紫金山铜金矿床

　福建紫金山铜金矿田区域地质地球化学异常结构模式~

紫金山铜金矿是近年来在我国东部火山岩地区所发现的一种新的矿床类型。现已探明铜矿远景储量达大型规模以上，金矿远景储量达中型规模。金矿主要赋存于潜水面以上，铜矿主要赋存于潜水面以下，铜矿床属隐伏矿。这一矿床的发现，给我国东部沿海中生代陆相火山岩地区的铜矿勘查工作提供了新的线索，开阔了思路，具有十分重要的意义。该矿床所属景观为南方湿润区，成因类型属陆相火山岩型。
3.1.1.1　矿田区域地质环境
紫金山矿田的大地构造位置位于云霄—上杭NW向深断裂带与NE向宣和复背斜的交汇处，上杭NW向白垩纪火山－沉积盆地东缘。燕山期NW向次级断裂构造控制着火山－次火山活动。NE、NW向构造发育。矿田内已发现紫金山、二庙沟、赤水三个火山机构，这些火山机构受NE、NW向断裂交汇处的控制（姚金炎等，1992）。
本区出露区域性地层主要有Ptbn2的变质粉砂岩、千枚岩、板岩、长石石英砂岩，D2-3的石英砾岩、砂岩、页岩和J3的熔岩、流纹岩、英安岩、凝灰岩、安山岩地层。区域上与成矿有关的地层是J3的一套陆相火山岩。
本区岩浆活动强烈，有花岗斑岩 ，花岗闪长岩 ，片麻状黑云母花岗岩、黑云花岗岩 ，黑云母二长花岗岩 ，其中与成矿有关的岩浆岩为燕山晚期复式花岗岩体，以黑云母花岗岩与细粒花岗岩为主（图3-1-1）。
矿区热液蚀变强烈，具有“面型”和“线型”多期蚀变叠加特点。具有硅化、地开石化、明矾石化、绢云母化和黄铁矿化等一套低温热液蚀变类型。

图3-1-1　福建紫金山矿田简化地质矿产图（据福建省地质局1∶20万上杭幅地质矿产图［1979］及姚金炎［1992］资料缩编）

1—第四系；2—第三系；3—熔岩、砂岩、粉砂岩夹石膏层；4—熔岩、流纹岩、英安岩、凝灰岩、安山岩夹凝灰质砂岩；5—石英砂岩、砂砾岩、粗砂岩夹粉砂岩、煤层等；6—含白云质灰岩；7—石英砂岩、砂砾岩、粗砂岩夹粉砂岩、页岩；8—变质砂岩及变质粉砂岩、千枚岩、板岩；9—变质粉砂岩、千枚岩、板岩、长石石英砂岩、局部夹硬锰矿或赤铁矿；10—变质砂岩及变质粉砂岩、千枚岩、板岩；11—未分；12—喜马拉雅期花岗斑岩；13—燕山早期花岗闪长岩；14—片麻状黑云母花岗岩、黑云花岗岩；15—黑云母二长花岗岩；16—地质界线；17—实测及推测断裂；18—火山机构；19—紫金山铜多金属矿及火山机构
3.1.1.2　矿田区域地球化学异常分布特征
以图像叠加方式，经综合对比研究，发现在矿田上多元素异常很发育，而且分布规律非常明显。地球化学异常能够清晰地反应出已知矿田。根据各元素之地球化学性质及其异常的空间叠合程度和它们与地质背景的关系，本矿田之多元素异常组合划分如下：
（1）成矿元素异常组合：Cu-Au
（2）指示元素异常组合：①直接指示元素异常组合：Cu-Pb-Zn-Au-Ag-Cd；
② 间接指示元素异常组合：Hg-As-Sb、W-Sn-Mo-Bi;
（3）成矿环境元素异常组合：U-P-F,Fe-V-Cr,Na-Be-Li-Zr,B-Ba。
1）成矿元素异常分布特征
Cu、Au是该矿床的成矿元素，它们的正异常呈NE向分布在含矿岩体和赋矿地层上方，包围已知矿和三个火山机构，具有明显的浓集中心，异常面积约80km2。说明成矿作用受NE向构造-岩浆活动的控制（图3-1-2）。

