2017, Vol. 33
2. 中国科学院大学, 北京 100049;
3. 黑龙江有色地质七〇六队, 齐齐哈尔 161006
, SONG GuoXue2, QIN KeZhang1,2
, LI GuangMing1, LI ZhenZhen1, JIN LuYing1,2, MENG ZhaoJun3, ZHANG XiaNan1,2
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
3. 706 Geological Party of Heilongjiang Geoexploration Bureau for Nonferrous Metals, Qiqihar 161006, China
大兴安岭北段新近发现的富林矽卡岩铜矿床位于新林区新林镇东约90km处，距岔路口巨型斑岩钼矿北东约120km，距多宝山斑岩铜钼矿床北约165km，大地构造位置位于中亚造山带东缘兴安地块北东侧 (图 1a)，属中国14个重要矽卡岩成矿带之一的内蒙-大兴安岭铁锡多金属成矿带 (赵一鸣等, 1990)，该条带内已发现的矽卡岩矿床自北向南主要有谢尔塔拉 (Fe、Zn)、梨子山 (Fe、Mo、Zn)、巴洛哈达 (Cu、Fe)、浩布高 (Sn、Pb、Zn)、白音诺 (Pb、Zn) 和黄冈 (Fe、Mo) 等 (赵一鸣等, 1990)。富林区域发育三条次级成矿带：富西里-瓦拉里Au-Ag成矿带、陡岸山-凤凰山Au-Cu成矿带和十里长岭西Cu多金属成矿带 (怀宝峰等, 2012)。其成岩成矿时代主要集中在中生代中晚期 (Wu et al., 2011; Ge et al., 2007)，而关于印支期成矿报导较少，近年来只在大兴安岭中南段发现早三叠世与斑岩相关的钼-铅锌矿床 (柴丽洁, 2014)。印支期富林矽卡岩铜矿床是黑龙江有色金属勘查七〇六队在大兴安岭地区找矿战略实施过程中2011年新近发现的重要矿床之一 (黑龙江有色金属地质勘查七〇六队, 2012)，其发现不仅丰富了大兴安岭地区矿床类型，更表明大兴安岭地区存在印支期的成矿作用。有关大兴安岭地区中生代成岩成矿地质特征以及构造背景方面前人做了大量的研究 (秦克章等, 1999, 2016; 陈志广, 2010; Chen et al., 2011, 2017; Wu et al., 2011; Zeng et al., 2014; Li et al., 2014b)，由于印支期矿床在中国东北地区发育较少，所以有关印支期的成岩成矿特征以及构造背景研究资料较少，因此富林矿床的地质特征、成矿岩浆属性以及成矿背景等基础研究工作对于进一步认识大兴安岭地区成岩成矿特征至关重要。
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图 1 富林矿区大地构造位置图 (a, 据Wu et al., 2011)、矿区地质平面图 (b) 及20号勘探线地质剖面图 (c, 据黑龙江有色金属地质勘查七〇六队，2012①修改) Fig. 1 Simplified tectonic setting map of northeastern China (a, after Wu et al., 2011), geological map (b) and the cross section of exploration line No.20 in the Fulin ore deposit (c) |
① 黑龙江有色金属地质勘查七〇六队. 2012.黑龙江省大兴安岭新林区富林林场铜多金属矿普查报告
矽卡岩型矿床是世界上钨的最主要来源以及锡、铜、钼、铁、锌、铅的重要来源，因此具有十分重要的经济价值 (Einaudi et al., 1981; Wang and Qin, 1989; 赵一鸣等, 1990; Meinert, 1992; Li et al., 2014a; Zhang et al., 2014)。矽卡岩型矿床是在时间和空间上与矽卡岩密切相关的一类矿床 (Meinert et al., 2005)，而矽卡岩是在区域变质作用和岩浆侵位过程中形成的岩浆热液 (通常可能有海水或天水的加入) 和少量变质流体与围岩通过接触交代或渗透交代反应形成的一类岩石 (Einaudi and Burt, 1982; Meinert, 1992; Meinert et al., 2005)。在我国，矽卡岩铜矿占铜矿比例约为9.99%(王之田等, 1994)。作为矽卡岩型矿床最重要的含矿岩石，矽卡岩中不同矿物的种属、组合、分布及成因等对于理解矽卡岩型矿床的成因及其形成环境具有重要的意义 (Einaudi et al., 1981; Einaudi and Burt, 1982; 赵一鸣等, 1990; 常印佛等, 1991; Meinert et al., 2005; 宋国学, 2010; 陈雷等, 2012; 陈伟, 2013; 彭惠娟等, 2014; 田明君等, 2014; 高雪等, 2014)，从岩体侵位到金属沉淀成矿的各个阶段，物理化学条件的差异决定了蚀变矿物组合和矿化类型的不同 (Meinert, 1992; Meinert et al., 2005)，因此，通过对矿床中矽卡岩矿物及蚀变特征的研究，可反演岩体侵位、成矿流体运移以及金属沉淀环境的变化 (Meinert et al., 2005)。本次工作在野外钻孔的详细观察、岩芯编录基础上，对矿区侵入岩进行锆石年代学和Hf同位素研究，并对蚀变矿物进行镜下观察和电子探针分析 (EMPA) 研究，试图从成岩成矿年代学、Hf同位素地球化学以及矿物学角度阐明该矿床的成因，为该矿床及该地区找矿工作提供科学依据。
2 矿区及矿床地质矿区出露元古界兴华渡口群兴安桥组 (Pt1x) 片岩、片麻岩、大理岩和奥陶系下统黄斑脊山组 (O1h) 钙质粉砂岩、板岩地层。兴安桥组 (Pt1x) 岩性主要为黑云母石英片岩、二云斜长片麻岩、黑云二长片麻岩，该群呈东西向展布，其片理方向与展布方向基本一致。下奥陶统黄斑脊山组 (O1h) 为灰褐色钙质粉砂岩，偶夹片理化凝灰岩。矿区内侵入岩为晚二叠世花岗岩 (P3γ) 及早三叠世花岗斑岩 (T1γ)(仅在钻孔ZK2002-186m处见约1m宽岩脉)，晚二叠世花岗岩 (P3γ) 呈条带状分布在矿区中部 (图 1b)。富林花岗岩呈浅肉红色，等粒状结构，块状构造，主要组成矿物为石英、钾长石、黑云母以及少量斜长石，平均粒径约1.5mm，钾长石发育中等粘土化、弱绢云母化蚀变，黑云母呈片状，局部发育绿泥石化蚀变 (图 2a, b)；花岗斑岩与花岗岩呈侵入接触关系，在钻孔ZK2002-186~187m发育，斑状结构，斑晶主要由钾长石、石英、黑云母组成，大小约1.5~2mm，基质主要由石英和钾长石组成。斑晶石英边部发育弱熔蚀结构，斑晶钾长石和基质中钾长石均发育粘土化蚀变，基质整体硅化较强 (图 2c, d)。
