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    浙闽地区叶蜡石矿床成矿规律研究*

    时间:2023-06-09 10:20:13 来源:雅意学习网 本文已影响 雅意学习网手机站

    叶泽富,叶 帆,缪仁谷,吴 义,李 伟,王 磊,刘 源,李奇维,赵军红

    (1浙江省第十一地质大队,浙江 温州 325006;
    2中国地质大学地球科学学院,湖北 武汉 430074)

    中国东南沿海一带广泛分布明矾石、叶蜡石、萤石、沸石岩、膨润土、高岭土等非金属矿产(杨文宗等,1985;
    麻土华等,2000;
    黄国成等,2015;
    徐志刚等,2015;
    陈正国等,2019)。其中,叶蜡石、红宝石、蓝宝石等工艺美术及宝石类非金属矿产具有珍贵的收藏和观赏价值,因而受到越来越多的关注(徐志刚等,2015)。

    叶蜡石是晶体结构为2∶1型的层状铝硅酸盐黏土矿物,化学式为Al2Si4O10(OH)2,其中w(SiO2)为66.7%,w(Al2O3)为28.3%,w(H2O)为5.0%,常见于低级变质岩和酸性火山岩(Mukhopadhyay et al.,2010)。叶蜡石晶体四面体层的硅可被少量铝置换,八面体层的铝可被少量镁、铁置换,可容纳少量铁、钛、钾、钠和钙,因而自然界少见纯叶蜡石。其矿物结构单位层之间具有较弱的化学键,发育一组平行于{001}的极完全解理(王濮,1982)。它的硬度(1~2)和密度(2.65~2.90 g/cm3)较小、熔点高、电传导性低、耐热性良好、水中无膨胀和可塑性、热反射率高、化学惰性,具有理想的内摩擦性能和良好的传压特性,常用作陶瓷、防火器材、水泥和电器等重要的矿物材料(姚文君等,2007;
    张少颖等,2017)。结晶完好的叶蜡石质纯细腻、色泽美观,常作为雕刻和印章石原料(汪灵,1994;
    陈仁表,2018)。

    叶蜡石矿床在世界上分布广泛,形成于不同的地质背景(如陆内伸展、大陆边缘、岛弧等),具有复杂的围岩类型(如钙碱性安山岩-流纹岩、玄武岩等),发育不同的矿体形态(Zaykov et al.,1988;
    Sin‐yakovskaya et al.,2005)。研究表明叶蜡石蚀变主要受控于区域上深大断裂,与变质或热液蚀变作用有关。不同成因的热液不仅提供了成矿流体,也是成矿物质的重要来源(叶孔凯,2019)。叶蜡石矿床通常发育复杂的围岩蚀变分带,以矿体为中心,向外逐渐转变为水铝石化、明矾石化、高岭石化和硅化;
    矿体形态多变,主要有脉状、透镜状、似层状、团块状等,与围岩界线清晰。前人通过大量区域地质调查和矿化特征分析,发现热液成因叶蜡石矿床的时空分布与多金属矿床紧密相关,主要位于泥质岩盖底部,形成于斑岩成矿体系中晚期,经历了早期岩浆出溶且快速上升的挥发分与围岩的反应;
    或产于高硫型浅成低温热液矿床的外围蚀变带中,形成于岩浆演化晚期热液流体与围岩的相互作用(汪灵,1994;
    1997;
    Corbett et al.,1998;
    Seedorff et al.,2005;
    Zhang et al.,2020)。作为流体演化的重要标型矿物和深部多金属矿化的伴生矿物,叶蜡石及其矿床的成因对理解成矿流体属性、金属成矿作用和动力学机制,以及评估深部金属成矿潜力具有重要意义(Evans et al.,1988;
    Brown et al.,2006;
    Will et al.,2016;
    张少颖等,2017)。

