怀集地区位于国家重点成矿区带之一的南岭成矿带南部，该成矿带主体位于华南大陆之华夏板块的中西部，经历了早前寒武纪克拉通、华夏古陆、华南裂谷、华南大陆和滨太平洋大陆边缘5个地质历史演化阶段。该成矿带中NE向断裂十分发育，尤其是深大断裂控制着地壳演化，并与多期次岩浆活动及成矿作用有关，是我国有色、黑色（锰）、稀有、稀土和放射性矿产的重要产地。怀集地区绝大多数矿产形成于花岗岩内、外接触带上，特别是燕山期花岗岩，与南岭乃至华南地区最大规模的成矿作用具有密切的成因关系（华仁民等，2013；毛景文等，2008）。

近年来，我国学者对南岭（华南）地区的成矿时空分布规律（毛景文等，2008），成岩成矿年代学（王登红等，2010；Li et al.，2018；Zhang et al.，2021），区域成矿规律（陈毓川等，2014；Wang et al.，2019），岩浆岩成矿专属性（王登红等，2014；赵正等，2014；黄凡等，2014），成矿流体性质和温压条件，矿床成因、成矿模式（王登红等，2010），成矿环境（Zhu et al.，2021），以及找矿模型、成矿系列、大陆成矿动力学（特别是岩石圈伸展与成矿作用之间的关系）（毛景文等，2004；胡瑞忠，2007）等方面的研究，取得了若干重要进展。通过开展矿区地质调查和1∶5万区矿调工作，在怀集地区岩体与围岩接触带附近发现了多处矽卡岩型磁铁矿、铁多金属矿和矽卡岩—热液脉型多金属矿床。研究人员相继在怀集地区开展了地质找矿与成矿时代研究工作，并取得了一定的成果和进展，如：廖发科（2000）在连阳岩体内发现了硼锡共生矿化新类型；林秀广等（2006）、胡孝奎等（2013）和朱祖良（2007）研究了与连阳岩体有关的铁、铜铅锌矿床的地质特征及找矿潜力；李晶等（2010）对连阳岩体北侧接触带姓坪矽卡岩型钼（铋、钨）多金属矿进行辉钼矿Re-Os法定年，获得辉钼矿模式年龄范围为（92.1±5.2）Ma~（99.7±1.7）Ma，等时线年龄为（97.9±1.9）Ma。但前人并未对成矿流体性质、成矿温度和压力、矿质及流体来源开展过系统研究，研究区花岗岩类的控矿规律尚不清楚。

鉴于此，在前人工作的基础上，对怀集地区典型矽卡岩型铁多金属矿床同位素进行系统地对比分析，探讨矿床成矿物质来源及其与晚白垩世花岗岩之间的关系，进而总结矿区成矿规律和找矿标志，以期为下一步寻找矽卡岩型矿床提供科学依据和找矿方向。

怀集地区位于粤西北，大地构造上属于华夏板块之怀集地块（图1）。西距华夏板块与杨子板块缝合线约70 km，南东距吴川—四会深大断裂约35 km，郴州—怀集深大断裂自研究区西部穿过。

研究区地层出露较全，从古生界到新生界均有分布（图1）。下古生界为一套浅海—半深海相类复理石沉积碎屑岩，受加里东运动的影响而发生区域浅变质和较强变形，但仍保留有原岩层序、组构等沉积特征，以早前寒武纪变质岩系为基底的云开地区及其北西缘一带赋存有金、银、铜、铅、锌等矿产；上古生界为一套局限台地—开阔台地相以及三角洲前缘—滨海碳酸盐岩沉积，其中浅海相碳酸盐岩中赋存有铜、铅、锌等矿产；上三叠—下侏罗统为湖陆交互及湖泊碎屑岩沉积，下白垩统为山麓河流相。新生界仅出露第四系。

怀集地区矽卡岩型铁多金属矿区先后经历了加里东、华力西—印支、燕山和喜马拉雅4个构造旋回，地质构造条件复杂，相继形成了加里东期、华力西—印支期和燕山期褶皱，以及一系列断层和燕山期大型推覆构造，断层走向以NE、NNE、NW和SN向为主，少量为EW向（武警黄金第九支队，2017）。

