|
德興大型銅金礦集區(qū)的研究進(jìn)展和成礦模式 王國光1，倪培1，趙超1，姚靜1，李利1，趙丹蕾1，朱安冬1，胡金山2 1 南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國家重點(diǎn)實驗室，地質(zhì)流體研究所，地球科學(xué)與工程學(xué)院 2 江西有色地質(zhì)勘查四隊 第一作者簡介：王國光，副教授，主要從事華南銅金鉬礦床研究 導(dǎo)讀： 德興礦集區(qū)不僅有全國著名超大型德興銅礦，還有超大型金山金礦等礦床！德興銅礦是亞洲最大的露天銅礦，中國最大的在產(chǎn)銅礦。在其周圍不足200km2的范圍內(nèi)，已探明儲量并開發(fā)的礦產(chǎn)達(dá)30多種，其中銅儲量達(dá)1100多萬噸，金儲量超過600噸，還有大量的鉛鋅和鉬資源等。德興礦集區(qū)是中國單位面積銅金礦化異常最為集中的地區(qū)之一，堆積了巨量銅金等多金屬，其成礦過程和成因模式一直吸引著地質(zhì)學(xué)家和礦床勘查專家的廣泛關(guān)注。王國光等通過研究，提出德興礦集區(qū)由兩套成礦系統(tǒng)組成，分別是造山型金成礦系統(tǒng)和斑巖-淺成低溫?zé)嵋盒豌~金多金屬成礦系統(tǒng)。前者成礦物質(zhì)來自富金的新元古代雙橋山群基底地層，成礦流體主要為富CO2的變質(zhì)流體；后者形成時代為約170Ma，古太平洋板塊開始向華南大陸俯沖，導(dǎo)致贛東北深大斷裂活化，引發(fā)新元古代形成的富銅金的初生地殼重熔再造，形成德興Cu-Au-Mo礦和銀富集。內(nèi)容提綱 3 德興礦集區(qū)研究進(jìn)展和成礦模式3. 2 燕山期斑巖-淺成低溫?zé)嵋盒统傻V系統(tǒng)3. 3 區(qū)域地質(zhì)背景和成礦模式0 引言 中國東南部是我國有色金屬（Cu-Pb-Zn）、稀有金屬（W-Sn-Nb-Ta）、貴金屬（Au-Ag）和鈾礦的重要礦產(chǎn)地，礦化集中程度舉世矚目。其中，銅金成礦作用最發(fā)育的是長江中下游成礦帶和欽杭成礦帶北東段。德興大型銅金礦集區(qū)位于欽杭成礦帶北東段，素有“金山”、“銀城”、“銅都”之美譽(yù)，已探明儲量并開發(fā)的礦產(chǎn)達(dá)30多種，其中銅儲量達(dá)1100多萬噸，金儲量超過600噸，尤以大型-超大型的金山金礦、德興斑巖銅（金、鉬）礦和銀山銅鉛鋅金銀多金屬礦最為著名。1958年開始建造的德興銅礦，是中國東部最大斑巖銅礦，銅金屬量900萬噸，伴生金215噸，伴生鉬30萬噸；銀山銅鉛鋅（金銀）礦床的銅金屬量105萬噸，伴生金107噸，鉛鋅107萬噸，伴生銀3445噸；金山金礦是江西省發(fā)現(xiàn)的第一個大型巖金礦床，金儲量超過200噸。在德興礦集區(qū)長約20km、寬約10km的三角地域內(nèi)，擁有巨量堆積的銅金等多金屬，因此構(gòu)成了中國東南部單位面積銅金礦化異常最為集中的地區(qū)之一，其成礦過程和成因模式一直吸引地質(zhì)學(xué)家的廣泛關(guān)注。近年，對德興礦集區(qū)的地質(zhì)找礦不斷取得突破，預(yù)示著德興地區(qū)巨大的找礦潛力。其中，銀山礦開展的全國危機(jī)礦山接替資源找礦項目中取得了突破，在原有礦體深部的勘查中，新增銅54萬噸、鉛鋅22萬噸、銀698噸、金57噸、硫603萬噸，相當(dāng)于新探獲1個中型銅礦、1個中型鉛鋅礦、1個中型銀礦和1個大型伴生金礦。金山金礦及其外圍找礦也不斷取得突破，如在金山金礦田的西蔣金礦深部找礦取得突破，已將該中型金礦增儲到大型金礦（截止2014年12月，西蔣金礦查明工業(yè)礦金的金屬量15.77噸，平均品位5.7g/t；低品位礦9.1噸，平均品位1.58g/t）；另據(jù)江西省地礦廳2018年報道，江西有色地質(zhì)勘查四隊在金山金礦田水石鎢礦區(qū)（實際是金山金礦主礦體向北部和深部延伸部位）查明工業(yè)礦金的金屬量10噸，低品位礦金的金屬量7噸，礦床查明黃金資源量接近大型規(guī)模；此外，贛東北地質(zhì)隊在德興礦北西側(cè)的張家畈金成礦遠(yuǎn)景區(qū)開展的鉆探工作，在深部發(fā)現(xiàn)了浸染狀斑巖型金礦化，顯示了一定的成礦潛力。前人在不同時期對德興礦集區(qū)開展了相關(guān)的研究，深化了對德興礦集區(qū)的礦床成因和成礦規(guī)律的認(rèn)識。如，20世紀(jì)，《德興斑巖銅礦》和《銀山銅金鉛鋅銀礦床》兩本專著以及有關(guān)地質(zhì)單位的勘查報告都系統(tǒng)的總結(jié)了礦床地質(zhì)特征和找礦標(biāo)志等，是研究該地區(qū)不可或缺的基礎(chǔ)資料。2000年以來，不同學(xué)者雖然根據(jù)其自己的研究成果，對德興礦集區(qū)的成礦流體特征、構(gòu)造環(huán)境、成礦物質(zhì)來源、成礦時代和成礦系統(tǒng)劃分等方面進(jìn)行了較好的總結(jié)歸納，但對如下一些關(guān)鍵科學(xué)問題仍存在分歧：如德興和銀山礦的形成時代、成礦物質(zhì)來源、成礦流體特征和成因聯(lián)系，金山金礦的流體特征、形成時代、礦床類型以及與德興銅礦的成因聯(lián)系等。