江西萬載縣興源沖銅礦成礦地質特征及礦床成因探討

樓法生，吳旭鈴，凡秀君，劉成東，嚴兆彬，陳益平，徐磊

(1．江西省地質調查研究院，江西南昌330030;2．江西省核資源與環(huán)境重點實驗室－省部共建國家重點實驗室培育基地(東華理工大學)，江西南昌330013)

江西萬載縣興源沖銅礦成礦地質特征及礦床成因探討

樓法生1，吳旭鈴1，凡秀君1，劉成東2，嚴兆彬2，陳益平2，徐磊2

(1．江西省地質調查研究院，江西南昌330030;2．江西省核資源與環(huán)境重點實驗室－省部共建國家重點實驗室培育基地(東華理工大學)，江西南昌330013)

江西興源沖銅礦是近幾年發(fā)現的具有較大潛力的銅多金屬礦床，所處的黃茅地區(qū)屬九嶺南緣多層次大型構造疊加成礦地質背景的西段。在野外詳細的地質考察以及室內巖礦鑒定的基礎上，運用電子探針和氣體同位素質譜儀以及包體測溫等現代分析測試技術，對興源沖銅多金屬礦床的成礦地質特征及其礦床成因進行了深入細致的分析研究。實驗分析得出:電子探針分析數據表明礦石中含大量Cu、Fe，少量Zn、Au，其中Cu含量達工業(yè)品位;礦石中δ34SCDT值和包裹體鹽度值說明其成礦流體具有同源性，可能來源于地?；蛘吲c巖漿同源;包體均一溫度有兩個峰值區(qū)間，說明礦床受二期成礦流體控制。綜合區(qū)域、礦區(qū)地質特征、礦體特征以及上述實驗所得，得出該礦床應為海相－火山噴流沉積變質疊改型銅礦床。

成礦地質特征銅礦礦床成因興源沖江西

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興源沖銅礦區(qū)地處欽杭成礦帶之萍(鄉(xiāng))－樂(平)拗陷帶。欽杭成礦帶為一條長達1500km以上的Cu－Pb－Zn－Au和W－Sn－Mo－Bi多金屬成礦帶(毛景文等，2007，2008，2010，2011;楊明桂等，2009)，近年來欽杭成礦帶已被中國地質調查局列為重點找礦區(qū)帶，且江西段的深部銅礦勘探是重中之重(孟雨，2009)。興源沖銅礦區(qū)地處欽杭成礦帶北段(談昕等，2011)，該帶沿萍鄉(xiāng)－廣豐深大斷裂之北緣，形成了九嶺南緣－樂平的逆沖推覆系，這些受深斷裂控制的斷裂拗陷帶，往往是構造脆弱帶，在隨后的特別是燕山期的構造巖漿活動中，這些早期火山噴流沉積成因的礦石或礦胚，往往受到后期的熱液疊加和改造，并使成礦物質發(fā)生活化轉移和富集。使得該區(qū)成為主要的銅礦成礦帶，區(qū)內主要的礦床主要為:(1)與殼?；烊拘椭兴嵝詭r有關的銅多金屬礦床(嶺后，德興、銀山、楓林、永平、東鄉(xiāng)、桃林、七寶山等礦床);(2)與晉寧期島弧火山作用有關的同生礦床(西裘、鐵砂街、羅城等礦床);(3)熱液脈型充填冷水坑銅鉛鋅礦床;(4)韌性剪切帶型金山金礦床;(5)破碎蝕變帶型萬古－黃金洞金銀礦床(毛景文等，2011)。

1 區(qū)域地質概況

研究區(qū)地處江南地塊九嶺隆起南部，區(qū)內已發(fā)現銅多金屬礦床(點)20多處(丁少輝等，2004)。區(qū)內存在五種大型構造:中元古代晚期大型陸緣島弧裂谷;南側為晚古生代大萍－樂裂陷帶;中新生代九嶺南緣大型推(滑)覆構造;并被北北東向走滑沖斷－伸展構造復合;長期活動的深斷裂帶以及沿深斷裂帶發(fā)育的燕山期I型中酸性斑巖帶，屬多層型次大型構造疊置成礦地質背景。區(qū)內主要出露中元古代地層，部分晚古生代及中新生代地層(圖1)。

