淮北地區(qū)矽卡巖型鐵銅礦床控礦條件分析與成礦模式*

(安徽省勘查技術(shù)院,安徽蚌埠233005)

淮北地區(qū)矽卡巖型鐵銅礦床控礦條件分析與成礦模式*

(安徽省勘查技術(shù)院,安徽蚌埠233005)

汪青松

淮北地區(qū)位于安徽省北部,是重要金屬成礦區(qū)之一。地質(zhì)構(gòu)造單元?dú)w屬華北陸塊,其矽卡巖型礦床的控礦條件和成礦模式既與華北地區(qū)邯邢式接觸交代型鐵礦床相似而又有區(qū)別。邯邢式鐵礦主要圍巖地層為奧陶系,礦石成分簡單,以磁鐵礦為主?；幢钡貐^(qū)部分礦床具有這一特征,而另一部分礦床的特征與此有較大差異:圍巖地層為寒武系,礦石成分復(fù)雜,以鐵銅礦為主,并含有金、鉬等其它有益元素,巖體分叉侵入,多層成礦,礦體產(chǎn)于燕山中期石英二長閃長玢巖與寒武系中上統(tǒng)內(nèi)接觸帶及正接觸帶,鎂質(zhì)矽卡巖較發(fā)育,含銅矽卡巖可見于外接觸帶。為了與邯邢式鐵礦區(qū)別,稱其為前常式鐵銅礦。本區(qū)矽卡巖型礦床的賦礦層位為中上寒武統(tǒng)-下奧陶統(tǒng)。其中,寒武系鐵礦比例43.39%、銅礦比例92.67%、金礦比例100%,奧陶系鐵礦比例56.61%、銅礦比例7.33%。本文在介紹地質(zhì)背景的基礎(chǔ)上、較系統(tǒng)地分析了控礦條件和成礦模式,提出了巖漿侵入活動(dòng)中心(或活動(dòng)帶)與寒武系接觸帶為重點(diǎn)找礦方向的觀點(diǎn),并明確指出遠(yuǎn)離侵入中心(帶)的巖床,其成礦性差。文中還介紹了覆蓋區(qū)識(shí)別巖漿侵入活動(dòng)中心(或活動(dòng)帶)的方法。

鐵銅礦;控礦條件;成礦模式;找礦方向;安徽

1 前言

淮北地區(qū)位于安徽省北部,在淮北市、宿州市、濉溪縣、蕭縣一帶不僅有豐富的煤炭資源,還是重要金屬成礦區(qū)之一。徐州-宿縣、永城-渦陽近南北向成礦帶和永城-宿縣東西向成礦帶交匯于此。區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)鐵、鐵銅及銅金礦床18處,以小型為主,中型礦床有5處,均以富礦為主。已查明鐵礦資源量1.35億噸,共生銅礦約15萬噸,共、伴生金礦約24噸。隨著對(duì)礦產(chǎn)資源需求的不斷加大,安徽省已將該區(qū)列為重點(diǎn)勘查區(qū)[1]。近年來投入了較多的勘查資金,有多個(gè)勘查項(xiàng)目在該區(qū)實(shí)施,筆者承擔(dān)的《淮北市前常-徐樓地區(qū)鐵銅礦產(chǎn)資源預(yù)查及覆蓋區(qū)綜合找礦方法研究》是安徽省重點(diǎn)地質(zhì)勘查基金項(xiàng)目。其目標(biāo)任務(wù)是開展綜合找礦方法研究,為覆蓋區(qū)找礦提供行之有效的勘探方法。投入了較多的地質(zhì)研究和物探工作,取得了較好的成果。

在項(xiàng)目實(shí)施過程中,地質(zhì)研究工作發(fā)揮著重要作用?？氐V條件是勘查工作布署的前提,成礦模式是鉆探驗(yàn)證的理論基礎(chǔ)。在全面分析控礦條件和成礦模式的基礎(chǔ)上,才能把準(zhǔn)找礦方向,為成礦預(yù)測、物探資料解釋、確定鉆探驗(yàn)證井位提供地質(zhì)依據(jù),才能取得成果。

