与破火山、火山构造洼地有关的次生石英岩型明矾石、叶蜡石、地开石、伊利石矿床成矿亚系列（4b）

该亚系列包括了浙江著名的特色的非金属矿产，它们的储量、资源量在国内居各省前列。有一批知名的大型矿床，如瑞安仙岩和苍南矾山的明矾石矿床，青田山口和泰顺龟湖的叶蜡石矿床，松阳峰洞岩、青田北山的地开石矿床，温州渡船头的伊利石矿床。各矿床的主要成矿地质条件列于表3-4-2（参见典型矿床十六至二十）。

（一）矿床的主要成矿地质条件

1）相关的火山喷发旋回。与成矿相关的火山喷发旋回，多数矿床为第Ⅱ旋回，即西山头组，个别为茶湾期喷发物；少部矿床属第γ旋回大爽期或Ⅲ旋回朝川期。喷发物共同的特点是以酸性、中酸性火山碎屑岩为主，如流纹质、英安质晶玻屑凝灰岩、熔结凝灰岩，个别矿区有安山质凝灰岩。喷发间歇期有火山碎屑沉积岩发育。岩石成层性好，孔隙性较好，相对有利于矿化交代。

2）相关的火山构造。控制成矿的火山构造类型主要是破火山和火山构造洼地。多数矿床产在破火山断陷洼地内，堆积物倾向盆内，周边为（环形）断裂围限，并多小岩枝、岩管、岩脉状潜火山岩或通道相侵入，如矾山（图3-4-1）。个别有中央岩体侵位，属于复活破火山，如仙岩（图3-4-2）。往往一处破火山构造内有数处矿化，构成一个矿田。

图3-4-1 苍南矾山破火山口地质图

（据浙江省区调队）

1—朝川组b段英安－流纹质含角砾熔结凝灰岩；2一朝川组a段安山岩；3—朝川组a段安山质角砾凝灰岩；4—朝川组a段流凝纹质凝灰岩；5—朝川组a段砂、砾岩或凝灰质砂、砾岩，泥岩；6—λπK1流纹斑岩，vπK1霏细斑岩，δμK1英安玢岩；7—明矾石矿体；8—磨石山组b段晶屑熔结凝灰岩；9—断裂；10—火山机体（破火山）范围（朝川组b段现改称小平田组）

火山构造洼地多是在原先构造洼地、断陷洼地上发展起来的，喷发物直接不整合覆在前火山岩地层上。火山岩系倾向盆地中心，断陷构造和潜火山作用相对较弱。如渡船头、北山、峰洞岩等矿区。

图3-4-2 瑞安大罗山破火山构造－岩相图

（据杨文宗，1990）

3）矿化、蚀变的岩石类型广泛。赋矿、蚀变围岩类型十分广泛，岩石类型包含熔岩、熔结凝灰岩、晶玻屑凝灰岩、火山碎屑沉积岩和次火山岩。从岩石组分来看，以流纹质岩石为主，包含英安质、安山质火山岩。在每个矿床的蚀变体系中，原岩结构构造一般不易辨认，原岩的火山玻璃和长石是主要改造交代对象。

4）顺层的蚀变分带和似层状、透镜状矿体，是本亚系列矿床产出的特点。各矿床均有发育程度不一的垂向蚀变分带，顺层缓倾斜展布。各带厚度由十余米至百余米不等，蚀变带数量多少不一，多则7～8个带，少则3～4个带（图3-4-3和图3-4-4）。一般规律自上而下可归纳为4个部分：

a顶部是次生石英岩带，有时包含金红石－石英带、绢云母－石英带。

b次生石英岩带以下出现叶蜡石、地开石、高岭石、伊利石等粘土矿物相带，伴有石英、硬水铝石、绢云母等矿物，粘土矿物的主要种类、数量以及上下顺序无固定规律。

c明矾石、黄铁矿出现的富硫带，一般明矾石靠上，黄铁矿偏下，伴有水铝石、刚玉、红柱石、石英等矿物。

d蚀变带最下部往往出现绿泥石、方解石、硬石膏、红柱石，近似于青磐岩化蚀变。蚀变向下逐渐趋弱，成为正常原岩。

为便于研究，将蚀变带的4部分分别称为：①次生石英岩带；②粘土带；③富硫带；④矿下带。其主要矿物组成见表3-4-3。各矿床蚀变带4个部分发育不一定齐全，有的矿床缺少富硫带，有的缺少粘土带，也有蚀变带重复、叠加出现的情况。