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图 2 富林矿床花岗岩和花岗斑岩手标本及镜下照片 花岗岩手标本照片 (a) 和镜下照片 (b)；(c) 花岗斑岩镜下照片；(d) 花岗斑岩中石英斑晶.矿物缩写：Q-石英；Kfs-钾长石；Bi-黑云母 Fig. 2 Photograph of hand specimen and microphotographs of granite and granite porphyry in the Fulin deposit Hand specimen (a) and microphotograph (b) of granite; (c) microphotograph of granite porphyry; (d) quartz phenocryst in granite porphyry. Mineral abbreviation: Q-quartz; Kfs-K-feldspar; Bi-biotite |
富林铜矿床包含三条矿化带 (图 1b)，Ⅰ号矿带位于晚二叠世花岗岩体 (P3γ) 北侧，主要由两条近东西走向的矿体组成，一条矿体平面延伸约150m，另一条延伸约250m，矿体平面宽度10~20m。Ⅱ、Ⅲ号矿带位于晚二叠世花岗岩体 (P3γ) 南部，Ⅱ号矿带矿体平面形态呈长条形，由两条近平行、走向NEE-SWW的矿体组成，平面上均延伸约150m，矿体平面宽约10m；Ⅲ号矿带由两条走向NW-SE的矿体组成，其中一条平面延伸约100m，宽约20m，另一条平面延伸50m左右，宽10m左右。垂向上，从20线剖面 (图 1c) 可以看出，矿体以薄层状为主，主要发育在晚二叠世花岗岩 (P3γ) 与古元古界兴安桥组大理岩、下奥陶统黄斑脊山组钙质粉砂岩接触部位，矿体倾向NW。
3 矽卡岩特征、热液蚀变及其成矿阶段富林矽卡岩主要为外矽卡岩，产在花岗岩体外侧与围岩接触带内，靠近岩体一侧主要发育高温的石榴子石、辉石矽卡岩，远离接触带，主要发育中低温含水矽卡岩组合，包括石榴子石矽卡岩 (图 3a)、透辉石-透闪石-阳起石矽卡岩 (图 3b)、透辉石-透闪石矽卡岩 (图 3c)、石榴子石-绿帘石矽卡岩 (图 3d) 等。除发育矽卡岩化外，富林矿区还发育绿泥石化、绢云母化、粘土化、钾硅化以及少量的角岩化等热液蚀变 (图 4)。富林铜矿床矿化类型主要为矽卡岩型 (图 5)，铜矿化呈脉状或稀疏浸染状产于矽卡岩中。硫化物主要由黄铜矿、斑铜矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、磁铁矿、赤铁矿等组成 (图 6)。
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图 3 矽卡岩手标本及显微镜下矿物照片 (a1-3) 石榴子石矽卡岩；(b1-3) 透辉石-透闪石-阳起石矽卡岩；(c1-3) 透辉石-透闪石矽卡岩；(d1-3) 石榴子石-绿帘石矽卡岩.矿物缩写：Gt-石榴子石；Tr-透闪石；Kfs-钾长石；Cc-方解石；Q-石英；Act-阳起石；Ep-绿帘石；Di-透辉石 Fig. 3 Photographs of hand specimen and microphotographs of skarn minerals in the Fulin ore deposit (a1-3) garnet skarn; (b1-3) diopside-tremolite-actinolite skarn; (c1-3) diopside-tremolite skarn; (d1-3) garnet-epidote skarn. Mineral abbreviation: Gt-garnet; Tr-tremolite; Kfs-K-feldspar; Cc-calcite; Q-quartz; Act-actinolite; Ep-epidote; Di-diopsode |
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图 4 富林矿区蚀变花岗岩、矽卡岩、角岩化典型手标本及显微照片 (a-c) 硅化、钾化花岗岩，其中钾化形式为细粒黑云母或黑云母蚀变晕；(d) 绢云母化、透辉石矽卡岩；(e) 绢云母化、硅化、晚期碳酸盐化的花岗岩；(f) 钾长石粘土化、绢云母化的花岗岩；(g) 晚期绿泥石化、碳酸盐化的矽卡岩；(i、j) 黑云母绿泥石化的黑云母石英片岩；(k) 黑云母角岩手标本照片；(l、m) 黑云母角岩镜下照片.矿物缩写：Gt-石榴子石；Cc-方解石；Qz-石英；Bi-黑云母；Ser-绢云母；Di-透辉石；Chl-绿泥石 Fig. 4 Typical photographs of altered granite, skarn and hornfels of hand specimen and microphotographs in the Fulin ore deposit (a-c) silicification and potassic alteration of granite; (d) sericitization alteration diopside skarn; (e) sericitization, silicification and late carbonatization alteration granite; (f) clayization and sericitization alteration K-feldspar in granite; (g) late stage chloritization and carbonatization alteration skarn; (i, j) chloritization alteration of biotite in biotite quartz schist; (k) hand specimen photograph of biotite hornfels; (l, m) microphotographs of biotite hornfels.Mineral abbreviation: Gt-garnet; Cc-calcite; Qz-quartz; Bi-biotite; Ser-sericite; Di-diopside; Chl-chlorite |
