2017, Vol. 36
闽西南地区大地构造位置上位于环太平洋岩浆岩带西侧, 区内矿产资源丰富, 成矿地质条件优越, 是南岭成矿带的东延部分与武夷山成矿带的交汇地段。区内分布有如上杭紫金山铜金多金属矿、上杭罗卜岭铜钼矿、马坑铁矿、汤泉铁矿、玉水铜矿、漳平北坑场钼矿、攀洛铁矿、中甲铁锡多金属矿等, 是武夷山成矿带地质矿产研究热点之一, 已有众多的地质学家对该区的岩浆作用、成矿作用、区域成矿模式、成矿系列等进行了研究, 提出了许多不同的认识(Hsü et al., 1990；吴淦国等, 2000；毛建仁等, 2001, 2002, 2004a, 2004b；华仁民等, 2003, 2005；毛景文等, 2004；Chen et al., 2007；赵希林等, 2007, 2009, 2012, 2016；毛景文, 2009；王果胜等, 2009；张达等, 2010), 特别是紫金山铜多金属矿床、马坑式铁矿、汤泉式铁矿等的研究经久不衰(许靖华等, 1987；张德全等, 2001；刘晓东和华仁民, 2005；张德全等, 2005；黄仁生, 2008；赵希林等, 2008；王少怀等, 2009；陈静等, 2011；钟军等, 2011；梁清玲等, 2012；张承帅等, 2012；黄文婷等, 2013；Jiang et al., 2013；Zhang and Zuo, 2014；Zhang et al., 2015；Zuo et al., 2015)。
近年来, 随着地质找矿工作的不断推进, 在闽西南地区新发现了大型的铁铅锌多金属矿——福建省永定县大排铁铅锌多金属矿, 其铅锌资源量达到大型规模, 伴生的金属钼和铁均达到中型规模, 并有少量的银。赵希林等(2016) 利用锆石SHRIMP U-Pb定年法测得大排铁铅锌多金属矿区的蚀变花岗岩成岩年龄为127.0±1.8 Ma, 并认为大排铁铅锌多金属矿成矿物质来源具有多样性, 古生代的海相火山热水沉积地层、古生代火山活动、中生代岩浆岩都为成矿作用提供了物质来源, 应属于含金属热水溶液海底喷出的层控矽卡岩型-斑岩型复合多金属矿床, 其主要成矿期是燕山期。但对矿区内的岩浆岩研究工作仍然薄弱, 对区内岩浆作用与成矿作用关系缺乏系统性的研究。本研究对与成矿作用有关的晚中生代花岗岩类进行了全岩地球化学测试及Sr-Nd同位素测试, 并对赵希林等(2016) 测年用锆石样品进行了Hf同位素测试, 在此基础上探讨闽西南地区中生代岩浆岩岩石成因、物质源区特征及岩浆作用对成矿作用影响等。
1 区域地质及矿床地质特征 1.1 区域地质特征福建省永定县大排铁铅锌多金属矿地处闽西南-粤北坳陷带内次一级坳陷带大田-龙岩坳陷带南部, 政和-大埔深大断裂西侧, 特提斯东西向构造域与环太平洋构造域的交界部位(毛建仁等, 2001, 2002, 2004a, 2004b；张德全等, 2001, 2005；赵希林等, 2007, 2009, 2016；王果胜等, 2009；张达等, 2010；钟军等, 2011；梁清玲等, 2012；张承帅等, 2012；Guo et al., 2012；黄文婷等, 2013), 在漫长的地质演化过程中受到多期构造-岩浆事件的强烈改造, 构造格局复杂多样, 使区内蕴藏着丰富的Fe、Cu、Pb、Zn、Au、Sn等多金属矿产, 是武夷山成矿带重要的成矿地段(张德全等, 2001, 2005；毛建仁等, 2001, 2004a；王果胜等, 2009；张达等, 2010；钟军等, 2011；梁清玲等, 2012；张承帅等, 2012；李斌等, 2013；黄文婷等, 2013；武丽艳等, 2013；Mao et al., 2013；陈静等, 2015)。关于闽西南地区中生代以前的构造格局, 不同学者提出了不同的认识, 最主要的观点有2种：一是认为闽西南地区中-新元古代和晚古生代到三叠纪为小洋盆, 两侧为不同基底岩系的陆块(许靖华等, 1987；张庆龙等, 2008；王果胜等, 2009)；二是认为中-新元古代和晚古生代闽西南地区处于较为封闭的浅海半深海沉积裂谷环境(吴淦国等, 2004；舒良树, 2012)。张振杰和左仁广(2015) 将闽西南地区的构造发展归纳为3个阶段：基底形成阶段-沉积盖层形成阶段-燕山期活动大陆边缘阶段。
