酸盐化。该类型矿石中Be的含量一般在106×10-6～850×10-6,Sn含量一般在51×10-6～594×10-6(表3)。

另外,荣荆坝东侧深300多米的钻孔中黄玉硫化物石英脉中Be的含量高达976×10-6,说明在密坑山地区较大范围内,可能存在着类似铍矿化的现象。

2.2 凝灰岩中的破碎带蚀变岩型铍矿化体

在岩背锡矿南侧松岽公路沿线,发现凝灰岩中的陡倾斜破碎带(图4d)和低角度层间破碎带(图4e)中有铍矿化产出,我们称之为破碎带蚀变岩型铍矿化。此类矿化体呈脉状、扁透镜体状产出,宽度一般5～30cm,延伸6～10m,最大可达30m(图4d)。该类型矿石呈浅灰绿色(图4d,f)。热液蚀变矿物胶结、交代原岩碎屑,具细脉浸染状和角砾状构造。主要金属矿物有绿柱石、硅铍石、羟硅铍石、锡石、闪锌矿、方铅矿等(表1、表2);非金属矿物主要有石英、萤石、绿泥石、方解石等组成(图5c-h)。矿石含铍矿物约占0.4%～1.3%,主要由硅铍石、羟硅铍石与绿柱石组成(表1、表2)。羟硅铍石多数呈不规则状,极少数呈自形片状,粒径多为5～100μm,常见发育在萤石边缘与碳酸盐矿物发育部位,与绿泥石、白云母、方解石共生(图5c,d);绿柱石呈半自形短柱状-粒状,粒径多为5～50μm,被黄铁矿包裹; 黄铁矿、闪锌矿等金属矿物含量为11%～15%,粒径0.2～2mm不等(图5e-h)。黄铁矿呈半自形-自形粒状,含量约为2%～3%,主要充填于脉石矿物裂隙中,常被闪锌矿交代;闪锌矿含量较高,粒径在0.03～2mm之间,局部含量可达10%～14%,主要以他形粒状充填于脉石矿物裂隙或交代黄铁矿,少量黄铜矿呈乳滴状分布其中,与之构成固溶体分离结构;方铅矿与赤铁矿含量普遍小于2%。脉石矿物石英主要呈他形粒状,粒径在0.2～2mm不等,沿萤石粒间充填,含量在52%～54%之间;萤石呈他形粒状、脉状,粒径多在2mm以上,裂隙较为发育,含量为26%～28%;绿泥石呈细粒鳞片状,与细粒白云母、不规则状碳酸盐矿物构成脉状集合体、不规则状集合体穿切萤石并充填于萤石裂隙中;碳酸盐矿物多呈脉状,沿萤石边界发育。与铍矿化有关的热液蚀变主要为绿泥石化、萤石化、绢云母化和碳酸盐化。该类型矿石中Be含量一般在40×10-6～2790×10-6,含Sn一般在8×10-6～341×10-6(表3)。Be含量随着热液蚀变程度的增强而升高。

2.3 铍矿化地质体的地球化学特征

与大陆地壳相比,密坑山地区钾长花岗岩、碎斑熔岩以及凝灰岩等岩石均富集Nb、Sn、Zn、U、Th、Rb等元素,与火山岩型铍矿典型的微量元素组合特征基本相同。无论是碎斑熔岩中的黄玉硫化物石英脉型,还是凝灰岩中的破碎带蚀变岩型,矿化体均明显富集F、Li、Be、Sn、W、Zn、Cu、U、Th等元素(表3),亏损Na、K、Nb、Ta、Zr、Hf等大离子亲石元素。相对来说,破碎带蚀变岩型更加富F、B和Zn,而碎斑熔岩中则富Nb、Ta、Rb和W。这说明密坑山铍矿的成矿流体不可能来自碎斑熔岩本身,可能来自深部岩浆房分异演化的流体。

3 密坑山铍矿化体成岩成矿时代

为了确定密坑山铍矿化地质体的形成时代,本文分别选取赋存于碎斑熔岩和凝灰岩中两类铍矿化地质体开展定年工作。具体来说,选取碎斑熔岩(MKS-2)中锆石进行SHRIMP U-Pb定年确定碎斑熔岩的形成时代,选取碎斑熔岩中黄玉硫化物石英脉与铍矿物共生的锡石样品(MSK-2)和凝灰岩矿化体中与铍矿物共生的锡石样品(MSK-10)进行U-Pb定年。碎斑熔岩及其中的黄玉硫化物石英脉采自上湾(N25°15′41″、E115°39′38″);凝灰岩中破碎带蚀变岩型矿化体锡石样品(MSK-10)采自松岽(N25°15′06″、E115°40′41″)。