此外，近年來，德興礦集區(qū)地質(zhì)找礦工作不斷取得突破，為礦床成因的探討提供了全新的地質(zhì)證據(jù)。為此，有必要針對上述存在爭議的問題，結(jié)合本課題組近年來的研究成果，以及地質(zhì)找礦的新發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步總結(jié)德興大型銅金礦集區(qū)的研究進(jìn)展，提出一個新的成礦模式。1 區(qū)域地質(zhì)背景 華南是由揚(yáng)子與華夏地塊在新元古代沿著江山-紹興斷裂帶碰撞拼貼而成。欽杭（欽州-杭州）帶既是揚(yáng)子與華夏地塊的構(gòu)造拼貼部位，也是有利的成礦部位，形成了著名的欽杭銅金鈾鎢錫多金屬成礦帶，其北東段更是以大規(guī)模的銅金礦化為特色，德興礦集區(qū)是欽杭帶北東段銅金巨量富集的最佳范例（圖1）。
圖1 江西省德興大型銅金礦集區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)圖 在大地構(gòu)造位置上，江西德興大型銅金礦集區(qū)位于揚(yáng)子地塊東南部，贛東北深大斷裂帶北西側(cè)。德興地區(qū)的區(qū)域地層呈現(xiàn)典型的雙元結(jié)構(gòu)，下部為中新元古代的基底地層——雙橋山群淺變質(zhì)巖，上部為中生界侏羅系鵝湖嶺組的陸相火山凝灰?guī)r，其他大部分地層缺失。雙橋山群為一套巨厚的淺變質(zhì)火山巖建造、火山沉積建造和濁流建造所組成的復(fù)合建造，以綠片巖相為主，局部見角閃巖相，屬活動大陸邊緣海盆沉積的變質(zhì)巖。雙橋山群的下部為一套淺變質(zhì)的砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)及凝灰質(zhì)巖系，上部為海相火山噴發(fā)沉積的細(xì)碧角斑巖系。德興地區(qū)雙橋山群金背景值高，金山金礦區(qū)雙橋山群的上亞群金含量最高，平均豐度為25.5X10-9，這為德興地區(qū)金礦化提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。通過LA-ICP-MS分析沉積巖中的碎屑鋯石，獲得的最大沉積U~Pb年齡為約815Ma。德興礦集區(qū)的火山巖主要出露于德興孔家-德興銀山一帶，構(gòu)成NE向火山盆地。區(qū)域火山巖主要由一套噴發(fā)相火山碎屑巖、集塊巖-火山角礫巖-凝灰?guī)r組成，總厚200m至1000m多，底部有一層千枚質(zhì)礫巖，不整合覆于雙橋山群之上，構(gòu)成中侏羅統(tǒng)鵝湖嶺組。火山巖層中沉積巖夾層少見，熔巖少見。火山巖沿NE向斷裂帶及旁側(cè)或NE、NW向斷裂交匯處產(chǎn)出，屬裂隙式-中心式噴發(fā)。通過LA-ICP-MS分析火山巖中的鋯石U-Pb年齡，獲得的火山作用活動時間為175-166Ma。德興地區(qū)除了火山巖呈帶狀覆蓋在區(qū)域中部外，還發(fā)育次火山巖和淺成侵入巖呈小巖株、巖脈零星散布于全區(qū)。區(qū)內(nèi)晉寧期的巖漿活動以蛇綠巖套和伴生的基性-中酸性侵入巖為特征，形成時代為大約1.0Ga。燕山期的巖漿活動主要集中在中侏羅世，影響范圍較大的中酸性-酸性陸相火山-次火山作用發(fā)生在火山-次火山熱液型銀山銅金鉛鋅銀礦床范圍內(nèi)，小巖株則分布在德興斑巖銅礦范圍內(nèi)。德興地區(qū)其南東側(cè)為贛東北深大斷裂帶，北西側(cè)為樂安江深斷裂帶。同時，德興地區(qū)發(fā)育著泗洲廟復(fù)向斜，銀山背斜等褶皺構(gòu)造。斷裂構(gòu)造則主要為北北東方向最為發(fā)育，同時見到北西西方向斷裂。這些褶皺和斷裂構(gòu)造的交匯處，控制著德興銅礦和銀山銅鉛鋅金銀多金屬礦床的火山巖、次火山巖以及礦體的空間分布。德興地區(qū)還發(fā)育不同層級的韌性剪切帶，區(qū)域范圍內(nèi)的一級剪切帶為NE向的贛東北韌性剪切帶和樂安江韌性剪切帶。在兩個大型的韌性剪切帶之間，發(fā)育著一系列走向NE傾向NW的次級剪切帶，包括江光-富家塢韌性剪切帶和八十源-銅廠韌性剪切帶。此外，還發(fā)育第三級韌性剪切帶，如金山韌性剪切帶、陽山韌脆性剪切帶和蛤蟆石韌脆性剪切帶等，這些三級的韌性剪切帶控制著德興地區(qū)的金山金礦、西蔣金礦、蛤蟆石金礦等韌性剪切帶型金礦床的分布。2 礦區(qū)地質(zhì) 2.1 江西德興銅鉬金礦田 德興銅礦田包括銅廠、富家塢、朱砂紅3個大型銅鉬金礦床，其中銅廠規(guī)模最大，目前銅廠和富家塢礦床已經(jīng)被開采，朱砂紅礦至今尚未開發(fā)。礦田內(nèi)主要的賦礦圍巖為新元古代雙橋山群淺變質(zhì)巖，成礦相關(guān)的花崗閃長斑巖與其呈顯著的侵入接觸關(guān)系。成礦地質(zhì)體為3個獨(dú)立的花崗閃長斑巖體（銅廠、富家塢和朱砂紅巖體），呈小巖株形式分布。