图3-4-3 瑞安仙岩明矾石矿床蚀变矿物相垂直分布图

（据浙江省第十一地质大队，略作修改）

图3-4-4 青田山口叶蜡石矿床蚀变矿物相垂直分带图

（据浙江省第十一地质大队，略作修改）

表3-4-3 次生石英岩型矿床蚀变分带及矿物组分

粘土带往往发育一、二种为主的粘土矿物而形成工业矿体，其中常见的矿物组合（矿石自然类型）有伊利石，地开石－伊利石，伊利石－石英，高岭石－地开石，叶蜡石－高岭石，叶蜡石，硬水铝石－叶蜡石，刚玉－红柱石，高岭石－明矾石，明矾石－叶蜡石等。

本亚系列矿床蚀变的另一个特点是呈面型分布，体积巨大，仙岩蚀变带垂厚大于700m，平面面积约1km2。龟湖蚀变面积也近1km2，厚度大于250m。其他矿床蚀变面积间有大小，蚀变带厚在50～200m之间。其蚀变岩石的体积都在10×106～100×106m3之间。

5）蚀变体系的叠加蚀变作用。据陈鹤年研究（1983）

陈鹤年，浙江仙岩明矾石黄铁矿矿床地质特征及成因研究报告，1983。

，本类矿床的次生石英岩蚀变体系经过主体蚀变带的形成阶段和后期叠加蚀变阶段。主体蚀变阶段表现在热液广泛交代长石类矿物（碎屑）和玻璃质组分，形成刚玉、红柱石、硬水铝石、明矾石、叶蜡石、绢云母、地开石、高岭石、石英、黄铁矿、金红石、绿泥石、白钛矿、碳酸盐等矿物，其中部分矿物与交代暗色造岩矿物有关。以上矿物中刚玉、红柱石、硬水铝石，以及部分金红石、石英在高中温下形成，其他大都是中低温环境下形成。后期叠加蚀变阶段，使早期形成的高中温矿物发生退化蚀变，主要是形成各种粘土矿物，早期的叶蜡石、明矾石、地开石也会在一定的酸碱度、氧化还原环境下发生转换。

较为特殊的是仙岩矿区，自明矾石以下的各个蚀变带发育网脉状隐爆角砾岩化，蚀变岩结构由显微变晶结构向下逐渐增粗为花岗变晶结构，石英粒径由小于01 mm增大至01～07 mm，明矾石、黄铁矿矿石加富。矿下带硬石膏－红柱石－石英带顶部有虚脱－空穴现象。深部出现细粒闪长玢岩，均已融入硬石膏－红柱石－石英带成为一体。说明仙岩矿区深部潜火山岩细粒闪长玢岩带来岩浆气液作用和隐爆作用，促成下部蚀变带发生前进式蚀变和热变质现象。这是仙岩矿区有别于其他矿床成矿作用的重要方面。

（二）成矿物化条件

1成矿温度

各蚀变带形成温度有相当的变幅。据陈鹤年（1983）研究仙岩矿区实测和理论分析认为，硬石膏－红柱石－石英相带形成温度区间在355～325℃之间，刚玉－红柱石－石英相带在325～295℃之间，水铝石－明矾石－石英相带为295～200℃，金红石－地开石－石英相带在200～100℃之间。隐爆成矿阶段（明矾石、黄铁矿主要富集期）温度在300～200℃之间。

杨文宗（1990）

杨文宗，浙东南主要非金属矿产成矿规律、预测准则及开发利用前景研究，浙江省地质科学研究所，1990。

综合若干矿床均一法测温和压力估算结果（表3-4-4），各类粘土矿物中石英包裹体测温都在150～200℃之间。

表3-4-4 若干矿床温度测定和压力换算

据Haas Patter（1976）等人的有关资料。

结果表

陆志刚等（1996）认为，次生石英岩型矿床形成于150～350℃条件下，不同矿种的成矿温度大致是：高岭石地开石矿床150～295℃，叶蜡石矿床150～320℃，伊利石矿床150～300℃，刚玉红柱石矿床大于300℃，明矾石黄铁矿矿床200～350℃。

2成矿压力

杨文宗、陆志刚均对一些矿床的成矿压力条件进行过测算，测算结果一般在20×105～140×105Pa和300×105～690×105Pa，换算埋深一般在1km以内。

