隨州吳山銅鉬礦地質(zhì)特征及成礦模式

陳志文, 戴紹杰, 向祥輝, 王家杰

(湖北省地質(zhì)局 第八地質(zhì)大隊(duì),湖北 襄陽(yáng) 441002)

圖1 區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Regional geological map1.第四系;2.白堊系;3.三疊系;4.二疊系;5.志留系;6.寒武系;7.震旦系;8.南華系;9.中—新元古界;10.古元古界;11.燕山期花崗巖;12.加里東期輝綠(玢)巖、輝長(zhǎng)輝綠巖;13.加里東期正長(zhǎng)斑巖;14.揚(yáng)子—大別山期輝長(zhǎng)巖;15.揚(yáng)子—大別山期基性巖;16.地質(zhì)界線;17.地層不整合接觸;18.斷裂(層);19.剪切帶;20.吳山銅鉬礦位置。

隨州吳山銅鉬礦位于湖北省隨州市吳山鎮(zhèn)境內(nèi),屬小型礦床。礦床所處大地構(gòu)造位置為武當(dāng)—隨南逆推帶(Ⅰ1-1)之白桑關(guān)—殷店高壓變質(zhì)巖系折返帶(Ⅰ1-1-5),產(chǎn)于區(qū)域性北西向新市—太山廟斷裂與北西向帚狀壓扭性斷裂、七尖峰姊妹性小型巖株體(東、西谷山花崗巖)交會(huì)處,中生代七尖峰花崗巖體南西側(cè)外接觸帶內(nèi)(圖1)。該礦所在位置為動(dòng)力—熱液活動(dòng)聚集點(diǎn),對(duì)熱液型多金屬的礦化富集十分有利。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1 地層與巖性

礦區(qū)出露地層(圖2)主要為南華紀(jì)早世武當(dāng)巖群(Nh1w)變火山碎屑—沉積巖:混合質(zhì)云母二長(zhǎng)片麻巖、高嶺石化淺粒巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖、白云斜長(zhǎng)片麻巖、白云二長(zhǎng)片麻巖、白云鈉長(zhǎng)片巖等,南華紀(jì)中晚世耀嶺河組(Nh2-3y)變基性火山巖:陽(yáng)起鈉長(zhǎng)片巖(綠片巖)等;震旦紀(jì)早世陡山沱組(Z1d)含碳石英鈉長(zhǎng)片巖、石英巖、大理巖等,震旦紀(jì)晚世燈影組(Z2∈1d)硅質(zhì)(燧石)巖等;寒武紀(jì)始世楊家堡組(∈1-2y)與早世莊子溝組(∈2z):硅質(zhì)板巖、碳硅質(zhì)板巖等[1]。

1.2 構(gòu)造特征

礦區(qū)褶皺構(gòu)造為應(yīng)山褶皺束,呈NW-SE向展布,向SE傾伏;礦區(qū)主要褶皺為陳家大坡—姚家灣背斜,走向130°,軸面南傾,兩翼亦然,傾角北陡(>45°)南緩(30°±);北翼西部尚伴有次級(jí)小型褶皺,性質(zhì)相似。

礦區(qū)斷裂較褶皺發(fā)育,受區(qū)域性斷裂控制,總體呈帚狀斷裂束,由SE向NW擴(kuò)散,收縮歸并于姚家灣以東的新市—太山廟斷裂(F1)穿越處。

斷裂構(gòu)造總體特征為:以擠壓破碎為主,產(chǎn)狀雜亂,斷距不大;早期張性斷裂為主,晚期則為壓扭性;以高角度逆沖為主,平推多見(jiàn),正斷層少;沿?cái)嗔讯嘁?jiàn)強(qiáng)烈硅化,尤以規(guī)模較大者為甚;多期次、復(fù)合性和繼承性特征明顯。

斷裂依其方位特征、期次及規(guī)?？煞譃槿凇Ｆ涮卣鳛?①第一期。成礦前斷裂,控制了花崗巖株體,為其侵入定位準(zhǔn)備了通道,就位了東、西谷山小巖株體;②第二期。成礦期斷裂,活動(dòng)性差,主要形成次一級(jí)大量羽狀裂隙,為成礦液體的運(yùn)移、集散和沉淀富集提供了場(chǎng)所及空間,并切割早期花崗斑巖脈。隨礦液及相伴的脈巖的充填相繼發(fā)生強(qiáng)烈的硅化,碳酸鹽化和高嶺石化,因脈動(dòng)性構(gòu)造而使后成者切割先成者呈現(xiàn)相互交切現(xiàn)象;③第三期。成礦后斷裂,特征為無(wú)明顯擦痕和充填物的干性斷縫,切割前者及充填脈體,局部形成糜棱巖化。

