城門山銅礦礦石礦物組成及礦物學特征

郭宇明，胡基垣，李 超

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城門山銅礦礦石礦物組成及礦物學特征

郭宇明，胡基垣，李 超

（成都理工大學 地球科學院，成都 610059）

城門山銅礦位于江西九江，處于環(huán)太平洋金屬成礦帶之下?lián)P子銅鐵多金屬成礦帶中，受長江斷裂帶與北西及北東斷裂帶的控制，屬深源淺成銅鐵礦床成礦系列。該礦礦石礦物以金屬硫化物為主，主要為黃銅礦、黃鐵礦、輝鉬礦、閃鋅礦、磁鐵礦等，礦石結構主要為自形結構、自形-半自形結構、他形結構、交代殘余結構、脈狀結構等。城門山銅礦主要受深源淺成中酸性斑巖體的控制，銅礦廣泛分布于接觸帶外，區(qū)內銅礦與硅化時空關系最為密切，為廣義矽卡巖型銅礦。

銅礦；礦石；礦物學特征；城門山

1 礦區(qū)地質概況

1.1 地層

礦區(qū)出露地層從老到新依次為：志留系下統(tǒng)羅惹坪組、紗帽組，泥盆系上統(tǒng)五通組，石炭系中統(tǒng)黃龍組，二疊系下統(tǒng)棲霞組、中統(tǒng)茅口組、上統(tǒng)龍?zhí)督M、長興組，三疊系下統(tǒng)大冶組、嘉陵江組[1]，第四系沉積物主要分布于湖區(qū)及礦區(qū)地表（圖1）。礦區(qū)地層中石炭系-三疊系淺海相碳酸鹽巖廣泛發(fā)育，是區(qū)內有利于矽卡巖鐵銅礦床成礦的圍巖。區(qū)內地層穩(wěn)定，產(chǎn)狀65°~75°∠50°~80°。

圖1 城門山銅礦區(qū)地質略圖

1.2 構造

1）礦區(qū)位于烏石街-賽城湖向斜南翼，地層為單斜構造。烏石街-賽城湖向斜軸線北北東向，長20km余，寬2.5~7.5km，具有東寬西窄的趨勢。城門山礦區(qū)次級褶皺比較發(fā)育，軸面近于直立，軸線呈北東45°，向北東傾沒，傾伏角約30°。

表1 城門山銅礦主要礦石礦物成分

2）礦區(qū)內斷裂發(fā)育，主要有北東東向、北東-北北東向和北西向三組，對區(qū)內巖漿活動及成礦作用起著重要的控制作用。主要斷裂有：①F1，北東東向，長大于1 500m，產(chǎn)狀155°∠70°~80°，成礦巖體與礦體均位于該斷層以北。該煤層是礦區(qū)成巖、成礦重要條件。②F9、F17，北西向，為垂直地層走向橫斷裂，走向285°~330°，傾向不一，傾角70°~86°。③F18，北東-北北東向，產(chǎn)狀275°~300°∠50°~80°，該斷裂與北東東向斷裂復合控制石英斑巖體的侵入，又是控制西接觸帶銅礦體及巖體中心鉬礦體的重要斷裂。④F20，北東東向縱貫城門山礦區(qū)中部，長約2 400m，切過志留系-二疊系地層，總體產(chǎn)狀330°∠70°，屬逆沖斷層，形成于成巖之前，是礦區(qū)重要的控巖、控礦構造。

1.3 巖漿巖

礦區(qū)巖漿巖比較發(fā)育，為同期不同階段多次巖漿侵入形成。主要巖體有花崗閃長斑巖、石英斑巖（包括隱爆角礫巖）、英云閃長玢巖、石英安山玢巖等，出露面積為0.8km2，平面形態(tài)呈西寬東窄的橢圓形，在剖面上呈上大下小的筒狀。巖體一般向北西傾斜，傾角75°左右，侵入于志留系至部分三疊系碎屑巖、碳酸鹽巖地層中。巖體形成時代為燕山早期至燕山晚期[2]，相當于晚侏羅世到早白堊世。巖漿巖以花崗閃長斑巖和石英斑巖為主體，它們主要是由淺部巖漿房的分異作用，在多次構造運動配合下，多次侵入兼具隱爆作用的產(chǎn)物。

