長(zhǎng)江中下游地區(qū)銅多金屬礦床成礦預(yù)測(cè)研究

靳苑鶯

(桂林理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林　541000)

長(zhǎng)江中下游地區(qū)銅多金屬礦床以矽卡巖型銅礦床為主，也包括一些斑巖型銅礦、塊狀硫化物礦床等。矽卡巖型銅礦床亦稱接觸交代型銅礦床，通常是指中酸性巖體侵入碳酸鹽巖或其他鈣質(zhì)圍巖，經(jīng)雙交代作用形成的矽卡巖，主要由鈣或鎂硅質(zhì)礦物組成，矽卡巖被較之稍晚的含有銅等其他元素的熱液交代而形成的銅礦床。矽卡巖型銅礦床是我國(guó)重要的銅礦床類型，其探明儲(chǔ)量占全國(guó)銅金屬儲(chǔ)量的四分之一，僅次于斑巖型銅礦而位居第2位，在我國(guó)主要集中分布在長(zhǎng)江中下游地區(qū)和燕遼等成礦帶內(nèi)，成礦時(shí)代主要為中生代。

1　地質(zhì)特征

1.1　區(qū)域地質(zhì)背景

1.1.1成礦元素背景

從長(zhǎng)江中下游及鄰區(qū)巖石圈地球化學(xué)背景研究中認(rèn)識(shí)到：

1)中國(guó)東部上地幔Cu含量趨勢(shì)特征為南高北低，南部上地幔交代作用尤為強(qiáng)烈，分異出的地幔巖漿富含Cu等元素。這個(gè)過(guò)程中的交代作用致使地幔“虧損”，在分異出來(lái)的地幔巖漿中富集了Cu等元素，因此在地殼中呈現(xiàn)了各自的繼承性。

2)從長(zhǎng)江中下游及鄰區(qū)各構(gòu)造單元總地殼(TC)Cu成礦元素豐度明顯偏低。長(zhǎng)江中下游銅(鐵)成礦帶的結(jié)晶基底、褶皺基底和沉積蓋層中Cu的豐度亦相對(duì)較低，這一特征清楚顯示，長(zhǎng)江中下游地區(qū)在沉積作用、變質(zhì)作用過(guò)程中，Cu等成礦元索不具明顯的密集趨勢(shì)，而深源巖漿分異作用是中國(guó)東部(長(zhǎng)江中下游)Cu成礦作用的主導(dǎo)機(jī)制。

3)長(zhǎng)江中下游地區(qū)處于中生代南北陸塊碰撞擠壓及陸內(nèi)俯沖帶上，有一兩個(gè)與成礦有關(guān)的花崗巖成巖系列分布在沿陸塊拼接帶的平行方向上。一個(gè)是沿拼接帶分布的深源中酸性花崗巖系列，與Cu(Au)、Fe有關(guān)，成巖源區(qū)為幔殼混合源；另一個(gè)是沿著內(nèi)側(cè)斷裂帶分布的殼源酸性花崗巖系列，與W、Sn有關(guān)，成巖源區(qū)為重熔陸殼源。由于兩者的成巖源區(qū)的不同，在地球化學(xué)特征上存在著明顯的差異。

1.1.2礦田地質(zhì)特征

長(zhǎng)江中下地區(qū)游銅多金屬礦帶處于華北(大別)陸塊及揚(yáng)子陸塊碰撞造山帶縫合線附近，那里是軟流圈上拱部位，地殼最薄經(jīng)強(qiáng)烈地幔交代作用，形成了高堿富鉀中酸性巖漿巖系列，及與之有密切時(shí)空關(guān)系的Cu、Au多金屬矽卡巖型(斑巖型、熱液型)成礦系列。成礦作用主要受末源淺成超淺成鈣堿系列中酸性侵人巖制約，在它們與圍巖的接觸帶、頂緣冷縮裂隙、隱爆角礫巖帶、圍巖層間破碎帶，使之發(fā)生普遍蝕變、礦化，局部形成工業(yè)礦體、富礦體。與銅礦化密切的蝕變圍巖主要是透輝石矽卡巖、金云母—透輝石矽卡巖和透輝石—石榴子石矽卡巖。長(zhǎng)江中下游銅多金屬成礦帶主要礦田地質(zhì)特征見(jiàn)表1。