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图 1 福建龙岩地区地质矿产略图(据赵希林等, 2016) Figure 1 Geological sketch map of the Longyan area in Fujian Province(modified after Zhao Xilin et al., 2016) |
大排铁铅锌多金属矿矿区出露的地层多为古生代以来形成的沉积盖层, 矿区地层由老至新主要为下石炭统林地组(C1l)、中、上石炭统船山组(C2-3c)、下二叠统栖霞组(P1q)、下二叠统文笔山组(P1w)、下二叠统童子岩组(P1t)、第四系(Q)(图 2)。林地组(C1l)为一套浅海-滨海相碎屑岩沉积, 具较强的硅化、大理岩化、矽卡岩化；船山组(C2-3c)为一套海相碳酸盐岩沉积；栖霞组(P1q)为一套浅海相碳酸盐岩, 是该矿区的主要含矿层位；文笔山组(P1w)为海湾湖相碎屑沉积, 也是本区的含矿层位之一；童子岩组(P1t)为一套海陆交互相碎屑岩沉积；第四系(Q)为一套堆积, 洪积及残坡积层。
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图 2 福建永定大排铜铅锌多金属矿区地质简图(赵希林等, 2016) Figure 2 Geological sketch map of the Yongding-Dapai area in Fujian Province(modified after Zhao Xilin et al., 2016) |
矿区褶皱构造及断裂构造极为发育。褶皱构造以大排复式倒转背斜为主, 轴向北北西, 轴面倾向北东, 倾角约50°, 核部地层为二叠系栖霞组灰岩, 东西两翼由文笔山组、童子岩组构成, 地层倾向总体北东-南东, 倾角40°～50°。其中背斜东翼由于受F2断层和二长花岗斑岩侵入的影响而表现不明显。背斜西翼次一级褶皱较强烈, 由于遭受断层破坏, 地层重复出现。矿区东南部童子岩组内, 有一组褶皱构造, 由一向斜和一背斜组成。向斜轴向从南端的北北东转为北端的北北西, 轴面倾向西, 倾角约80°。
断裂构造主要有近南北向、北西向、北东向3组。近南北向断裂是矿区规模较大、最为发育的一组断裂, 从西向东, 对矿床有影响的断裂主要有F3、F4、F5三条断裂。其中F3断裂对41、42号矿体起控制作用, 为成矿提供导矿通道和赋矿空间；F4、F5位于矿区西部, 之间夹持一条大的层间构造破碎带(Fp), 是区内主要的多金属矿控矿和容矿构造, 控制了上含矿层的矿体产出特征和氧化矿的分布范围。
1.2.3 矿区岩浆岩矿区出露的岩浆岩主要为花岗斑岩, 以及脉状的辉绿岩、辉长闪长岩、辉绿玢岩、石英班岩、钾长花岗岩、二长花岗岩等。其中花岗斑岩呈北东向展布, 岩体顶面倾向总趋势是自南东往北西方向逐渐降低, 被北东向F2断层切断, 与成矿关系密切。
1.2.4 矿体特征大排铁铅锌多金属矿铅锌矿体主要产于花岗斑岩体的外接触带的地层中, 主要赋矿层位为下石炭统林地组(C1l)、上石炭统船山组(C3c)和下二叠统栖霞组(P1q)。矿区内矿石类型主要为铅锌矿石(包括氧化铅锌矿石和硫化铅锌矿石)和磁铁矿石。
大排铁铅锌多金属矿矿区内变质作用分为接触交代变质作用和接触热变质作用, 接触交代作用在矿区发育广泛, 根据其物质成分及产出部位的不同可以分为内、外矽卡岩带。内矽卡岩带发育较弱, 与矿化关系不大；外矽卡岩带较发育, 与铁、铅、锌、铜矿成矿关系密切。
2 样品特征与测试方法 2.1 样品特征本次研究对矿区二长花岗岩及花岗斑岩进行了地球化学和同位素测试工作, 并对赵希林等(2016) 测年用的锆石样品进行了Hf同位素测试。
二长花岗岩样品呈灰色、灰白色, 中细粒花岗结构, 块状构造。斜长石含量为35％～40%, 钾长石含量为30％～35%, 粒度1～1.5 mm；石英量为15％～20%, 呈他形粒状充填在斜长石、铁镁矿物晶粒之间。暗色矿物(以黑云母为主)约10%, 粒度1 mm左右。副矿物有钛磁铁矿、磷灰石。蚀变普遍, 斜长石具水云母化, 暗色矿物往往绿泥石化, 钛磁铁矿已风化成白钛矿。