1.4 圍巖蝕變

城門山銅礦床具有多種蝕變類型和不同的分帶組合形式：以城門山巖體為中心的斑巖礦床蝕變分帶、以接觸帶為中心的矽卡巖蝕變分帶、在層間破碎帶組成的硅化帶、以石英斑巖體為中心的斑巖礦床蝕變分帶等，在空間上的相互影響和重疊，構成了城門山礦床以主巖體為中心的綜合蝕變分帶，其中，接觸帶中的蝕變分帶由礦體至圍巖可細分為透輝石化花崗閃長斑巖帶、石榴子石矽卡巖帶、石榴子石大理巖帶、硅化大理巖帶，城門山銅礦體主要與石榴子石矽卡巖帶有關。

2 礦石的礦物組成

礦石礦物已發(fā)現(xiàn)80余種，內生成礦階段形成的金屬礦物以硫化物種類最多，占比也最高，非金屬礦物以硅酸鹽類為主，主要為鈣鐵石榴子石，外生成礦階段形成的礦物主要為金屬氧化物，其次為硫化物、碳酸鹽等（表1、表2），礦石的礦物成分特點為：

1）礦石中主要金屬硫化物種類簡單，平均含量在1%以上的僅為黃鐵礦、黃銅礦，在塊狀硫化物中高度富集，其中黃鐵礦含量60%~80%[3]，黃銅礦含量2%~4%以上。

2）黃銅礦、黃鐵礦、閃鋅礦除單獨構成工業(yè)礦體外，常構成銅、硫鐵礦復合礦體，有時與閃鋅礦一起構成銅、硫鐵礦、鋅復合礦體，輝鉬礦往往單獨構成輝鉬礦體。

3）黃銅礦以外的其他含銅礦物在原生礦石中含量甚微，銅的表生礦物以輝銅礦、藍輝銅礦、銅藍、自然銅、孔雀石等較為常見[4]，但它們在礦床中不占重要地位。

4）礦石中的伴生有益組分為自然金和自然銀。

5）微量金屬礦物種類繁多[5]，顯示了組成礦床的礦物成分較為復雜。

表3 黃銅礦中微量元素含量

3 主要礦物的特征

3.1 黃銅礦

是原生礦石中的主要含銅礦物，在各類礦石中均有產(chǎn)出，其產(chǎn)出形態(tài)有：呈他形細粒狀集合體充填于黃鐵礦、脈石等礦物的間隙中，呈星散狀分布在脈石中，由固溶體分離作用呈乳滴狀、葉片狀、斷續(xù)線狀分布在閃鋅礦中，與石英、細粒黃鐵礦共生并常交代中粗粒黃鐵礦形成交代結構或成細囊狀連晶包裹體包在黃鐵礦中，呈交代殘留在輝銅礦中或在黃鐵礦內部交代包含其中的磁黃鐵礦顆粒，微粒狀黃銅礦與膠狀黃銅礦、膠狀白鐵礦緊密連生[6]，部分黃銅礦中有文象狀的斑銅礦以及交代殘留的黃鐵礦。次生黃銅礦極少見，只在次生富集的礦石中有產(chǎn)出，當含銅的硫酸鹽溶液與黃鐵礦等作用，首先被還原成黃銅礦繞在黃鐵礦之外，黃銅礦經(jīng)氧化向外依次生成斑銅礦、藍輝銅礦、輝銅礦及水針鐵礦環(huán)帶等。

根據(jù)單礦物化學分析，黃銅礦平均：Cu 27.79%~29.29%、Fe 29.41%~30.46%、S 31.38%~34.46%、Au 2.407 PPm ~2.66PPm、Ag 74.97 PPm ~86.3PPm，Ag-Bi-（Zn）是黃銅礦的特征元素組合（表3）。在表生作用下，黃銅礦被交代形成斑銅礦、藍輝銅礦、輝銅礦、銅藍、孔雀石等次生礦物。

