試論我國長江中下游塊狀硫化物礦床成因——以武山礦床為例

房洪峰

（矽比科〈上?！档V業(yè)有限公司 中國 上海 200051）

1 區(qū)域地質(zhì)背景

長江中下游斷裂坳陷帶位于江南背斜雪峰期褶皺帶和皖南加里東地槽褶皺帶以北，武當(dāng)-大別雪峰期褶皺帶以南。西起武漢、大冶，向東經(jīng)九江、安慶、銅陵，直至南京、鎮(zhèn)江一帶，全長大約600 余公里。

長江中下游坳陷帶發(fā)育了厚度達(dá)萬余米的震旦系到三疊系的地層，僅有局部的沉積間斷，反映了該坳陷帶長期穩(wěn)定的沉降史。 海西-印支期，有上地幔物質(zhì)噴出成為下石炭統(tǒng)海相火山巖，同時火山沉積銅、鐵礦床形成。 燕山期，巖漿侵入和火山活動更為頻繁。 火山巖盆地沿斷裂帶發(fā)育，形成一系列的中酸性侵入體，一系列鐵銅礦床隨之產(chǎn)生，并使海西-印支形成的火山沉積礦床受到不同程度的疊加和改造[1-2]。

2 礦床地質(zhì)特征

江西瑞昌武山礦區(qū)位于下?lián)P子斷裂坳陷帶中部向南弧形突出的部位。褶皺構(gòu)造呈東西向。地層出露完整，自北向南依次分布有志留系上統(tǒng)下家橋組、西坑組，泥盆系上統(tǒng)五通組，石炭系中統(tǒng)黃龍組，二疊系下統(tǒng)棲霞組、茅口組，上統(tǒng)龍?zhí)督M、長興組，三疊系下統(tǒng)大冶組和中統(tǒng)嘉陵江組。

礦區(qū)內(nèi)，侵入巖主要有燕山期花崗巖閃長斑巖。 武山銅礦花崗質(zhì)巖體含有韻律環(huán)帶明顯的巖漿鋯石, 早期鋯石年齡145 ±3.9Ma[3]，呈巖株狀產(chǎn)出，面積約0.5 平方公里，平面為橢圓形。

按照礦體產(chǎn)出的空間位置和形成條件，本礦可以分為兩個礦帶（如圖1 所示）。

北礦帶產(chǎn)于中石炭統(tǒng)黃龍組地層中，自下而上有三個礦體，均呈層狀、似層狀，與地層產(chǎn)狀完全一致。 原生礦石礦物主要為黃鐵礦、膠黃鐵礦、白鐵礦、方鉛礦和閃鋅礦等，蝕變改造微弱。

南礦帶受閃長花崗巖體所控制，礦體完全分布在橢圓形巖體周圍的環(huán)形矽卡巖帶內(nèi)，形態(tài)很不規(guī)則，礦石中除了黃鐵礦、黃銅礦和磁鐵礦等金屬礦物外，還常見到矽卡巖礦物，且普遍含鎢、錫、鈾、釩等元素，而它們在北礦帶卻貧乏[3-4]。

3 礦床火山沉積證據(jù)

礦床具有一定的層位，下石炭統(tǒng)地層為碎屑巖相，中石炭統(tǒng)黃龍組地層為碳酸鹽建造。 武山北礦帶以中下石炭統(tǒng)地層作為層狀礦床的圍巖[5]。

圖1

礦體呈層狀、似層狀，順著圍巖層理，穩(wěn)定地產(chǎn)于上述地層中，且礦體隨地層的褶皺而褶皺。

礦石常具有順層條帶狀構(gòu)造。 礦石結(jié)構(gòu)常具有反映同生沉積特征的顯微球粒狀、同心環(huán)帶結(jié)構(gòu)。 礦石一般晶體不甚發(fā)育，晶粒十分細(xì)小，缺乏熱液蝕變現(xiàn)象；與化學(xué)性質(zhì)不活潑的巖石呈多次互層。 此外韻律層理和顯微球粒結(jié)構(gòu)也十分發(fā)育。

武山礦區(qū)北礦帶與含銅黃鐵礦關(guān)系密切的高嶺土巖層已證實母巖為中石炭統(tǒng)海底噴發(fā)形成的火山巖和次火山巖，界于含銅黃鐵礦與五通砂巖之間。

4 關(guān)于海相沉積的分析

海西-印支期， 長江中下游斷裂坳陷帶地殼活動性比較大， 上古生代和三疊紀(jì)地層的總厚度往往超過了2000-3000米，有些地方甚至超過了5000 米。 特別是中石炭世，地殼劇烈沉降沉積了巨厚的碳酸鹽巖[1，2，5]。

