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德兴大型铜金矿集区的研究进展和成矿模式 王国光1，倪培1，赵超1，姚静1，李利1，赵丹蕾1，朱安冬1，胡金山2 1 南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室，地质流体研究所，地球科学与工程学院 2 江西有色地质勘查四队 第一作者简介：王国光，副教授，主要从事华南铜金钼矿床研究 导读： 德兴矿集区不仅有全国著名超大型德兴铜矿，还有超大型金山金矿等矿床！德兴铜矿是亚洲最大的露天铜矿，中国最大的在产铜矿。在其周围不足200km2的范围内，已探明储量并开发的矿产达30多种，其中铜储量达1100多万吨，金储量超过600吨，还有大量的铅锌和钼资源等。德兴矿集区是中国单位面积铜金矿化异常最为集中的地区之一，堆积了巨量铜金等多金属，其成矿过程和成因模式一直吸引着地质学家和矿床勘查专家的广泛关注。王国光等通过研究，提出德兴矿集区由两套成矿系统组成，分别是造山型金成矿系统和斑岩-浅成低温热液型铜金多金属成矿系统。前者成矿物质来自富金的新元古代双桥山群基底地层，成矿流体主要为富CO2的变质流体；后者形成时代为约170Ma，古太平洋板块开始向华南大陆俯冲，导致赣东北深大断裂活化，引发新元古代形成的富铜金的初生地壳重熔再造，形成德兴Cu-Au-Mo矿和银富集。内容提纲 0 引言 中国东南部是我国有色金属（Cu-Pb-Zn）、稀有金属（W-Sn-Nb-Ta）、贵金属（Au-Ag）和铀矿的重要矿产地，矿化集中程度举世瞩目。其中，铜金成矿作用最发育的是长江中下游成矿带和钦杭成矿带北东段。德兴大型铜金矿集区位于钦杭成矿带北东段，素有“金山”、“银城”、“铜都”之美誉，已探明储量并开发的矿产达30多种，其中铜储量达1100多万吨，金储量超过600吨，尤以大型-超大型的金山金矿、德兴斑岩铜（金、钼）矿和银山铜铅锌金银多金属矿最为著名。1958年开始建造的德兴铜矿，是中国东部最大斑岩铜矿，铜金属量900万吨，伴生金215吨，伴生钼30万吨；银山铜铅锌（金银）矿床的铜金属量105万吨，伴生金107吨，铅锌107万吨，伴生银3445吨；金山金矿是江西省发现的第一个大型岩金矿床，金储量超过200吨。在德兴矿集区长约20km、宽约10km的三角地域内，拥有巨量堆积的铜金等多金属，因此构成了中国东南部单位面积铜金矿化异常最为集中的地区之一，其成矿过程和成因模式一直吸引地质学家的广泛关注。近年，对德兴矿集区的地质找矿不断取得突破，预示着德兴地区巨大的找矿潜力。其中，银山矿开展的全国危机矿山接替资源找矿项目中取得了突破，在原有矿体深部的勘查中，新增铜54万吨、铅锌22万吨、银698吨、金57吨、硫603万吨，相当于新探获1个中型铜矿、1个中型铅锌矿、1个中型银矿和1个大型伴生金矿。金山金矿及其外围找矿也不断取得突破，如在金山金矿田的西蒋金矿深部找矿取得突破，已将该中型金矿增储到大型金矿（截止2014年12月，西蒋金矿查明工业矿金的金属量15.77吨，平均品位5.7g/t；低品位矿9.1吨，平均品位1.58g/t）；另据江西省地矿厅2018年报道，江西有色地质勘查四队在金山金矿田水石钨矿区（实际是金山金矿主矿体向北部和深部延伸部位）查明工业矿金的金属量10吨，低品位矿金的金属量7吨，矿床查明黄金资源量接近大型规模；此外，赣东北地质队在德兴矿北西侧的张家畈金成矿远景区开展的钻探工作，在深部发现了浸染状斑岩型金矿化，显示了一定的成矿潜力。前人在不同时期对德兴矿集区开展了相关的研究，深化了对德兴矿集区的矿床成因和成矿规律的认识。如，20世纪，《德兴斑岩铜矿》和《银山铜金铅锌银矿床》两本专著以及有关地质单位的勘查报告都系统的总结了矿床地质特征和找矿标志等，是研究该地区不可或缺的基础资料。2000年以来，不同学者虽然根据其自己的研究成果，对德兴矿集区的成矿流体特征、构造环境、成矿物质来源、成矿时代和成矿系统划分等方面进行了较好的总结归纳，但对如下一些关键科学问题仍存在分歧：如德兴和银山矿的形成时代、成矿物质来源、成矿流体特征和成因联系，金山金矿的流体特征、形成时代、矿床类型以及与德兴铜矿的成因联系等。此外，近年来，德兴矿集区地质找矿工作不断取得突破，为矿床成因的探讨提供了全新的地质证据。为此，有必要针对上述存在争议的问题，结合本课题组近年来的研究成果，以及地质找矿的新发现，进一步总结德兴大型铜金矿集区的研究进展，提出一个新的成矿模式。1 区域地质背景 华南是由扬子与华夏地块在新元古代沿着江山-绍兴断裂带碰撞拼贴而成。钦杭（钦州-杭州）带既是扬子与华夏地块的构造拼贴部位，也是有利的成矿部位，形成了著名的钦杭铜金铀钨锡多金属成矿带，其北东段更是以大规模的铜金矿化为特色，德兴矿集区是钦杭带北东段铜金巨量富集的最佳范例（图1）。
