江西密坑山火山巖型鈹礦的發現及其意義*

李曉峰 韋星林 鄧宣馳 朱藝婷 葉林春 盧國安

1.中國科學院地質與地球物理研究所,中國科學院礦產資源研究重點實驗室,北京 100029 2.中國科學院大學地球與行星科學學院,北京 100049 3.江西省地質局,南昌 330025 4.江西省地質局有色地質大隊,贛州 341000 5.江西省地質局第七地質大隊,贛州 341000

火山巖型鈹礦床是指賦存于火山巖-次火山巖中,在成因上與高硅流紋巖和花崗斑巖有關的淺成低溫交代或者脈狀鈹礦床(Barton and Young,2002;李曉峰等,2021,2022a,b;李曉峰和韋星林,2022)。火山巖型鈹礦是金屬鈹重要的礦床類型,全球每年有80%以上的鈹資源來自火山巖型鈹礦(Foleyetal.,2012)。全球火山巖的分布雖然十分廣泛,但是火山巖型鈹礦床的分布卻非常不均勻。火山巖型鈹礦中往往伴生鈾等其他關鍵金屬元素,且大部分達到了綜合利用程度,因此,火山巖型鈹礦的尋找和發現不僅有利于解決鈹資源安全供給問題,而且對于其他關鍵金屬礦床的尋找也具有重要的借鑒意義。

我國東部中新生代火山巖地區火山巖型鈹成礦作用及其找礦前景一直是地質學家關注的科學問題(中國科學院地質研究所,1963; 林德松,1982,1985,1992; 饒燦等,2022; 李曉峰和韋星林,2022; 李曉峰等,2022a,b)。李曉峰等(2022b)認為大興安嶺地區及其鄰區的張家口組、滿克頭鄂博組、瑪尼吐組、白音高老組火山巖,以及東南部的南園組、雞籠嶂組和鵝湖嶺組火山巖具有良好的火山巖型鈹礦成礦潛力,是尋找“構造體制轉折型”鈹礦的最佳火山巖層位。大興安嶺南緣冀北豐寧窟窿山火山巖型鈹礦的發現為我國東部地區火山巖型鈹礦尋找和發現提供了典型的案例(陳振宇等,2022)。2021年,筆者研究團隊在密坑山火山巖區開展異常查證時,發現了鈹異常富集現象,后期經多次調研,厘定了上灣、松崠和榮荊壩等三處鈹礦化點。本文在前期工作的基礎上,對該地區鈹礦化點的礦化類型、鈹礦物組成、鈹成礦時代等進行了較為系統的研究,以進一步認識這些火山巖型鈹礦的成礦地質特征,并為區域上火山巖型鈹礦的進一步找礦勘查提供第一手資料。