图3-1-2　福建紫金山矿田多元素异常图

2）指示元素异常分布特征
（1）直接指示元素异常分布特征
Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Cd是本矿田的成矿元素和伴生元素，它们的多元素正异常包围已知矿和三个火山机构，出现于含矿岩体和赋矿地层上。异常受NE向断裂控制，呈NE走向，有明显浓集中心。异常面积较大，反映矿田范围，可作为矿田异常，直接指示矿化作用的存在。在正异常外围有其负异常出现（图3-1-2）。
（2）间接指示元素异常分布特征
① W-Sn-Mo-Bi
它们的多元素正异常在矿田内与矿田异常分布趋势一致，呈NE走向，有明显浓集中心。与矿田异常叠合度高，包于矿田异常范围内，在正异常外围有负异常出现，并与成矿元素及伴生元素之负异常空间位置重合（图3-1-2）。说明W-Sn-Mo-Bi异常的形成与矿化活动相关。
② Hg-As-Sb
其多元素正异常分布于含矿岩体和地层上，包围已知矿。与矿田异常空间迭合度高，异常面积较矿田异常小，被包含在矿田异常之内。与W-Sn-Mo-Bi异常亦重合好（图3-1-2）。反映它们与成矿作用密切相关。
因此，Hg-As-Sb和W-Sn-Mo-Bi之多元素正异常可用以指示矿化。
3）成矿环境元素异常分布特征
（1）U-P-F
从地球化学性质上看，作为矿化剂元素，它们主要与岩浆期后的热液活动有关（刘英俊等，1984）。因此，这些元素可以作为岩浆热液活动的直接证据。
从区域上看，U-P-F正异常分布在岩体上，负异常一般在地层中沿断裂分布。但是，在矿田及周围却有些特殊。U-P-F多元素正异常包围已知矿和赋矿地层，分布于含矿岩体上方。异常面积小于矿田异常，包于矿田异常范围内，但U-P-F正异常却包围着三个火山机构。负异常出现于其正异常外围的岩体和地层上，在矿田异常的边部及外围，与指示元素负异常空间位置重合（图3-1-2）。
U-P-F正、负异常与指示元素正、负异常同时出现，且空间位置吻合，说明它们的形成与火山热液成矿作用密切相关。在成矿过程中，可能发生了元素的“带出”与“带入”作用。
（2）Fe-V-Cr
这些元素我们笼统地称之为Fe族元素。它们的多元素正异常出现于已知矿田内含矿岩体上方，与矿田异常重合较好，包含已知矿床（图3-1-2）。因为含矿岩体是花岗岩，所以在矿田上方出现这些元素正异常说明成矿过程是富铁族元素的。
（3）Na-Be-Li-Zr
这里我们统称这些元素为碱性元素，这种提法并不纯粹是按照它们的地球化学性质，而主要是依据它们与同一地球化学性质的岩浆岩密切相关的特性。从区域上看，这些元素的正异常一般分布于花岗岩体上，说明本区的花岗岩是偏碱性的；而负异常一般出现于地层中。这是岩体地球化学性质的反映，属岩性异常。但是，在含矿岩体和矿田上方却出现了Na-Be-Li-Zr的负异常（图3-1-3），并与矿田异常和U-P-F正异常重合，说明这些碱性元素负异常的形成可能与成矿作用有关。

图3-1-3　福建紫金山矿田岩体与Na-Be-Li-Zr异常分布图

1—正异常；2—负异常；3—岩体；4—火山机构；5—紫金山矿床
由Fe-Mg-V-Ti-Co-Cr-Ni/Na-Be-Li-Zr多元素比值异常图（图3-1-4）上可清楚地看出，在矿田上出现了其正异常，而在其他花岗岩体上一般是负异常。说明成矿环境是一种富铁贫碱的地球化学环境。

中国铜多金属矿田区域地质地球化学异常结构模式及预测评价

（4）B-Ba异常
Ba、B的地球化学性质相近，为分散和矿化剂元素。在构造地球化学上，它们均与构造，特别是区域性大构造关系密切。在本区B、Ba正负异常均发育，但两者异常空间重合性不好。在矿田周围，围绕矿田异常呈“放射状”分布在岩体和地层中。在矿田异常范围内几乎没有异常出现，形成了一个“中空地带”。这个“中空地带”的范围比矿田异常的范围大。这些B、Ba的正负异常走向均受断裂构造和侵入构造控制（图3-1-5）。这种特殊现象的出现，可能与本区和成矿作用有联系的大火山机构有关，反映火山机构构造。这可能是与火山岩型（Cu）矿床有关的一种特殊的区域性地球化学异常空间分布结构。

图3-1-5　福建紫金山矿田B-Ba异常组合图

3.1.1.3　紫金山矿田地质地球化学异常结构模式
综上所述，总结出本矿田之地质地球化学异常结构模式。
1）地质特征结构模式
NW向区域性深大断裂的次级NW与NE向断裂构造交汇部位，有燕山期复式花岗岩体侵入。围岩有J3的陆相火山岩地层，岩性为流纹岩、英安岩、凝灰岩和安山岩。有火山机构构造。
2）区域地球化学异常结构模式
在上述地质背景下，在岩体与围岩接触带上出现范围较大的Cu-Pb-Zn-Au-Ag-Cd之多元素正异常，在其异常范围内有Hg-As-Sb和W-Sn-Mo-Bi的多元素正异常出现，且与之套合较好。U-P-F多元素正异常出现在上述异常范围内。在花岗岩体上方分布有一组碱性元素（如Na-Be-Li-Zr）的多元素负异常和一组铁族元素（如Fe-V-Cr）的多元素正异常。上述几组多元素异常分布的空间位置和趋势一致，各异常相互套合，重合性好。在空间上相互重叠的Cu-Pb-Zn-Au-Ag-Cd、Hg-As-Sb、W-Sn-Mo-Bi、U-P-F四组多元素负异常分布在其正异常周围。特别是与火山构造活动有关的、空间位置重合不好的B和Ba的正、负异常围绕Cu-Pb-Zn-Au-Ag-Cd正异常分布，而在其正异常范围内不出现。总之，上述各组多元素异常在岩体上方及其与围岩接触带上分布并明显受断裂构造控制。以直接指示元素正异常范围为最大，其他组元素异常空间上与之套合或重叠，或围绕其周围分布，总体上构成清晰地多元素异常空间分布结构，如图3-1-6所示。