图1 江西省德兴大型铜金矿集区地质矿产图 在大地构造位置上，江西德兴大型铜金矿集区位于扬子地块东南部，赣东北深大断裂带北西侧。德兴地区的区域地层呈现典型的双元结构，下部为中新元古代的基底地层——双桥山群浅变质岩，上部为中生界侏罗系鹅湖岭组的陆相火山凝灰岩，其他大部分地层缺失。双桥山群为一套巨厚的浅变质火山岩建造、火山沉积建造和浊流建造所组成的复合建造，以绿片岩相为主，局部见角闪岩相，属活动大陆边缘海盆沉积的变质岩。双桥山群的下部为一套浅变质的砂岩、粉砂岩、泥质及凝灰质岩系，上部为海相火山喷发沉积的细碧角斑岩系。德兴地区双桥山群金背景值高，金山金矿区双桥山群的上亚群金含量最高，平均丰度为25.5X10-9，这为德兴地区金矿化提供了丰富的物质基础。通过LA-ICP-MS分析沉积岩中的碎屑锆石，获得的最大沉积U~Pb年龄为约815Ma。德兴矿集区的火山岩主要出露于德兴孔家-德兴银山一带，构成NE向火山盆地。区域火山岩主要由一套喷发相火山碎屑岩、集块岩-火山角砾岩-凝灰岩组成，总厚200m至1000m多，底部有一层千枚质砾岩，不整合覆于双桥山群之上，构成中侏罗统鹅湖岭组。火山岩层中沉积岩夹层少见，熔岩少见。火山岩沿NE向断裂带及旁侧或NE、NW向断裂交汇处产出，属裂隙式-中心式喷发。通过LA-ICP-MS分析火山岩中的锆石U-Pb年龄，获得的火山作用活动时间为175-166Ma。德兴地区除了火山岩呈带状覆盖在区域中部外，还发育次火山岩和浅成侵入岩呈小岩株、岩脉零星散布于全区。区内晋宁期的岩浆活动以蛇绿岩套和伴生的基性-中酸性侵入岩为特征，形成时代为大约1.0Ga。燕山期的岩浆活动主要集中在中侏罗世，影响范围较大的中酸性-酸性陆相火山-次火山作用发生在火山-次火山热液型银山铜金铅锌银矿床范围内，小岩株则分布在德兴斑岩铜矿范围内。德兴地区其南东侧为赣东北深大断裂带，北西侧为乐安江深断裂带。同时，德兴地区发育着泗洲庙复向斜，银山背斜等褶皱构造。断裂构造则主要为北北东方向最为发育，同时见到北西西方向断裂。这些褶皱和断裂构造的交汇处，控制着德兴铜矿和银山铜铅锌金银多金属矿床的火山岩、次火山岩以及矿体的空间分布。德兴地区还发育不同层级的韧性剪切带，区域范围内的一级剪切带为NE向的赣东北韧性剪切带和乐安江韧性剪切带。在两个大型的韧性剪切带之间，发育着一系列走向NE倾向NW的次级剪切带，包括江光-富家坞韧性剪切带和八十源-铜厂韧性剪切带。此外，还发育第三级韧性剪切带，如金山韧性剪切带、阳山韧脆性剪切带和蛤蟆石韧脆性剪切带等，这些三级的韧性剪切带控制着德兴地区的金山金矿、西蒋金矿、蛤蟆石金矿等韧性剪切带型金矿床的分布。2 矿区地质 2.1 江西德兴铜钼金矿田 德兴铜矿田包括铜厂、富家坞、朱砂红3个大型铜钼金矿床，其中铜厂规模最大，目前铜厂和富家坞矿床已经被开采，朱砂红矿至今尚未开发。矿田内主要的赋矿围岩为新元古代双桥山群浅变质岩，成矿相关的花岗闪长斑岩与其呈显著的侵入接触关系。成矿地质体为3个独立的花岗闪长斑岩体（铜厂、富家坞和朱砂红岩体），呈小岩株形式分布。成矿相关的斑岩体呈似筒状岩株的形式产出，沿北西西方向分布，单个岩体向北西深部倾伏。矿田内的断裂构造为NW向的区域性横张断裂带、NE~NNE向的断裂、以及以岩体为中心的放射状和同心环状分布的断裂裂隙。主矿体的三分之二赋存在新元古代双桥山群围岩中，三分之一赋存在成矿斑岩体内。矿化深度垂深达1200m，主矿体规模巨大、形态规整、产状稳定。3个矿床的矿体特征呈一定的递变性，即从矿田北西端的朱砂红矿床、经过中部的铜厂矿床、再到南东端的富家坞矿床，矿体的倾角由陡变缓，形态由复杂变简单，矿石铜钼品位由贫变富，矿床剥蚀程度由浅变为中等。