    中国学者经过几十年的研究,在国内相继发现了一系列叶蜡石矿床,已探明储量和预测资源量均居世界前列(汪灵,1994;
    洪军新等,2005;
    王亮,2018;
    艾娟等,2019;
    文旭东,2019;
    寇贵存,2021)。尽管如此,叶蜡石矿因其广泛的用途仍属于相对短缺的矿产资源(叶孔凯,2019)。中国叶蜡石矿床主要分布在浙东和闽东等东南沿海一带,处于环太平洋成矿带,是构造-岩浆-火山活动的产物(汪灵等,1996)。浙闽地区叶蜡石矿床矿石矿物共生组合复杂,矿石类型多样、质量优良,具有巨大的经济价值。随着叶蜡石矿产资源开发和找矿技术的不断提升,系统的矿床分类和成矿理论研究对叶蜡石矿产勘查和矿床开采具有重要的指导意义。本文聚焦浙闽地区叶蜡石矿床,综合分析它们的矿床分布特点、矿床地质和围岩蚀变特征,在典型矿床实例分析基础上,总结叶蜡石矿床的成因和成矿规律,为今后的找矿勘探工作提供重要信息。

    1.1 国外叶蜡石矿床

    国际上根据叶蜡石形成的大地构造环境和成矿地质作用将叶蜡石矿床分为5种类型(Zaykov et al.,1988;
    Sinyakovskaya et al.,2005)。类型Ⅰ赋存于大陆火山带的交代岩石中,主要发育在古裂谷和活动大陆边缘,在欧洲东部、美洲、澳洲、亚洲中部和东部广泛分布(Mihalik,1976;
    Cornish et al.,1981;
    Fujii,1983;
    Neal,1983;
    Pimenta,1988;
    Ray et al.,2003;
    Sin‐yakovskaya et al.,2005;
    Son et al.,2014),如加拿大纽芬兰地区叶蜡石矿床形成于绿片岩相变质的流纹岩和火山碎屑岩的热液蚀变作用(Bryndzia,1988);
    澳大利亚东部造山带叶蜡石矿床的形成与晚泥盆纪火山岩的喷发有关(Cornish et al.,1981),其东南部新南威尔士州部分火山岩中的叶蜡石矿床形成于安山质熔岩的蚀变作用(Ray et al.,2003)。

    类型Ⅱ赋存于岛弧和边缘海的交代岩石中,主要分布在欧洲和亚洲东部(Udachin,1991;
    Ray et al.,2003;
    Shikazono,2003;
    Sinyakovskaya et al.,2005),如乌拉尔地区Kul-Urt-Tau叶蜡石矿床形成于晚古生代动力变质作用中流纹英安岩在300~420℃条件下的叶蜡石化作用(Zaykov et al.,1994);
    日本Ashio漏斗状叶蜡石矿床形成于石英斑岩的叶蜡石化作用(Shikazono,2003;
    Sinyakovskaya et al.,2005)。

    类型Ⅲ赋存于陆源变泥质岩地层中,主要分布于欧洲中部和西南部、南美洲及亚洲西部(Zalba,1979;
    Sinyakovskaya et al.,2005;
    Oner et al.,2013;
    Will et al.,2016),如土耳其Pötürge地区的叶蜡石矿床多沿断层呈透镜体分布,形成于蓝晶石的高温退变质作用(Oner et al.,2013)。

    类型Ⅳ在热液成因的石英脉中较为发育,在欧洲东部和西南部、南美洲及亚洲南部呈零星分布(Phin"ko,1984;
    Cassedanne,1989;
    Lopez et al.,1993;

    Sinyakovskaya et al.,2005;
    Das et al.,2012),如印度Madrangjodi地区的叶蜡石矿床形成于花岗岩的热液蚀变作用(Das et al.,2012)。

    类型Ⅴ为风化壳中的叶蜡石矿床(Bryndzia,1988;
    Sinyakovskaya et al.,2005),仅在北美洲、欧洲东部和西南部呈零星分布(Kazarinova,1972;
    San‐chez-Camazano et al.,1988;
    Zaykov et al.,1994;
    Ray et al.,2003)。

