安徽銅陵蛤蟆嶺銅金鉬礦地質(zhì)地球化學(xué)特征及成因探討

劉沙沙，陳林杰，李憶南

(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局321地質(zhì)隊，安徽銅陵 244033)

0 引言

蛤蟆嶺銅金鉬礦位于銅陵礦集區(qū)西南部，是近年來銅陵地區(qū)重要找礦新發(fā)現(xiàn)之一，礦體成因類型有斑巖型、矽卡巖型、層間破碎帶角礫巖型和熱液脈型，在銅陵地區(qū)首次發(fā)現(xiàn)賦存于奧陶紀地層中的巖漿熱液礦床，將區(qū)內(nèi)金屬礦床賦礦層位向深部拓展至奧陶紀地層。目前礦床勘查和研究程度偏低，本文在礦區(qū)勘查資料的基礎(chǔ)上，總結(jié)礦床地質(zhì)特征，開展巖體鋯石U-Pb年齡測試，結(jié)合前人研究成果，探討蛤蟆嶺銅金鉬礦成巖成礦年齡、成礦物質(zhì)來源、礦床成因及其對深部資源勘查的指示意義，以期對銅陵礦集區(qū)未來深部資源勘查工作提供有益的借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

銅陵礦集區(qū)是長江中下游成礦帶重要大型銅金礦集區(qū)之一，以矽卡巖型銅金硫礦為主要特色。地表出露的最老為奧陶系，除缺失中、下泥盆統(tǒng)外，奧陶系至三疊系發(fā)育基本齊全，以碳酸鹽巖地層最為發(fā)育，累計厚度大于2000m。區(qū)域構(gòu)造復(fù)雜，由基底斷裂和蓋層構(gòu)造共同構(gòu)成復(fù)雜的網(wǎng)格狀構(gòu)造系統(tǒng)，基底斷裂主要有東西向、南北向和北北東向三組，其中東西向銅陵-南陵基底斷裂是最重要的控巖控礦構(gòu)造，蓋層構(gòu)造以形成于印支期的北東向相間排列的短軸背斜和開闊復(fù)式向斜為主，伴有橫向、斜向斷層及縱向?qū)娱g滑脫構(gòu)造。巖漿活動強烈，以燕山期中酸性侵入巖為主，總體可以劃分為花崗閃長巖、石英(二長)閃長巖和輝石(二長)閃長巖3種巖石組合［11,14～15］。

銅陵礦集區(qū)已發(fā)現(xiàn)大中型銅金多金屬礦床30 余處，總體上構(gòu)成沿銅陵—南陵構(gòu)造-巖漿成礦帶，自西向東依次為銅官山、獅子山(—荷花山)、新橋(—舒家店)、鳳凰山、沙灘腳(—姚家?guī)X)五大礦田，以斑巖型、矽卡巖型、中低溫?zé)嵋盒图捌鋸?fù)合疊加類型礦床為主，金屬礦床大多圍繞燕山期巖體分布，顯示成礦作用受巖漿侵入活動控制。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層主要為志留系高家邊組(S1g)、墳頭組(S1f)(圖1)，深部鉆孔揭露至奧陶系侖山組(O1l)，其中：侖山組(O1l)以白云巖為主，紅花園組(O1h)至湯頭組(O3t)主要為灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、瘤狀灰?guī)r，五峰組(O3w)主要為硅質(zhì)（頁）巖，志留系則以砂頁巖為主。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)位于永村橋背斜南西部西峰牌段，走向北東，呈雙峰(隆中凹)形態(tài)，核部志留紀地層發(fā)育次級褶曲，地層多倒轉(zhuǎn)，北西翼傾角30°～40°，南東翼傾角40°～70°。

圖1 蛤蟆嶺礦區(qū)地質(zhì)簡圖Figure 1. Geological sketch of the Hamaling deposit

北東東、北東、北西向斷裂發(fā)育，以北東東向斷裂控巖控礦作用明顯，為印支期褶皺的伴生斷裂，地表為10～30m 寬的角礫巖帶，產(chǎn)狀陡立，局部見糜棱巖化，蛤蟆嶺巖體即沿該斷裂侵位。北部發(fā)育北西向次級羽狀斷裂，常見含金黃鐵礦石英脈充填，推斷為北東東向斷裂的伴生斷裂。