矿田范围内，热液蚀变强烈，并且显示明显的空间分带，体现在岩体内部发育强烈的钾化（钾长石-黑云母-磁铁矿组合为代表），岩体与围岩的接触带的黄铁绢英岩化（黄铁矿-石英-绢云母-绿泥石组合）和外围的青磐岩化（绿泥石-黄铁矿-碳酸盐-镜铁矿组合）。朱训等（1983）曾提出了弱“岩体中心式”+强烈“接触带中心式”蚀变，实质上与经典的斑岩铜矿的蚀变空间分布有诸多相似之处。成矿作用可以划分为多个期次，显示了复杂的流体活动历史，包括成矿早期的石英-磁铁矿脉、无矿石英网脉、石英-钾长石脉和黑云母暗色脉；主成矿期的石英-黄铁矿-黄铜矿脉、石英-辉钼矿脉、石英-黄铁矿-黄铜矿-辉钼矿脉和薄膜状辉钼矿；主成矿晚期的石英-黄铁矿-黄铜矿-碳酸盐大脉；成矿晚期的晶簇状石英和角砾状石英等。成矿期次与围岩蚀变大体对应，钾化总体对应于成矿早期，强烈的黄铁绢英岩化对应于主成矿期，青磐岩化则对应于成矿晚期（图2）。
1-新元古代双桥山群浅变质岩；2-中侏罗世花岗闪长斑岩；3-背斜；4-向斜；5-断层；6-蚀变界线；7-钾化蚀变；8-黄铁绢英岩化蚀变；9-青磐岩化蚀变 2.2 江西银山铜金铅锌银矿床 银山矿区的地层为新元古界浅变质双桥山群基底地层以及中侏罗统鹅湖岭组流纹质-英安质火山岩盖层，后者不整合覆盖与前者之上。脉状铜铅锌金银矿体主要产出于双桥山群变质岩中，也有少部分似层状铅银产出在鹅湖岭组火山岩与双桥山群变质岩的接触部位。矿化主要与银山火山-次火山岩有关。与铅锌矿化相关的北山石英斑岩属于第一旋回的次火山相岩石（172Ma），与铜金矿化相关的九铜区英安斑岩属于第二旋回产物（170Ma），第三旋回以小规模的闪长玢岩脉为特征（166Ma），矿化微弱，仅分布在西山火山机构（图3）。
图3 江西银山矿铜金铅锌银矿床地质平面图
矿区控矿构造的主体是由新元古代双桥山群的基底浅变质岩系构成的银山背斜。该背斜两翼陡峻，核部紧闭，枢纽走向NE_NNE，向北东倾伏。此外，背斜NW翼发育一系列近东西向的顺层裂隙，背斜SE翼则发育一系列NNW向及NNE向的断裂裂隙。银山矿床另一重要的构造为西山火山机构（图4），其平面上呈NE向延伸的椭圆形，剖面上呈漏斗状，接触面产状陡立，向南东倾斜。火山口周边，特别是东侧发育环状与放射状裂隙系统。这些火山构造，或与早期形成的裂隙复合，或叠加在早期形成的裂隙之上，控制了银山矿床岩浆侵入、热液侵位及成矿作用。
图4 银山矿的西山破火山口（拍摄方向为从南向北）
银山矿床的矿体形态主要为脉状的铜金矿和铅锌银矿，产出形式主要是受到断层构造控制，形成脉状和细脉状的矿体，矿体产状较陡，倾角多为65°~85°。全矿区共有数百条矿体，主矿体数十条，长度在400~600m，最长1100m，厚度在5-10m。铜金矿体主要分布在3号英安斑岩和13号石英斑岩的周围，走向近东西为主。铜金主成矿期以黄铁矿-黄铜矿-石英脉和黄铁矿-砷黝铜矿-黝铜矿-黄铜矿脉为特征。铅锌银矿体主要分布在北东部的九龙上天铅锌银（铜）矿区和最北部北山铅锌银区，北山区5号石英斑岩与铅锌矿化关系密切。北山区铅锌矿的矿体总体走向为近东西向，倾向南为主；在银山背斜南东翼的九龙上天区东大巷的矿体走向为南北向到南东方向，倾向西为主。铅锌银矿化期以形成大量的闪锌矿-方铅矿-石英-方解石脉为特征。银山矿的围岩蚀变包括黄铁绢英岩化、绢英岩化、碳酸盐化、绿泥石化等，这些蚀变与铜金矿脉和铅锌银矿脉的形成密切相关。2.3 江西金山金矿田 金山金矿田北与著名的德兴铜矿田毗邻。矿田呈NEE向展布，长12km、宽约5km，面积约60km2，已经探获金资源储量202.5吨。矿田内自西向东依次分布有八十源、西蒋、石坞、渔塘、水石坞、金山等10余处矿床（点）。其中金山金矿为特大型矿床，西蒋（也称为花桥）和石坞金矿为大型矿床，水石坞和渔塘金矿（也称为石碑）则为中型矿床（图5）。