    1.2 中国叶蜡石矿床

    中国东部是环太平洋成矿带的重要组成部分,是世界上少数盛产叶蜡石的地区之一(汪灵等,1996)。中国叶蜡石矿产资源丰富,矿区数量多达78个,查明资源储量和资源量(表1)分别为10001万t和7048万t,储量为1123万t。大部分叶蜡石矿床分布在浙东-闽东-粤东一带(宋祥铨等,1988),少量分布在华北和西北地区(如山西、甘肃、内蒙古等)。按照国际叶蜡石矿床的分类方案,中国叶蜡石矿床大多属于第一类(Sinyakovskaya et al.,2005)。中国学者根据矿床成因将叶蜡石矿床分为变质型和火山热液型,其中,变质型根据变质作用方式分为区域变质型、埋藏变质型和动力变质型;
    火山热液型根据成矿方式分为火山热液交代型和火山热液充填型(宋祥铨等,1988)。

    变质型叶蜡石矿床在中国分布比较有限,其中动力变质型叶蜡石矿床形成于中酸性火山碎屑岩和火山沉积岩的局部应力作用,具有鳞片变晶结构,片状和片理状构造。区域变质型叶蜡石矿床形成于区域构造运动中富铝岩石或中酸性火山岩不同程度的变质作用,具有显微鳞片变晶结构,片状和片麻状构造,典型代表为浙江省常山芳村叶蜡石矿床,赋存于前震旦纪上墅组次生石英岩中,与千枚岩化区域变质作用紧密相关。埋藏变质型叶蜡石矿床是在上覆岩石压力和地热梯度影响下,埋藏于地下的硅铝质粘土或沉积物经过大规模的重结晶作用而形成,具有土状、鳞片状结构,块状、薄层状、页片状构造,常伴生水铝石、地开石、伊利石等矿物,围岩轻微硅化但无明显蚀变分带(反应式(1)和(2)),主要分布于北京门头沟杨坡元-赵家台、江苏丹徒十里长山等地区(何英才,1986)。与矿化相关的反应式为:

    火山热液型是中国叶蜡石矿床的主要类型,大部分位于福建和浙江一带,是本文的重点研究和讨论对象。福建地区火山热液交代型叶蜡石矿床以福州峨眉矿床为代表,矿床规模较大,形成于火山碎屑岩的交代和蚀变作用。矿床以叶蜡石矿体为中心,常发育横向和纵向的蚀变分带,表现为叶蜡石矿体—叶蜡石化—水铝石化、明矾石化—高岭土化、硅化(叶孔凯,2019)。在浙江地区,叶蜡石矿床大多为火山热液交代型,主要分布于浙东南(图1),如泰顺龟湖、青田山口、青田周村等矿床,呈北东向-南西向带状分布,赋存于晚侏罗世西山头组、九里坪组和高坞组的火山岩中;
    少数矿床呈点状分布于浙西南(如龙泉兰头),赋存于晚侏罗世大爽组,是火山热液蚀变的产物。此外,甘肃南金山叶蜡石矿床也属于火山热液交代型,其叶蜡石化发生于流纹质凝灰岩、含砾凝灰砂岩的破碎带中,热液交代作用使酸性长英质矿物转变为叶蜡石(王亮,2018)。热液充填型叶蜡石矿床在浙闽地区分布相对较少,以福州寿山矿床为代表,高铝的岩浆热液上升并充填火山喷发带内的区域构造断裂带、挤压破碎带和火山机构形成的容矿空间而成矿(叶孔凯,2019)。

    图1 浙闽地区叶蜡石矿分布图(据李迎春,1988;
    罗炎水等,1999;
    吴资龙,2003;
    叶孔凯,2019修改)1—大型叶蜡石矿床;
    2—中型叶蜡石矿床;
    3—断裂带;
    4—中生代岩浆岩;
    5—侏罗纪;
    6—白垩纪数据来源:[1]—吴亚平,1994;
    [2]—裘建国,2011a;
    [3]—余泽新,1991;
    [4]—卢林,2018;
    [5]—裘建国,2011b;
    [6]—陈朝永,1988;
    [7]—温积远,2005;
    [8]—叶泽富,2006;
    [9]—苏三俊,2007;
    [10]—陈亨亮,1990;
    [11]—宋祥铨,1975;
    [12]—陈维华,1988Fig.1 Distribution of the pyrophyllite deposits in Zhejiang and Fujian provinces(modified after Li,1988;
    Luo et al.,1999;
    Wu,2003;
    Ye,2019)1—Large pyrophyllite deposits;2—Medium-sized pyrophyllite deposits;3—Faults;4—Mesozoic magmatic rocks;5—Jurassic;6—CretaceousDate from:[1]—Wu,1994;[2]—Qiu,2011a;[3]—Yu,1991;[4]—Lu,2018;[5]—Qiu,2011b;[6]—Chen,1988;[7]—Wen,2005;[8]—Ye,2006;[9]—Su,2007;[10]—Chen,1990;[11]—Song,1975;[12]—Chen,1988