3.1 碎斑熔岩中锆石SHRIMP U-Pb年龄

锆石SHRIMP U-Pb分析在中国地质科学院北京离子探针中心完成。制样时先将锆石样品与标样锆石(年龄为417Ma)用环氧树脂固定、抛光,使锆石内部暴露。然后在透射光、反射光以及阴极发光扫描电镜下照相,以了解锆石的内部结构,选出最理想的供分析的锆石颗粒。分析流程和原理以及分析数据处理方法见简平等(2003)。

锆石样品MSK-2定年结果列于表4。由表4可知,样品MSK-2共分析14个锆石颗粒、14个测试点。锆石U和Th含量分别为362×10-6～8164×10-6和180×10-6～2833×10-6;Th/U比值变化于0.29～0.79。14个锆石颗粒获得的206Pb/238U加权平均年龄为136.4±1.8Ma(n=14,MSWD=0.45),206Pb/238U-207Pb/235U谐和年龄为136.4±1.8Ma(n=14,MSWD=0.45)(图6)。

表4 江西密坑山火山岩型铍矿化点碎熔岩锆石SHRIMP U-Pb年龄分析数据

图6 密坑山上湾火山岩型铍矿化点碎斑熔岩锆石U-Pb年龄谐和图

3.2 铍矿化体中锡石U-Pb年龄

锡石U-Pb 同位素定年在中国科学院地质与地球物理研究所多接收-电感耦合等离子体质谱实验室完成。制样时先将锡石样品用环氧树脂固定、抛光。然后在透射光、反射光以及阴极发光扫描电镜下照相,选取合适的锡石颗粒。所用仪器为美国Thermo Scientific公司iCAP TQ的ICP-Q-MS/MS质谱仪,激光剥蚀系统为193nm ArF准分子激光器,脉冲宽度为5ns,激光束斑为50μm,频率为8Hz(Yangetal.,2020)。实验中由于204Pb的离子信号较弱且在Ar气中有204Hg会对204Pb产生干扰,其含量难以准确测定。由于锡石中U 含量不高,积累的放射成因207Pb含量极少,本文采用207Pb代替204Pb对锡石U-Pb数据进行了Tera-Wasserburg 曲线投图,剔除Pb含量大于10×10-6的测点。采用锡石标样(SPG,206Pb/238U年龄=1540Ma)作为测量外标。锡石207Pb/206Pb-238U/206Pb Tera-Wasserburg曲线的数据计算与图形绘制均用Isoplot软件完成(Ludwig,2003)。

密坑山铍矿化体锡石LA-ICP-MS U-Pb年龄分析结果见表5。由表5可知,碎斑熔岩中黄玉硫化物石英脉(MKS-2)的锡石样品共测试40个点。Pb含量为0.171×10-6～5.400×10-6,Th含量为0.0001×10-6～0.4520×10-6,U含量为1.840×10-6～60.39×10-6;206Pb/238U变化范围为0.02040～0.06718,207Pb/235U变化范围为0.13908～5.15295,207Pb/206Pb变化范围为0.04853～0.60363。获得的207Pb/206Pb-238U/206Pb Tera-Wasserburg年龄为137.4±1.9Ma(MSWD=0.48)(图7a)。凝灰岩中黄玉硫化物石英脉(MKS-10)锡石样品共测试35个点,Pb含量为2.030×10-6～111.000×10-6,Th含量为0.0091×10-6～0.3220×10-6,U含量为15.60×10-6～73.20×10-6,Th和Pb变化范围相对较大;206Pb/238U变化范围为0.02254～0.72288,207Pb/235U变化范围为0.43477～84.94340,207Pb/206Pb比值变化范围为0.13937～0.81677。获得的207Pb/206Pb-238U/206Pb Tera-Wasserburg年龄为134.7±4.8Ma(MSWD=1.5)(图7b)。

