朱砂紅礦床地質(zhì)特征及深部找礦潛力分析

李 毅

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦, 江西德興市 334224)

朱砂紅礦床地質(zhì)特征及深部找礦潛力分析

李 毅

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦, 江西德興市 334224)

對(duì)江西德興朱砂紅礦床的成礦地質(zhì)特征和控礦地質(zhì)條件進(jìn)行了綜合分析。認(rèn)為朱砂紅礦床成礦作用與區(qū)內(nèi)燕山期構(gòu)造-巖漿活動(dòng)有著成因上的密切聯(lián)系,表現(xiàn)出明顯的成礦專屬性。在總結(jié)朱砂紅礦床的成礦規(guī)律及與相鄰銅廠礦床類比的基礎(chǔ)上,提出了該礦床深部找礦新思路。

深部找礦;潛力分析;成礦規(guī)律;朱砂紅礦床

0 引 言

朱砂紅礦床位于德興市北東方向,德興斑巖銅礦田的西北部,東南部與銅廠礦床毗鄰,是我國(guó)著名大型斑巖型銅礦床之一。以往的地質(zhì)勘探及研究工作多集中在周邊的銅廠礦床,朱砂紅礦床地質(zhì)勘探程度較低。為此,筆者利用近幾年德興銅礦對(duì)朱砂紅礦床地質(zhì)勘探的最新進(jìn)展,在總結(jié)該礦床的地質(zhì)特征、成礦規(guī)律的基礎(chǔ)上,根據(jù)地質(zhì)學(xué)的“相似類比理論”,提出了朱砂紅礦區(qū)深部找礦新思路。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

朱砂紅礦床處于江南臺(tái)隆與錢塘臺(tái)坳的接合部和贛東北韌性剪切蛇綠混雜巖帶的上盤,贛東北深斷裂帶的北西側(cè)[1]。上述隆、坳以贛東北深大斷裂為界,沿贛東北深大斷裂的北西側(cè),是江西省重要的銅鉛鋅多金屬一級(jí)成礦帶[2]。

1.1 地層

礦區(qū)地層單一,除第四系以外,主要是中元古界雙橋山群杜村組(Pt2shd),屬于地槽沉降階段的淺海相中、細(xì)粒碎屑夾英安質(zhì)火山碎屑的復(fù)理石建造。經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用和動(dòng)應(yīng)力作用后,形成一套由絹云母千枚巖、凝灰質(zhì)千枚巖、變質(zhì)沉凝灰?guī)r夾砂質(zhì)千枚巖組合的淺變質(zhì)巖系。淺變質(zhì)巖片理發(fā)育,產(chǎn)狀相近,走向自西向東,由北東漸變?yōu)楸睎|東,總體傾向北,傾角一般為40°～60°。巖石的原始層理尚有保存,其產(chǎn)狀與片理類似。據(jù)銣鍶法同位素年齡測(cè)定,杜村組巖石的地質(zhì)年代為1401百萬(wàn)年,結(jié)合微生物分析,地層可與北方薊縣系對(duì)比。周邊銅廠礦床地層和朱砂紅礦床一樣,杜村組淺變質(zhì)巖片理較為發(fā)育[3]。巖石片理經(jīng)構(gòu)造牽動(dòng)而形成的“層間”裂隙,是礦區(qū)貯礦小構(gòu)造之一。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)經(jīng)歷了多旋回多期次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng),形成了褶皺斷裂齊全、相互復(fù)合疊加的構(gòu)造格局,為礦區(qū)巖漿活動(dòng)和成礦作用提供了有利的構(gòu)造前提。礦區(qū)主干構(gòu)造線方向分為3組:東西向構(gòu)造、北東向構(gòu)造和北北東向構(gòu)造,與周邊銅廠礦區(qū)構(gòu)造特點(diǎn)相似(見(jiàn)圖1)。

