安徽省淮北地區(qū)矽卡巖型礦床成礦系列及成礦規(guī)律

產(chǎn)思維， 楊治

(1.安徽省勘查技術(shù)院，合肥 2300311； 2.合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，合肥 230009)

0 引言

淮北地區(qū)位于濱太平洋成礦域華北陸塊成礦省魯西中生代金銅鐵成礦區(qū)[1]。該區(qū)金屬礦產(chǎn)資源豐富，以矽卡巖型鐵銅礦床為主，與華北地區(qū)“邯邢式”礦床類似[2-3]。該區(qū)已發(fā)現(xiàn)中小型礦床10多處，主要分布在淮北濉溪縣秦樓、前常、前常東、王場、旗桿樓、石樓等地區(qū)。近幾年，淮北地區(qū)礦產(chǎn)普查中探明了該區(qū)規(guī)模最大的矽卡巖型金礦床，即楊橋孜銅金礦[4]，并取得了一些找礦進展。前人根據(jù)該區(qū)成礦母巖、賦礦地層、控礦構(gòu)造、交代蝕變組合、礦化系列以及成礦地質(zhì)環(huán)境、巖漿礦質(zhì)來源等因素，創(chuàng)立了淮北地區(qū)矽卡巖型鐵(銅)多金屬礦成礦模式[5]； 一些學(xué)者對該區(qū)控礦條件進行了詳細闡述，認為該區(qū)有“邯邢式”鐵礦和“前常式”鐵銅礦2種成礦模式[2]，此外，還系統(tǒng)開展了覆蓋區(qū)綜合找礦方法研究[3]。然而，前人對該區(qū)成巖、成礦年代學(xué)特征研究較少，區(qū)域成礦規(guī)律總結(jié)并不完善，尚未建立該區(qū)成礦系列。本文在總結(jié)已知礦床地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合該區(qū)近年找礦新發(fā)現(xiàn)，通過成巖、成礦年代學(xué)特征及巖漿巖巖石地球化學(xué)特征研究，提出淮北地區(qū)存在與高鉀鈣堿性侵入巖有關(guān)的矽卡巖型鐵銅金成礦系列的新認識，并對區(qū)域成礦規(guī)律和成礦模式進行了研究，建立了淮北地區(qū)矽卡巖型礦床成礦系列，為后續(xù)找礦工作提供了參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

淮北地區(qū)位于華北陸塊東南緣，東距郯廬斷裂帶約100 km。區(qū)內(nèi)新元古界(震旦系)和古生界遭受變形，構(gòu)成了徐州—宿州弧形構(gòu)造帶[6-7]，該構(gòu)造帶夾于北部豐沛隆起和南部蚌埠隆起之間。

該區(qū)地層屬徐淮地層分區(qū)，主要出露新元古界青白口系—下古生界奧陶系，以海相碳酸鹽建造為主。石炭系—二疊系為陸相含煤碎屑巖和紅色碎屑巖建造，出露極少。三疊系、侏羅系、白堊系、古近系和新近系為陸相紅色碎屑巖建造，均被第四系松散層覆蓋[6]。

該區(qū)構(gòu)造活動強烈，以NNE向—近SN向弧形構(gòu)造為主[4]。主要有NNE向、近SN向和EW向3組基底斷裂，其中EW向符離集斷裂(宿北斷裂)是該區(qū)最大的區(qū)域性大斷裂[4]，也是該區(qū)主要的控礦斷裂(圖1)。

1.新生界(古近系)； 2.中生界； 3.上古生界； 4.下古生界； 5.新元古界； 6.花崗斑巖； 7.花崗閃長巖； 8.閃長巖； 9.石英二長閃長巖； 10.閃長玢巖； 11.輝長閃長巖； 12.石英閃長巖； 13.輝長巖； 14.推測逆斷層； 15.推測正斷層； 16.整合地質(zhì)界線； 17.不整合地質(zhì)界線； 18.背斜； 19.向斜； 20.鐵礦； 21.鐵銅礦； 22.銅金礦； 23.地名； 24.省界

圖1 淮北地區(qū)大地構(gòu)造簡圖(a)與地質(zhì)礦產(chǎn)圖(b)[2]

Fig.1Geotectonicsketch(a)andgeologicalmineraldiagram(b)inHuaibeiarea[2]