成礦相關(guān)的斑巖體呈似筒狀巖株的形式產(chǎn)出，沿北西西方向分布，單個巖體向北西深部傾伏。礦田內(nèi)的斷裂構(gòu)造為NW向的區(qū)域性橫張斷裂帶、NE~NNE向的斷裂、以及以巖體為中心的放射狀和同心環(huán)狀分布的斷裂裂隙。主礦體的三分之二賦存在新元古代雙橋山群圍巖中，三分之一賦存在成礦斑巖體內(nèi)。礦化深度垂深達(dá)1200m，主礦體規(guī)模巨大、形態(tài)規(guī)整、產(chǎn)狀穩(wěn)定。3個礦床的礦體特征呈一定的遞變性，即從礦田北西端的朱砂紅礦床、經(jīng)過中部的銅廠礦床、再到南東端的富家塢礦床，礦體的傾角由陡變緩，形態(tài)由復(fù)雜變簡單，礦石銅鉬品位由貧變富，礦床剝蝕程度由淺變?yōu)橹械?。礦田范圍內(nèi)，熱液蝕變強(qiáng)烈，并且顯示明顯的空間分帶，體現(xiàn)在巖體內(nèi)部發(fā)育強(qiáng)烈的鉀化（鉀長石-黑云母-磁鐵礦組合為代表），巖體與圍巖的接觸帶的黃鐵絹英巖化（黃鐵礦-石英-絹云母-綠泥石組合）和外圍的青磐巖化（綠泥石-黃鐵礦-碳酸鹽-鏡鐵礦組合）。朱訓(xùn)等（1983）曾提出了弱“巖體中心式”+強(qiáng)烈“接觸帶中心式”蝕變，實質(zhì)上與經(jīng)典的斑巖銅礦的蝕變空間分布有諸多相似之處。成礦作用可以劃分為多個期次，顯示了復(fù)雜的流體活動歷史，包括成礦早期的石英-磁鐵礦脈、無礦石英網(wǎng)脈、石英-鉀長石脈和黑云母暗色脈；主成礦期的石英-黃鐵礦-黃銅礦脈、石英-輝鉬礦脈、石英-黃鐵礦-黃銅礦-輝鉬礦脈和薄膜狀輝鉬礦；主成礦晚期的石英-黃鐵礦-黃銅礦-碳酸鹽大脈；成礦晚期的晶簇狀石英和角礫狀石英等。成礦期次與圍巖蝕變大體對應(yīng)，鉀化總體對應(yīng)于成礦早期，強(qiáng)烈的黃鐵絹英巖化對應(yīng)于主成礦期，青磐巖化則對應(yīng)于成礦晚期（圖2）。
1-新元古代雙橋山群淺變質(zhì)巖；2-中侏羅世花崗閃長斑巖；3-背斜；4-向斜；5-斷層；6-蝕變界線；7-鉀化蝕變；8-黃鐵絹英巖化蝕變；9-青磐巖化蝕變 2.2 江西銀山銅金鉛鋅銀礦床 銀山礦區(qū)的地層為新元古界淺變質(zhì)雙橋山群基底地層以及中侏羅統(tǒng)鵝湖嶺組流紋質(zhì)-英安質(zhì)火山巖蓋層，后者不整合覆蓋與前者之上。脈狀銅鉛鋅金銀礦體主要產(chǎn)出于雙橋山群變質(zhì)巖中，也有少部分似層狀鉛銀產(chǎn)出在鵝湖嶺組火山巖與雙橋山群變質(zhì)巖的接觸部位。礦化主要與銀山火山-次火山巖有關(guān)。與鉛鋅礦化相關(guān)的北山石英斑巖屬于第一旋回的次火山相巖石（172Ma），與銅金礦化相關(guān)的九銅區(qū)英安斑巖屬于第二旋回產(chǎn)物（170Ma），第三旋回以小規(guī)模的閃長玢巖脈為特征（166Ma），礦化微弱，僅分布在西山火山機(jī)構(gòu)（圖3）。
圖3 江西銀山礦銅金鉛鋅銀礦床地質(zhì)平面圖
礦區(qū)控礦構(gòu)造的主體是由新元古代雙橋山群的基底淺變質(zhì)巖系構(gòu)成的銀山背斜。該背斜兩翼陡峻，核部緊閉，樞紐走向NE_NNE，向北東傾伏。此外，背斜NW翼發(fā)育一系列近東西向的順層裂隙，背斜SE翼則發(fā)育一系列NNW向及NNE向的斷裂裂隙。銀山礦床另一重要的構(gòu)造為西山火山機(jī)構(gòu)（圖4），其平面上呈NE向延伸的橢圓形，剖面上呈漏斗狀，接觸面產(chǎn)狀陡立，向南東傾斜。火山口周邊，特別是東側(cè)發(fā)育環(huán)狀與放射狀裂隙系統(tǒng)。這些火山構(gòu)造，或與早期形成的裂隙復(fù)合，或疊加在早期形成的裂隙之上，控制了銀山礦床巖漿侵入、熱液侵位及成礦作用。
圖4 銀山礦的西山破火山口（拍攝方向為從南向北）
銀山礦床的礦體形態(tài)主要為脈狀的銅金礦和鉛鋅銀礦，產(chǎn)出形式主要是受到斷層構(gòu)造控制，形成脈狀和細(xì)脈狀的礦體，礦體產(chǎn)狀較陡，傾角多為65°~85°。全礦區(qū)共有數(shù)百條礦體，主礦體數(shù)十條，長度在400~600m，最長1100m，厚度在5-10m。銅金礦體主要分布在3號英安斑巖和13號石英斑巖的周圍，走向近東西為主。銅金主成礦期以黃鐵礦-黃銅礦-石英脈和黃鐵礦-砷黝銅礦-黝銅礦-黃銅礦脈為特征。鉛鋅銀礦體主要分布在北東部的九龍上天鉛鋅銀（銅）礦區(qū)和最北部北山鉛鋅銀區(qū)，北山區(qū)5號石英斑巖與鉛鋅礦化關(guān)系密切。北山區(qū)鉛鋅礦的礦體總體走向為近東西向，傾向南為主；在銀山背斜南東翼的九龍上天區(qū)東大巷的礦體走向為南北向到南東方向，傾向西為主。鉛鋅銀礦化期以形成大量的閃鋅礦-方鉛礦-石英-方解石脈為特征。銀山礦的圍巖蝕變包括黃鐵絹英巖化、絹英巖化、碳酸鹽化、綠泥石化等，這些蝕變與銅金礦脈和鉛鋅銀礦脈的形成密切相關(guān)。2.3 江西金山金礦田 金山金礦田北與著名的德興銅礦田毗鄰。礦田呈NEE向展布，長12km、寬約5km，面積約60km2，已經(jīng)探獲金資源儲量202.5噸。礦田內(nèi)自西向東依次分布有八十源、西蔣、石塢、漁塘、水石塢、金山等10余處礦床（點(diǎn)）。其中金山金礦為特大型礦床，西蔣（也稱為花橋）和石塢金礦為大型礦床，水石塢和漁塘金礦（也稱為石碑）則為中型礦床（圖5）。