東西向構(gòu)造生成時(shí)間最早,主要表現(xiàn)為擠壓破碎帶、陡立片理帶及沖斷層,并成組成帶出現(xiàn)。東西向構(gòu)造常被其后的北北東向斷裂所扭錯(cuò)、改造,并為花崗閃長(zhǎng)斑巖、石英閃長(zhǎng)玢巖和變質(zhì)中基性巖脈所充填。該組構(gòu)造對(duì)礦床形成影響較小。

北東向構(gòu)造以印支期最為活躍,斷裂不發(fā)育,主要表現(xiàn)為橫貫礦區(qū)中部的黃坑塢倒轉(zhuǎn)背斜。該倒轉(zhuǎn)背斜軸面北傾,并具有復(fù)式、同斜、倒轉(zhuǎn)的特征,其軸部正形隆起的虛脫部位,是有利的貯巖空間。該倒轉(zhuǎn)背斜樞紐自西向東,走向由北東漸轉(zhuǎn)為北東東,呈現(xiàn)向北微凸的緩弧狀彎曲,與地表花崗閃長(zhǎng)斑巖巖脈群密集出露區(qū)的中心線相一致;在空間上,該倒轉(zhuǎn)背斜的軸部位置與朱砂紅花崗閃長(zhǎng)斑巖巖株體的產(chǎn)狀、賦存空間相吻合,反映了該倒轉(zhuǎn)背斜對(duì)朱砂紅巖株體控巖定位的重要作用。

北北東向構(gòu)造主要形成于燕山早期,褶皺不發(fā)育,主要表現(xiàn)為12條主干斷裂。12條主干斷裂位于礦區(qū)中部巖脈群及圍巖強(qiáng)蝕變帶地段,以100～200m間距呈左行側(cè)列、密集成帶分布。斷裂長(zhǎng)短不一,可見(jiàn)數(shù)百米至千余米。斷裂破碎帶寬數(shù)厘米至十余米不等,帶內(nèi)擠壓透鏡體、擠壓片理及逆向扭錯(cuò)擦痕兼有,力學(xué)性質(zhì)顯示壓扭性特征。北北東構(gòu)造主要發(fā)育在黃坑塢背斜軸部的構(gòu)造復(fù)合處,不僅是花崗閃長(zhǎng)斑巖的導(dǎo)巖構(gòu)造,而且直接控制了花崗閃長(zhǎng)斑巖巖株體的空間定位、巖脈分布,為含礦溶液的運(yùn)移、擴(kuò)散、充填、交代提供了有利的構(gòu)造條件,是朱砂紅礦區(qū)控巖控礦的突出構(gòu)造因素。北北東向構(gòu)造派生的構(gòu)造裂隙發(fā)育明顯,是礦區(qū)主要貯礦小構(gòu)造。

圖1 德興斑巖銅礦田地質(zhì)構(gòu)造

1.3 巖漿活動(dòng)

由于贛東北深大斷裂的策動(dòng),在礦區(qū)內(nèi)形成多期次的巖漿巖:加里東至海西-印支期的變質(zhì)中基性、基性巖;燕山早期的花崗閃長(zhǎng)斑巖、石英閃長(zhǎng)玢巖和細(xì)粒閃長(zhǎng)巖;燕山晚期的基性、超基性巖等[4]。其中燕山早期的花崗閃長(zhǎng)斑巖與礦床形成密切相關(guān),其余巖漿巖僅起圍巖作用。

燕山早期花崗閃長(zhǎng)斑巖體呈不規(guī)則巖脈群出露,出露面積0.06km2[5]。巖脈群由100多個(gè)巖脈單體構(gòu)成,巖脈單體的產(chǎn)出、形態(tài)受北北東向斷裂和黃坑塢倒轉(zhuǎn)背斜控制。巖體與圍巖呈侵入接觸,兩者界線清楚,無(wú)明顯同化混染現(xiàn)象,屬于淺成、脈動(dòng)式的侵入體。成巖巖漿來(lái)自地殼深部或上地幔,同位素年齡值為168百萬(wàn)年,可與周邊銅廠巖體對(duì)比。