1.3 巖漿巖

礦區(qū)及其外圍的巖漿巖主要以侵入巖為主,其主要巖類有石英正長(zhǎng)巖(Mzξο)、似斑狀花崗巖(Mzγπ)、花崗斑巖(Mzγπ)等。

礦區(qū)內(nèi)脈巖發(fā)育,主要有花崗巖脈、球粒狀正長(zhǎng)斑巖、角閃玢巖、煌斑巖、長(zhǎng)石石英脈、石英脈和方解石脈等。其中長(zhǎng)石石英脈、石英脈和方解石脈為含礦巖脈。

1.4 圍巖蝕變

主要圍巖蝕變有高嶺石化、硅化、碳酸鹽化、矽卡巖化、云英巖化等,各種蝕變均與不同的金屬硫化物相伴隨。

1.5 混合巖化

與巖株體相伴,見(jiàn)于其外接觸帶中,屬邊緣型混合巖。該類型混合巖有6種類型。①角礫狀混合巖?；w為成分不一的角礫巖,膠結(jié)物為長(zhǎng)英質(zhì),沿角礫間隙貫入并向雙側(cè)擴(kuò)散混染;②斑雜混合巖。特征總體與角礫狀混合巖大致相同,不同處是基體為綠簾黑云陽(yáng)起片巖,膠結(jié)之石英脈常呈斑狀,因基性、酸性混雜而得名;③分枝狀混合巖?；w角礫不明顯,變位不大,脈體沿裂隙貫入,常與角礫狀混合巖相混而難區(qū)分;④條帶狀混合巖。長(zhǎng)英質(zhì)脈體沿黑云斜長(zhǎng)片麻巖的條帶間貫入,或承襲其淺色條帶,當(dāng)原巖撓曲發(fā)育時(shí)則成腸狀混合巖;⑤滲透混合巖。條紋長(zhǎng)石交代原巖石英所致;⑥花斑狀混合巖。長(zhǎng)英質(zhì)脈貫入巖石,基體呈花斑狀混雜,僅局部見(jiàn)及。其中角礫狀混合巖、斑雜混合巖、分枝狀混合巖統(tǒng)稱角礫狀混合巖,與礦化關(guān)系密切(圖3)。

2 礦床地質(zhì)

2.1 礦化分帶及特征

吳山礦區(qū)礦化分布的總體趨勢(shì)是:北部以Cu、Mo為主,次為W、Pb。南部以Pb、Zn為主,次為Cu、Mo。

礦區(qū)內(nèi)大致分布有4條礦化帶,分別為:馬家坰—陡壁—半邊山—銀洞坡礦化帶、邱家大坡—陳家大坡—壇坡—姚家灣礦化帶、魯河寨—吳山—青山寺—馬槽—半邊山礦化帶及團(tuán)包—仙灘—銀洞坡礦化帶等4個(gè)礦化帶,其中以馬家坰—陡壁—半邊山—銀洞坡礦化帶為主。

馬家坰—陡壁—半邊山—銀洞坡礦化帶位于礦區(qū)東部花崗巖株西南接觸帶,與陡壁斷裂重合,走向130°,斷續(xù)分布2 000 m±,其主要圍巖為碎裂巖、壓碎淺粒巖、各種混合巖等。礦化以銅鉬為主,鉛鎢次之。礦化主要集中在陡壁地段。

圖4 吳山銅鉬礦區(qū)11勘查線剖面圖Fig.4 Profile of No.11 exploration line in Wushan copper-molybdenum mine area1.第四系;2.武當(dāng)巖群云母斜長(zhǎng)片麻巖與變粒巖互層;3.武當(dāng)巖群綠簾黑云陽(yáng)起片巖;4.花崗斑巖(脈);5.角礫巖;6.角礫狀混合巖;7.混合巖;8.殘坡積;9.云母斜長(zhǎng)片麻巖與變粒巖互層;10.綠簾黑云陽(yáng)起片巖;11.混合巖;12.角礫狀混合巖;13.銅礦體(銅含量≥0.3%);14.鉬礦體(鉬含量≥0.03%);15.銅礦化體(銅含量≥0.1%);16.礦體編號(hào);17.斷層;18.地質(zhì)界線;19.氧化—混合帶下限;20.探槽位置及編號(hào);21.鉆孔位置及編號(hào);22.鉆孔終孔;23.采樣位置及編號(hào);24.混合巖邊界。

圖3 部分礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造素描圖Fig.3 Structural sketches of some ores

2.2 礦體特征

吳山銅鉬礦以陡壁礦段為主,主要分布在吳山水庫(kù)壩南河流西岸,沿岸陡立斷層之中(圖4)。陡壁斷裂走向305°～320°。礦化富集在其與近SN向斷裂的交會(huì)處,含礦巖石為混合巖、角礫巖、碎裂巖,長(zhǎng)約720 m,東延被河床覆蓋。有用組分以Cu、Mo為主,次為W、Pb,局部見(jiàn)有含Au石英脈,圏定Cu、Mo礦體4個(gè),Mo、Pb、W、Ag礦化體1個(gè)。