与铜矿有关的花岗岩通常是斑岩，斑岩通常具有埃达克岩的特征（张旗等，2002），最新的统计表明（冷成彪等，2007），大约95％的与铜矿有关的斑岩是埃达克岩（他们的统计包括了产于岛弧和陆块内部的两类埃达克岩）。
我国东部金矿最集中的产地在胶东、小秦岭和冀北地区，上述地区的金矿大多为蚀变岩型、石英脉型和细脉浸染型，大多产于不同的前寒武系变质岩中，部分产于花岗岩中，而金矿的成矿时代却与上述地区侵入在古老变质岩系中的花岗岩有关，在胶东最著名的是中生代的玲珑花岗岩和郭家岭花岗岩，它们都是埃达克岩（张旗等，2001 a；杨进辉等，2003）。小秦岭也如此，从图9.2看，小秦岭金矿主要产于太华群中，与文峪、华山、娘娘山和老牛山花岗岩等空间上不在一起。但是，小秦岭金矿的成矿时代与上述花岗岩相当，在132～126 Ma（徐启东等，1998；王义天等，2002），为早白垩世的，小秦岭花岗岩的SHRIMP年龄在127～157 Ma之间（如文峪138 Ma，娘娘山142 Ma，据毛景文等，2005）。说明小秦岭金矿与花岗岩有成因联系。从图9.3看，上述花岗岩均具有埃达克岩的特征，因此，小秦岭金矿是与埃达克岩有关的金矿。
冀北分布有100多个大大小小的金矿（大型的有10余个，李承东等，2004），与金矿有关的花岗岩不同于胶东和小秦岭，既有埃达克岩，还有喜马拉雅型花岗岩（图9.3中的空心圆和红色虚线圈定的范围）。冀北与金矿有关的中生代侵入岩主要有谷咀子巨斑状花岗岩、红花梁二长花岗岩、响水沟斑状花岗岩（以上为埃达克岩），温泉巨斑状花岗岩、上水泉正长花岗岩（非埃达克岩）以及峪耳崖花岗岩、牛心山花岗岩和青山口花岗岩（喜马拉雅型）。冀北金矿大多产于太古宙变质岩系，中晚元古代碳酸盐岩沉积盖层以及中生代陆相火山—沉积岩系中，有的矿区内并无花岗岩，但是，金矿的成矿时代与上述花岗岩密切相关，因此，李承东等（2004）认为冀北金矿大多与埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩有关（图9.3）。

图9.2 小秦岭金矿分布图（据罗铭玖等，2000，第21页）


图9.3 与金、铜、钨、锡有关的花岗岩的Sr－Yb图

吕贻峰（1997）总结了辽东半岛南部花岗岩与金矿的关系，作者虽然没有提供Sr和Yb的数据，但是，从REE图中可以看出，辽南与金矿有关的花岗岩，除了大高炉花岗岩外，其余花岗岩（如大珠山、大楼房、江家粉房、杨木、小甸子、三股流、赵家岭、宋沟、温屯、鞍子山、大黑山以及马家堡等）都是贫Yb的，看来，上述花岗岩不是埃达克岩就是喜马拉雅型的。
众所周知，华南以钨锡为主，金铜不是主要的，但是，华南也有金铜，而且华南与金铜有关的花岗岩不同于与钨锡有关的花岗岩，为埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩（图9.3中绿色实线圈定的范围）。例如福建紫金山斑岩铜金矿床，矿区范围内中酸性侵入岩活动广泛，代表性的有紫金山（168±4Ma）、才溪（150±3Ma）、四方（108Ma）和罗 卜岭（105Ma）花岗岩（赵希林，2007）。上述花岗岩中，紫金山是南岭型的，才溪是浙闽型的，罗卜岭和四方岩体为埃达克岩（图9.3），而成矿只与早白垩世的埃达克岩（罗卜岭和四方岩体）有关（毛建仁等，2004）。湖南最著名的成矿作用是钨锡，最近在湘东北也发现了一些铜铅锌矿化现象，与其有关的花岗岩是燕山早期的金井（158 Ma，李鹏春等，2005）、赤马以及石蛤蟆花岗岩（165 Ma，彭头平等，2004）。无独有偶，上述花岗岩中，金井是喜马拉雅型的，赤马和石蛤蟆是埃达克岩（图9.3），明显不同于与钨锡有关的花岗岩（南岭型）。马铁球等（2004）指出，华南与铜、铅、锌矿化有关的花岗闪长岩主要是162～174 Ma的，铜铅锌成矿年龄数据虽少但多集中在166～170 Ma，早于湖南钨锡成矿时代（146～160 Ma，陈富文和付建明，2005）。值得指出的是，汪雄武和王晓地（2001）很早就注意到金铜与钨锡成矿有关的花岗岩的区别，他们按照Rb/Sr比值总结道，斑岩铜矿贫Rb/Sr，钨锡富Rb/Sr（汪雄武和王晓地，2001），与我们强调的斑岩铜矿富Sr和钨锡贫Sr的特点是一致的。

