摘要
福建紫金山—罗卜岭矿集区是我国目前最大的黄金产地，发育了紫金山超大型高硫型浅成低温金铜矿床、悦洋大型低硫型浅成低温银多金属矿床，五子骑龙及龙江亭中型中硫型浅成低温铜多金属矿床，罗卜岭大型斑岩铜钼矿床及一系列矿化点，组成了我国最完整的浅成低温—斑岩矿床系列。紫金山—罗卜岭矿集区探明的金约400吨，银＞6300吨，铜＞400万吨，钼11万吨，金、铜元素矿床达超大型规模，钼、银达大型规模，且矿床类型复杂，在全国乃至世界范围均属罕见，引起了人们的广泛关注并开展了大量工作。目前国内外主要工作多集中在矿集区矿床成矿流体、岩浆岩源区、时空分布及矿床形成时代等方面。由于紫金山浅成低温Au-Cu矿床和罗卜岭斑岩Cu-Mo矿床在时空上相近，过去多认为两者属同一成矿系统，但对为什么两者元素组合不同则关注不多。此外，目前对矿集区较小范围内多种元素大规模富集形成超大型矿床的控制因素也工作较少。主要存在下述问题:(1)紫金山浅成低温Au-Cu矿床与罗卜岭斑岩Cu-Mo矿床元素组合不同控制因素是什么？是同一成矿系统在成矿过程中成矿元素分异所致还是由源区及时代不同引起？(2)矿集区多种成矿元素超常富集的内在控制因素是什么？(3)成矿岩体具有哪些标志？ 据过去工作成果及本区存在的主要科学问题，本文通过系统岩芯观察及光薄片分析鉴定，首先厘清了浅成低温热液矿床蚀变特征及不同阶段矿化斑岩特征，在此基础上，通过测定紫金山高硫型金铜矿床及悦洋低硫型银多金属矿床蚀变云母Ar-Ar年龄、罗卜岭两阶段成矿斑岩体及区内主要岩体的锆石LA-ICP-MSU-Pb年龄、区内不同时代岩浆岩主微量元素、Sr-Nd-Pb-Hf同位素特征及源区对比分析、罗卜岭斑岩矿床成矿岩浆特征分析等，分析紫金山浅成低温矿床与斑岩矿床的关系，阐明岩浆源区特征及分析区内成矿元素大规模富集，形成大型超大型矿床的主要控制因素，取得了下列成果: (1)罗卜岭斑岩Cu-Mo矿床及下伏花岗闪长岩是同一岩浆房在～103Ma和～98Ma两次脉动作用形成的，早晚两个阶段斑岩都发生了成矿作用。 发现罗卜岭成矿斑岩可分为早晚两阶段，早阶段为角闪黑云母花岗闪长斑岩及黑云母花岗闪长斑岩，晚阶段为黑云母花岗闪长斑岩。早阶段角闪黑云母花岗闪长斑岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为103.5±1.2 Ma、早阶段黑云母花岗闪长斑岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄在103Ma左右(103.0±0.9Ma～103.8±0.9Ma);晚阶段黑云母花岗闪长斑岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为98.2±1.0Ma。斑岩下伏花岗闪长岩也可分为早晚两阶段，且早晚两阶段花岗闪长岩LA-ICP-MS U-Pb年龄和斑岩具对应关系，形成时代分别为103.5±1.0 Ma和98.1±1.1Ma。 罗卜岭两阶段斑岩和下伏花岗闪长岩具有相似岩性特征和主量元素组成，主要为花岗闪长岩系列，具高钾钙碱性、中铝质的特征;它们的微量和稀土元素配分模型也基本相同，如稀土元素配分模式为富集轻稀土的右倾平坦型，缺乏或只有弱Eu负异常(EuN/Eu*=0.68～1.40)，富集大离子亲石元素Rb、Sr、Th、U和Pb，亏损高场强元素Nb、Ta、Ti等，具有弧岩浆的一般属性;此外，它们还具有相似的同位素(Sr-Nd-Pb-Hf)组成。这表明它们为同一岩浆房在～104Ma和～98Ma两期岩浆脉动在不同深度侵位形成的产物，侵位较浅冷却较快的形成了斑岩，而侵位较深冷却较慢的形成了花岗闪长岩。据目前资料，晚期岩体规模可能相对较小。 (2)紫金山—罗卜岭矿集区的浅成低温矿床矿化白云母Ar-Ar等时线年龄在113.4～110.6Ma之间，而斑岩矿床形成时代存在104～98Ma之间，提出浅成低温矿床和斑岩矿床为不同期次成岩成矿作用的产物，而不是过去所认为的属同一成矿系统的产物，与浅成低温热液矿床有关的火山作用与四方岩体为同期岩浆活动的产物。 我们分析了紫金山高硫型Au-Cu矿床和悦洋浅成低温低硫型Ag银多金属矿床成矿期白云母的Ar-Ar年龄，前者Ar-Ar等时线年龄为113.4±1.1Ma，后者为110.6±1.1Ma，两者同位素年龄在误差范围内基本一致，应为同一成矿过程的产物。紫金山浅成低温矿床成矿时代与罗卜岭成矿斑岩形成时代(104～98Ma)相差～10Ma，而与矿集区内四方花岗闪长岩体的锆石U-Pb年龄(110～112Ma)相近。这表明紫金山和悦洋浅成低温热液矿床和罗卜岭斑岩铜钼矿床不是同期成矿作用形成的，与紫金山浅成低温矿化有关的火山活动和四方岩体为同期岩浆作用的产物。 (3)紫金山—罗卜岭矿集区白垩纪岩浆比侏罗纪岩浆具更富水、高氧逸度及富幔源组分。这可解释为什么本区在白垩纪发生了大规模成矿作用，而在侏罗纪则基本不成矿。与成矿有关岩体多具较高的Ce4+/Ce3+比值和Sr/Y比值。 紫金山—罗卜岭矿集区白垩纪形成的四方岩体、火山岩和罗卜岭侵入岩的锆石Ce4+/Ce3+比值（平均值310～747）和岩体的Sr/Y比值(10～44.7)及EuN/Eu*值(0.68～1.40)明显高于侏罗纪的紫金山复式岩体和才溪岩体。这表明白垩纪与成矿有关的岩浆对比侏罗纪不成矿的岩浆具有高氧逸度、富水的特征。此外，罗卜岭侵入岩中普遍发育岩浆期的硬石膏，与四方岩体同期形成的浅成低温矿床中为高硫型，也进一步表明区内白垩纪的成矿岩浆具有富水高氧逸度特征。 罗卜岭侵入岩的(87Sr/86Sr)i主要在0.706417～0.707846之间，(143Nd/144Nd)i值在0.51221～0.51243之间，εNd(t)值在-1.66～-4.50之间，T2DM在集中于950～1280Ma，与四方岩体、石帽山群火山岩基本一致，表明紫金山白垩纪的岩浆岩具有相似的源区，具有壳幔混合的特征，壳源部分可能源自中元古基底。侏罗纪花岗岩(87Sr/86Sr)i在0.711022～0.717310之间，明显高于白垩纪的岩浆岩。白垩纪岩浆和侏罗纪的花岗岩源区有明显的差异，白垩纪的岩浆源区含有更高的幔源组分。 (4)紫金山浅成低温Cu-Au矿床和罗卜岭斑岩Cu-Mo矿床元素组合不同可能为两者源区地幔物质比例不同所致。矿集区矿床发育，多种元素矿床达超大规模主要控制因素主要包括:发育富水高氧化壳幔混合岩浆、不同来源的岩浆源区及多期次多阶段成矿作用。 虽然罗卜岭成矿斑岩和火山岩及四方岩体Sr-Nd同位素组成相似，但锆石Hf同位素组成有一定的差异，113～105Ma形成的四方岩体和火山岩的εHf(t)值在-8.9～+5.6之间，平均值为-2.0;104～97Ma形成的罗卜岭侵入岩和火山岩的εHf(t)值在-9.6～-0.5之间。平均值为-4.2。这表明四方岩体和与浅成低温Au-Cu矿化有关的火山岩的岩浆源区比斑岩铜钼矿床岩浆源区更多的幔源物质。我们认为，矿区在113～110Ma和104～97Ma两个时期岩浆岩源区幔源物质比例的差异是导致了紫金山浅成低温热液矿床和斑岩矿床元素组合不同的主要控制因素。 (5)建立紫金山—罗卜岭斑岩矿床多期成矿模型，提出太平洋俯冲板块在早白垩世发生了断裂和折返，软流圈物质上涌，俯冲板片脱水使地幔楔及下地壳发生部分熔融，形成了富含幔源物质和Au-Cu的高氧逸度富水岩浆，在113～110Ma在紫金山地区发生岩浆侵入活动及强烈火山喷发，形成四方岩体、石帽山群下组火山岩及紫金山矿区的浅成低温Au-Cu矿床;软流圈上涌带入的地幔物质及热流引致深部基底地壳发生熔融，在约103～98Ma左右形成了罗卜岭侵入岩和斑岩铜钼矿床。
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