近年來,前人在該區(qū)開展的金屬礦床研究工作較少,僅有的少量研究工作集中在三鋪地區(qū),缺乏對(duì)整個(gè)淮北地區(qū)的矽卡巖型鐵銅礦床的成礦模式研究工作。

據(jù)天津地質(zhì)礦產(chǎn)研究所沈保豐等研究成果,華北陸塊是我國重要鐵礦資源分布區(qū)。邯邢式接觸交代型鐵礦床是區(qū)內(nèi)僅次于(火山)沉積變質(zhì)型鐵礦的另一重要類型鐵礦床[2]?；幢钡貐^(qū)地質(zhì)構(gòu)造單元?dú)w屬華北陸塊,研究該區(qū)矽卡巖型鐵銅礦床控礦條件和成礦模式,可為華北地區(qū)開展新一輪礦產(chǎn)勘查提供更多的參考資料和有益的提示。

本區(qū)位于華北地臺(tái)南緣,以古生代地層為主,受北北東-近南北向構(gòu)造控制,燕山期巖漿巖發(fā)育,地質(zhì)概況參見圖1。

圖1 安徽省淮北地區(qū)基巖地質(zhì)構(gòu)造圖圖Fig.1 Geological-structuralmap of bedrocks of Huaibei area,A nhuiprovince

2 地質(zhì)概況

2.1 地層

本區(qū)屬于華北地層區(qū)淮河地層分區(qū)淮北地層小區(qū)。地表大部分被新生代地層所覆蓋。主要地層有下元古界、寒武系、奧陶系、石炭系和二疊系。

下元古界變質(zhì)巖系是本區(qū)結(jié)晶基底。上元古界震旦系以石英砂巖、泥質(zhì)灰?guī)r、砂巖、頁巖為主。寒武系分布廣泛,主要巖性為條帶狀白云質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r、粉砂質(zhì)頁巖、頁巖等。奧陶系為灰?guī)r和白云巖。石炭系-二疊系是區(qū)內(nèi)產(chǎn)煤地層,主要巖性為灰?guī)r、砂巖、頁巖及煤層。

2.2 構(gòu)造

本區(qū)大地構(gòu)造位置屬于中朝準(zhǔn)地臺(tái)淮河臺(tái)坳淮北陷褶斷帶[3]。以北北東-近南北向構(gòu)造為主。古生代地層在印支-燕山早期構(gòu)造活動(dòng)中形成了一系列近南北-北北東向相互平行的密集弧形褶皺構(gòu)造帶和斷裂構(gòu)造。東西向符離集斷裂是區(qū)內(nèi)最重要的區(qū)域性斷裂構(gòu)造,阻止了近南北-北北東向構(gòu)造帶的向南延伸。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)有東西向及北北東-南北向巖漿巖帶。其中,東西向巖漿巖帶呈串珠狀分布在符離集斷裂附近,有謝廟、柴洼、岳集、鄒樓、陳老家、百善集、三鋪-前常等巖體。北北東-近南北向巖漿巖帶自西往東有永城背斜巖漿巖帶的旗桿樓、大王莊、鄒樓、岳集、謝廟巖體,蕭縣背斜巖漿巖帶的李莊、丁里、徐樓、百善、鐵佛寺巖體,皇藏峪復(fù)背斜西翼的斑井、王場、刁山集、三鋪、演禮寺等巖體。

巖體普遍具有順層侵入特征,多層分布。在巖漿侵入寒武系和奧陶系地層后,常沿地層薄弱面(巖性界面、層間裂隙面)侵入至很遠(yuǎn)的地方,形成巖床,部分主巖體已相互連接,形成大型巖床,在鐵佛寺-徐樓地區(qū)其分布面積已達(dá)數(shù)百余平方千米。

區(qū)內(nèi)主要巖漿巖形成于燕山中晚期,有多次侵入活動(dòng)。燕山中期第一次侵入規(guī)模最大,分布最廣,以閃長玢巖、石英閃長玢巖、石英二長閃長玢巖為主,與區(qū)內(nèi)鐵、銅、金等礦產(chǎn)關(guān)系最為密切。