深部鉆孔揭露顯示，奧陶系大田壩組(O2d)—湯頭組(O3t)之間發(fā)育層間角礫巖帶，下部為牯牛潭組(角礫狀)灰?guī)r，上部為五峰組硅質(zhì)頁巖，角礫巖帶處于上部碎屑巖與下部碳酸鹽巖界面部位，為印支期構(gòu)造運動導(dǎo)致的層間滑脫構(gòu)造形成。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)巖漿巖主要為蛤蟆嶺巖體，地表沿北東東向斷裂破碎帶呈透鏡體狀展布，出露長度約450m，面積約0.03km2，剖面上呈巖墻狀，產(chǎn)狀陡立。巖性為花崗閃長巖，灰色，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，局部為(似)斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物成分主要為斜長石、石英、角閃石、鉀長石及少量黑云母，副礦物主要有鋯石、榍石、磷灰石、黃鐵礦、磁鐵礦等。

蛤蟆嶺巖體SiO2含量56.17%～63.90%，平均59.37%；Al2O3含量15.55%～16.93%，平均15.99%；MgO 含量1.71%～3.07%，平均2.21%；CaO 含量3.48%～6.48%，平均4.95%；K2O含量2.67%～8.26%，平均3.83%；Na2O含量2.36%～4.30%，平均3.48%；里特曼指數(shù)σ變化于2.33～7.65 之間，平均3.43，總體上屬準鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列巖石。

巖體在地表發(fā)育強烈高嶺土化蝕變，與志留系圍巖接觸帶發(fā)育大面積褐鐵礦化帶。巖體內(nèi)部自上而下大致依次發(fā)育泥化、絹英巖化、云英巖化、矽卡巖化帶，各蝕變帶之間常有疊加。

3 礦體特征

普查圈定銅金鉬主礦體3 個，小礦體6 個及零星礦體數(shù)十個，按成因類型分為斑巖型、矽卡巖型、層間破碎帶角礫巖型和熱液脈型。

3.1 斑巖型銅(金)礦體

以Ⅳ、Ⅴ號礦體為代表(圖2)，呈扁平透鏡體狀，主要賦存于巖體與志留系圍巖接觸帶內(nèi)側(cè)，礦種以銅為主，局部含金。礦石自然類型主要為含銅(金)花崗閃長巖。礦石礦物主要為黃銅礦、黃鐵礦及少量毒砂、輝鉬礦、閃鋅礦、方鉛礦和自然金，脈石礦物主要為石英、絹云母、綠泥石、方解石等。礦石結(jié)構(gòu)主要為自形—半自形結(jié)構(gòu)、他形結(jié)構(gòu)、固溶體出溶結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)及包含結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造有浸染狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造及斑雜狀構(gòu)造等。

3.2 矽卡巖型銅(金)礦體

主要呈小透鏡體狀賦存于巖體與奧陶系圍巖接觸帶部位，規(guī)模小，主要為低品位銅(金)礦體。礦石自然類型主要為含銅(金)矽卡巖礦石。礦石礦物主要為黃銅礦、黃鐵礦及少量的方鉛礦、閃鋅礦、輝鉬礦及自然金等，脈石礦物主要有石榴石、透輝石、石英、方解石、綠泥石、綠簾石等。礦石結(jié)構(gòu)主要有自形—半自形結(jié)構(gòu)、他形粒狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)及環(huán)帶結(jié)構(gòu)等，礦石構(gòu)造有團塊狀構(gòu)造、斑雜狀構(gòu)造及脈狀構(gòu)造等。

3.3 層間破碎帶角礫巖型鉬(銅)礦體

以Ⅵ號礦體為代表(圖2)，呈似層狀賦存于奧陶系層間滑脫破碎角礫巖帶內(nèi)。礦石自然類型為含鉬(銅)角礫巖。礦石礦物主要為輝鉬礦、黃鐵礦，次為方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦等，脈石礦物主要為方解石、石英和絹云母等。礦石結(jié)構(gòu)主要有自形—半自形結(jié)構(gòu)、他形結(jié)構(gòu)及交代殘余結(jié)構(gòu)等，礦石構(gòu)造主要為角礫狀構(gòu)造，次為脈狀構(gòu)造。

3.4 熱液脈型金礦體

賦存于巖體接觸帶外圍的志留系砂頁巖中，呈脈狀或小透鏡體狀，多為零星低品位金礦體。礦石自然類型為含金黃鐵礦，礦石礦物主要為黃鐵礦、毒砂及少量黃銅礦、黝銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、自然金，脈石礦物主要為石英及少量方解石、絹云母等。礦石結(jié)構(gòu)主要為半自形—自形結(jié)構(gòu)、他形結(jié)構(gòu)、固溶體分離結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)及交代結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造主要為脈狀和塊狀構(gòu)造。

4 巖體鋯石U-Pb年齡

圖2 蛤蟆嶺礦體縱剖面示意圖Figure 2. Vertical geological profile of the ore bodies of the Hamaling deposit