    2.1 浙闽地区叶蜡石矿床的控矿构造

    浙闽地区是中国叶蜡石矿产资源重要储地,其中,浙江有33个叶蜡石矿区,查明资源储量4885万t,占全国49%;
    福建有30个叶蜡石矿区,查明资源储量2868万t,占全国29%(表1)。据中国矿产地质志(浙江卷)相关资料,浙江省叶蜡石资源丰富,截止到2018年底,发现叶蜡石矿产地45处,已探明资源储量25处,其中超大型2处,大中型12处,主要分布在丽水-温州地区,占浙江省叶蜡石探明资源储量的80%以上。据福州市勘测院相关资料,福建省大中型叶蜡石矿床有5处,主要位于晋安、福清、罗源等地,远景储量达5000万t,占福建省叶蜡石探明资源储量的90%以上。

    浙闽沿海地区属环太平洋火山岩带,处于欧亚板块和太平洋板块的交汇处,发育新元古代—古生代和中生代2期裂谷。白垩纪时期,区域上形成了若干规模较大的NE向条带状断陷盆地。区内以NE向、NEE向、NW向断裂为主,形成于晚侏罗世太平洋-菲律宾海板块的俯冲作用。自北向南主要有孝丰-三门湾断裂、江山-绍兴断裂、松阳-平阳断裂、顺昌-闽清断裂、政和-大埔断裂、上杭-云霄断裂等(图1)。叶蜡石矿床呈北东向带状分布,整体受控于同方向断裂带。这些大型断裂带的发育为成矿流体的运移提供了合适的通道。如上虞梁岙叶蜡石矿床位于丽水-余姚断裂带,建瓯井后叶蜡石矿床位于政和-大埔断裂带,福清东仔叶蜡石矿床位于长乐-东山断裂带(图1)。此外,大部分叶蜡石矿区发育破火山构造。如福州峨嵋和寿山叶蜡石矿床的形成与破火山构造密切相关,其破碎带为叶蜡石成矿提供了充足的容矿空间(李迎春,1987;
    高天钧,1997)。

    2.2 浙闽地区叶蜡石矿床赋矿岩浆岩

    浙闽地区以江山-绍兴和政和-大埔两条北北东向断裂为界,分为浙江的华南地层区和福建的东南沿海地层区(图1),广泛发育中生代火山沉积岩(图2)。浙闽地区中生代火山活动具有多阶段、多旋回的特点,经历了晚三叠世—早侏罗世、晚侏罗世以及白垩纪3个期和7个沉积-喷发旋回,构成了浙闽火山岩带的主体。江山-绍兴断裂带东南侧发育与大陆边缘环境相关的晚中生代岩浆作用(始于约180 Ma),广泛出露火山岩、火山碎屑岩和次火山岩(徐夕生等,2005;
    潘振杰等,2017;
    廖圣兵等,2019)。燕山期酸性岩和基性岩多以小岩株形式产出(廖圣兵等,2019)。中酸性岩富硅、铝、钾,属于高钾钙碱性系列。基性火山岩零星出露,富镁、钛、钙、铁,属中钾-高钾钙碱性系列(周建等,2012)。政和-大埔断裂带以东,晚侏罗世火山活动强烈且持续时间较长,岩性以英安岩、流纹岩和凝灰岩为主,岩石呈面状分布,发育两个岩浆演化旋回。白垩纪岩浆作用规模较晚侏罗世小,岩性以流纹岩、凝灰熔岩、凝灰岩、粗面岩为主,具有明显的双峰式特征,主体受北西向和北东向区域断裂控制。

