安徽安慶銅礦床成礦地質(zhì)條件及成因分析

陳星霖，邵擁軍，劉忠法，疏志明

(1中南大學(xué) 地球科學(xué)與信息物理學(xué)院 有色金屬成礦預(yù)測(cè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙，410083；2.銅陵有色金屬集團(tuán)控股有限公司，安徽 銅陵，244000)

安慶銅礦床位于揚(yáng)子地臺(tái)北緣下?lián)P子臺(tái)坳沿江斷裂帶中段[1]，屬安慶—貴池礦集區(qū)。研究人員在巖體地球化學(xué)、巖體成因、同位素年代、礦床地球化學(xué)[2-7]、成礦流體特征[8-10]、成礦動(dòng)力學(xué)[11]、成因分析[12-13]等方面對(duì)礦集區(qū)進(jìn)行大量的研究工作。前人對(duì)本區(qū)的研究多側(cè)重于地球化學(xué)和成礦流體等方面[2-10]，對(duì)本區(qū)成礦地質(zhì)條件的研究相對(duì)較少，為了豐富安慶銅礦床在成礦地質(zhì)條件方面的研究成果，本文作者針對(duì)安慶銅礦床成礦地質(zhì)條件進(jìn)行研究，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合成礦物質(zhì)來(lái)源、形成條件、礦石組構(gòu)、蝕變分帶及成礦作用等方面的綜合分析，對(duì)安慶銅礦床的成因進(jìn)行了探討，為進(jìn)一步找礦提供了理論依據(jù)，具有實(shí)際指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

安慶銅礦位于長(zhǎng)江中下游安慶—貴池礦集區(qū)月山礦田內(nèi)，本區(qū)成巖成礦作用與中生代以來(lái)的擠壓-伸展構(gòu)造演化有密切的關(guān)系[1]。礦床的形成與燕山早期月山巖體有緊密的成因聯(lián)系，巖體為其成礦母巖；區(qū)內(nèi)地層發(fā)育比較齊全，從前寒武紀(jì)至古生代、中生代地層均有出露，與成礦有關(guān)的地層主要為三疊系中統(tǒng)月山組(T2y)含薄層膏鹽白云質(zhì)灰?guī)r和下統(tǒng)南陵湖組(T1n)薄層灰?guī)r；控巖構(gòu)造主要為近東西、近南北向的共軛剪裂帶以及層間滑動(dòng)帶和虛脫帶，控礦構(gòu)造為接觸帶構(gòu)造及破碎帶構(gòu)造。成礦巖體為中酸性閃長(zhǎng)巖類(lèi)組合，呈巖株、巖脈狀產(chǎn)出。礦體受接觸帶控制，主礦體呈反“S”型透鏡體狀，被近南北向斷裂切割為 2個(gè)主礦體(1號(hào)和2號(hào)礦體)，除了2個(gè)主礦體之外，本區(qū)小礦體甚多，規(guī)模小，品位低。主要礦石類(lèi)型包括矽卡巖型銅礦石、矽卡巖型鐵礦石、閃長(zhǎng)巖型銅礦石及混合礦石等，金屬礦物主要為磁鐵礦、黃銅礦、斑銅礦，脈石礦物主要為透輝石、鈣鐵石榴石、方柱石、斜長(zhǎng)石、蛇紋石和黑云母，透閃石等。礦石結(jié)構(gòu)主要有自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)、它形粒狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)等(見(jiàn)圖1)。礦石構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、斑點(diǎn)狀構(gòu)造、脈狀及條帶狀構(gòu)造以及角礫狀構(gòu)造等。

