成矿规律与成矿预测—以福建尤溪丁家山矿区铅锌矿为例

成矿规律与成矿预测
——以福建尤溪丁家山矿区铅锌矿为例1 矿床地质概况
区内中-新元古代马面山群龙北溪组中、上段和大岭组地层被大范围分布的侏罗系长林组地层覆盖，仅以“天窗”形式出露于矿区东南部。

马面山群龙北溪组上段主要岩性为石榴子石透辉石绿帘石岩夹大理岩残留体，该层为区内的主要赋矿层，可见矿体与顶、底板岩性和层位的明显变化，常见其顶底板从大理岩突变到云母石英片岩的现象，显示矿体的切层特征。

而侏罗系地层中存在很不均匀的蚀变和矿化现象，靠近马面山群与侏罗系不整合接触面遭受比较强烈的绿泥石化、透辉石化、绿帘石化、硅化及碳酸盐化，部分地段具有较强的黄铁矿化和磁黄铁矿化，偶见铅锌矿化现象。

矿区主要构造包括轴向NE的背斜、向斜和NE向、NW向断层。

沿关兜-岩兜背斜（部分被侏罗系地层覆盖）轴部分布多个矿床（点）。

NE向断层和部分规模较小的NW向断层多已被矿脉充填，部分规模较大的晚期NW向断层则明显错动矿体及侏罗系与中-新元古代地层之间整体向西倾斜的不整合接触界线（图1）。

因此轴向NE的背斜、断层及部分小规模NW向断层是矿区主要控矿构造，对成矿作用及矿体分布具有重要意义。

区内燕山期花岗质岩浆侵入活动强烈，受区域性NE向断层控制，花岗岩主要呈岩株体NE向串珠状分布，而铅锌硫化物矿化主要限制在侵入岩带夹持地段。

东侧酸性侵入岩带的岩体主要沿NE向断裂侵入，呈岩脉及岩墙产出。

西侧酸性侵入岩体主要出现在祭柄坑-岭后-龙石墓顶一线以西，该带岩体规模相对较大，单个岩体呈NE向或近EW向的长轴透镜状岩株体。

2 矿体特征
区内矿体主要赋存在龙北溪组上段石榴子石透辉石绿帘石岩夹大理岩地层、侏罗系长林组火山岩层和角度不整合界面3个部位。

除侏罗系长林组中的矿体呈不规则的长勺状之外，其他矿体主要呈似层状，但矿化富集程度较高的矿体则主要呈透镜状、豆荚状（如Ⅲ-1号矿体），部分小矿体呈囊状或巢状，显示出矽卡岩型矿床的矿体形态特征。

位于马面山群地层内各类岩石层间界面和构造裂隙内的矿体主要呈似层状产出，而侏罗系地层中的则显示与围岩呈切割关系（图2）。

1-第四系；2-上侏罗统长林组；3-新元古界马面山群大岭组；4-新元古界马面山群龙北溪组上段；5-新元古界马面山群龙北溪组中段；6-花岗岩；7-石英斑岩；8-背斜；9-向斜；10-正断层；11-逆断层；12-压扭性断层；13-性质不明断层；14-地质界线；15-角度不整合界线；
16-铅锌矿点；17-丁家山铅锌矿区范围
图1 丁家山铅锌矿区及其外围地质图
图2 丁家山铅锌矿区21号勘探线剖面图
3 岩浆成因及演化
图3表明，区内岩体稀土元素配分模式图出现弱的Ce负异常，如果是来自地幔，是不存在Ce亏损的，据此可判断岩体主要来源于地壳。

图4中显示，样品来自花岗岩和碱性玄武岩的交接部位，进一步表明岩浆主要来源于深部地壳。

图5、6则证明花岗岩体产生于同碰撞造山带环境。

从图7中大致判断花岗岩结晶温度为700~750℃，成岩压力在0.2~0.3GPa之间。

图3 花岗岩稀土元素配分模式图（赫尔曼，22个球粒陨石平均值）
图4 花岗岩La/Yb-ΣREE图解
ORG-洋脊花岗岩，WPG-板内花岗岩，VAG-火山弧花岗岩，COLG-同碰撞花岗岩
图5 花岗岩Rb-Yb+Ta图解
ORG-洋脊花岗岩，WPG-板内花岗岩，VAG-火山弧花岗岩，COLG-同碰撞花岗岩
图6 花岗岩Rb-Yb+Ta图解
图7 花岗岩Q-Ab-Or温压三相图解
通过地压梯度1000巴=3300米换算标准计算成岩深度，可得丁家山矿区岩浆岩成岩深度在6.6~9.9km，为中深成相花岗岩。

