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0 引言
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饶南地区位于信江以南,武夷山以北,西至湖坊,东至铁山,矿产资源丰富,已发现有永平铜矿床、龙头岗铜锌矿床等数处矿床。前人对北武夷山地区的岩浆、构造演化进行了研究,划分了构造格架和火山-侵入岩序列(余心起等,2008;李晓峰等, 2013;苏慧敏等,2013;解国爱等,2013;秦晓峰, 2014;董越,2015;魏娟娟,2015)。部分学者对饶南地区沉积背景、岩相古地理进行了研究,认为在地史演化、沉积建造形成的过程中伴随着成矿作用 (徐跃通,1994,1996;张学书,1997;李晓勇,2009; 李二恒等,2012)。一些学者对北武夷山地区铜多金属矿的时空分布规律进行了探讨(罗平,2010;张家菁等,2014)。较多学者以微量地球化学为主要手段,对永平铜矿、龙头岗铜锌矿等典型矿床进行了大量的成矿学研究,探讨了矿床成因(王安城, 1987;何江,1993;任建国,1994;李晓峰等,2007;朱碧等,2008;定立等,2014;魏滔等,2018;田明君等, 2019)。笔者在承担江西省地质局“抚州—饶南铜银铅锌多金属非金属成矿带地质专项研究”过程中,系统收集了饶南地区勘查资料,对典型矿床深入研究,对区域铜铅锌多金属矿产信息进行梳理,探讨成矿规律,提出下一步的找矿方向。
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1 地质背景
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饶南地区大地构造位置处于萍乡—广丰深断裂带南侧,武夷山北坡,构造单元划属武功山—会稽山前缘褶冲带之饶南坳陷(图1)。
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新元古代早期,全区处于华南地槽强烈的沉降阶段,强烈的晋宁运动导致了海底火山爆发,形成了一套火山-碎屑沉积建造周潭岩组。晚期受澄江运动影响海水变浅,且火山活动减少,沉积形成洪山组浅海相泥砂质碎屑建造,以变质较深的片岩、变粒岩、磁铁石英岩等为特征。加里东运动,地壳抬升及深部热流上涌,元古宙地层发生区域变质和混合岩化,本区进入地台发展阶段。晚石炭世—中二叠世,坳陷作用形成了北东东向的陆间海盆,海侵后,沉积了浅海碳酸盐-碎屑岩建造,地壳的差异升降,以永平地区为中心局部海底火山喷发,堆积了火山熔岩、火山碎屑、碳酸盐岩、硅质岩等火山-喷流沉积建造,形成的石炭系藕塘底组、二叠系马平组、栖霞组、车头组是铜铅锌多金属矿床的主要赋矿层位。晚二叠世—中三叠世,地壳升降形成了一套海陆交互相泥沙质碎屑岩(含煤)建造乐平组、滨海相碳酸盐-碎屑岩建造铁石口组、杨家组(张学书,1997;杨明桂,1998;田京辉,2001;杨明桂等, 2012;李二恒,2012)。
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海西期一次微弱的造陆活动,导致较大范围的海底火山-热水喷流活动,并形成高硅的火山熔岩、碎屑岩、碳酸盐、薄层硅质岩等金、铜矿源层。印支构造运动导致了部分盖层的变形变质、混合岩化,局部基底地层超覆于石炭系—二叠系之上。燕山期构造运动强烈,断陷盆地堆积了陆相火山岩和碎屑岩,断裂继承发展,伴随着大规模的岩浆侵入,为铜铅锌多金属元素的富集和矿床的形成创造了条件。
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2 典型矿床特征
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饶南地区发育一系列铜铅锌多金属矿床,永平铜矿床、龙头岗铜锌矿床在规模和类型上最具代表性。永平铜矿主要形成于海西期海底火山-热水喷流作用,经历燕山期的叠加改造。龙头岗铜锌矿床形成于燕山期岩浆热液侵入作用,为接触交代-充填型矿床。二者均产于石炭系藕塘底组地层,矽卡岩化、绿帘石岩及铁帽为其最重要的找矿标志。
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图1 研究区构造位置图(a,据江西省地质矿产勘查开发局,2017修改)及区域地质图(b,据周先军等,2018修改)
