贛東北桃源銅礦床地質(zhì)特征及成因探討

林忠良，曾慶友

（江西有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院，江西南昌 330001）

桃源銅礦床自發(fā)現(xiàn)以來，地勘單位在礦區(qū)先后開展了不同層次的勘查工作，大致查明了礦區(qū)基本地質(zhì)要素，指出了礦區(qū)銅礦化類型主要受火山機(jī)構(gòu)控制和受放射狀構(gòu)造裂隙控制，但對(duì)礦床的形成機(jī)制未作深入研究。本文通過查閱區(qū)內(nèi)地質(zhì)成果資料，從銅礦床地質(zhì)特征入手，對(duì)銅礦床的形成機(jī)制進(jìn)行分析探討，以期為礦區(qū)開展下一步地質(zhì)找礦提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

桃源銅礦大地構(gòu)造位置位于江南地體與華夏地體碰撞對(duì)接帶的萍鄉(xiāng)-廣豐構(gòu)造混雜巖帶北側(cè)的白石山次級(jí)地體中（圖1）。區(qū)內(nèi)地層主要有中元古界雙橋山群、震旦系、寒武系、石炭系、侏羅系、白堊系、第三系和第四系；區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂構(gòu)造較發(fā)育，明顯受華夏構(gòu)造體系控制，以中元古界雙橋山群為基底，復(fù)式背斜呈NE走向分布，由于受華夏體系壓扭性斷裂的控制，在其褶皺構(gòu)造的向斜或斷陷帶中沉積形成了震旦第至第三系地層，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要有NE、NW、EW向三組，以NE向?yàn)橹?，其控制了區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)及礦化分布，NW、EW向斷裂形成較晚，錯(cuò)動(dòng)NE向斷裂，見有斜長(zhǎng)細(xì)晶巖脈、輝綠玢巖脈、安山玢巖脈充填；區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，侵入巖、脈巖及火山巖均有出露，侵入巖主要有汪塢花崗斑巖、大山花崗閃長(zhǎng)巖、培塢角閃石英二長(zhǎng)巖、東塢石英正長(zhǎng)巖，均呈巖瘤、巖株?duì)町a(chǎn)出，火山巖主要發(fā)育在高塢至桃源地段，主要巖性有熔巖、凝灰碎屑巖及凝灰角礫巖，并有酸至中性超淺成侵入的巖脈、巖瘤產(chǎn)出，主要有輝綠玢巖、安山玢巖、英安斑巖、斜長(zhǎng)細(xì)晶巖等；區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，主要以非金屬礦產(chǎn)為主，金屬礦則分布多規(guī)模小，大部分僅為礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)，分別有船坑銅礦、銅山銅鐵礦點(diǎn)、東皇廟銅礦點(diǎn)、青金山鐵礦點(diǎn)等［1-2］。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)出露主要有震旦系、寒武系、第三系及第四系地層。

圖1 桃源銅礦之大地構(gòu)造位置略圖

震旦系（Z）：礦區(qū)范圍內(nèi)大面積出露，底部夾有較厚的中基性古火山巖，根據(jù)礦區(qū)巖層的組合合特征及其相互關(guān)系，并結(jié)合區(qū)域地層特征將礦區(qū)震旦系地層劃分為震旦系下統(tǒng)翁家?guī)X組（Z1w）、震旦系下統(tǒng)桃源組（Z1t）、震旦系上統(tǒng)羅村組（Z2l）。其中桃源銅礦區(qū)銅礦化主要賦存于震旦系桃源組（Z1t）淺變質(zhì)古火山雜巖系內(nèi)，該雜巖系呈NE向帶狀出露，火成巖遍布全區(qū)，以噴溢的熔巖相及噴發(fā)的火山碎屑巖相為主，次為侵入的次火山巖及脈巖相。桃源村以北地區(qū)，桃源組火山作用表現(xiàn)為噴溢-噴發(fā)-噴溢-噴發(fā)多旋回特征，與之對(duì)應(yīng)為火山熔巖和火山碎屑巖交替產(chǎn)出，形成不同的巖相組合。下部為噴溢的火山熔巖，主要巖性有安山巖、玄武巖、安山玄武巖等，走向NWW-EWNEE，傾向NNE-N-NNW，傾角60°～750°，往上為噴發(fā)相的火山碎屑巖，主要巖性有安山質(zhì)凝灰?guī)r、角礫凝灰?guī)r、晶屑巖屑凝灰?guī)r、安山質(zhì)角礫巖等，緊靠火山熔巖上盤產(chǎn)出。往上又出現(xiàn)熔巖-碎屑巖的巖相組合。此外，次火山巖相和脈巖相亦較發(fā)育，均呈小巖枝狀產(chǎn)出，主要有安山玢巖、閃長(zhǎng)玢巖、英安斑巖、斜長(zhǎng)細(xì)晶巖等。其中火山熔巖和次火山巖中銅豐度值明顯偏高，主要分布于桃源銅公山一帶，為區(qū)內(nèi)主要的含銅建造。桃源村以南地區(qū)以噴發(fā)相的巖性為主，大面積出露，局部亦見少量的熔巖及次火山巖。