综上所述，岩体为来源于深部地壳的花岗岩，结晶分异程度高，含矿性良好，对成矿十分有利。

4 变质岩矿物空间分布特征
主要变质岩类型有石英-云母系列、石榴子石-透辉石-绿帘石系列和大理岩类变质岩。

对90中段的主要造岩矿物分布进行研究，在机械台上应用线段法测量石榴子石、透辉石和绿帘石的体积分数，统计结果用克里金法计算得到相对含量平面等值线图（图8）。

主要体现三个特征：（1）3类矿物分布极不均匀，石榴子石变化范围最大；（2）3类矿物分布不受地层层位控制，显示切层特征，说明这套变质岩成岩过程受流体作用强烈；（3）3类矿物富集中心总体沿NE向呈带状展布，NW向也有规律相对较小的富集带。

其分布走向恰好与矿区广泛发育的NE向和NW向断层一致。

用相同的方法得到磁黄铁矿的含量分布情况（图9），其产出特征也与上述结论一致。

3个主富集中心与2个次富集中心沿NE向呈串珠状排列，而位于矿区NE方向的主富集中心与位于其NW方向的2个次富集中心则沿NW向呈串珠状排列。

清晰表明矿区的硫化物成矿作用受NE向断层和部分小规模NW向断层控制，具典型的热液成矿特征。

图8 丁家山铅锌矿90中段主要造岩矿物分布等值线图
J3c-侏罗系上统长林组；Pt2-3l3（sk）-中-新元古代马面山群龙北溪组上段石榴子石绿帘石透辉石沿矽卡岩；Pt2-3l3（Mb）-中-新元古代马面山群龙北溪组上段大理岩；Pt2-3l3-中-新元古
代马面山群龙北溪组中段云母石英片岩
图9 丁家山铅锌矿90m中段磁黄铁矿体积含量等值线图
5 变质岩原岩恢复及构造运动
图10中6和8号样品均以绿帘石和透辉石为主要造岩矿物，其岩相学特征与4、5、7样品一致，所以，原岩成分也应与之相同，说明石榴子石-透辉石-绿帘石原岩为钙质泥岩、钙质泥质粉砂岩、钙质粉砂质泥岩、泥灰岩等富钙质岩类（图11）。

运动过程反演：晋宁运动期间，丁家山铅锌矿区所在的闽中地区处于广海盆地边缘，接受浅（滨）海陆棚相-浅海台地相沉积，形成岩性过渡、交替明显的泥质粉砂岩→钙质粉砂质泥岩→泥灰岩→白云质灰岩、灰岩沉积组合建造。

加里东运动使得闽中地区回返隆起，在丁家山矿区形成大量NE向、NNE向断裂构造及梅仙复背斜的主体部分。

强烈的构造运动使区内岩石发生区域变质作用，形成以云母石英片岩为代表的低绿片岩相区域变质岩。

由于区域变质为典型的等化学变质作用，所以，富钙质沉积岩化学成分并未发生大的变化。

在燕山期强烈的构造-岩浆活动中，大量中酸性岩浆沿NE向基地隐伏断裂侵入，与经过区域变质的富钙质岩发生接触交代作用，形成以石榴子石、绿帘石、透辉石为主要矿物的矽卡岩。

矽卡岩期后含矿热液沿岩石内的层间滑动带、不同岩性的层间界面及不整合接触界面等其他构造裂隙充填交代，形成丁家山铅锌矿体。

石英砂岩、石英云母片岩等则受热液作用影响而发生蚀变，并在层间裂隙和岩性层面上形成小规模矿体。

图10 丁家山铅锌矿区变质岩稀土元素配分模式图
图11 丁家山铅锌矿区变质岩w(La)/w(Yb)与稀土总量图解
6 成矿物质来源
对矿体及围岩的Pb同位素测定结果显示，其组成变化范围较大，其中，矿石铅同位素组成具有明显的线性分布特征（图12），反映铅为混合来源。

而53件金属硫化物样品δ（34S）组成塔式分布特征明显（图13），δ（34S）值变化范围为﹣1.7×10-3~5.6×10-3之间。

浅色闪锌矿和方铅矿成矿系统源区δ（34S）组成为3.97×10-3，与硫化物塔式分布峰值（3×10-3）接近，基本能代表整个成矿系统硫的源区初始值，从而证明矿区成矿体系整体具有深源硫特征，属岩浆来源。