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图 5 富林矿区典型矿石照片 (a) 石榴子石矽卡岩中浸染状黄铜矿；(b) 阳起石-透闪石矽卡岩铜矿石；(c) 石榴子石-绿帘石矽卡岩脉状铜矿石；(d) 石榴子石-阳起石-透闪石矽卡岩铜矿石；(e) 透闪石-透辉石矽卡岩铜矿石；(f) 阳起石-绿帘石矽卡岩中石英-钾长石-萤石-黄铜矿脉状矿石.矿物缩写：Gt-石榴子石；Ep-绿帘石；Act-阳起石；Tr-透闪石；Di-透辉石；Cpy-黄铜矿；Py-黄铁矿；Q-石英；Flu-萤石；Kfs-钾长石；Cc-方解石；Chl-绿泥石 Fig. 5 Photographs of ore types in the Fulin ore deposit (a) disseminated chalcopyrite in garnet skarn; (b) copper-bearing ore in actinolite-tremolite skarn; (c) vein-type copper ore in garnet-epidote skarn; (d) copper-bearing ore in garnet-actinolite-tremolite skarn; (e) copper-bearing ore in Tremolite-diopside skarn; (f) quartz-K-feldspar-fluorite-chalcopyrite vein in actinolite-epidote skarn. Mineral abbreviation: Gt-garnet; Ep-epidote; Act-actinolite; Tr-tremolite; Di-diopside; Cpy-chalcopyrite; Py-pyrite; Q-quartz; Flu-fluorite; Kfs-K-feldspar; Cc-calcite; Chl-chlorite |
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图 6 富林矿区金属矿物显微照片 (a) 黄铜矿氧化形成的斑铜矿；(b) 黄铁矿裂隙中充填黄铜矿；(c) 黄铁矿中包裹的闪锌矿颗粒；(d) 赤铁矿交代磁铁矿；(e) 黄铜矿中包裹的斑铜矿；(f) 半自形的方铅矿；(g) 黄铜矿中出溶的斑铜矿；(h) 黄铁矿裂隙中充填黄铜矿，二者集合体又被闪锌矿交代；(i) 石英脉中的闪锌矿、黄铁矿和黄铜矿集合体；(j) 闪锌矿中黄铜矿呈“雨滴”状固溶体分离结构；(k) 黄铜矿氧化形成的斑铜矿；(l) 黄铁矿中充填黄铜矿.矿物缩写：Bo-斑铜矿；Cpy-黄铜矿；Py-黄铁矿；Sph-闪锌矿；Mt-磁铁矿；Hem-赤铁矿；Gn-方铅矿 Fig. 6 Microphotographs of metal minerals in the Fulin ore deposit (a) exsolution chalcopyrite in bornite matrix; (b) chalcopyrite veinlet in pyrite; (c) sphalerite inclusion in pyrite; (d) hematite replacement in magnetite; (e) bornite inclusion in chalcopyrite; (f) subhedral galenite; (g) exsolution bornite in chalcopyrite matrix; (h) chalcopyrite veinlet in pyrite and both them are metasomaticed by sphalerite; (i) sphalerite, pyrite, chalcopyrite in quartz vein; (j) raindrop-like Exsolution texture of chalcopyrite in sphalerite; (k) chalcopyrite inclusion in bornite; (l) chalcopyrite veinlet in pyrite. Mineral abbreviation: Bo-bornite; Cpy-chalcopyrite; Py-pyrite; Shp-sphalerite; Mt-magnetite; Hem-hematite; Gn-galenite |
镜下见石榴子石被晚期的透辉石、方解石、石英等矿物交代，而透辉石又被后生成的其他含水矽卡岩矿物交代，说明石榴子石和透辉石为早期矽卡岩矿物，并受到晚期含水矽卡岩矿物的交代。镜下见透闪石、绿帘石、阳起石等被石英、碳酸盐矿物交代，说明透闪石、阳起石、绿帘石等形成在石英、方解石之前。同时，还可见黄铁矿、闪锌矿表面被石英、绢云母等矿物交代形成的“交代穿孔”现象，说明石英、绢云母、方解石等矿物在氧化物和硫化物阶段均有形成。
在硫化物形成阶段内，观察可发现闪锌矿中出溶有“乳滴状”的黄铜矿颗粒 (图 6j)，说明闪锌矿与黄铜矿为同期共生矿物；镜下普遍见黄铜矿小细脉穿插黄铁矿的情况 (图 6b, h, l) 说明黄铜矿形成在黄铁矿之后；镜下见黄铁矿包裹闪锌矿的情况 (图 6c)，也可见闪锌矿交代早期形成的黄铁矿的情况 (图 6h)，这种情况可能是因为黄铁矿为贯生矿物，在硫化物形成的整个过程中不同时期均有黄铁矿生成。黄铜矿中出溶有斑铜矿 (图 6e)，说明黄铜矿和斑铜矿为同期共生矿物。这些硫化物形成时间均晚于矽卡岩矿物的形成而早于石英、碳酸盐等矿物的形成。
综上，富林矿区的矿物生成可分为两期 (表 1)，即矽卡岩期和石英-硫化物期。其中矽卡岩期又可分为早矽卡岩阶段、退化蚀变阶段和氧化物阶段；石英-硫化物期可分为早期硫化物阶段和晚期硫化物阶段。早期矽卡岩阶段主要形成石榴子石、透辉石等不含水的硅酸盐矿物；晚期矽卡岩阶段主要形成阳起石、透闪石、角闪石、绿帘石等含水矿物，退化蚀变阶段形成的矿物主要以交代早期矽卡岩阶段形成的石榴子石、透辉石为主；氧化物阶段主要形成长石和云母等矿物，此外还有少量的石英、磁铁矿及赤铁矿的形成；早期硫化物阶段主要形成黄铜矿、黄铁矿、斑铜矿等铁铜硫化物，还形成绿泥石、绢云母、碳酸盐等脉石矿物；晚期硫化物阶段主要交代早期硫化物阶段形成的绿泥石、黑云母等还形成闪锌矿、方铅矿等铅锌硫化物。
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表 1 富林矿区矿物生成顺序表 Table 1 Mineral-forming sequence in the Fulin ore deposit |
本文通过对富林矽卡岩铜矿床20号勘探线6个典型钻孔的岩芯样品进行详细的观察、描述以及室内岩相学、矿相学研究，选取矿区中部与矿化直接相关的花岗岩和钻孔ZK2006出露的宽约1m的花岗斑岩 (图 2) 进行锆石LA-ICP-MS U-Pb定年和原位Hf同位素测试。并对矿区发育的矽卡岩化、绿泥石化、绢云母化、粘土化、钾硅酸盐化及角岩化蚀变中典型的蚀变矿物代进行电子探针分析 (EMPA) 实验。