Ⅰ號(hào)礦體:呈透鏡狀—似層狀,位于河床南岸,地表不連續(xù),呈之字型扭曲,礦體傾角75°,近直立。具分枝復(fù)合現(xiàn)象,礦體厚度在1～5.5 m之間;礦體中有時(shí)以Mo為主,伴生Cu;有時(shí)為Mo、Cu共生的復(fù)合體。Mo品位一般在0.03%～0.831%,平均0.081%;Cu品位一般在0.16%～0.71%;賦礦巖石以角礫狀混合巖、碎裂巖為主。

Ⅱ號(hào)礦體:呈透鏡狀位于Ⅰ號(hào)礦體SW側(cè)之碎裂片麻巖內(nèi),與Ⅰ號(hào)礦體近平行。礦體傾角60°左右,礦體厚度9.3 m左右。礦體以Mo為主,伴生Pb,Mo品位一般在0.02%～0.403%,平均0.106%;Pb品位約0.29%。該礦體由含礦的密集細(xì)脈組成,大致以20°方向穿插于碎裂巖中。

Ⅲ號(hào)礦體:呈不規(guī)則囊狀分布于Ⅰ號(hào)礦體的NE側(cè),走向150°～160°,傾角近直立,礦體長(zhǎng)約120 m,厚3 m左右。以Mo、Cu為主礦體,形成以W、Pb、Ag共生的復(fù)合礦化體;Mo平均品位為0.41%;Cu品位一般在0.1%～0.7%,平均為0.21%;W品位一般在0.03%～0.2%,平均為0.064%;Pb品位一般在0.1%～0.4%,平均為0.17%;Ag品位一般在0.001%～0.01%,平均為0.001 6%。礦(化)體呈20°的脈體較密集地穿插于角礫狀混合巖之中。

Ⅳ號(hào)礦體:呈透鏡狀隱伏于Ⅰ號(hào)礦體之下,與Ⅰ號(hào)礦體平行。礦體長(zhǎng)約75～150 m,厚1.5 m左右。以Cu礦化為主,Cu品位平均為0.39%;賦礦巖石為含浸染—細(xì)脈狀黃銅礦碎裂巖。

2.3 礦石特征

(1) 礦石自然類型。礦石自然類型有6種:①角礫狀混合巖型Cu礦石;②輝鉬礦石英脈(硅化)膠結(jié)的角礫巖型Mo礦石;③輝鉬石英脈型Cu-Mo礦石;④長(zhǎng)英質(zhì)脈型Mo-Cu-Pb-Ag-W礦石;⑤鐵帽型CU-Pb-Zn礦石;⑥含不均勻浸染狀—細(xì)脈狀黃銅礦之碎裂Cu礦石。以上礦石類型以第4種為主。

(2) 有用組分賦存形態(tài)及共生組合。礦區(qū)內(nèi)有用組分有Cu、Mo、Pb、Zn等,其賦存形態(tài)及共生組合特征如下:

Cu的載體(礦物)以黃銅礦為主,次為輝銅礦、斑銅礦,偶見(jiàn)黝銅礦,氧化物:孔雀石、蘭銅礦、含Cu褐鐵礦、黑銅礦等。①在輝鉬礦、石英膠結(jié)物內(nèi)與輝鉬礦共生;②不均勻浸染狀、團(tuán)塊狀黃、輝、斑銅礦于角礫狀混合巖內(nèi)脈體近側(cè)基體中與黃鐵礦共生,而脈中少見(jiàn);③在輝鉬礦石英脈內(nèi),粒大數(shù)毫米至數(shù)厘米;④呈團(tuán)塊狀聚晶,單晶產(chǎn)于長(zhǎng)英質(zhì)脈體中;⑤不均勻浸染或團(tuán)塊在矽卡巖內(nèi);⑥在褐鐵礦化大理巖中;⑦浸染狀細(xì)脈黃銅礦見(jiàn)于鎂鐵質(zhì)片巖、片麻巖中與黃鐵共生,也少見(jiàn)于淺粒巖中;⑧次生氧化物呈膜狀充于節(jié)理裂隙中或呈晶簇狀見(jiàn)于孔洞中。

Mo的載體(礦物)主要有輝鉬礦、鉬酸鈣、鉬華等。①與石英共生在角礫膠結(jié)物內(nèi)呈網(wǎng)脈狀與黃鐵、黃銅、輝銅礦共生;②輝鉬、黃鐵、黃銅礦石英脈、脈體細(xì)微;③產(chǎn)于長(zhǎng)英質(zhì)巖脈中與多種金屬硫化物共生,Cu、W在中心,其它在外側(cè);④在方解石脈內(nèi)為葉片狀自形輝鉬礦。