2 成礦地質(zhì)條件分析

2.1 地層及其與成礦的關(guān)系

安慶銅礦床主要容礦地層為三疊系南陵湖組薄層灰?guī)r，月山組薄層膏鹽白云質(zhì)灰?guī)r，從地層的含礦性來(lái)看[14]，這些層位中成礦元素含量并不很高，因而本區(qū)地層參與成礦的能力是十分有限的，礦床在該層位地層中賦存主要是由其巖石物理化學(xué)性質(zhì)所決定的。本區(qū)三疊系月山組地層性脆，容易分解，化學(xué)性質(zhì)活潑，特別是硅化后容易破裂而產(chǎn)生裂隙，加之地層本身孔隙度和滲透率較高，因而，成為本區(qū)成礦熱液運(yùn)移的良好通道；月山組膏鹽層為一軟弱帶，在構(gòu)造應(yīng)力作用下易于產(chǎn)生層間滑動(dòng)而形成層間滑脫帶，為含礦熱液的富集和沉淀提供了良好的空間；二疊系上統(tǒng)薄層硅質(zhì)巖由于滲透性差，對(duì)礦液起到了很好的屏蔽作用，有利于礦液的集中。因此，從某種意義上講，地層對(duì)成礦的控制作用主要表現(xiàn)在以其有利的層位、巖性以及屏蔽層效應(yīng)為成礦物質(zhì)的沉淀提供有利的空間位置。

2.2 構(gòu)造及其與成礦的關(guān)系

礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造以中小型斷裂及次級(jí)褶皺為主，區(qū)內(nèi)主要的斷裂構(gòu)造為近南北向的F1斷層，傾向西，傾角變化較大(40°～70°)；褶皺構(gòu)造主要為北東向西馬鞍山背斜和近東西向的東馬鞍山倒轉(zhuǎn)背斜，它們的形態(tài)和產(chǎn)狀對(duì)礦質(zhì)的沉淀、礦體的形態(tài)影響較大。

本區(qū)控礦構(gòu)造構(gòu)造主要為接觸帶構(gòu)造及破碎帶構(gòu)造，本區(qū)接觸帶形態(tài)復(fù)雜，具體表現(xiàn)形式包括舌狀體構(gòu)造、波狀起伏界面、不規(guī)則界面、斷裂接觸矽卡巖帶以及層間破碎矽卡巖帶等。本區(qū)局部碳酸鹽巖地層外凸呈“舌狀”深入巖體內(nèi)，舌狀接觸帶前緣與巖體接觸面積大，有利于含礦熱液與圍巖進(jìn)行充分交代；波狀起伏界面、不規(guī)則界面勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生局部的凹陷空間，為成礦熱液的匯聚和沉淀提供了良好的場(chǎng)所；月山組含膏鹽地層在構(gòu)造應(yīng)力作用下，易于產(chǎn)生層間滑動(dòng)、破碎及拉張現(xiàn)象，形成層間破碎帶、層間滑脫帶，為含礦熱液的運(yùn)移及沉淀提供有利的空間，安慶銅礦床1號(hào)礦體就產(chǎn)于西馬鞍山倒轉(zhuǎn)背斜轉(zhuǎn)折端的層間虛脫帶內(nèi)。此外，本區(qū)裂隙發(fā)育，有利于礦液的運(yùn)移與接觸交代作用的發(fā)生，是本區(qū)脈狀礦體、小礦體(如安慶3號(hào)礦體)產(chǎn)出的有利容礦構(gòu)造部位。

2.3 巖體特征及其與成礦的關(guān)系

2.3.1 巖石學(xué)及巖石化學(xué)特征

安慶銅礦床位于月山閃長(zhǎng)巖類(lèi)巖體東枝，巖體主要由閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖和鉀長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖等組成，多呈灰色、灰白色和灰綠色，巖石結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般為中細(xì)粒半自形不等粒狀結(jié)構(gòu)。造巖礦物以斜長(zhǎng)石(45%～70%)和角閃石(5%～20%)為主，鉀長(zhǎng)石含量相對(duì)偏高(5%～15%)，石英含量變化較大(3%～12%)，局部可見(jiàn)少量的黑云母和極少量的輝石。

巖體的SiO2平均含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)為58.13%，巖石總堿含量w(K2O+Na2O)平均值為 7.14%，w(Na2O)＜w(K2O)；里特曼組合指數(shù)(σ)平均值為 3.38，基本上屬于中酸性鈣堿性巖。

