湘南地区中生代Cu-Pb-Zn-W-Sn多金属复合成矿机理研究——以黄沙坪矿床为例

湘南地区位于"钦杭成矿带"与"南岭成矿带"的交汇部位，不仅形成了大规模的W-Sn多金属矿集区，而且发育了一套斑岩-矽卡岩-热液型Cu-Pb-Zn-Ag(Au )多金属矿床；已有研究初步显示二者具有密切的时、空关系，体现多元素复合成矿的特点，但复合成矿作用的时序、机制和环境都是有待查明的重要科学问题。本申请拟以该区多金属复合成矿作用的代表性矿床黄沙坪为解剖对象，立足于其特殊的构造位置，以岩浆来源及演化过程与多金属成矿关系研究为主线，系统开展岩石学、矿床学、元素及同位素地球化学和流体地球化学的研究，试图查明该区两类不同成矿体系成岩成矿的时、空及成因联系，精细刻画成矿流体的演化过程，进而揭示该区多元素复合成矿作用的机理，建立多元素复合成矿作用的矿床模型。该项目的开展，不仅对丰富华南花岗岩成矿理论具有重要意义，而且对指导该区深部找矿工作具有重要的指导意义。

湘南矿集区位于NE向“钦杭”Cu矿带与EW向南岭W-Sn成矿带的交汇处，发育有大规模钨锡矿床，亦产出一系列矽卡岩型铜矿。为进一步明确两类矿床成矿差异性，本项目以黄沙坪W-Mo-Cu-Pb-Zn矿床、魏家W矿及铜山岭Cu-Mo矿为研究对象，对比研究了两类矿床成岩成矿时代、含矿岩浆性质、源区特征及演化过程，获得黄沙坪矿区英安斑岩、花岗斑岩和石英斑岩锆石U-Pb年龄分别为158.5±0.9 Ma，155.2±0.4 Ma和160.8±1.0 Ma，与辉钼矿Re-Os年龄（160-154Ma）基本一致，指示矿区成岩成矿作用集中于160-150Ma。锆石Hf同位素组成指示，区内三类花岗质岩石为中元古代古老地壳物质部分熔融的岩浆经历不同演化阶段的产物，可能有少量地幔物质的加入。岩石地球化学特征指示，花岗斑岩和石英斑岩均为高分异、还原的花岗岩，其中花岗斑岩的分异程度高于石英斑岩，而石英斑岩氧化性略高于花岗斑岩，这可能是石英斑岩Cu矿化，而花岗斑岩W矿化的重要原因。从Cu矿和W矿矽卡岩的对比研究亦发现，Cu矿化矽卡岩榴石均为钙铁榴石，而W矿矽卡岩榴石早期以钙铁榴石为主，晚期以钙铝榴石为主，指示Cu矿化流体以高氧逸度为特征，而W矿化流体从早期向晚期氧逸度降低。硫同位素研究表明，区矿石富34S，指示有明显的地层硫酸盐的加入，这可能是黄沙坪形成湘南最大Pb-Zn矿的重要原因。对相邻铜山岭Cu-Mo矿和魏家W 矿对比研究显示，铜山岭Cu-mo矿成矿花岗闪长(斑)岩和魏家W矿祥林铺花岗斑岩锆石U-Pb年龄分别为159.7±0.8 Ma和157.8±0.9 Ma，辉钼矿Re-Os年龄分别为162.2±1.6Ma和159.0±5.6Ma，结合已有的年代学数据指示，区内Cu矿和W-Sn矿成岩成矿作用近于同时或Cu矿稍早。岩石地球化学特征显示，区内成Cu花岗闪长（斑）岩源区主要为古老地壳物质与富集岩石圈地幔组分的混合，而成W花岗岩则可能主要源于中元古代地壳物质的部分熔融，有少量软流圈地幔物质的加入。从岩浆性质和演化程度对比来看，成Cu花岗闪长（斑）岩相对氧化和富水，分异程度较低，而成W花岗岩则相对还原，具有高分异特征，这些地球化学特征可能控制着各自成矿作用的不同。