（一）成矿地质背景

紫金山矿田位于永梅拗陷区明溪-武平陷凹内。早白垩世上杭火山构造洼地北缘。北西向的上杭-云霄深大断裂与北东向宣和背斜交汇处。

图4-51 上杭地区布格重力异常平面示意图

区域重力资料反映上杭-永定一线存在北西向莫霍面等深线扭曲变异梯级带（图4-51）。紫金山地区处于北西向武平-上杭-永定变化的正磁场带中。矿田位于上杭-永定磁力低值带。此低磁带为上杭-云霄深大断裂的反映。在矿田周围航空高精度磁化极图（图4-52）区域性三组磁异常交汇于紫金山地区。紫金山西北方向为一片负异常组成的弧顶朝向南东的正磁异常带与重力负异常范围基本一致，推测由与成矿有关的花岗闪长岩或花岗闪长斑岩引起。

图4-52 紫金山矿田航空高精度磁化极图

1.矿田地质构造特征

（1）地层

主要分布于呈北东延伸复式花岗岩体的两侧。出露地层有震旦纪早世楼子坝群浅变质细碎屑岩层。泥盆纪晚世天瓦崠组和石炭纪早世林地组砂砾岩。在矿田南部呈北西向延伸的红色盆地中，下部为白垩纪早世石帽山群下组（K₁sh¹）中酸性火山岩、英安岩、安山岩、粗安岩、安山玄武岩，英安质凝灰熔岩和上组（K₁sh²）酸性火山岩与白垩纪晚世沙县组（K₂s）复成分砾岩、砂岩、粉砂岩等。

（2）构造

紫金山矿田位于北东向宣和复式背斜南西倾伏端。轴部已被复式花岗岩体占据。复式背斜是控制岩浆岩及矿田的大型构造。

区内断裂主要有北东、北西向两组，成群成带展布，北西向断裂带是上杭-云霄深大断裂的次一级构造，具多次活动特征，早期北西向裂隙带是区内主要控岩、控矿构造，控制了岩脉及铜金矿脉的展布。成矿后的北东、北西向断裂导致矿田北东段地质体抬高，火山岩基层遭剥蚀，深部的花岗闪长岩被抬升。矿田南部沿火山岩岩层与基底接触面发育的低角度断裂是金银矿的容矿构造。

2.火山-侵入作用

（1）燕山早期酸性侵入岩——铜金矿的容矿岩石

图4-53 上杭紫金山矿田地质简图

燕山早期酸性岩浆沿北东向宣和复式背斜核部侵位，被早白垩纪火山岩不整合覆盖（图4-53）。燕山早期侵入岩分为2次共3个脉动次侵入，从早到晚依次形成了碎裂中粗粒花岗岩 ——迳美岩体、中细粒花岗岩 ——五龙子岩体、细粒花岗岩 ——五龙子岩体，构成紫金山复式花岗岩体。中粗粒花岗岩Rb-Sr等时年龄145 Ma±12 Ma，中细粒花岗岩U-Pb年龄 ，岩石成因类型属S型花岗岩。

燕山早期花岗岩普遍遭受强烈的热液蚀变，岩石的结构构造、物质组分已发生很大的变化。原岩除原生石英外，其他造岩矿物多被蚀变矿物所替代。燕山早期花岗岩是区内铜金矿的容矿岩石，其中以中细粒花岗岩、细粒花岗岩为主要容矿岩石。

（2）燕山晚期中酸性火山-侵入岩——铜金矿成矿母岩

燕山晚期岩浆活动表现为多次火山、侵入作用，它们为同源岩浆在不同的时空以不同作用方式形成之产物，是铜、金、银的成矿母岩。

A.燕山晚期中酸性火山-侵入岩

早白垩世石帽山群火山岩主要分布在上杭火山盆地中，下组岩性为安山岩、英安岩、粗面岩、粗安岩、安山玄武岩、英安质凝灰熔岩，与中酸性潜火山-侵入岩系列多侵入于燕山早期复式花岗岩体中，中深成相花岗闪长岩出露于矿田北段，潜火山-浅成斑岩主要分布在火山机构中心，常构成复式斑岩筒。

燕山晚期岩浆活动以多脉动次侵入为特征，形成了超浅成相英安斑岩、粗面斑岩、安山玢岩，浅成相花岗闪长斑岩，中深成相花岗闪长岩，它们为同源岩浆在不同的时间、空间定位形成之产物。时间上，从早到晚依次为花岗闪长岩（U-Pb128 Ma）、英安—安山质火山岩（Rb-Sr 111 Ma、K-Ar 115 Ma），第一脉动次多斑状英安斑岩、第二脉动次少斑英安斑岩（蚀变岩Rb-Sr 73 Ma）、花岗闪长斑岩（Rb-Sr 10⁵ Ma）；空间上自上而下依次为中酸性火山岩→英安斑岩→花岗闪长斑岩→花岗闪长岩。这类岩石的矿物成分、化学成分、稀土组成（图4-54）等特征相近，同属钙碱质中酸性岩（图4-55）。根据岩石的副矿物（磁铁矿型）、岩石化学特征参数（ACNK＜1.1、OX＞0.2、DI＜80）、稀土模式（Eu亏损不明显）和Rb-Sr锶同位素初始比值（图4-56）（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）i＝0.7066～0.7067等成因判别标志（表4-24）。岩石成因类型属Ⅰ型花岗岩，岩浆源为壳幔混合源。