3 控礦條件分析

3.1 地層的控礦作用

本區(qū)矽卡巖型銅、鐵、金礦的賦礦層位為中上寒武統(tǒng)——下奧陶統(tǒng)。參見淮北地區(qū)已探明儲(chǔ)量鐵、銅等金屬礦床一覽表(表1)。

下奧陶統(tǒng)蕭縣組為含鎂適量的鈣鎂碳酸鹽巖類地層,易于交代,對(duì)形成鐵礦有利,是矽卡巖型單一鐵礦的主要賦礦層位。據(jù)表1計(jì)算,奧陶系鐵礦比例為56.61%,銅礦比例7.33%,不含金礦。

中上寒武統(tǒng)徐莊組——風(fēng)山組為富鎂碳酸鹽巖類地層,成礦物質(zhì)豐富,對(duì)形成鐵、銅、金礦等成礦有利,是矽卡巖型鐵銅礦和銅金礦的主要賦礦層位。據(jù)表1計(jì)算,寒武系鐵礦比例為43.39%,銅礦比例為92.67%,金礦比例為100%。

3.2 構(gòu)造的控礦作用

北北東向構(gòu)造控制了徐(州)-宿(州)四級(jí)成礦帶和永(城)-渦(陽)四級(jí)成礦帶的展布方向。北北東向與東西向構(gòu)造交匯區(qū)是控制五級(jí)成礦單元(礦田)的主要構(gòu)造,形成了南部前常、徐樓、鄒樓、趙集四個(gè)成礦遠(yuǎn)景區(qū)或礦田,北部形成了王場、旗桿樓二個(gè)成礦遠(yuǎn)景區(qū)或礦田。

背斜核部及傾沒端、短軸背斜應(yīng)力集中,裂隙發(fā)育,易于交代成礦,是控制礦床、礦體的重要構(gòu)造。如鄒樓、石樓鐵礦床。

表1 淮北地區(qū)已探明儲(chǔ)量鐵、銅等金屬礦床一覽表Table 1 Proved reserves of Fe,Cu and A u in deposits of Huaibei area

捕虜體接觸帶構(gòu)造及其層間裂隙,圍巖中物質(zhì)與巖體中物質(zhì)能充分發(fā)生交代成礦作用,是前常地區(qū)主要控礦構(gòu)造。如劉樓銅鐵金礦床。

3.3 巖漿巖的控礦作用

區(qū)內(nèi)主要為中性閃長巖-石英二長閃長巖雜巖系,均為鈣堿性巖,里特曼指數(shù)為δ1.94～3.00,為同源巖漿分異產(chǎn)物,中-淺成侵入巖。其次,為少量基性巖、中酸性巖及酸性巖。

3.3.1 巖石類型、化學(xué)成分與成礦的關(guān)系

SiO2弱過飽和過堿性的閃長玢巖、石英閃長玢巖類以徐樓巖體為代表,副礦物以磁鐵礦、鋯石、磷灰石為其組合特征,含量較高,其余均低。微量元素均不高,僅親鐵元素T i含量較高,其次為V,余均低。主要成礦類型為矽卡巖型單一鐵礦。

SiO2弱過飽和過堿性的石英二長閃長玢巖類以三鋪巖體為代表,副礦物以磁鐵礦、鋯石、榍石、磷灰石為其組合特征,含量較高。微量元素以親鐵元素為主,T i、V、Cr含量較高;親硫元素Cu含量最高,其余均低;親氧元素Ba含量高,其余均低。主要成礦類型為矽卡巖型銅鐵礦及銅金礦床,規(guī)模較大,礦種多。除鐵、銅、金外,還有鎢、鉬。