1.4 蝕變礦化

朱砂紅礦床典型的特征之一,是礦床的近礦圍巖受巖漿期后熱液蝕變的影響,產(chǎn)生廣闊的面型蝕變。礦床與成礦有關(guān)的蝕變類型有硅化、絹(白)云母化、綠泥石化、碳酸鹽化、硫酸鹽化以及鉀長(zhǎng)石化等十多種,其中前6種與成礦關(guān)系密切。硅化貫穿于成礦作用的全過(guò)程,對(duì)成礦起支配作用,是造成蝕變分帶的重要因素之一;絹(白)云母化與礦化關(guān)系密切,是礦化圍巖重要的蝕變類型和找礦標(biāo)志;綠泥石化空間分布廣泛,延續(xù)時(shí)間長(zhǎng),與成礦密切相關(guān)。礦區(qū)多種蝕變的疊加,促使了礦化的疊加、富集,典型的蝕變礦化組合是硅化(石英)-絹云母化(絹、白云母)-綠泥石化(鱗綠泥石)-碳酸鹽化(鐵白云石)-硫酸鹽化(硬石膏)-黃銅黃鐵礦化。

礦床的蝕變分帶受花崗閃長(zhǎng)斑巖體和接觸帶控制,形成了斑巖體與圍巖對(duì)稱式的環(huán)狀蝕變水平分帶。接觸帶外側(cè)的圍巖可劃分為強(qiáng)(H2)、弱(H1)2個(gè)蝕變帶;接觸帶內(nèi)側(cè)的斑巖分為強(qiáng)、中、弱3個(gè)蝕變帶。圍巖強(qiáng)蝕變帶(H2)繞斑巖體及其巖脈群分布,蝕變?yōu)閺?qiáng)硅化、強(qiáng)絹云母化,蝕變巖石為硅化絹云母巖或強(qiáng)蝕變的變質(zhì)沉凝灰?guī)r及千枚巖,是工業(yè)礦體的主要賦存地段;弱蝕變帶(H1)繞強(qiáng)蝕變帶外圈分布,蝕變以絹云母化、綠泥石化為主,伴有硅化、碳酸鹽化等,是礦區(qū)表外礦的主要賦存地段。

斑巖體強(qiáng)蝕變帶緊靠?jī)?nèi)接觸帶零星分布,在斑巖體上盤的上部巖枝中相對(duì)發(fā)育,局部地段受構(gòu)造破碎帶控制,蝕變以硅化、絹(白)云母化為主,蝕變巖石為石英絹云母巖或強(qiáng)蝕變花崗閃長(zhǎng)斑巖,較發(fā)育的浸染狀黃銅礦化是其顯著特征。中蝕變帶主要分布在接觸帶和斑巖體的中、上部,與強(qiáng)蝕變帶彼此穿插過(guò)渡,蝕變類型以絹云母化、綠泥石化、硅化為主,疊加有碳酸鹽化、硬石膏化。弱蝕變帶主要分布于斑巖體的中、下部,蝕變類型以絹(水)云母化、綠泥石化為主,伴有硅化、碳酸鹽化和鉀化,本帶銅礦化微弱,早期的鉬礦化發(fā)育,常是單獨(dú)工業(yè)鉬礦體的富集部位。

2 礦床地質(zhì)特征

朱砂紅礦床是在多種地質(zhì)因素互相配合的條件下,由巖漿晚期-期后熱流體多次成礦作用疊加而形成的淺成熱液斑巖型銅礦。該礦床主要形成于巖漿期后中溫?zé)嵋浩?巖漿期的成礦效應(yīng)僅為關(guān)鍵的期后熱液成礦起了鋪墊作用,屬較典型的“巖漿期后中溫?zé)嵋旱V床”。

2.1 礦體特征

礦體賦存在花崗閃長(zhǎng)斑巖體淺部的內(nèi)外接觸帶,以斑巖體接觸帶為中心分布。由于礦區(qū)斑巖體剝蝕程度低,使礦化不只是在斑巖體上、下盤的接觸帶富集成環(huán)狀礦體,而且?guī)r體頂部的接觸帶和巖體的中、上部亦成為礦化的富集部位,從而使礦體在總體上呈半實(shí)心至實(shí)心的筒狀。礦體的分布和產(chǎn)狀與花崗閃長(zhǎng)斑巖體基本吻合,具有較典型的巖控礦床特征。

