冼源宏，孔凡全，詹華思，李明哲，樂晨鑫，紀(jì)皓中

(中國地質(zhì)調(diào)查局?？诤Ｑ蟮刭|(zhì)調(diào)查中心〔原武警黃金九支隊(duì)〕，海南 ?？?571127)

0 引言

南嶺地區(qū)花崗巖及相關(guān)礦產(chǎn)是當(dāng)今成礦前沿科學(xué)問題研究的最佳切入點(diǎn)之一。多年以來，國內(nèi)主要地質(zhì)科研院所和相關(guān)地質(zhì)隊(duì)伍，在南嶺地區(qū)開展了基礎(chǔ)地質(zhì)、礦產(chǎn)地質(zhì)等方面的研究工作。最早的研究工作開始于20世紀(jì)40年代，如李四光的《南嶺何在》(1942)等；1979—1982年，開展了包括南嶺地區(qū)主要成礦帶以鎢、錫、銅、鈾、鉛、鋅為主的首輪區(qū)劃工作；1994年，開展了以金、銀、鉛、鋅、銅、稀有、稀土等礦種的第二輪區(qū)劃工作；1988—1996年，完成了本區(qū)錫、鉛、鋅中大比例尺成礦預(yù)測；20世紀(jì)90年代以來，我國學(xué)者相繼開展了南嶺地區(qū)錫多金屬礦床的時(shí)空分布規(guī)律和錫鉛鋅多金屬礦床類型研究[1]，系統(tǒng)總結(jié)了南嶺成礦帶的區(qū)域成礦規(guī)律和找礦標(biāo)志，建立成礦和找礦模式；2000—2002年，宜昌地調(diào)中心從事華南成礦區(qū)成礦規(guī)律和找礦方向的研究，以及2003年以來宜昌地調(diào)中心開展的南嶺地區(qū)錫成礦規(guī)律研究等，出版了專著《南嶺錫礦》[2]。南嶺地區(qū)多年來的地質(zhì)研究工作還孕育了包括鎢礦“五層樓”模式等具有中國特色的找礦勘探理論。但以往的工作主要集中在南嶺中部及東部，而對南嶺南部的工作則相對較少，對礦床與花崗巖的成因關(guān)系尚未深入研究，其花崗巖類的控礦規(guī)律尚不清楚，這在一定程度上妨礙了人們對南嶺地區(qū)成礦作用的系統(tǒng)認(rèn)識。

通過對該區(qū)典型礦床成礦地質(zhì)條件和控礦因素進(jìn)行分析，結(jié)合近年來在該區(qū)取得的找礦成果，進(jìn)而總結(jié)研究區(qū)鐵多金屬礦床的成礦規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上建立該區(qū)矽卡巖型鐵多金屬礦床成礦模型，為下一步在該區(qū)尋找矽卡巖型礦床提供詳實(shí)可靠的地質(zhì)科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)大地構(gòu)造位置處于南嶺成礦帶南部(粵北地區(qū)內(nèi))，橫跨揚(yáng)子板塊與華夏板塊，中生代歐亞大陸板塊構(gòu)造巖漿活動帶的華南陸塊中南部，粵西晚古生代凹陷帶與贛閩粵晚古生代隆起內(nèi)(圖1)①。

區(qū)內(nèi)地層出露有寒武系牛角河組、高灘組和水石組，下石炭統(tǒng)連縣組、石磴子組和測水組，上三疊統(tǒng)小云霧山組，下侏羅統(tǒng)金雞組、橋源組，下白堊統(tǒng)新隆組，第四系桂平組(圖2)。寒武系為活動大陸陸緣環(huán)境之下沉積的一套巨厚的淺海陸棚—陸棚邊緣斜坡相砂泥質(zhì)復(fù)理石建造，并可能有少量火山物質(zhì)和硅質(zhì)巖、灰?guī)r。遭受加里東碰撞造山作用的低綠片巖相區(qū)域低溫動力變質(zhì)作用。下石炭統(tǒng)連縣組、石磴子組和測水組為穩(wěn)定陸緣濱—淺海、沼澤相環(huán)境下沉積的一套白云質(zhì)、灰質(zhì)碳酸鹽巖及碎屑巖。上三疊統(tǒng)—下侏羅統(tǒng)及下白堊統(tǒng)為陸內(nèi)湖泊相及少量河流相碎屑巖。第四系為洪沖積物、殘坡積物。