1-第四系；2-白垩系石溪组杂砂岩、含沙砾岩；3-上元古界登山群砂质板岩、变质碎屑砾岩；4-新元古界双桥山群浅变质岩；5-绿泥石化-绿帘石化；6-闪长玢岩；7-早古生代闪长岩；8-早古生代花岗闪长岩；9-新元古代玄武岩；10-辉绿岩；11-石碑-西源岭背斜轴；12-韧性剪切带；13-金矿体矿田内大面积出露中元古界双桥山群浅变质岩系，为一套浅变质的火山碎屑沉积岩夹大量的基性火山熔岩。主要由粉砂质板岩、凝灰质板岩、绿泥绢云板岩、砂质千枚岩、变质杂砂岩、沉凝灰岩、凝灰质千枚岩、变质安山玄武岩等组成。地层总体走向北东，倾向南东110°~130°，倾角10°-35°，成一单斜层序产出。矿田范围内岩浆活动微弱，仅见辉石闪长岩和辉绿岩两种岩石类型，呈岩瘤、岩脉、“岩块”沿断层和剪切带零星分布。笔者曾经根据地质图上标记的辉石闪长岩的位置，在地表进行追索，但由于地表植被覆盖严重，没有找到其露头。该岩体目前尚无精确的年龄数据报道。金山韧性剪切带推覆变形变质带控制着金山金矿田的分布，矿田内韧性剪切带总体走向北西，倾向北东、北北东，呈叠瓦状分布，北东往南西展布茅岭、金山-朱林、西蒋-石碑和金山口四条韧性剪切带，其相邻垂距为20~100m。其中金山-朱林和西蒋-石碑韧性剪切带是矿田内主要工业矿床的定位构造。金矿体赋存在剪切带中，主要呈层状或似层状顺层分布，产状与围岩片理一致。矿体在地表延伸8km以上，总体向北缓倾，地下延伸达500-800m以下。矿体分两种类型：超糜棱岩型和石英脉型，其中以前者矿石品位低而储量大（占总储量70%）为特征，而后者以矿石品位高和以明金出现为特征。超糜棱岩型矿体呈层状或似层状分布在韧性剪切带中，矿体与围岩没有明显的界线，矿体与地层片理近于平行。石英脉型矿脉呈透镜状，单体长几到几十米，厚度小于1m，脉体与围岩界限清晰，近脉围岩Au的含量均较高。原生矿石中金主要为自然金，成色高；金属硫化物以黄铁矿为主，次为毒砂、闪锌矿、黄铜矿、方铅矿等；脉石矿物以石英、云母、绿泥石、钠长石、铁白云石为主。成矿相关的热液围岩蚀变主要包括硅化、碳酸盐化、绢云母化、绿泥石化和黄铁矿化等。3 德兴矿集区研究进展和成矿模式 3.1 新元古代造山型金矿成矿系统 造山型金矿具有十分重要的经济价值，该类型金储量至少占了世界总储量的30%，世界上现已查明的大于500吨的巨型金矿中有17个属于造山型金矿。造山型金矿往往形成较早，容易受到后期热液活动的叠加改造，而导致矿床成因认识模糊不清。尽管金山金矿田内没有燕山期岩体出露，但是由于其靠近巨型的德兴斑岩铜矿，这导致前人对金山金矿田的成因解释有很大争议。前人对金山金矿的成因模式提出了很多不同的解释：如金山矿床是新元古代韧性剪切带型（或造山）金矿床，新元古代和加里东两阶段韧性剪切带型金矿，新元古代韧性剪切带型金矿床为后期热液叠加，加里东期韧性剪切带型金矿床，与隐伏侵入体有关的浅成热液矿床，侏罗纪大型德兴斑岩铜矿床远端区的卫星矿床。为此，金山金矿田的成因认识争议很大。3.1.1 成矿构造 成矿早期NNW方向主压构造应力场，造成NW方向韧性推覆剪切。成矿早期形成了湾家坞矿段的超糜棱岩型矿体，其矿体产状与本期的挤压面理产状一致，为NW走向、NE倾向，倾角较缓。表明超糜棱岩型金矿体可能是在本期推覆型的动力变质作用过程中形成的。成矿晚期NE-SW向逆时针力偶作用，造成NE方向韧性左行走滑剪切。成矿晚期的构造形成了NE走向的阳山矿段和湾家坞矿段V7矿体的含金石英脉型矿体。阳山矿段的左行韧剪变形的黄铁矿压力影构造以及湾家坞矿段中V7矿体的糜棱岩中S-C面理都揭示了NE走向的走滑剪切作用（图6）。
图6 金山金矿湾家坞矿段NWW走向和阳山矿段NE向走滑型韧剪变形构造显微照片
(a、b)湾家坞矿段0米312线超糜棱岩型V1矿体；(c)阳山矿段石英脉型金矿体中石英透镜体o型不对称构造；(d)湾家坞矿段V7石英脉型金矿体中糜棱岩中S-C面理 3.1.2 成矿流体特征 对于造山型金矿而言，成矿流体研究是认识矿床成因的关键证据。早期研究者开展了金山金矿的初步流体包裹体研究，并且将金山金矿的成因与燕山期的岩浆热液联系起来。但是，随着成矿流体研究的精细化，越来越多的地质流体证据表明，金山金矿的成矿流体是富含CO2流体包裹体的变质流体。Zhaoetal.（2013）和赵丹蕾等（2018）对金山金矿田的金山金矿和渔塘金矿开展了详细的流体包裹体研究，发现两个矿床中的流体包裹体特征非常相似，均为特征的NaCl-H2O-CO2变质流体系统，成矿期发育富气相的含CO2三相流体包裹体和富液相的水盐包裹体的不混溶流体包裹体组合，表明成矿期发生了流体不混溶作用，促使了金从成矿热液中沉淀富集成矿。