图4-54 紫金山矿田岩浆岩稀土元素球粒陨石标准化配分模式

表4-24 紫金山矿田中酸性岩浆岩特征一览表

①蚀变强烈，岩石化学成分代表性差。

图4-55 A-F-M图解（据N.Iyvina，1997）

图4-56 t-I_Sr图解（据吴利仁，1985）

B.火山机构

紫金山机构是上杭早白垩世火山构造洼地北缘的一个火山活动中心。地貌显示为“马蹄形”山和洼地，航卫片上表现为环形影像。紫金山火山机构剥蚀较深，火山盖层已剥蚀殆尽。潜火山岩英安斑岩、浅成花岗闪长斑岩相继（空间上为上下）沿火山管道侵位，构成椭圆形（0.5km×1.5km）的复式斑岩筒。环绕斑岩筒发育宽约100～200 m的隐爆角砾岩环，外环为一宽几十至百余米的震碎花岗岩带，两侧沿北西向裂隙带发育一群热液角砾岩脉，总体呈“蟹形”（图4-57）。紫金山火山机构是矿田最重要的蚀变矿化中心。

C.热液蚀变

紫金山矿田与燕山晚期多次中酸性岩浆活动有关的热液蚀变分布广（30km²），类型多，强度大。区内花岗岩、英安斑岩石几乎全岩蚀变，原岩除石英外，其他造岩矿物均被蚀变矿物取代。每一次岩浆活动都伴随着不同强度、不同类型的热液蚀变，蚀变在时间、空间上与各期次岩浆定位紧密相关，时间上蚀变发生在岩浆岩定位之后（蚀变矿物的Kr-Ar同位素年龄绢云母94.1 Ma，明矾石111.8 Ma，钾长石88.3 Ma，黑云母117.3 Ma），空间上蚀变总是围绕着侵入体分布。花岗闪长岩侵位之后，引起广泛的青磐岩化和石英绢云母化，并以后者强度大、分布广，构成蚀变“基底”；火山岩区中酸性火山岩及潜火山粗面斑岩定位之后，相继产生了一套低硫中低温热液蚀变组合——青磐岩化、石英绢云母化、冰长石化、硅化、碳酸盐化；英安斑岩侵位之后，伴随多次隐爆-热液角砾岩化，相应产生了一套高硫中低温热液蚀变组合，依次形成石英绢云母化、石英地开石化、石英明矾石化、氯黄晶化、低温硅化；花岗闪长斑岩侵位之后的热液活动，则在斑岩体内外接触带发育了一套中高温热液蚀变，先后形成了钾硅酸盐化（钾长石、黑云母、硬石膏）、青磐岩化（绿泥石、绿帘石、绢云母、钠长石、方解石、沸石）、石英绢云母化、埃洛石化。

图4-57 紫金山铜金矿体地质图

矿田面型蚀变分带受构造-岩浆等因素联合控制，在形成较早、分布最广的基底式蚀变基础上，围绕复式斑岩筒叠加了形成较晚、分布范围较小的蚀变类型，构成多个较大的热液蚀变晕。其中以紫金山火山机构潜火山侵入体为中心的蚀变晕分布范围最大，蚀变类型发育较齐全，分带明显，并具有后退接触带式蚀变分带特征，自英安斑岩体往外依次为低温硅化带→石英-地开石-明矾石带→石英-地开石-绢云母带→石英-绢云母带；以大芨岗、二庙沟、南山等远离火山主通道的英安斑岩体为中心的蚀变晕则缺少石英-地开石-明矾石带；以花岗闪长斑岩体为中心的蚀变分带具有前进中心式分带模式，自岩体中心往外蚀变带为钾硅酸盐带→青磐岩带→石英-绢云母带→石英-绢云母-埃洛石带；上杭火山盆地热液蚀变具垂直分带现象，自上而下为水云母带→石英-冰长石-碳酸盐带→石英-绢云母带→绿泥石带。

（二）矿床特征

1.矿床类型

紫金山矿田矿化以铜、金、银为主，伴生少量硫、铅、锌等。自南西往北东矿化具一定分带性，依次为银、金、铜→铜、金→铜、钼。矿化以紫金山大型铜金矿床为中心，围绕这个中心分布一组与之有成生联系的中小型矿床，形成“众星捧月”的分布格局（图4-53）；在碧田火山岩区可能形成另一个以银金为主的矿化中心。矿化围绕着中酸性潜火山—浅成斑岩体分布，并随着构造、岩浆岩空间配置的不同而在不同的部位形成不同的矿床类型，可分为3个类型——高硫浅成低温热液型铜金矿床（简称高硫型）、低硫浅成低温热液型金银矿床（简称低硫型）、斑岩型铜（钼）矿床，其中高硫型铜金矿床可进一步划分为高硫浅成低温热液型铜矿床（简称高硫型）、中低温热液型铜矿床和低温热液-次生叠加型金矿床。

高硫型矿床与英安斑岩时空关系密切，主要分布在紫金山火山机构中及其周边的潜火山活动中心（大芨岗、二庙沟）英安斑岩体（内）外接触带上，时间上从早到晚，空间上自下而上依次为中低温热液铜矿、高硫型铜矿、热泉型金矿；低硫型矿床与粗面斑岩时空关系密切，分布于上杭火山盆地中；斑岩型铜（钼）矿床主要分布于矿田东北部，围绕着花岗闪长斑岩体内外接触带分布，空间上位于高硫型矿床的下部（图4-58，图4-59）。