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1—第四系;2—河湖相红色碎屑岩建造;3—陆相含火山质碎屑岩建造;4—陆相火山岩、河湖相碎屑岩及海陆交互相含煤建造;5—海相砂泥岩-碳酸盐岩建造、海陆交互含煤建造;6—碳酸盐岩-碎屑岩夹火山岩建造;7—泥砂质浊积岩建造、铁质建造;8—海相火山岩-浊积岩建造; 9—白垩纪侵入岩;10—侏罗纪侵入岩;11—三叠纪侵入岩;12—志留纪侵入岩;13—白垩纪闪长岩脉;14—辉绿岩脉;15—海西—印支期背斜; 16—深大断裂;17—地质界线/断层;18—花岗岩;19—花岗闪长岩;20—英云闪长岩;21—二长花岗岩;22—铜矿床/铅锌矿床;23—金矿床/铁矿床;24—海底火山喷流-热水沉积型/接触交代-充填型矿床
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2.1 永平铜矿床
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永平铜矿位于铅山县城南东 13 km 处,已有 1700 多年的开采历史。矿床累计查明铜 175.53× 104 t,钨 13.34×104 t,银 3047 t,金 22.93 t,铅锌 7.17×104 t,硫 2558.37×104 t,是饶南地区最大的铜多金属矿床。
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矿区出露地层为新元古界青白口系周潭岩组和石炭系藕塘底组(图2)。周潭岩组为一套片麻岩、片岩夹混合岩组合。受构造运动影响,藕塘底组呈构造岩片,以“夹心”式产于周潭岩组之中,为矿区的赋矿岩层。其下段主体为灰黄色中厚层状石英砂岩,底部为砾岩;中段为深灰色厚层状灰岩、泥灰岩和砂岩夹页岩;矿区中部的天排山、西厢岭、永平镇西门等地夹数层海相火山碎屑岩和熔岩,厚度变化大,0.5~15. 0 m 不等;矿区南北两端见数层凝灰岩或凝灰质页岩。上段中细粒石英砂岩、千枚状页岩夹灰岩和灰岩透镜体,厚度小于 43.8 m,与上覆马平组整合接触。上段为中粗粒石英砂岩、含砾砂岩、粉砂岩、千枚状页岩夹瘤状灰岩和灰岩透镜体。中段为中厚层状泥晶灰岩、热水沉积硅质岩、含砾石英砂岩、钙质石英砂岩等(主矿层赋存于此段)。
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矿区为在以东西向为主的构造背景上、叠加北东—北北东向构造的异常地段。北北东向构造主要为印支—燕山期构造形迹,具明显的继承性和多次活动特点。早期以褶皱为主,形成区域性侯家— 嵩山倒转复背斜,永平矿区处其东翼。后期以断裂为主,出现由叠瓦式逆掩断层及其间岩片组成的推覆构造应天寺—火烧岗逆掩断层 F1、天排山逆冲断层F2。F2断裂在西部,使石炭系—二叠系及“上混合岩”推覆至“下混合岩”之上。F1断裂在东部,致周潭岩组逆掩于打字坪向斜石炭系—二叠系之上,可见及构造窗等。
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图2 永平铜矿床地质简图(据田明君等,2019修改)
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矿区出露有十字头—火烧岗斑状黑云母花岗岩,侵入时代为燕山期,岩体由下而上穿过基底、石炭系—二叠系盖层及藕塘底组含矿岩系。靠近岩体的层状铜硫矿体变贫、变薄甚至尖灭,叠加了岩浆热液型脉状铜钼矿化,部分层状铜矿体被置换成了脉状铜钼矿体。
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永平铜矿探明有 7 个矿带,每个矿带由一个至几个矿体组成。I矿带受 F1断层控制,为脉状矿体; Ⅳ矿带与 F2平行展布,斜穿藕塘底组和周潭组混合岩,与断裂关系密切;Ⅴ矿体产于下混合岩顶部,与 Ⅳ矿带斜列,可以编为一个矿体群;VI 矿体为透镜体,位于上混合岩底部的灰岩及矽卡岩透镜体中。 Ⅱ矿带为矿床的主矿带,占全区铜金属量的 60%。其由 3个层状—似层状矿体组成,其中Ⅱ-4矿体延长达2500 m,平均厚度17.97 m,最大厚度100.93 m, Cu 品位 0.40%~4.61%,平均品位 0.72%,伴生硫平均品位 14.20%,叠加有铅锌矿化。层状—似层状矿体与层状矽卡岩密切叠生,整合于富含海相火山岩的地层中,表明矽卡岩化与成矿作用都与沉积作用密切相关,层状—似层状矿体和层状矽卡岩可能都是形成于海底火山-热水喷流作用(刘继顺, 1996;廖宗廷和刘金水,2003;杜灵通,2005),叠加了后期热液活动的改造。矿体厚度与含矿地层厚度呈显著正相关关系,在靠近十字头岩体外围,出现矿的贫化,矿带扭曲处,出现矿的富集(周先军等,2018)。