3.1.3 成矿物质来源 金山金矿硫化物的硫同位素数据（δ34S值+3.3‰〜+4.6‰）明显高于德兴斑岩铜矿、银山铜金铅锌矿矿和原始地幔数值（近于0），表明金山金矿与燕山期的岩浆热液系统具有不同的硫来源。同时，金山金矿的硫同位素数据与来自新元古代双桥山群的硫同位素数据一致，说明成矿物质的硫源主要来自于双桥山群δ34S值+1.8‰〜+6.4‰）。含金硫化物的铅同位素也表明，金山金矿的成矿物质与德兴铜矿相比具有更高的放射性，显示了不同的铅的来源。同时，含金矿石中硫化物的铅同位素值和区域新元古代双桥山群千枚岩的铅同位素值相近。因此，硫和铅同位素都指示着金山金矿的成矿物质来自于基底地层，缺乏岩浆来源的成矿物质的证据。3.1.4 成矿年代学 金山金矿的成矿年代是建立多种多样的成矿模式的重要制约因素。王秀璋等（1999）对金山金矿含金石英脉和含金超糜棱岩同时开展了石英流体包裹体Rb-Sr同位素定年工作，将两种类型矿化的数据制作等时线，获得等时线年龄为406±25Ma。但是，超糜棱岩经历了十分强烈的韧性变形作用，其中的矿物颗粒极为细小，无法保存可测的流体包裹体，因此不适合开展流体包裹体Rb-Sr同位素定年；同时，NWW向超糜棱岩型金矿化与NE走向的石英脉型金矿化无法用同一构造应力场解释，前者形成环境更深，与推覆构造有关，后者形成环境浅，与走滑剪切有关，两者不是同时形成的，因此，含金石英脉和含金超糜棱岩两种矿体的样品可能不具备形成等时线的基本条件。毛光周等（2008b）针对含金石英脉型矿石也开展了石英流体包裹体Rb-Sr等时线定年，获得了一组早古生代年龄（379±49Ma），但其数据在如下方面缺乏关键证据的支持：根据作者描述，其开展定年工作的石英样品中包裹体主要为气-液两相盐水溶液包裹体，这与金山金矿是典型的造山型金矿，发育富CO2包裹体的特征不一致；因此，其开展定年的样品可能发育大量成矿晚期或者成矿后叠加的水盐体系流体包裹体，不是金矿成矿时代定年的最佳样本。张金春（1994）获得的燕山期年龄（161±6Ma），由于其原始数据无法获取，因此可靠性无法直接判断。但是金山金矿矿区范围内并不存在燕山期的侵入岩体，而且金山金矿矿石的硫铅同位素与德兴铜矿和银山矿显著不同。因此，目前无可靠证据表明金山金矿是燕山期岩浆热液的产物。事实上，前人对金山金矿田开展的定年工作，发现金成矿时代数据主要集中在新元古代。如毛光周等(2008a)获得超糜棱岩型矿石中含金黄铁矿的Rb-Sr等时线年龄838士110Ma，为新元古代年龄；韦星林(1996)报道了剪切带千糜岩和初糜棱岩的全岩Rb-Sr同位素年龄分别为732士62Ma和716±61Ma；王国光等(2018)获得阳山矿段石英脉型V5金矿体和湾家坞矿段石英脉型V7金矿体的石英流体包裹体Rb-Sr等时线年龄分别为751±98Ma和754±62Ma，二者在误差范围内保持一致；此外，根据私人通讯，中国科学院地质与地球物理研究所范宏瑞研究员课题组所获得的金山金矿含金黄铁矿Re-Os等时线年龄也是新元古代。综合上述数据都表明金山金矿田的超糜棱岩型和石英脉型两种金矿体形成的最可能时代均为新元古代。尽管目前本文采用了超糜棱岩型金矿体的年龄为约840Ma，石英脉型金矿体的年龄为约750~710Ma，但是目前金山金矿田的这两种成矿年龄都有较大误差，尤其是超糜棱岩型成矿时代的准确厘定，仍需要进一步的工作。3.1.5 成矿亚系统 根据基础地质，含矿剪切带构造和成矿时代，本文建议将金山金矿田划分为两个亚系统：超糜棱岩型金矿化和石英脉型金矿化。前者典型实例为金山金矿田，后者典型实例为蛤蟆石金矿田。前者形成较早，成矿时代约为840Ma；后者形成较晚，成矿年龄为约750~710Ma。3.2 燕山期斑岩-浅成低温热液型成矿系统 3.2.1 成岩成矿年代学 近期研究者对德兴斑岩铜矿的成岩年龄进行了精细的研究。德兴铜矿矿化相关花岗闪长斑岩的高精度SHRIMP或LA-ICP-MS锆石U-Pb测年得到了较为统一的年代，约171Ma。此外，德兴铜矿还广泛发育石英闪长玢岩等脉岩，Lietal.(2013)和李利等(2018c)利用锆石SHRIMP或LA-ICP-MSU-Pb法得到朱砂红、富家坞矿床闪长玢岩的年龄为168~166Ma，略晚于花岗闪长斑岩的侵位时间。