表1　長(zhǎng)江中下游地區(qū)銅多金屬成礦帶各礦田地質(zhì)特征

1.2　典型礦床地質(zhì)特征

現(xiàn)以江西城門山銅多金屬礦床為例進(jìn)行介紹。城門山銅多金屬主要有矽卡巖型、斑巖型、似層狀塊狀硫化物型，該地區(qū)“多位一體”銅多金屬礦床位于揚(yáng)子陸塊北東緣。矽卡型礦床形成于花崗閃長(zhǎng)斑宕與灰?guī)r的接觸帶，斑巖型銅鉬礦床形成于石英斑巖與花崗閃長(zhǎng)斑巖的巖體中，似層狀塊狀硫化物型礦床形成于中石炭統(tǒng)黃龍組灰?guī)r與上泥盆統(tǒng)五通組砂層面上，這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)組成了油條燒餅型特大型銅多金屬礦床。

簡(jiǎn)言之，城門山各類型礦體分布受“兩個(gè)中心”“三帶”“一面”所控制，其中，兩個(gè)中心是指接觸帶和巖體，三帶分別為斷裂帶、層間破碎帶、巖體裂隙帶，一面即黃龍組與五通組假整合面。因此，城門山形成了獨(dú)有的以鉬為核心的矽卡巖型銅礦、斑巖銅礦、塊狀硫化物銅礦“三位一體”的組合分布規(guī)律(圖1)[1]。

圖1　江西九江城門山“三位一體”銅多金屬礦床模式

在多次成礦蝕變作用的復(fù)合疊加下，不同類型礦體周圍形成了不同的蝕變礦化分帶：

1)以層狀含銅黃鐵礦水平對(duì)稱分帶；

2)以斑巖體為中心的水平環(huán)狀分帶；

3)以花崗閃長(zhǎng)斑巖與碳酸鹽巖接觸帶矽卡巖為中心的水平分帶。

城門山銅礦礦石的礦物成分很多，約有80多種。按礦物的成因可分為內(nèi)生礦物和表生礦物。內(nèi)生成礦階段形成的金屬礦物以硫化物種類最多，所占比例也高，金屬礦物50多種。非金屬礦一物以硅酸鹽類為主，主要是鈣鐵石榴石，其次為石英、方解石，非金屬礦物近30種。表生成礦階段的礦物主要是金屬氧化物，其次是硫化物(輝銅礦、藍(lán)銅礦等)、碳酸鹽以及自然元素[2]。

2　礦床成因

2.1　區(qū)域成礦帶成因

長(zhǎng)江中下游地區(qū)銅多金屬礦床的成因機(jī)制為區(qū)域巖石圈三級(jí)“巖漿泵”的逐級(jí)富集而形成[3]。

第1級(jí)巖漿泵站：長(zhǎng)江中下游地區(qū)處于揚(yáng)子陸塊與華北(大別)陸塊碰撞造山帶縫合線附近，該區(qū)域地殼最薄，是軟流圈上拱部位。原始地幔巖漿分異出來(lái)的富Cu融體在強(qiáng)烈地幔交代作用下，與下地殼石英閃長(zhǎng)質(zhì)—花崗閃長(zhǎng)質(zhì)的片麻巖發(fā)生局部熔融，形成了玄武—安山質(zhì)母巖漿房，其Cu含量為(90～110)×10-6，其深度約20～30 km。

第2級(jí)巖漿泵站：亥武安山質(zhì)母巖漿在地殼的深部范圍內(nèi)不斷分離結(jié)晶，分異出輝長(zhǎng)質(zhì)—閃長(zhǎng)質(zhì)—花崗閃長(zhǎng)質(zhì)巖漿，沿著殼幔斷裂帶進(jìn)行。結(jié)晶過(guò)程中熔漿結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的晶體場(chǎng)效應(yīng)，致使Cu等過(guò)渡族元素離子在巖漿熔體甲富集、Cu含量為(50～100)×10-6(暗色包體)，形成深度約2～3 km至4～5 km。