单颗粒锆石挑选在河北省廊坊市宇能矿物分选综合实验室完成，锆石制靶在中国科学院地质与地球物理研究所岩矿制样与分析实验室完成，锆石CL图相和锆石LA-ICP-MS U-Pb定年及锆石原位Hf同位素在中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化重点实验室完成，实验室采用的ICP-MS为美国Agilent公司生产的Agilent 7500a，激光剥蚀系统为德国Lambda Physik公司生产的ComPex102 ArF准激光器 (波长193mm) 与MicroLas公司的光学系统组成。采样方式为单点剥蚀，数据采集选用一个质量峰一点的跳峰方式，在本次研究中激光剥蚀半径为40μm，激光频率为8Hz，激光剥蚀时间为26s，180Hf的信号强度为3.5V。锆石原位Hf同位素及176Lu/177Hf比值精确测定流程参见Wu et al. (2006)。锆石年龄测定采用国际标准91500锆石作为外标，元素含量采用美国国家标样技术研究院的人工合成硅酸盐玻璃标准参考物质NIST 610为外标，29Si作为内标。91500锆石年龄值、人工合成硅酸盐玻璃NIST 610和29Si含量分别见参考文献Wiedenbeck et al. (1995)和Anczkiewicz et al. (2001)。数据处理采用ISOPLOT 3.0程序 (Ludwig, 2001)。电子探针分析 (EMPA) 在中国科学院地质与地球物理研究所电子探针室JEOL JXA-8100型电子探针仪上完成，加速电压为15kV，加速电流20nA，束斑直径5μm。
5 测试结果 5.1 锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学花岗岩中锆石多为自形-半自形柱状 (图 7)，少部分为短柱状或他形粒状，粒径介于50~150μm，本次实验选取自形程度较好、环带清晰可见的锆石，在尽可能避开锆石裂隙和包裹体的情况下对24颗锆石进行测试，测试结果显示：花岗岩 (ZK2002-137) 中锆石Th/U比值为0.24~0.71(1颗锆石为1.16)，具有岩浆锆石的Th/U比值特征 (Wu and Zheng, 2004)，除过9个锆石颗粒谐和度较低外，其他15颗锆石数据点都分布在谐和线上或附近，15个测试点的206Pb/238U年龄变化于244~261Ma之间，加权平均年龄为253.3±2.8Ma，MSWD=1.5(图 7a)，可以代表花岗岩的形成年龄 (表 2)。
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图 7 富林花岗岩 (a) 和花岗斑岩 (b) 锆石U-Pb年龄谐和图及代表性锆石CL照片 Fig. 7 Zircon U-Pb concordia diagram and typical cathodoluminescence images of the Fulin granite (a) and granite porphyry (b) |
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表 2 富林花岗岩和花岗斑岩锆石LA-ICP-MS U-Pb-Th分析结果 Table 2 LA-ICP-MS U-Pb-Th data for zircon from Fulin granite and granite porphyry |
花岗斑岩 (ZK2002-186) 中锆石Th/U比值为0.22~0.61(1颗锆石为1.04)，具有岩浆锆石的Th/U比值特征 (Wu and Zheng, 2004)。本次实验选取自形程度较好、环带清晰可见的锆石，在尽可能避开锆石裂隙和包裹体的情况下对24颗锆石进行测试，除8个锆石颗粒谐和度较低外，其他16颗锆石数据点都分布在谐和线上或附近，年龄较为集中，16个测试点的206Pb/238U年龄变化于239~248Ma之间，加权平均年龄为244.3±2.5Ma，MSWD=0.18(图 7b)，可以代表花岗斑岩的形成年龄。
5.2 锆石Hf同位素锆石原位Hf同位素的测试点均选自已进行过年龄测试的锆石之上，并尽量与年龄测试点保持重合 (图 7)。测试结果 (表 3) 显示，富林花岗岩 (ZK2002-137)15颗锆石176Hf/177Hf结果介于0.282571~0.282682之间，εHf(t) 值范围为-1.60~2.23，两阶段亏损地幔模式年龄tDM2为1.51~1.86Ga，花岗斑岩 (ZK2002-186)13颗锆石176Hf/177Hf比值为0.282524~0.282678，εHf(t) 介于-3.53~1.90，两阶段亏损地幔模式年龄tDM2为1.53~2.03Ga (图 8)。
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表 3 富林花岗岩、花岗斑岩锆石Hf同位素组成 Table 3 Hf isotopic composition for zircon of Fulin granite and granite porphyry |
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图 8 富林花岗岩和花岗斑岩锆石Hf同位素及亏损地幔两阶段Hf模式年龄图解 Fig. 8 Zircon εHf(t) values vs. age and two-stage Hf model age vs. frequency diagrams of the Fulin granite and granite porphyry |
矽卡岩化是富林矿区内最主要的蚀变类型，以出现各类矽卡岩矿物 (石榴子石、透辉石、阳起石、透闪石、绿帘石、绿泥石等) 为主要特征。根据富林矿区矽卡岩中不同矿物组合特征将矽卡岩化分为石榴子石-透辉石矽卡岩化、阳起石-透闪石矽卡岩化和绿帘石矽卡岩化 (图 3)。矽卡岩化主要发育在晚二叠世花岗岩体 (P3γ) 南北两侧与围岩的接触部位，矽卡岩化主要发育在钻孔ZK2006、ZK2003以及ZK2005三个钻孔，并且可见明显的阳起石-透闪石矽卡岩化叠加在早期的石榴子石-透辉石矽卡岩化之上的现象。
5.3.1.1 石榴子石石榴子石是富林矿区内最重要的矽卡岩矿物之一，通常呈褐色、褐红色，主要为菱形或四角三八面体的自形-半自形粒状结构，粒径通常小于3mm，个别可达5mm，镜下观察发现，粒径较大的石榴子石常具有明显的环带结构。石榴子石主要分布在矽卡岩带中靠近岩体位置，对区内具有代表性的石榴子石进行电子探针分析 (EMPA)，数据显示 (见电子版附表 1)，区内石榴子石SiO2含量在35.30%~37.29%之间，Al2O3含量变化较大，在2.26%~10.07%之间，FeO含量在17.79%~26.40%之间变化，MnO含量在1.08%~2.81%之间，CaO含量在29.51%~33.97%之间，MgO含量在0~0.10%之间。石榴子石成分图解 (图 9) 显示，富林矿区石榴子石多为钙铁-钙铝榴石系列，且以钙铁榴石为主。同一钻孔不同深度石榴子石含量也显示出一定的变化特征 (图 9)，随着深度增加，石榴子石成分逐渐由钙铝榴石为主转变为钙铁榴石为主，说明深部更靠近岩体。
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附表 1 富林矿区代表性石榴子石电子探针 (EMPA) 分析数据 (wt%) Appendix Table 1 Typical garnet electron microprobe analyses (EMPA) data of Fulin deposit (wt%) |