3.3.2 巖體產(chǎn)狀與成礦的關(guān)系

似層狀巖體(巖床)礦體產(chǎn)于主巖體上隆區(qū)似層狀分叉侵入的巖枝接觸帶中,多層礦體。主巖體接觸帶成礦較差。

蘑菇狀巖體周邊似層狀巖枝順層侵入圍巖,礦體產(chǎn)于接觸帶附近或內(nèi)接觸帶中,多層礦體。

3.3.3 巖漿侵入中心(帶)與成礦的關(guān)系

由圖1可以看出,在近南北-北北東向區(qū)域構(gòu)造帶和東西向區(qū)域構(gòu)造帶內(nèi),均有巖漿巖帶存在。在上述兩構(gòu)造帶交匯區(qū)均有巖漿侵入中心存在。已知礦床均分布于巖漿侵入中心和巖漿巖帶內(nèi)。巖漿侵入中心(帶)外的巖床分布區(qū)未發(fā)現(xiàn)礦床,近期施工的“火01”和“柳01”鉆孔均揭穿了主巖體下接觸帶,巖石蝕變均很弱,都未見礦化。而位于中心(帶)的鉆孔見礦情況則良好(表2)。

表2 淮北地區(qū)近期鉆探見礦情況統(tǒng)計(jì)表Table 2 Appearance of ores in drill holes in the recent drilling in Huaibei area

巖漿順層侵入不利于與圍巖發(fā)生交代作用,遠(yuǎn)離中心(帶)后,其攜帶成礦物質(zhì)的能力也大為減弱,成礦最差。此類隱伏巖床區(qū)內(nèi)廣泛分布。利用磁場測量等物探方法可以識(shí)別巖漿巖中心(帶)。

巖漿巖帶磁異常呈串珠狀分布,成礦好。巖漿侵入中心磁異常規(guī)模大、強(qiáng)度高,如果巖漿活動(dòng)期次多,磁異常形態(tài)復(fù)雜,成礦則好,如前常地區(qū);如果巖漿活動(dòng)期次少,磁異常形態(tài)簡單,成礦則差,如鐵佛寺地區(qū)。參見淮北部分地區(qū)地磁化極異常分布圖(圖2)。

4 成礦模式分析

本區(qū)主要成礦模式有2種,分別是“邯邢式”鐵礦和“前常式”鐵銅礦(銅金礦),參見成礦模式示意圖。

圖2 安徽省淮北地區(qū)基巖地質(zhì)構(gòu)造圖圖Fig.2 M ap show ing distribution of magnetic polarization anomalies in part of Huaibei area

圖3 淮北地區(qū)鐵銅礦成礦模式示意圖Fig.3 Schematic map show ing Fe and Cu metallogenic model in Huaibei area

4.1 邯邢式鐵礦

為本區(qū)鐵礦主要類型,與華北地區(qū)邯邢式鐵礦極為相似。以石樓鐵礦為代表,鐵礦體產(chǎn)于奧陶系下統(tǒng)蕭縣組(次為馬家溝組)鈣鎂碳酸巖與鈉化閃長玢巖、含石英閃長玢巖主巖體上隆區(qū)頂部外接觸帶似層狀巖枝的上、下接觸帶中。主巖體上隆區(qū)接觸帶成礦較差,主巖體外接觸帶的似層狀巖枝上下接觸帶成礦較好,并具多層侵入,多層成礦的特點(diǎn)。礦體呈似層狀、透鏡狀,傾角平緩;礦體個(gè)數(shù)較少,一般較集中。與成礦有關(guān)的巖體巖石鈉化強(qiáng)烈,退磁明顯,密度降低,矽卡巖一般不大發(fā)育。礦石類型、組分及伴生元素較簡單。

4.2 前常式鐵銅礦(銅金礦)

為本區(qū)鐵銅礦主要類型,在巖體形態(tài)、礦體產(chǎn)出部位和礦種方面均與邯邢式鐵礦有較大的區(qū)別,而與大冶式鐵銅礦有所相似,為了區(qū)別,取名為前常式鐵銅礦。前常式礦床且以鐵銅為主,并有同體共生金礦或伴生金礦。以前常鐵銅礦為代表,礦體產(chǎn)于石英二長閃長玢巖與寒武系中上統(tǒng)(次為奧陶系蕭縣組)富鎂碳酸鹽巖內(nèi)接觸帶及正接觸帶,鎂質(zhì)矽卡巖較發(fā)育,含銅矽卡巖可見于外接觸帶。但在秦樓、楊橋孜等地,石英二長閃長玢巖與寒武系中上統(tǒng)接觸,僅有少量磁鐵礦體,主要為銅、金礦,并有異體共生的鉬礦或鎢礦。