图4-58 紫金山矿田碧田—罗 卜岭地质剖面

（1）高硫浅成低温热液型铜矿床

典型矿床为紫金山大型铜矿床，矿床位于中浅剥蚀的紫金山火山机构旁侧，现存的火山机构由复式斑岩筒（上部为英安斑岩、下部为花岗闪长斑岩）、隐爆角砾岩环和外侧的热液角砾岩脉组成，蚀变矿化环绕岩筒中的英安斑岩体分布。特征蚀变有地开石化、石英明矾石化、氯黄晶化、重黄晶化、重晶石化，并具环带状蚀变分带。铜矿化主要沿北西向裂隙带分布在岩筒两侧的石英-地开石-明矾石带中，矿化发生在石英-明矾石化之后。矿体由密集的北西向矿脉群构成（图4-60），矿石呈平行细脉状构造。金属矿物主要有蓝辉铜矿、铜蓝、硫砷铜矿、黄铁矿，少量黄铜矿、斑铜矿-黝铜矿等。Cu是唯—主成矿元素，伴生Au、Ag、Ga、S等。

（2）低温热液-次生叠加型金矿床

紫金山大型金矿床位于高硫型铜矿床上部的强硅化带中，成矿环境与高硫型铜矿相似。与金矿带密切相关的低温硅化带切割其他蚀变带，是矿田内最晚的一期热液蚀变，蚀变岩由占95％以上的低温微粒石英、原岩残留石英和少量地开石、褐铁矿、烟灰状黄铁矿等组成。金矿体规模大，品位低，易采选，金是唯一有用组分。矿石常见多孔状构造，自然金主要赋存在石英、褐铁矿中。过去曾认为金矿化是由含金硫化物氧化富集形成的次生金矿，事实上含金铜矿床（伴生金17t，品位0.133×10 -6）氧化次生富集是不能提供如此大量金的堆积（金矿床品位1×10^-6，金属量约150t），金矿化主要发生在铜矿成矿之后的低温热液阶段，表生阶段仅造成金的局部富集，形成沿断裂带分布的富金矿脉。

图4-59 紫金山矿田紫金山-石圳地质5-9剖面

（3）中低温热液型铜矿床

本类型矿床分布广泛，多呈“卫星”矿围绕高硫型矿床周边分布（如龙江亭、二庙沟）或产于高硫型（浅部）与斑岩型（深部）之间（五子骑龙）。这类矿床与远离火山中心的英安斑岩有密切的时空关系，并发育稀疏的热液角砾岩脉。蚀变矿化多围绕英安斑岩体分布，蚀变类型有石英-绢云母化、地开石化，局部可见明矾石化、重晶石化。铜矿脉沿北西向裂隙带充填呈稀疏的细脉群分布在石英-地开石-绢云母带和石英-绢云母带中。矿石矿物主要有黄铜矿、斑铜矿、铜蓝，少量硫砷铜矿、蓝辉铜矿、方铅矿、闪锌矿，并随着矿化深度的增加黄铜矿增多，其他铜矿物减少（铜蓝可例外），逐渐向中高温或斑岩型铜矿过渡。矿石中Cu是主要成矿元素，局部含Pb、Zn较高。

（4）低硫浅成低温热液型银金矿床

悦洋银金矿床位于紫金山矿田西南端，上杭火山构造洼地的北西缘。成矿与中酸性、偏碱性火山岩、潜火山粗面斑岩有密切的时空及成因关系。矿化主要受火山盆地与基底浅变质岩、花岗岩不整合-断层接触界面及基底北西向断裂带控制。蚀变、矿化具垂直分带，自上而下为水云母带→石英-冰长石-碳酸盐、金银矿化带→石英-绢云母、铜铅锌矿化带→绿泥石带。矿石矿物主要为：金银矿物有自然金、自然银、银金矿、辉银矿等；铜矿石矿物有黄铜矿、斑铜矿，少量硫砷铜矿、方铅矿、闪锌矿。矿床中矿化以Ag为主，次有Au、Cu等。金银矿空间上分布于中低温热液型铜矿的上部和边部，时间上略晚于中低温热液型铜矿。过去曾将这—类矿床划归中低温热液型，由于特征蚀变矿物冰长石的发现，故认为其成因类型应属低硫浅成低温热液型。

图4-60 紫金山铜金矿床3线地质剖面

（5）斑岩型铜（钼）矿床

矿田内斑岩型铜（钼）矿多属隐伏矿床，有罗卜岭铜（钼）矿床和紫金山东南矿段深部斑岩铜矿等。与成矿有关的花岗闪长斑岩呈岩瘤、岩枝状侵入于花岗岩、花岗闪长岩、英安斑岩体中，并常与英安斑岩构成复式斑岩筒。蚀变矿化紧密围绕花岗闪长斑岩体分布，并有选择地交代弱蚀变花岗闪长岩而使之具较强矿化蚀变，而对于先存的强蚀变围岩则不利于蚀变矿化的叠加。特征蚀变有钾硅酸盐化、青磐岩化、石英-绢云母化、粘土化（埃洛石、一水铝石）和硬石膏化等，蚀变分带以斑岩体为中心作同心环带状分布，低品位浸染状铜钼矿化分布于花岗闪长斑岩体接触带附近之石英绢云母带中。金属矿物以黄铁矿、黄铜矿为主，少量辉钼矿、磁铁矿。Cu为成矿主元素，Mo仅局部含量较高。