    图2 浙闽地区中生界—新生界地层对比图(据马丽芳,2002修改)波浪线代表角度不整合,虚线代表平行不整合Fig.2 Stratigraphic correlation in the Zhejiang-Fujian area(modified from Ma,2002)The wavy line represents the angular unconformity,and the dashed line represents the parallel unconformity

    叶蜡石矿床赋存于晚侏罗世—早白垩世火山岩中。浙东南地区叶蜡石矿赋存于晚侏罗世高坞组、西山头组、九里坪组火山岩,主要岩石类型为流纹质火山碎屑岩、晶屑玻屑凝灰岩、角砾凝灰岩、熔结凝灰岩等,如泰顺龟湖、青田山口和青田周村矿床。浙西南地区叶蜡石矿赋存于晚侏罗世大爽组次火山岩,岩石类型包括霏细岩和花岗斑岩,如龙泉兰头叶蜡石矿床。闽东地区叶蜡石矿赋存于晚侏罗世坂头组、长林组,晚侏罗世—早白垩世南园组和早白垩世小溪组、黄坑组等,主要岩石类型为流纹质火山碎屑岩、熔结凝灰岩和凝灰熔岩等,如建瓯井后、福安上后等矿床。锆石U-Pb定年表明,大爽组、高坞组、西山头组、九里坪组火山岩形成于155~120 Ma(Liu et al.,2012;
    Li et al.,2014;
    王加恩等,2015;
    廖圣兵等,2019)。

    赋矿岩石主要为流纹质火山岩,含大量玻屑(>50%)和晶屑(石英、斜长石、钾长石,<25%),以及少量岩屑和火山灰。岩石具有变余凝灰结构或鳞片变晶结构,块状构造,呈团块状或透镜状产出(高原等,2016;
    徐艳晓等,2021)。它们有高的w(SiO2)(70.9%~81.6%)、w(K2O)(3.1%~7.6%)、w(Al2O3)(11.5%~17.0%),低 的w(TiO2)(0.1%~0.7%)和w(Fe2O3)(<2.3%),以及较高的铝饱和指数(ASI=0.95~1.99),属于高钾钙碱性和过铝流纹质系列(图3a~d;
    附表1;
    乐振卿等,1990;
    罗炎水等,1999;
    卢林,2018;
    廖圣兵等,2019)。这些岩石具有右倾的稀土模式,富集轻稀土元素和大离子亲石元素(如Rh、Th、U等),亏损高场强元素(如Nb、Ta、Ti),类似于大陆弧花岗岩(图4a~b)。大部分样品具有明显的Sr和Eu负异常,指示成岩过程中斜长石的分离结晶。

    图3 浙闽地区赋叶蜡石火山岩的主量元素图(a~d)数据来源:乐振卿等,1990;
    罗炎水等,1999;
    卢清地,2008;
    卢林,2018;
    唐增才等,2018;
    廖圣兵等,2019Fig.3 Plots of major elements for the host volcanic rocks in the Zhejiang-Fujian area(a~d)Data from:Le et al.,1990;Luo et al.,1999;Lu,2008;Lu,2018;Tang et al.,2018;Liao et al.,2019

    图4 浙闽地区赋叶蜡石火山岩的稀土元素配分曲线(a)和微量元素蛛网图(b)数据来源:卢清地,2008;
    唐增才等,2018;
    廖圣兵等,2019Fig.4 Chondrite-normalized REE patterns(a)and primitive mantle-normalized spider diagrams(b)for the host volcanic rocks in the Zhejiang-Fujian areaData from:Lu,2008;Tang et al.,2018;Liao et al.,2019

    2.3 浙闽地区叶蜡石矿床地质和地球化学特征

    浙闽地区叶蜡石矿床主要为火山热液型,交代型和充填型矿石同时发育。火山热液型叶蜡石成矿取决于地层岩性、火山构造和成矿物质来源。成矿原岩一般为富铝胶结较差的砂岩和火山碎屑岩(李迎春,1987;
    叶孔凯,2019),渗水性好,利于热液交代。火山构造控制成矿位置、矿体形态和产状。一般环状、放射状断裂多为充填型雕刻用叶蜡石矿体的控矿构造,火山热液对围岩的交代作用在构造带附近较为发育,常形成层状、似层状、不规则团块状和葡萄状叶蜡石矿体(图5a、b)。热液交代形成的矿体通常规模较大、品质较差,发育明显的围岩蚀变。相比而言,充填型叶蜡石矿床的热液来自富铝岩浆热液,直接充填区域构造形成的容矿空间(叶孔凯,2019)。这类矿体一般呈条带状、夹板状和透镜状(图5c、d),充填形成的矿石品质较好,质地更加细腻(图5e、f),围岩较致密,与矿体界线清晰。