與成礦有關(guān)的巖體具分叉侵入,多層成礦的特點(diǎn)。礦體多呈透鏡狀,次為似層狀,扁豆?fàn)?礦體形態(tài)變化大。與成礦有關(guān)的巖體巖石堿質(zhì)交代蝕變強(qiáng)烈,退色退磁現(xiàn)象明顯,鈉化程度較低,主要為鉀化。礦石類型、組分及伴生有益元素較復(fù)雜。

5 找礦方向

依據(jù)控礦條件分析和成礦模式,確定了巖漿侵入活動(dòng)中心和構(gòu)造巖漿帶內(nèi)的巖體與寒武系接觸帶為重點(diǎn)找礦方向。

(1)鄒樓地區(qū)為巖漿侵入中心。找礦方向一是環(huán)形磁異常邊部主巖體下接觸帶,圍巖為寒武系,主要礦種為鐵銅礦。二是環(huán)形磁異常中心部位,在復(fù)式巖體內(nèi)部尋找熱液型礦床。

(2)徐樓地區(qū)處于北東向重磁異常帶上。在殷莊-石樓-雙莊-邱圩子一線,推測為深斷裂控制的巖漿巖帶。找礦方向是該帶中心部位主巖體上下接觸帶,圍巖為寒武系和奧陶系,主要礦種為鐵銅礦。翟橋01孔,深930 m,在873.68 m處揭穿主巖體,進(jìn)入寒武系地層,見有銅礦化,證明該區(qū)確有找礦遠(yuǎn)景。

(3)后馬場-吳窯地區(qū)處于近南北向重磁異常帶上,推測為深斷裂控制的巖漿巖帶。找礦方向是巖體與寒武系地層的接觸帶,主要礦種為銅、金礦,次要為鐵礦。此外,還具有鎢、鉬、鉛礦和銅鎳的成礦地質(zhì)條件。

(4)前常地區(qū)為三鋪巖體分布區(qū),屬于重要巖漿活動(dòng)中心。在巖體西南接觸帶發(fā)現(xiàn)了三鋪、前常和前常東鐵銅礦床。在捕虜體內(nèi)及其接觸帶上發(fā)現(xiàn)了劉樓、陳莊鐵銅礦,在巖體北接觸帶東段發(fā)現(xiàn)秦樓銅金礦。該巖體成礦條件極好。找礦方向是巖體北接觸帶、捕虜體和西南接觸帶,其中巖體南北兩側(cè)的下接觸帶為找礦重點(diǎn)。北接觸帶礦種為鐵、銅、金、鎢、鉬礦,捕虜體礦種為鐵、銅、金礦,西南接觸帶礦種為鐵、銅、金礦。在巖體北接觸帶施工“水01”孔,深901.7 m,在778 m處巖體下接觸帶附近,發(fā)現(xiàn)了0.7 m致密塊狀黃鐵礦體,有銅和磁鐵礦化,還有井中激電異常和巖石化學(xué)Cu、A u、Co等元素異常。

此外,本區(qū)北部的旗桿樓、王場等地,也是邯邢式鐵礦遠(yuǎn)景區(qū)。

利用重力、磁法、可控源音頻大地電磁(CSAM T)等物探方法組合能有效確定巖漿侵入中心(侵入帶)及巖體接觸帶部位,也能準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)巖體中的捕虜體。

6 結(jié) 論

(1)淮北地區(qū)矽卡巖型礦床的控礦條件和成礦模式既與華北地區(qū)邯邢式接觸交代型鐵礦床相似而又有區(qū)別,既可形成邯邢式矽卡巖型鐵礦,又能形成前常式矽卡巖型鐵銅礦和銅金礦。

(2)區(qū)內(nèi)矽卡巖型礦床賦礦層位為中上寒武統(tǒng)-下奧陶統(tǒng)。奧陶系是矽卡巖型單一鐵礦的主要賦礦層位,寒武系是矽卡巖型鐵、銅、金礦的賦礦層位。