各类型矿床的主要特征见表4-25。

表4-25 紫金山矿田矿床类型特征一览表

2.不同矿床类型时空关系

紫金山矿田矿化水平和垂直分带均较为明显：垂直分带自上而下Au/Ag、Au→Cu（Au）→Cu（Pb、Zn）→Cu（Mo），相应的矿床类型是热泉-次生叠加型金矿/低硫型银金矿→高硫型铜（金）矿→中低温热液型铜（铅锌）矿→斑岩型铜（钼）矿，与T、P、pH、fs₂、fo₂、建立一一的对应关系；水平分带自南西往北东依次为Ag、Au、Cu→Cu、Au→Cu、Mo，矿床的水平分带是垂直分带、构造变动和剥蚀深度等的综合反映。

矿田内的矿床均形成于早白垩世中酸性潜火山岩定位之后，但各类型矿床形成时间略有差异：高硫浅成低温热液型矿床蚀变矿化发生较早，结束最晚，持续时间最长，先后形成中低温热液型铜（铅锌）矿、高硫型铜（金）矿、低温热液-次生叠加型金矿；低硫浅成低温热液型银金矿床、斑岩型铜（钼）矿形成时间晚于中低温热液型铜（铅锌）矿，大致与高硫型铜（金）矿相当或稍晚，而早于低温热液-次生叠加型金矿。总之，各类型矿床在成矿时间上既有先后关系（短暂的），又有重叠关系，都是由深源中酸性岩浆多次脉动侵位、分异演化成多种性质不同的流体，在不同的时间和空间分别形成不同的矿床类型。

（三）矿床成因

1.成矿物理化学条件

高硫型矿床具有低的盐度和压力、中低、高fo₂和fs₂酸性 的流体物化性质，这一独特的物化环境是形成中低温、高硫的酸性蚀变组合（明矾石、地开石）和铜矿物组合（硫砷铜矿、蓝辉铜矿、铜蓝）的重要条件。中低温热液型矿床空间上位于高硫型矿床的下部，具有较高温度、压力、较低的fo₂和fs₂弱酸性的流体物化性质，与之匹配的矿物组合是地开石、绢云母、黄铜矿、斑铜矿和铜蓝。低温热液型金矿定位于高硫型矿床的上部，具有低温、低的盐度和压力、高fo₂和fs₂强酸性的热液流体，形成低温微粒石英、自然金、烟灰状黄铁矿（多已次变为褐铁矿）组合。斑岩型矿床具高中温、中等的压力和酸碱度、较低的fo₂（早阶段高fo₂）和fs₂、高盐度、 离子的流体性质，所形成的矿物组合为中低温、近中性（钾硅酸盐、青磐岩、绢云母）、低硫（黄铜矿＞斑铜矿，出现少量磁黄铁矿）的矿物组合。低硫型矿床具有低的盐度和压力、中低温、中偏碱性的流体物化性质，形成中低温、偏碱性的冰长石、方解石、水（绢）云母等蚀变矿物组合。

适合于高硫型矿床的pH-logfo₂图解及logfs₂-logfo₂图解见图4-61、4-62。

总之，空间上自浅部往深部，成矿物化环境基本上是一个连续演变过程，热液的T、P、pH、盐度逐渐降低，fo₂、fs₂逐步升高，从而在不同地质部位形成不同的矿物组合。因此，成矿物化条件的有规律变化是导致矿田蚀变矿化分带的主要因素。

2.稳定同位素

硫同位素：矿田硫酸盐矿物明矾石25.3‰～26.9‰；全区51件硫化物δ³⁴S变化于-12.9‰～5.1‰，多数分布于±5‰之间。不同矿床类型硫同位素组成基本一致，表明它们具有相同的硫源——深源硫。

氢氧同位素：各类矿床的氢氧同位素组成见表4-25。在δD-δ¹⁸O关系图（图4-63）上，自斑岩型→高硫型→低硫型→低温热液型（金矿），投影点从岩浆水区逐渐向大气降水线移动，表明热液活动是朝着岩浆水成分减少，大气降水不断增加的趋势演化。

图4-61 在227℃、∑＝0.1 m、 时，pH-log fo₂图解

图4-62 在227℃、X_K＝0.5m时logfs₂-logfo₂图解矿物代号同图4-61

图4-63 紫金山矿田δD-δ¹⁸O图解

铅同位素：矿石铅同位素组成较稳定，均属正常铅。高硫型矿床与中低温热液型稍有差异，前者：²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb＝18.5±0.4，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb＝15.7±0.2，²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb＝38.8±0.4，且岩石铅与硫化物铅同位素组成基本一致；后者：²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb＝18.4±0.3，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb＝15.46，²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb＝37.8±0.2。斑岩型矿床²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb＝17.63，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb＝15.46，²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb＝37.8，与上述两类矿床差异明显。在Doe和Zartman模式图上，高硫型矿床和中低温热液型矿床投影点均落在上地壳与造山带演化曲线上，具多源铅特点；斑岩型矿床投影点落入地幔与造山带之间，表明这一部分铅与深源中酸性岩浆同源。