1 密坑山地區火山巖型鈹礦的發現過程

密坑山火山巖型鈹礦位于江西密坑山陸相火山盆地的中東部,尋烏-安遠火山構造盆地的東北緣。尋烏-安遠火山構造盆地處于武夷山隆起的西南邊緣,毗鄰贛西南拗陷帶,挾持在安遠-鷹潭和石城-尋烏兩條深大斷裂之間,總體呈北北東向的橢圓形。密坑山火山盆地主要以密坑山-巖背巖體為中心(圖1)。雖然對該地區的火山活動和火山巖序列有不同的認識(王孝榮和賴章忠,1991; 王德滋等,1993; 彭琳琳等,2020),但是總體來說,密坑山地區的巖漿活動包括陸相火山巖相、次火山巖相和侵入巖相?；鹕綆r相和次火山巖相主要以下白堊統雞籠嶂組流紋質凝灰熔巖、流紋巖、火山碎屑巖和碎斑熔巖為代表。暗灰色的英安質火山碎屑巖,主要分布于東部,而灰白色的流紋質火山碎屑巖和凝灰熔巖,分布于中西部(吳允茲等,1991)。該區出露的侵入巖以密坑山巖體為代表,巖性主要為鉀長花崗巖、黑云母花崗巖和花崗斑巖等,呈環狀巖墻和放射狀巖瘤侵位于下白堊統雞籠嶂組流紋質凝灰熔巖及火山碎屑巖中。邱檢生等(2005)認為這些花崗巖是同一巖體的不同巖相,可進一步區分為粗粒、中細粒斑狀及細粒三類,三者呈漸變過渡關系。江西地質局贛南地質隊將密坑山花崗巖分為多斑巨粗斑細粒黑云母鉀長花崗巖、斑狀巨粗斑細粒黑云母花崗巖、少斑中粗斑細粒黑云母花崗巖和(含斑)細粒黑云母花崗巖等4種類型(彭琳琳等,2020)。雖然對這些火山巖、次火山巖和侵入體還存在不同的認識,但總體來說,密坑山地區的火山巖、次火山巖和侵入巖是同源巖漿在不同階段分異的產物(朱正書,1990; 吳允茲等,1991)。該地區已發現多處錫礦床和錫礦化點,如:巖背、鳳凰崠、淘錫壩、苦竹崠、礦背、密坑山等,其中巖背大型斑巖錫礦床賦存于含黃玉花崗巖與次流紋斑巖的內外接觸帶上(黃常立等,1997)。

圖1 江西密坑山地區地質簡圖(據彭琳琳等,2020修改)

在南嶺地區1:500000鈹地球化學圖上(陳希清和付建明,2012),在磧肚山-巖背一線發育明顯一條近東西向的鈹地球化學異常帶,異常襯度最高可達14。該帶異常元素組合為Sn-U-Be-Li-Y-Nb-F(鄢新華,1994; 廖顯珍和梅勇文,1999; 陳偉等,2021),類似于火山巖型鈹礦床地球化學元素異常的特點。該地區出露的雞籠嶂組火山巖是尋找火山巖鈹礦的有利層位(李曉峰和韋星林,2022; 李曉峰等,2022b),且有早白堊世花崗巖侵入到雞籠嶂組流紋質凝灰熔巖及火山碎屑巖中;在該區的西北部和東南部還發育有旗形坑螢石礦和筠門嶺螢石礦(李長江和蔣敘良,1991),說明該地區存在大規模的富氟流體的活動,可以為火山巖型鈹礦的形成提供大量氟的來源,因此,該地區是尋找火山巖型鈹礦的最佳地段,有望取得找礦突破(李曉峰和韋星林,2022; 李曉峰等,2022b)。

2021年4月筆者研究團隊與江西地質局韋星林、江西地質局第七地質大隊(原贛南地質隊)盧國安、江西地質局有色地質大隊葉林春等到密坑山地區上灣和松崠進行鈹異常查證時,在上灣碎斑熔巖以及松崠凝灰巖破碎帶中采集多個樣品,發現單個樣品鈹含量最高可達106×10-6,U含量變化在3.55×10-6～29.9×10-6之間。后經中國科學院地質與地球物理研究所紅外光譜實驗室和中國地質科學院礦產資源所電子探針室分析測試,確認其中含有的鈹礦物主要為綠柱石、硅鈹石和羥硅鈹石。2023年4月筆者團隊再赴密坑山地區開展進一步的調研工作,補充采集樣品22個,進一步化驗分析,證實密坑山地區確實存在鈹的富集礦化現象,含礦地質體主要為含黃玉硫化物石英脈。2023年8月,筆者團隊和江西地質局第七地質大隊分別對大灣和松崠鈹礦化點開展了1:200和1:1000的地質剖面測量,對含黃玉硫化物石英脈的規模、大小和產狀進行了系統的測量,以期對密坑山地區的鈹礦化地質體及其特征有更為全面的認識。同期,在榮荊壩地區也發現類似的鈹礦化富集現象。為了進一步了解該地區深部鈹礦化地質特征與資源潛力,項目組在上灣實施了500m深鉆探索工程。