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主矿体矿石呈块状、纹层状、细脉状、浸染状构造。以浸染状为主,广泛分布于矽卡岩和砂岩中 (图3);条带状矿石主要产于页岩和大理岩化灰岩中,密集且顺层发育的硫化物条带,不具有脉状特征,呈现显著的沉积纹层构造。顺层含矿细脉多发育在两种围岩分层部位,如含灰质硅质岩与钙铁榴石矽卡岩层间、蚀变安山岩-玄武岩与钙铁榴石矽卡岩层间,常常是平行层理的矿化细脉集中的层位。与层理方向斜交的穿层细脉为方解石细脉和石英细脉,往往不含金属矿物。
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矿石结构为胶状—粒状结构、压碎结构和交代结构(图4)。矿石矿物多达140余种,具有复成矿床复杂物质组成特点,胶状—变胶状黄铁矿为主,其次为黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、辉铋矿、硫银铋矿等金属硫化物,还出现铋、银的碲化物,白钨矿、沥青铀矿等氧化物,以及自然铋等自然元素。层状矿体中还有白铁矿、菱铁矿和玉髓、硬石膏等。
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图3 永平铜矿床典型矿体、矿石
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a—脉状矿石穿插块状矿石;b—石英-白铁矿-黄铜矿脉穿插磁黄铁矿;c—脉状石英-白铁矿-黄铜矿矿石;d—白铁矿-黄铜矿-磁黄铁矿硫化物异质环带及略定向磁黄铁矿-黄铁矿-黄铜矿矿石;e—石英-白铁矿-黄铜矿-铁闪石脉状矿石;f—脉状及层纹状变质砂岩型矿石; g—条带状变质砂页岩型矿石;h—纹层状铜矿石
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Di—透辉石;Ep—绿帘石;Gru—铁闪石;Mrc—白铁矿;Mt—磁铁矿;Po—磁黄铁矿;Sch—白钨矿;Ccp—黄铜矿;Qz—石英;Py—黄铁矿; Ser—绢云母;Chl—绿泥石;Sph—闪锌矿;Cc—方解石
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2.2 龙头岗铜锌矿床
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龙头岗铜锌矿是一个以铜、锌为主并伴有银的多金属矿床,探明 Cu 7.28×104 t,Zn 1.62×104 t,Ag100 t(江西省地质矿产开发局赣东北大队,2014①)。矿区出露地层为新元古界青白口系周潭岩组、上石炭统藕塘底组(图5)。藕塘底组为一套碳酸盐岩-碎屑岩沉积建造,主要岩性为砂砾岩、砂岩、粉砂岩、钙质粉砂岩、泥质灰岩、灰岩等,是主要赋矿层位。藕塘底组构成一单斜构造,主要断裂构造F1,走向北西,倾向北东,形成于成矿前,使青白口系周潭岩组逆掩于上石炭统藕塘底组之上,沿断层侵入有花岗斑岩,是主要的控岩控矿构造。在 F1影响下形成系列层间断裂带控制着矿体的形态。层间断裂带与藕塘底组地层走向近乎一致,倾向北东,倾角30 °~68°,部分地段从浅部到深部可出现缓—陡— 缓的变化,断裂带内脆性岩层较破碎。热液运移、交代的差异,在砂砾岩、含砾石英砂岩内往往富集成品位较富的脉状铜铁矿体、闪锌矿体,在灰岩中往往形成带状、似层状矽卡岩,矽卡岩及边部常形成块状、透镜状闪锌矿体、铜矿体,结合流体特征,其属于接触交代-充填型矿床(魏滔等,2018)。
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图4 永平铜矿床典型矿石镜下照片
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a—磁铁矿交代黄铁矿,并被方铅矿交代呈骸晶状,黄铜矿交代黄铁矿、磁铁矿、方铅矿、部分充填在石榴石环带及裂隙中;b—黄铜矿交代半自形白铁矿、磁铁矿,并有少量闪锌矿出溶;c—黄铜矿与白钨矿呈包含结构;d—似层状矿石中黄铁矿-方铅矿-闪锌矿-黄铜矿物组合,后者依次交代前者;e—黄铁矿裂隙中针铁矿,闪锌矿、黄铜矿交代方铅矿;f—黄铜矿呈胶状及细脉状交代黄铁矿、磁黄铁矿及闪锌矿
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Grt—石榴石;Cc—方解石;Mt—磁铁矿;Po—磁黄铁矿;Ccp—黄铜矿;Qz—石英;Py—黄铁矿;Sph—闪锌矿;Sch—白钨矿;Py—黄铁矿; Ccp—黄铜矿;Goe-针铁矿;Gn-方铅矿