    图5 不同类型叶蜡石矿石的构造特征a.不规则团块状叶蜡石;
    b.葡萄状叶蜡石;
    c.条带状叶蜡石;
    d.透镜体状叶蜡石;
    e.交代叶蜡石矿石;
    f.充填叶蜡石矿石Fig.5 Structures of different types of pyrophyllite oresa.Irregular massive pyrophyllite;b.Botryoid pyrophyllite;c.Banded pyrophyllite;d.Lenticular pyrophyllite;e.Metasomatic pyrophyllite ore;f.Filling pyrophyllite ore

    浙闽地区叶蜡石矿石化学成分变化较大,见附表(表2、表3),w(SiO2)和w(Al2O3)分别为55%~86%和10%~42%,w(Fe2O3)较低(<1%)。在稀土元素配分图中,叶蜡石含量高的矿石稀土元素总量和重稀土元素含量较高(图6a)。而在微量元素蛛网图中,它们整体表现出富集轻稀土元素(如La、Ce、Pr)和大离子亲石元素(如Th、U、Pb)的特征(图6b)。叶蜡石矿物成分富硅(w(SiO2)=65%~75%)、铝(w(Al2O3)=23%~35%)而贫铁(w(Fe2O3)<1%)(附表2)。

    图6 浙闽地区叶蜡石矿石的稀土元素配分曲线和微量元素蛛网图(数据来自沈崇辉等,2020)Fig.6 REE patterns and spider diagrams of pyrophyllite ores from the Zhejiang-Fujian area(data from Shen et al.,2020)

    根据叶蜡石的化学组成,浙闽地区叶蜡石矿石分为硅铝质叶蜡石、水铝质叶蜡石、碱铝质叶蜡石3大类。其中,硅铝质叶蜡石贫水(w(H2O)≤5%)、贫铝(w(Al2O3)=12%~30%)、富硅(w(SiO2)≥65%),主要矿物组成为叶蜡石和石英。根据叶蜡石和石英的相对含量将硅铝质叶蜡石进一步分为叶蜡石质叶蜡石(w(SiO2)约65%,w(Al2O3)为23%~30%),含石英质叶蜡石(w(SiO2)约70%,w(Al2O3)为18%~23%)和石英质叶蜡石(w(SiO2)约80%,w(Al2O3)为12%~18%)。水铝质叶蜡石富水富铝(w(Al2O3)>30%),根据其矿物组合进一步分为硬水铝石质叶蜡石、地开石质叶蜡石和高岭石质叶蜡石。碱铝质叶蜡石以富碱富铝为特征(w(Al2O3)>30%,w(K2O+Na2O+CaO+MgO)≥1.2%),根据其矿石矿物组合进一步分为绢云母质叶蜡石、明矾石质叶蜡石、绿泥石质叶蜡石。热液蚀变交代成矿作用可形成上述各种叶蜡石矿石,普遍发育交代残余结构;
    而热液充填成矿作用一般仅形成叶蜡石质叶蜡石、地开石质叶蜡石和绢云母质叶蜡石,通常为隐晶-微晶结构(表2)。

    表2 浙闽地区叶蜡石矿石类型及矿物组合Table 2 Ore types and mineral assemblages of the pyrophillite deposites in the Zhejiang-Fujian area

