紅透山銅鋅礦床地質(zhì)特征及成礦模式淺析

高歌++朱杰勇++白光順

摘要： 紅透山銅鋅礦床位于遼寧省清原縣境內(nèi)太古宙綠巖巖體中，主要以銅鋅鉛硫化物和少量金銀為開采對象的綜合型多金屬礦床。通過整理紅透山銅鋅礦床成礦大地構(gòu)造背景、巖性、含礦基巖等資料的基礎(chǔ)上，充分運(yùn)用了遙感技術(shù)等方法，首先對該礦床地質(zhì)特征分別進(jìn)行了描述，然后從構(gòu)造、礦體形態(tài)、礦石組構(gòu)等方面對區(qū)內(nèi)銅鋅礦床的成礦特征進(jìn)行了系統(tǒng)分析，最后從礦床成礦時代、空間分布等方面對礦床模式進(jìn)行了總結(jié)。結(jié)果表明：①礦床的形成受構(gòu)造、巖漿活動等作用影響，主要以呂梁時期的構(gòu)造變形為主；②一系列剪切和韌性斷裂為該銅鋅礦床提供熱力、動力、運(yùn)移通道及富集空間；③通過總結(jié)地質(zhì)特征及礦化信息等成果建立成礦模式：新太古代時期的火山運(yùn)動為含礦熱液上升提供了空間，隨后含礦熱液發(fā)生沉積，經(jīng)多次構(gòu)造變形及變質(zhì)作用富集成礦。上述研究成果對深入研究該礦床具有一定的指導(dǎo)意義。

Abstract： The Hongtoushan Cu-Zn deposit is located in the Archean greenstone rock body in Qingyuan County， Liaoning Province. It is a comprehensive polymetallic deposit with Cu-Zn-Pb-Sulfide and a small amount of gold and silver. Based on the data of the metallogenic tectonic setting， lithology and ore-bearing bedrock of the Hongtoushan Cu-Zn deposit， the method of remote sensing technology is fully used. Firstly， the geological features of the deposit are described respectively， Ore shape and ore structure of the deposit. The origin and pattern of the deposit are summarized from the aspects of ore-forming age， spatial distribution and so on. The results show that：① the formation of the deposit is affected by the tectonics and magmatic activities， mainly by the structural deformation in the Lüliang period； ②a series of shear and ductile faults provide the thermal， power， migration channel and enrichment space； ③The mineralization model is established by summarizing the geological features and mineralization information. The volcanic movement in the Neoarchean period provided space for the ore-bearing hydrothermal uplift， followed by the deposition of the ore-bearing hydrothermal fluid， and the formation of metamorphism and metamorphism mine. The above research results have a certain guiding significance for further study of the deposit.

關(guān)鍵詞： 紅透山；銅鋅礦床；成礦模式；綠巖帶；構(gòu)造特征

Key words： Hongtoushan；Cu - Zn deposit；metallogenic model；greenstone belt；structural characteristics

中圖分類號：P618.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）08-0172-04

0 引言

遼寧省紅透山銅鋅礦床為東北地區(qū)最大礦床，至今已開采60余年，礦床開采深度達(dá)1200余米，是國內(nèi)開采深度最深礦床之一。盡管大量學(xué)者對該礦床進(jìn)行了大量研究，但其礦床成因并沒有得到很好的解釋。本文通過對該礦床褶皺斷裂、含礦基巖、礦體形態(tài)規(guī)模等進(jìn)行分析，結(jié)合遙感及礦物元素研究成果，探討該礦床地質(zhì)特征及成礦模式，為尋找類似礦床提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 研究區(qū)自然條件

紅透山位于遼寧省東北部撫順市清原縣境內(nèi)，地理坐標(biāo)東經(jīng)：124°25′15″-124°40′15″；北緯：41°59′30″-42°08′45″，處于我國溫帶季風(fēng)氣候區(qū)。沈吉鐵路和202國道線緊鄰礦山工作區(qū)，礦區(qū)交通便利；礦區(qū)離撫順不到60km，渾河主干道流經(jīng)工作區(qū)，水電便利。

1.2 大地構(gòu)造與成礦時代

紅透山銅鋅礦床位于華北地臺北緣賦存于太古宙綠巖紅透山組中，是我國典型的花崗綠巖地體分布區(qū)。其北部與赤峰——開源大斷裂接壤，西部與依蘭—依通斷裂相連，渾河斷裂帶大致成南北走向貫穿于整個綠巖帶，主要礦床分布于斷裂帶北側(cè)。（圖1[7]）