此外，研究区1:10000化探次生晕扫面结果显示地层内Pb和Zn的丰度值分别为克拉克值的100和50倍以上，为区域背景值的47和35倍以上。

综上证明：矿区的铅锌硫化物成矿物质不仅来自燕山期重熔花岗岩，也有部分可能来自马面山群龙北溪组地层。

A-地幔；B-造山带；C-上地壳；D-下地壳
图12 矿石207Pb/204Pb—206Pb/204Pb的增长曲线
图13 丁家山铅锌矿δ（34S）同位素直方图
7 成矿流体来源
通过氢氧同位素示踪，显示成矿流体来源于岩浆水和大气降水的混合（图14）。

富钙质原岩经过加里东等运动后产生大量层间滑动带、构造裂隙，而这些层间滑动带和构造裂隙为大气降水的流入提供了通道，并与从下面侵入的岩浆水混合。

图14 石英流体包裹体δ（D）-δ（34O(H2O)）关系图
8 成矿规律
成矿岩浆为下地壳或上地幔部分位置重熔形成的燕山期花岗质岩浆，沿闽中地区NE向区域断裂侵入，在矿区中部沿NE、NW向断层交叉处侵入成矿。

成矿岩体上侵就位过程中的开辟的扩容空间、侵入体空间分布形态及其与围岩作用形成的矿化异常晕圈范围控制了岩体的形态、规模和空间展布。

矿体主要赋存在上元古界马面山群龙北溪组上段，这套地层内变质岩的原岩为富钙质沉积岩类，化学活动性活泼的富钙质副变质岩经加里东区域变质作用后，与燕山期花岗质岩浆发生接触交代变质作用，并形成矽卡岩和铅锌硫化物。

云母石英片岩因其化学活动性相对稳定、渗透性弱而具有良好的屏蔽作用，可以起到矿质封存的作用。

区域NE向构造控制矿体主体沿NE向展布，矿区NE向（和区域NE向一致）和NW向控制岩浆的侵入。

上元古界马面山群龙北溪组地层内云母石英片岩的层间接触面及破碎带和上侏罗统长林组地层以及两套地层的角度不整合接触面也都是很好的容矿构造。

因此，矿区具有交叉断裂构造、NE向断层、不整合接触面、层间界面及破碎带控矿，NE向断层控岩的规律。

具体过程如下：早期岩浆受到后期热液作用的影响，涌入上地壳，使得基底和沉积盖层温度升高并且释放出同生沉积水，和地表下渗的水混合形成热水溶液，并向低温低压的地方运移，途中溶液萃取了分散在各个地层中的Pb、Zn等成矿元素而形成含矿溶液，含矿溶液沿着导矿构造断裂带运移，进入到容矿构造
裂隙、岩石破碎带和节理裂隙发育部位而富集沉淀，此时周围的物理化学条件的改变，使得成矿物质活化、迁移并初步富集，经过后期的蚀变作用，Pb、Zn等成矿物质会以硫化物的形式从含矿流体中不断地沉淀析出，进一步富集成矿并充填到构造裂隙中。

9 成矿预测
通过总结以上规律认为，在燕山期花岗质岩浆岩沿NE向断层、NE向和NW 向交叉断裂构造侵入与马面山群龙北溪组上段的富钙质岩发生接触交代变质作用的部位（尤其是接触带形态复杂的凹陷部位）、马面山群龙北溪组地层内构造裂隙发育的部位（常成为岩体侵入的通道，为岩体和马面山群龙北溪组上段地层接触创造条件）、马面山群地层与侏罗系地层的角度不整合接触界面（为结构软弱面，也是含矿热液运移的良好通道）等，是重点成矿区域。

另外，闪锌矿、方铅矿因为与磁黄铁矿和磁铁矿共生而具有强磁性，而围岩（绿片岩、安山岩、云母石英片岩、大理岩等）基本无磁性或只有弱磁性（表1）。

由表2可知，铅锌矿石的电阻率平均值只有21Ω·m，远低于其他围岩的平均值。

铅锌矿的高磁化率（绝大部分）和低电阻率这种特征使得很容易和围岩区分开来，可以用磁法寻找含磁黄铁矿和磁铁矿较多的铅锌矿。

丁家山主要发现呈带状分布的五个局部磁异常带（M1-1、M1-2、M1-3、M1-4、M1-5）（图15）。

综合地质与磁异常特征，推测认为在丁家山矿区11线、23线深部还存在剩磁异常，可能有与磁铁矿、磁黄铁矿共生的铅锌矿。

通过综合分析地质、地球物理特征，在异常区进行钻探工程验证，钻孔铅锌矿化情况见表3。

故，通过电磁法勘探认为，丁家山铅锌矿区深部成矿潜力较大，下一步工作应加强深部找矿工作。

表1 丁家山矿区岩矿磁性参数一览表
表2 岩矿石电性参数一览表
图15 磁力（△T）化极异常平面等值线图表3 钻探工程铅锌矿化情况一览表。