篦子溝礦銅床2號礦體地質(zhì)特征及成因探討

牛衛(wèi)紅

(山西省晉城市地質(zhì)工程院，山西晉城 048000)

0 引言

中條山篦子溝銅礦床中的2號礦體是胡篦型礦床中規(guī)模最大、礦化最強的礦體，礦體賦存在特定的地層中，并嚴格受地層的控制。本文通過對2號礦體底部基性侵入巖的研究，發(fā)現(xiàn)2號礦體不僅具備胡篦型礦床沉積變質(zhì)的特征，而且還具有熱液礦床的特征。兩種地質(zhì)作用的疊加，使2號礦體在胡篦型礦床中成為礦化最強的礦體。現(xiàn)就其地質(zhì)特征和成因作一簡述。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

中條山地區(qū)是我國著名的銅礦集中區(qū)，也是主要銅礦生產(chǎn)基地之一。銅礦床主要賦存在前寒武系不同地層構造單元之內(nèi)，礦床類型多樣，礦點甚多。已知特大型銅礦床1處，中～大型銅礦床5處，小型銅礦床10余處，礦點及礦化點達數(shù)十處。主要類型有銅礦峪型、胡篦型、橫嶺關型和落家河型四種。胡篦型礦床包括篦子溝、桐木溝、南河溝和老寶灘等礦區(qū)(見表1)。

表1 胡篦型主要礦體對比

胡篦型礦床主要分布在古陸邊緣裂谷坳陷帶，早遠古宙中條群正常沉積變質(zhì)建造之內(nèi)，集中出露在中條山地區(qū)中段胡家峪—上玉坡短軸背斜區(qū)。銅礦床產(chǎn)在背斜東南翼中條群篦子溝組黑色片巖建造之內(nèi)，嚴格受地層層位控制(見圖1)。中條群之下為晚太古宙變超鉀質(zhì)火山巖系，構成短軸背斜核部。

圖1 中條山篦子溝銅礦區(qū)域地質(zhì)圖

1.1 地層

區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的地層主要是前寒武系的中條群和絳縣群。中條群主要為陸源碎屑巖、泥質(zhì)巖及碳酸鹽巖等正常沉積建造，并遭受了低～中級變質(zhì)作用和改造，形成綠片巖相變質(zhì)巖。含礦巖系包括中條群的余元下組和篦子溝組(見圖2)。

圖2 篦子溝礦669中段平面圖

余元下組包括鈣質(zhì)云母片巖、黑云石英白云石大理巖、白云石大理巖，篦子溝組包括黑云石英白云石大理巖和黑色片巖。黑云石英白云石大理巖呈褐色、灰褐色，厚層狀或條帶狀構造，花崗變晶結構，為2號礦體主要含礦巖石。

1.2 構造

1.2.1 斷層

1)大漢溝斷層:走向近于SN，傾向東，傾角40°左右。為平移正斷層，斷層破碎帶厚約20 m。

2)層間斷層:走向近于SN，傾向東，傾角30°～50°，對礦體有一定的破壞性，屬壓扭性斷裂。

3)走向 50°～230°的橫斷層:傾向 130°～320°，傾角 70°左右，屬張性斷裂，對礦體破壞較大。

4)走向EW向的斷層:傾向北，傾角65°～70°，不甚發(fā)育。該組斷層有的被輝綠巖充填，水平錯距15 m左右，屬逆斷層。

1.2.2 褶皺

整個礦床賦存在胡家峪—上玉坡短軸背斜的東南翼(見圖1)，即中條群的余元下組和篦子溝組。余元下組的黑云石英白云石大理巖和篦子溝組的黑色片巖在礦區(qū)內(nèi)重復出現(xiàn)，柔性小褶皺在篦子溝組十分發(fā)育。

1.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)的巖漿巖主要有兩期:一期是前震旦紀的基性火山侵入巖，以巖床狀侵入在余元下組的底部。該巖體經(jīng)區(qū)域變質(zhì)為方柱石黑云母片巖，呈灰黑色，片理發(fā)育，以黑云母、方柱石為主，一般含微量黃銅礦或黃鐵礦。二期是中條后期西陽河期的輝綠巖，以巖墻狀切穿余元下組和篦子溝組各地層。呈灰色，中粒塊狀，礦物成分以斜長石為主，占50%，次為角閃石，占30%，不含銅礦化。

2 礦體地質(zhì)特征

2.1 礦體形態(tài)