2 礦床成礦系列

基于淮北地區(qū)近年來找礦成果與新認識，結(jié)合以往科研成果，認為該區(qū)矽卡巖型礦床存在以下3個成礦系列。

2.1 與高鉀鈣堿性侵入巖有關(guān)的矽卡巖型鐵銅金成礦系列

該成礦系列主要有2種類型，且集中分布在三鋪地區(qū),此類礦床矽卡巖非常發(fā)育： 一種是“前常式”[2-3，8]，礦體主要產(chǎn)于石英二長閃長玢巖與寒武系鳳山組接觸帶，代表性礦床為前常鐵銅礦床； 另一種為“楊橋孜式”，礦體主要產(chǎn)于石英二長閃長玢巖與中寒武統(tǒng)毛莊組和徐莊組接觸帶，代表性礦床為楊橋孜銅金礦床，成礦時代為(134.32±1.95) Ma[9]。

2.2 與高鉀鈣堿性侵入巖有關(guān)的矽卡巖型鐵-石膏成礦系列

該成礦系列在淮北地區(qū)廣泛分布，如王場、徐樓、鄒樓等地區(qū)，礦床類型與“邯邢式”基本一致，稱為“徐樓式”[2-3，8]。礦體主要產(chǎn)于閃長(玢)巖與下奧陶統(tǒng)蕭縣組接觸帶附近，代表性礦床為王場鐵礦床和石樓鐵礦床，除鐵礦和石膏礦外，局部地段富集硫和鈷。該類礦床矽卡巖不發(fā)育，成巖成礦時代為(132.1±1.9)～(127.9±2.0) Ma[10]。

2.3 與二長花崗巖有關(guān)的矽卡巖型鐵-輕稀土成礦系列

該成礦系列在淮北地區(qū)分布較少，代表性礦床為旗桿樓鐵礦床，河南永城大王莊鐵礦也屬于該成礦系列[11]。礦體主要產(chǎn)于二長花崗巖與下奧陶統(tǒng)蕭縣組接觸帶附近，除鐵礦和輕稀土礦外，局部富集硫。該類礦床矽卡巖不發(fā)育，成巖成礦時代為108～102.1 Ma[12]。

3 典型礦床地質(zhì)特征

3.1 前常鐵銅礦床

前常鐵銅礦床位于平山背斜南段西翼，地表被第四系覆蓋。礦區(qū)地層走向為NW向，有NE向和NW向2組斷層，第四系下伏大面積閃長質(zhì)巖體(圖2)。

1.二疊系下石盒子組； 2.二疊系山西組； 3.石炭系太原組； 4.石炭系本溪組； 5.奧陶系老虎山組； 6.奧陶系蕭縣組下段； 7.寒武系鳳山組； 8.寒武系長山組； 9.寒武系崮山組； 10.石英二長閃長巖； 11.石英二長閃長玢巖； 12.矽卡巖； 13.鐵礦； 14.銅鐵礦； 15.勘探線位置及編號； 16.推測正斷層； 17.推測逆斷層； 18.推測性質(zhì)不明斷層； 19.推測整合地質(zhì)界線； 20.推測不整合地質(zhì)界線； 21.推測巖相界線; 22.鉆孔位置及編號； 23.地名

圖2 前常鐵銅礦床基巖地質(zhì)圖

Fig.2GeologicalmapshowingthebedrockofQianchangiron-copperdeposits

礦體產(chǎn)于三鋪石英二長閃長玢巖與下寒武統(tǒng)鳳山組灰?guī)r內(nèi)接觸帶。該礦床鐵礦達中型規(guī)模，共伴生Cu、Au等元素。礦體主要為似層狀，礦體走向為NE向，傾向SE或NW，淺部礦體埋深100～330 m，深部礦體埋深675～960 m(圖3)。巖體堿質(zhì)交代蝕變強烈，褪色退磁現(xiàn)象明顯。圍巖蝕變主要為矽卡巖化，其次為蛇紋石化、綠泥石化、透輝石化等。礦石以塊狀為主，其次為浸染狀和條帶狀。主要金屬礦物為磁鐵礦，其次為鎂磁鐵礦、黃鐵礦、赤鐵礦、黃銅礦等。脈石礦物以蛇紋石、方解石為主，其次為白云石、水鎂石、金云母等。礦床為矽卡巖型鐵銅礦床。

