湖北銅綠山銅鐵礦床礦化富集規(guī)律

趙曉波

【摘 要】本文簡(jiǎn)要介紹湖北銅綠山礦夕卡巖型礦床的地質(zhì)概況，并論述礦床成礦與地層、構(gòu)造、巖漿巖、多次成礦作用、賦存標(biāo)高及圍巖蝕變的關(guān)系和成礦富集規(guī)律，揭示了本礦床礦石富集規(guī)律，并為今后礦山的找礦起到指導(dǎo)作用。

【關(guān)鍵詞】礦化；蝕變；多成礦作用；富集規(guī)律

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

銅綠山礦為一大型的夕卡巖型銅鐵礦床。礦床位于陽(yáng)新復(fù)式巖體西北端，銅綠山石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖體的中部。礦區(qū)地層較簡(jiǎn)單，主要為下三疊統(tǒng)嘉陵江組和大冶組碳酸鹽巖，巖漿巖主要為石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖，礦區(qū)構(gòu)造非常復(fù)雜，褶皺和斷裂構(gòu)造均較發(fā)育。礦體主要產(chǎn)于銅綠山巖體與下三疊統(tǒng)嘉陵江組和大冶組殘留體的接觸部位，受斷裂和接觸帶構(gòu)造共同控制。伴隨成礦作用區(qū)內(nèi)巖石普遍發(fā)生接觸變質(zhì)及熱變質(zhì)現(xiàn)象，形成了Cu、Fe、Au、Ag多金屬礦床。

1.1 地層

礦區(qū)內(nèi)地層在巖體內(nèi)呈殘留狀態(tài)，主要有三疊系下統(tǒng)大冶組、三疊系中下統(tǒng)嘉陵江組、白堊系下統(tǒng)大寺組和第四系。與成礦關(guān)系密切的為大冶組、嘉陵江組碳酸鹽巖地層。

1.1.1 大冶組（T1d）

為一套海相連續(xù)沉積的以碳酸鹽巖為主的巖石，分為4個(gè)巖性段。礦區(qū)內(nèi)僅見(jiàn)第三至第四巖性段，呈隱伏狀分布。T1d1-3主要位于負(fù)460至負(fù)640m以下，自下而上為矽卡巖化條帶狀含白云質(zhì)大理巖、條帶狀大理巖、大理巖及含白云質(zhì)大理巖。厚度大于220m。T1d4主要位于負(fù)365m標(biāo)高左右，自下而上為厚層大理巖、中厚層大理巖夾含白云質(zhì)大理巖、含灰質(zhì)白云石大理巖。厚度約為107m。

1.1.2 嘉陵江組（T1j）

為一套濱海相及瀉湖相連續(xù)沉積的以碳酸鹽巖為主的巖石，分為3個(gè)巖性段，礦區(qū)內(nèi)分布較廣泛。位于負(fù)125m標(biāo)高左右，自下而上，巖性為含灰質(zhì)白云石大理巖、灰質(zhì)白云石大理巖及白云質(zhì)大理巖。厚度約250m。

1.2 巖漿巖

主要為陽(yáng)新雜巖體西北端之銅綠山巖株體，其主體巖性為石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖。

1.3 構(gòu)造

根據(jù)殘余地層分析，礦區(qū)構(gòu)造由北西西向（近東西向構(gòu)造的偏向）與北北東向的褶皺斷裂疊加交切而成，北北東向構(gòu)造強(qiáng)烈，成為礦床的主體構(gòu)造型式。

1.3.1 褶皺構(gòu)造

主要為北西西向、北北東向。北西西向?yàn)榇笠焙蛐蹦弦淼拇渭?jí)褶皺。

1.3.2 破碎帶

甚為發(fā)育，主要分布于接觸帶、礦體頂?shù)装?、背斜的軸部以及斷裂帶的局部。大致呈帶狀分布，角礫成份單一，與圍巖基本一致。

1.3.3 斷裂構(gòu)造

主要有北西、北北東、北東向三組。延伸不大，一般只數(shù)十米至數(shù)百米。

2 礦化富集規(guī)律

2.1 礦化與地層的關(guān)系

注：據(jù)余元昌等（1985）. ωB/%.