圖1 江西九嶺南緣多層次大型構造格架略圖Fig．1 Map showing large－scale tectonic framework of the southern margin of the Jiuling area，Jiangxi Province

2 礦區(qū)地質特征

礦區(qū)地處北東東向慈化－宜豐板緣深斷裂帶及大型推(滑)覆構造西段往南急速弧型大轉折與湘贛邊界北北東向走滑推覆沖斷帶復合部位(圖2)。

2．1 礦區(qū)地層

區(qū)內主要出露中元古代薊縣紀宜豐巖組，屬一套沉積變質火山巖系，由下至上或從北西到南東可劃分為3個巖片。下巖片(Jxy1)為片狀變質石英砂巖、粉砂質絹云母千枚巖夾綠泥絹云千枚巖、似層狀的石英電氣石巖。第二巖片下部(Jxy2－1)為石英二云母片巖、絹云母片巖夾千枚巖、變質砂巖變細碧巖及變細碧質玄武巖;中部(Jxy2－2)為二云母片巖、絹云母片巖夾薄層透鏡狀變質砂巖、大理巖;上部(Jxy2－3)為絹云母片巖與石英絹云(二云)母片巖、千枚巖互層。上巖片(Jxy3)為石英二云母片巖、含石榴石二云母石英片巖、絹云母石英千枚巖夾變石英角斑巖、陽起石巖。

2．2 礦區(qū)構造

區(qū)內構造總體為一北東向圍繞大型“構造窗”的復合推(滑)覆構造，北東向韌脆性硅化片理化帶發(fā)育。

推(滑)覆構造主要有東西向、北東向、北西向和環(huán)形斷裂4組。

韌脆性硅化帶呈北東向斜貫全區(qū)，在礦區(qū)南西角一帶產生偏轉呈北西向。帶寬大于1000 m，由4～6條次級韌脆性硅化帶組成，單條寬幾至幾十米不等，傾向南東，傾角40°～70°，具多期活動特點。帶內巖層動熱變質變形普遍，達高綠片巖相，巖石破碎，片理化糜棱巖化和構造透鏡體化發(fā)育。礦體一般賦存在片理化帶內，常見沿片理化帶發(fā)育大小不一呈透鏡狀、細脈狀礦化石英脈，并伴有硅化、綠泥石化、黃鐵礦化、黃銅礦化。

另外礦區(qū)還發(fā)育有一組與片理化帶產狀基本一致的構造破碎帶，該組斷裂一般發(fā)育在片理化帶附近及其旁側，一般表現為硅化破碎。角礫的成分主要有片巖、黃銅礦化硅化片巖，泥砂質脈結，脈結物中見有黃鐵礦、黃銅礦礦化和硅化蝕變，沿韌脆性硅化帶發(fā)育有輝綠(玢)巖脈。

圖2 興源沖礦區(qū)野貓沖礦段地質簡圖Fig．2 Geological sketch map of the Yemaochong ore section in the Xing－yuanchong ore district

2．3 礦區(qū)巖漿巖

本區(qū)巖漿活動頻繁且強烈、主要為晉寧期和燕山期。晉寧早期發(fā)生了較大規(guī)?！半p峰式”火山活動，表現為宜豐巖組中含有變石英角斑巖、變玄武巖、變輝綠巖夾層。變細碧巖、變輝綠巖中常見黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦化，區(qū)內銅礦床(點)多分布于宜豐巖組出露區(qū)，表明宜豐巖組為銅、金、鉛、鋅重要礦源層。晉寧晚期大規(guī)模中酸性巖漿侵入形成了九嶺大型復式黑云花崗閃長巖基。燕山期巖漿活動較弱，以中酸性、酸性花崗巖類為主，主要為細粒含斑黑云母二長花崗巖，呈巖株狀，另外細晶巖、花崗閃長巖、花崗斑巖等脈巖較多，角巖化范圍較大。