圖3 前常鐵銅礦床5線地質(zhì)剖面

3.2 楊橋孜銅金礦床

楊橋孜銅金礦床位于平山背斜南段東翼，地表被第四系覆蓋。礦區(qū)地層走向為NW向，有NE向和近SN向2組斷層，第四系下伏大面積閃長質(zhì)巖體(圖4)。

礦體產(chǎn)于淮北三鋪石英二長閃長玢巖與中寒武統(tǒng)毛莊組和徐莊組灰?guī)r內(nèi)、外接觸帶(圖5)。該礦床金礦達中型規(guī)模，共伴生Fe、Cu、Mo等元素。由巖體接觸帶向外，礦化呈規(guī)律性變化，可依次劃分為4個礦化帶(Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ)，其中勘探3線可見Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3個礦化帶(圖5)。礦體主要呈似層狀或透鏡狀，礦體走向為NW向，傾向NE，礦體埋深100～700 m。巖體堿質(zhì)交代蝕變強烈，鉀長石化明顯。圍巖蝕變主要為矽卡巖化，其次為蛇紋石化、金云母化、透輝石化等。礦石以浸染狀為主，其次為塊狀。主要金屬礦物為黃銅礦、斑銅礦、黃鐵礦、自然金，其次為磁鐵礦、赤鐵礦、鎂磁鐵礦、輝銅礦等。脈石礦物以石榴子石、透輝石為主，其次為透閃石、綠簾石、綠泥石、硅灰石和蛇紋石等。礦床為矽卡巖型銅金礦床。

1.上寒武統(tǒng)； 2.寒武系張夏組； 3.寒武系徐莊組； 4.寒武系毛莊組； 5.花崗閃長斑巖； 6.石英二長閃長玢巖； 7.多斑石英二長閃長玢巖； 8.矽卡巖； 9.石英二長閃長巖； 10.推測整合巖層(體)界線； 11.鉆孔位置及編號； 12.勘探線位置及編號

圖4 楊橋孜銅金礦床基巖地質(zhì)圖

Fig.4GeologicalmapshowingthebedrockofYangqiaoziCu-Audeposits

圖5 楊橋孜銅金礦床3線地質(zhì)剖面圖[4]

3.3 王場鐵礦床

王場鐵礦床地表出露下奧陶統(tǒng)蕭縣組和馬家溝組灰?guī)r，地層走向為NE向，有NE向和NW向2組斷層(圖6)，閃長巖體下伏于蕭縣組團山段灰?guī)r之下(圖7)。

礦體產(chǎn)于閃長玢巖巖體外接觸帶，賦礦圍巖為下奧陶統(tǒng)蕭縣組灰?guī)r。該礦床鐵礦達中型規(guī)模，伴生S等元素。礦體主要為似層狀或透鏡狀，沿走向及傾向延伸不穩(wěn)定，礦體埋深200～440 m。巖體鈉長石化明顯，圍巖蝕變主要為矽卡巖化，其次為蛇紋石化和綠泥石化等。礦石以塊狀為主，主要金屬礦物為磁鐵礦,其次為黃鐵礦等。脈石礦物以透輝石、蛇紋石為主，其次為金云母、陽起石、透閃石等，礦床為矽卡巖型鐵礦床。

1.奧陶系老虎山組； 2.奧陶系馬家溝組上段； 3.奧陶系馬家溝組下段； 4.奧陶系蕭縣組青龍山段； 5.奧陶系蕭縣組王場段； 6.奧陶系蕭縣組團山段； 7.實測斷層； 8.地質(zhì)界線； 9.等高線，m； 10.鉆孔位置及編號； 11.勘探線位置及編號

圖6 王場鐵礦床基巖地質(zhì)圖

Fig.6Geologicalmapshowingth edrockofWangchangirondeposits

1.第四系； 2.奧陶系馬家溝組上段； 3.奧陶系馬家溝組下段； 4.奧陶系蕭縣組青龍山段； 5.奧陶系蕭縣組王場段； 6.奧陶系蕭縣組團山段； 7.石英閃長巖； 8.矽卡巖； 9.鐵礦； 10.逆斷層； 11.地質(zhì)界線； 12.鉆孔編號