寒武系（∈）：在礦區(qū)北部小面積出露，呈NE向展布，與震旦系地層呈斷裂接觸?？煞譃樯辖y(tǒng)楊柳崗組（∈2y）和下統(tǒng)荷塘組（∈1h）。巖性主要有深灰-灰黑色薄層狀碳質(zhì)泥巖、粘土巖及硅質(zhì)泥巖夾深灰色含有機(jī)質(zhì)泥晶灰?guī)r、粉晶-細(xì)晶灰?guī)r，灰黑色中厚層狀及薄層狀灰?guī)r、鈣質(zhì)頁巖等。

第三系（E）：為巨江組（Ech）地層，分布于礦區(qū)南東部，由紫紅色砂礫巖、凝灰質(zhì)礫巖組成。

第四系（Q）：分布于溝谷、水田、緩坡地帶，由殘坡積及沖積物組成。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造主要有環(huán)狀火山機(jī)構(gòu)及斷裂構(gòu)造，區(qū)域性的NE向大斷裂（F3）橫貫全區(qū)（圖2），斷裂構(gòu)造以NE、NW向兩組為主，NW向斷裂形成較晚，錯(cuò)斷了NE向構(gòu)造，另有少量EW、SN向小斷裂。

區(qū)域性NE向大斷裂（F3）：該斷裂帶從古岳山延至高塢直達(dá)桃源，往東進(jìn)入第四系地層消失，至桃源地段扭轉(zhuǎn)為東西向展布，長(zhǎng)達(dá)10km，斷裂破碎帶5m～15m,地表表現(xiàn)為一NE向的硅化破碎帶，局部硅化較強(qiáng),破碎帶中見火山碎屑擠壓發(fā)育的片理、頁理，局部夾透鏡體，兩側(cè)產(chǎn)生揉皺，后期貫入的石英脈均呈透鏡狀，角礫細(xì)小，破碎帶由硅質(zhì)、鈣質(zhì)等物質(zhì)緊密膠結(jié)組成，局部具糜棱巖化，斷層界線清楚，擦痕發(fā)育，屬壓扭性斷裂，走向NE，傾向SE，傾角70°～80°。斷裂帶的南盤為震旦系翁家?guī)X組地層，北盤為寒武系楊柳崗組地層，該斷裂為震旦系與寒武系的接觸界面。

NE向含礦構(gòu)造破碎帶（F1、F2）：F1位于工作區(qū)北部，區(qū)域性大斷裂F3南東側(cè)，出露于高塢-桃源一帶，地表斷續(xù)出露長(zhǎng)2800m，寬10m～15m，走向NE，傾向NW，傾角60°～75°，往高塢區(qū)段轉(zhuǎn)為近SN向。帶內(nèi)巖石為碎裂化火山雜巖，主要為噴發(fā)沉積的火山碎屑巖，局部見少量噴溢相的中基性火山熔巖及大量侵入相次火山巖，呈巖脈、巖枝狀產(chǎn)出，帶內(nèi)巖石由于受應(yīng)力作用和熱液作用，蝕變強(qiáng)烈，該斷裂為礦區(qū)V3銅礦體的賦礦構(gòu)造；F2位于工作區(qū)中部，F(xiàn)1的南東側(cè)，兩者相距約200m，出露于羅村-桃源一帶，地表出露長(zhǎng)2000m，寬10m～15m，走向NE，傾向NW，傾角60°～70°，礦化特征基本同F(xiàn)1，為礦區(qū)V4銅礦體的賦礦構(gòu)造。