（1）加里东构造旋回：从奥陶纪开始，发生了加里东造山运动，扬子板块与华夏板块开始碰撞造山，形成一系列轴向为NE向的褶皱和挤压性断层，构成了区内褶皱基底。

（2）华力西—印支构造旋回：在华力西—印支期，研究区处于越北—扬子板块一侧，属于被动陆缘环境。从二叠纪开始，越北—扬子板块向印支—华夏板块俯冲碰撞，发生了强烈的华力西—印支运动，在NW-SE向应力挤压下隆升成山，石炭纪地层发生褶皱变形。在晚三叠世研究区重新接受沉积之前，上古生界和部分下古生界均被剥蚀。

（3）燕山构造旋回：在晚中生代和新生代，研究区处于滨太平洋陆缘活动带，但远离俯冲带。由于太平洋板块对中国大陆板块持续俯冲，此时的构造活动以强烈的构造—岩浆作用和陆内裂陷作用为特点。

（4）喜马拉雅构造旋回：喜马拉雅期构造运动主要为区域性地壳升降、断裂与断块运动，运动方向以垂直升降为主。

区内岩浆活动强烈，以加里东期和燕山期为主，岩浆岩类型主要为侵入岩，火山岩不发育，侵入岩主要分布于连阳岩体的南部和广宁岩体的北端，岩体形成时代分属奥陶纪和白垩纪，以后者为主。研究区花岗岩调查研究程度较低，广宁岩体北缘的大桂山岩体的形成时代尚不清楚，1∶20万阳山县幅将该侵入体的时代定为燕山中期，1∶25万贺州幅将其定为晚侏罗世，1∶5万凤岗等四幅将广宁岩体东部定为晚奥陶世，将广宁岩体西部定为晚侏罗世。前人虽然对连阳岩体开展过一些研究，但对其形成时代和成因仍存在争议，有2种观点：高剑峰等（2005）研究认为连阳岩体形成时间为~140 Ma，成因属于壳源型；付建明等（2013）认为该岩体形成时间为~100 Ma，成因属于铝质A型。张小葛等（2020）研究表明，洽水地区新获得第1侵入次至第5侵入次的年龄为101.8~97.1 Ma，均属早—晚白垩世之交（~100 Ma）侵入岩，花岗岩体的岩性主要为粒度不等的（角闪）黑云母二长花岗岩，少量为黑云正长花岗岩，依据岩性特征及穿切关系的不同可划分为5个侵入次。谢财富等（2017）通过开展系统的LA-ICP-MS U-Pb法精确测年，将燕山期侵入体划分为早白垩世和晚白垩世，并确定了晚白垩世花岗岩年龄为~100 Ma，其中晚白垩世为主体，划分了连阳、三岗山、锅坑花斑岩和大雾山4个序列，其岩性主要为黑云母二长花岗岩，其次为角闪黑云二长花岗岩，少量为黑云母正长花岗岩。

研究区内矿床成因类型主要为矽卡岩型磁铁矿或铁多金属矿，如东园磁铁矿和东坑磁铁矿；少量为矽卡岩—热液脉型铜铅锌多金属矿，如横石铅锌多金属矿、格仔塘铅锌多金属矿、筱鼻磁铁辉铋矿和将军头铁锌多金属矿；极少量为破碎蚀变岩型金多金属矿和银多金属矿，如墩头银铅锌多金属矿和汶塘茶场铁铅锌多金属矿，典型矿床地质特征见表1。

矽卡岩型铁多金属矿多产于晚白垩世花岗岩连阳序列中，以及三岗山序列与连县组白云质灰岩接触形成矽卡岩的部位，少量产于寒武系灰岩透镜体或钙质砂岩与连阳、将军岭等岩体接触部位。本区矽卡岩型或矽卡岩—热液脉型矿床往往显示垂向分带，如将军头铁多金属矿上部为铁锌矿带，深部为产于岩体中的石英脉型辉钼矿带；格仔塘和垃圾顶铅锌多金属矿床上部富铅，中部富锌，下部富铜或富黄铁矿。李晶等（2010）研究发现，连阳岩体北侧姓坪矽卡岩型钼多金属矿床的矿化具有明显的垂直分带现象，表现为：地表是铜铅锌矿体，以黄铜矿、方铅矿和闪锌矿为主，属于中温热液矿物组合；中上部金属矿物以白钨矿、辉秘矿和辉钼矿为主，属于高温热液矿物组合；中下部绝大部分为辉钼矿，偶见白钨矿和辉秘矿，属于高温热液矿物组合。