从诸多矿床剖面中可以看出，仙岩、山口、北山、梁岙等矿床，在次生石英岩带之上，不整合覆盖有新喷发物，足以证明这些矿床是在古地表或近地表环境下形成的。

3成矿溶液的组分

据陆志刚对5处矿床石英流体包裹体液相组分测定结果（表3-4-5），流体的盐度在413%～1088%之间，属中等偏低的盐度。溶液类型有K+-Na+-（Ca2+）- －（Cl－）型，K+-Na+－ 型、Ca2+-K＋ 型，即以重碳酸盐型和硫酸盐型为主，个别有卤化物参与。金属离子以K＋或Ca2＋为主。同一矿床，上部蚀变带盐度低，富K＋、富 ，下部盐度高、富Ca2＋、富 。

表3-4-5 若干矿床液相成分的质量摩尔百分数及溶液类型

4各蚀变相带主要造岩元素地球化学行为

为研究成矿过程中各蚀变相带中主要造岩元素在蚀变交代过程中的地球化学性状，收集整理了杨文宗（1990）、陈鹤年（1983）、陆志刚（1996）资料，列出主要矿床蚀变相带元素迁入、带出的原子数，见表3-4-6。其特征如下：

1）硅：唯有硅帽带（富石英相带、金红石－石英相带）是迁入硅的蚀变带，其他都是硅的携出带。带出量最大的是地开石相带、刚玉－硬水铝石－叶蜡石相带和明矾石－石英相带。

2）铝：硅帽带（富石英相带、金红石－石英相带）是主要的携出铝的相带，其次是黄铁矿－石英相带。其他各蚀变带却是铝的迁入相带，迁入量大的是刚玉－硬水铝石－叶蜡石相带、地开石相带、明矾石－石英相带和叶蜡石相带等。

3）碱金属：多数相带碱金属都是被带出。带入碱金属的相带主要是伊利石－绢云母相带，部分明矾石－石英相带。

4）碱土金属：由于一般原岩中Ca、Mg含量甚低，其在蚀变带中的迁移不占重要位置，仅在仙岩硬石膏－红柱石－石英相带中有较大带出量。其他一些矿床下部的青磐岩化带可能也存在一些迁移，但无分析资料。

5成矿溶液酸碱度和氧化还原环境的估计

根据矿物相与 、pH 值关系，以及蚀变带中元素带进、带出的转换趋势，可以定性地认为矿下带成矿溶液呈弱碱性；进入富硫带，形成黄铁矿、明矾石，溶液转向酸性；粘土带带出碱金属，形成粘土矿物，溶液转向弱酸—弱碱性；次生石英岩带溶液复为酸性（图3-4-5）。矿床总体上是在氧逸度较高的条件下形成的。

图3-4-5 蚀变带溶液酸碱度演变示意图

表3-4-6 主要矿床各蚀变相带相对原岩元素带进带出对比

续表

（三）成矿机理

1硫同位素特征

主要矿床的δ34S值见表3-4-7。

表3-4-7 主要矿床δ34S数据

据不多的数据可以认为，在单一出现黄铁矿的矿床里，硫同位素的δ34S值是低的正值，在＋048%。～＋303‰区间。出现黄铁矿和明矾石（硬石膏）的矿床，硫同位素发生分馏作用。据陈鹤年（1988）设定 的条件下，推算仙岩矿床黄铁矿、明矾石的δ34S数值，与实测值相比较，认为该矿区成矿溶液中 值大致相当于零。说明次生石英岩型矿床亚系列硫源是深源的。

2氢氧同位素特征

（1）石英流体包裹体氢氧同位素

据陆志刚（1996）仙岩、渔塘、宝华山3矿床6个石英样品的氢氧同位素值，依成矿温度换算平衡水的 值和实测的δD值，结果如图。显示矿床成矿溶液中大气降水与岩浆水混合，大气降水比例在316%～676%（表3-4-8，图3-4-6）。

浙江省金属非金属矿床成矿系列和成矿区带研究

浙江省金属非金属矿床成矿系列和成矿区带研究

（2）粘土矿物氢氧同位素

据徐步台等（1991）对8个地开石矿床的17个精选地开石样品氢氧同位素组成（表3-4-9），地开石的δ18O值为39‰～138‰，δD值为－56‰～－67‰（图3-4-7）。在图中样品均分布在大气降水线与地表风化高岭石之间。设定中生代大气降水（δD-40‰，δ18O-63‰）与火山岩（δD-70‰、δ18O+7‰），含水矿物5%，在300℃、250℃和100℃进行水岩同位素平衡交换。地开石样实测值落在100～250℃曲线区间。可以认为地开石成矿溶液相当于水/岩比为01～05时的交换平衡热水，介质的来源是大气降水环流地热水，环流热液温度在（250～100℃），处微酸性氧化环境下。