第3級(jí)巖漿泵站：在近地表所形成的含礦小巖體，表現(xiàn)形式為花崗閃長(zhǎng)巖小巖株、小巖墻，閃長(zhǎng)巖。它既是富銅空間，又是賦礦空間，在巖體與圍巖的接觸帶、圍巖層間破碎帶、隱爆角礫宕帶、頂緣冷縮裂隙，在巖漿氣液流體的多次復(fù)合疊加作用下，把深部的熱能不斷地帶向小礦體，使這些小礦體發(fā)生蝕變、礦化，從而局部形成工業(yè)礦體、富礦體。

小巖體形成大礦床的主導(dǎo)因素可能就是在這種特殊的環(huán)境下，多級(jí)巖漿泵的多次多期的“泵吸”作用，把深部的熱能不斷地帶向礦體，Cu等成礦物質(zhì)也被從深部帶到地殼淺部，在對(duì)其有利的條件下富集成礦。深源巖漿分異作用是長(zhǎng)江中下游地區(qū)銅多金屬成礦帶成Cu成礦作用的主導(dǎo)機(jī)制[4]。

2.2　城門山銅礦的成因

城門山銅礦是燕山期深源中酸性巖漿活動(dòng)及成礦作用下形成的塊狀硫化物銅礦、矽卡巖型銅礦及斑巖型銅礦。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，這些銅礦不僅在時(shí)間上相近，在空間上密切共生，同時(shí)也在礦物組合、成礦物化條件、圍巖蝕變等特征上相似，由此表明：礦田內(nèi)的這3種類型礦床是在同一個(gè)成礦作用下，就是我們所研究的巖漿侵入活動(dòng)下，在不一致的圍巖空間、構(gòu)造及不同的物理化學(xué)環(huán)境下，成礦熱液由于沉淀方式的迥異，形成的“三位一體”銅多金屬礦床，即接觸帶的矽卡巖銅礦，巖體中的鉑礦床、斑巖銅以及黃龍組與五通組假整合向上形成的塊狀硫化物銅礦[5]。這也就是城門山銅礦形成的主要機(jī)制。

脈狀礦體的形成：由于成礦元素不同的地球化學(xué)性質(zhì)，Au、Pb、Ag、Zn等元素在成礦作用的后期，在圍巖(砂頁(yè)巖、灰?guī)r)裂隙中形成[6]。具備這一模型的基本條件是：

1)具有深源淺成多次侵人的中酸性斑巖體，這是成礦的首要條件，它為成礦提供物質(zhì)來(lái)源；

2)斑巖體內(nèi)裂隙和爆破角礫巖發(fā)育，是形成斑巖型或爆破角礫巖筒型銅礦的有利因素；

3)圍巖是碳酸鹽巖，在斑巖體的接觸帶形成矽卡巖型銅礦；

4)斑巖體附近具有兩種物理化學(xué)性質(zhì)差異大的圍巖界面存在，利于形成塊狀硫化物型銅礦；

5)圍巖中構(gòu)造裂隙、層間破碎帶發(fā)育。如僅具備其中的某些條件，則可能形成“二位一體”(武山銅礦)、“一位一體”礦床[7]。

3　找礦標(biāo)志

3.1　區(qū)域地質(zhì)找礦標(biāo)志

長(zhǎng)江中下游地區(qū)銅多金屬成礦帶深部構(gòu)造為沿長(zhǎng)江的地幔鼻狀隆起帶，處于華北(大別)陸塊及揚(yáng)子陸塊碰撞造山帶縫含線附近，隸屬于揚(yáng)子陸塊北緣下?lián)P子—錢塘臺(tái)坳，淺部構(gòu)造環(huán)境為塊斷的褶皺隆起區(qū)。

揚(yáng)子陸塊北緣分布著兩套基底：以安徽董嶺群為代表的“北基底”具雙層結(jié)構(gòu)，下部為片麻巖段，上部為片巖段；以江西雙嬌山群(安徽上溪群)為代表的“南基底”為一套淺變質(zhì)泥砂質(zhì)片巖；蓋層為震旦系至中三疊統(tǒng)碎屑巖—碳酸鹽巖沉積建造，其中上石炭統(tǒng)和下三疊統(tǒng)碳酸鹽巖地層為主要成礦與賦礦層位。