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图 9 富林矿床代表性石榴子石 (a)、辉石 (b) 和帘石 (c) 成分图解 Gro-钙铝榴石；Spe-锰铝榴石；And-钙铁榴石；Jo-锰钙辉石；Di-透辉石；Hd-钙铁辉石；Pi-红帘石；Ci-黝帘石；Ep-绿帘石 Fig. 9 Component of typical garnets (a), pyroxenes (b) and epidotes (c) in the Fulin ore deposit Gro-grossularite; Spe-spessartite; And-andradite; Jo-johannsenite; Di-diopside; Hd-hedenbergite; Pi-piemonite; Ci-clinozoisite; Ep-epidote |
辉石是富林矿区另一种重要的矽卡岩矿物，手表本呈灰黑色，半自形-他形粒状结构，横截面具有近乎垂直的两组完全解理，常与石榴子石共生。对区内具有代表性的辉石进行电子探针分析 (EMPA)，测试数据显示 (见电子版附表 2)，辉石中SiO2含量在52.92%~56.71%之间，Al2O3含量在0.21%~3.40%之间变化，变化范围较大，FeO含量在2.08%~11.04%之间，MnO含量在0.44%~2.07%之间变化，MgO含量在16.08%~20.50%之间，CaO含量在11.72%~25.89%之间。富林矿区代表性辉石成分图解 (图 9) 显示，区内辉石主要为透辉石-钙铁辉石系列，并且随着深度增加，辉石成分逐渐由透辉石向钙铁辉石过渡。
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附表 2 富林矿区代表性辉石电子探针 (EMPA) 分析数据 (wt%) Appendix Table 2 Typical pyroxene electron microprobe analyses (EMPA) data of Fulin deposit (wt%) |
闪石类是富林矿区一类重要的含水硅酸盐矿物，常具短柱状、针状形态，集合体常呈放射状或块状，常产在石榴子石和辉石矿物的边部和裂隙中，对矿区内代表性闪石进行电子探针分析 (EMPA)，数据显示 (见电子版附表 3)，区内闪石SiO2含量在40.28%~57.08%之间，Al2O3含量在2.57%~14.27%之间变化，FeO含量在2.36%~23.52%之间，变化范围较大。区内代表性闪石成分图解 (图 10) 显示，区内闪石有四种，包括透闪石、阳起石、镁绿钙闪石和铁浅闪石，并以透闪石和阳起石为主。绿钙闪石和铁浅闪石的出现可能与围岩中高铝组分有关。
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附表 3 富林矿区代表性闪石电子探针 (EMPA) 数据 (wt%) Appendix Table 3 Typical amphibole electron microprobe analyses (EMPA) data of Fulin deposit (wt%) |
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图 10 富林矿区代表性闪石成分图解 (a, 底图据Leake et al., 1997；b, 底图据Gaspar, 2000) Fig. 10 Component of typical amphiboles in the Fulin ore deposit (a, after Leake et al., 1997; b, after Gaspar, 2000) |
帘石是富林矿区一种重要的含水矽卡岩矿物，手标本为青草绿色，粒状集合体，晚于石榴子石、透辉石形成，与闪石、石英等一同交代早期形成的石榴子石、透辉石无水硅酸盐矿物，形成石榴子石-绿帘石矽卡岩。区内近地表的钻孔中常发育帘石化蚀变。对帘石进行电子探针分析 (EMPA)，数据显示 (见电子版附表 4)，区内绿帘石SiO2含量在37.24%~39.65%之间，Al2O3含量在20.34%~23.63%之间，FeO含量在11.62%~15.18%之间，CaO含量在21.84%~23.22%之间。在成分图解 (图 9) 中，区内帘石主要为黝帘石-绿帘石系列，且成分变化较小。
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附表 4 富林矿区代表性帘石电子探针 (EMPA) 数据 (wt%) Appendix Table 4 Typical epidote electron microprobe analyses (EMPA) data of Fulin deposit (wt%) |
区内局部发育黑云母角岩化蚀变 (图 4K-M)，黑云母为细小片状、鳞片状，含量大于80%，黑云母角岩的形成与花岗岩侵入烘烤钙质粉砂岩有关。电子探针分析 (EMPA) 数据显示 (见电子版附表 5)，黑云母角岩样品 (ZK2001-361) 中黑云母SiO2含量在34.42%~35.93%之间，Al2O3含量在15.49%~16.12%之间，FeO含量在25.69%~27.02%之间，MgO含量在6.58%~7.03%之间，K2O含量在8.46%~8.8.95%之间。黑云母石英片岩样品 (ZK2001-411) 和黑云母角岩样品 (ZK2001-361) 中的黑云母成分图解 (图 11) 显示，黑云母石英片岩中黑云母成分主要为镁铁黑云母，有一个点为铁黑云母，而黑云母角岩中黑云母主要为铁叶云母。根据Mg-Fe3+-Fe2+图解，可估计黑云母形成时的氧逸度状态 (Wones and Eugster, 1965)。富林矿区黑云母石英片岩中黑云母和黑云母角岩中黑云母均处于NNO与HM缓冲线之间 (图 11)，说明黑云母形成时热液的氧逸度较高，是在高氧化性条件下形成的。
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附表 5 富林矿区代表性黑云母电子探针 (EMPA) 数据 (wt%) Appendix Table 5 Typical biotite electron microprobe analyses (EMPA) data of Fulin deposit (wt%) |
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图 11 富林矿区不同产状黑云母成分图解及Mg-Fe3+-Fe2+图解 Fig. 11 Component of different sources biotite and its Mg-Fe3+-Fe2+ diagram in the Fulin ore deposit |