    3.1 典型矿床实例分析

    本文以泰顺龟湖、青田周村和青田山口的叶蜡石矿床为例,总结了浙闽地区火山热液型叶蜡石矿床的地质特征。这3个矿床主要出露侏罗纪—白垩纪西山头组和九里坪组,普遍发育NW向-NE向断裂构造和小规模中酸性岩浆岩。断裂带长度变化较大,在青田山口矿区长达24 km,而在泰顺龟湖矿区最短仅260 m。断裂带倾角变化较大,在泰顺龟湖和青田周村矿区接近垂直,而在青田山口矿区较为平缓。断裂破碎带宽窄不一(1~15 m),发育碎裂岩化和角岩化。矿区围岩蚀变明显,具有相似的蚀变分带特征。从上到下分别为石英带、叶蜡石-石英带、绢云母-石英带、黄铁矿-石英带(图7)。叶蜡石矿体主要赋存于西山头组陆源碎屑岩和火山碎屑岩中,呈似层状或透镜状。矿体走向主要呈北西和南东向,长52~602 m,宽3.16~160.00 m。矿石 的w(Al2O3)(15.93%~21.21%)、w(Fe2O3)(0.34%~1.88%)、w(K2O+Na2O)(0.20%~4.48%)等变化较大,矿石类型主要为含石英质叶蜡石,含少量叶蜡石-石英型、叶蜡石型、含高铝矿物叶蜡石型、绢云母叶蜡石型、含铁质叶蜡石型以及地开石叶蜡石型等。矿石通常具有变余凝灰结构和变晶结构,条带状、流纹状及块状构造(陈朝永,1988;
    叶泽富,2006;
    苏三俊,2007)。

    图7 泰顺龟湖叶蜡石矿区垂向蚀变分带图(据苏三俊,2007)Fig.7 Vertical alteration zoning map of the Guihu pyrophyllite deposit,Taishun(after Su,2007)

    这些叶蜡石矿床形成于火山热液作用,矿体受地层岩性控制。围岩蚀变以中低温热液蚀变为主,包括黄铁矿化、叶蜡石化、绢云母化、高岭石化、硅化等(李广有,2005;
    高原等,2016),反映成矿温度较低(50~400℃),成矿深度较浅(<3 km),酸性和氧化的成矿环境。流纹质火山碎屑岩和凝灰岩为叶蜡石矿床的形成提供了充足的物质,岩浆作用为原岩改造和成矿提供了热液来源,岩浆期后的断裂构造及次级构造为岩浆热液的运移提供了容矿空间。

    3.2 成矿规律

    3.2.1 矿床成因

    浙闽地区叶蜡石矿床多为火山热液型,形成于岩浆热液与围岩的相互作用。围岩蚀变过程中,热液流体沿断裂通道运移,与中酸性围岩发生水岩交代反应,使长英质矿物分解,导致大量的硅、铝等组分进入热液流体。在交代作用的初始阶段,成矿温度较高,围岩中的活性组分(如K、Na)被淋滤,硅被部分淋滤,稳定性组分(如Al)残留在岩石中,中酸性火山岩的钾长石逐渐转变为叶蜡石(3)。随着温度降低和热液流体的持续运移,钾长石进一步转变成高岭石(4)。当硅被完全淋滤时,钾长石转变成水铝石(5)。化学反应式如下:

    叶蜡石矿化在空间上常具有分带性,多发育以叶蜡石矿为中心,向外逐渐转变为水铝石化、明矾石化、高岭石化和硅化等现象(图7)。持续的热液流体供给使蚀变程度增强,蚀变产物的铝含量升高,硅含量降低,叶蜡石等矿物含量增加,从而形成具有经济价值的叶蜡石矿床。火山热液交代型叶蜡石矿床的硅铝质组分来自中酸性火山岩围岩,原岩组分被交代、分解,使铝有规律地富集而成矿。火山热液充填型叶蜡石矿床的硅铝质组分则是从围岩中淋滤、萃取,沿构造裂隙运移,在有利的空间位置聚集成矿(图8)。