通过对本区具有代表性的东坑磁铁矿、汶塘茶场铁铅锌多金属矿、将军头铁多金属矿、格仔塘铅锌多金属矿和横石铅锌多金属矿进行流体包裹体观察测试，认为研究区成矿作用主要有2个阶段：（1）高温矽卡岩阶段：根据流体包裹体均一温度比实际成矿温度低40~70 ℃推测得出，流体包裹体形成温度为350~500 ℃；（2）中温热液（硫化物）阶段：形成温度为200~320 ℃，成矿压力为（479~673）×10⁵ Pa，成矿深度为1.59~2.24 km。

对东坑磁铁矿、汶塘茶场铁铅锌多金属矿、将军头铁锌多金属矿、格仔塘铅锌多金属矿和横石铅锌多金属矿共21件样品进行S同位素分析，其中，DP191样品采自白水寨侵入体南缘与地层接触带，DP261样品采自小云雾山组细砂岩与花岗岩接触带，D0112样品采自三岗山岩体与连县组灰岩接触带，D0126样品采自黄石脑侵入体与金鸡组砂岩、连县组白云质灰岩的接触带，DP201样品采自将军头岩体与高滩组砂页岩接触带，样品岩性主要为矽卡岩富硫化物矿石。在玛瑙钵中将样品磨碎至0.075 mm以上再进行测试，检测方法和依据为DZ/T 0184.14-1997《硫化物中硫同位素组成的测定》（中华人民共和国地质矿产部，1998），测试结果记为δ³⁴S_CDT，参考标准为 GBW-04414和GBW-04415（中华人民共和国地质矿产部，1998），分析精度为 ±0.2%（2σ）。怀集地区S同位素测试结果如表2所示。由表2可知：δ³⁴S分布范围为-0.12‰~6.58‰，平均值为3.23‰，峰值出现在3‰~5‰之间，呈现明显的塔式分布，如图2所示。由于矿石中没有硫酸盐，成矿流体中硫绝大多数为H₂S，处于低氧逸度f（O₂）和低pH值环境，黄铁矿的δ³⁴S值近似等于流体的δ³⁴S∑S值，二者均为较小的正值。因此，推断其硫源主要来自深源岩浆源，少部分来自地层海相碳酸盐岩中的硫酸盐物质。

从上述21件S同位素样品中选取具有代表性的13件样品，并采集3件晚奥陶世和11件晚白垩世花岗岩共27件样品进行Pb同位素测试，其中，3件样品采自晚奥陶世花岗岩内部，2件样品采自连阳序列第1侵入次花岗岩内部，2件样品采自连阳序列第3侵入次花岗岩内部，3件样品采自连阳序列第4侵入次花岗岩内部，此外，在连阳序列第5侵入次花岗岩、三岗序列花岗岩、锅坑花斑岩和大雾山序列花岗岩内部各采集1件样品。采用树脂交换法将样品分离，充分晾干后进行同位素测定，检测方法和依据为DZ/T 0184.12-1997 《岩石、矿物中微量铅的同位素组成的测定》（中华人民共和国地质矿产部，1998），测量结果采用标准物质NBS981 进行校正。由表3可知，研究区晚白垩世花岗岩 ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb比值明显较高，而²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb比值中等，由于地壳岩石的铅含量明显高于地幔岩石，花岗岩的Pb同位素比值主要反映地壳源区Pb同位素组成特点，而对地幔物质混合反应不灵敏。上述结果表明，本区地壳的²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb比值均较华南大部分地区地壳高。

将表3中钾长石和矿石的Pb同位素组成数据投影到Pb同位素构造模式图中，结果显示：矿石与钾长石Pb同位素组成数据投点区间相近。在²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb图解［图4（a）］上，投点基本位于上地壳，仅有一个点位于造山带与上地壳之间；在²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb-²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb图解［图4（b）］上，投点基本位于造山带演化线附近。此外，将所有数据以同样方式投在构造环境判别图上，绝大多数矿石Pb同位素组成与晚白垩世花岗岩钾长石Pb同位素组成相似，但矿石的²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb比值总体略低，成矿物质可能主要来源于花岗岩，但成矿时有少量幔源物质的加入（图5）。由于将军头含黄铁方铅闪锌矿石英脉中的方铅矿明显比该矿床的矽卡岩型矿石及其他矿床的硫化物贫放射性成因铅，反映有较多地幔铅的加入，且周边产出较多的闪长岩脉，推测深部花岗岩体中的石英脉型辉钼矿和近地表的石英脉型铅锌矿主要与闪长岩脉有关。

