福建长坑岩体地质特征及与多金属矿关系

吴继东

（福建省地质调查研究院，福建 福州 350013）

1 地质背景及矿床特征

闽西南多金属矿成矿带, 是福建省乃至华东地区的重要成矿区带。长坑地区位于政和- 大埔断裂带南段，闽西南拗陷区东缘，地层有新元古代变粒岩- 片岩系、晚古生代陆表海碳酸盐岩—碎屑岩系、中生代沉积岩—火山岩系，侵入岩主要为正长花岗岩以及碱长花岗岩等；断裂构造较为发育，以北东向、北西向为主，由一系列挤压破碎带和逆断层组成（图1A）。

在长坑花岗岩体及其周边分布着铁、钼、铜、锌、铅、钨、稀土等多种金属的众多矿床（点）。其中规模最大的是位于其西北部的潘田中型铁矿床，其矿体赋存于林地组与灰岩接触带及其附近，呈北西—南东走向展布（图1B），长达2km，宽100m～800m，沿倾向延深达840m～1057m。剖面上呈似层状盆形产出，倾向矿体中央。矿体厚度6m～30 m。矿石结构以他形—半自形—自形状、晶粒状结构为主；交代结构、交代假象结构、乳滴结构次之。矿石构造以块状构造、斑杂状—块状构造、稠密浸染—块状构造为主；条带状构造、斑点状构造、稀疏浸染状构造次之。矿石矿物组成金属矿物以磁铁矿、闪锌矿、黄铁矿为主，方铅矿、穆磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿次之，少量磁赤铁矿、菱铁矿、镜铁矿、黄铜矿等。脉石矿物以石榴石、透辉石为主，方解石、石英、黑云母、绿泥石、萤石次之。铁矿石中的主要有用组分为TFe，矿石品位：TFe42.87%～62.65%、平均TFe55.12%。伴生铅锌矿石中的主要有用组分为Pb、Zn，矿石品位：Pb0.02%～1.44%、平均0.32%，Zn0.33%～4.48%、平均2.75%。

2 长坑岩体

2.1 地质特征

长坑花岗岩体受政和—大埔北东向断裂带和永安—晋江北西向断裂带的控制，大致呈等轴状分布，出露面积约290km2,侵入最新地层为晚侏罗世南园组（图1A）。根据岩石结构变化，可分为粗粒相、中粒相和细粒相三个相带，其中以中粒相最为发育，粗粒相次之，各相带之间呈过渡渐变关系。

粗粒相：位于岩体中北部，为粗粒、中粗粒花岗岩。岩石具粗粒、中粗粒花岗结构，块状构造。岩石由钾长石（35%～60%）、更长石（15%～30%）、石英（20%～45%）、黑云母（1%～5%）以及少量磁铁矿、磷灰石、锆石等组成。

中粒相：位于岩体的西侧及南部，为浅肉红色中粒、中细粒花岗岩。岩石以中粒花岗结构为主，次为不等粒花岗结构，块状构造。岩石由钾长石（35%～50%）、更长石（20%～30%）、石英（25%～40%）、黑云母（1%左右）以及少量磁铁矿、锆石、磷灰石等组成。

细粒相：出露于岩体北部和东侧，主要为细粒花岗岩，包括似斑状微细粒花岗岩、花岗斑岩等。细粒花岗岩具细粒花岗结构，块状构造，主要矿物成分为钾长石（40%～55%）、更长石（20%～25%）、石英（25%～35%）、少量黑云母及磁铁矿。

围岩蚀变强烈，主要有绿帘石化、绿泥石化、黄铁矿化、矽卡岩化、钾化、绢云母化、硅化等。其中绿帘石化、绿泥石化、黄铁矿化在花岗岩中普遍可见。矽卡岩化主要发育于经畲组-栖霞组，矽卡岩种类以钙铁-钙铝石榴石、钙铁透辉石矽卡岩为主，石榴石矽卡岩及透辉石矽卡岩与铁多金属矿化关系密切。