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矿床分布有 9个工业矿体,其中铜矿体 4个,锌矿体5个。铜矿体中以Cu-2矿体最大,占全区铜金属总量的 60% 以上,矿体产于藕塘底组,深部为青白口系周潭岩组,矿体形态受层间断裂带控制。矿体除铜之外,伴生有锌、银,矿体总体走向长 300~500 m,倾向延伸一般 200 m,最大延深 300 m。矿体真厚度3.55~10.38 m,平均厚度8.96 m,最大厚度达 21.43 m,铜品位一般 0.40%~6.97%,最高达 15.62%,平均品位 1.66%。矿体沿走向、倾向呈透镜状、囊状,具分枝复合、膨大缩小现象。矿体总体走向 320°,倾向变化较大,从 8线往西至 3线矿体在 806 m 中段以上倾向北东,以下倾向南西;5~15 线矿体在 857 m 中段以上矿体倾向北东,以下倾向南西,倾角 50°~70°,局部达 80°以上。矿体沿倾向自上往下由北东向南西转变,顶底板岩性一般为大理岩、变石英砂岩,深部为片麻岩等。
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锌矿体中以 Zn-2 规模较大,占锌矿体总量的 45%,位于铜矿体的底板,距Cu-2约80 m,矿体在深部赋存在0~9线,属半隐伏矿体。矿体产于藕塘底组,矿体形态受层间断裂带控制。矿体除锌之外,伴生有铜、银矿,矿体总体走向长 200 m,倾向延伸一般 150~200 m,矿体真厚度一般 1.19~3.57 m,平均厚度3.68 m,最大厚度达15.53 m,锌品位一般 1.50%~3. 00%,最高达 9.53%。矿体总体走向 320°,倾向北东,倾角65°,矿体沿走向具膨大缩小现象,顶底板岩性一般为大理岩、变石英砂岩。
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龙头岗铜锌矿体产于矽卡岩化蚀变带中,脉石矿物以石英、绿帘石、透辉石为主,其次为绿泥石、方解石、蛇纹石、绢云母、石榴子石及阳起石等(图7)。矿石主要呈块状、浸染状,金属矿物主要为黄铜矿、闪锌矿为主,其次为磁铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、针硫铋银矿、碲银矿等。磁黄铁矿-黄铜矿石、闪锌矿-黄铜矿矿石、闪锌矿矿石是矿床主要的共生组合。块状矿石中黄铜矿往往充填交代黄铁矿、闪锌矿、方铅矿,包裹磁铁矿或呈骸晶状分布于磁铁矿间。浸染状矿石中闪锌矿多呈星散状,部分颗粒中可见黄铜矿出熔体。
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图5 龙头岗铜锌矿床地质简图(据魏滔等,2018修改)
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1—上石炭统藕塘底组;2—青白口系周潭岩组;3—黑云母二长花岗斑岩;4—二长花岗斑岩;5—矽卡岩;6—断层及编号; 7—铜矿体及编号;8—锌矿体及编号;9—勘探线及编号
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3 成矿规律
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3.1 时空分布规律
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饶南地区铜铅锌多金属矿床主要形成于海西期和燕山期(王道华等,1986;徐德明等,2015;吕劲松等,2017)。海西期形成的铜铅锌多金属矿床,主要分布在永平—铜山褶皱区南、中部,以准地台型矿床为主,赋存于石炭系藕塘底组—二叠系车头组碎屑岩-碳酸盐岩夹火山碎屑岩组合中,其主要成矿作用为海底火山-热水喷流作用(张祖海等, 1995;张展适和祝民强,2002;廖宗廷和刘金水, 2003)。永平铜矿床黄铁矿、方铅矿、闪锌矿的铅同位素峰值年龄为 350~330 Ma,与石炭纪相当(刘迅和黄震,1993);永平铜矿床矿石进行铅同位素判别图解中,其大部分落在岛弧铅范围内,少量落于玄武岩铅范围,表明矿床中的铅主要来自于海底火山及其热泉活动(杜灵通,2001),且发现永平铜矿床下盘脉状矿化流体与海底热液及典型块状硫化物矿床具有相似性(Zhu et al.,2016)。乌石岗金矿床和打石坞金矿床产于车头组硅质岩中,测得乌石岗金矿床车头组底部的凝灰岩夹层其中一组锆石 U-Pb 平均年龄为(313.5±3.2)Ma,属于海西中期(晚石炭世)岩浆-热液活动的年代记录;另外一组锆石的 U-Pb 平均为(283.6±4.5)Ma,是海西晚期(早二叠世)火山-喷流作用的年龄记录。测得打石坞金矿锆石U-Pb加权平均年龄为(264.8±4.4)Ma,显示海西期海底火山-热水喷流沉积成矿(孙建东等, 2016)。