2號礦體為細脈浸染型似層狀，走向近于 SN，傾向80°～140°，傾角25°～50°。礦體主要賦存在余元下組地層中，含礦巖石為黑云石英白云石大理巖和黑色片巖。礦體上盤圍巖為篦子溝組的黑色片巖，下盤圍巖則比較復雜，主要有黑色片巖、鈣質(zhì)云母片巖和方柱石黑云母片巖(見圖3)。

圖3 2礦帶6線剖面圖

2號礦體規(guī)模較大，其走向延長1 250 m～1 300 m，傾向延伸900 m～1 000 m，平均厚度約30 m。礦體形態(tài)比較規(guī)則，為似層狀緩傾斜。

2.2 礦物成分及構造

礦石中硫化礦物以黃銅礦為主，黃鐵礦和磁黃鐵礦次之，斑銅礦、輝銅礦、閃鋅礦含量稀少。氧化礦物有孔雀石、褐鐵礦和藍銅礦。脈石礦物為石英、白云石、方解石、黑云母等。

礦石的主要構造類型有4種:

1)散點浸染狀構造:金屬硫化礦物呈細粒散漫分布在巖石中。

2)條帶狀構造:金屬硫化礦物沿巖石的層理斷續(xù)分布。

3)細脈浸染狀構造:金屬硫化物細脈沿巖石的片理和微裂隙分布，呈不均勻浸染狀分布于巖石中。這是礦體最主要的礦石構造。

4)團塊狀構造:金屬硫化物呈團塊狀分布在巖石中，形成富礦脈。

2.3 礦化特征

2號礦體礦化較強，含銅平均品位達1.66%，但礦化不均勻，品位變化系數(shù)較大，屬于不規(guī)則變化。

從平面上看，礦體上盤礦化較弱，下盤礦化較強。從統(tǒng)計礦區(qū)579中段的64條采場數(shù)據(jù)可以看出，下盤品位明顯高于上盤品位(見表2)。單項工程也是如此，如612分段的112電耙道桿，平均品位2.724%，其中上盤品位2.097%，下盤品位3.55%。

表2 579中段上下盤品位對比

從剖面上看，在500 m～600 m標高之間，礦體厚度較大，礦化強，品位高。在600 m以上和500 m以下礦化減弱，厚度減小，品位降低，形成一個中間高，兩端低的似透鏡體(見表3)。

3 篦子溝礦床的成礦機理

3.1 早期原始沉礦階段

在早元古代古陸邊緣的濱海環(huán)境中，沉積了富含銅質(zhì)的陸源碎屑。同時由于海底火山活動頻繁，產(chǎn)生大量的火山物質(zhì)，形成了陸源和火山碎屑的混合沉積，使礦物質(zhì)得到初步富集。

表3 2號礦體不同中段的形態(tài)特征

3.2 基性巖漿巖侵入

在余家山大理巖沉積之后，擔山石石英巖沉積之前，鉀質(zhì)基性火山巖以巖床形式侵入到余元下組底部。由于余元下組大理巖巖性活潑，性質(zhì)堅脆，容易產(chǎn)生裂隙，且其晶粒之間有一定的間隙，于是巖漿熱液所攜帶的銅質(zhì)就大部分遷移到大理巖中，造成了以脈狀礦化為主的熱液礦化，使原始礦胚規(guī)模變大，品位變富。

3.3 區(qū)域變形變質(zhì)期的改造成礦階段

在中條群沉積之后，裂谷封閉，隨后的褶皺造山(中條運動)變形變質(zhì)作用及同造山花崗巖的侵位造成的溫度場、應變場、靜應力場和構造不連續(xù)空間為分散的存礦質(zhì)的再度活化和遷移聚集創(chuàng)造了良好的條件，使已存礦胚和礦源層得到改造、礦化。強烈的區(qū)域變質(zhì)作用，使巖石的礦物成分重新組合，銅質(zhì)進一步遷移、富集，在有利地段形成具有一定規(guī)模的工業(yè)礦體。

4 礦床成因分析

以前的觀點認為方柱石黑云母片巖與胡篦型礦床沒有成因上的聯(lián)系，因為該巖石在礦區(qū)地表出露面積小，并且本身又不含礦，與礦體空間關系也不如銅礦峪型和橫嶺關型那樣緊密，故研究較少。但2號礦體卻與方柱石黑云母片巖關系密切。方柱石黑云母片巖與礦體相接觸的部位，礦體厚度極劇膨大，礦化強烈富集，出現(xiàn)特高品位和富礦脈，說明該巖與礦體形成有內(nèi)在聯(lián)系。