1.3 礦床基巖的構(gòu)成

根據(jù)區(qū)內(nèi)近南北走向的渾河深大斷裂將區(qū)域太古宙基底分為北部的綠巖帶和南部的高級區(qū)，礦床主要集中于北部的綠巖帶中。

景家溝麻粒巖—片麻區(qū)地體形成年齡要大于30億—28億年，形成于地臺環(huán)境，與周圍綠巖帶相接觸，地體主要由表殼巖和花崗質(zhì)巖石組成，表殼巖呈弧島狀分布在TTG巖系中，變質(zhì)程度達(dá)到麻粒巖相，原巖為泥沙質(zhì)沉積巖。

清原花崗巖—綠巖帶形成年齡比上一區(qū)要晚一些，在2600Ma-2800Ma左右，形成環(huán)境為島弧級弧后盆地。其原巖建造紅透山組是薄互層火山熔巖夾少量沉積巖和凝灰?guī)r的火山—沉積環(huán)境的沉積物，紅透山礦床就賦存于這套成分復(fù)雜的火山沉積巖中。

2 礦床基本特征

2.1 區(qū)域構(gòu)造特征

礦區(qū)內(nèi)主要地質(zhì)構(gòu)造有褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造，褶皺構(gòu)造為一個傾豎同傾的向斜褶皺，礦床就產(chǎn)在這一構(gòu)造的核部位置，并受此構(gòu)造和NEE向斷裂帶及層間裂隙控制。

紅透山銅鋅礦區(qū)域內(nèi)褶皺構(gòu)造是一個大型的緊閉疊加褶皺群，褶皺是一個斜歪褶皺體，成柱筒狀產(chǎn)于槽盆之中。區(qū)內(nèi)主要的褶皺形成過程有三期：

第一期構(gòu)造作用最強(qiáng)分布也最廣。大褶皺同傾向密集排列，由四組地層構(gòu)成范圍大約為20km，褶皺兩翼夾角為 20°～50°， 脊線走向為N E60°～70°，軸面傾向 SE， 傾角為 50°～85°，脊線水平延伸，為走向褶皺。小型的褶皺在區(qū)內(nèi)極為發(fā)育，由礦床中心向周圍逐步數(shù)量減少、強(qiáng)度減弱。

第二期褶皺構(gòu)造主要發(fā)育于礦床西部，這期褶皺極為復(fù)雜，除了主褶皺外還伴隨著次級褶皺群的出現(xiàn)，規(guī)模為3～4km2。

第三期褶皺構(gòu)造稍有變形，褶皺比較平緩，翼夾角為 120°～150°， 脊線S 傾， 傾角為65°～85°應(yīng)力方向為近EW或NEE向、SWW向。

2.2 原巖建造特征

通過對含礦巖系的地質(zhì)特征、巖石組構(gòu)、殘余原巖及一些原巖恢復(fù)結(jié)果分析，紅透山銅鋅礦床原巖建造是一套基性—中酸性巖漿巖、火山碎屑巖和凝灰質(zhì)砂巖、泥質(zhì)砂巖、粘土質(zhì)巖石組成的原巖。

區(qū)域火山—沉積建造總厚度為2380m，可劃分為三個大旋回和若干個小旋回，每個旋回從玄武巖開始，到正常沉積結(jié)束。由變質(zhì)巖與原巖對照表（表1）可還原原巖建造。

2.3 礦體形態(tài)及規(guī)模

2.3.1 礦體形態(tài)

礦體產(chǎn)出與底層呈整合產(chǎn)出，具有一定的層狀特征。礦床后期經(jīng)歷了多次的褶皺、區(qū)域變質(zhì)、斷裂、混合巖化等作用，致使礦床發(fā)生了巨大變形，局部地區(qū)出現(xiàn)了一些復(fù)雜的礦體形態(tài)，如群脈狀、分叉狀、擰曲狀等。