NE向斷裂（F4、F5、F6）：該組斷裂在本區(qū)十分發(fā)育，主要分布于桃源－銅公山一帶，均發(fā)育于桃源組地層中，向南至黃塢山坡逐漸減弱而消失。主要特征為強(qiáng)烈擠壓破碎，斷裂帶中火山碎屑物被擠壓為片理、頁理，局部見擠壓透鏡體及斷層泥，具糜棱巖化，頁理、片理的定向排列清楚，界線分明，斷裂帶由于受擠壓強(qiáng)弱不同、通過巖性不一所產(chǎn)生的片理的寬窄變化較大，甚至突然尖滅，次生物質(zhì)為葉臘石、綠泥石、碳酸鹽及少量的硅質(zhì)物，局部見輝綠玢巖脈充填。該組斷裂延長(zhǎng)300m～600m，寬1m～5m，走向30°～50°，傾向SE，傾角60°～80°。

NW向張性及張扭性斷裂（F7、F8、F9）：該組斷裂主要分布于靠坑及桃源一帶，為脆性斷裂。斷裂帶中主要為構(gòu)造角礫巖，由鐵質(zhì)、硅質(zhì)等物質(zhì)緊密膠結(jié)而成，局部地段見輝綠玢巖脈，極少見有片理、頁理等片狀物，斷裂帶界線凹凸不平，多呈漸變現(xiàn)象，斷裂延伸600m～800m，寬度1m～2m，傾向SE，傾角70°～80°。該組斷裂為后期破壞斷裂，錯(cuò)斷了NE向斷裂。

圖2 桃源銅礦區(qū)地質(zhì)略圖

環(huán)形構(gòu)造：主要發(fā)育于桃源村北部，從南向北可見火山沉積巖-火山熔巖-火山沉積巖-火山熔巖-火山沉積巖沉積旋回。火山熔巖由西向東走向呈NWWEW-NEE向弧形分布。在火山噴發(fā)沉積巖和火山熔巖中脈狀、巖枝狀次火山巖廣泛發(fā)育，銅礦體產(chǎn)于火山熔巖上部，呈層狀產(chǎn)出。桃源銅礦區(qū)構(gòu)造雖經(jīng)歷多次構(gòu)造活動(dòng)破壞，但古火山機(jī)構(gòu)特征仍清晰可見。在桃源村北東部火山熔巖和次火山侵入巖發(fā)育，表明古火山口位于礦區(qū)北東部，向SW方向以火山沉積為主，顯示出與火山口有一定的距離。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)巖漿活動(dòng)頻繁，火成巖類以噴出的熔巖相及火山碎屑巖相為主，次為次火山巖相及巖脈相，巖石種屬繁多，從超基性到酸性巖石均有見及，均呈巖脈、巖株?duì)町a(chǎn)出，未見大面積巖基出露，主要巖石類型有：橄欖玄武巖、玄武巖、輝綠玢巖、輝綠巖、安山質(zhì)角礫巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r、角礫凝灰?guī)r、晶屑巖屑凝灰?guī)r、安山巖、安山質(zhì)玄武巖、安山玢巖、閃長(zhǎng)玢巖、英安斑巖、斜長(zhǎng)細(xì)晶巖等。

2.4 圍巖蝕變

區(qū)內(nèi)火山巖系除普遍遭受自變質(zhì)作用外，還具有中低溫?zé)嵋翰煌潭任g變。主要有硅化、碳酸鹽化、綠泥石化、絹云母化、重晶石化、粘土化、黃鐵礦化、黃銅礦化、輝銅礦化、斑銅礦化、毒砂化等。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦區(qū)已發(fā)現(xiàn)礦體4條，產(chǎn)于桃源村北部火山口附近火山熔巖上部層狀銅礦體2條（編號(hào)為V1、V）2，產(chǎn)于桃源村南部放射狀斷裂構(gòu)造帶內(nèi)銅礦體2條（編號(hào)為V3、V）4。