4.1 方柱石黑云母片巖的分布及特征

方柱石黑云母片巖呈巖床狀侵入在余元下組的底部，與余元下組巖層呈整合侵入接觸關系。經(jīng)巖礦分析，該巖的原巖為變超鉀質(zhì)基性火山巖。根據(jù)孫海田的研究，變超鉀質(zhì)基性火山巖位于變超鉀質(zhì)酸性火山巖層之上，原巖變質(zhì)后，在銅礦峪礦區(qū)主要由綠泥片巖和黑云片巖組成，在胡篦型銅礦區(qū)內(nèi)主要為方柱石黑云母片巖和黑云角閃巖。

方柱石黑云母片巖在礦區(qū)地表出露很少，但在地表以下規(guī)模較大，從700 m標高以下的坑道揭露中均能見到(見圖3)。其走向近于SN，傾向50°～90°，厚度約200 m，隨傾向向下延伸。

4.2 方柱石黑云母片巖與礦體的關系

1)中條山銅礦與鉀質(zhì)基性火山巖有血緣關系。銅礦峪細脈浸染型斑巖銅礦產(chǎn)于變質(zhì)花崗閃長巖中，橫嶺關浸染型銅礦賦存在角閃片麻巖體上下盤圍巖中，胡篦型似層狀銅礦的主要礦體下盤或附近常有方柱石黑云母片巖、角閃片麻巖。顯然，在這些基性巖體內(nèi)，或巖體附近都可能形成銅礦床。

2)從巖石地球化學特征來看，中條山地區(qū)礦區(qū)外圍同類基性巖中，銅的平均含量在144×10－6～234×10－6之間，高出普通基性巖中銅的平均含量100×10－6的0.5倍～1倍，為形成胡篦型礦床奠定了物質(zhì)基礎。各礦區(qū)靠近礦體部分的基性巖中銅的含量明顯偏低，如篦子溝礦的方柱石黑云母片巖的銅含量降為86.35×10－6，桐木溝近礦的方柱石黑云母片巖銅含量降為50×10－6。另據(jù)山西地科所冀樹楷的研究指出，礦區(qū)近礦的變基性巖中銅的豐度僅為基性巖中銅平均豐度的15%， 這說明近礦的基性巖中銅具有明顯的虧損現(xiàn)象，而虧損的銅是在熱液活動中被萃取和帶出，遷移到附近有利的地層中，富集成礦。

3)從生產(chǎn)勘探的結果來看，在篦子溝銅礦624 m中段，方柱石黑云母片巖侵入在余元下組地層的底部，片理發(fā)育，巖體內(nèi)方解石脈和石英脈發(fā)育，含微量黃銅礦或黃鐵礦，局部見有黃銅礦、黃鐵礦化，呈團塊狀、細脈狀產(chǎn)于其中。說明方柱石黑云母片巖里攜帶著礦物質(zhì)。

4)方柱石黑云母片巖與礦體的依存關系。方柱石黑云母片巖侵入在余元下組的底部，它與礦體有著非常緊密的空間關系。在500 m～600 m標高，它與主要含礦巖石直接接觸或距離很近，它所攜帶的銅質(zhì)礦液能夠直接或比較順利地進入到黑云石英白云石大理巖中，使原先沉積的礦體進一步礦化，厚度增大，形態(tài)趨于復雜。而在其他部位，由于鈣質(zhì)云母片巖、黑色片巖的阻礙，方柱石黑云母片巖與主要含礦巖石距離增大，它對礦體的影響減小，礦體的形態(tài)和礦化比較規(guī)則。

5 結語

篦子溝礦床疊加了沉積和火山巖漿熱液兩種成礦作用，又經(jīng)歷區(qū)域變質(zhì)作用，因此篦子溝礦床應為遠火山沉積—熱液—變質(zhì)礦床。

[1]孫海田，葛朝華.中條山式熱液噴氣成因銅礦床[M].北京:科學技術出版社，1990.

[2]《中條山銅礦》編寫組.中條山銅礦地質(zhì)[M].北京:地質(zhì)出版社，1978.

[3]冀樹楷.中條山三大類型銅礦成礦條件[J].山西地質(zhì)，1992，8(3):3-4.