(3)巖漿巖分布受區(qū)域構(gòu)造控制。燕山中期閃長玢巖、石英閃長玢巖、石英二長閃長玢巖與區(qū)內(nèi)鐵、銅、金等礦產(chǎn)關(guān)系最為密切。已知礦床均分布于巖漿侵入中心和侵入帶內(nèi)。巖漿順層侵入至遠(yuǎn)離中心(帶)形成的巖床不利于成礦。

(4)背斜核部及傾沒端、短軸背斜、捕虜體接觸帶構(gòu)造以及層間裂隙是控制礦床、礦體的重要構(gòu)造。其中,捕虜體接觸帶成礦已有相當(dāng)規(guī)模,具有找礦潛力。

(5)目前,淮北地區(qū)金屬礦勘探還未把寒武系作為重點(diǎn)。下一步找礦方向是巖漿侵入活動(dòng)中心和侵入活動(dòng)帶的巖體與寒武系接觸帶。巖漿侵入中心(帶)以外的巖床分布區(qū)成礦較差。

(6)利用綜合物探方法在覆蓋區(qū)可識(shí)別巖漿侵入活動(dòng)中心和巖漿巖活動(dòng)帶。

[1] 黃步旺,陸三明.安徽省新一輪鐵礦勘查的幾點(diǎn)思考[J].安徽地質(zhì),2008(2):5-8.

[2] 沈保豐,翟安民,苗培森,等.華北陸塊鐵礦床地質(zhì)特征和資源潛力展望[J].地質(zhì)調(diào)查與研究,2006,29 (4):244-252.

[3]安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局.安徽省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京:地質(zhì)出版社,1987.

Analysis on ore-controlling conditions and metallogen ic model of skarn type Fe and Cu deposits in Huaibaiarea

WAN G Q ing-song
(Geolog ical Exp loration T echnolog ies Institute of A nhui P rovince,B engbu A nhui p rovince233005,China)

Located in North A nhui province,Huaibei area is one of the important metalm imeralized districts.The geologic structural unit of the area belongs to North China continental block,in which the ore-controlling conditions and metallogenic model of skarn type deposits are sim ilar to but a little different from those of Handan-Xingtai contact metasomatic type iron deposits.The wall rocks of Handan-Xingtai type iron deposits mostly are O rdovician strata,the composition of ores is simple,being dom inated by magnetites.A part of deposits in Huaibei area have the same characteristics show ing in Handan-Xingtai type deposits.But the other part of deposits in Huaibei area has quite different characteristics.The wall rocks of deposits are Cambrian strata,the ores have complicated composition,being dom inated by iron and copper ores containing gold, molybdenum and other available elements.The igneous bodies are shown as bifurcating intrusions causing to from multilayered m ineralizations.The ore bodies are occurred in contacts and endocontacts between m iddle Yanshan quartz monzodiorite porphyries and m iddle and upper Cambrian,w ith developing of magnesium skarns and Cu-bearing skarns in exodontists.In order to distinguish from Handan-Xingtai type iron deposits,the deposits in Huaibei area are named asQ ianchang type skarn iron-copper deposits.The orebearing horizons are upper Cambrian-low O rdovician,in which the Cambrian iron ores make up 43.39%,copper ores 92.67%and gold ore 100%;the O rdovician iron oresmake up 56.61%and copper ores 7.33%.Basing on the study on geological background of skarniron-copper deposits in Huaibei area,the paper systematically analyzed orecontrolling conditions and metallogenic model for the deposits in Huaibei area,proposed that the contacts between magma intrusion center(belt)and Cambrian strata may be consideredasthemajorore-prospectingtargetsandclearlypointedoutpoor m ineralizations of sills located far away from intrusion center.In addition,the way to recognize magma intrusion center in the area w ith overlying strata was introduced.

iron-copper deposits;ore-controlling conditions;metallogenic model; prospecting target;A nhui province

book=103,ebook=71

P618.2

A

1671-4814(2010)02-103-09

2009-10-13

汪青松(1959～),男,安徽樅陽人,學(xué)士學(xué)位,高級(jí)工程師,長期從事地質(zhì)礦產(chǎn)物探勘查工作。