V1礦體：位于桃源區(qū)段銅公山南側(cè)，區(qū)域性大斷裂F3南東側(cè)，受火山熔巖與火山碎屑巖的接觸界面控制，位于火山熔巖的上部。地表出露長(zhǎng)約1100m，礦體由于受巖相接觸帶控制，產(chǎn)狀亦隨接觸帶的變化而變化，走向NWW-EW-NEE，傾向NNE-N-NNW，傾角60°～75°。礦體呈似層狀產(chǎn)出，銅品位1.20%～2.16%，厚度1.50m～16.5m，該礦體沿走向尚未完全控制。

在估計(jì)出門檻值的前提下，我們要對(duì)門檻效應(yīng)的顯著性進(jìn)行校驗(yàn)，其目的是檢驗(yàn)以門檻值為劃分標(biāo)準(zhǔn)的兩組樣本模型估計(jì)參數(shù)是否顯著。同時(shí)，為了確保模型的準(zhǔn)確性要對(duì)門檻值的個(gè)數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)。由于門檻值γ是未知的，所以F統(tǒng)計(jì)量的分布為非標(biāo)準(zhǔn)的卡方分布，因此本文采用Bootstrap自助抽樣法進(jìn)行先驗(yàn)估計(jì)，對(duì)(1)式分別在不存在門檻值、存在1個(gè)門檻值、存在2個(gè)門檻值的假設(shè)下進(jìn)行檢驗(yàn)。 檢驗(yàn)結(jié)果見表2。

V2礦體：位于桃源區(qū)段銅公山山脊北側(cè)，V1礦體北東側(cè)，兩者相距約150m。地表出露長(zhǎng)約600m,總體走向NWW，傾向NNE，傾角60°～75°。礦體呈似層狀產(chǎn)出，銅品位0.85%～1.24%，厚度4.5m～12m，該礦體沿走向尚未完全控制，總體特征同V1礦體。

V3礦體：出露于高塢-桃源一帶，在區(qū)內(nèi)地表出露長(zhǎng)約2000m，走向NE，傾向NW，傾角60°～75°，銅品位0.4%～2.48%，厚度1.5m～9m。受F1斷裂控制，巖石蝕變強(qiáng)烈，近地表見大量的氧化銅藍(lán)。

V4礦體：出露于羅村至桃源一帶，V3礦體的南東側(cè)，兩者相距約200m，長(zhǎng)約1200m，走向NE東，傾向NW，傾角60°～70°，銅品位0.61%～1.47%，厚度2.5m～6m，礦體受F2斷裂控制，蝕變特征同V3。

3.2 礦石質(zhì)量

礦石組成：礦石礦物成分較復(fù)雜，金屬礦物主要有輝銅礦、自然銅、斑銅礦、銅蘭、黃銅礦、毒砂及少量黃鐵礦、磁鐵礦、針鐵礦等［3］。脈石礦物主要有石英、絹云母、重晶石及碳酸鹽等；礦石化學(xué)成分簡(jiǎn)單，有用組分僅為銅，且含量較高，伴生有益組分含量較低，均無回收價(jià)值。

礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造：礦石結(jié)構(gòu)主要有碎裂結(jié)構(gòu)、變余斑狀結(jié)構(gòu)、半自形－它形晶粒結(jié)構(gòu)、骸晶結(jié)構(gòu)、溶蝕結(jié)構(gòu)、交代包含結(jié)構(gòu)等；礦石構(gòu)造主要有：塊狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、斑雜狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、不均勻浸染狀構(gòu)造、氣孔-杏仁狀構(gòu)造等［4-6］。