礦體規(guī)模巨大,呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)出,與圍巖沒(méi)有明顯界線;整體形態(tài)較簡(jiǎn)單、完整,但連續(xù)性較差,形態(tài)復(fù)雜。銅平均品位在0.20%～0.38%之間變化,伴生有Mo、S、Au、Ag等有益組份,屬于品位穩(wěn)定、組分均勻的細(xì)脈浸染型銅礦床。

2.2 礦石特征

礦石主要金屬礦物以黃銅礦、黃鐵礦為主,其次是砷黝銅礦、輝鉬礦。主要脈石礦物為石英和云母類礦物。蝕變礦物則比較復(fù)雜,原巖殘留礦物甚少,種類有輝石、石榴石、磷灰石、榍石、獨(dú)居石、鋯石和尖晶石等。礦石結(jié)構(gòu)以它形細(xì)粒結(jié)構(gòu)為主,它形中、粗粒結(jié)構(gòu)及自形半自形結(jié)構(gòu)少見(jiàn)。金屬硫化物之間交代結(jié)構(gòu)發(fā)育,黃鐵礦常被黃銅礦、黝銅礦交代,呈交代殘余結(jié)構(gòu)、交代溶蝕結(jié)構(gòu)及骸晶假象結(jié)構(gòu)等。

2.3 礦化富集規(guī)律

礦區(qū)復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和燕山期花崗閃長(zhǎng)斑巖的侵入,為含礦熱液的形成、運(yùn)移和交代提供了構(gòu)造空間、熱壓驅(qū)動(dòng),從而由深部巖漿(約為7/8)和圍巖(約為1/8)中汲取了造巖成礦物質(zhì)[6]。脈動(dòng)式的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和巖漿活動(dòng)促使了熱液的反復(fù)循環(huán),導(dǎo)致蝕變礦化作用的多期次疊加和富集。礦床礦化富集因素主要是斑巖體因素、構(gòu)造因素和蝕變因素,巖性因素只對(duì)礦化富集起次要的局部性的作用。

斑巖體的礦化富集因素,主要表現(xiàn)在對(duì)礦化強(qiáng)度的空間配制上。就總體而言,礦化主要受主巖體形態(tài)和地質(zhì)部位的控制,巖體的上部和接觸帶是礦化富集的中心,且又以巖體上盤和頂部的接觸帶為最佳,該處往往直接控制了工業(yè)礦體的分布,表現(xiàn)了明顯的巖控特點(diǎn)。

礦區(qū)構(gòu)造不僅控制了成礦斑巖體的空間定位和產(chǎn)狀形態(tài),而且直接控制了礦化富集。構(gòu)造在巖體周圍接觸帶形成了環(huán)狀裂隙帶,為礦液沿接觸帶運(yùn)移和沉淀提供了良好的構(gòu)造條件,成為工業(yè)礦體的主要賦存空間,使礦床表現(xiàn)出接觸帶成礦的特征。

礦區(qū)不同蝕變類型及其組合對(duì)礦化的富集或遷移有著主要的制約作用。其中硅化、絹云母化是礦化富集的主導(dǎo)蝕變因素,脈狀碳酸鹽化、硫酸鹽化是礦化疊加富集的主要因素,而后期脈狀綠泥石化則是礦化富集的輔助因素。以主導(dǎo)蝕變?yōu)榛A(chǔ)的多種蝕變的復(fù)合,促使了礦化的進(jìn)一步富集。