    图8 浙闽地区火山热液型叶蜡石矿床成矿模式图(据高天钧等,1997)1—侏罗系—白垩系小溪组上段;
    2—侏罗系—白垩系小溪组下段上部;
    3—侏罗系—白垩系小溪组下段下部;
    4—侏罗系南园群鹅宅组;
    5—熔结凝灰岩;
    6—火山角砾岩;
    7—凝灰岩;
    8—流纹岩;
    9—粉砂岩;
    10—潜火山岩;
    11—交代叶蜡石矿;
    l2—充填型叶蜡石矿脉;
    13—环状断裂;
    14—热水、地表水运移方向Fig.8 Metallogenic model of the volcanic hydrothermal pyrophyllite deposits in the Zhejiang-Fujian area(after Gao et al.,1997)1—The Upper Member of Jurassic—Cretaceous Xiaoxi Formation;2—The upper part of lower member of Jurassic—Cretaceous Xiaoxi Formation;3—The lower part of lower member of Jurassic—Cretaceous Xiaoxi Formation;4—Ezhai Formation of Jurassic Nanyuan Group;5—Welded tuff;6—Volcanic breccia;7—Tuff;8—Rhyolite;9—Siltstone;10—Subvolcano;11—Metasomatic pyrophyllite ore;12—Filled pyrophyllite ore;13—Ring faults;14—Migration of fluid

    3.2.2 矿床分布、时代和找矿标志

    东南沿海发育多旋回、多期次火山活动,根据喷发时间可分为晚三叠世—早侏罗世、晚侏罗世和白垩纪3个期、7个沉积-喷发旋回,这构成了浙闽火山岩带的主体。它们以中酸性岩石为主,富硅、铝和钾。浙闽地区叶蜡石矿床处于东南沿海火山活动带,属于浙闽粤沿海Pb-Zn-Cu-Ag-W-Sn-Mo-Nb-Ta-叶蜡石-明矾石-萤石成矿带(徐志刚等,2008)。其中,泰顺龟湖超大型叶蜡石矿床位于宁波-温州火山喷发带,青田周村中型叶蜡石矿床位于宁波-青田火山喷发带,而青田山口超大型叶蜡石矿床位于这2个火山喷发带之间。

    浙闽地区中生代火山带和大规模断裂紧密共生,这些岩浆和构造事件与古太平洋板块向欧亚大陆的俯冲密切相关。区域上叶蜡石矿床主要赋存于中生代,如泰顺龟湖、青田周村和青田山口叶蜡石矿床赋存于早白垩世—晚侏罗世西山头组,其火山岩锆石U-Pb年龄表明沉积时代为126~155 Ma(段政,2013;
    王加恩等,2016);
    福州寿山叶蜡石矿床赋存于早白垩世小溪组,火山岩锆石U-Pb年龄限定沉积时间为117~125 Ma(王飞飞等,2020);
    福建政和-建瓯叶蜡石矿床赋存于早白垩世—晚侏罗世南园组,其火山岩锆石U-Pb年龄为138~163 Ma(段政,2013)。叶蜡石矿床的成矿物质主要来源于中生代,成矿后被燕山运动形成的断裂所切割,因而其成矿时代主要为中生代。

    浙闽地区叶蜡石矿床有4个主要的找矿标志。①地层:侏罗纪—白垩纪酸性火山岩与凝灰岩地层;
    ②构造:与火山岩、次火山岩带交汇的区域断裂带、挤压破碎带或层间破碎带;
    ③围岩蚀变:硅化、叶蜡石化、明矾石化、黄铁矿化的垂直蚀变分带;
    ④地形:高硅、抗风化能力强的次生石英岩构成的悬崖峭壁和陡峭山峰。

    (1)中国叶蜡石矿床主要分布于浙闽地区,占全中国查明资源储量的78%。叶蜡石矿床的成因类型以火山热液交代型叶蜡石矿床为主,火山热液充填型叶蜡石矿床次之,含少量变质型叶蜡石矿床。

    (2)叶蜡石矿床的赋矿地层主要为侏罗纪—白垩纪的中酸性火山碎屑岩,容矿构造为区域内发育的深大断裂和断陷盆地。火山热液交代型叶蜡石矿床具有明显的围岩蚀变分带,而火山热液充填型叶蜡石矿床围岩蚀变分带不明显。

    (3)叶蜡石矿床的形成受控于中酸性火山岩原岩提供的铝、硅等成分,在热液交代或充填作用下,长石类矿物的叶蜡石化作用。因此,侏罗纪—白垩纪的中酸性火山岩、断裂带、围岩蚀变分带以及陡峭山峰是叶蜡石矿床的重要找矿标志。

    致谢本论文得到浙江省第十一地质大队省级院士专家工作站的支持。

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