研究區(qū)內(nèi)經(jīng)歷了寒武紀(jì)—志留紀(jì)為古板塊活動與褶皺基底形成階段，泥盆紀(jì)—中三疊世為準(zhǔn)地臺被動陸緣發(fā)展階段，晚三疊世以來為現(xiàn)代板塊活動與陸內(nèi)構(gòu)造活動階段。結(jié)合研究區(qū)沉積建造、巖漿活動、變質(zhì)作用、構(gòu)造樣式及構(gòu)造運(yùn)動性質(zhì)等特征與差異，可劃分為加里東、華力西—印支、燕山和喜馬拉雅四個構(gòu)造旋回。斷層走向以NE向、NNE向、NW向和近SN向?yàn)橹?，極少數(shù)EW向。

區(qū)內(nèi)侵入巖較發(fā)育，主要有工作區(qū)南部大桂山一帶(廣寧巖體北部)的晚奧陶世黑云母正長花崗巖，連陽巖體南部的晚白堊世角閃黑云二長花崗巖、黑云母二長花崗巖、黑云母正長花崗巖，晚白堊世三崗山、大霧山、白水寨、雞籠嶺、石床頂?shù)葞r體的黑云母二長花崗巖、黑云母正長花崗巖等。另外，還見有較多花崗斑巖、閃長(玢)巖、偉晶巖、細(xì)晶巖、石英脈等巖脈。區(qū)內(nèi)花崗巖體圍巖具有角巖化或大理巖化、矽卡巖化，內(nèi)接觸帶有時(shí)具云英巖化和硅化，與區(qū)內(nèi)鐵、鉛、鋅、銅等多金屬礦產(chǎn)關(guān)系密切。

2 典型礦床地質(zhì)特征

2.1 東園鐵礦床

2.1.1 礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)出露地層為下侏羅統(tǒng)金雞組，巖性為灰綠色石英細(xì)砂巖夾少量的綠灰色粉砂、粉砂質(zhì)泥(頁)巖。南部公路以西和中部見隱伏的連縣組大理巖，呈NE向條帶狀展布(圖3)。其中，礦區(qū)中部的花崗巖體內(nèi)也可見大理巖殘留體分布，主要呈條帶狀、透鏡體狀分布，長度約360m，寬80～120m，斜深約300m，傾向NEE，傾角40°～77°，巖性主要以大理巖為主，巖石層理不清晰。六庵山82～84線間，分布少量大理巖。

礦區(qū)斷裂構(gòu)造按走向方向分，主要有SN向和NNE向，F(xiàn)1、F2、F3和F4南東端分布在礦區(qū)內(nèi)，規(guī)模不大。礦區(qū)位于黃石腦侵入體南緣，巖體呈巖基和巖枝狀產(chǎn)出，巖性有粗中粒斑狀黑云母二長花崗巖和細(xì)粒黑云母花崗巖。區(qū)內(nèi)脈巖有細(xì)粒花崗巖脈、中基性巖脈和石英脈。

2.1.2 礦體特征

東園礦區(qū)已查明的鐵礦體有6個，產(chǎn)于Ⅰ號矽卡巖帶和Ⅱ號矽卡巖帶中。Ⅰ號矽卡巖帶內(nèi)賦存4個不連續(xù)的礦體，分別為Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3和Ⅰ-4號礦體，其中Ⅰ-2號為最主要的礦體(圖4)。

Ⅰ-2號礦體為礦區(qū)規(guī)模最大、埋深較大的隱伏礦體。分布在大理巖底板或矽卡巖中，橫剖面上呈上弦月狀，大透鏡狀，控制礦體長度大于100m，寬54～81m，走向約NE30°，傾向SE，傾角上陡下緩。礦石中磁鐵礦含量占比為65%～90%。TFe最高品位達(dá)60.54%，最低品位為45.96%，平均品位為58.60%。礦區(qū)所見礦石多為塊狀，風(fēng)化帶附近少量粉末狀礦石，塊狀礦石呈半自形—他形晶粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，局部條帶狀或浸染狀構(gòu)造。粉末狀礦石呈粉粒結(jié)構(gòu)，松散狀構(gòu)造。礦石中礦物成分主要為磁鐵礦、赤鐵礦、黃銅礦、錫石、透輝石、綠簾石、方解石、透閃石、綠泥石、滑石、石榴石、粒硅鎂石等。礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變主要有黃鐵礦化、磁鐵礦化、碳酸鹽化、綠泥石化，次為矽卡巖化、大理巖化、滑石化、蛇紋石化及硅化。其蝕變發(fā)育程度、規(guī)模受接觸帶、圍巖性質(zhì)等因素控制。蝕變空間分布特點(diǎn)表現(xiàn)為靠近接觸帶較強(qiáng)，遠(yuǎn)離則減弱的特點(diǎn)[3]。