表3-4-9 浙江地开石粘土矿床氢和氧同位素组成

图3-4-7 浙江地开石粘土矿床δD－δ18O相关图

（据徐步台，1991）

1—地开石粘土；2—水/岩比为1、05、01、001的对应点

以上说明次生石英岩型矿床的成矿溶液水介质大部来自大气降水，岩浆水只占少部分。

3关于成矿环境

分析以上各因素，次生石英岩型矿床的主要成矿环境可归结如下：

1）该亚系列矿床的次生石英岩蚀变带为新喷发物覆盖，表明：①矿床是在地表或近地表环境形成的；②成矿是在火山喷发间歇期间进行的，成矿与成岩基本同时；③成矿火山物质堆积在古地形相对低洼，有滞水汇集的地段，使得大量大气降水渗入堆积物进行深部环流，在温度梯度大的条件下，形成巨厚的蚀变岩体。

2）部分矿床为近火口环境，具有火口粗屑堆积物和断陷堆积，有通道相岩筒、岩脉、岩株。蚀变带体积宠大，分带完整。如仙岩、龟湖、矾山，多为明矾石、叶蜡石矿床。

部分矿床距离火口有一定距离，蚀变分带的下部不完整，厚度较小。多为地开石伊利石矿床。

4成矿时代

次生石英岩型矿床一般均为后阶段火山喷发物所覆盖，其时代当与喷发旋回相同。胡永和（1990）测得仙岩地开石红柱石石英带中隐爆角砾化的明矾石钾－氩稀释法年龄为1007Ma，代表了隐爆叠加矿化的年龄。矾山明矾石样年龄值988Ma，与地质年代基本吻合。

（四）矿床成因类型和成矿模式

1）次生石英岩型矿床属火山间歇期汇水洼地内火山气液－表成热水交代型矿床。仙岩矿区为火山气液－表成热水交代叠加岩浆气液改造矿床。

2）成矿模式如图3-4-8所示。

（五）问题讨论

1粘土带形成不同矿种的条件问题

粘土带成矿种类变化较大，主要有叶蜡石、地开石（高岭石）和伊利石3种，以及它们混合的品种，少数矿床还有埃洛石的出现。绢云母与伊利石还难以准确区分。试将这些矿种形成条件的差异归纳如下（表3-4-10）。

2不同喷发旋回喷发物成矿差异问题

1）明矾石矿多数产在燕山期第Ⅱ旋回西山头期，仅矾山一处属燕山期第Ⅲ旋回，其矿石质量SO3、K2O/Na2O以及Al2O3均优于燕山期第Ⅱ旋回中矿床。

图3-4-8 次生石英岩型矿床区域成矿模式

1—伊利石矿体；2—地开石；3—叶蜡石；4—明矾石；5—黄铁矿；6—金红石；7—次生石英岩带；8—粘土带；9—富硫带；10—矿下带；11—隐爆角砾化；12—早期潜火山岩和通道相岩石；13—后期潜火山岩和通道相岩石；14—热水环流

2）地开石矿多数产在燕山期第Ⅱ旋回中，仅峰洞岩一处属燕山期第Ⅰ旋回。矿石组分性能无大差异，均产有优质地开石，但峰洞岩TiO2特低（009%）,K2O+Na2O偏高（18%）。

表3-4-10 几种粘土矿形成条件的比较

不同喷发旋回产物在成矿作用和矿种上的差异，今后仍可注意探索。

3部分矿床中金异常问题

在部分矿床中曾发现Au异常。仙岩矿区在明矾石黄铁矿带之下的地开石红柱石英相带中有Au异常，垂向宽30～60m，含量平均达152×10-9，最高091×10-6，处在水平破碎带之上，岩石破碎呈角砾状。山口矿区一个样为55×10-9，北山矿区有7个样，最高191×10-9，平均3759×10-9。渡船头伊利石凝灰岩中Au达100×10-9，伴Pb、Zn、Hg、Sb、As高背景值。这几个矿区均位于温州－金华北西向构造带，处在芝溪头、桥头两处变质岩构造天窗附近。Au异常的出现可能与基底岩系赋存较浅，基底矿化向上渗透扩散的影响。也可能与Pb、Zn等矿化有一定联系。仙岩矿区则与隐爆角砾矿化期有关。值得引起注意。