2.3.2 巖體地球化學(xué)特征

巖體樣品稀土總量w(ΣREE)平均值為250.36×10-6，w(LREE)/w(HREE)平均值為 8.30，屬輕稀土富集型；(w(Ce)/w(Yb))N平均值為 17.52；(w(La)/w(Sm))N平均值為4.62；(w(Gd)/w(Yb))N平均值為 3.15，小于(w(La)/w(Sm))N平均值，說(shuō)明重稀土分餾程度極低，衰減速度比輕稀土慢；稀土配分曲線均向右傾，幾乎重合在一起，顯示了較好的同源性(見(jiàn)圖2)。巖體中Th平均含量為9.36×10-6，明顯高于維氏值，而Rb和Ba含量明顯低于維氏值，可知本區(qū)巖漿可能來(lái)源于深部的上地幔。巖體中 Sr平均含量為1 201×10-6，具接近堿性玄武巖的Sr的含量, 遠(yuǎn)高于上地殼值(350×10-6)和下地殼值(230×10-6)，因此，形成本區(qū)巖體的原始巖漿不可能是地殼巖石深熔或重熔形成的，也表明本區(qū)巖體可能由來(lái)源于高鉀富堿的地幔巖漿演化而來(lái)。但也有部分樣品的Sr豐度較低，為138×10-6，表明原始巖漿在上侵過(guò)程中可能受到地殼不同程度的混染。

2.3.3 巖體與成礦的關(guān)系

圖2 月山巖體稀土元素配分曲線Fig.2 REE distribution curves of Yueshan rockbody

表1 微量元素測(cè)試結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Table 1 Test results of trace elements 10-6

巖體的微量元素定量分析結(jié)果顯示(見(jiàn)表1)：巖體中成礦元素銅等的平均含量為52×10-6，明顯高于維氏值，顯示出明顯的富集性，而地層中成礦元素銅等的平均含量為 14.5×10-6，明顯低于維氏值，因此，地層不具備提供成礦物質(zhì)且聚集成礦的能力，不可能為本區(qū)成礦物質(zhì)的提供者，巖體才是本區(qū)成礦物質(zhì)的提供者，與成礦關(guān)系密切。

流體包裹體結(jié)果顯示成礦流體晚期有大氣水加入[12]，但仍以巖漿水為主；鉛同位素結(jié)果表明本區(qū)成礦物質(zhì)絕大部分來(lái)自于巖漿[14-15]；巖體成巖年齡大致為 138 Ma[16]，K-Ar法測(cè)定的成礦年齡大致為 131 Ma[17]，成礦稍晚于成巖活動(dòng)，巖漿成巖活動(dòng)帶來(lái)了成礦作用的發(fā)生。流體包裹體和同位素測(cè)試結(jié)果均顯示燕山早期中酸性巖漿侵入活動(dòng)與成礦作用關(guān)系密切，巖漿活動(dòng)帶來(lái)了大量的成礦物質(zhì)和成礦流體，為礦床的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，是礦床形成的決定性因素。

3 礦床成因分析

從成礦物質(zhì)來(lái)看，礦床產(chǎn)于巖體侵入的前峰，礦體嚴(yán)格受接觸帶控制，說(shuō)明了兩者之間成因上的親緣關(guān)系，成礦是成巖的繼續(xù)。成礦巖體為深源成因，富含成礦元素Cu和Fe的深源巖漿可以為成礦作用提供充足的礦質(zhì)。從礦床地球化學(xué)特征分析可知：礦石的微量元素特征、稀土配分模式特征，都證明了礦質(zhì)Cu具有深源的特點(diǎn)，但也不排除有部分成礦物質(zhì)來(lái)自于地層，尤其是成礦晚期氣液階段，外來(lái)物質(zhì)有所增加。從礦床的近礦圍巖地球化學(xué)研究結(jié)果看，其總量占有一定的份額。

從形成條件來(lái)看，礦體主要產(chǎn)于燕山早期中酸性巖漿巖與三疊系不純碳酸鹽巖之間的接觸帶中，遠(yuǎn)離接觸帶只有少量熱液脈型礦化產(chǎn)出，符合矽卡巖型成礦的形成條件。

從礦體形態(tài)和控礦構(gòu)造來(lái)看，礦體形態(tài)以小而富的透鏡狀為主，礦體的產(chǎn)出主要受控于巖體與灰?guī)r形成的“舌狀體”矽卡巖接觸帶及層間破碎帶，符合矽卡巖型礦床的典型控礦特征。

從礦石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造來(lái)看，礦石結(jié)構(gòu)以交代溶蝕、交代殘余、包含結(jié)構(gòu)為主；礦石構(gòu)造以塊狀、稠密浸染狀、條帶狀、脈狀、角礫狀為主，具有矽卡巖型礦床典型的組構(gòu)特征。