2.2 主量元素

长坑花岗岩体的主量元素(表1),其SiO2含量74.33～77.68%、碱质含量8.00～8.89%，K2O/Na2O比值1.19～2.09，分异指数（DI）96.54～98.95,属高分异、高硅碱的花岗岩类[2]；A/CNK 0.99～1.08（平均1.02），属铝过饱和系列；里特曼指数σ为1.87-2.52（＜3.3），属钙碱性岩；CIPW标准矿物的刚玉（C）含量0-0.98%，平均0.34。

图1 安溪长坑岩体（A）及潘田铁矿区（B）地质略图

长坑岩体从粗粒相（中粗粒花岗岩）→中粒相（中细粒花岗岩）→细粒相（细粒花岗岩、似斑状花岗岩），硅质、碱质、钙质均趋于增加，铁锰质趋于减少。CIPW标准矿物也表现为石英、碱性矿物含量较高并趋增、磁铁矿含量低并趋减的特点。

表1 安溪长坑花岗岩岩体主量元素(wt%)含量及其特征值

2.3 稀土元素特征

长坑岩体4件细粒花岗岩的稀土元素(表2)。其稀土元素总量较高，TREE为109.61-390.16(×10-6)，轻重稀土比值（LREE/HREE）9.24-15.65,属轻稀土富集型；δEu为0.42-0.62，具中等铕亏损。轻稀土分馏较明显，稀土配分模式图为向右倾斜的“L”型曲线（图2A），与华南同熔型花岗岩类似[3]。

表2 安溪长坑地区岩石及矿石稀土含量及其特征值

图2 安溪长坑花岗岩体的稀土配分模式图（A）和微量元素蛛网图（B）

表3 安溪长坑花岗岩体微量元素（x10-6）含量及特征值

表4 长坑岩体（样号PT3）锆石LA-ICP-MS的U-Pb同位素定年结果

2.4 微量元素特征

长坑花岗岩体的微量元素(表3)。其微量元素含量基本一致，与酸性岩维氏值比较，富集高场强元素（如Th）、贫化大离子亲石元素（如Ba、Sr），Rb/Sr比值0.93-6.66、K/Rb比值262-320，与华南同熔型花岗岩相似[3]。在微量元素蛛网图中，Sr、Ba、Ti、P呈明显的“V”形谷（图2B），具典型的低Ba、Sr高Y花岗岩的特征，Th、U含量也显著偏高，说明岩体经历了高度的分异演化作用。

2.5 锆石U-Pb定年

长坑岩体（样品PT3）锆石的Th含量98—802×10-6，U含量113—897×10-6，其Th/U比值为0.49-1.24，均大于0.4（表4），属岩浆成因锆石。206Pb/238U年龄介于120.3—136.7Ma之间，变化范围较小，谐和度较高（大于90%），其206Pb/238U加权平均年龄为130.9±2.5Ma n=15（MSWD=1.3）；206Pb/238U-207Pb/235U谐和年龄为130.9±1.0 Ma（MSWD=3.9），属早白垩世早期（图3）。

图3 长坑岩体（样号PT3）锆石年龄图解

3 成矿关系讨论

（1）长坑岩体的内外接触带可见硅化、矽卡岩化等蚀变，围绕岩体周边分布中、小型矽卡岩型铁矿床5处，小型热液型钼及钼多金属矿6处。如霞春含铜磁铁矿、剑斗铁矿、青洋铁锰矿、雪山铁矿点、石壁兜钼矿点、陈五阆铅锌多金属矿点、水杠钨钼矿点、格丘钼铅锌矿点、长坑稀土矿等，这些矿床（点）所在空间位置及成矿物质来源均与长坑岩体关系密切，同时也说明长坑岩体是潘田铁矿的成矿地质体。