圖7 王場鐵礦床0線地質(zhì)剖面圖

Fig.7GeologicalprofileofNo.0exploratio ineinWangchangirondeposits

3.4 旗桿樓鐵礦床

旗桿樓鐵礦床位于永城復(fù)背斜東翼北部傾末端，地表被第四系覆蓋。地層走向為NE向，有NNE向和近EW向2組正斷層(圖8)，二長花崗巖隱伏于奧陶系蕭縣組之下(圖9)。

1.二疊系石千峰組； 2.二疊系上石盒子組； 3.上石炭統(tǒng)； 4.奧陶系老虎山組； 5.奧陶系馬家溝組上段； 6.奧陶系馬家溝組下段； 7.花崗巖； 8.推測地質(zhì)界線； 9.推測正斷層； 10.勘探線位置及編號； 11.鉆孔位置及編號； 12.地名

圖8 旗桿樓鐵礦床基巖地質(zhì)圖

Fig.8Geologicalmapshowingthebedroc fQiganlouirondeposits

1.第四系； 2.新近系和古近系； 3.下二疊統(tǒng)； 4.上石炭統(tǒng)； 5.奧陶系老虎山組； 6.奧陶系馬家溝組上段； 7.奧陶系馬家溝組下段； 8.奧陶系蕭縣組青龍山段； 9.奧陶系蕭縣組王場段； 10.奧陶系蕭縣組團山段； 11.花崗巖； 12.矽卡巖； 13.鐵礦； 14.地質(zhì)界線； 15.鉆孔編號

圖9 旗桿樓鐵礦床0線地質(zhì)剖面圖

Fig.9GeologicalprofileofNo.0exploratio ineinQiganlouirondeposits

礦體產(chǎn)于二長花崗巖巖體接觸帶，賦礦圍巖為下奧陶統(tǒng)蕭縣組灰?guī)r，礦床達中型規(guī)模。礦體主要呈似層狀或透鏡狀，厚度不大，但較穩(wěn)定，埋深340～680 m。巖體鈉長石化明顯，圍巖蝕變主要為矽卡巖化，其次為蛇紋石化、綠泥石化等。礦石以塊狀為主，主要金屬礦物為磁鐵礦,其次為黃鐵礦、赤鐵礦、鏡鐵礦等。脈石礦物以透輝石為主，其次為陽起石、透閃石、金云母等。礦床為矽卡巖型鐵礦床。

4 成礦規(guī)律

4.1 兩階段成礦

淮北地區(qū)成礦作用時期為134～108 Ma，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景和近年來獲得的同位素年代學(xué)資料，認為淮北地區(qū)在燕山期發(fā)生了2期規(guī)模較大的構(gòu)造-巖漿-成礦事件： 第一期為早白堊世早期(134～126 Ma)，形成矽卡巖型鐵銅金礦系列，該期成礦在淮北地區(qū)分布廣泛，與成礦有關(guān)的侵入巖主要為閃長質(zhì)巖體，賦礦圍巖主要為下奧陶統(tǒng)和中—上寒武統(tǒng)碳酸鹽巖，除形成鐵礦外，還有銅金礦點； 第二期為早白堊世晚期(108～102.1 Ma)，形成矽卡巖型鐵礦系列，該期成礦主要分布于安徽省與河南省交界處，形成的礦床數(shù)量不多，與成礦有關(guān)的侵入巖主要為花崗質(zhì)巖體，賦礦圍巖主要為下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖，礦種以鐵礦為主。

4.2 受深斷裂控制，不同部位產(chǎn)出不同礦種矽卡巖型礦床

淮北地區(qū)受徐宿弧型構(gòu)造和基底構(gòu)造影響，斷裂構(gòu)造復(fù)雜，巖漿侵入活動與成礦作用相互制約，控制了該區(qū)巖漿巖帶、礦田和礦床的分布。

EW向宿北斷裂(符離集斷裂)是該區(qū)最重要的控巖控礦斷裂，控制了三鋪礦田的形成。EW向與NNE向基底斷裂交匯處發(fā)育該區(qū)主要的成礦巖體(三鋪巖體)，控制了三鋪地區(qū)矽卡巖型鐵銅金礦床的產(chǎn)出，如前常鐵銅礦、楊橋孜銅金礦、秦樓銅金礦和劉樓鐵銅礦等，賦礦圍巖為中寒武統(tǒng)毛莊組、徐莊組和上寒武統(tǒng)鳳山組。此外，NNE—SN向斷裂不僅控制著該區(qū)巖漿巖的展布，同時也控制著矽卡巖型鐵礦床的產(chǎn)出，如青龍山斷裂控制著吳窯鐵礦和王場鐵礦，蕭縣—淮北斷裂控制著石樓鐵礦、史小樓鐵礦和雙莊鐵礦。該類礦床在淮北地區(qū)分布廣泛，賦礦圍巖主要為下奧陶統(tǒng)蕭縣組，含礦巖體為閃長(玢)巖。