研究者同时对德兴铜矿田的成矿时代做了广泛的研究。一些研究者根据德兴铜矿田的辉钼矿Re-Os年龄，认为德兴铜矿的成矿年代约为171M；也有研究者根据铜矿化密切相关的金红石和磷灰石的ID-TIMSU-Pb定年方法，获得铜矿化年代为165Ma；此外，Zhouetal.(2012b)通过对大脉型含矿石英脉中热液锆石SHRIMPU-Pb定年(~104.3Ma)认为德兴斑岩铜矿田还存在另一期早白垩世的成矿事件。综上可知，地质学家普遍承认德兴铜矿形成于大约170Ma，但也有研究者提出了德兴铜矿存在钼矿化(171Ma)和铜矿化(165Ma)两期热液事件，以及存在一期早白垩世的成矿事件。李利等(2018a)对矿田内与黄铜矿密切共生的黄铁矿进行了Re-Os同位素定年，获得黄铁矿Re-Os同位素加权平均模式年龄为165.3±2.3Ma(MSWD=1.04)。需要指出的是，李利等(2018a)的其中2个黄铁矿样品也产生了172.2Ma和173.5Ma的模式年龄，与辉钼矿Re-Os年龄在误差范围内一致，这也与兴铜矿矿石中大量存在的铜钼紧密共生的地质现象一致(图7)。李利等(2018a)的4个黄铁矿样品四个样品模式年龄比较年轻，为165~162Ma，更可能是由于黄铁矿样品含有的Re含量低，引起的较大的实验误差或者受到晚期石英闪长玢岩的脉岩侵入的热事件叠加。国际上也有报道指出，斑岩型矿床的成岩成矿时差常很小，通常＜1~2My，因此，本测试结果暗示了德兴铜矿铜、钼矿化为同期产物，为约170Ma。
图7 德兴铜矿的铜钼矿石中薄膜状产出的辉钼矿(170Ma)切割网脉状铜矿化(a)以及显微尺度上常见黄铜矿和辉钼矿密切共生(b)
近年，高精度的LA-ICP-MS锆石定年数据显示银山火山岩-次火山有形成于中侏罗世(大约176~166Ma)。其中铅锌银矿化与早期的流纹质石英斑岩有关(约172Ma)，而铜金矿化与稍晚的英安斑岩有关(约170Ma)。银山成岩作用与前人获取的矿区绢云母Ar-Ar年龄(176~179Ma)接近，都表明银山矿与德兴铜矿成岩成矿形成于中侏罗世。 3.2.2 斑岩体成因与成矿物质来源 德兴斑岩铜矿的巨量金属来源一直是地质学家感兴趣的问题。前人提出德兴斑岩铜矿的成矿斑岩体可能来自于俯冲板片部分熔融的产物，铜金等成矿物质来源于洋壳，但是，德兴地区并无中侏罗世的典型岛弧火山岩的出露，而且德兴矿集区呈点状分布，与南美安第斯式的带状分布的斑岩铜矿带显著不同。此外，也有研究者提出德兴铜矿的成矿岩体是拆沉下地壳的熔体受到地幔物质交代形成的高镁埃达克质岩石，铜(金)等成矿物质来自于地幔。但是，在原始地幔中铜的含量并不高，只有(~20X10-6)，同时，地幔交代作用无法解释中国东部其他地区的高镁埃达克岩无铜(金)矿化(如大别造山带赤土岭高镁埃达克岩石)，所以俯冲板片部分熔融和拆沉下地壳的成因模型需要进一步检验。为了解决上述成因模型难以解释的一些关键科学问题，本研究组对德兴铜矿和邻区的银山铜金多金属矿的成矿岩浆岩进行了详细的研究，发现德兴铜矿和银山铜金多金属矿的成矿相关火山-次火山有形成于中侏罗世(大约176~166Ma)。这些铜金矿化相关的岩浆岩以高钾钙碱性为特征，同时具有埃达克质岩石的地球化学特征。同时，这些成矿斑岩体均具有典型的弧岩浆地球化学特征，以及类似于整体硅酸盐地球的全岩εNd(t)和初始87Sr/86Sr值，正的锆石εHf (t)值和晚中元古代-新元古代的两阶段锆石Hf模式年龄。银山铜金多金属矿的成矿相关岩浆岩具有低的MgO含量，表明其岩浆源区缺乏地幔组分的贡献。德兴铜矿斑岩体与银山、建德成矿岩体的其他地球化学特征相似，只是前者MgO含量和Mg#高，表明前者的形成过程中有明显地幔组分的加入。据此推断，德兴地区燕山期的斑岩-浅成低温热液系统形成于新元古代形成的富集铜金等成矿物质的初始陆壳物质重熔的产物，德兴铜矿的成矿斑岩体的形成过程中，还有明显的古俯冲改造的岩石圈地幔物质的贡献。银山矿的硫化物硫同位素研究显示，δ34s值的总变化范围是-1.7‰~+3.2‰之间，平均值为+1.2‰，并且总体分布在零值附近呈塔式分布这暗示着银山矿硫化物的硫主要为岩浆来源。