3.2 黃鐵礦

黃鐵礦是礦床中含量最多，分布最廣的金屬礦物，在各類礦石中均有出現(xiàn)，特別是在塊狀硫化物礦體中，黃鐵礦的含量可達60%~80%，在空間分布上也超過黃銅礦的分布范圍，有時形成單一硫鐵礦礦體。黃鐵礦的結晶形態(tài)以半自形-他形晶為主，其次為立方體及五角十二面體或兩者的聚形。按粒徑可將黃鐵礦分為粗粒（＞0.5mm）、中粒（0.15~0.5mm）、細粒（0.03~0.15mm）及微粒（＜0.03mm）。根據(jù)野外觀察及實驗室測定后將黃鐵礦分為第一世代的中—粗粒黃鐵礦、第二世代的細粒黃鐵礦以及圍巖中沉積形成的微粒黃鐵礦，具體特征如下：

1）中-粗粒黃鐵礦：中粒與粗粒黃鐵礦形成時間相近，它們之間沒有明顯的切穿、交代關系，所以合并為第一世代的黃鐵礦，大部分呈立方體、五角十二面體的自形、半自形粒狀晶體，與石英共生。中-粗粒黃鐵礦內有磁黃鐵礦包裹體。有的被壓碎成糜棱狀、碎屑狀及角礫狀，并被黃銅礦呈網(wǎng)脈狀穿插交代。

2）細粒黃鐵礦：細粒黃鐵礦的形成晚于中、粗粒黃鐵礦，常切穿交代中、粗粒黃鐵礦。大部分細粒黃鐵礦呈立方體、五角十二面體的自形、半自形粒狀晶體，與石英、黃銅礦共生，常被方鉛礦、閃鋅礦等交代。

3）微粒黃鐵礦：粒徑小于0.03mm，晶形為立方體、五角十二面體以及立方體與五角十二面體的聚形。根據(jù)鏡下鑒定，微粒黃鐵礦是石英砂巖沉積過程中形成的。

黃鐵礦中Fe的含量為44.00%~45.79%，S的含量為50.12%~51.62%，略低于理論標準值，微量元素Cu、As、Co、Ni、Mo、Au、Ag等含量較高，以塊狀硫化物銅礦的黃鐵礦含Au最高，As-Co-Ni是黃鐵礦的特征元素組合（表4）。

表4 黃鐵礦中微量元素含量

3.3 輝鉬礦

輝鉬礦大多分布于斑巖體內，少數(shù)產(chǎn)于強鉀化和硅化的石英砂巖中，含量為0.2%~0.3%，晶體呈自形板柱狀、長柱狀、彎曲長柱條狀，晶體大小不一，一般為（0.05~0.08）mm×（0.005~0.01）mm。輝鉬礦在巖石中主要呈細脈狀產(chǎn)出，分布于巖石裂隙處及石英脈壁上，部分沿脈石礦物、金屬礦物顆粒之間或金屬礦物顆粒之間或破裂處分布，常呈單體產(chǎn)出，少量與黃銅礦呈連晶、沿黃鐵礦晶粒間和邊緣交代分布或穿切于黃銅礦之中、呈極少量包裹體在石英顆粒之中。輝鉬礦中Mo50%~52%，S36.3%~37.8%，Au0.2 ppm ~1.00ppm，Ag5.0 ppm ~7.3ppm，另外還有少量的Cu、Pb、Zn、Sn等。

3.4 閃鋅礦

閃鋅礦主要分布在含銅矽卡巖和塊狀硫化物礦石中，常與方鉛礦共生，局部富集構成單獨鋅礦石，呈塊狀、不規(guī)則粒狀或片狀、浸染狀，多呈半自形-他形粒狀單晶體產(chǎn)出，少數(shù)呈集合體，與黃鐵礦組成含銅黃鐵礦-閃鋅礦礦石。閃鋅礦粒度較細，呈不均勻浸染狀或呈細脈狀，在顆粒中有黃銅礦、脆硫銻銅礦、斜方輝鉛鉍礦等礦物的微細顆粒包裹體。Zn-Pb-Cu-Ag-Cd是閃鋅礦的特征元素組合。