在研究区采集与晚白垩世花岗岩有关的代表性矿床石英流体H、O同位素共4件样品进行测试，样品分别采自白水寨侵入体南缘与地层接触带、将军头岩体与高滩组砂页岩接触带、大桂山岩体的外围，以及三岗山岩体与连县组灰岩接触带，岩性主要为矽卡岩富硫化物矿石、含硫化物石英脉和方解石脉。将挑选好的0.38 mm方解石样品通过低温（100~120 ℃）烘烤，去除矿物中吸附水和次生流体包裹体，检测方法和依据为DZ/T 0184.19-1997《水中氢同位素锌还原法测定》（中华人民共和国地质矿产部，1998），测试结果如表4所示。将表4中数据投影到流体H、O同位素组成图解（图6）中，除将军头铁多金属矿床之外，全部落入岩浆水范围，表明成矿热液主要来源于岩浆水。将军头铁多金属矿床的样品落在岩浆水与变质水界线处，揭示有部分寒武纪地层中的变质水加入成矿流体。

本次在连阳序列、三岗山序列、锅坑花斑岩和大雾山序列内分别选取晚白垩世中粒斑状黑云二长花岗岩、细中粒斑状角闪黑云二长花岗岩、中粒斑状黑云二长花岗岩、细中粒含斑黑云二长花岗岩、细粒含斑黑云二长花岗岩、细粒多斑黑云母二长花岗岩、细粒斑状黑云母二长花岗岩、锅坑花斑岩、细粒多斑黑云母正长花岗岩和中粗粒斑状黑云母正长花岗岩共10件样品，采用等离子质谱仪（ICP-MS）进行微量元素分析，晚白垩世花岗岩体微量元素含量见表5。由表5可知，连阳序列钨钼族元素W、Sn、Bi和Mo含量较高，整体高于花岗岩维氏值，最高含量分别是维氏值的11倍、2.86倍、673倍和8.92倍，平均值是维氏值的2.91倍、1.89倍、67.2倍和1.87倍。放射性元素U、Th含量也较高，U最高含量是维氏值的9.34倍，平均值是维氏值的4.18倍；Th最高含量是维氏值的4.06倍，平均值是维氏值的2.53倍，属于富U、Th花岗岩。三岗山序列没有明显的成矿元素富集，但含闪长质包体和闪长质岩脉中的Cu、Zn含量较高。锅坑花斑岩钨钼族元素W、Sn和Bi含量较高，W最高含量是维氏值的29.8倍，平均值是维氏值的16.6倍；Sn最高含量是维氏值的7.7倍，平均值是维氏值的6倍；Bi最高含量是维氏值的114倍，平均值是维氏值的83倍；U、Th含量稍高，是维氏值的2倍。大雾山序列成矿元素含量在正常范围内波动。

三岗山序列和连阳序列晚白垩世花岗岩有利于形成矽卡岩型磁铁矿。三岗山序列闪长岩脉发育部位有利于形成热液脉型铜铅锌多金属矿床。连阳序列特别是晚期单元富含U、Th和K元素，为产高热花岗岩，能够为成矿流体的循环对流提供热能，有可能形成铀、钍矿床。另外，连阳序列还富含有W、Sn、Bi和Mo元素，已发现钨、锡、铋、钼矿床或矿化现象，因此下一步在连阳岩体中要加强铀、钍、钨、锡、铋及钼矿床的找矿工作。锅坑花斑岩W、Sn和Bi含量较高，为区内最高者，岩体西侧600~700 m处已发现墩头银多金属矿点，属于破碎蚀变带型矿床，今后应加强钨、锡和铋矿床的找矿工作。

（1）研究区典型矽卡岩型铁多金属矿床S同位素特征表现为均一化程度高，呈明显的塔式分布，离散程度一般，与晚白垩世花岗岩基本一致，反映其来源主要为深源岩浆硫；Pb同位素特征反映出成矿物质可能主要来源于花岗岩，但成矿时有少量幔源物质的加入；H、O同位素特征反映出成矿热液主要来源于岩浆水。