1-第四系；2-白堊系石溪組雜砂巖、含沙礫巖；3-上元古界登山群砂質(zhì)板巖、變質(zhì)碎屑礫巖；4-新元古界雙橋山群淺變質(zhì)巖；5-綠泥石化-綠簾石化；6-閃長玢巖；7-早古生代閃長巖；8-早古生代花崗閃長巖；9-新元古代玄武巖；10-輝綠巖；11-石碑-西源嶺背斜軸；12-韌性剪切帶；13-金礦體礦田內(nèi)大面積出露中元古界雙橋山群淺變質(zhì)巖系，為一套淺變質(zhì)的火山碎屑沉積巖夾大量的基性火山熔巖。主要由粉砂質(zhì)板巖、凝灰質(zhì)板巖、綠泥絹云板巖、砂質(zhì)千枚巖、變質(zhì)雜砂巖、沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)千枚巖、變質(zhì)安山玄武巖等組成。地層總體走向北東，傾向南東110°~130°，傾角10°-35°，成一單斜層序產(chǎn)出。礦田范圍內(nèi)巖漿活動微弱，僅見輝石閃長巖和輝綠巖兩種巖石類型，呈巖瘤、巖脈、“巖塊”沿斷層和剪切帶零星分布。筆者曾經(jīng)根據(jù)地質(zhì)圖上標(biāo)記的輝石閃長巖的位置，在地表進(jìn)行追索，但由于地表植被覆蓋嚴(yán)重，沒有找到其露頭。該巖體目前尚無精確的年齡數(shù)據(jù)報道。金山韌性剪切帶推覆變形變質(zhì)帶控制著金山金礦田的分布，礦田內(nèi)韌性剪切帶總體走向北西，傾向北東、北北東，呈疊瓦狀分布，北東往南西展布茅嶺、金山-朱林、西蔣-石碑和金山口四條韌性剪切帶，其相鄰垂距為20~100m。其中金山-朱林和西蔣-石碑韌性剪切帶是礦田內(nèi)主要工業(yè)礦床的定位構(gòu)造。金礦體賦存在剪切帶中，主要呈層狀或似層狀順層分布，產(chǎn)狀與圍巖片理一致。礦體在地表延伸8km以上，總體向北緩傾，地下延伸達(dá)500-800m以下。礦體分兩種類型：超糜棱巖型和石英脈型，其中以前者礦石品位低而儲量大（占總儲量70%）為特征，而后者以礦石品位高和以明金出現(xiàn)為特征。超糜棱巖型礦體呈層狀或似層狀分布在韌性剪切帶中，礦體與圍巖沒有明顯的界線，礦體與地層片理近于平行。石英脈型礦脈呈透鏡狀，單體長幾到幾十米，厚度小于1m，脈體與圍巖界限清晰，近脈圍巖Au的含量均較高。原生礦石中金主要為自然金，成色高；金屬硫化物以黃鐵礦為主，次為毒砂、閃鋅礦、黃銅礦、方鉛礦等；脈石礦物以石英、云母、綠泥石、鈉長石、鐵白云石為主。成礦相關(guān)的熱液圍巖蝕變主要包括硅化、碳酸鹽化、絹云母化、綠泥石化和黃鐵礦化等。3 德興礦集區(qū)研究進(jìn)展和成礦模式 3.1 新元古代造山型金礦成礦系統(tǒng) 造山型金礦具有十分重要的經(jīng)濟(jì)價值，該類型金儲量至少占了世界總儲量的30%，世界上現(xiàn)已查明的大于500噸的巨型金礦中有17個屬于造山型金礦。造山型金礦往往形成較早，容易受到后期熱液活動的疊加改造，而導(dǎo)致礦床成因認(rèn)識模糊不清。盡管金山金礦田內(nèi)沒有燕山期巖體出露，但是由于其靠近巨型的德興斑巖銅礦，這導(dǎo)致前人對金山金礦田的成因解釋有很大爭議。前人對金山金礦的成因模式提出了很多不同的解釋：如金山礦床是新元古代韌性剪切帶型（或造山）金礦床，新元古代和加里東兩階段韌性剪切帶型金礦，新元古代韌性剪切帶型金礦床為后期熱液疊加，加里東期韌性剪切帶型金礦床，與隱伏侵入體有關(guān)的淺成熱液礦床，侏羅紀(jì)大型德興斑巖銅礦床遠(yuǎn)端區(qū)的衛(wèi)星礦床。為此，金山金礦田的成因認(rèn)識爭議很大。3.1.1 成礦構(gòu)造 成礦早期NNW方向主壓構(gòu)造應(yīng)力場，造成NW方向韌性推覆剪切。成礦早期形成了灣家塢礦段的超糜棱巖型礦體，其礦體產(chǎn)狀與本期的擠壓面理產(chǎn)狀一致，為NW走向、NE傾向，傾角較緩。表明超糜棱巖型金礦體可能是在本期推覆型的動力變質(zhì)作用過程中形成的。成礦晚期NE-SW向逆時針力偶作用，造成NE方向韌性左行走滑剪切。成礦晚期的構(gòu)造形成了NE走向的陽山礦段和灣家塢礦段V7礦體的含金石英脈型礦體。陽山礦段的左行韌剪變形的黃鐵礦壓力影構(gòu)造以及灣家塢礦段中V7礦體的糜棱巖中S-C面理都揭示了NE走向的走滑剪切作用（圖6）。
圖6 金山金礦灣家塢礦段NWW走向和陽山礦段NE向走滑型韌剪變形構(gòu)造顯微照片