花岗斑岩样品呈肉红色, 斑状结构, 基质具花岗结构, 块状构造, 斑晶以更长石为主, 斑晶分布不均, 含量一般5％～10%；基质主要由石英(含量约15％～20%)、条纹长石与更长石(含量约60%)、暗色矿物如角闪石和黑云母等组成(二者含量共约15%左右), 副矿物为锆石、磁铁矿、磷灰石、黄铁矿、独居石等。岩石蚀变较强, 斜长石多已绢云母化、钾长石化、碳酸盐化, 黑云母出现绿泥石化。从15线剖面可看出, 直接与围岩接触的为花岗斑岩。
2.2 分析测试方法样品的全岩微量元素含量测试在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室(GPMR)完成, 所用仪器为Agilent 7500a ICP-MS。用于ICP-MS分析的样品处理如下：①称取粉碎至大约200目的岩石粉末50 mg于Teflon溶样器中；②采用Teflon溶样弹将样品用HF+HNO3在195℃条件下消解48 h；③将在120℃条件下蒸干除Si后的样品用2%HNO3稀释2000倍, 定容于干净的聚酯瓶。详细的样品消解处理过程、分析精密度和准确度同Liu等(2008) 。
全岩Nd、Sr同位素测试在中国地质大学GPMR实验室完成。Sr, Nd同位素样品采用HNO3+HF混合酸和溶样弹溶解(190℃, 48 h), 溶好的样液用AG50×8阳离子交换树脂分离Rb、Sr和REE, 再用Eichrom公司生产的LN特效树脂分离和纯化Nd。制备好的样品用热电离同位素质谱仪(TIMS, Triton TI)进行Sr和Nd同位素比值测量。仪器的准确度分别用标样NBS987和LaJolla国际标样进行监测。Sr同位素质量分馏用 88 Sr/86Sr=8.375 209校正, 国际标样NBS987和NBS607的 88 Sr/86Sr测量结果分别为0.710 300±4(2δm, 下同)和1.198 898±4；Nd同位素质量分馏用146Nd/144 Nd=0.721 900校正, 国际标样La Jolla和BCR-2的 143 Nd/144 Nd测试结果分别为0.511 837±0.6和0.512 619±2。
锆石Hf同位素测试在中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室完成, 分析仪器为Neptune多接收等离子质谱和Newwave UP213紫外激光剥蚀系统(LA-MC-ICP-MS)。实验过程中采用He作为剥蚀物质载气, 根据锆石大小, 剥蚀直径采用40 μm, 测定时使用锆石国际标样GJ1和Plesovice作为参考物质, 分析点与U-Pb定年分析点为同一位置。相关仪器运行条件及详细分析流程见侯可军等(2007) 。锆石标样GJ1的 176Hf/177Hf测试加权平均值分别为0.282007±0.000007(2σ, n=36) , 与侯可军等(2007) 和Morel等(2008) 的报道值在误差范围内完全一致。
3 测试结果大排铁铅锌多金属矿矿区二长花岗岩和花岗斑岩的主量元素、微量元素和稀土元素数据列于表 1。
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表 1 大排花岗斑岩和二长花岗岩的主量元素、微量元素和稀土元素含量 Table 1 Major element, rare-earth element and trace-element concentrations of magmatic rocks in Dapai area |
由表 1可见, 二长花岗岩与花岗斑岩具有类似的主量元素地球化学特征。花岗斑岩总体上硅含量低, 总碱含量相对二长花岗岩较高, 而铝含量相对较低。5件花岗斑岩样品的SiO2含量变化范围较大, 为61.53％～65.47%, 均值为63.80%；K2O+Na2O含量为6.90％～8.59%, 均值为7.81%；5件样品均具有较低的分异指数相当, 大致为67.74～80.09, 均值为76.22；在TAS侵入岩分类图解中, 5件样品均投影于二长岩和碱长花岗岩区域(图 3a), 在QAP图解中均落入花岗岩区域(图 3b), 属于亚碱性系列岩石(图 3a)。其A/CNK值变化范围为0.70～0.93, 均值为0.83, 为准铝质(图 3c)；5件样品具有较高的K2O含量, 在SiO2-K2O图解中均投影于钾玄岩系列岩石区域(图 3d)。