富林矿区绿泥石化主要发育在晚期矽卡岩及黑云母石英片岩围岩中，矽卡岩中绿泥石表现为绿泥石交代早期矽卡岩阶段所形成的矿物 (图 4g)，黑云母石英片岩中绿泥石主要为角闪石、黑云母等暗色矿物退变质产物 (图 4i, j)。区内绿泥石电子探针分析 (EMPA) 数据显示 (见电子版附表 6)，其SiO2含量在26.04%~40.07%之间，变化范围较大，Al2O3含量在6.50%~20.57%之间，FeO含量在7.96%~27.29%之间，MgO含量在11.30%~25.22%之间。绿泥石中各氧化物含量变化范围均较大。绿泥石成分图解 (图 12a) 显示，富林矿区不同产状绿泥石成分不同，ZK2004-413.5、ZK2003-152.6绿泥石来自透闪石-阳起石化矽卡岩样品中，其成分主要为铁叶绿泥石，但ZK2004-413.5样品中绿泥石铁值更高一些；来自黑云母石英片岩样品 (ZK2001-411) 中的绿泥石则主要为密绿泥石。根据Al、Fe、Mg在四面体和八面体中原子数与形成温度的关系方程，可计算绿泥石的形成温度 (Cathelineau, 1988)，结果表明富林矿区存在两种成因绿泥石，一种为形成于较高温度286.5~436.5℃之间的绿泥石，可能是由黑云母、角闪石等矿物退变质形成的，另一种绿泥石形成温度较低，约为82.5~179.4℃之间，主要在热液蚀变晚期低温条件下形成。
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附表 6 富林矿区代表性绿泥石电子探针 (EMPA) 数据 (wt%) Appendix Table 6 Typical chlorite electron microprobe analyses (EMPA) data of Fulin deposit (wt%) |
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图 12 富林矿区绿泥石 (a) 和长石 (b) 成分图解 Fig. 12 Component of typical chlorites (a) and feldspars (b) in the Fulin ore deposit |
富林矿区内绢云母化发育较为普遍，主要分布在元古界兴华渡口群兴安桥组 (Pt1x) 黑云母石英片岩及花岗岩中。发育位置主要在矿床中上部 (200m标高以上)。手表本及显微镜观察显示，区内绢云母化表现为弥散状和脉状两种形式。弥散状的绢云母表现为完全或部分交代长石类矿物 (图 2、图 4d)，脉状绢云母化主要产出形式为各种矿物脉的蚀变晕，区内常见碳酸盐脉两侧的绢云母蚀变晕 (图 4e)。区内绢云母电子探针分析 (EMPA) 数据显示 (见电子版附表 7)，其SiO2含量在45.06%~51.37%之间，Al2O3含量在24.00%~35.20%之间，MgO含量在0.58%~3.95%；矿区内粘土化主要发育钻孔ZK2001、ZK2002花岗岩中，多为长石类矿物蚀变产物 (图 2、图 4f)，且易与绢云母化、碳酸盐化叠加。
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附表 7 富林矿区代表性绢云母电子探针数据 (wt%) Appendix Table 7 Typical sericite electron microprobe analyses (EMPA) data of Fulin deposit (wt%) |
钻孔ZK2001和ZK2002中发育有典型的弥散状和脉状 (石英-钾长石脉) 钾长石化蚀变，钾长石化主要为热液蚀变阶段的产物，可能与斑岩岩枝有关。区内长石电子探针分析 (EMPA) 数据显示 (见电子版附表 8)，区内长石包括碱性长石和斜长石两个系列，并以碱性长石为主，主要为富钾的正长石和富钠的钠长石 (图 12b)。其中样品ZK2001-411中石英-钾长石-黄铜矿脉中的钾长石为正长石，有两个点为更长石。
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附表 8 富林矿区代表性长石电子探针 (EMPA) 分析数据 (wt%) Appendix Table 8 Typical feldspar electron microprobe analyses (EMPA) data of Fulin deposit (wt%) |
矽卡岩形成过程中的氧化还原环境、成矿流体的酸碱度变化对于矽卡岩型矿床及矿化类型具有重要作用 (陈雷等, 2012)。较高的氧逸度环境有利于矽卡岩型铜矿床的形成，其最常见的矿物组合为钙铁榴石、少量透辉石、硅灰石、阳起石和绿帘石；而相对还原的环境利于矽卡岩Mo矿和还原型矽卡岩Au矿的形成，其矿物组成以钙铁辉石为主，伴随少量钙铝榴石、硅灰石、角闪石和萤石 (Meinert et al., 2005; 安芳等, 2014)。氧化环境有利于石榴子石的形成，且相比钙铝榴石，氧化环境更易形成钙铁榴石，而钙铝榴石和钙铁辉石则更易形成于还原环境中 (赵斌等, 1983; Kwak, 1994)。富林铜矿床中石榴子石为钙铝-钙铁榴石系列，且主要为钙铁榴石，辉石为透辉石-钙铁辉石系列，以透辉石为主，说明富林矽卡岩形成于相对氧化的环境。此外，富林矿床黑云母Mg-Fe3+-Fe2+图解显示黑云母形成环境介于NNO与HM缓冲线之间 (图 12)，说明其形成于较高氧逸度环境 (Wones and Eugster, 1965)。
6.2 石榴子石环带对成矿流体的指示意义矽卡岩矿床中石榴子石通常具有环带结构特征，这是由于不同成分石榴子石的晶体结构不同从而导致的光性差异所表现出来的。各个环带之间化学成分的明显变化能够指示石榴子石形成过程中热流体的演化过程 (Jamtveit et al., 1993; Crowe et al., 2001; Smith et al., 2004)。富林矿区内部分石榴子石矽卡岩样品中的石榴子石具有良好的环带特征，对ZK2006-59.5和ZK2006-124.5这两块样品中两颗具有明显环带的石榴子石进行电子探针 (EMPA) 剖面成分测试结果 (附表 1) 显示，石榴子石不同环带之间成分具有明显差异，具体表现为从石榴子石核部到边部，钙铁榴石和钙铝榴石呈此消彼长的变化关系 (图 13)，引起石榴子石成分幕式变化特征的原因可能是石榴子石形成过程中流体程中流体脉冲式变化从而引起流体通量周期性变化导致的生长速率变化造成的 (Jamtveit et al., 1993; Jamtveit, 1999)，也有可能是石榴子石缓慢结晶过程中流体化学成分再平衡引起的 (Holten et al., 2000)。从石榴子石核部到边部钙铁榴石含量整体呈现微弱上升趋势，而钙铝榴石含量则明显整体下降 (图 13a)，这种变化趋势从石榴子石中的FeOt和Al2O3含量变化趋势中也得到很好的反应，这说明石榴子石早期以钙铝榴石为主，晚期以钙铁榴石为主。从核部到边部，样品ZK2006-124.5的FeOt含量似乎先出现微弱的下降，然后再上升，FeOt的降低是一种反环带特征，表明早期石榴子石在受到后期流体核热的作用下内部元素发生了扩散作用 (Florence and Spear, 1995; Smith et al., 2004)。从电子探针分析 (EMPA) 数据 (附表 1) 可以看出，从核部到边部，Fe3+含量整体表现出上升趋势，Fe2+含量下降，说明矽卡岩形成过程中氧逸度逐渐升高，环境逐渐由还原转变为氧化。MnO和MgO含量变化相对较小，这可能与石榴子石中锰铝榴石和镁铝榴石含量较少有关。