近些年來人們對塊狀硫化物，尤其是現(xiàn)代海底熱液礦床的研究，有助于驗證、深化和拓展傳統(tǒng)的塊狀硫化物理論[6]?，F(xiàn)代海洋中Fe、Mn、Cu、Pb、Zn 等金屬的富集，主要與海底火山活動有關(guān)；海底火山沉積作用完全可以形成規(guī)模巨大的礦床；在海底火山活動更為強烈的燕山期，海相火山沉積成礦作用是十分重要的。

5 熱液疊加改造

事實上只認(rèn)識火山沉積作用還是不夠的，大多數(shù)的礦床都在后期受到了不同程度的熱液疊加改造作用[4]。

后期熱液對礦床的疊加改造主要體現(xiàn)在如下的幾個方面：礦石物理性質(zhì)的改變，包括重結(jié)晶、變形和破碎等；礦物相的轉(zhuǎn)化；物質(zhì)組分的重組；熱液疊加和活化轉(zhuǎn)移。

1）礦石物質(zhì)性質(zhì)的改變：早期沉積作用形成的層狀膠黃鐵礦隨著重結(jié)晶作用的增強，逐漸減少，取而代之的是變斑狀的粗晶黃鐵礦的出現(xiàn)[7]。

2）礦物相的轉(zhuǎn)變：黃鐵礦在一定的溫度和硫活度下，揮發(fā)出S2，轉(zhuǎn)化為磁黃鐵礦。

3）活化轉(zhuǎn)移的觀點：成礦物質(zhì)由巖漿侵入熱液帶來，在一定的物理、化學(xué)條件下，發(fā)生水巖作用或者直接沉淀充填成礦。

a）在層狀的含銅黃鐵礦床Au、Ag、Se、Te 等微量元素較高[4]，這正好與國內(nèi)外黃鐵礦型銅礦的熱點一致；

b）δS34都比較集中、正值，而距離零線不遠(yuǎn)[8]，與世界上一般黃鐵礦型銅礦的特征相類似。

6 小結(jié)

1）深大斷裂發(fā)育，有利于海西期火山沉積活動以及成礦作用的進(jìn)行；

2）從志留紀(jì)到中石炭世的厚層碎屑巖沉積以及三疊世的碳酸鹽巖沉積說明了本區(qū)域地殼一直處于連續(xù)下降的階段，為火山沉積活動提供了有利的場所；

3）礦體層狀產(chǎn)出、礦石礦物的條帶狀構(gòu)造、顯微球粒結(jié)構(gòu)以及同心環(huán)帶等沉積成因典型結(jié)構(gòu)的發(fā)育都為海相沉積成因說提供了有利的證據(jù)；

4）燕山期巖漿侵入體對先期形成的層狀礦體進(jìn)行了疊加改造，使得成礦物質(zhì)活化轉(zhuǎn)移并富集；

5）多數(shù)的礦床都在后期受到了不同程度熱液疊加改造作用，證據(jù)包括局部殘留的膠狀黃鐵礦細(xì)小顆粒，重結(jié)晶增大的黃鐵礦顆粒等。

［1］毛景文，等.長江中下游地區(qū)銅金（鉬）礦Re-Os 年齡測定及其對成礦作用的指示[J].地質(zhì)學(xué)報，2004，78（1）：121-131.

［2］顧連興，徐克勤.論長江中、下游中石炭世海底塊狀硫化物礦床[J].地質(zhì)學(xué)報，1986，2：176-189.

［3］丁昕，蔣少涌，倪培，等.江西武山和永平銅礦含礦花崗質(zhì)巖體鋯石SIMS U-Pb 年代學(xué)[J].高校地質(zhì)學(xué)報，2005，11（3）：383-389.

［4］崔彬，楊明銀，詹朝陽.武山銅礦北礦帶黃鐵礦的成因礦物學(xué)研究[J].地質(zhì)與勘探，2002，38（5）：44-48.

［5］徐克勤，朱金初.我國東南部幾個斷裂坳陷帶中沉積（或火山沉積）熱液疊加類銅礦床成因的探討[J].福建地質(zhì)，1978，50（4）：1-68.

［6］Peter M. Herzig, Mark D. Hannington. Polymetallic massive sulfides at the modem seafloor a review[J].ore geology reviews，1995，10（2）：95-115.

［7］顧連興，等.硫化物礦石若干結(jié)構(gòu)及相關(guān)成礦理論研究進(jìn)展[J].自然科學(xué)進(jìn)展，2002，12（2）：146-159.

［8］崔彬.江西九江瑞昌地區(qū)花崗巖類的演化及其控礦作用[J].現(xiàn)代地質(zhì)，1993，7（3）：337-345.