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(a)5-花岗闪长岩；10-二长岩；11-碱长花岗岩；(b)12-花岗岩；13-二长花岗岩；(d)Low-K：低钾钙碱性系列；Med-K：中钾钙碱性系列；Hi-K：高钾钙碱性系列；Shosh：钾玄岩系列 图 3 大排铁铅锌多金属矿矿区二长花岗岩和花岗斑岩的TAS(a)、QAP(b)、A/CNK-A/NK(c)和SiO2-K2O(d)岩石命名分类图 Figure 3 Diagram of TAS(A), QAP(B), A/CNK-A/NK(C)and SiO2-K2O(D)of granitic rocks in the Dapai area |
2件二长花岗岩与花岗斑岩具有类似的地球化学特征, 其硅含量稍高, 总碱较低, 并具有相对较高的铝含量。2件二长花岗岩样品的SiO2含量变化范围较小, 为67.26％～67.58%, 均值为67.42%；K2O+Na2O含量为6.68％～6.79%, 均值为6.73%；2件样品均具有较低的分异指数相当, 大致为74.92～75.26, 均值为75.10；在TAS侵入岩分类图解中, 2件样品均投影于花岗闪长岩区域(图 3a), 在QAP图解中均落入二长花岗岩区域(图 3b), 属于亚碱性系列岩石(图 3a)。其A/CNK值变化范围为0.97～1.04, 均值为1.00, 为准铝质(图 3c)；2件样品具有相对较低的K2O含量, 在SiO2-K2O图解中均投影于中钾-高钾钙碱性系列岩石区域(图 3d)。
在主量元素Hark图解中, 7件花岗岩类样品的TiO2、MnO、MgO、CaO含量与SiO2含量负相关, 而Al2O3、Na2O含量与SiO2含量正相关, 其他元素与SiO2含量之间的关系并不明显(图 4)。
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图 4 大排铁铅锌多金属矿矿区二长花岗岩和花岗斑岩Harker图 Figure 4 Harker diagram of major elements of magmatic rocks in the Dapai area |
二长花岗岩和花岗斑岩也具有相近似的稀土元素特征。花岗斑岩总体特征是∑REE含量较高, 为229.10×10-6～311.11×10-6, 均值为273.71×10-6；轻稀土元素内部分馏作用明显, 反映轻稀土分馏程度的(La/Sm)N为3.84～4.46, 均值为4.28；重稀土元素内部之间分馏程度较弱, 反映重稀土分馏程度的(Gd/Yb)N为1.52～1.61, 均值为1.57。轻重稀土元素之间分馏程度明显, 反映轻重稀土分馏程度的∑HREE/∑HREE和(La/Yb)N分别为8.45～10.16和8.80～11.80, 均值分别为9.54和10.37, 属于轻稀土富集型, 具有中等的Eu负异常, Eu/Eu*值为0.51～0.63, 均值为0.57, 球粒陨石标准化的稀土配分曲线为右倾的轻稀土富集型(图 5a)。
二长花岗岩总体特征是∑REE含量相对较低, 2件样品的∑REE分别为136.7×10-6和112.2×10-6；轻稀土元素内部分馏作用明显, 反映轻稀土分馏程度的(La/Sm)N分别为4.84和4.90；重稀土元素内部之间分馏程度较弱, 反映重稀土分馏程度的(Gd/Yb)N分别为1.71和2.34。轻重稀土元素之间分馏程度明显, 反映轻重稀土分馏程度的∑HREE/∑HREE分别为9.94和12.53, (La/Yb)N分别为12.49和19.14, 属于轻稀土富集型, 具有较弱的Eu负异常, Eu/Eu*值分别为0.86和0.89, 球粒陨石标准化的稀土配分曲线为右倾的轻稀土富集型(图 5c)。
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图 5 大排矿区二长花岗岩和花岗斑岩稀土元素球粒陨石标准化配分模式和原始地幔标准化微量元素蛛网图(底图据Sun and McDonough, 1989) Figure 5 Chondrite-normalized REE patterns and Primitive mantle-normalized spidergrams of magmatic rocks in the Dapai area(framework cited from Sun and McDonough, 1989) |