2 密坑山鈹礦化體地質地球化學特征

野外地質工作中,共發現上灣、松崠和榮荊壩等鈹礦化點三處(圖1),礦化地質體(脈)共約20余條。按照賦礦圍巖巖石類型,含礦地質體主要有兩種產狀:(1)呈大脈、細脈、網脈狀或團塊狀賦存于碎斑熔巖中(圖2);(2)以蝕變破碎帶形式呈脈狀賦存于晶屑凝灰巖中(圖3)。因此,本文將該地區鈹礦化初步劃分為兩種類型:(1)碎斑熔巖中黃玉硫化物石英脈型鈹礦化體(圖4a-c);(2)凝灰巖中的破碎帶蝕變巖型鈹礦化體(圖4d-f)。

圖2 密坑山上灣鈹礦化點PM1剖面圖

圖3 密坑山松崠鈹礦化點PM2剖面圖

為了確定這兩種類型鈹礦化地質體的地質地球化學特征,本文分別在上灣、松崠和榮荊壩等三處鈹礦化體采集賦礦巖石(碎斑熔巖和凝灰巖)和礦石樣品。首先在顯微鏡下觀察,確定鈹礦化地質體中的礦物組成、共生關系及其含量(表1),然后進行鈹礦物化學成分分析(表2)。鈹礦物電子探針分析在中國地質科學院礦產資源研究所成礦作用與資源評價重點實驗室完成。使用的儀器為JXA-iHP200F場發射電子探針,加速電壓10kV,束流50nA。Be元素分光晶體為LDE3H、峰位測量時間為50s、背景測量25s、標樣為金屬Be,其他元素使用礦物或氧化物作為標樣,計數時間為20s/10s(峰位/背景),使用PRZ校正程序校正。賦礦圍巖(碎斑熔巖、凝灰巖)和兩種類型鈹礦化體主要成礦元素和揮發分含量(表3)分析在加拿大Actlab實驗室分析完成。元素B、F和Li2O分別使用PGNAA、FUS-ISE和FUS-Na2O2方法進行測量,其他元素則利用FUS-MS進行測量。

表2 江西密坑山鈹礦化體主要鈹礦物電子探針化學成分(wt%)

表3 江西密坑山火山巖型鈹礦化點主要巖石及礦石成礦元素和揮發份組成(×10-6)

2.1 碎斑熔巖中黃玉硫化物石英脈型鈹礦化體

碎斑熔巖中的鈹礦化體主要見于上灣村及其附近地區,以及榮荊壩的鉆孔中(圖1)。雖然脈體與圍巖碎斑熔巖接觸界線較為清晰,但不存在截然的分界。已發現近20條黃玉硫化物石英脈。黃玉硫化物石英脈主要為煙灰色,多呈網脈狀、細脈狀及團塊狀(圖4a-c)。脈體寬度變化較大,一般為1～15cm,最寬者可達30cm以上。脈體密度一般為5～15條/米,局部脈體密集處可達20～30條/米。脈體傾向261°～332°,傾角20°～79°;個別傾向95°～170°,傾角36°～52°(圖2)。黃玉硫化物石英脈與碎斑熔巖的接觸界線往往發育寬度0.5～1cm左右的弱蝕變暈。由于風化作用,黃玉硫化物石英脈在地表往往呈現黑褐色的條帶(圖4b)。該類型礦石整體呈灰-深灰色,具細脈浸染狀和團塊狀構造(圖4a,c),主要金屬礦物有閃鋅礦、方鉛礦、錫石、黑鎢礦、綠柱石、錫石、硅鈹石和羥硅鈹石;非金屬礦物主要有石英、黃玉、黑云母、白云母和碳酸鹽礦物等(圖5a,b)。