3.5 磁鐵礦

磁鐵礦除在含銅黃鐵礦、磁鐵礦礦石中呈塊狀產(chǎn)出外，在其他礦石中均呈交代殘余或作為其他礦物的包裹體產(chǎn)出。塊狀產(chǎn)出的磁鐵礦呈他形等粒狀，少數(shù)為八面體及菱形十二面體自形晶，偶見八面體生長環(huán)帶，在磁鐵礦的裂隙間有黃鐵礦、黃銅礦、赤鐵礦、針鐵礦所填充交代，少數(shù)晶體被壓碎，有的呈細小雛晶定向包裹在黃鐵礦中，偶爾可見有包含黃鐵礦的現(xiàn)象。磁鐵礦的化學成分主要為：FeO 31.37%，F(xiàn)e2O364.95%，Cu 2 282 PPm。

4 結論

1）城門山銅礦主要受深源淺成中酸性斑巖體的控制，區(qū)內礦床由巖體向接觸帶外，依次有斑巖型、矽卡巖型和塊狀硫化物型三種類型銅礦，主要的礦石礦物為黃銅礦、黃鐵礦、閃鋅礦、輝鉬礦和磁鐵礦，其中黃銅礦和黃鐵礦廣泛分布于礦區(qū)主要礦石中，尤其以塊狀硫化物型銅礦最為顯著。

2）區(qū)內銅礦主要與早期侵入的花崗閃長斑巖有關，斑巖鉬礦主要與晚期侵入的石英斑巖有關。

3）區(qū)內成礦巖體和圍巖發(fā)生強烈而廣泛的熱液蝕變，主要的蝕變作用包括鉀長石化、黑云母化、硅化和粘土化，礦床接觸帶外為硅化帶和硅化粘土帶，而區(qū)內銅礦廣泛分布于接觸帶外，故區(qū)內銅礦與硅化時空關系最為密切。

4）城門山花崗閃長巖雜巖體侵入到碳酸鹽巖圍巖中，在巖體內裂隙帶中形成斑巖銅（鉬）礦體，此外，層間破碎帶和斷層破碎帶也形成銅礦床。

5）根據(jù)礦石演化過程，三種類型銅礦都經(jīng)歷了硅酸鹽（主要是矽卡巖）、氧化物、石英硫化物、碳酸鹽巖等四個成礦階段，故認為本區(qū)銅礦為廣義矽卡巖型銅礦。

[1]黃恩邦,孟良義,張乃堂,等.城門山武山銅礦地質[R].江西省地質礦產(chǎn)局贛西北地質大隊,1990: 29-39.

[2]宮研,韋訪.廣西昭平縣黃官金礦地質特征及找礦標志[J]. 大科技,2013 （9） :228-229.

[3]姜賓延,吳彩斌.礦山尾礦綜合處理與利用[J]. 金屬礦山, 2004 （1） :430-433.

[4]龔婷婷,肖淵甫,任科法,等.西藏尕爾窮銅礦床金銀礦物特征及賦存狀態(tài).[J].成都理工大學學報,2013,40（2）:139-146.

[5]溫宏雷,侯中健.斑巖型銅礦探討[J].四川地質學報, 2014（1）:58-63.

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Ore Mineral Component and Mineralogy of the Chengmenshan Cu Deposit

GUO Yu-ming HU Ji-yuan LI Chao

（College of Earth Sciences, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059）

The Chengmenshan copper deposit lies in the Yangtze Cu-Fe-Polymetallic ore belt of the circum-Pacific metallogenic belt and controlled by Yangtze fault zone and the NW- and NE-trending fault zones. This paper has a discussion on ore mineral association, wallrock alteration, mineral succession of generation and minor element components as well as mineralogy of ore mineral of the Chengmenshan Cu deposit. Ore minerals are chalcopyrite, pyrite, molybdenite, sphalerite, magnetite and so on. Ore textures are euhedral texture, xenomorphic texture, metasomatic relict texture and so on. The deposit is controlled by the Chengmenshan granite porphyry intrusion and occurs in endocontact and exocontact, be a generalized skarn deposit.

Cu deposit; ore mineral; mineralogy; Chengmenshan

2017-11-08

郭宇明（1993-），男，河北邢臺人，在讀碩士研究生，專業(yè)：地質學，研究方向：巖石學、礦物學、礦床學

P618.41

A

1006-0995（2018）03-0427-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.03.018