在微量元素特征上, 花岗斑岩表现出明显的Rb、Th、U、K、Pb的富集, 特别是Rb和放射性生热元素Pb含量较高, 而相对亏损Nb、Ta、Ba、Sr、P、Ti等元素；在原始地幔标准化图解中(图 5b), 显示出Rb、Th、U、K、Pb的正异常和Nb-Ta、Ti、Ba、Sr-P的负异常, 曲线总体呈平坦型, 呈示了类似于活动大陆边缘/岛弧钙碱性系列的特征和演化趋势。
二长花岗岩表现出与花岗斑岩相类似的微量元素地球化学特征, 在原始地幔标准化图解中(图 5d), 也显示出Rb、Th、U、K、Pb的正异常和Nb-Ta、Ti、Ba、Sr-P的负异常。
3.4 同位素地球化学特征大排铁铅锌多金属矿矿区花岗斑岩样品的Rb-Sr、Sm-Nd及Hf同位素数据列于表 2和表 3。
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表 2 大排花岗斑岩Rb-Sr、Sm-Nd同位素测试结果表 Table 2 Rb-Sr and Sm-Nd isotopic compositions for granodiorites of the Dapai area |
据赵希林等(2016) 报道, 大排花岗闪长斑岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄为127 Ma, 并将这一年龄作为大排花岗闪长斑岩的成岩年龄。以127 Ma作为成岩年龄计算得到的花岗斑岩(87 Sr/86 Sr)i值为0.708 908～0.710 276, 均值为0.709 409；εNd(t)值为-5.50～-5.73, 均值为-5.64；以127 Ma计算的二阶段Nd模式年龄t2DM为1.48～1.50 Ga, 均值为1.49 Ga。
锆石Hf测试结果表明, 样品25个测点的 176Yb/177Hf和176Lu/177Hf均值分别为0.173 392和0.003 607, 显示锆石在结晶以后具有仅有少量的放射性成因Hf积累, 可以用初始 176Lu/177Hf值代表锆石形成时的 176Lu/177Hf值(Wu et al., 2007)。
以127 Ma计算的εHf(t)值为-6.05～-2.70(均值为-4.31) , Hf单阶段模式年龄(tDM1)为0.89～1.08 Ga(均值为1.01 Ga), Hf二阶段模式年龄(tDM2)为1.54～1.35 Ga, 均值为1.43 Ga, 与计算的二阶段Nd模式年龄(均值为1.49 Ga)有很好的一致性。
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表 3 锆石LA-ICP-MS Lu-Hf测试结果 Table 3 LA-ICP-MS zircon Lu-Hf isotope analyses of zircons from the Dapai area |
大排二长花岗岩和花岗斑岩具有较低的SiO2含量(61.53％～67.58%), 较低的A/CNK值(均值为0.88) , 几乎不出现标准矿物分子刚玉；在Harker图解上, SiO2与TiO2、MnO、MgO、CaO呈负相关, 而与Na2O、Al2O3呈正相关, 与其他主量元素之间无明显的相关关系, 表明岩浆结晶过程中有铁镁矿物、含钛矿物等的结晶；具有较高的Mg、Ca、Rb、Th、U、K、Pb值, 且Nb、Ta、Ti、P、Ba、Sr等的亏损程度比紫金山壳源型黑云母花岗岩低(赵希林等, 2012, 2013)；(87 Sr/86 Sr)i为0.708908～0.710276、εNd(t)值为-5.50～-5.73, tDM2为1.48～1.50 Ga, εNd(t)值均高于凌洪飞等(2006) 统计的象头山等6个强过铝壳源型花岗岩 ；tDM2为1.76～2.08 Ga, 均值为1.96 Ga, 低于壳源型花岗岩。在εNd(t)-(87 Sr/86 Sr)i图解中投影于华南壳源型花岗岩之外, 靠近地幔演化区域(图 6a)；在εNd(t)-t图解中投影于中元古代地壳演化域的上方(图 7a), 反映幔源物质在其形成过程中起到了重要作用。同时, 测年锆石的εHf(t)值为-6.05～-2.70(均值为-4.31) , Hf二阶段模式年龄(tDM2)为1.54～1.35 Ga(均值为1.43 Ga)(图 8), 与计算的二阶段Nd模式年龄有很好的一致性。以上特征表明, 大排铁铅锌多金属矿矿区二长花岗岩与花岗斑岩为壳幔混源型花岗岩。