圖5 密坑山礦化地質體主要礦物組成

礦石礦物中鈹礦物約占1%～2%,主要由羥硅鈹石與硅鈹石組成(表1、表2)。羥硅鈹石多呈他形粒狀或不規則狀分布在變余鉀長石斑晶和黑云母假晶中,粒徑多在10×20～10×80μm之間,常見與交代黑云母、鉀長石的白云母以及新生石英共生(圖5a,b);硅鈹石呈半自形短柱狀-粒狀,粒徑多為15～50μm,被白云母與石英包裹;錫石含量一般小于1%,常為自形～半自形短柱狀,粒徑多為50～500μm,與半自形～他形粒狀黃玉共生;黃鐵礦、閃鋅礦等金屬礦物含量為3%～5%,粒徑多在0.5～1mm之間,大多沿著石英、黃玉和錫石等礦物間隙充填;此外,在白云母化黑云母中還發育有極少量的黑鎢礦與輝鉬礦(圖5a,b)。脈石礦物黃玉占6%～8%,主要以半自形-他形粒狀沿石英、長石礦物間隙發育,且大多以集合體的形式不均勻地呈團狀、細脈狀分布;其余脈石礦物占84%～89%,其中石英可分為早、晚兩期。早期石英普遍發育熔蝕邊結構,而晚期石英多與白云母一同出現,且不均勻交代鉀長石與黑云母,新生石英、白云母和殘余鉀長石及黑云母假晶構成變余花崗結構。與鈹礦化有關的熱液蝕變主要為黃玉化、白云母化、綠泥石化和碳酸鹽化。該類型礦石中Be的含量一般在106×10-6～850×10-6,Sn含量一般在51×10-6～594×10-6(表3)。

另外,榮荊壩東側深300多米的鉆孔中黃玉硫化物石英脈中Be的含量高達976×10-6,說明在密坑山地區較大范圍內,可能存在著類似鈹礦化的現象。

2.2 凝灰巖中的破碎帶蝕變巖型鈹礦化體

在巖背錫礦南側松崠公路沿線,發現凝灰巖中的陡傾斜破碎帶(圖4d)和低角度層間破碎帶(圖4e)中有鈹礦化產出,我們稱之為破碎帶蝕變巖型鈹礦化。此類礦化體呈脈狀、扁透鏡體狀產出,寬度一般5～30cm,延伸6～10m,最大可達30m(圖4d)。該類型礦石呈淺灰綠色(圖4d,f)。熱液蝕變礦物膠結、交代原巖碎屑,具細脈浸染狀和角礫狀構造。主要金屬礦物有綠柱石、硅鈹石、羥硅鈹石、錫石、閃鋅礦、方鉛礦等(表1、表2);非金屬礦物主要有石英、螢石、綠泥石、方解石等組成(圖5c-h)。礦石含鈹礦物約占0.4%～1.3%,主要由硅鈹石、羥硅鈹石與綠柱石組成(表1、表2)。羥硅鈹石多數呈不規則狀,極少數呈自形片狀,粒徑多為5～100μm,常見發育在螢石邊緣與碳酸鹽礦物發育部位,與綠泥石、白云母、方解石共生(圖5c,d);綠柱石呈半自形短柱狀-粒狀,粒徑多為5～50μm,被黃鐵礦包裹; 黃鐵礦、閃鋅礦等金屬礦物含量為11%～15%,粒徑0.2～2mm不等(圖5e-h)。黃鐵礦呈半自形-自形粒狀,含量約為2%～3%,主要充填于脈石礦物裂隙中,常被閃鋅礦交代;閃鋅礦含量較高,粒徑在0.03～2mm之間,局部含量可達10%～14%,主要以他形粒狀充填于脈石礦物裂隙或交代黃鐵礦,少量黃銅礦呈乳滴狀分布其中,與之構成固溶體分離結構;方鉛礦與赤鐵礦含量普遍小于2%。脈石礦物石英主要呈他形粒狀,粒徑在0.2～2mm不等,沿螢石粒間充填,含量在52%～54%之間;螢石呈他形粒狀、脈狀,粒徑多在2mm以上,裂隙較為發育,含量為26%～28%;綠泥石呈細粒鱗片狀,與細粒白云母、不規則狀碳酸鹽礦物構成脈狀集合體、不規則狀集合體穿切螢石并充填于螢石裂隙中;碳酸鹽礦物多呈脈狀,沿螢石邊界發育。與鈹礦化有關的熱液蝕變主要為綠泥石化、螢石化、絹云母化和碳酸鹽化。該類型礦石中Be含量一般在40×10-6～2790×10-6,含Sn一般在8×10-6～341×10-6(表3)。Be含量隨著熱液蝕變程度的增強而升高。