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图6 龙头岗铜锌矿床4号勘探线剖面图(据魏滔等,2018修改)
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1—上石炭统藕塘底组;2—青白口系周潭岩组;3—黑云母二长花岗斑岩;4—二长花岗斑岩;5—花岗斑岩;6—砂砾岩;7—砂岩; 8—片麻岩;9—矽卡岩;10—断层及编号;11—矽卡岩化蚀变带;12—铜矿体/锌矿体及编号;13—钻孔及编号
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饶南地区燕山期形成的以活化准地台型铜铅锌多金属矿床为主,燕山期大规模岩浆侵入晚石炭世—中三叠世建造,成矿以岩浆热液作用为主导,兼以碎屑岩-碳酸盐建造活泼的化学性质,与含矿热液交代富集成矿。矿化产出的位置具有一定的规律性,区内绝大多数的矿床(点)分布在石炭系藕塘底组、马平组、二叠系车头组、三叠系铁石口组的碎屑-碳酸盐建造中,矿体形成于岩体侵入接触交代-充填作用。成矿作用的时间主要集中在 170~150 Ma(Hou et al.,2013)。永平铜矿的十字头岩体在 160 Ma左右侵入(丁昕和蒋少涌,2005;Li et al., 2013;Zhu et al.,2016;Zhang et al.,2018),改造了矿床,并叠加形成钼多金属矿化。龙头岗铜锌矿床、船坑铜矿床、铜山铜矿床等形成于燕山期岩浆侵入作用;龙头岗花岗斑岩锆石 U-Pb年龄为(154±1.3) Ma(Wu et al.,2015),船坑铜矿成矿花岗闪长岩锆石 U-Pb 年龄为(162.9±3.6)Ma(Zhang et al., 2020),铜山铜矿床成矿岩体锆石 U-Pb 年龄为 (170.4±1.8)Ma(吕劲松等,2016),属燕山期成矿。
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3.2 控矿地质规律
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3.2.1 地层对成矿的控制
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本区铜铅锌多金属矿床主要分布于石炭系藕塘底组—三叠系铁石口组碎屑岩-碳酸盐岩夹火山岩的建造中(图8)。尤其晚石炭世—中二叠世海底火山-热水喷流沉积形成的初始矿源层(倪培等, 2005),为铜铅锌多金属矿床的形成创造了条件。藕塘底组中段沉积时期是海底热液活动最强的时期,永平铜矿处于海底热液活动的中心,其主矿带具有明显的沉积特征,受层位控制明显,与海底火山喷发和热水喷流密切相关(李二恒,2012)。应天寺金银矿床发育一系列硅质角砾矿石,具有沉积岩同生破碎后重力堆积的特征,为海底火山-热水喷流形成的微细脉浸染型金银多金属矿床。余家垅铅锌矿床可见星散状黄铁矿沿砂岩为主的岩层分布,形成于同生沉积阶段。打石坞金矿床、乌石岗金矿床、仙山岗金矿床、天窗岩银金矿床均产于火山岩、角砾岩、硅质岩中,受到地层的控制(肖晓林等,2016)。地层中矿源及碳酸盐岩活泼的化学性质,也制约着矿床的产出。铜山铜矿床、船坑铜矿床、龙头岗铜锌矿床等均在因岩浆热液侵入碎屑岩-碳酸盐建造中接触交代-充填形成矿床,矿床定位受到地层的制约。
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图7 龙头岗铜锌矿床典型矿石及镜下照片
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a—石榴子石环带结构;b—钙铁辉石近正交解理;c—透闪石簇状集合体;d—钙铁辉石被阳起石交代;e—绿帘石交代钙铁辉石; f—蛇纹石交代钙铁辉石;g—磁铁矿被黄铜矿交代;h—黄铜矿交代闪锌矿;i—闪锌矿中黄铜矿出溶体;j—绿帘石化蚀变岩(坑道); k—矽卡岩与大理岩界线;l—矽卡岩铜矿石(主要矿物黄铜矿、磁黄铁矿)
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Qtz—石英;Grt—石榴石;Hd—钙铁辉石;Ccp—黄铜矿;Sp—闪锌矿;Mt—磁铁矿;Py—黄铁矿;Cal—方解石; Act—阳起石;Ep—绿帘石;Tr—透石;Srp—蛇纹石
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3.2.2 构造对成矿的控制