3 礦體地質

3．1 礦體特征

礦體賦存在宜豐(巖)組第二巖片中部(Jxy2－2)巖層內，受北東向韌性變形構造控制，無根“鉤”狀、揉皺、褶疊及褶曲構造發(fā)育，造成礦體在走向上、傾向上均呈波狀起伏、尖滅再現的特點。礦體走向北東東、傾向150°～160°、傾角50°～70°，走向斷續(xù)沿長大于6000 m，厚1～18．83 m，絕大部分為隱伏礦體。主要由含銅硅化片理化帶構成，呈細脈狀、細脈浸染狀，細脈寬1～4 mm、密度40～100條/m，銅礦體厚1．21～1．01m，Cu平均品位1．23%。

礦區(qū)已圈出(四條)工業(yè)礦體4條，呈脈狀、似層狀，編號為V1、V2、V3、V4。其中V2礦體規(guī)模最大，礦體形態(tài)呈脈狀，走向北東21～25°，傾向南東，傾角22～40°，走向已控制長1060 m，延深550 m (－240m標高)，垂直厚度1～18．83m，平均垂直厚度3．36m，銅品位0．21%～2．88%(圖3)。

3．2 礦石特征

3．2．1 礦石礦物

圖3 興源沖礦區(qū)野貓沖礦段00號勘探線剖面簡圖Fig．3 Geological profile of the Yemaochong ore section along the prospecting line 00 in the Xingyuanchong ore district

興源沖銅礦礦石中主要的金屬礦物有黃銅礦、黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、斑銅礦、方銅礦等;非金屬礦物主要為石英、絹云母、白云母、綠泥石等。其中黃銅礦為主要有用礦物。礦石中的有用組份以銅為主，次為金、鋅。銅品位總體較均勻，局部有富集，據以往野外觀察和巖鑒資料，礦石礦物主要是黃銅礦，次為黃鐵礦、磁鐵礦和閃鋅礦，呈粒狀。從電子探針測試所獲得的元素含量(表1)可見，主要是以Cu、Fe、S為主，其中也可見少量的Zn、Au。興源沖礦區(qū)礦物的氧化物集中出現在SiO2、Al2O3、FeO、MgO(見表2)。可以得出脈石礦物主要為石英、白云母、絹云母、綠泥石等。

3．2．2 礦石結構構造

礦石的主要結構類型有以下幾種:自形晶結構、半自形晶結構、它形粒狀結構，按形態(tài)分為鱗片狀結構、交代融蝕狀結構。

礦石構造以細脈－網脈狀構造為主，其次為浸染狀構造、條帶狀構造、塊狀構造、角礫狀構造。

3．3 礦石類型

礦石類型屬石英脈硫化物型，呈微細脈浸染狀、不規(guī)則狀團塊狀。

微細脈浸染狀礦石:黃銅礦呈細－微粒集合體，充填在微細裂隙或散布于礦物裂隙中及礦物顆粒間，形成脈狀礦石，礦化較均勻。

不規(guī)則狀團塊狀礦石:表現為黃銅礦、黃鐵礦等沿裂隙或孔隙充填，形成不規(guī)則狀、團塊狀礦石，礦化不均勻。

3．4 圍巖蝕變

圍巖蝕變一般發(fā)育在片理化帶或構造破碎帶附近，與黃銅礦化關系密切。類型眾多復雜，主要有:硅化、綠泥石化、綠簾石化、絹云母化。

3．5 礦床地球化學特征

3．5．1 流體包裹體特征

通過對包裹體均一溫度的測量與冰點測鹽度方法，實際得到數據表明(圖4、圖5)，興源沖銅礦的流體包裹體溫度主要集中在120℃～440℃之間?？梢钥闯龅V區(qū)的流體包裹體溫度可以分為兩個階段，第一階段均一溫度變化分為較小，主要集中在100℃～200℃，峰值出現在200℃左右，此時的成礦流體應屬中低溫成礦流體。第二階段包裹體均一溫度較高，200℃～350℃少數的包裹體溫度已經超過350℃以上，此時成礦流體應屬于中高溫成礦流體。這說明成礦流體系統(tǒng)在不斷演化，礦床受二期成礦流體控制。礦物包裹體的鹽度變化范圍在6．16wt%～21．11wt%之間，平均為14．395wt%，不論成礦流體在哪一個階段，流體鹽度基本保持不變(圖5)。該礦床具有中溫、中等鹽度特征。由于均一溫度變化較大，鹽度又主要集中于13wt%～19wt%之間，初步推測:成礦作用是在海水的底部或接近海底的條件下進行，是一個減壓降溫的成礦環(huán)境。成礦主要與海相火山噴發(fā)間隙期或晚期的火山氣液作用有關，礦體圍繞火山噴發(fā)中心分布。