2.3 鈹礦化地質體的地球化學特征

與大陸地殼相比,密坑山地區鉀長花崗巖、碎斑熔巖以及凝灰巖等巖石均富集Nb、Sn、Zn、U、Th、Rb等元素,與火山巖型鈹礦典型的微量元素組合特征基本相同。無論是碎斑熔巖中的黃玉硫化物石英脈型,還是凝灰巖中的破碎帶蝕變巖型,礦化體均明顯富集F、Li、Be、Sn、W、Zn、Cu、U、Th等元素(表3),虧損Na、K、Nb、Ta、Zr、Hf等大離子親石元素。相對來說,破碎帶蝕變巖型更加富F、B和Zn,而碎斑熔巖中則富Nb、Ta、Rb和W。這說明密坑山鈹礦的成礦流體不可能來自碎斑熔巖本身,可能來自深部巖漿房分異演化的流體。

3 密坑山鈹礦化體成巖成礦時代

為了確定密坑山鈹礦化地質體的形成時代,本文分別選取賦存于碎斑熔巖和凝灰巖中兩類鈹礦化地質體開展定年工作。具體來說,選取碎斑熔巖(MKS-2)中鋯石進行SHRIMP U-Pb定年確定碎斑熔巖的形成時代,選取碎斑熔巖中黃玉硫化物石英脈與鈹礦物共生的錫石樣品(MSK-2)和凝灰巖礦化體中與鈹礦物共生的錫石樣品(MSK-10)進行U-Pb定年。碎斑熔巖及其中的黃玉硫化物石英脈采自上灣(N25°15′41″、E115°39′38″);凝灰巖中破碎帶蝕變巖型礦化體錫石樣品(MSK-10)采自松崠(N25°15′06″、E115°40′41″)。

3.1 碎斑熔巖中鋯石SHRIMP U-Pb年齡

鋯石SHRIMP U-Pb分析在中國地質科學院北京離子探針中心完成。制樣時先將鋯石樣品與標樣鋯石(年齡為417Ma)用環氧樹脂固定、拋光,使鋯石內部暴露。然后在透射光、反射光以及陰極發光掃描電鏡下照相,以了解鋯石的內部結構,選出最理想的供分析的鋯石顆粒。分析流程和原理以及分析數據處理方法見簡平等(2003)。

鋯石樣品MSK-2定年結果列于表4。由表4可知,樣品MSK-2共分析14個鋯石顆粒、14個測試點。鋯石U和Th含量分別為362×10-6～8164×10-6和180×10-6～2833×10-6;Th/U比值變化于0.29～0.79。14個鋯石顆粒獲得的206Pb/238U加權平均年齡為136.4±1.8Ma(n=14,MSWD=0.45),206Pb/238U-207Pb/235U諧和年齡為136.4±1.8Ma(n=14,MSWD=0.45)(圖6)。