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萍乡—广丰深断裂是自晋宁期以来长期活动的超壳断裂,控制了区内基底构造层和坳陷盆地的展布。与深断裂伴生的东西向断裂控制了武夷山岩浆岩带的北部边界,制约着东西向展布的铜铅锌多金属成矿带的展布。北东向和北北东向褶皱和断裂为主导,在不同的构造部位出现不同的构造型式和不同方式的构造组合,控制了矿床(点)的产出。如永平铜矿床、应天寺金银矿床、余家垅铅锌矿床等产于北东向断裂带中,庆瑞、南阳等矿床受到北北东向构造的制约。不同的构造旋回控制着岩浆、热液活动,对铜铅锌多金属矿床的产出空间进行了制约。如永平铜矿床、余家垅铅锌矿床等均产于海西—印支构造旋回中,初始堆积成矿后,逆冲推覆作用进一步改造富集了矿体。龙头岗铜锌矿床、空谷山铅锌矿床等则产于燕山期构造旋回中,陆内造山运动,大规模的岩浆侵入形成了系列矿床。大型断裂及构造层伴生的次一级断裂、褶皱、裂隙带控制着岩脉侵入和矿体的产出形态和规模,船坑—铜山地区的北东向主干断裂 F1控制了花岗闪长岩脉群的展布和矿体的形成。接触交代-充填型铜铅锌多金属矿床产于岩体侵位的内外接触带,矿体、矿脉的产出则受到北东向、北北东向断裂及派生的北西、北北西断裂带的控制。
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3.2.3 岩浆岩对成矿的控制
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区内岩浆岩成矿主要在燕山期,成矿作用在 170 Ma、165~150 Ma 两个阶段(Hou et al.,2013;秦晓峰,2014)。170 Ma 的侵入岩主要出露于铅坑— 龙头岗、船坑—铜山一带,岩性为石英二长斑岩、石英闪长岩、花岗斑岩等,岩体侵入于石炭系、三叠系地层之中,并使围岩发生大理岩化、矽卡岩化,铜山铜矿床、船坑铜矿床、龙头岗铜锌矿床、空谷山铅锌矿床等形成与此关系密切。165~150 Ma 岩浆活动与银铅锌矿、钼矿化有关,岩浆活动既有侵入岩又有火山岩。永平铜矿床的十字头—火烧岗斑状黑云母花岗岩侵入,形成了斑岩型、接触带型钼多金属矿床,同时改造了层状—似层状铜矿体,围绕着岩体的围岩形成“无铜圈”,同时矿体进一步富集,贯入脉状矿体,为本期成矿(丁昕和蒋少涌,2005; Li et al.,2013)。不同化学组分的岩浆岩具有一定的成矿专属性,控制着矿床的分布,如船坑—铜山地区的石英二长斑岩、石英闪长岩 SiO2含量变化为 56.86%~67.31%,平均 61.78%,属于中酸性岩类 (秦晓峰,2014),与之相关的矿床以铜(金)为主,如船坑铜矿床、铜山铜矿床、磁坞金矿床等。铅坑、空谷山地区主要为二长花岗岩、花岗斑岩等,SiO2含量较高,变化范围为65.9%~81.78%,平均71. 05%,属于酸性岩类(秦晓峰,2014),与之相关的矿床以铅锌(铜)为主,如铅坑铅锌矿床、空谷山铅锌矿床、龙头岗铜锌矿床等。燕山期中酸性—酸性岩浆侵入碎屑岩-碳酸盐岩建造,形成接触交代-充填矿体,侵入的空间位置也影响着矿床的分布与矿体的产出形态。如船坑铜矿床、铜山铜矿床、龙头岗铜锌矿床等,其矽卡岩矿体产于岩体接触部位、充填矿体产于岩舌部位与接触地层的层间断裂中。空谷山铅锌矿床、老虎洞铅锌矿床的部分矽卡岩矿体呈鸡窝状,地层被岩浆岩蚕食,以捕虏体的形式产于岩体中。
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图8 饶南地区控矿地层综合柱状图
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3.3 成矿演化
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饶南地区的成矿演化主要有两个阶段(图9)。海西运动早期由于大陆岩石圈的拉张(赵胜利等, 2021),萍乡—广丰深断裂的活动,深部岩浆上涌,释放出大量的含矿物质。同时强大的热异常驱动海水对流循环,这种被加热的海水从基底地层基陆壳花岗岩中萃取大量的成矿物质,随着岩浆热液沿着裂隙上升,与海底沉积物一起堆积,形成初始矿源层,并且在局部由于岩浆热液富集、热水喷流作用形成矿层,永平铜矿床、余家垅铅锌矿床、打石坞金矿床、乌石岗金矿床等矿床主要在此阶段演化形成。地壳水平运动、升降运动造成地层褶皱、断裂,局部盖层混合岩化,基底地层逆冲,堆积的矿层发生了进一步改造富集(刘继顺,1996;田京辉,2001; 李二恒,2012)。