同时，银山火山岩-次火山岩岩体长石铅与矿石硫化物铅具有一致的同位素组成，指示着银山铜铅锌矿体的铅也来自于银山火山岩-次火山岩体。对于德兴斑岩铜矿的研究也获得了相似的数据，因此，德兴斑岩铜矿和银山矿的成岩成矿物质均来自于深部的岩浆岩，而且与成矿相关的岩浆岩来自于富含铜金成矿物质的初生陆壳部分熔融。3.2.3 成矿流体特征 德兴铜矿发育三种类型的流体包裹体：包括I型的富液相气液两相流体包裹体、II型的富气相汽液两相流体包裹体、以及III型的含子晶多相流体包裹体。其中，后两种类型包裹体在石英-辉钼矿±黄铜矿脉和石英-黄铁矿-黄铜矿脉中广泛分布。石英-辉钼矿±黄铜矿脉中II型和III型包裹体具有类似的均一温度，前者为374~505℃，后者为370~460℃，但两者具有完全不同的盐度，前者为3.1%~8.2%NaCleqv，后者为37.9%~52.7%NaCleqv。类似的，共存的II型和III型包裹体构成的沸腾流体包裹体组合也广泛分布在石英-黄铁矿-黄铜矿脉中，两者具有类似的均一温度(前者为323~450℃，后者为277~454℃)，具有完全不同的盐度(前者为1.5%~7.9%NaCleqv，后者为33.5%~49.8%NaCleqv)。大量的II型和III型包裹体在石英中共存，具有类似的均一温度和不同的盐度范围，揭示了广泛流体沸腾作用促使了金属的沉淀。银山铜金铅锌银矿的石英-硫化物脉广泛发育三类流体包裹体：包括I型的富液相气液两相包裹体、II型的富气相汽液两相包裹体、以及III型的含子晶多相流体包裹体。铅锌银矿化脉中主要发育I型包裹体，其均一温度为187~303℃，盐度为4.2%~9.5%NaCleqv。铜金矿化脉中也主要发育I型包裹体，其均一温度为196~362℃，盐度为3.5~9.9%NaCleqv。银山矿的铜金矿体下部的石英脉中局部发育II型富气相包裹体和III型含子晶包裹体的沸腾包裹体组合，两者的均一温度相似(317~448℃，但是盐度变化范围大(II型包裹体的盐度为0.2%~4.2%NaCleqv，III型包裹体的盐度为31.0%~36.9%NaCleqv)。银山矿目前揭露的矿体中广泛发育中低温度和中低盐度的I型包裹体，指示着银山矿的矿化流体主要形成于浅成环境，可归纳为浅成低温热液矿床。同时，铜金矿体下部有局部沸腾作用的发生，这与邻近的德兴斑岩铜矿的成矿流体特征相似，表明银山矿为斑岩型与浅成热液矿床之间的过渡型矿床。详细的流体填图指示，银山矿现有铜金矿体的下部存在寻找斑岩型矿体的可能。3.3 区域地质背景和成矿模式 德兴矿集区所在的华南大陆由扬子和华夏两大地块组成。江绍断裂带将两者分开，该断裂带是新元古代形成的大型构造缝合带。地质学、岩石学和地质年代学研究表明，扬子地块和华夏地块在新元古代发生俯冲、碰撞作用之后，形成了一个联合的统一的大陆。扬子地块东南缘出露一系列中-新元古代扬子地块与华夏地块之间俯冲造山事件形成的岩浆岩和浅变质岩：中-新元古代残留洋壳形成的赣东北和皖南地区蛇绿岩套(1.1~0.97Ga)，浙西北岛弧火山岩(0.97~0.89Ga，冷家溪群、四堡群、双桥山群、梵净山群的岛弧地区陆缘碎屑沉积作用(872～835Ma）以及后碰撞伸展阶段的湘西、桂北地区带状分布的基性岩（820Ma以后）。本文从德兴地区地质演化历史及其特殊的成矿地质条件的角度出发，基于上述区域地质事实，结合德兴矿集区的最新地质资料，建立了德兴地区铜（金）成矿作用多阶段新模型。在980~960Ma，扬子地块和华夏地块之间的洋壳俯冲和岛弧作用开始，形成了铁砂街岩群碱性流纹岩和OIB特征的玄武岩，以及伴生的VMS型铁砂街铜矿和双溪坞岩群岛弧火山岩以及VMS型平水铜矿体和富集铜金等成矿物质的初生陆壳（包括双溪坞岩群、陈蔡岩群和双桥山群）。扬子与华夏地块的陆陆碰撞拼贴过程中，大约840Ma，在德兴地区发生强烈的NW向韧性推覆作用，形成金山金矿田最主要的金矿体-超糜棱岩型金矿体（图8a）。在江南造山的晚阶段或后造山阶段，德兴地区发生了强烈的NE向剪切走滑作用，形成了金山金矿阳山矿段和蛤蟆石金矿田为特征的石英脉型金矿（图8b）。
图8 德兴大型铜金矿集区新元古代造山型金矿成矿模式