4.1 樣品及測試方法

蛤蟆嶺巖體鋯石U-Pb 測年樣品采集自ZK9203孔(深度-465m)，肉眼觀察為較新鮮的花崗閃長巖。單礦物鋯石分選在河北省廊坊市中鐵物探勘察有限公司完成，并在雙目鏡下選出晶形完好的鋯石顆粒，將其粘貼在雙面膠上，灌入環(huán)氧樹脂等待其冷卻凝固后，打磨拋光露出鋯石的表面，拍攝鋯石陰極發(fā)光(CL)圖像。鋯石U-Pb同位素測年工作在武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司完成。據(jù)CL圖像選擇典型的巖漿鋯石圈定位置進行鋯石U-Pb 測年分析，采用LAICP-MS法，由ICP-MS和激光剝蝕系統(tǒng)聯(lián)機完成，使用安捷倫電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(Agilent7900)和MicroLas 公司的相干193nm 準分子激光剝蝕系統(tǒng)(GeoLasProHD)進行測定，激光能量80mJ，頻率5Hz,激光束斑直徑32μm[1]。年齡計算采用ISOPLOT(3.00版)軟件[2]。

4.2 測試結(jié)果

HML9203樣品鋯石晶形較好，大多數(shù)呈自形晶，長軸50～130μm，短軸約40～60μm。鋯石陰極發(fā)光圖像顯示明顯的振蕩環(huán)帶，鋯石Th 含量84(×10-6)～279(×10-6)，U含量109(×10-6)～250(×10-6)，Th/U比值都大于0.45(0.70～1.12之間)，具有典型的巖漿鋯石特征。

本次測試20個點，除諧和度低于85%的5個測點外，其他15個有效測點鋯石表面年齡(135±2.3)～(143±2.4)Ma(圖3)，鋯石U-Pb 諧和年齡值(140.2±0.56)Ma(n=15，MSWD=0.36)，鋯石樣品206Pb/238U加權(quán)平均年齡（140.2±1.4）Ma(n=15，MSWD=1.5)，兩者年齡值一致，代表蛤蟆嶺巖體成巖時間為(140.2±1.4)Ma（表1），屬中生代早白堊世。與前人測得的銅陵地區(qū)其他代表性的燕山期中酸性成礦巖體年齡基本一致［11,14～15,18］。

5 討論

5.1 成巖成礦年齡

本文測得蛤蟆嶺巖體鋯石U-Pb 年齡為(140.2±1.4)Ma，屬早白堊世，與礦集區(qū)大多數(shù)控礦巖體年齡一致。對本礦床斑巖型銅金礦體和層間破碎帶角礫巖型鉬礦體開展了輝鉬礦Re-Os 定年，7 件樣品輝鉬礦模式年齡137.2～140.3Ma，加權(quán)平均年齡(138.5±1.0)Ma，等時線年齡為(138.4±1.9)Ma[19]，成礦略晚于成巖時間。

5.2 成礦物質(zhì)來源

圖3 蛤蟆嶺巖體HML9203樣品鋯石諧和年齡和206Pb/238U加權(quán)平均年齡值Figure 3. Concordant age and weighted average206Pb/238U age of the zircons of the sample HML9203 from the Hamaling intrusion.

表1 蛤蟆嶺巖體HML9203樣品LA-ICP-MS鋯石U-Pb測年結(jié)果Table1. LA-ICP-MS U-Pb ages of zircons from the sample HML9203 from the Hamaling intrusion

S 同位素：蛤蟆嶺銅金鉬礦四種類型礦體的δ34S值為+6.5‰～+12.6‰，平均值+9.3‰，其中斑巖型礦體δ34S 值為7.0‰～+10.6‰，矽卡巖型礦體δ34S 值為6.5‰～+7.1‰，層間破碎帶角礫巖型礦體δ34S 值為6.8‰～+11.4‰，熱液脈型礦體δ34S 值為10.5‰～+12.6‰，表明礦床成礦物質(zhì)主要來源于巖漿熱液，但有部分地層硫的混染[19]。

Pb同位素：在Pb同位素構(gòu)造演化圖解上，四種類型礦體樣品絕大多數(shù)落在造山帶演化線附近，少數(shù)落在上地殼演化線上，表明礦石鉛同位素主要來源于造山帶，有少量上地殼物質(zhì)混染，說明成礦物質(zhì)主要來自于與俯沖造山有關(guān)的巖漿活動，且?guī)r漿源區(qū)具有殼?；煸刺卣鱗9,19]。