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燕山期强烈的构造运动致使大规模的岩浆岩爆发,武夷山岩浆岩带蚕食饶南地区碎屑岩-碳酸盐岩建造,活化、萃取地层中 Cu、Pb、Zn等多金属元素,再侵入浅表的地层中,热液交代作用产生蚀变,减压沸腾后在构造空间沉淀成矿(倪培等,2020),形成了一系列铜铅锌多金属矿床(图10)。船坑、铜山、龙头岗等矿床的二长花岗斑岩、花岗闪长岩Cu、 Pb、Zn等金属元素的丰度远高于区域岩浆岩的背景值,成矿专属性明显(张雪辉等,2016;陈航,2017; 车如风,2017)。同时燕山期成矿作用也对早期形成的矿床进一步改造、叠加,永平铜矿床为典型代表。本期的成矿作用主要来自于燕山期剧烈的热事件。
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图9 海西期成矿演化模式图(据Heinirich,2005修改)
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图10 燕山期成矿演化模式图(据倪培等,2020修改)
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4 找矿方向探讨
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饶南地区已经发现有20多处矿床(点),物化探异常多,是江西重要的铜铅锌多金属矿找矿远景区。有两个系列是找矿的重点:海底火山-热水喷流沉积型铜铅锌多金属成矿序列;接触交代-充填型铜铅锌多金属成矿系列。前者找“建造”、找“矿源层”是关键,饶南坳陷带的石炭系藕塘底组、二叠系马平组、栖霞—小江边组、车头组普遍夹有薄层状火山岩,是饶南矿集区找矿的重要标志层。
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永平铜矿床西部的横山地区属于侯家—嵩山倒转背斜的西翼,永平铜矿床处东翼,其中部为杨村河断裂,出露有石炭系藕塘底组、二叠系车头组,在横山处发现有硅质岩、淬碎熔岩,南部陈家坞揭露到藕塘底组矽卡岩化、铜矿化(图11)。永平铜矿床处于断陷中心部位,海西期海底火山-热水喷流沉积作用形成了初始铜矿层,燕山期的岩浆岩侵入叠加了钼多金属矿化,并改造了矿床。喜马拉雅运动隆坳分异的作用下形成了杨村河断裂,切割侯家 —嵩山背斜,并且西翼断落接受沉积掩埋,形成冲积盆地;东翼地层总体抬升,接受剥蚀,形成厚大的铁帽。而横山地区处于与热水喷流区域的另一部分,有可能为永平铜矿床缺失的另一半。
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图11 永平-横山地质剖面简图
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岩浆热液侵入接触交代-充填型铜铅锌多金属矿床普遍受到地层、岩浆岩的共同制约,主导成矿作用为燕山期中酸性—酸性花岗岩。饶南地区的二长花岗斑岩、花岗闪长岩等壳熔 S 型花岗岩具有成矿的专属性,在活化、富集了地层的金属元素后,侵入碎屑岩-碳酸盐岩建造中较易形成接触交代-充填型铜铅锌多金属矿床,“层、体耦合”是找矿的潜力区,并且在深部具有找斑岩型铜多金属矿床的远景。
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烟蓬里地区在实施紫砂陶找矿勘查过程中,钻孔揭露到矽卡岩铅锌矿体,发育藕塘底组碎屑岩-碳酸盐岩建造,见有二长花岗斑岩,具有寻找接触交代-充填型铜铅锌多金属矿床的远景。船坑—铜山地区分布有三叠系铁石口组碎屑岩-碳酸盐岩建造,侵入有雁列式花岗闪长斑岩脉群,外围石壁街的浅部发现了 1 个铜矿体、14 个铜矿化体和 1 个金矿化体,深部揭露到斑岩型铜钼矿化体,具有较好的找矿远景。
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5 结论
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(1)饶南地区铜铅锌多金属矿床主要形成于海西期、燕山期,分布于晚石炭世—中三叠世碎屑岩-碳酸盐岩夹火山岩建造中。海西期海底火山-火山期后热液作用形成了以永平铜矿床为代表的海底火山-热水喷流沉积型铜多金属矿床,地层主导控矿;燕山期岩浆热液侵入形成了以龙头岗铜锌矿为代表的接触交代-充填型矿床,受到碎屑-碳酸盐建造与侵入岩的制约,分布于坳陷边缘与侵入岩耦合部位。