2.2 將軍頭鐵多金屬礦床

2.2.1 礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)地層主要為高灘組，巖性為變質(zhì)細(xì)粒長石石英雜砂巖，夾粉砂巖、絹云母千枚巖、炭質(zhì)千枚巖，局部夾薄層條帶狀硅質(zhì)巖(圖5)。地層北部傾向NEE—SEE，傾角14°～55°，東部地層走向折向EW，傾向NNE，傾角15°～35°。礦區(qū)構(gòu)造不發(fā)育，只見一斷裂發(fā)育于礦區(qū)東南部⑥號礦體中，為烏石洞斷裂北東端。斷裂呈NE方向展布，傾角80°，破壞⑥號礦體，垂直斷距約100m，為一正斷層。礦區(qū)有將軍頭巖體侵入，巖性為細(xì)中粒含斑黑云母二長花崗巖，直接侵入牛角河組及寒武系高灘組中。礦區(qū)內(nèi)由于經(jīng)歷了較強(qiáng)的巖漿熱液活動，巖石普遍具角巖化，重結(jié)晶形成絹云母、石英、黑云母；深部所夾的少量鈣質(zhì)砂巖、灰?guī)r透鏡體發(fā)生矽卡巖化或大理巖化。

2.2.2 礦體特征

礦區(qū)內(nèi)的矽卡巖型礦體具有明顯的垂向分帶性，其上部為鐵鋅礦帶，深部為產(chǎn)于巖體中的石英脈型輝鉬礦帶，分布于高灘組一段角巖化粉砂巖層的頂部及底部，露頭受地形影響呈弓形分布，產(chǎn)狀與巖層一致。上部礦體產(chǎn)狀：傾向NEE—SEE，傾角14°～55°；下礦體產(chǎn)狀：傾向NNE，傾角15°～35°。兩礦體相距30～70m，礦帶由數(shù)個礦體組成，礦體形態(tài)為大小不等扁豆體，盲礦體(、號礦體)富集在礦區(qū)中部。上部礦帶位于角巖化粉砂巖上部，頂板為細(xì)粒絹云母砂巖，包括③、⑦、⑧號礦體以及⑨、號礦體，地表出露地段礦體斷續(xù)長約1200m，厚3～20m，延深20～100m。下部礦帶位于角巖化粉砂巖底部，底板為細(xì)粒絹云母石英砂巖，包括①、②、④、⑤、⑥號礦體以及⑩、號礦體，礦體長1600m，厚10～20m，延伸較大。其中在、號礦體延深達(dá)300m，近花崗巖處的礦體變厚，為15～20m，且為富磁鐵礦體(圖6)。

礦石結(jié)構(gòu)主要以他形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)為主；構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造和條帶狀構(gòu)造[5]。礦石中礦物成分主要有磁鐵礦、閃鋅礦、輝鉬礦、陽起石、石榴石、綠泥石及微量符山石等。

圍巖蝕變主要有磁鐵礦化、閃鋅礦化、輝鉬礦化、矽卡巖化及綠泥石化等。

3 成礦規(guī)律

通過系統(tǒng)地質(zhì)工作，工作區(qū)礦床成因類型主要為矽卡巖型磁鐵礦或鐵多金屬礦，少量為矽卡巖型銅鉛鋅多金屬礦(如橫石、格仔塘)，極少量破碎蝕變巖型金多金屬礦、銀多金屬礦；礦體形成于花崗巖體和活潑圍巖的接觸部位，主要賦存于矽卡巖帶之中。其分布具有以下特征：

1)花崗巖體的產(chǎn)狀對鐵礦體的分布有較大的影響，且礦體一般產(chǎn)于巖體內(nèi)外接觸帶，矽卡巖和礦體大多分布在花崗巖體的上部。

2)本區(qū)矽卡巖型礦床具有明顯的垂向分帶性，如：將軍頭鐵多金屬礦上部為鐵鋅礦帶，下部為產(chǎn)于巖體中的石英脈型輝鉬礦帶。據(jù)李晶等[6]研究發(fā)現(xiàn)，連陽巖體北側(cè)姓坪矽卡巖型鉬多金屬礦床的礦化具有明顯的垂直分帶現(xiàn)象：地表為銅鉛鋅礦體，表現(xiàn)為以黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦為主的中溫?zé)嵋航M合，中上部金屬礦物為以白鎢礦、輝秘礦、輝鉬礦為主的高溫?zé)嵋旱V物組合，中下部則絕大部分為輝鉬礦，偶見白鎢礦和輝秘礦出現(xiàn)，屬高溫?zé)嵋旱V物組合。