（2）潘田矿区岩石及矿石的稀土元素特征见表2，花岗岩中磁铁矿单矿物（PT3-1）的稀土配分曲线与花岗岩（PT3）相似，轻重稀土比值相近，但铕亏损更明显，δEu为0.18。矽卡岩中磁铁矿单矿物（PT4-1）的轻重稀土比值（6.71）、δEu（0.36）与矽卡岩（PT4，5.92、0.40）基本相同，矽卡岩的稀土总量较高，可达453.23×10-6。角岩化粉砂岩（PT1）的稀土配分曲线呈左高右低的直线，轻重稀土比值最大，为16.62；铕亏损较弱，δEu为0.69。磁铁矿石（PT2）的稀土配分曲线较平坦，轻重稀土比值仅3.10，与花岗岩、矽卡岩较类似；铕亏损很弱，δEu为0.79，与粉砂岩较接近（图4）。磁铁矿石的形成，可能受到花岗岩与围岩的共同影响。因此，长坑岩体与潘田铁矿的形成存在十分密切的关系[2][4][5]。

图4 潘田铁矿区岩石及磁铁矿的稀土配分模式图(标准化值据Sun and McDonough,1989)

（3）长坑岩体的花岗岩属高分异壳幔混合型花岗岩（I型花岗岩）[2]，为高能量岩浆的产物。末期的酸性岩浆，具有十分丰富的碱质，与围岩（含铁碎屑岩）发生强烈的混合岩化作用，同时将含铁碎屑岩中的铁质析出带入岩浆热液中形成含矿热液，沿灰岩底部等构造薄弱带或硅钙面渗入，并与其发生交代变质作用形成磁铁矿体。这种认识表明，成矿作用主要分为三个步骤：长坑岩体侵入时富含碱质的末期岩浆→（岩浆热液进入）→林地组（-经畲组）的含铁碎屑岩（形成含矿热液）→（含矿岩浆进入）→灰岩底部（硅钙面）形成矽卡岩型磁铁矿。

4 结论

（1）长坑岩体为高钾钙碱性系列，属过铝质花岗岩；稀土元素总量较高(109.61-390.16×10-6),富集轻稀土，具中等铕负异常（δEu为0.42-0.62），呈右倾“L”型的稀土配分模式；微量元素具低Ba、Sr高Y的花岗岩特征，说明岩浆经过高度的分异演化作用，K/Rb比值较高（262-320）、Rb/Sr比值较低（0.93-1.16），与华南同熔型花岗岩较类似[2]。锆石U-Pb年龄130.9Ma，形成于早白垩世早期，为燕山运动第二幕的产物[6]。

（2）长坑岩体为潘田铁矿的成矿地质体[1]，磁铁矿的稀土元素特征兼具花岗岩与围岩（粉砂岩）的特点（见图4），可能是花岗岩末期的高挥发分、高碱的岩浆热液萃取了围岩铁质，沿“硅钙面”交代而形成矽卡岩型磁铁矿床的结果。同时也是霞春含铜铁矿、石壁兜钼矿、陈五阆铅锌多金属矿、水杠钨钼矿、格丘钼铅锌矿、长坑稀土矿等成矿地质体。

[1]叶天竺．2015.勘查区找矿预测理论与方法（总论）．地质出版社

[2]来守华，陈仁义，张达等．福建潘田铁矿床花岗岩岩石地球化学特征、锆石U-Pb年代学及与成矿的关系.岩石学报.2014：030（06）-1780-92．

[3]刘英俊，张景荣，孙承辕等．1984．华南花岗岩类中微量元素的地球化学特征．花岗岩地质和成矿关系（国际学术会议论文集），南京．江苏科学技术出版社

[4]赵一鸣，谭惠静，许振南等．1983．闽西南地区马坑式钙矽卡岩型铁矿床．中国地质科学院矿床地质研究所所刊，1983.(1)：1-141

[5]林东燕．2011．闽西南地区晚古生代-三叠纪构造演化与铁多金属矿成矿规律研究．博士学位论文．北京:中国地质大学，1-138

[6]张开毕．2017．福建侵入岩的划分与对比．福建地质．36(1)：1-9