礦床礦體形態(tài)可分為倆種：層狀—似層狀、網(wǎng)狀—細(xì)脈浸染狀。礦石中常包有石英塊或礦石整體受到石英條帶穿插（圖2[2]）。

2.3.2 礦體規(guī)模

紅透山銅鋅礦床按礦床規(guī)模屬于大型礦床，各坑口礦體產(chǎn)出規(guī)模各不相同，除少數(shù)小坑口外多數(shù)屬于大型礦體。（表2）

2.4 主礦段樣本礦石組構(gòu)特征

該礦段礦石有倆種類型：一種是產(chǎn)于褶皺帶礦體內(nèi)部的致密塊狀礦石，另一種是產(chǎn)于礦體周圍的細(xì)脈浸染型礦石。

礦物具有分帶性。垂向上，礦床頂部以銅為主即黃銅礦含量較高；礦床中部，銅鋅含量較高，閃鋅礦增多；礦床底部，礦石含有鋅和少量的鉛，閃鋅礦和方鉛礦增多；硫的含量逐漸增加。水平向上，離礦床中心位置（礦柱）越近，礦石銅含量越高，越遠(yuǎn)則鋅含量越高（表3）。

2.5 圍巖蝕變特征

礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變以中低溫蝕變?yōu)橹?。主要有透閃石化、硅化、金云母化、云母化等。從礦體向圍巖兩側(cè)，蝕變由強(qiáng)變?nèi)跚揖哂幸欢ǚ謳浴Ｔ娇拷V床中心（礦柱），蝕變溫度越高，反之越低；礦層越厚蝕變強(qiáng)度越強(qiáng)，反之越弱。

2.6 礦床遙感特征

通過遙感觀察該礦區(qū)地表植被的生長情況反推地下的礦化信息（表4）。具體步驟如下：

首先，礦區(qū)地表選好采集觀測點后進(jìn)行樣品采集數(shù)據(jù)分析和整理數(shù)據(jù)。

樣品采集位置選在垂直礦體走向的一條脊線上（圖3），這有利于區(qū)分礦體與非礦體之間的的差異，易于對比。

根據(jù)已知數(shù)據(jù)資料通過多光譜系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析作出曲線圖（圖4）。

最后通過制圖顯示區(qū)域植被生長情況（圖5），進(jìn)而判斷礦化信息。

結(jié)果表明，礦床中鐵、銅、鋅、硫總量達(dá)到60.8%，鋁、鈣、鎂、鉀、鈉含量較低，屬富含硫、鐵的銅鋅礦石。

3 成礦模式討論

通過結(jié)合礦床地質(zhì)特征和對比類似特征礦床，建立成礦模式如下：

在28億到26億年前的新太古代時期，大陸漂移和海底擴(kuò)張使得古陸和洋殼發(fā)生碰撞，洋殼向陸殼下俯沖形成島弧環(huán)境，海底火山活動劇烈，在海底玄武巖上沉積了由基性—中性組成的鈣堿性系列含礦火山巖。

在火山噴發(fā)間歇期，海水從斷裂帶或松軟層下滲，下部巖石熱變質(zhì)脫水以及巖漿房水汽向上運(yùn)移，三種水分混合后在地下巖漿房熱動力的作用下發(fā)生遷移活動，加熱后由中心通道口噴出，整體構(gòu)成一個循環(huán)體系。熱液在地下加熱后與巖石發(fā)生淋濾作用攜帶走大量有用組分，然后通過中心通道口噴出并就地沉積，形成一個餅狀礦層。

隨后火山活動覆蓋了由安山巖、凝灰?guī)r和碎屑巖組成的蓋層，與底部的中—酸性鈣堿系列火山巖組成封閉環(huán)境，避免后期熱液作用金屬物質(zhì)的流出。

在25億年前太古代末期，由奧長花崗巖、英云閃長巖、花崗閃長巖組成的TTG巖系在大陸環(huán)境下侵入，這使得綠巖和原始餅狀礦體發(fā)生了角閃巖相變質(zhì)作用。同時，整個巖層受到外力作用發(fā)生變形構(gòu)成封閉的褶皺構(gòu)造，深變質(zhì)作用使礦體發(fā)生了塑性流動，礦體沿褶皺倆翼和轉(zhuǎn)折端的核部等低壓區(qū)遷移使局部礦體增厚。在后期礦體順層滑移的同時，也使局部礦體發(fā)生富集。原始礦體形成后又發(fā)生了倆次大的變形作用和三次較強(qiáng)熱液活動，這對礦床的再次富集起到很大的作用。

4 結(jié)語

由以上對紅透山銅鋅礦床成礦背景分析、礦體形態(tài)規(guī)模、礦石類型分析、成礦模式分析，對深入了解該礦床具有一定的價值。

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