表4 江西密坑山火山巖型鈹礦化點碎熔巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡分析數據

圖6 密坑山上灣火山巖型鈹礦化點碎斑熔巖鋯石U-Pb年齡諧和圖

3.2 鈹礦化體中錫石U-Pb年齡

錫石U-Pb 同位素定年在中國科學院地質與地球物理研究所多接收-電感耦合等離子體質譜實驗室完成。制樣時先將錫石樣品用環氧樹脂固定、拋光。然后在透射光、反射光以及陰極發光掃描電鏡下照相,選取合適的錫石顆粒。所用儀器為美國Thermo Scientific公司iCAP TQ的ICP-Q-MS/MS質譜儀,激光剝蝕系統為193nm ArF準分子激光器,脈沖寬度為5ns,激光束斑為50μm,頻率為8Hz(Yangetal.,2020)。實驗中由于204Pb的離子信號較弱且在Ar氣中有204Hg會對204Pb產生干擾,其含量難以準確測定。由于錫石中U 含量不高,積累的放射成因207Pb含量極少,本文采用207Pb代替204Pb對錫石U-Pb數據進行了Tera-Wasserburg 曲線投圖,剔除Pb含量大于10×10-6的測點。采用錫石標樣(SPG,206Pb/238U年齡=1540Ma)作為測量外標。錫石207Pb/206Pb-238U/206Pb Tera-Wasserburg曲線的數據計算與圖形繪制均用Isoplot軟件完成(Ludwig,2003)。

密坑山鈹礦化體錫石LA-ICP-MS U-Pb年齡分析結果見表5。由表5可知,碎斑熔巖中黃玉硫化物石英脈(MKS-2)的錫石樣品共測試40個點。Pb含量為0.171×10-6～5.400×10-6,Th含量為0.0001×10-6～0.4520×10-6,U含量為1.840×10-6～60.39×10-6;206Pb/238U變化范圍為0.02040～0.06718,207Pb/235U變化范圍為0.13908～5.15295,207Pb/206Pb變化范圍為0.04853～0.60363。獲得的207Pb/206Pb-238U/206Pb Tera-Wasserburg年齡為137.4±1.9Ma(MSWD=0.48)(圖7a)。凝灰巖中黃玉硫化物石英脈(MKS-10)錫石樣品共測試35個點,Pb含量為2.030×10-6～111.000×10-6,Th含量為0.0091×10-6～0.3220×10-6,U含量為15.60×10-6～73.20×10-6,Th和Pb變化范圍相對較大;206Pb/238U變化范圍為0.02254～0.72288,207Pb/235U變化范圍為0.43477～84.94340,207Pb/206Pb比值變化范圍為0.13937～0.81677。獲得的207Pb/206Pb-238U/206Pb Tera-Wasserburg年齡為134.7±4.8Ma(MSWD=1.5)(圖7b)。

圖7 密坑山鈹礦化體錫石U-Pb年齡諧和圖

4 討論

4.1 密坑山鈹礦化體成巖成礦時代

中國東部已發現的火山巖型鈹礦床(礦化點)成礦時代主要集中于以下三個時期:(1)晚侏羅世;(2)早白堊世早期;(3)晚白堊世早期。其中,早白堊世早期(140～130Ma)是我國東部火山巖型鈹礦的重要時期,該期火山巖型鈹礦又被稱之為“構造轉折型”鈹礦床(李曉峰和韋星林,2022; 李曉峰等,2022b)。雖然前人在密坑山地區進行了大量的年代學研究工作,但多集中于火山巖、次火山巖和侵入巖的成巖時代,以及錫的成礦時代,而對與鈹有關成礦作用的年代學則較少涉及(梁鶴等,2018; 陳偉等,2021; Liuetal.,2021; 彭琳琳等,2020)。密坑山巖體已有的成巖成礦年代學研究表明,密坑山鉀長花崗巖鋯石U-Pb年齡為138.5±1.1Ma(梁鶴等,2018);密坑山巖體黑云母花崗巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb年齡為136.10±1.60Ma～138.6±1.90Ma;巖背錫礦床錫石U-Pb年齡為128.16±0.87Ma(陳偉等,2021);Liuetal.(2021)利用錫石U-Pb年齡分別測得巖背錫礦、淘錫壩錫礦以及礦背錫礦的成礦年齡為133.5±1.7Ma～132.09±1.5Ma、136.7±1.4Ma～135.9±1.5Ma和135.1±4.0Ma,這些數據表明該地區的火山-侵入巖漿活動及有關的錫成礦作用均發生于早白堊世。