3.2　局部地質(zhì)找礦標(biāo)志

1)斑巖銅礦的形成與淺成、超淺成侵位的中酸性斑巖體密切相關(guān)。中酸性斑巖體的一般特征為巖株?duì)町a(chǎn)出，呈不規(guī)則的橢圓形，剖面上呈筒狀。對(duì)銅成礦最為有利的是花崗閃長(zhǎng)斑巖。

2)圍巖矽卡巖化、硅化及人理巖化是找礦的重要標(biāo)志之一。矽卡巖化和金屬礦化最顯著的特征是礦化疊加在矽卡巖體上，矽卡巖體基本上就是礦體；硅化主要是成礦階段的蝕變，兩者共同組成了成礦作用中最為重要的石英硫化物階段。

3)銅草是穎礦沐(礦化)重要的植物標(biāo)志，一般出現(xiàn)在含硅質(zhì)巖中，另外隧石結(jié)核碎石的殘坡積層中也常常出現(xiàn)。

4)在中酸性侵入小巖體附近，圍巖為碳酸鹽類巖石。矽卡巖型礦體形成于接觸帶及巖體內(nèi)圍巖捕虜體；斑巖型礦床及圍巖中細(xì)脈浸染型及脈狀型礦體一般形成于，圍巖為碎屑巖時(shí)；似層狀含銅塊處狀硫化物礦體一般賦存于黃龍組碳酸鹽巖與五通組碎屑巖之層間界面。

5)成礦帶內(nèi)鐵帽可作為硫化物礦床的直接找礦標(biāo)志，鐵帽中Cu、Zn、Au、Pb等元素含量較高，判斷原生礦床種類根據(jù)鐵帽殘留原生礦物、次生礦物及元素組合。

3.3　地球物理找礦標(biāo)志

3.3.1磁異常

城門山礦區(qū)的磁異常是廣義的礦致異常。黃銅礦本身屬非磁性，而其所賦存的地質(zhì)體絕大部分是具較強(qiáng)磁性的矽卡巖和強(qiáng)磁性的含銅磁鐵礦，特別是含銅矽卡巖分布廣、規(guī)模大、埋藏淺，引起了具有一定強(qiáng)度和規(guī)模的磁異常構(gòu)成了在平面上與礦體分布范圍基本相吻合的異常特征。

3.3.2電法

激發(fā)極化異?？芍甘镜V化帶的范圍，激電場(chǎng)背景值為1%～3%，異常值為5%～18%；聯(lián)合剖面法的低電阻正交點(diǎn)指示有塊狀硫化物礦體存在。

3.4　地球化學(xué)找礦標(biāo)志

1)1∶20萬(wàn)水系沉積物成礦元素的高背景區(qū)(帶)是最為醒目的靶區(qū)，在二疊系—三疊系沉積建造的銅低背景區(qū)疊加了銅高值帶。1∶20萬(wàn)水系沉積物測(cè)量是尋找該類礦床十分有效的勘查方法之一。

2)已知礦床(城門山、豐山洞、武山)1∶20萬(wàn)水系沉積物形成成礦元素面積廣、強(qiáng)度高、元素組合復(fù)雜的異常特征。

3)巖石(礦物)原生暈地球化學(xué)標(biāo)志:包括原生暈異常含礦性評(píng)價(jià)、成礦指示元素和黃鐵礦中微量元素標(biāo)志3個(gè)方面。

4)礦田主成礦元素活動(dòng)的標(biāo)志是地球化學(xué)異常的面金屬量、背景值的高比值。

4　結(jié)　語(yǔ)

從以上研究討論表明，成礦作用實(shí)際上是一個(gè)龐大的元素富集作用，首先是成礦物質(zhì)天然的成礦背景，其次是對(duì)成礦作用有利的物理化學(xué)條件，同時(shí)這些作用能源源不斷地相互配合：如深源巖漿的分異、熱液的沉淀等等，這些都是元素的富集機(jī)制。因此，長(zhǎng)江中下游地區(qū)的銅多礦床形成與燕山期深源中酸性巖漿活動(dòng)有著密切的關(guān)系，而賦礦圍巖的物理化學(xué)性質(zhì)及基底類型是礦床形成的外部條件。該區(qū)域具備著良好的Cu等成礦元素的富集機(jī)制。