图7 密坑山铍矿化体锡石U-Pb年龄谐和图

4 讨论

4.1 密坑山铍矿化体成岩成矿时代

中国东部已发现的火山岩型铍矿床(矿化点)成矿时代主要集中于以下三个时期:(1)晚侏罗世;(2)早白垩世早期;(3)晚白垩世早期。其中,早白垩世早期(140～130Ma)是我国东部火山岩型铍矿的重要时期,该期火山岩型铍矿又被称之为“构造转折型”铍矿床(李晓峰和韦星林,2022; 李晓峰等,2022b)。虽然前人在密坑山地区进行了大量的年代学研究工作,但多集中于火山岩、次火山岩和侵入岩的成岩时代,以及锡的成矿时代,而对与铍有关成矿作用的年代学则较少涉及(梁鹤等,2018; 陈伟等,2021; Liuetal.,2021; 彭琳琳等,2020)。密坑山岩体已有的成岩成矿年代学研究表明,密坑山钾长花岗岩锆石U-Pb年龄为138.5±1.1Ma(梁鹤等,2018);密坑山岩体黑云母花岗岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为136.10±1.60Ma～138.6±1.90Ma;岩背锡矿床锡石U-Pb年龄为128.16±0.87Ma(陈伟等,2021);Liuetal.(2021)利用锡石U-Pb年龄分别测得岩背锡矿、淘锡坝锡矿以及矿背锡矿的成矿年龄为133.5±1.7Ma～132.09±1.5Ma、136.7±1.4Ma～135.9±1.5Ma和135.1±4.0Ma,这些数据表明该地区的火山-侵入岩浆活动及有关的锡成矿作用均发生于早白垩世。

密坑山地区火山岩型铍矿化体主要有碎斑熔岩中黄玉硫化物石英脉型和凝灰岩中破碎带蚀变岩型两类。本文测试碎斑熔岩锆石U-Pb年龄为136.4±1.8Ma,稍晚于晶屑凝灰岩的年龄(139.2±0.7Ma,柳勇,2011),而与岩背花岗斑岩锆石U-Pb年龄(137.4±1.2Ma,梁鹤等,2018)和密坑山黑云母花岗岩的锆石U-Pb年龄(136.10±1.60Ma～138.6±1.90Ma,陈伟等,2021)基本相当。两类铍矿化体中与羟硅铍石共生的锡石U-Pb年龄分别为137.4±1.9Ma和134.7±4.8Ma,在误差范围内,表明两种类型铍矿化几乎同时形成,接近于或者稍晚于该地区晶屑凝灰岩和碎斑熔岩的U-Pb年龄。因此可以认为密坑山铍矿化体形成时代为早白垩世,是该地区同期火山-岩浆活动的产物。

4.2 对区域火山岩型铍矿找矿勘查的指示意义

密坑山地区铍的矿化与区域上火山岩浆作用在时间、空间和成因上有密切的联系。与火山岩型铍矿床有关的火山岩是岩浆分异演化晚期的产物,它们往往具有高硅、富碱(Na2O+K2O)、富Mn、富F,低TiO2、CaO和MgO、P2O5的特点;富集Li、Be、Rb、Cs、Mo、Nb、Zn、Pb、Ga、Sn等元素,Zr/Hf、Nb/Ta比值相对较低,而Rb/Sr比值相对较高(李晓峰等,2022a)。密坑山地区碎斑熔岩、凝灰岩以及钾长花岗岩均富集Li、Be、Rb、U、Nb、Pb、F等元素,Nb/Ta、Zr/Hf比值较小;稀土元素配分呈海鸥型,具有明显的四分组效应,具有显著的δEu负异常。这些特征表明密坑山地区火山岩-侵入岩经历了强烈的结晶分异作用(Liuetal.,2021)。吴允兹等(1991)认为这些火山岩既是成矿母岩,又是成矿围岩。火山岩、次火山岩和成矿流体均是同源岩浆在不同阶段分异的产物。朱正书(1991)认为该地区与锡矿化有关的花岗岩不应视为火山旋回晚期的火山岩类,特征元素的地球化学行为也表明花岗岩不像是火山岩的分异演化产物;他认为花岗岩应是火山旋回结束后,与又一期的区城构造运动相对应所产生的岩浆活动多阶段侵入于火山岩中的结果。这些说明密坑山地区存在多阶段的火山-岩浆活动,可以为铍的矿化提供物质和能量。