3 找礦潛力分析

朱砂紅礦床的產(chǎn)出受統(tǒng)一的燕山期“構(gòu)造-巖漿帶”控制,顯示出“同位多期、基底制約、多源多因復(fù)合成礦”特征。區(qū)域內(nèi)獨(dú)特的大地構(gòu)造背景、多期次構(gòu)造變動(dòng)和巖漿活動(dòng)使礦床周邊具備大型銅多金屬匯聚成礦的地質(zhì)條件。朱砂紅礦床與銅廠礦床直線距離為300～500m,兩者處于同一地質(zhì)構(gòu)造單元,且成礦、控礦地質(zhì)條件相似,因此,在兩個(gè)礦床的結(jié)合部-黃坑區(qū)域,應(yīng)該有隱伏礦體的存在。黃坑區(qū)域豐富的成礦地質(zhì)信息表明了巨大的找礦潛力。

3.1 直接找礦標(biāo)志

黃坑區(qū)域硅化絹云母巖、強(qiáng)蝕變千枚巖、強(qiáng)蝕變花崗閃長(zhǎng)斑巖等蝕變巖石較為發(fā)育,巖石中有大量的鐵帽、細(xì)脈浸染銅礦化脈體、黃鐵礦脈、石英大脈的露頭,是深部礦體存在的直接標(biāo)志[7]。

3.2 巖漿巖標(biāo)志

深部隱伏巖體的存在為成礦提供含礦熱液和熱驅(qū)動(dòng)力的基本成礦前提,是找礦的關(guān)鍵性標(biāo)志。深部鉆探資料表明,朱砂紅巖體與銅廠巖體在黃坑區(qū)域(地表之下900m左右)已連成一體,目前兩個(gè)礦區(qū)內(nèi)見(jiàn)到的巖株與巖脈僅是該隱伏巖體頂部的分枝和突起[8]。根據(jù)構(gòu)造位置、巖石特征,可以確定形成巖體的巖漿來(lái)自上地幔,同位素年齡值為168百萬(wàn)年,反映了燕山期的成巖作用。

3.3 蝕變特征

國(guó)內(nèi)外地質(zhì)學(xué)者認(rèn)為,斑巖型銅礦的礦化蝕變分帶可以作為深部探礦的依據(jù)[9]。黃坑區(qū)域巖石的硅化、絹云母化、水白云母化、鉀長(zhǎng)石化、伊利石化明顯,地層蝕變強(qiáng)度大,分帶性好。上部地表蝕變見(jiàn)大量鉀化、碳酸鹽化和褐鐵礦化等;下部地層發(fā)育有大量強(qiáng)蝕變硅化、絹云母化、綠泥石化,有大量浸染和細(xì)脈型黃鐵礦存在。在強(qiáng)蝕變地段,有面狀石英-絹云母-水白云母化蝕變分帶。

3.4 化探標(biāo)志

黃坑區(qū)域成礦指示元素Cu、Mo、Ag、Pb、Zn等,受統(tǒng)一的“構(gòu)造-巖漿帶”控制,由內(nèi)而外元素分帶特征明顯,內(nèi)帶成礦元素Cu、Mo具有明顯的濃度分帶,且與朱砂紅礦床蝕變帶具有緊密的內(nèi)生聯(lián)系。

3.5 地質(zhì)工程驗(yàn)證

根據(jù)朱砂紅礦床的深部地質(zhì)情況,德興銅礦在黃坑深部進(jìn)行了驗(yàn)證性鉆孔勘探,累計(jì)施工探礦鉆孔10個(gè),進(jìn)尺近4987.3m,獲得了部分新增工業(yè)礦體。勘探結(jié)果表明,黃坑深部(-600m標(biāo)高以下)存在有一定儲(chǔ)量的Cu(Mo)礦體[10]。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)朱砂紅礦床揭露的地質(zhì)信息進(jìn)行研究,提取有效的成礦信息,發(fā)現(xiàn)礦床周邊具有優(yōu)越的成礦地質(zhì)條件,并圈定出一個(gè)具有很好資源潛力的成礦區(qū)域并進(jìn)行鉆孔勘探驗(yàn)證,達(dá)到了礦山地質(zhì)儲(chǔ)量升級(jí)的效果,具有明顯的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)價(jià)值。

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2012-03-20)

李 毅(1974-),男,江西寧都縣人,工程師,主要從事采礦現(xiàn)場(chǎng)管理與技術(shù)指導(dǎo)工作,Email:877159472@qq.com。