5.3 礦床成因探討

蛤蟆嶺銅金鉬礦為斑巖型、矽卡巖型、層間破碎帶角礫巖型和熱液脈型復(fù)合成因礦床，各類型礦體均屬統(tǒng)一的巖漿熱液成礦系統(tǒng)。結(jié)合以往研究成果，本文認為蛤蟆嶺銅金鉬礦成礦過程如下：晚侏羅世—早白堊世(J3—K1)，由于印支和燕山構(gòu)造運動疊加影響，銅陵礦集區(qū)乃至長江中下游成礦帶，在古太平洋板塊斜向俯沖和華北板塊與揚子板塊南北對峙擠壓作用下，構(gòu)造環(huán)境處于由“壓”向“張”轉(zhuǎn)換的構(gòu)造剪切階段[4]，起源于富集巖石圈地幔且富含Cu、Au等成礦物質(zhì)的基性玄武質(zhì)巖漿底侵下地殼，并在殼幔邊界形成酸性巖漿，兩者在下地殼巖漿房發(fā)生混合演化，巖漿沿基底深斷裂上升，部分巖漿沿永村橋背斜軸部和北東東向斷裂構(gòu)造就位，形成蛤蟆嶺花崗閃長巖體，深部巖漿房中巖漿繼續(xù)活動，分異出含有Cu、Au、Mo、S 等成礦元素的熱液流體，沿深斷裂上升交代巖體及圍巖，萃取成礦物質(zhì)，并與下滲的大氣降水混合，受巖漿熱力驅(qū)動繼續(xù)上升，沿斷裂破碎帶、接觸帶構(gòu)造、巖體及地層中的節(jié)理和裂隙等構(gòu)造軟弱部位向上運移，在不同的構(gòu)造和圍巖條件下形成不同類型的礦體，其中：在巖體與中下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖圍巖接觸帶部位形成矽卡巖型礦體，在層間滑脫帶內(nèi)形成層間破碎帶角礫巖型礦體，在接觸帶旁側(cè)的巖體內(nèi)形成斑巖型礦體，在遠離接觸帶的志留系碎屑巖地層節(jié)理、裂隙中形成熱液脈型礦體。

5.4 深部找礦意義

銅陵礦集區(qū)作為長江中下游成礦帶典型的大型矽卡巖型銅金多金屬礦集區(qū)，前人建立了“多層樓”、“多位一體”等成礦模式，有效指導(dǎo)了區(qū)內(nèi)數(shù)十年來的礦產(chǎn)勘查工作，取得了豐碩的找礦成果，但金屬礦床的賦礦層位一直集中在C-P-T 地層。近年來，隨著舒家店大型斑巖銅礦、楊沖里構(gòu)造蝕變巖型金礦的發(fā)現(xiàn)[6,8,12]，將金屬礦賦礦層位拓展至志留系，蛤蟆嶺銅金鉬礦的發(fā)現(xiàn)又向深部拓展到奧陶系，且中上奧陶統(tǒng)間發(fā)育的層間破碎帶具備與冬瓜山銅礦、新橋銅硫鐵礦等礦床主礦體賦礦層位——石炭系黃龍、船山組（C2+3）層間破碎帶相似的成礦條件，進一步向深部拓展了找礦空間，為未來深部資源勘查提供了重要線索和依據(jù)。

6 結(jié)論

（1）蛤蟆嶺銅金鉬礦礦體類型有斑巖型、矽卡巖型、層間破碎帶角礫巖型和熱液脈型，礦體主要賦存于蛤蟆嶺巖體與志留系和奧陶系接觸帶附近，均屬于統(tǒng)一的巖漿熱液成礦系統(tǒng)，成礦作用受蛤蟆嶺花崗閃長巖體控制。

（2）蛤蟆嶺巖體鋯石U-Pb年齡為(140.2±1.4)Ma，礦床成礦年齡為(138.4±1.9)Ma，成礦略晚于成巖，均屬于燕山期早白堊世。

（3）礦石S、Pb同位素研究表明，成礦物質(zhì)主要來源于巖漿熱液，但有部分地層硫的混染。巖體侵位成巖后，來自于深部巖漿房富含Cu、Au、Mo、S的成礦熱液，沿有利構(gòu)造部位向上運移，交代巖體及圍巖并進一步萃取成礦物質(zhì)，在不同的構(gòu)造和圍巖條件下形成不同類型的礦體。

（4）蛤蟆嶺銅金鉬礦在銅陵礦集區(qū)首次發(fā)現(xiàn)賦存于巖體與奧陶系碳酸鹽巖接觸帶部位的矽卡巖型及奧陶系層間破碎角礫巖型銅金鉬礦體，將礦集區(qū)金屬礦賦礦地層向深部拓展到下奧陶統(tǒng)，拓展了深部找礦空間，為未來深部資源勘查提供了重要線索和依據(jù)。