表1 興源沖銅礦區(qū)產于石英脈中黃銅礦電子探針分析數據(%)Table1 Electron microprobe analyses(%)of the chalcopyrite in the quartz vein from the Xing－yuanchong copper deposit

表2 興源沖銅礦區(qū)產于石英脈中黃銅礦電子探針分析數據(%)Table2 Electron microprobe analyses(%)of chalcopyrite in quartz veins from the Xing－yuanchong copper deposit

圖4 興源沖銅礦床流體包裹體均一溫度直方圖Fig．4 Histogram showing homogenization temperatures of fluid inclusions from the Xing－yuanchong copper deposit

3．5．2 硫同位素特征

樣品是采自位于礦區(qū)中部的野貓沖礦段以及位于礦區(qū)中東部的劉家沖礦段。硫同位素分析的主要樣品是產于千枚巖中浸染狀黃鐵礦和石英脈中的黃銅礦礦石。

圖5 流體包裹體均一溫度－鹽度圖Fig．5 Diagram showing relationship between homogenization temperature and salinity of fluid inclusions in the Xingyuanchong ore district

硫同位素的分析方法:把待測礦物碎樣，在鏡下挑出單礦物，研磨至200目以下，稱取含S 20μg～100μg待測樣品，在1020℃下氧化為SO2，用Flash－EA與MAT－253質譜儀聯(lián)機測試所得。測試結果見表3。

硫同位素共有3種不同的來源(Chaussidon M，et al．，1990;門蘭靜等，2008;陜亮等，2009):(1)地幔硫，δ34S接近于0，變化范圍為0±3‰;(2)現在海水硫，δ34S約為+20‰，但有很大的變化，一般認為，海相蒸發(fā)鹽巖δ34S代表海水硫酸鹽的硫同位素;(3)還原(沉積)硫，或生物硫，δ34S普遍為負值。興源沖銅礦床硫同位素組成非常相近(見表3)，δ34SCDT(‰)的變化范圍是2．84～4．81之間，變化幅度小，這說明，研究區(qū)成礦流體具有同源性。

表3 S同位素測試結果Table3 Sulphur isotope composition in the Xing－yuanchong copper deposit

硫同位素的組成容易受到熱力學平衡分餾(鄭永飛等，2000;Ohmotmo H，et al．，1972，1979)、動力學分餾(鄭永飛等，2000)和成礦物理條件如氧逸度、溫度等的影響(Klein E L，et al．，2007)，造成在研究成因物質來源方面判斷的不確定性，雖然具有成功的范例(吳南平等，2003)。但熱液總硫的組成表示為各溶解相中硫同位素濃度加權平均值，因此即使δ34S=0，也不一定說明硫源為巖漿或地幔。興源沖銅礦床的硫同位素值與地幔硫的值一致，但因是綜合硫的特征，僅能判斷該成礦物質可能來源于地幔或者與巖漿同源，并且與長江中、下游地區(qū)馬山、武山、銅官山等塊狀硫化物礦床硫化物的硫同位素δ34S值－1‰～5．5‰(顧連興等，1986;李文達等，1997)十分相近，表明各種礦石中硫不是來源于地層，可能與海底噴流作用(陸建軍等，2003)以及后期的巖漿熱液疊加改造作用有關。

4 礦床成因

4．1 成礦物質來源

中元古代晚期島弧裂谷型火山濁流、古火山巖系富含Cu、Co、Au、Pb、Zn等元素巖石組合，形成的銅鉛鋅(金)的重要礦源層或成礦胚胎層，易于形成層控疊改型礦床，區(qū)內多數銅多金屬礦床(點)分布于宜豐巖組出露區(qū)。