與銅綠山銅鐵礦有關(guān)的圍巖主要是三疊系下統(tǒng)的嘉陵江組和大冶組地層，其巖性見(jiàn)湖北大冶地區(qū)奧陶系地層柱狀圖（圖1），礦體之所以賦存在嘉陵江組和大冶組地層中，這是由于由該層巖石的物理化學(xué)性質(zhì)所決定的。

銅綠山礦床儲(chǔ)量約80%受T1-2j1（54.3%）、T1-2j2（24.30%）巖性段層位控制，這是它們具有獨(dú)特環(huán)境物理化學(xué)性質(zhì)所決定，巖石普遍質(zhì)純富鈣或者適量富鎂并且（R3O2+SiO2）酸性不溶物含量低，巖石化學(xué)性質(zhì)活潑，有利于接觸交代，對(duì)成礦有利。（見(jiàn)表1）在區(qū)域（T1-2j2、T1-2j3）灰質(zhì)白云巖和白云巖中，普遍有石膏假晶和多層角礫巖，這種角礫巖的存在，構(gòu)成地層中的薄弱帶，一方面，為巖漿入侵、礦液的運(yùn)移準(zhǔn)備了有利的空間；另一方面，巖漿或巖漿期后溶液，在入侵過(guò)程中同化膏鹽地層，使巖漿的化學(xué)成分和物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，即增加了堿性和揮發(fā)組分，粘度變小，結(jié)晶溫度降低，并可能出現(xiàn)低共熔狀態(tài)，巖漿期后-水溶液數(shù)量增多，有利于銅鐵礦的分離、遷移和富集，并引起蝕變和礦化富集。

大理巖本身由于其巖性不均一，并且多為厚、薄層互層，受構(gòu)造力的作用，比較容易產(chǎn)生層間破碎，為夕卡巖的形成和礦液選擇交代及沿不同界面的充填造成了良好的物理?xiàng)l件。

2.2 礦化與構(gòu)造的關(guān)系

銅綠山礦床的控礦構(gòu)造，是在區(qū)域北西西向構(gòu)造的基礎(chǔ)上疊加的北北東向構(gòu)造帶。銅綠山礦主礦帶上的Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ號(hào)礦體賦存于北北東褶曲與北西西向褶曲復(fù)合隆起部位的北北東向斷裂接觸帶、層間虛脫或?qū)娱g剝離破碎部位，以及斷裂接觸帶上盤(pán)的羽狀張裂隙帶。北北東向橫跨隆起疊加同方向的斷裂接觸帶，是最佳構(gòu)造控礦標(biāo)志；北北東向褶曲與北西西向褶曲疊加復(fù)合隆起部位，是礦體賦存的最佳部位。

——疊加褶皺接觸帶構(gòu)造控礦。北北東向背斜與北西西向背斜重疊地段，巖層隆起明顯，背斜虛脫部位是巖漿侵位的有利地段。當(dāng)巖體冷凝時(shí)，背斜虛脫，形成低壓區(qū)，是礦液集中的有利地段。

——接觸-圈閉構(gòu)造控礦。它是侵入巖體接觸面與圍巖巖層適當(dāng)搭配而成的一種復(fù)合型圈閉構(gòu)造。實(shí)際上就是大理巖捕虜體構(gòu)造，這種捕虜體圈閉構(gòu)造在礦床中極為廣泛的發(fā)育。當(dāng)捕虜體與活動(dòng)構(gòu)造裂隙連通時(shí)，有利接觸交代形成礦體。