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图 13 富林矿区石榴子石环带成分变化图 Fig. 13 Component of the oscillatory-zoning in garnets in the Fulin ore deposit |
矽卡岩矿物成分对于指示矽卡岩形成环境及矽卡岩矿床类型具有重要的意义 (Einaudi et al., 1981; Einaudi and Burt, 1982; 毛景文等, 1998)。大量研究表明，石榴子石和辉石等矽卡岩矿物的成分特征与金属矿化之间存在一定的对应关系 (林文蔚等, 1990; 赵一鸣等, 1990; Meinert, 1992; Meinert et al., 2005; Song et al., 2014)，艾永富和金玲年 (1981)通过对我国河北、辽宁等地的矽卡岩铜、铜钼、铁铜等矿床中石榴子石研究发现：与钼、铜钼矿化有关的石榴子石主要为钙铝榴石，钙铁榴石含量仅为13%~26%；与铜、铁铜矿化有关的石榴子石为钙铁-钙铝榴石过渡成分，钙铁榴石含量介于30.64%~60.31%之间；与铁矿化有关的石榴子石成分主要为钙铁榴石，钙铁榴石含量高达77.50%~92.60%。Meinert (1992)和Meinert et al. (2005)通过对全球大型矽卡岩矿床中石榴子石成分统计研究发现：铜矽卡岩中石榴子石属钙铝-钙铁榴石系列，且钙铁榴石含量略高于钙铝榴石，Somarin (2004, 2010) 对伊朗地区一些矽卡岩铜矿中石榴子石成分的研究得到了相同的规律，即钙铁榴石占主体的矽卡岩中Cu元素的含量往往高于以钙铝榴石为主的矽卡岩，因此指出可根据石榴子石的成分变化作为寻找矽卡岩铜矿的标志。毛景文等 (1998)对湖南柿竹园矿区石榴子石的研究发现，随着矽卡岩与岩体距离的增加，石榴子石成分具有从钙铁榴石相钙铝榴石变化的趋势。Nakano et al. (1994)通过对日本46个矽卡岩矿床辉石中Mn/Fe比值和Zn含量的研究指出：辉石中Mn/Fe比值和Zn含量可作为矽卡岩分类和形成环境的额外判别标志，且Mn/Fe比值与金属矿化类型具有一定的对应关系，即矽卡岩Cu-Fe矿床中辉石具有低的Mn/Fe比 (< 0.1) 和低的Zn含量 (< 200×10-6)；而矽卡岩Pb-Zn矿床的辉石具有高Mn/Fe比 (> 0.2) 和高Zn含量 (> 200×10-6)，矽卡岩W矿床辉石具有中等的Mn/Fe比 (~0.15) 和非常高的Zn含量，尤其在W-Sn-F矿床中 (> 500×10-6)。矽卡岩中石榴子石和辉石等矽卡岩矿物的分布具有一定的空间规律，一般情况下，从接触带向围岩方向依次出现石榴子石、辉石、硅辉石等矿物，并且随着与接触带距离的增加，辉石中Fe、Mn元素的含量也逐渐增加 (Harris and Einaudi, 1982; 秦克章等, 2014)。
富林矽卡岩铜矿床石榴子石属钙铝-钙铁榴石系列，且钙铁榴石含量高于钙铝榴石，其成分变化与世界其它矽卡岩铜矿石榴子石成分变化一致，与世界钼、铁、金以及锌矽卡岩矿床石榴子石成分部分重叠 (图 14a)。富林辉石主要为透辉石-钙铁辉石系列，且以透辉石为主，其成分变化与世界上矽卡岩铜矿辉石成分变化一致，与世界铁、金、钨矽卡岩有部分重叠 (图 14b)。但富林辉石中Mn/Fe比值介于0.14~0.34之间，平均值为0.20，根据Nakano et al. (1994)对日本多个矽卡岩矿床辉石Mn/Fe比与矿化类之间的关系规律，富林辉石Mn/Fe比部分表现出与矽卡岩Pb-Zn矿和矽卡岩W矿的比值特征。因此，综合考虑石榴子石、辉石成分特征，富林矿区外围找矿应综合考虑铜、钼、铁、金、铅、锌等矿化组合产出的可能性。
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图 14 富林矽卡岩铜矿床与世界不同类型矽卡岩矿床中石榴子石 (a) 和辉石 (b) 成分对比 (底图据Meinert, 1992) Fig. 14 Component of garnets (a) and pyroxenes (b) in the Fulin ore deposit in comparison with other skarn deposits in the world (after Meinert, 1992) |
矽卡岩自发现以来，随着全球学者对其研究的不断深入，使得矽卡岩产出的构造环境、成因类型不断扩展 (Einaudi et al., 1981; 林新多和许国建, 1989; Meinert, 1992; 赵斌等, 1993; 赵斌等, 1995; 赵一鸣, 2002; Meinert et al., 2005; Chen et al., 2007; 张遵遵等, 2011)，然而“中酸性侵入体与碳酸盐岩地层接触带附近”这一环境仍是矽卡岩形成的最有利位置。Einaudi et al. (1981)将矽卡岩划分为交代型和变质型两类，富林矿床矽卡岩产于花岗岩体与兴安桥组大理岩和黄斑脊山组粉砂岩、板岩接触带上，根据矿体的产状、形态以及硫化物的产状 (浸染状、脉状) 及它们与矽卡岩空间上的紧密关系判断富林矿床形成于花岗岩体侵位时出溶流体对围岩交代的过程中。
Qin and Ishihara (1998)根据矽卡岩矿床产出的空间深度和与与之有关的侵入体之间的空间关系将矽卡岩矿床分为三种类型：①远离浅成斑岩，与灰岩或大理岩伴生的脉状铜或多金属矿床；②产在斑岩岩株与围岩接触带的矽卡岩铜或多金属矿化，其深部可能存在斑岩型铜矿：如安徽铜官山、日本Kamioka Pb-Zn-Cu矿、Nakatatsu Pb-Zn-Cu矿床；③与等粒或似斑状花岗岩岩株或岩基相伴的接触交代矽卡岩铜或多金属矿化。富林矿床矽卡岩产出于等粒花岗岩与大理岩和钙质粉砂岩的接触部位，应属第三类。在ZK2002钻孔186m处发现一段长约1m的花岗斑岩岩脉，该花岗斑岩岩脉 (~244Ma) 形成略晚于花岗岩体 (253Ma)，与花岗岩呈侵入接触关系。手标本及镜下观察到富林矿床除发育典型的矽卡岩化蚀变特征外，还发育与斑岩有关的热液脉和蚀变，例如叠加在矽卡岩上的石英-钾长石-萤石-黄铜矿脉、花岗岩中钾长石化、绿泥石化以及碳酸盐化等蚀变，这些蚀变的出现，可能是由于富林矿床周边或侧下方存在花岗斑岩，来自花岗斑岩的出溶流体导致蚀变的形成，由于野外勘探工作没有进一步往深部验证斑岩体是否存在，因此关于富林斑岩型矿化的存在只是初步推论，有待野外验证。