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图 6 闽西南地区早白垩世花岗岩类εNd(t)-(87 Sr/86 Sr)i和t-(87 Sr/86 Sr)i图解 Figure 6 εNd(t)-(87 Sr/86 Sr)i and t-(87 Sr/86 Sr)i diagram of granitic rocks in southwest Fujian Provinces |
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图 7 花岗岩εNd(t)-t图解和AFM-CFM图解(a-据凌洪飞等, 1999；b-据Altherr et al., 2000) Figure 7 εNd(t)-t diagram and AFM-CFM diagram of granite (a-modified after Ling Hongfei et al., 1999; b-modified after Altherr et al., 2000) |
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图 8 大排铁铅锌多金属矿矿区锆石εHf(t)和tDM2频谱图 Figure 8 The diagrams of εHf(t)and tDM2 of zircons from the Dapai area |
大排铁铅锌多金属矿矿区二长花岗岩与花岗斑岩为壳幔混源型花岗岩, 但又与区域上的壳幔混源型花岗岩相类似但又有所差别, 其(87 Sr/86 Sr)i值低于区域上较早的紫金山岩体、才溪和大洋岩体(赵希林等, 2007, 2013；张承帅等, 2012；李斌等, 2015), 而高于区域上较晚的太华、四方、罗卜岭和苏坑岩体(图 6b)(张承帅等, 2012；赵希林等, 2013；Zhao et al., 2015), 而εNd(t)与(87 Sr/86 Sr)i值有相反的变化趋势(图 6a)；其εHf(t)低于区域上较晚形成的四方岩体、罗卜岭岩体及苏坑岩体等(梁清玲等, 2013；赵希林等, 2013；Jiang et al., 2013；Zhao et al., 2015), 这些Sr-Nd-Hf同位素特征表明区域上早白垩世期间随着时间的推移, 地幔岩浆在岩浆形成过程中的参与程度是逐渐加大的。福建省永定县大排铁铅锌多金属矿矿区二长花岗岩与花岗斑岩在CMF-AMF图上落入基性岩及变杂砂岩交界的部分熔融区(图 7b), 推测其可能是在岩浆底侵作用下由中元古代地壳物质部分熔融所形成, 在形成过程中有幔源物质组分加入。
4.3 岩浆作用与成矿关系闽西南地区及邻区晚中生代中酸性岩与成矿作用关系密切, 具壳幔混源特征的花岗岩类对成矿作用起到了积极作用, 可以作为找矿标志, 如闽西南地区的“马坑式铁矿”和“汤泉式铁矿”均与后期岩浆作用相关, 马坑铁矿区莒舟岩体和大洋岩体、漳平市洛阳铁矿矿区似斑状花岗岩以及大田汤泉地区高星矿区中酸性的汤泉岩体与太华岩体在岩浆侵入过程中的热叠加改造均对矿床的形成起到了积极作用；特别是有些岩体本身即是斑岩型铜钼矿体, 如罗卜岭岩体等, 已有众多学者对这期岩浆作用与成矿作用进行了论述(Altherr et al., 2000；许乃政等, 2008；钟军等, 2011；倪建辉, 2012；梁清玲等, 2012；赵希林等, 2012, 2013；黄文婷等, 2013；黄小龙等, 2013；赖晓丹和祁进平, 2014；许泰和王勇, 2014；Zhang and Zuo, 2014, Zhong et al., 2014；Zhang et al., 2015；Zhao et al., 2015)。如赵希林等(2013) 认为区内四方岩体从地幔中获取了大量的铜及其他金属和硫, 成为斑岩型铜金多金属矿床成矿系列的主要含矿母岩；张承帅等(2012) 提出马坑矿区莒舟-大洋岩体岩浆形成过程中地幔组分的加入对对马坑铁矿的形成也有重要作用。