(a、b)灣家塢礦段0米312線超糜棱巖型V1礦體；(c)陽山礦段石英脈型金礦體中石英透鏡體o型不對稱構(gòu)造；(d)灣家塢礦段V7石英脈型金礦體中糜棱巖中S-C面理 3.1.2 成礦流體特征 對于造山型金礦而言，成礦流體研究是認(rèn)識礦床成因的關(guān)鍵證據(jù)。早期研究者開展了金山金礦的初步流體包裹體研究，并且將金山金礦的成因與燕山期的巖漿熱液聯(lián)系起來。但是，隨著成礦流體研究的精細(xì)化，越來越多的地質(zhì)流體證據(jù)表明，金山金礦的成礦流體是富含CO2流體包裹體的變質(zhì)流體。Zhaoetal.（2013）和趙丹蕾等（2018）對金山金礦田的金山金礦和漁塘金礦開展了詳細(xì)的流體包裹體研究，發(fā)現(xiàn)兩個礦床中的流體包裹體特征非常相似，均為特征的NaCl-H2O-CO2變質(zhì)流體系統(tǒng)，成礦期發(fā)育富氣相的含CO2三相流體包裹體和富液相的水鹽包裹體的不混溶流體包裹體組合，表明成礦期發(fā)生了流體不混溶作用，促使了金從成礦熱液中沉淀富集成礦。3.1.3 成礦物質(zhì)來源 金山金礦硫化物的硫同位素數(shù)據(jù)（δ34S值+3.3‰?+4.6‰）明顯高于德興斑巖銅礦、銀山銅金鉛鋅礦礦和原始地幔數(shù)值（近于0），表明金山金礦與燕山期的巖漿熱液系統(tǒng)具有不同的硫來源。同時，金山金礦的硫同位素數(shù)據(jù)與來自新元古代雙橋山群的硫同位素數(shù)據(jù)一致，說明成礦物質(zhì)的硫源主要來自于雙橋山群δ34S值+1.8‰?+6.4‰）。含金硫化物的鉛同位素也表明，金山金礦的成礦物質(zhì)與德興銅礦相比具有更高的放射性，顯示了不同的鉛的來源。同時，含金礦石中硫化物的鉛同位素值和區(qū)域新元古代雙橋山群千枚巖的鉛同位素值相近。因此，硫和鉛同位素都指示著金山金礦的成礦物質(zhì)來自于基底地層，缺乏巖漿來源的成礦物質(zhì)的證據(jù)。3.1.4 成礦年代學(xué) 金山金礦的成礦年代是建立多種多樣的成礦模式的重要制約因素。王秀璋等（1999）對金山金礦含金石英脈和含金超糜棱巖同時開展了石英流體包裹體Rb-Sr同位素定年工作，將兩種類型礦化的數(shù)據(jù)制作等時線，獲得等時線年齡為406±25Ma。但是，超糜棱巖經(jīng)歷了十分強(qiáng)烈的韌性變形作用，其中的礦物顆粒極為細(xì)小，無法保存可測的流體包裹體，因此不適合開展流體包裹體Rb-Sr同位素定年；同時，NWW向超糜棱巖型金礦化與NE走向的石英脈型金礦化無法用同一構(gòu)造應(yīng)力場解釋，前者形成環(huán)境更深，與推覆構(gòu)造有關(guān)，后者形成環(huán)境淺，與走滑剪切有關(guān)，兩者不是同時形成的，因此，含金石英脈和含金超糜棱巖兩種礦體的樣品可能不具備形成等時線的基本條件。毛光周等（2008b）針對含金石英脈型礦石也開展了石英流體包裹體Rb-Sr等時線定年，獲得了一組早古生代年齡（379±49Ma），但其數(shù)據(jù)在如下方面缺乏關(guān)鍵證據(jù)的支持：根據(jù)作者描述，其開展定年工作的石英樣品中包裹體主要為氣-液兩相鹽水溶液包裹體，這與金山金礦是典型的造山型金礦，發(fā)育富CO2包裹體的特征不一致；因此，其開展定年的樣品可能發(fā)育大量成礦晚期或者成礦后疊加的水鹽體系流體包裹體，不是金礦成礦時代定年的最佳樣本。張金春（1994）獲得的燕山期年齡（161±6Ma），由于其原始數(shù)據(jù)無法獲取，因此可靠性無法直接判斷。但是金山金礦礦區(qū)范圍內(nèi)并不存在燕山期的侵入巖體，而且金山金礦礦石的硫鉛同位素與德興銅礦和銀山礦顯著不同。因此，目前無可靠證據(jù)表明金山金礦是燕山期巖漿熱液的產(chǎn)物。事實上，前人對金山金礦田開展的定年工作，發(fā)現(xiàn)金成礦時代數(shù)據(jù)主要集中在新元古代。如毛光周等(2008a)獲得超糜棱巖型礦石中含金黃鐵礦的Rb-Sr等時線年齡838士110Ma，為新元古代年齡；韋星林(1996)報道了剪切帶千糜巖和初糜棱巖的全巖Rb-Sr同位素年齡分別為732士62Ma和716±61Ma；王國光等(2018)獲得陽山礦段石英脈型V5金礦體和灣家塢礦段石英脈型V7金礦體的石英流體包裹體Rb-Sr等時線年齡分別為751±98Ma和754±62Ma，二者在誤差范圍內(nèi)保持一致；此外，根據(jù)私人通訊，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所范宏瑞研究員課題組所獲得的金山金礦含金黃鐵礦Re-Os等時線年齡也是新元古代。綜合上述數(shù)據(jù)都表明金山金礦田的超糜棱巖型和石英脈型兩種金礦體形成的最可能時代均為新元古代。盡管目前本文采用了超糜棱巖型金礦體的年齡為約840Ma，石英脈型金礦體的年齡為約750~710Ma，但是目前金山金礦田的這兩種成礦年齡都有較大誤差，尤其是超糜棱巖型成礦時代的準(zhǔn)確厘定，仍需要進(jìn)一步的工作。3.1.5 成礦亞系統(tǒng) 根據(jù)基礎(chǔ)地質(zhì)，含礦剪切帶構(gòu)造和成礦時代，本文建議將金山金礦田劃分為兩個亞系統(tǒng)：超糜棱巖型金礦化和石英脈型金礦化。前者典型實例為金山金礦田，后者典型實例為蛤蟆石金礦田。前者形成較早，成礦時代約為840Ma；后者形成較晚，成礦年齡為約750~710Ma。3.2 燕山期斑巖-淺成低溫?zé)嵋盒统傻V系統(tǒng) 3.2.1 成巖成礦年代學(xué) 近期研究者對德興斑巖銅礦的成巖年齡進(jìn)行了精細(xì)的研究。