密坑山地區火山巖型鈹礦化體主要有碎斑熔巖中黃玉硫化物石英脈型和凝灰巖中破碎帶蝕變巖型兩類。本文測試碎斑熔巖鋯石U-Pb年齡為136.4±1.8Ma,稍晚于晶屑凝灰巖的年齡(139.2±0.7Ma,柳勇,2011),而與巖背花崗斑巖鋯石U-Pb年齡(137.4±1.2Ma,梁鶴等,2018)和密坑山黑云母花崗巖的鋯石U-Pb年齡(136.10±1.60Ma～138.6±1.90Ma,陳偉等,2021)基本相當。兩類鈹礦化體中與羥硅鈹石共生的錫石U-Pb年齡分別為137.4±1.9Ma和134.7±4.8Ma,在誤差范圍內,表明兩種類型鈹礦化幾乎同時形成,接近于或者稍晚于該地區晶屑凝灰巖和碎斑熔巖的U-Pb年齡。因此可以認為密坑山鈹礦化體形成時代為早白堊世,是該地區同期火山-巖漿活動的產物。

4.2 對區域火山巖型鈹礦找礦勘查的指示意義

密坑山地區鈹的礦化與區域上火山巖漿作用在時間、空間和成因上有密切的聯系。與火山巖型鈹礦床有關的火山巖是巖漿分異演化晚期的產物,它們往往具有高硅、富堿(Na2O+K2O)、富Mn、富F,低TiO2、CaO和MgO、P2O5的特點;富集Li、Be、Rb、Cs、Mo、Nb、Zn、Pb、Ga、Sn等元素,Zr/Hf、Nb/Ta比值相對較低,而Rb/Sr比值相對較高(李曉峰等,2022a)。密坑山地區碎斑熔巖、凝灰巖以及鉀長花崗巖均富集Li、Be、Rb、U、Nb、Pb、F等元素,Nb/Ta、Zr/Hf比值較小;稀土元素配分呈海鷗型,具有明顯的四分組效應,具有顯著的δEu負異常。這些特征表明密坑山地區火山巖-侵入巖經歷了強烈的結晶分異作用(Liuetal.,2021)。吳允茲等(1991)認為這些火山巖既是成礦母巖,又是成礦圍巖?；鹕綆r、次火山巖和成礦流體均是同源巖漿在不同階段分異的產物。朱正書(1991)認為該地區與錫礦化有關的花崗巖不應視為火山旋回晚期的火山巖類,特征元素的地球化學行為也表明花崗巖不像是火山巖的分異演化產物;他認為花崗巖應是火山旋回結束后,與又一期的區城構造運動相對應所產生的巖漿活動多階段侵入于火山巖中的結果。這些說明密坑山地區存在多階段的火山-巖漿活動,可以為鈹的礦化提供物質和能量。

成巖成礦年代學表明,密坑山地區碎斑熔巖中黃玉硫化物石英脈型和凝灰巖中破碎帶蝕變巖這兩種類型火山巖型鈹礦,成礦時代幾乎相同或者相近,與火山巖碎斑熔巖的結晶年齡相同或稍晚。碎斑熔巖中黃玉硫化物石英脈和凝灰巖中破碎帶蝕變巖的發育表明,在密坑山花崗巖侵位之后,至少有一期攜帶Be、Sn等成礦元素的富F熱液流體活動。在密坑山火山盆地的東南側發育筠門嶺螢石礦,西北側發育旗形坑螢石礦,均說明區域上F的活動比較明顯,且較強烈,而F又是Be在成礦流體中的主要絡合劑。F的存在不僅可以降低巖漿固熔相溫度,有利于Be等成礦元素進入到熱液中,而且也與Be絡合,使成礦流體攜帶較多的金屬Be,有利于Be的遷移和富集。初步研究表明,受控于密坑山火山-沉積盆地的巖背、淘錫壩、苦竹崠、鳳凰崠、礦背、增坑和松崠等錫礦床、礦點都是早白堊世火山-侵入活動產物。鈹的成礦作用與錫的富集沉淀具有明顯的成因聯系,錫、鈹礦化與白云母化、綠泥石化、黃玉化、螢石化等蝕變關系密切。因此,圍繞這些錫礦床、礦點的綠泥石化蝕變帶,螢石化和碳酸鹽發育的地段,可能是金屬鈹有利的富集部位。鈹礦化點綠柱石、硅鈹石和羥硅鈹石等鈹礦物常與閃鋅礦和方鉛礦等硫化物共生,說明金屬鈹的礦化與硫化物的富集也密切相關。這些鈹礦物與硫化物共生的現象在密坑山火山盆地西部的磧肚山也有類似的情況(李思權,1996; Zhuetal.,2023)。