Pb、Zn的載體(礦物)主要為方鉛礦、閃鋅礦。①產(chǎn)于上述長(zhǎng)英質(zhì)脈中與輝鉬礦共生;②產(chǎn)于網(wǎng)脈狀方解石脈中與黃銅礦伴生。

(3) 礦物組成。礦石中的金屬礦物主要有:黃銅礦、輝鉬礦、輝銅礦、斑銅礦、孔雀石、藍(lán)銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、白鎢礦、黃鐵礦等;非金屬脈石礦物為:石英、微斜長(zhǎng)石、白云母、石膏、菱鐵礦、重晶石、方解石、高嶺石等。其生成順序見(jiàn)圖5。

3 礦床成因探討

3.1 成礦物質(zhì)來(lái)源

2007年《鄂北地區(qū)第三輪成礦遠(yuǎn)景區(qū)劃報(bào)告書》[2]認(rèn)為:吳山銅鉬礦應(yīng)屬巖漿熱液型,成礦熱液由巖漿期后的Si、K質(zhì)溶液提供(不排除天水參與),礦質(zhì)來(lái)源(Cu、Mo)于片麻巖、淺粒巖,片麻巖內(nèi)Cu>Mo,淺粒巖內(nèi)Mo>Cu。斷裂帶內(nèi)為成礦有利區(qū)段,說(shuō)明了其物源供給方便就近。

經(jīng)微量元素區(qū)域原生暈再研究,發(fā)現(xiàn)東谷山巖體W、Mo元素含量分別為10.78×10-6和40.1×10-6,是七尖峰地區(qū)各期花崗巖平均含量的8.23倍和6.75倍,Mo含量為全區(qū)花崗巖類的最高值。巖株體內(nèi)W-Mo共生,外接觸帶以Mo為主,伴有Cu,應(yīng)是Mo礦富集成礦的主要供給源。

圖5 主要礦物生成順序示意圖Fig.5 Schematic diagram of main mineral formation sequence

3.2 成礦要素分類

吳山銅鉬礦床成礦要素見(jiàn)表1。

3.3 成礦模式

根據(jù)吳山銅鉬礦的礦質(zhì)來(lái)源、礦床特征及成礦地質(zhì)條件分析,將其歸為巖漿熱液型銅鉬礦床,主要依據(jù)是:銅鉬礦化帶與東谷山花崗(斑)巖有著密切的空間關(guān)系,集中分布在巖體西南緣外接觸帶部位;礦化帶向遠(yuǎn)離花巖體的方向,成礦元素種類及元素組合呈由中高溫向中低溫變化的降溫總趨勢(shì),反映巖體侵位活動(dòng)為成礦作用提供了礦源和熱動(dòng)力源;本礦床銅鉬礦化主要礦石類型為角礫狀混合巖型銅鉬礦石,表明巖體邊緣混合巖化在成礦作用中的主導(dǎo)地位?；旌蠋r化大體相當(dāng)于鉀化帶,硅化及云英巖化與絹英帶相對(duì)應(yīng),高嶺石化相當(dāng)于泥化帶,本礦床的青盤巖化帶則存異,大致對(duì)應(yīng)碳酸鹽化帶的位置,礦床成礦模式如圖6所示。

4 結(jié)論

表1 吳山銅鉬礦礦床成礦要素表Table 1 Metallogenic elements of Wushan copper-molybdenum deposit

圖6 吳山銅鉬礦成礦模式Fig.6 Metallogenic model of Wushan copper-molybdenum deposit1.燕山期花崗巖;2.斷層;3.熱液上升方向。

隨州吳山銅鉬礦為巖漿熱液型銅鉬礦床,銅鉬礦化主要礦石類型為角礫狀混合巖型銅鉬礦石,集中分布在巖體西南緣外接觸帶部位,呈似層狀—透鏡狀產(chǎn)于混合巖化帶與武當(dāng)巖群變質(zhì)巖系之間的斷裂接觸部位、(震旦系)大理巖為底板的褐鐵礦化大理巖中、(武當(dāng)巖群)云母斜長(zhǎng)片麻巖內(nèi)—片間破碎帶中,成礦時(shí)代為燕山早期。巖株體內(nèi)W-Mo共生,外接觸帶以Mo為主,伴有Cu,巖體侵位活動(dòng)為成礦作用提供了礦源和熱動(dòng)力源,銅鉬礦化帶與東谷山花崗(斑)巖有著密切的空間關(guān)系,可能是Mo礦富集成礦的主要供給源,但不排除圍巖提供了部分成礦物質(zhì)。