6.5 印支期岩浆活动及岩浆源区尽管对中亚造山带东段古亚洲洋的闭合时限尚未形成统一认识，但越来越多的观点认为晚二叠世是中亚造山带东段古亚洲洋最终沿索伦-西拉木伦-长春缝合带的闭合时限 (Wu et al., 2011)，以及兴安地块与松辽地块沿贺根山-黑河缝合带的碰撞时限 (Wang and Liu, 1986; Hsu et al., 1991; Muller et al., 1991; 包志伟等, 1994; Wu et al., 2011)。中亚造山带二叠纪发育从新疆东准噶尔-中蒙-大兴安岭地区的巨型A型花岗岩带，大兴安岭地区A型花岗岩沿索伦山-贺根山缝合带分布，其成因认为与俯冲的大洋板片断离 (break-off) 有关 (Wu et al., 2002, 2011)。晚二叠世-早三叠世富林地区处于陆内碰撞挤压向后碰撞伸展转变的特殊构造背景，锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学结果显示富林矿区花岗岩和花岗斑岩形成时代分别为253.3±2.8Ma (晚二叠世) 和243.8±2.9Ma (早三叠世)，锆石原位Hf同位素结果表明，富林花岗岩εHf(t) 介于-1.60~2.23，花岗斑岩介于-3.53~1.90之间，二者均具有古老的两阶段模式年龄 (花岗岩1.51~1.86Ga，花岗斑岩1.53~2.03Ga)，结合前人对中国东北地区构造演化的认识 (Wu et al., 2011)，初步认为，富林花岗岩和花岗斑岩可能源于兴安地块与松辽地块碰撞后俯冲板片断离，软溜圈物质上涌加热古老下地壳发生部分熔融并混入少量地幔物质形成的花岗质岩浆。此外，也有可能与蒙古-鄂霍次克洋南东向闭合有关。
6.6 区域勘查意义东北地区近年来已勘探出大量与斑岩侵入体有关的铜、铜钼、金铜和铜多金属矿床，典型的矿床包括多宝山铜矿、铜山铜矿、乌奴格吐山铜钼矿、莲花山铜矿、闹牛山铜矿、太平川钼铜矿、岔路口钼矿、鹿鸣钼矿、霍吉河钼铜矿等，它们的形成时代主要集中在奥陶纪、三叠纪、侏罗纪 (早、中、晚侏罗世) 和白垩纪 (秦克章等, 1999; 陈志广, 2010; Chen et al., 2011, 2017; Zeng et al., 2014; Li et al., 2014b)。大兴安岭地区大规模岩浆活动集中发生在中生代 (Wu et al., 2011)，发育早古生代奥陶纪和中生代晚侏罗世-早白垩世两期成矿事件，近期少量研究表明改地区同样发育印支期成矿事件 (柴丽洁, 2014)，如大兴安岭中南段早三叠世 (241~250Ma) 发育有白音诺尔、车户沟、奥尤特、查干德尔斯、大井、查干花、敖尔盖矿床等，其成矿类型主要为与斑岩相关的钼-铅锌矿床。位于大兴安岭北段的富林矽卡岩铜矿成矿岩体时代为晚二叠世并发育早三叠世花岗斑岩，因此我们认为富林地区甚至整个东北地区可能存在印支期古亚洲洋体系向蒙古-鄂霍次克洋转换时期的斑岩型矽卡岩铜-钼成矿作用 (秦克章等, 2017)。Meinert (1992)指出氧化环境有利于形成与斑岩有关的大型矽卡岩矿床，同时大量研究 (Seedorff et al., 2005; Sillitoe, 2005, 2010; 李金祥等, 2006; Sinclair, 2007; 李光明等, 2007; Wilkinson, 2013; Ishihara and Imai, 2014; Li et al., 2014b; Richards, 2015; Sun et al., 2015) 表明，氧化环境有利于大型斑岩矿床的形成，富林矿床石榴子石、辉石以及黑云母均指示较高的氧化环境，钻孔ZK2002-186m处宽约1m斑岩的出现以及与斑岩型矿床类似的脉状矿化、钾硅化、绿泥石化等热液蚀变的发育，说明富林地区可能同时存在印支期斑岩型铜-钼矿化。
7 结论通过对大兴安岭北段新近发现的富林矽卡岩矿床地质特征、成岩年代学和蚀变矿物学研究，得出以下结论：
(1) 富林矽卡岩矿床花岗岩、花岗斑岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄分别为253.3±2.8Ma、244.3±2.5Ma，为大兴安岭地区一期新的成矿事件，暗示该地区存在印支期成矿作用；在印支期松辽地块和兴安地块后碰撞背景下，古老下地壳的部分熔融及少量地幔物质的加入形成含矿母岩浆。
(2) 富林矽卡岩型铜矿床发育主要蚀变类型包括石榴子石-透辉石矽卡岩化、透闪石-阳起石矽卡岩化、绢云母-粘土化、碳酸盐化、绿帘石-粘土化、硅化、钾化以及黑云母化和局部角岩化。矿化类型为矽卡岩型，其矿化过程主要经历两期5个阶段，即早期矽卡岩阶段、退化蚀变阶段、氧化物阶段、早期硫化物阶段、晚期硫化物阶段，其中铜矿化主要发生在早期硫化物阶段。早期矽卡岩阶段形成石榴子石、透辉石无水硅酸盐矿物；退化蚀变阶段以形成透闪石、阳起石、绿帘石等含水硅酸盐矿物为主，并普遍发育晚期矽卡岩矿物交代早期无水矽卡岩矿物的现象；氧化物阶段形成正长石、钠长石和云母类矿物；早期硫化物阶段主要形成的硫化物为黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿及磁铁矿等，同时形成大量的石英和绿泥石、方解石等矿物；晚期硫化物阶段主要形成方铅矿和闪锌矿，同时伴随大量石英和方解石的形成。
(3) 富林矽卡岩矿床矽卡岩矿物主要由石榴子石、透辉石、透闪石、阳起石、绿帘石等组成，其中石榴子石属钙铝-钙铁榴石系列，且以钙铁榴石为主；辉石属透辉石-钙铁辉石系列，且以透辉石为主；角闪石以透闪石和阳起石为主，绿钙闪石和铁浅闪石的出现可能与围岩中高铝组分有关；帘石属黝帘石-绿帘石固溶体系列。
(4) 综合研究表明：富林矽卡岩矿床属于与高侵位岩体相伴的接触交代式矽卡岩矿床，且石榴子石环带的成分变化及黑云母Mg-Fe3+-Fe2+图解均指示了一个较高的氧化环境，说明富林矽卡岩型铜矿床形成于较强的氧化环境。石榴子石、辉石的成分特征与世界矽卡岩铜矿成分一致，与矽卡岩铁、金、钨部分相似，结合辉石Mn/Fe比值，矿区外围找矿应综合考虑铜、钼、铁、金、铅、锌等矿化组合产出的可能性。近同期花岗斑岩的发现暗示该地区具有寻找斑岩型矿床的可能性。
致谢 野外工作得到黑龙江省有色金属地质勘查706队阚学胜院长、王建平总工程师、韩龙工程师、吕克鹏工程师等大力支持和帮助；承蒙李晓峰研究员、谢桂青研究员悉心审阅稿件，提出宝贵修改意见，使文章得以提高；在此一并致以衷心感谢！| [] | Ai YF, Jin LN. 1981. The study of the relationship between the mineralization and the garnet in the skarn ore deposits. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis(1): 83–90. |
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