興源沖銅礦床硫同位素組成礦石中硫與海底噴流作用以及后期的巖漿熱液疊加改造作用有關。

4．2 成礦控制因素

區(qū)域地質礦產背景顯示北東－北北東向走滑沖斷帶－伸展構造為本區(qū)的主要控巖控礦構造。巖體和礦化往往賦存在大型推(滑)覆構造帶與其它構造復合部位，空間上表現為礦床(點)縱向成帶、橫向成行似網狀斜列的分布格局。

宜豐巖組沉積變質火山巖各類巖石多數Na2O＞K2O，屬富鈉質巖石系列，Pb、Zn元素豐度值普遍較高，其中古火山巖含Cu、Au高豐度值，變細碧質玄武巖Cu豐度值為124．86×10－6、Au豐度值為4．4×10－9，變沉凝灰?guī)rCu豐度值為51．25×10－6、金豐度值為7．5×10－9，變細碧巖、變輝綠巖中常見黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦化，表明宜豐巖組島弧裂谷型火山濁流、古火山巖系巖石組合為銅、金、鉛、鋅重要礦源層。

本區(qū)巖漿巖對礦床的形成沒有明顯的作用，但巖漿期后的熱液對礦體的形成可能有一定疊加和富集作用。

綜上所述，興源沖銅礦的礦床成因為沉積－火山噴流熱液疊改系列的海相細碧角斑巖型銅礦床。

5 結論

(1)興源沖銅礦的形成與宜豐巖組地層密切相關，受北東向韌性變形構造控制，成礦流體具有多期次活動的特點，是構造與成礦流體多期次的疊加改造的結果。

(2)流體包裹體主要代表著成礦流體的演化過程，該礦區(qū)成礦流體經歷了兩個階段;流體鹽度相對集中，初步推測成礦作用是在海水的底部或接近海底的條件下進行的。

(3)通過對礦床的地質特征研究及礦物的流體包裹體研究、硫同位素的研究，興源沖銅礦床應該為海相－火山噴流沉積變質疊改型銅礦床。

致謝本文得到“江西省萬載縣興源沖銅多金屬礦詳查項目”資助，數據由江西省核資源與環(huán)境重點實驗室分析測試，是集體工作的成果，一并致以誠摯的謝忱!

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Geological Features and Genesis of the Xingyuanchong Copper Deposit in Wanzai County，Jiangxi Province

LOU Fa－sheng1，WU Xu－ling1，FAN Xiu－jun1，LIU Cheng－dong2，YAN Zhao－bin2，CHEN Yi－ping2，XU Lei2
(1．Jiangxi Provincial Institute of Geology Survey，Nanchang，Jiangxi330030;2．State Key Laboratory Breeding Base of Nuclear Resources and Environment，East China Institute of Technology，Nanchang，Jiangxi330013)

The Xingyuanchong copper deposit in Jiangxi Province is a recently discovered copper－polymetallic deposit with great potential．It is located in the Huangmao area，which belongs to the western section of the multiple－layer large－scale structure in the southern edge of the Jiuling area．Based on regional geological surveys，identification of rocks and ores，application of the EMPA，IRMS methods and inclusion temperatures，this paper carries out a detailed analysis of the geological features and genesis of the Xingyuanchong copper deposit．The EMPA data show that the ores contain a large amount of Cu and Fe and a small amount of Zn and Au，and the Cu content reaches the industrial grade．Values of δ34SCDTand salinity in inclusions indicate the metallogenic fluids have the same source，probably originated from the mantle or have the same source with magma．The two distribution ranges of the fluid homotemperatures show this deposit was controlled by two－phase metallogenic fluids．Integrating the geological features of the region and the ore district，orebody characters and analysis aforementioned，this paper comes to the conclusion that this deposit is of the superposition－reform type associated with marine volcanic exhalation and metamorphic sediments．

metallogenesis，copper deposit，deposit genesis，Xingyuanchong，Jiangxi Province

book=7,ebook=201

P618

A

0495－5331(2012)04－0704－9

2011－07－02;

2012－02－06;［責任編輯］郝情情。

本文為核資源與環(huán)境國家重點實驗室培育基地開放基金項目和江西省萬載縣興源沖銅多金屬礦詳查資助的成果。

樓法生(1965年—)，教授級高工，1987年畢業(yè)于中國地質大學(武漢)，長期從事于地質礦產調查工作。E－mail:jxddyt@ vip．163．com。