——接觸-斷裂帶構(gòu)造控礦。巖體侵入到圍巖并固結(jié)之后，在接觸帶范圍內(nèi)疊加上北北東向壓扭性斷裂活動(dòng)，不同程度地掩蓋和破壞巖體原生構(gòu)造要素，產(chǎn)生新的滑動(dòng)裂隙、片理化帶，使其接觸帶某一部分成為明顯的低壓地段，有利于深部含礦流體的滲濾，也是有利的儲(chǔ)礦空間。

——復(fù)合接觸構(gòu)造。侵入體與成礦有利巖層、地層界面、裂隙（主要是主干斷裂派生的次級(jí)裂隙）等構(gòu)造斜交時(shí)，構(gòu)成整個(gè)接觸帶上有利礦液流動(dòng)和沉淀的局部地段，形成受接觸-斷裂構(gòu)造帶控制的主礦體和受大理巖層間裂隙、主干斷裂派生的次級(jí)張裂隙控制的分支礦體。若侵入體順層侵入時(shí)，大理巖層間亦可形成與接觸帶主礦體大致平行的一系列小礦體。

2.3 礦化與巖漿巖的關(guān)系

與礦化有關(guān)的巖漿巖為石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖。其巖性為新鮮的巖石呈灰黑色、蝕變后成灰白、灰綠等色，巖石內(nèi)常見(jiàn)有暗色礦物集合塊體。鏡下全晶質(zhì)半字形晶-斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)半字形-交代結(jié)構(gòu)，斑晶含量為40%-50%，一般粒徑1mm左右，大者3mm，主要成分為斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石，角閃石、石英，偶見(jiàn)黑云母。副礦物有磁鐵礦、榍石、磷灰石鋯石，其次是硫化物副礦物（黃鐵礦、黃銅礦）。

2.3.1 巖漿提供成礦物質(zhì)

成礦物質(zhì)來(lái)自石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖，其原因：（1）巖體中含F(xiàn)e、Mg暗色礦物較多，高者可達(dá)40%細(xì)粒磁鐵礦較多；（2）巖體中Fe2O3+FeO含量約含3%；（3）在巖體中，銅的平均含量為74ppm，在主要造巖礦物角閃石中銅的平均含量83ppm，在副礦物中磁鐵礦中銅的品均含量131ppm，在黃鐵礦中銅的平均含量為680ppm；（4）據(jù)硫同位素分析結(jié)果表明巖漿為成礦提供了物質(zhì)來(lái)源。

2.3.2 巖漿巖鈉長(zhǎng)石化作用對(duì)鐵成礦的控制

巖漿巖鈉長(zhǎng)石化是鐵質(zhì)活化、轉(zhuǎn)移、富集成礦的主要方式，薄片中見(jiàn)到，當(dāng)鈉長(zhǎng)石沿基質(zhì)交代時(shí)，基質(zhì)細(xì)粒磁鐵礦消失或減少；交代暗色礦物時(shí)，在裂隙中析出細(xì)粒磁鐵礦，據(jù)巖石化學(xué)分析鈉化后的巖石中Fe2O3+FeO含量減低4%～7%，說(shuō)明鈉化有鐵質(zhì)析出。

2.3.3 巖漿巖鉀長(zhǎng)石化作用對(duì)銅成礦的控制

巖漿巖鉀長(zhǎng)石化是銅物質(zhì)活化、轉(zhuǎn)移、富集成礦的主要方式，當(dāng)鉀長(zhǎng)石沿基質(zhì)交代時(shí)，基質(zhì)中的副礦物黃銅礦、黃鐵礦消失或減少；當(dāng)交代暗色礦物角閃石時(shí)在鉀長(zhǎng)石邊緣有黃銅礦沿鉀長(zhǎng)石脈邊緣交代和充填。據(jù)巖石化學(xué)分析鉀化后巖石中銅的含量明顯減少。