燕山期的中侏罗世，古太平洋板块开始向华南大陆的俯冲，此时华南内陆仍处于陆内伸展环境。尽管，古太平洋板块仅仅发生在大陆边缘的闽粤沿海地区，但俯冲作用可以导致华南陆内深大断裂发生再次复活，导致局部伸展环境产生，从而有利于深部富铜金的初生陆壳发生部分熔融形成银山低Mg成矿岩体，在银山侵入双桥山群，沿着断裂构造形成了浅成低温热液铜金多金属矿床；而深部富铜金的初生陆壳与早期俯冲改造的岩石圈地幔同时拆沉到软流圈地幔，发生部分熔融，则形成德兴高Mg成矿岩体，形成超大型的斑岩型铜矿床（图9）。图9 德兴大型铜金矿集区燕山期斑岩型-浅成低温热液型铜金铅锌矿的成矿模式
4 结语和展望 4.1 结语 德兴铜金矿集区的铜金多金属矿和独立金矿床不是统一的成矿系统，也不是同一期成矿事件。独立金矿床形成于新元古代，具有典型的造山型金矿的成因特点；铜金多金属矿则形成于燕山期，是典型的斑岩型-浅成低温热液成矿系统。德兴矿集区的金成矿系统明显受到韧性剪切带（或韧脆性剪切带）控制，成矿物质来自于富金的新元古代双桥山基底地层，成矿流体为富含CO2的变质流体，金属沉淀富集的机制为流体不混溶。德兴地区的金成矿系统可以划分两个亚系统，典型实例为超糜棱岩型金山金矿田和石英脉型蛤蟆石金矿田和金山金矿阳山矿段。德兴铜金矿集区燕山期金属巨量富集的深部控制要素是富铜金的晚中元古代-新元古代初生下地壳奠定了丰厚的铜金等成矿物质基础，是古老俯冲作用形成的富铜金大陆地壳在燕山期的重熔再造，这也是大型、超大型铜金矿床形成的一种重要机制。德兴铜金矿集区燕山期德兴铜矿和银山铜金铅锌银矿床的成岩成矿年代学在误差范围内一致，属于中侏罗世产物，成矿流体均为岩浆来源流体为主，成矿物质也都来自于成矿斑岩体。这两个矿床的就位机制不同，导致矿化特征和成矿流体特征有所差别，也体现在形成温度、温度压力等条件的差异，其中银山矿形成的深度更浅、温度更低。4.2 展望 传统方法对金山金矿开展的成矿年代学研究结果误差较大，带有多解性，因此，利用先进的原位副矿物（如独居石、金红石、榍石）定年技术，对成矿过程中的蚀变矿物和矿石矿物直接开展定年可以解决相关问题。对成矿流体的研究目前还是采用了传统的显微测温等方法，因此，有必要利用先进的LA-ICP-MS技术开展单个包裹体成分分析，对金属沉淀机制给予精确制约。此外，现在非传统的金属稳定同位素蓬勃发展，如果利用金属稳定同位素（如Cu同位素）直接制约成矿成矿物质来源和成矿过程，必将对深化理解成矿机制大有裨益。银山矿的深部铜矿化区发育沸腾包裹体组合，指示着银山矿是浅成低温热液型到斑岩型过渡的过渡型矿床，深部有巨大的找矿潜力。德兴斑岩铜矿的北西侧张家畈远景区发现了具有浸染状金矿化的成矿花岗闪长斑岩体，指示着德兴铜矿外围仍有找矿潜力。金山金矿田近年来找矿勘查不断取得突破，如探获石坞大型金矿和水石坞中型金矿，以及西蒋增储为大型金矿，充分表明德兴地区韧性剪切带型金矿的找矿潜力仍然很大。但是，西蒋金矿的深部矿体产状发生了明显的从缓到陡，是否相似的变化规律在金山金矿田普遍存在，仍有待验证。致谢：感谢合肥工业大学的周涛发教授和范裕教授的约稿。两位匿名审稿人对本文的认真审阅和本刊编辑的细致编辑极大地提高了文稿的质量。第一作者感谢国家留学基金委和美国弗吉尼亚理工大学RobertBodnar教授提供了学术交流的机会。野外工作中得到了江西铜业集团地勘公司徐积辉、陈小惠、郑孙华，银山矿张志辉，德兴铜矿李国平、张映红、鲁绍佐、方名辉，朱晓云、李兵和梁耀灵，金山金矿张开平、方结平和严海泉，江西省核工业地质局总工程师韦星林，赣东北地质大队罗平、魏英文和黄卫平，江西有色四队林文海，江西省德兴市黄金矿管局裔刚，江西德兴金灵矿业季丰祥，渔塘金矿蒋忠的大力帮助，在此向他们表示真诚的谢意!南京大学的刘家润教授、解国爱教授级高级工程师、王孝磊教授、吴昌志教授和中国地质大学（武汉）的赵葵东教授在野外工作和室内讨论都给予了巨大的帮助，在此表示真挚的谢意!此外，南京大学的研究生蔡逸涛、陈辉、王旭东、王天刚、朱筱婷、张伯声、叶春林、李二恒、吕赟珊、李吉人、徐颖峰、潘君屹、黄宝、张鑫也参加了大量的工作，在此表示感谢。来源：岩石学报.2019年12月。1000-0569/2019/035(12)-3644-58
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