德興銅礦礦化相關(guān)花崗閃長斑巖的高精度SHRIMP或LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年得到了較為統(tǒng)一的年代，約171Ma。此外，德興銅礦還廣泛發(fā)育石英閃長玢巖等脈巖，Lietal.(2013)和李利等(2018c)利用鋯石SHRIMP或LA-ICP-MSU-Pb法得到朱砂紅、富家塢礦床閃長玢巖的年齡為168~166Ma，略晚于花崗閃長斑巖的侵位時間。研究者同時對德興銅礦田的成礦時代做了廣泛的研究。一些研究者根據(jù)德興銅礦田的輝鉬礦Re-Os年齡，認(rèn)為德興銅礦的成礦年代約為171M；也有研究者根據(jù)銅礦化密切相關(guān)的金紅石和磷灰石的ID-TIMSU-Pb定年方法，獲得銅礦化年代為165Ma；此外，Zhouetal.(2012b)通過對大脈型含礦石英脈中熱液鋯石SHRIMPU-Pb定年(~104.3Ma)認(rèn)為德興斑巖銅礦田還存在另一期早白堊世的成礦事件。綜上可知，地質(zhì)學(xué)家普遍承認(rèn)德興銅礦形成于大約170Ma，但也有研究者提出了德興銅礦存在鉬礦化(171Ma)和銅礦化(165Ma)兩期熱液事件，以及存在一期早白堊世的成礦事件。李利等(2018a)對礦田內(nèi)與黃銅礦密切共生的黃鐵礦進(jìn)行了Re-Os同位素定年，獲得黃鐵礦Re-Os同位素加權(quán)平均模式年齡為165.3±2.3Ma(MSWD=1.04)。需要指出的是，李利等(2018a)的其中2個黃鐵礦樣品也產(chǎn)生了172.2Ma和173.5Ma的模式年齡，與輝鉬礦Re-Os年齡在誤差范圍內(nèi)一致，這也與興銅礦礦石中大量存在的銅鉬緊密共生的地質(zhì)現(xiàn)象一致(圖7)。李利等(2018a)的4個黃鐵礦樣品四個樣品模式年齡比較年輕，為165~162Ma，更可能是由于黃鐵礦樣品含有的Re含量低，引起的較大的實驗誤差或者受到晚期石英閃長玢巖的脈巖侵入的熱事件疊加。國際上也有報道指出，斑巖型礦床的成巖成礦時差常很小，通常＜1~2My，因此，本測試結(jié)果暗示了德興銅礦銅、鉬礦化為同期產(chǎn)物，為約170Ma。
圖7 德興銅礦的銅鉬礦石中薄膜狀產(chǎn)出的輝鉬礦(170Ma)切割網(wǎng)脈狀銅礦化(a)以及顯微尺度上常見黃銅礦和輝鉬礦密切共生(b)
近年，高精度的LA-ICP-MS鋯石定年數(shù)據(jù)顯示銀山火山巖-次火山有形成于中侏羅世(大約176~166Ma)。其中鉛鋅銀礦化與早期的流紋質(zhì)石英斑巖有關(guān)(約172Ma)，而銅金礦化與稍晚的英安斑巖有關(guān)(約170Ma)。銀山成巖作用與前人獲取的礦區(qū)絹云母Ar-Ar年齡(176~179Ma)接近，都表明銀山礦與德興銅礦成巖成礦形成于中侏羅世。 3.2.2 斑巖體成因與成礦物質(zhì)來源 德興斑巖銅礦的巨量金屬來源一直是地質(zhì)學(xué)家感興趣的問題。前人提出德興斑巖銅礦的成礦斑巖體可能來自于俯沖板片部分熔融的產(chǎn)物，銅金等成礦物質(zhì)來源于洋殼，但是，德興地區(qū)并無中侏羅世的典型島弧火山巖的出露，而且德興礦集區(qū)呈點(diǎn)狀分布，與南美安第斯式的帶狀分布的斑巖銅礦帶顯著不同。此外，也有研究者提出德興銅礦的成礦巖體是拆沉下地殼的熔體受到地幔物質(zhì)交代形成的高鎂埃達(dá)克質(zhì)巖石，銅(金)等成礦物質(zhì)來自于地幔。但是，在原始地幔中銅的含量并不高，只有(~20X10-6)，同時，地幔交代作用無法解釋中國東部其他地區(qū)的高鎂埃達(dá)克巖無銅(金)礦化(如大別造山帶赤土嶺高鎂埃達(dá)克巖石)，所以俯沖板片部分熔融和拆沉下地殼的成因模型需要進(jìn)一步檢驗。為了解決上述成因模型難以解釋的一些關(guān)鍵科學(xué)問題，本研究組對德興銅礦和鄰區(qū)的銀山銅金多金屬礦的成礦巖漿巖進(jìn)行了詳細(xì)的研究，發(fā)現(xiàn)德興銅礦和銀山銅金多金屬礦的成礦相關(guān)火山-次火山有形成于中侏羅世(大約176~166Ma)。這些銅金礦化相關(guān)的巖漿巖以高鉀鈣堿性為特征，同時具有埃達(dá)克質(zhì)巖石的地球化學(xué)特征。同時，這些成礦斑巖體均具有典型的弧巖漿地球化學(xué)特征，以及類似于整體硅酸鹽地球的全巖εNd(t)和初始87Sr/86Sr值，正的鋯石εHf (t)值和晚中元古代-新元古代的兩階段鋯石Hf模式年齡。銀山銅金多金屬礦的成礦相關(guān)巖漿巖具有低的MgO含量，表明其巖漿源區(qū)缺乏地幔組分的貢獻(xiàn)。德興銅礦斑巖體與銀山、建德成礦巖體的其他地球化學(xué)特征相似，只是前者M(jìn)gO含量和Mg#高，表明前者的形成過程中有明顯地幔組分的加入。據(jù)此推斷，德興地區(qū)燕山期的斑巖-淺成低溫?zé)嵋合到y(tǒng)形成于新元古代形成的富集銅金等成礦物質(zhì)的初始陸殼物質(zhì)重熔的產(chǎn)物，德興銅礦的成礦斑巖體的形成過程中，還有明顯的古俯沖改造的巖石圈地幔物質(zhì)的貢獻(xiàn)。