從蝕變分帶來(lái)看，控制主礦體賦存的巖體接觸帶表現(xiàn)出明顯交代分帶特征，從巖體→大理巖，矽卡巖類(lèi)型表現(xiàn)為由硅矽卡巖→鎂矽卡巖→鈣矽卡巖過(guò)渡的特征；從走向上看，礦床西部接觸帶較發(fā)育，類(lèi)型也比較全，礦體以銅、鐵為主，而東部接觸帶簡(jiǎn)單，主要發(fā)育外接觸帶矽卡巖，礦體以鐵為主。

本礦床各類(lèi)型礦石也具有明顯的分帶性，由大理巖到閃長(zhǎng)巖可分為3個(gè)礦帶，即磁鐵礦型銅礦(磁鐵礦)帶-矽卡巖型銅礦帶-閃長(zhǎng)巖型銅礦帶。

從成礦作用來(lái)看，由前述礦床地質(zhì)特征可知：礦體產(chǎn)于巖體與碳酸鹽巖圍巖接觸帶上，具有矽卡巖礦床的典型礦物組合和結(jié)構(gòu)構(gòu)造，尤其是以硫化物礦物組合為主所構(gòu)成的礦體的形成與接觸交代作用關(guān)系密切，因此，從整個(gè)礦床的礦化來(lái)說(shuō)，接觸交代作用是其主要成礦作用之一。

通過(guò)詳細(xì)的野外地質(zhì)觀察，結(jié)合礦體地質(zhì)特征，發(fā)現(xiàn)安慶銅鐵礦床除了主要的礦石種類(lèi)為氣液交代型(矽卡巖型)銅鐵礦外，局部還表現(xiàn)出礦物組合簡(jiǎn)單、圍巖蝕變不強(qiáng)烈、礦石呈條帶狀構(gòu)造、接觸帶及其附近的礦脈與圍巖界線清晰等特征，因此，在礦床的成礦作用中，除了傳統(tǒng)矽卡巖礦床的接觸交代成礦方式以外，還顯示出一定的貫入性，比如樣品 400-2-4(致密塊狀磁鐵礦-大理巖)就是產(chǎn)在這種環(huán)境中，因此，礦漿貫入方式對(duì)銅鐵礦體的形成也有一定的作用。

綜合以上分析可以看出：礦床形成與燕山期中酸性巖漿侵入活動(dòng)關(guān)系明顯，礦床成因?qū)僖越佑|交代作用為主巖漿貫入作用為輔形成的矽卡巖型銅礦床。

4 結(jié)論

(1) 本區(qū)成巖成礦作用與中生代以來(lái)的擠壓-伸展構(gòu)造演化有密切的關(guān)系，成礦巖體為由閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖和鉀長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖等組成的燕山早期中酸性侵入體；圍巖主要由三疊系含膏鹽的薄層狀不純碳酸鹽巖組成；礦體呈反“S”型透鏡體狀，受接觸面形態(tài)控制。

(2) 燕山早期中酸性巖漿侵入活動(dòng)與成礦作用關(guān)系密切，不僅提供了巨大的熱能，而且也帶來(lái)了大量的成礦物質(zhì)和成礦流體，是礦床形成的決定性因素；三疊系含膏鹽的不純碳酸鹽巖地層對(duì)成礦的控制作用主要表現(xiàn)在以其有利的層位、巖性以及屏蔽層效應(yīng)為成礦物質(zhì)的沉淀提供有利的空間位置，是形成矽卡巖型礦床的必備條件；巖體與圍巖的接觸帶構(gòu)造體系(尤其是本區(qū)的舌狀體接觸帶)為成礦物質(zhì)的運(yùn)移和沉淀提供了有利的空間，控制礦體的產(chǎn)狀及規(guī)模，是成礦最重要的控制因素。

(3) 從成礦物質(zhì)來(lái)源、形成條件、礦體形態(tài)和控礦構(gòu)造、礦石組構(gòu)、蝕變分帶以及成礦作用等方面分析論證了礦床成因，認(rèn)為安慶銅礦床的形成與燕山期中酸性巖漿侵入活動(dòng)關(guān)系密切，礦床成因?qū)僖越佑|交代作用為主、礦漿貫入作用為輔形成的矽卡巖型銅礦床。

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