3)巖體的侵位對矽卡巖和礦體的形成和分布也有一定影響，花崗巖體與圍巖接觸部位的轉(zhuǎn)折端更有利于成礦，為礦體的富集部位。其中，靠近巖體的部位礦化較明顯，而且形成的礦體品位較高，磁鐵礦較富集，而離巖體越遠(yuǎn)部位礦化減弱以至消失[7]。

4 控礦因素分析

4.1 地層的控礦作用

矽卡巖型礦床的形成與圍巖巖性有密切的聯(lián)系。本區(qū)地層屬于沉積巖地層，在與侵入巖接觸過程中，有以砂巖和千枚巖為主的惰性巖層和以碳酸鹽巖為主的活潑巖層。雖然惰性巖層中的元素沉積濃度普遍較高，但由于其性質(zhì)較穩(wěn)定，難以同巖漿相互交代而形成矽卡巖，且受熱應(yīng)力的作用，熱液滲透擴(kuò)散，促使其成分發(fā)生變化，破壞了原有的平衡狀態(tài)而形成角巖化和硅化等現(xiàn)象，礦化頻率較低，難以形成接觸交代矽卡巖型礦床?；顫妿r層化學(xué)性質(zhì)活潑、脆性較大、滲透性強(qiáng)和富含CaO或MgO而易被交代，形成矽卡巖。此類圍巖通常發(fā)生大面積蝕變，而呈現(xiàn)廣泛的大理巖化和透閃石化，同時(shí)與接觸交代類型礦化有密切的關(guān)系。因此，本區(qū)與成礦最有利的圍巖是鈣硅質(zhì)巖、含鈣鎂砂巖或夾灰?guī)r透鏡體[3，7]④。

4.2 巖漿巖的控礦作用

區(qū)內(nèi)巖漿巖分布較廣，占調(diào)查區(qū)總面積的21.8%，比較大的巖體有連陽巖體、大桂山巖體、大霧山巖體和三崗山巖體。根據(jù)1∶5萬水系沉積物測量成果，對23種元素的分布規(guī)律分析，調(diào)查區(qū)Pb、W、Sb、As、Fe、Bi元素相對富集，且富集部位均在侵入巖體附近，說明本區(qū)成礦元素分布規(guī)律與接觸帶巖漿熱液活動有關(guān)。

本次工作，通過侵入體解體和系統(tǒng)的LA-ICP-MS U-Pb法精確測年，將燕山期侵入體劃分為早白堊世和晚白堊世，并確定了晚白堊世花崗巖年齡為100Ma，其中晚白堊世為主體，劃分了連陽序列、三崗山序列、鍋坑花斑巖及大霧山序列四個序列。

連陽序列鎢鉬族元素W、Sn、Bi、Mo的含量較高，整體高于花崗巖維氏值[8]，最高含量分別是維氏值的11倍、2.86倍、673倍、8.92倍，平均值是維氏值的2.91倍、1.89倍、67.2倍、1.87倍；其放射性元素U、Th的含量高，U最高含量是維氏值的9.34倍，平均值是維氏值的4.18倍；Th最高含量是維氏值的4.06倍，平均值是維氏值的2.53倍，為富U、Th花崗巖。三崗山序列沒有明顯的成礦元素富集，但含閃長質(zhì)包體和閃長質(zhì)巖脈中的Cu、Zn含量較高。鍋坑花斑巖鎢鉬族元素W、Sn、Bi的含量較高，為區(qū)內(nèi)最高者，W最高含量是維氏值的29.8倍，平均值是維氏值的16.6倍，Sn最高含量是維氏值的7.7倍，平均值是維氏值的6倍，Bi最高含量是維氏值的114倍，平均值是維氏值的83倍；U、Th含量稍高，是維氏值的2倍。大霧山序列成礦元素沒有明顯高含量者(表1)。

表1 晚白堊世花崗巖巖體微量元素含量

通過工作發(fā)現(xiàn)，矽卡巖型礦床多產(chǎn)于連陽序列及三崗山序列與連縣組白云質(zhì)灰?guī)r接觸形成矽卡巖的部位，少量產(chǎn)于寒武系灰?guī)r透鏡體或鈣質(zhì)砂巖與連陽、將軍嶺等巖體接觸部位。