近SN向豐渦斷裂控制著該區(qū)與花崗巖有關(guān)的矽卡巖型鐵礦的產(chǎn)出，如旗桿樓鐵礦[12]、大王莊鐵礦[11]和馬崗鐵礦等。該類礦床分布在安徽省與河南省交界處，賦礦圍巖主要為下奧陶統(tǒng)蕭縣組，含礦巖體為二長花崗巖。

5 區(qū)域成礦模式

中國東部燕山早期構(gòu)造體制發(fā)生轉(zhuǎn)換，構(gòu)造背景由擠壓轉(zhuǎn)為拉張，受古太平洋板塊俯沖影響，巖石圈加厚，殼幔作用加劇，軟流圈上升[13]。含礦巖漿沿淮北地區(qū)基底斷裂上侵，導(dǎo)致部分隆起區(qū)發(fā)生高鉀鈣堿性系列巖漿侵位。

(1)早白堊世早期(134～126 Ma)，淮北地區(qū)受此巖漿作用影響，形成了與高鉀鈣堿性系列巖漿侵位有關(guān)的矽卡巖型成礦系列及層控矽卡巖型礦床(“前常式”、“楊橋孜式”和“王場式”)(圖10)。該期成礦作用是淮北地區(qū)最重要的1期成礦作用，形成的礦床分布廣泛，如徐樓、王場、鄒樓和三鋪等地。除形成鐵礦外，還有銅礦、金礦、鉬礦等。成礦巖體為閃長巖類，賦礦圍巖為中—上寒武統(tǒng)至下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖(寒武系毛莊組、徐莊組、鳳山組和奧陶系蕭縣組)。

1.下二疊統(tǒng)； 2.上石炭統(tǒng)； 3.奧陶系馬家溝組； 4.奧陶系蕭縣組； 5.寒武系鳳山組； 6.寒武系徐莊組； 7.寒武系毛莊組； 8.震旦系； 9.石英二長閃長玢巖； 10.石英二長閃長巖； 11.閃長玢巖； 12.石英閃長玢巖； 13.花崗巖； 14.輝長閃長巖； 15.鐵礦； 16.銅礦； 17.金礦； 18.鉬礦； 19.后馬場式； 20.前常式； 21.秦樓式； 22.楊橋孜式； 23.王場式； 24.旗桿樓式

圖10 淮北地區(qū)成礦模式示意圖

Fig.10MetallogenicmodelofHuaibeiarea

(2)早白堊世晚期(108～102.1 Ma)，淮北地區(qū)形成了與二長花崗巖類有關(guān)的矽卡巖型礦床(“旗桿樓式”) (圖10)。該期成礦主要分布在豫皖交界處，形成的礦床數(shù)量相對較少，成礦巖體為花崗巖類，賦礦圍巖為下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖(奧陶系蕭縣組)。

6 結(jié)論

(1)淮北地區(qū)存在3個成礦系列，分別為： 與高鉀鈣堿性侵入巖有關(guān)的矽卡巖型鐵銅金成礦系列、與高鉀鈣堿性侵入巖有關(guān)的矽卡巖型鐵-石膏成礦系列、與二長花崗巖有關(guān)的矽卡巖型鐵-輕稀土成礦系列。

(2)淮北地區(qū)礦床形成時代可分為2個階段： 早白堊世早期(134～126 Ma)，形成了與高鉀鈣堿性系列巖漿侵位有關(guān)的矽卡巖型鐵銅金礦床(“前常式”、“楊橋孜式”和“王場式”)； 早白堊世晚期(108～102.1 Ma)，形成了與二長花崗巖類有關(guān)的矽卡巖型鐵—輕稀土礦床(“旗桿樓式”)。

(3)淮北地區(qū)礦床空間分布受深斷裂、NNE向弧形構(gòu)造和巖漿巖帶共同控制。