銀山礦的硫化物硫同位素研究顯示，δ34s值的總變化范圍是-1.7‰~+3.2‰之間，平均值為+1.2‰，并且總體分布在零值附近呈塔式分布這暗示著銀山礦硫化物的硫主要為巖漿來源。同時，銀山火山巖-次火山巖巖體長石鉛與礦石硫化物鉛具有一致的同位素組成，指示著銀山銅鉛鋅礦體的鉛也來自于銀山火山巖-次火山巖體。對于德興斑巖銅礦的研究也獲得了相似的數(shù)據(jù)，因此，德興斑巖銅礦和銀山礦的成巖成礦物質(zhì)均來自于深部的巖漿巖，而且與成礦相關(guān)的巖漿巖來自于富含銅金成礦物質(zhì)的初生陸殼部分熔融。3.2.3 成礦流體特征 德興銅礦發(fā)育三種類型的流體包裹體：包括I型的富液相氣液兩相流體包裹體、II型的富氣相汽液兩相流體包裹體、以及III型的含子晶多相流體包裹體。其中，后兩種類型包裹體在石英-輝鉬礦±黃銅礦脈和石英-黃鐵礦-黃銅礦脈中廣泛分布。石英-輝鉬礦±黃銅礦脈中II型和III型包裹體具有類似的均一溫度，前者為374~505℃，后者為370~460℃，但兩者具有完全不同的鹽度，前者為3.1%~8.2%NaCleqv，后者為37.9%~52.7%NaCleqv。類似的，共存的II型和III型包裹體構(gòu)成的沸騰流體包裹體組合也廣泛分布在石英-黃鐵礦-黃銅礦脈中，兩者具有類似的均一溫度(前者為323~450℃，后者為277~454℃)，具有完全不同的鹽度(前者為1.5%~7.9%NaCleqv，后者為33.5%~49.8%NaCleqv)。大量的II型和III型包裹體在石英中共存，具有類似的均一溫度和不同的鹽度范圍，揭示了廣泛流體沸騰作用促使了金屬的沉淀。銀山銅金鉛鋅銀礦的石英-硫化物脈廣泛發(fā)育三類流體包裹體：包括I型的富液相氣液兩相包裹體、II型的富氣相汽液兩相包裹體、以及III型的含子晶多相流體包裹體。鉛鋅銀礦化脈中主要發(fā)育I型包裹體，其均一溫度為187~303℃，鹽度為4.2%~9.5%NaCleqv。銅金礦化脈中也主要發(fā)育I型包裹體，其均一溫度為196~362℃，鹽度為3.5~9.9%NaCleqv。銀山礦的銅金礦體下部的石英脈中局部發(fā)育II型富氣相包裹體和III型含子晶包裹體的沸騰包裹體組合，兩者的均一溫度相似(317~448℃，但是鹽度變化范圍大(II型包裹體的鹽度為0.2%~4.2%NaCleqv，III型包裹體的鹽度為31.0%~36.9%NaCleqv)。銀山礦目前揭露的礦體中廣泛發(fā)育中低溫度和中低鹽度的I型包裹體，指示著銀山礦的礦化流體主要形成于淺成環(huán)境，可歸納為淺成低溫?zé)嵋旱V床。同時，銅金礦體下部有局部沸騰作用的發(fā)生，這與鄰近的德興斑巖銅礦的成礦流體特征相似，表明銀山礦為斑巖型與淺成熱液礦床之間的過渡型礦床。詳細(xì)的流體填圖指示，銀山礦現(xiàn)有銅金礦體的下部存在尋找斑巖型礦體的可能。3.3 區(qū)域地質(zhì)背景和成礦模式 德興礦集區(qū)所在的華南大陸由揚(yáng)子和華夏兩大地塊組成。江紹斷裂帶將兩者分開，該斷裂帶是新元古代形成的大型構(gòu)造縫合帶。地質(zhì)學(xué)、巖石學(xué)和地質(zhì)年代學(xué)研究表明，揚(yáng)子地塊和華夏地塊在新元古代發(fā)生俯沖、碰撞作用之后，形成了一個聯(lián)合的統(tǒng)一的大陸。揚(yáng)子地塊東南緣出露一系列中-新元古代揚(yáng)子地塊與華夏地塊之間俯沖造山事件形成的巖漿巖和淺變質(zhì)巖：中-新元古代殘留洋殼形成的贛東北和皖南地區(qū)蛇綠巖套(1.1~0.97Ga)，浙西北島弧火山巖(0.97~0.89Ga，冷家溪群、四堡群、雙橋山群、梵凈山群的島弧地區(qū)陸緣碎屑沉積作用(872～835Ma）以及后碰撞伸展階段的湘西、桂北地區(qū)帶狀分布的基性巖（820Ma以后）。本文從德興地區(qū)地質(zhì)演化歷史及其特殊的成礦地質(zhì)條件的角度出發(fā)，基于上述區(qū)域地質(zhì)事實，結(jié)合德興礦集區(qū)的最新地質(zhì)資料，建立了德興地區(qū)銅（金）成礦作用多階段新模型。在980~960Ma，揚(yáng)子地塊和華夏地塊之間的洋殼俯沖和島弧作用開始，形成了鐵砂街巖群堿性流紋巖和OIB特征的玄武巖，以及伴生的VMS型鐵砂街銅礦和雙溪塢巖群島弧火山巖以及VMS型平水銅礦體和富集銅金等成礦物質(zhì)的初生陸殼（包括雙溪塢巖群、陳蔡巖群和雙橋山群）。揚(yáng)子與華夏地塊的陸陸碰撞拼貼過程中，大約840Ma，在德興地區(qū)發(fā)生強(qiáng)烈的NW向韌性推覆作用，形成金山金礦田最主要的金礦體-超糜棱巖型金礦體（圖8a）。在江南造山的晚階段或后造山階段，德興地區(qū)發(fā)生了強(qiáng)烈的NE向剪切走滑作用，形成了金山金礦陽山礦段和蛤蟆石金礦田為特征的石英脈型金礦（圖8b）。
圖8 德興大型銅金礦集區(qū)新元古代造山型金礦成礦模式