（2）矽卡岩型铁多金属矿床成矿时代与晚白垩世花岗岩成岩时代基本一致。李晶等（2010）对连阳岩体北侧接触带姓坪矽卡岩型钼（铋、钨）多金属矿进行辉钼矿Re-Os法测年，结果表明辉钼矿模式年龄范围为（92.1±5.2）~（99.7±1.7）Ma，等时线年龄为（97.9±1.9）Ma，与连阳岩体花岗岩主体年龄一致，表明成矿与岩体的形成具有密切关系。

（3）矽卡岩型矿床的形成对不同时代的地层具有一定的选择性。如：寒武系水石组中沉积了铁多金属矿物质，后期经过热液活动改造成矿，为区内多个中小型铁矿床的成矿提供了部分成矿物质来源。铅锌银多金属矿主要赋存在桥源组中或其附近，如格仔塘铅锌矿和横石铅锌矿等。

怀集地区是广东省重要的铁、铅、锌、铜等多金属成矿带。区内侵入岩呈岩基、岩株或岩脉广泛分布，与其有关的磁铁矿、有色金属（铅、锌、铋、铜、金、银等）矿产分布于岩体中或其接触带附近，成矿地质条件十分有利。围绕本区主要矿种和矿化类型，通过对比分析区内成矿地质背景、矿（化）点特征和化探综合异常特征等找矿信息，发现了19处矿化点，其中西瓜尾金银铅多金属矿点、高鹿洞铅锌银多金属矿点和怀集县墩头银多金属矿点具有深入开展工作的前景。由此可见，调查区找矿前景乐观，具有一定的找矿潜力。综上所述，认为该区下一步找矿方向如下：

（1）晚白垩世花岗岩，尤其是连阳序列和三岗山序列花岗岩是寻找矽卡岩型铁多金属矿床的重要标志。部分产于晚白垩世的矽卡岩—热液脉型矿床往往伴生有大量的石英脉、闪长（玢）岩脉和花岗斑岩脉，可作为找矿标志之一。围岩碳酸盐岩以及花岗岩与围岩接触带也是该区找矿的重要因素。

（2）区内断裂发育，是成矿和找矿的重要标志。首先，岩体与围岩的接触带是区内极为重要的控矿和容矿构造，其接触部位往往是矽卡岩化和多金属矿化形成的有利部位；其次，岩体附近的构造破碎带，特别是近SN向断裂，是寻找铋、金、银、铅锌等多金属矿的有利部位；此外，与花岗岩接触的碳酸盐地层，尤其是寒武系水石组与晚白垩世内外接触带、捕虏体是找矿有利部位。

（3）通过本次化探工作，在怀集地区圈定出化探综合异常10处，这些异常具有明显的规律性，异常规模越大，分带性越明显，产于内外接触带的异常主要为已知矿体或矿化矽卡岩引起，二者在分布上相吻合，其元素组合与矿床的矿物组合相一致。

（1）研究区内与晚白垩世花岗岩有关的矽卡岩型矿床多产于连阳序列以及三岗山序列与连县组白云质灰岩接触形成矽卡岩的部位，少量产于寒武系灰岩透镜体或钙质砂岩与连阳、将军岭等岩体接触部位。通过对比花岗岩钾长石和矿石硫化物Pb同位素，结合铅构造模式图解及其参数，认为铅源与岩浆作用密切相关，整体上显示成矿物质可能主要来源于花岗岩，但成矿时有少量幔源物质的加入。

（2）研究区典型矿床S同位素特征表明，硫主要来自深源，少部分来自地层海相碳酸盐岩中的硫酸盐物质；H、O同位素组成特征表明，成矿热液主要来源于岩浆水，将军头铁多金属矿床的样品落在岩浆水与变质水界线处，揭示有部分寒武纪地层中的变质水加入成矿流体。

（3）S、Pb、H和O同位素数据表明，燕山期怀集地区大规模构造—岩浆活动与围岩不断接触的过程中，伴随着热液接触交代作用，为成矿物质从围岩中析出提供了热源和矿质来源，并使地层中的成矿物质活化迁移，在有利的接触带构造部位沉淀析出和富集，从而形成矽卡岩型多金属矿床。