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(2)从地史演化与成矿规律上看,海底火山-热水喷流沉积型矿床找“矿源层”为关键,永平铜矿床西部横山地区存在类似的含矿建造,具有寻找“永平式”铜多金属矿床的前景;接触交代-充填型矿床产于岩体侵入建造的“层、体耦合部位”,烟蓬里、石壁街地区具有寻找斑岩型、接触交代-充填型矿床的前景。
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注释
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① 江西省地质矿产开发局赣东北大队.2014. 江西省铅山县龙头岗铅锌矿储量地质报告[R].
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② 江西省地质矿产局区域地质调查大队.1985. 江西省铅山县幅区域地质调查报告[R].
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③ 江西省矿产开发局赣东北大队.1995. 江西省四十八都幅区域地质调查报告[R].
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④ 江西省地质矿产调查研究大队.1990. 江西省陈坊幅区域地质调查报告[R].
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摘要
饶南地区是江西省重要的铜铅锌多金属矿的集中区。海西期的海底火山-热水喷流作用形成了层状-似层状矿床,经历了燕山期岩浆热液的叠加改造,矿床分布与矿体的产出主要受含矿建造控制,以永平铜矿床为代表。燕山期的岩浆岩侵入接触交代-充填作用形成了一系列铜铅锌多金属矿床,矿床分布与矿体的产出受碎屑岩-碳酸盐建造与侵入体的共同制约,以龙头岗铜锌矿床为代表。未来找矿方向主要在断陷盆地掩埋部位寻找海底火山-热水喷流型矿床,如永平铜矿西部的横山地区;在碎屑-碳酸盐建造与岩体耦合部位寻找接触交代-充填型矿床,如烟蓬里地区、铜山外围的石壁街地区。
Abstract
Southern region of shangrao is an important Cu-Pb-Zn polymetallic ore concentration area in Jiangxi Province. The Hercynian volcanic hydrothermal exhalative formed layered and stratoid deposits, which underwent the superimposed transformation of Yanshanian magmatic hydrothermal solution. The distribution of deposits and the occurrence of ore bodies are mainly controlled by ore bearing formation, represented by Yongping copper deposit. A series of Cu-Pb-Zn polymetallic deposits were formed by intrusive contact metasomatism filling of Yanshanian magmatic rocks. The distribution of the deposits and the occurrence of the ore bodies are jointly controlled by clastic rock carbonate formation and intrusion, represented by Longtougang Cu-Zn deposit. In the future, the main prospecting direction is to look for submarine volcanic hydrothermal exhalative deposits in the buried parts of fault basin, such as Hengshan area in the west of Yongping copper mine; Look for contact metasomatic filling deposits at the coupling part of clastic carbonate formation and rock mass, such as Yanpengli area and Shibijie area around Tongshan.