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Ⅲ4沿海成矿带位于丽水－余姚深断裂带以东的浙东火山拗陷带，面积近4万km2。主体范围大致与温州－临海拗陷带相当。

1）本区燕山期岩浆活动强烈，火山岩系最为发育，几乎覆盖全区，形成以括苍山、四明山、雁荡山为中心的几个大型火山喷发区；多数同熔型花岗岩呈同源异相岩体侵入在火山喷发中心。沿海尚有碱性晶洞花岗岩（A型）的出现。喜马拉雅期玄武岩在嵊州一带形成几个小型喷发区，玄武岩火山口附近火山角砾岩中发现有麻粒岩深源包体。区内晚古生代变质地层局部呈岩块或岩片分布在断裂构造带中，如青田芝溪头。

2）区内火山喷发旋回、火山岩相发育齐全，火山岩石类型繁多复杂，火山穹窿构造、破火山构造、火山断陷盆地（或洼地），规模大，相互叠置，尤其是它们与区域构造叠加部位直接控制矿田或矿床分布。

区域构造以断裂为主，北北东、北东及北西向断裂尤为醒目，可能存在东西向基底构造，控制岩浆活动和成矿作用的展布。

3）地球物理场、地球化学场特征。重力场位于庆元－奉化幔坳之东翼，为北北东向布格重力梯度带，29km幔坡等深线与大陆岸线相当。布格重力剩余异常显示若干正值凸起和负值凹陷，呈北东东向和北西向相间排列，显示基底构造和岩浆－构造带的展布。成矿带属于浙东南地球化学省象山－平阳地球化学域（Ⅱ－3）的宁海－温岭地球化学区（Ⅱ－3-1）和温州－苍南地球化学区（Ⅱ－3-2），Pb、Au、Ag、Mo较丰。区域水系沉积物地球化学异常为沿海（温州－镇海断裂以东）Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Cd异常带、金华－象山Cu、Pb、Zn、Ag、As、Au、Sb异常带和衢县—三门湾东段的Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Cd异常区，泰顺－镇海Cu、Pb、Zn异常。

4）沿海成矿带是浙江省非金属矿产最重要的成矿地区，同时也是银、铅、锌、钼等重要有色金属成矿区。成矿系列均与中生代火山－侵入作用有关，主要成矿系列分为：与燕山晚期陆相火山喷发断陷盆地（洼地）边缘断裂有关的成矿亚系列（系列3d），如典型的有五部铅锌矿、大岭口银铅锌矿、后岸银矿等；有与陆相火山喷发－沉积盆地有关的沉积改造型成矿亚系列（系列3c），如孙坑铅锌矿；与燕山期陆相火山作用形成的破火山、火山洼地有关的非金属成矿亚系列（系列4b），如龟湖叶蜡石矿、矾山明矾石矿；与燕山期中酸性—酸性斑岩有关的成矿亚系列（系列5c），如泰顺洋滨斑岩型锡矿；与喜马拉雅期玄武岩喷发期后湖相沉积作用有关的成矿系列（系列10），如浦桥硅藻土矿；以及与第四纪表生风化作用有关的成矿系列（系列11），如寺前高岭土矿等。

5）成矿带的展布特点。Ⅲ4成矿带内共划分6个Ⅳ级成矿亚带（区）。Ⅳ17泰顺－温州成矿亚区，位于平阳－遂昌北西向断裂与温州－镇海北北东向断裂交会处，为一径约60km的白垩纪火山喷发－沉积盆地，其周围沿区域断裂产出众多燕山晚期酸性—碱性花岗岩株，是重要的明矾石、叶蜡石高岭土产区，并是锡、铅、锌矿床（点）分布区。Ⅳ18～Ⅳ22五个亚带平行分布在镇海－温州断裂两侧，均作近东西向延长，环绕白垩纪火山喷发盆地，银铅锌矿床沿边缘断裂充填交代，北部3个亚带还伴有大脉型萤石矿，部分盆地边部产有地开石、明矾石、沸石、珍珠岩等非金属矿床。Ⅲ4矿带是最具浙江特色的火山型金属、非金属矿床产出的地区。