礦石類型：礦區(qū)礦石類型較簡(jiǎn)單，主要為塊狀星散浸染狀蝕變安山玄武巖型，次為構(gòu)造蝕變巖型銅礦石。

4 礦床成因

礦床的形成經(jīng)歷了火山噴發(fā)時(shí)期的火山活動(dòng)和巖漿期后的熱液活動(dòng)兩個(gè)成礦作用階段?；鹕交顒?dòng)階段包括巖漿開始噴發(fā)直至火山活動(dòng)結(jié)束，由于火山氣液活動(dòng)結(jié)束之時(shí)要滯后于巖漿噴發(fā)結(jié)束之時(shí)，因而火山氣液活動(dòng)地質(zhì)記錄可以延續(xù)到震旦系桃源組上覆的羅村組地層中，表現(xiàn)為羅村組地層中的層狀銅礦化。甚至火山活動(dòng)階段更長(zhǎng)一些時(shí)期內(nèi)，火山氣液中是富硫的，亦可攜帶來親硫的銅，玄武巖中銅與鎳成對(duì)數(shù)正相關(guān)，此表明銅主要來自熔融的地幔，隨著硫化物的沉淀，氣液中硫的濃度逐漸降低，氧的濃度相對(duì)提高，至火山活動(dòng)晚期或末期，火山氣液沉淀的礦物即可演化為以氧化物為主。此外，火山氣液中堿質(zhì)成分主要是鈉，而Cu＋的半徑與Na＋相近，在硫濃度高的條件下可形成輝銅礦，故玄武巖礦石中的銅礦物主要以輝銅礦為主。在中基性巖漿及其氣液中，Cu2+的半徑與Fe2+的半徑相近，在富硫和富氧的條件下都能形成化合物，賦存在斜長(zhǎng)石晶體間隙和杏仁中的銅與黃鐵礦，和賦存于羅村組砂巖中的銅礦化，可能是火山活動(dòng)階段氣液充填的銅礦物。礦區(qū)各類地質(zhì)體中銅的含量以玄武巖平均含量最高（3274×10－6），其它有用組分含量較低，但火山活動(dòng)階段氣液充填、火山沉積形成的銅礦化弱，僅形成了初始富集的礦源層。此外，區(qū)內(nèi)巖漿期后的熱液活動(dòng)均沿構(gòu)造薄弱面產(chǎn)出，產(chǎn)于構(gòu)造破碎帶中銅礦化及產(chǎn)于不同巖相接觸面的銅礦化均遭受了不同程度的熱液蝕變，銅礦（化）體中見大量的中低溫?zé)嵋旱V物沿碎裂面充填交代，如石英、水白云母、綠泥石、碳酸鹽、重晶石及金屬硫化物等，其中與銅礦化關(guān)系密切的主要是硅化、碳酸鹽化，銅的富集程度與之呈正相關(guān)。石英細(xì)脈、碳酸鹽細(xì)脈呈枝狀、放射狀、極不規(guī)則狀產(chǎn)出，銅礦物大部分產(chǎn)于其中，脈旁亦可見稀疏浸染狀的金屬硫化物。震旦系桃源組地層為一NE走向的火山構(gòu)造雜巖帶，北部受控于區(qū)域性NE向大斷裂F3，南部界面被羅村組地層覆蓋，帶內(nèi)巖性復(fù)雜，熔巖相、碎屑巖相、次火山巖相及脈巖相的巖石均有出露，以熔巖相、碎屑巖相巖石為主，另見大量的淺成-超淺成產(chǎn)出的脈巖，主要有輝綠玢巖、安山玢巖、輝綠巖、斜長(zhǎng)細(xì)晶巖等，此為富集成礦提供了熱源。

綜上所述，礦床成礦模式為“火山沉積-動(dòng)力變質(zhì)-熱液改造疊加”，成因類型為受火山機(jī)構(gòu)控制的變質(zhì)熱液型銅礦。

5 找礦標(biāo)志

（1）“桃源式”銅礦產(chǎn)于特定層位中，即產(chǎn)于震旦系桃源組火山雜巖帶中，沿該特定層位找尋該類礦床意義重大。

（2）安山玄武巖中銅的原始豐度值較高，在其龜背狀裂隙發(fā)育處，常可見硅質(zhì)細(xì)脈與褐鐵礦細(xì)脈，該類熔巖礦化較好。

（3）不同巖相的接觸界面處往往為銅礦化的最有利部位。

（4）斷裂發(fā)育部位，玄武巖碎裂化強(qiáng)烈，具強(qiáng)硅化、碳酸鹽化、綠泥石化，并可見少量的金屬硫化物，該類玄武巖往往即為工業(yè)礦體。

（5）礦化玄武巖出露于地表部位，往往出現(xiàn)銅的次生氧化物（銅藍(lán)），為地表直接找銅標(biāo)志。