燕山期的中侏羅世，古太平洋板塊開始向華南大陸的俯沖，此時華南內(nèi)陸仍處于陸內(nèi)伸展環(huán)境。盡管，古太平洋板塊僅僅發(fā)生在大陸邊緣的閩粵沿海地區(qū)，但俯沖作用可以導(dǎo)致華南陸內(nèi)深大斷裂發(fā)生再次復(fù)活，導(dǎo)致局部伸展環(huán)境產(chǎn)生，從而有利于深部富銅金的初生陸殼發(fā)生部分熔融形成銀山低Mg成礦巖體，在銀山侵入雙橋山群，沿著斷裂構(gòu)造形成了淺成低溫?zé)嵋恒~金多金屬礦床；而深部富銅金的初生陸殼與早期俯沖改造的巖石圈地幔同時拆沉到軟流圈地幔，發(fā)生部分熔融，則形成德興高M(jìn)g成礦巖體，形成超大型的斑巖型銅礦床（圖9）。圖9 德興大型銅金礦集區(qū)燕山期斑巖型-淺成低溫?zé)嵋盒豌~金鉛鋅礦的成礦模式
4 結(jié)語和展望 4.1 結(jié)語 德興銅金礦集區(qū)的銅金多金屬礦和獨(dú)立金礦床不是統(tǒng)一的成礦系統(tǒng)，也不是同一期成礦事件。獨(dú)立金礦床形成于新元古代，具有典型的造山型金礦的成因特點(diǎn)；銅金多金屬礦則形成于燕山期，是典型的斑巖型-淺成低溫?zé)嵋撼傻V系統(tǒng)。德興礦集區(qū)的金成礦系統(tǒng)明顯受到韌性剪切帶（或韌脆性剪切帶）控制，成礦物質(zhì)來自于富金的新元古代雙橋山基底地層，成礦流體為富含CO2的變質(zhì)流體，金屬沉淀富集的機(jī)制為流體不混溶。德興地區(qū)的金成礦系統(tǒng)可以劃分兩個亞系統(tǒng)，典型實例為超糜棱巖型金山金礦田和石英脈型蛤蟆石金礦田和金山金礦陽山礦段。德興銅金礦集區(qū)燕山期金屬巨量富集的深部控制要素是富銅金的晚中元古代-新元古代初生下地殼奠定了豐厚的銅金等成礦物質(zhì)基礎(chǔ)，是古老俯沖作用形成的富銅金大陸地殼在燕山期的重熔再造，這也是大型、超大型銅金礦床形成的一種重要機(jī)制。德興銅金礦集區(qū)燕山期德興銅礦和銀山銅金鉛鋅銀礦床的成巖成礦年代學(xué)在誤差范圍內(nèi)一致，屬于中侏羅世產(chǎn)物，成礦流體均為巖漿來源流體為主，成礦物質(zhì)也都來自于成礦斑巖體。這兩個礦床的就位機(jī)制不同，導(dǎo)致礦化特征和成礦流體特征有所差別，也體現(xiàn)在形成溫度、溫度壓力等條件的差異，其中銀山礦形成的深度更淺、溫度更低。4.2 展望 傳統(tǒng)方法對金山金礦開展的成礦年代學(xué)研究結(jié)果誤差較大，帶有多解性，因此，利用先進(jìn)的原位副礦物（如獨(dú)居石、金紅石、榍石）定年技術(shù)，對成礦過程中的蝕變礦物和礦石礦物直接開展定年可以解決相關(guān)問題。對成礦流體的研究目前還是采用了傳統(tǒng)的顯微測溫等方法，因此，有必要利用先進(jìn)的LA-ICP-MS技術(shù)開展單個包裹體成分分析，對金屬沉淀機(jī)制給予精確制約。此外，現(xiàn)在非傳統(tǒng)的金屬穩(wěn)定同位素蓬勃發(fā)展，如果利用金屬穩(wěn)定同位素（如Cu同位素）直接制約成礦成礦物質(zhì)來源和成礦過程，必將對深化理解成礦機(jī)制大有裨益。銀山礦的深部銅礦化區(qū)發(fā)育沸騰包裹體組合，指示著銀山礦是淺成低溫?zé)嵋盒偷桨邘r型過渡的過渡型礦床，深部有巨大的找礦潛力。德興斑巖銅礦的北西側(cè)張家畈遠(yuǎn)景區(qū)發(fā)現(xiàn)了具有浸染狀金礦化的成礦花崗閃長斑巖體，指示著德興銅礦外圍仍有找礦潛力。金山金礦田近年來找礦勘查不斷取得突破，如探獲石塢大型金礦和水石塢中型金礦，以及西蔣增儲為大型金礦，充分表明德興地區(qū)韌性剪切帶型金礦的找礦潛力仍然很大。但是，西蔣金礦的深部礦體產(chǎn)狀發(fā)生了明顯的從緩到陡，是否相似的變化規(guī)律在金山金礦田普遍存在，仍有待驗證。致謝：感謝合肥工業(yè)大學(xué)的周濤發(fā)教授和范裕教授的約稿。兩位匿名審稿人對本文的認(rèn)真審閱和本刊編輯的細(xì)致編輯極大地提高了文稿的質(zhì)量。第一作者感謝國家留學(xué)基金委和美國弗吉尼亞理工大學(xué)RobertBodnar教授提供了學(xué)術(shù)交流的機(jī)會。野外工作中得到了江西銅業(yè)集團(tuán)地勘公司徐積輝、陳小惠、鄭孫華，銀山礦張志輝，德興銅礦李國平、張映紅、魯紹佐、方名輝，朱曉云、李兵和梁耀靈，金山金礦張開平、方結(jié)平和嚴(yán)海泉，江西省核工業(yè)地質(zhì)局總工程師韋星林，贛東北地質(zhì)大隊羅平、魏英文和黃衛(wèi)平，江西有色四隊林文海，江西省德興市黃金礦管局裔剛，江西德興金靈礦業(yè)季豐祥，漁塘金礦蔣忠的大力幫助，在此向他們表示真誠的謝意!南京大學(xué)的劉家潤教授、解國愛教授級高級工程師、王孝磊教授、吳昌志教授和中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）的趙葵東教授在野外工作和室內(nèi)討論都給予了巨大的幫助，在此表示真摯的謝意!此外，南京大學(xué)的研究生蔡逸濤、陳輝、王旭東、王天剛、朱筱婷、張伯聲、葉春林、李二恒、呂赟珊、李吉人、徐穎峰、潘君屹、黃寶、張鑫也參加了大量的工作，在此表示感謝。來源：巖石學(xué)報.2019年12月。1000-0569/2019/035(12)-3644-58
|