綜上所述,密坑山火山盆地鈹礦化點的發現與研究,不僅深化了對火山巖型鈹礦成礦特征及成因認識,而且提供了火山巖型鈹礦找礦選區選點可借鑒的路徑:(1)區域上,中生代陸相火山構造盆地中有Be多元素化探異常顯示的地段可作為主要成礦遠景區;(2)具多期次巖漿噴發-侵入活動,并出現錫礦化、黃玉化、螢石礦化的中生代陸相酸性火山巖盆地是鈹成礦及找礦重點工作區;如浙江的洋濱、廣東的西嶺等(劉昌實等,1993a,b; 沈渭洲等,1994a,b)。(3)火山盆地中火山巖區土壤化探測量圈定的Sn-Pb-Zn-Be-F-Nb-Y異常組合地段是野外查證主要目標區;(4)錫多金屬礦區綠泥石化帶疊加螢石-石英脈、鉛鋅礦化地段可能是鈹礦化產出部位;(5)凝灰巖、碎斑熔巖分布區,化探異常地段發育且與上述成礦特征相關的面型或線型蝕變部位,富硫化物綠泥石化破碎帶、黃玉硫化物石英脈、粘土化凝灰巖等為鈹礦化標識地質體。

5 結論

(1)在密坑山陸相火山盆地發現上灣、松崠和榮荊壩等三處鈹礦化點,可分為碎斑熔巖中黃玉硫化物石英脈型和凝灰巖破碎帶蝕變巖型兩種成礦類型。礦化體中主要含鈹礦物為綠柱石、硅鈹石和羥硅鈹石。Be含量一般在40×10-6～2790×10-6之間。與鈹礦化有關的熱液蝕變主要為黃玉化、白云母化、螢石化、綠泥石化和碳酸鹽化等。

(2)獲得碎斑熔巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡為136.4±1.8Ma,兩種鈹礦化類型中與鈹礦物共生的錫石U-Pb年齡分別為137.4±1.9Ma和134.7±4.8Ma,表明碎斑熔巖和凝灰巖中鈹礦化體形成時間基本相同,且接近于或稍晚于該區碎斑熔巖和晶屑凝灰巖的U-Pb年齡,鈹的成礦作用與火山巖漿活動密切相關。

(3)密坑山火山巖型鈹礦的發現,不僅為在區域火山盆地中尋找該類型的礦床提供了依據,也為在發育斑巖型、次火山巖型錫礦地區尋找火山巖型鈹礦提供借鑒。

致謝在野外考察過程中得到了江西省地質局有色地質大隊張桂良總工、第七地質大隊吳忠如總工、陳斌峰院長、譚友工程師以及廣東天高礦業公司胡清華總工程師的大力支持;南昌工程學院黃誠博士、桂林理工大學余勇副教授參加了部分野外調研工作。鈹礦物紅外光譜和電子探針分析鑒定過程中得到了中國科學院地質與地球物理研究所李曉光高級工程師和中國地質科學院礦產資源研究所陳振宇研究員的大力幫助,在此對他們深表謝意!兩位匿名審稿人和編輯部俞良軍博士對本文提出了寶貴的修改意見和建議,作者表示誠摯的謝意!