张振杰和左仁广(2015) 在对前人资料综合整理的基础上提出了闽西南地区的成矿系列, 认为闽西南地区早白垩世与壳源型中酸性侵入岩有关的矿床主要是铁-铜-铅-锌-钼多金属矿床, 多为层控矽卡岩型矿床；与早白垩世壳幔混合源型中酸性侵入岩-次火山作用有关的矿床主要是金-银-铜-钼-铅-锌-铀等多金属矿床, 主要是斑岩型钼矿和高硫型浅成低温热液铜(金)矿床。
大排铁铅锌多金属矿矿体受构造、岩性、层位及岩浆岩等控制明显, 矿体多呈层状、似层状, 受下二叠统栖霞组(P1q)、上石炭统船山组(C3c)、下石炭统林地组(C1l)地层控制明显。同时, 在大排矿区北部边缘的ZK403孔深部首次发现上石炭统经畲组, 并在该孔经畲组累计见磁铁矿厚度86.82 m, 全铁品位37.23%。这些层位岩性多以灰岩、大理岩为主, 易受岩浆作用的影响；其矿石结构反映出交代作用的特征, 如交代结构、交代熔融结构及交代残留结构等(图 9)；其脉石矿物组合为石榴子石+透辉石+次透辉石+黑柱石+绿帘石+石英+方解石, 矿石矿物组分、主矿体的化学变化均反映出沉积-热液改造特征。
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图 9 大排铁铅锌多金属矿矿石矿物显微特征 Figure 9 Microcharacteristics of ore mineral from the Dapai area |
(a) 充填交代结构：辉钼矿呈片状充填交代脉石矿物(20×12倍)；(b)固溶体结构：黄铜矿与赋存于其中的肠状闪锌矿呈固溶体(50×12倍)
大排铁铅锌多金属矿层状-似层状矿体在产出位置上与斑岩体关系密切, 矿体多产于花岗斑岩体的外接触带, 特别是岩体的分叉等利于挥发分集中交代成矿的构造部位绿帘石矽卡岩化、石榴石矽卡岩化、透辉石矽卡岩化等作用更加明显, 因此斑岩体可能为成矿提供多金属矿化热液, 并对沉积介质中的铁铅锌多金属起到活化、叠加、转移和富集的作用；同时, 花岗斑岩体本身钾长石化也较强烈, 含有一定量的Cu、Pb、Zn等成矿元素, 与围岩接触处成矿元素含量明显增加(赵希林等, 2016), 因此, 大排铁铅锌多金属矿兼具斑岩型矿床的特征。
因此, 大排铁铅锌多金属矿成矿兼具层控矽卡岩型和斑岩型矿床特征(赵希林等, 2016), 为层控矽卡岩型-斑岩型矿床, 且在同一成矿体系中矿种由浅部铅锌多金属矿到深部磁铁矿的例子也较少, 该矿床的发现为研究闽西南地区晚中生代岩浆作用、岩浆作用与成矿、矿床成因等提供了又一重要信息。
5 结论(1) 大排铁铅锌多金属矿矿区二长花岗岩与花岗斑岩具有较低的A/CNK值(均值为0.88) , 富集Mg、Ca、Rb、Th、U、K、Pb元素, 亏损Nb、Ta、Ti、P、Ba、Sr等元素；(87 Sr/86 Sr)i为0.708 908～0.710 276、εNd(t)值为-5.50～-5.73、tDM2为1.48～1.50 Ga, 锆石的εHf(t)值为-6.05～-2.70(均值为-4.31) , Hf二阶段模式年龄(tDM2)为1.54～1.35 Ga(均值为1.43 Ga), 反映幔源物质在其形成过程中起到了重要作用, 可能是在岩浆底侵作用下由中元古代地壳物质部分熔融所形成, 在形成过程中有幔源物质组分加入, 二者均属于壳幔混源型花岗岩。
(2) 大排铁铅锌多金属矿矿区二长花岗岩与花岗斑岩为壳幔混源型花岗岩, 但又与区域上的壳幔混源型花岗岩有所差别, 其(87 Sr/86 Sr)i值低于区域上较早的才溪和大洋岩体, 而高于区域上较晚的太华、四方、罗卜岭和苏坑岩体, 而εNd(t)与(87 Sr/86 Sr)i值有相反的变化趋势, 其εHf(t)低于区域上较晚形成的四方岩体、罗卜岭岩体及苏坑岩体等, 这些Sr-Nd-Hf同位素特征表明闽西南地区早白垩世期间随着时间的推移, 地幔岩浆在岩浆形成过程中的参与程度是逐渐加大的。
(3) 闽西南地区壳幔混源特征的花岗岩类对成矿起到了积极作用。大排铁铅锌多金属矿成矿兼具层控矽卡岩型和斑岩型矿床特征, 为层控矽卡岩型-斑岩型矿床, 该矿床的发现为研究闽西南地区晚中生代岩浆作用与成矿作用提供了又一重要信息。
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