3.成矿物质来源

深源中酸性岩浆是铜的成矿专属性岩浆已被众多斑岩型铜矿所证实。矿田内各类铜金银矿床与中酸性潜火山岩具有密切的时空关系；时间上，成岩（10⁵～128 Ma）与成矿（88～117 Ma）时间相近；空间上，蚀变矿化紧紧围绕着潜火山岩体分布，并随着离开岩体距离的变化而呈规律性变化。表明了成岩与成矿是岩浆演化不同阶段的不同产物，即它们具有物源的一致性，铜金银主要由中酸性岩浆带入。

硫、铅同位素研究结果表明：各类矿床硫化物硫同位素组成δ³⁴S多集中分布于0值附近，它们具有一致的硫源，均来自深源中酸性岩浆：铅同位素至少则反映出部分铅来自中酸性岩浆的带入，部分为燕山早期花岗岩活化而来。

矿物氢氧同位素研究结果表明：成矿介质水为岩浆水与不等量大气降水混合而成，斑岩型矿床以岩浆水为主，高硫型和低硫型矿床岩浆水与大气水近等，低温热液型金矿则大气降水占优。

（四）成矿模式

早白垩世，上杭-云霄深大断裂先压后张，诱发深源含矿中酸性岩浆上升，一部分定位于地壳上部，形成四坊花岗闪长岩体；部分直达地表，喷发（溢流）形成上杭盆地早白垩世石帽山群中酸性火山岩。火山作用晚期，残余岩浆在火山通道中定位，形成第一脉动次英安斑岩，并伴随大规模的热流体（岩浆气液与大气降水混合）对流循环，在岩体及其周围产生广泛的“基底式”蚀变青磐岩化和绢云母化。

第一脉动次英安斑岩在紫金山火山管道上部逐渐凝固，形成封闭体系。当第二脉动次英安质岩浆再次沿火山通道侵位时，岩浆气液在封闭的岩筒内集聚，使流体压力大大超过静岩压力，在岩筒顶部、边部发生多次隐爆及在裂隙带产生热液沸腾和热液角砾岩化，形成环绕岩筒的隐爆角砾岩环和沿北西向裂隙带分布的热液角砾岩脉。大气降水沿着再度撑开的构造裂隙渗入，并与岩浆水混合，因缺少碱性长石（已绢云母化）缓冲而使热液显酸性，交代绢云母形成地开石蚀变晕；岩筒周边聚集的大量热液中的硫被氧化，热液呈强酸性（高fo₂、fs₂和低T、pH物化环境），经交代地开石、绢云母而形成明矾石蚀变晕，构成自岩筒边缘往外、自北西向裂隙密集带往两侧的石英-明矾石→石英-地开石-明矾石→石英-地开石-绢云母蚀变分带和蓝辉铜矿-铜蓝-硫砷铜矿组合（高硫型-紫金山式铜矿）→黄铜矿-斑铜矿-铜蓝组合（中低温热液型——中寮矿床）的矿化分带。紫金山火山机构外围，围绕一些潜火山英安斑岩体蚀变分带自内向外为石英-地开石-绢云母带→石英-绢云母带，并出现黄铜矿-斑铜矿-铜蓝的铜矿物组合（中低温热液型——二庙沟-龙江亭铜矿床）。

铜矿化之后，紫金山火山机构中残余的岩浆气液Au得到进一步富集，在其上升到近地表（铜矿带上部）的环境中，大气降水作用增强，温度下降，产生含H₂SO₄强酸性（pH＜2）低温热液（T＝70～160℃），长期且强烈地淋滤围岩，致使除石英外的其他组分被淋失，形成多孔状低温硅化岩石和低品位、大规模的金矿床（紫金山式金矿）。表生期，此类金矿经受次生改造，形成具有表生特征（褐铁矿等）的金矿，以及地表贫矿带和构造裂隙的富矿脉。

第二脉动次英安斑岩定位之后，同源中酸性岩浆再度沿火山通道上侵，在火山管道英安斑岩体下部定位形成花岗闪长斑岩，所产生的高中温、低fo₂和fs₂、近中性的岩浆热液呈弥散状交代岩石，围绕斑岩体自中心往外依次形成钾硅酸盐带→青磐岩带→石英-绢云母带→石英-绢云母-埃洛石蚀变分带，斑岩体内外接触带上形成黄铁矿-黄铜矿＋辉钼矿浸染状矿化-斑岩型铜（钼）矿（罗卜岭铜矿床）。

钙碱质中酸性火山-潜火山岩活动晚期，岩浆向偏碱性方向演化。在上杭火山盆地北东边缘，以粗安斑岩等潜火山岩为中心的对流体系，是浅成低温热液系统的另一个端员——低硫型。在低T、中等pH物化环境中，形成蚀变类型有水云母化、硅化（石英、玉髓）、冰长石化、碳酸盐化、绢云母化、绿泥石化和矿石矿物自然金、自然银、银金矿、辉银矿等金银矿物及黄铜矿、斑铜矿等铜矿物，构成低硫型银金（铜）矿——悦洋式。

总之，紫金山矿田各类铜金银矿床存在着密切的时空及物源联系，它们在时间、空间上连续演化，都是同源岩浆在同一成矿场中不同演化阶段的产物。含矿热液的物化性质及时空迁移决定了它们在不同地质部位产出不同的矿床类型，构成与中酸性潜火山-斑岩有关的浅成低温-斑岩铜金银矿成矿（亚）系列。成矿模式如图4-64所示。

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