成岩成矿年代学表明,密坑山地区碎斑熔岩中黄玉硫化物石英脉型和凝灰岩中破碎带蚀变岩这两种类型火山岩型铍矿,成矿时代几乎相同或者相近,与火山岩碎斑熔岩的结晶年龄相同或稍晚。碎斑熔岩中黄玉硫化物石英脉和凝灰岩中破碎带蚀变岩的发育表明,在密坑山花岗岩侵位之后,至少有一期携带Be、Sn等成矿元素的富F热液流体活动。在密坑山火山盆地的东南侧发育筠门岭萤石矿,西北侧发育旗形坑萤石矿,均说明区域上F的活动比较明显,且较强烈,而F又是Be在成矿流体中的主要络合剂。F的存在不仅可以降低岩浆固熔相温度,有利于Be等成矿元素进入到热液中,而且也与Be络合,使成矿流体携带较多的金属Be,有利于Be的迁移和富集。初步研究表明,受控于密坑山火山-沉积盆地的岩背、淘锡坝、苦竹岽、凤凰岽、矿背、增坑和松岽等锡矿床、矿点都是早白垩世火山-侵入活动产物。铍的成矿作用与锡的富集沉淀具有明显的成因联系,锡、铍矿化与白云母化、绿泥石化、黄玉化、萤石化等蚀变关系密切。因此,围绕这些锡矿床、矿点的绿泥石化蚀变带,萤石化和碳酸盐发育的地段,可能是金属铍有利的富集部位。铍矿化点绿柱石、硅铍石和羟硅铍石等铍矿物常与闪锌矿和方铅矿等硫化物共生,说明金属铍的矿化与硫化物的富集也密切相关。这些铍矿物与硫化物共生的现象在密坑山火山盆地西部的碛肚山也有类似的情况(李思权,1996; Zhuetal.,2023)。

综上所述,密坑山火山盆地铍矿化点的发现与研究,不仅深化了对火山岩型铍矿成矿特征及成因认识,而且提供了火山岩型铍矿找矿选区选点可借鉴的路径:(1)区域上,中生代陆相火山构造盆地中有Be多元素化探异常显示的地段可作为主要成矿远景区;(2)具多期次岩浆喷发-侵入活动,并出现锡矿化、黄玉化、萤石矿化的中生代陆相酸性火山岩盆地是铍成矿及找矿重点工作区;如浙江的洋滨、广东的西岭等(刘昌实等,1993a,b; 沈渭洲等,1994a,b)。(3)火山盆地中火山岩区土壤化探测量圈定的Sn-Pb-Zn-Be-F-Nb-Y异常组合地段是野外查证主要目标区;(4)锡多金属矿区绿泥石化带叠加萤石-石英脉、铅锌矿化地段可能是铍矿化产出部位;(5)凝灰岩、碎斑熔岩分布区,化探异常地段发育且与上述成矿特征相关的面型或线型蚀变部位,富硫化物绿泥石化破碎带、黄玉硫化物石英脉、粘土化凝灰岩等为铍矿化标识地质体。

5 结论

(1)在密坑山陆相火山盆地发现上湾、松岽和荣荆坝等三处铍矿化点,可分为碎斑熔岩中黄玉硫化物石英脉型和凝灰岩破碎带蚀变岩型两种成矿类型。矿化体中主要含铍矿物为绿柱石、硅铍石和羟硅铍石。Be含量一般在40×10-6～2790×10-6之间。与铍矿化有关的热液蚀变主要为黄玉化、白云母化、萤石化、绿泥石化和碳酸盐化等。

(2)获得碎斑熔岩锆石SHRIMP U-Pb年龄为136.4±1.8Ma,两种铍矿化类型中与铍矿物共生的锡石U-Pb年龄分别为137.4±1.9Ma和134.7±4.8Ma,表明碎斑熔岩和凝灰岩中铍矿化体形成时间基本相同,且接近于或稍晚于该区碎斑熔岩和晶屑凝灰岩的U-Pb年龄,铍的成矿作用与火山岩浆活动密切相关。

(3)密坑山火山岩型铍矿的发现,不仅为在区域火山盆地中寻找该类型的矿床提供了依据,也为在发育斑岩型、次火山岩型锡矿地区寻找火山岩型铍矿提供借鉴。

致谢在野外考察过程中得到了江西省地质局有色地质大队张桂良总工、第七地质大队吴忠如总工、陈斌峰院长、谭友工程师以及广东天高矿业公司胡清华总工程师的大力支持;南昌工程学院黄诚博士、桂林理工大学余勇副教授参加了部分野外调研工作。铍矿物红外光谱和电子探针分析鉴定过程中得到了中国科学院地质与地球物理研究所李晓光高级工程师和中国地质科学院矿产资源研究所陈振宇研究员的大力帮助,在此对他们深表谢意!两位匿名审稿人和编辑部俞良军博士对本文提出了宝贵的修改意见和建议,作者表示诚挚的谢意!