4.3 構(gòu)造的控礦作用

本區(qū)侵入巖和碳酸鹽巖發(fā)生了接觸交代變質(zhì)作用，在巖漿熱液與圍巖接觸的過程中，產(chǎn)生的受熱表面，有利于雙交代同生作用矽卡巖的形成。礦化和矽卡巖體密切相關(guān)，礦體的產(chǎn)狀、規(guī)模和形態(tài)直接受接觸面形態(tài)所制約。此外，單向應(yīng)力作用產(chǎn)生的裂隙使巖石碎裂，有利于礦石、礦物的聚集。因此，接觸帶控礦是重要的條件之一，也是重要的導(dǎo)礦和容礦構(gòu)造[9]。

5 成礦模式探討

東園和將軍頭等中小型鐵多金屬礦床的形成與晚燕山期花崗巖關(guān)系密切，一般分布在晚燕山期連陽巖體和一些小巖體與圍巖的接觸帶，且蝕變類型為矽卡巖化，因此礦床類型為矽卡巖型礦床，即接觸交代型礦床。

區(qū)內(nèi)鐵多金屬礦的成礦模式：當(dāng)巖漿侵位時(shí)，巖漿析出熱及含礦巖漿-熱液，一方面，巖漿析出熱能加熱了天水并萃取部分寒武系早期初步沉積的鐵鋅銅成礦元素(據(jù)冼源宏等[10]對該區(qū)與晚白堊世花崗巖有關(guān)礦床的同位素特征分析，認(rèn)為成礦熱液主要來源于巖漿水，將軍頭鐵多金屬礦床的樣品落在巖漿水與變質(zhì)水界線處，揭示有部分寒武紀(jì)地層中的變質(zhì)水加入成礦流體)，形成溫度較低的成礦流體；另一方面，巖漿析出的成礦巖漿-熱液與接觸帶附近的寒武系鈣硅質(zhì)巖、含鈣鎂砂巖或夾灰?guī)r透鏡體等圍巖發(fā)生接觸變質(zhì)-交代作用(表現(xiàn)為矽卡巖化)，演化形成溫度較高的含礦流體，兩種溫度不同的含礦流體最后在接觸帶等構(gòu)造有利部位混合并沉淀成礦(圖7)。

6 結(jié)論

1)區(qū)內(nèi)東園鐵礦、將軍頭鐵礦等中小型鐵多金屬礦，均分布在晚燕山期連陽巖體和一些小巖體與圍巖的接觸帶，為接觸交代型鐵多金屬礦床；該類巖體與圍巖的接觸帶也是本區(qū)重要的找礦標(biāo)志。

2)晚白堊世花崗巖獲得的大量鋯石LAICP-MS U-Pb精確年齡都在100Ma，而與之相關(guān)礦床多是賦存于花崗巖和地層圍巖相互作用形成的矽卡巖中，形成時(shí)代相近。其中：連陽序列和三崗山序列都有利于形成矽卡巖型鐵多金屬礦。

3)矽卡巖型礦床的形成對地層具有一定的專屬性。如：當(dāng)圍巖為活潑巖層時(shí)，易于和侵入巖互相交代而發(fā)生矽卡巖化，且發(fā)生大面積蝕變，而呈現(xiàn)廣泛的大理巖化和透閃石化等，與礦化富集有密切關(guān)系；當(dāng)為惰性巖層時(shí)，巖石受熱應(yīng)力的作用，熱液滲透擴(kuò)散，促使其成分發(fā)生變化，破壞了原有的平衡狀態(tài)而形成角巖化和硅化等現(xiàn)象，礦化頻率較低，不利于交代形成矽卡巖及礦化富集作用。

注釋：

① 武警黃金第九支隊(duì). 洽水圩、橫石圩幅1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[R].?？冢何渚S金第九支隊(duì)，2017.

② 廣東省地質(zhì)勘查局七一九地質(zhì)大隊(duì). 廣東省懷集縣東園礦區(qū)鐵礦詳查報(bào)告[R]. 肇慶：廣東省地質(zhì)勘查局七一九地質(zhì)大隊(duì)，2007.

③ 廣東省地質(zhì)勘查局七一九地質(zhì)大隊(duì). 廣東省肇慶市懷集縣鳳崗鎮(zhèn)將軍頭礦區(qū)鐵礦資源儲量核實(shí)報(bào)告[R]. 肇慶：廣東省地質(zhì)勘查局七一九地質(zhì)大隊(duì)，2008.

④ 武警黃金第九支隊(duì). 廣東省陽山縣石寨鉛鋅多金屬礦普查報(bào)告[R]. ?？冢何渚S金第九支隊(duì)，2016.