2.4 礦化與多次成礦作用的關(guān)系

從礦床中礦石的品級(jí)可以看到，原生富銅礦常見(jiàn)有三種內(nèi)型：一是，以黃銅礦為主的富銅礦石，呈粗脈狀（脈寬0.5-2.0cm）、團(tuán)塊狀（塊度0.5*3cm）、團(tuán)粒狀（0.3*0.5cm）或細(xì)脈狀，主要分布于磁鐵礦礦石中，形成富銅富鐵礦石，最高銅品位10.92-19.45%；二是，黃銅礦、輝銅礦組成的富銅礦石，呈塊狀或細(xì)粒浸染狀分布于磁鐵礦或夕卡巖中，最高品位37.70%（4線271孔）；三是，輝銅礦為主的富銅礦石，呈塊狀、脈狀、浸染狀分布予夕卡巖或大理巖中，最高銅品位41.69%（0線226孔）。上述富銅礦的形成是因?yàn)槌傻V構(gòu)造多次活動(dòng)，有利于含礦熱液多次沉淀，多期性的銅礦化作用是富銅富鐵形成的地質(zhì)條件。同時(shí)，還可能存在含礦流體沿著裂隙充填貫入，這也是富銅富鐵礦石形成的可能因素之一。

2.5 礦化與礦體賦存標(biāo)高的關(guān)系

根據(jù)-65m至-605m個(gè)標(biāo)高礦體厚度與總厚度比值統(tǒng)計(jì)，高品位的富銅富鐵礦石主要位于負(fù)120m至負(fù)495m標(biāo)高間，負(fù)650m標(biāo)高僅在31線Ⅳ3號(hào)礦體有分布，在負(fù)650m標(biāo)高以下，未見(jiàn)有高品位銅礦石存在，說(shuō)明富銅富鐵礦賦存受一定標(biāo)高所限制。經(jīng)Ⅰ號(hào)礦體12線、Ⅲ號(hào)礦體7線、Ⅳ號(hào)礦體19線等三條剖面計(jì)算銅的礦化強(qiáng)度指數(shù)并作圖（圖2），可以看出礦化強(qiáng)度指數(shù)也是礦體中部最高，上部偏低，下部最低，表明礦化富集是在每個(gè)礦體中部。

2.6 礦化與圍巖蝕變的關(guān)系

圍巖蝕變作用是本礦床一種伴隨成礦作用全過(guò)程的交代蝕變作用。礦區(qū)接觸帶附近夕卡巖、大理巖、斜長(zhǎng)石巖、石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖伴有明顯的交代蝕變現(xiàn)象，一般情況礦體規(guī)模越大，夕卡巖越寬，則熱液蝕變?cè)綇?qiáng)，而蝕變的種類越多，多種蝕變疊加部位，往往也是成礦最有利的部位。熱液蝕變是追索原生礦體的標(biāo)志。

礦床的主要熱液蝕變有：透輝石化、金云母化、鈉長(zhǎng)石化、鉀長(zhǎng)石化、綠簾石化、硅化以及低溫碳酸鹽化等。其中銅礦化主要發(fā)育于接觸帶內(nèi)帶斜長(zhǎng)石巖化石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖和接觸外帶夕卡巖化鎂質(zhì)大理巖中；鐵銅礦化從內(nèi)帶斜長(zhǎng)石巖化石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖到外帶大理巖帶都有發(fā)育。銅礦主要與透輝石夕卡巖關(guān)系密切，其次是白云質(zhì)大理巖、斜長(zhǎng)石化石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖關(guān)系密切；銅鐵礦、鐵礦主要與透輝石夕卡巖關(guān)系密切。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)銅綠山礦床礦化富集規(guī)律特點(diǎn)的分析研究，更好地找出礦體賦存的空間規(guī)律，以期給礦山提供更有利的探礦方向，使企業(yè)能夠在生產(chǎn)探礦中少投入、多產(chǎn)出，確保礦山企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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[責(zé)任編輯：王楠]