吉林省自由屯金銅礦床地質(zhì)特征及成因淺析

薛澤潤(rùn)，范穎鑫，金曉彤，羅博霖

（吉林大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130012）

1 成礦地質(zhì)背景

自由屯礦區(qū)（圖1）地處天山——興安造山系、吉黑造山帶，吉中活動(dòng)陸緣南部，位于吉中-延邊MoAuCuPbFeNi成礦帶、山河-榆木橋子AuAgMoCuNiPbZn成礦亞帶內(nèi)。

圖1 自由屯礦區(qū)地質(zhì)圖

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

（1）地層。根據(jù)地質(zhì)資料及野外露頭、巖芯觀察，礦區(qū)內(nèi)出露地層為寒武—奧陶系黃鶯屯組及二疊系大河深組：寒武—奧陶系黃鶯屯組（∈-Oh）：出露于測(cè)區(qū)中北部，巖層走向NE，傾向NW，與上伏二疊系地層呈不整合接觸。主要巖性為黑云母花崗片麻巖（Brgn）；顏色為黃褐色—灰白色，交代結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造為主，主要礦物為酸性斜長(zhǎng)石、正長(zhǎng)石、鉀微斜長(zhǎng)石、石英、黑云母、角閃石等，暗色礦物呈定向排列，呈片麻狀。二疊系下統(tǒng)大河深組（P1d）：該組為本區(qū)出露的主要地層，在區(qū)內(nèi)出露的主要巖性有板巖、大理巖、砂巖[1]。板巖（Sl）：巖層走向340°～360°，傾向250°～270°，傾角75°左右；巖石顏色為灰黑色—褐黃色，變晶結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造。主要礦物為長(zhǎng)石、石英、云母等。在不同鉆孔的不同深度處均可見板巖。部分深度可見板巖因富碳質(zhì)而成深黑色，金屬光澤，有滑感，污手。碳質(zhì)板巖中常含見黃鐵礦。大理巖（Mb）：主要呈厚板狀或薄層狀產(chǎn)出，巖層走向?yàn)?40°～360°，傾向?yàn)?50°～270°，傾角為75°～60°。顏色灰白色—白色，中細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)，條帶狀構(gòu)造。主要礦物為方解石，巖石局部受層間構(gòu)造影響，有壓碎現(xiàn)象。野外觀察可見大理巖后期接觸變質(zhì)，礦物顆粒增大，發(fā)生硅化。砂巖（Ss）：產(chǎn)狀與板巖相近，且可見互層出現(xiàn)，在礦區(qū)內(nèi)出露較少。顏色灰色—深灰色，砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要成分為長(zhǎng)石和石英，含量95%左右，粒徑0.5mm～0.8mm，粒度基本均勻，膠結(jié)物為硅質(zhì)，膠結(jié)致密、堅(jiān)硬。

（2）巖漿巖。工作區(qū)巖漿巖較發(fā)育，主要為印支早期—華力西早期黑云母花崗巖、石英閃長(zhǎng)巖，分布在區(qū)內(nèi)偏西及南側(cè)，侵入二疊系大河深組地層中，巖體呈NW—SN向展布。野外露頭情況較差，距離礦體較近處原巖均已發(fā)生不同程度蝕變、變質(zhì)。黑云母花崗巖（γβ）：棕褐色—淺肉紅色，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物為鉀長(zhǎng)石，酸性斜長(zhǎng)石、石英及黑云母等。巖石蝕變見高嶺土化，絹云母化及綠泥石化等。石英閃長(zhǎng)巖（δο）：灰—灰黃色，中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由中性長(zhǎng)石、黑云母和少量的角閃石及石英組成。巖石蝕變有綠泥石化、絹云母化，局部見硅化等。糜棱巖化變質(zhì)安山巖：產(chǎn)在勘查區(qū)中部的大理巖中，產(chǎn)狀與大理巖一致。原巖灰綠色，半自形—他形細(xì)粒結(jié)構(gòu)，壓碎條帶狀構(gòu)造。主要礦物為斜長(zhǎng)石、角閃石、綠簾石和少量的榍石、石英。細(xì)粒閃長(zhǎng)巖脈（δ）：與糜棱巖化變質(zhì)安山巖走向相同，主要分布在勘查區(qū)的中部，灰褐色—灰綠色，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物為斜長(zhǎng)石、角閃石、黑云母，石英次之。該巖脈多風(fēng)化較深，巖脈走向330°～360°，傾向240°～270°，傾角75°左右。閃長(zhǎng)玢巖（δμ）：巖石呈灰綠色，斑狀結(jié)構(gòu)。斑晶為角閃石、斜長(zhǎng)石，含量45%。輝石呈半自形柱狀，斜長(zhǎng)石呈自形—半自形板狀，角閃石呈半自形柱狀、粒狀。石英脈：與本區(qū)金礦成礦關(guān)系密切，蝕變破碎帶中常見。

經(jīng)地表槽探驗(yàn)證，Au、Cu元素異常明顯受SN向蝕變破碎帶、糜棱巖化帶及其附近巖脈所控制。

（3）構(gòu)造。本礦區(qū)由于受相鄰的富太河—都力河兩大斷裂構(gòu)造影響，區(qū)內(nèi)有小斷裂構(gòu)造、構(gòu)造破碎帶、糜棱巖化帶，NNW—SN較為發(fā)育，以NW—NNW—SN方向展布，控制著地層及巖漿巖的分布。野外露頭情況較差，不易觀察。巖芯觀察可見破碎帶構(gòu)造。后期碳酸鹽熱液順破碎帶侵入泥質(zhì)板巖中，破碎帶中可見圍巖碎塊。

3 礦床地質(zhì)特征

（1）礦（化）體特征。槽探及鉆探工程共發(fā)現(xiàn)三條礦體：Ⅰ號(hào)礦體長(zhǎng)度為83m，寬度為1.5m～2.0m，走向北西，傾向南西，呈NWW向脈狀賦存于大理巖巖層或閃長(zhǎng)巖脈與安山巖附近與其產(chǎn)狀近平行的破碎帶中，傾角60°～70°。平均厚度0.55m，金平均品位6.27×10-6，銅平均品位0.44%。Ⅱ號(hào)礦體長(zhǎng)度為80m，寬度為1.2m～1.8m，走向15°，北西傾，傾角45°，產(chǎn)于構(gòu)造破碎帶中，中部有一個(gè)探槽，兩端尚未控制。主要蝕變有高嶺土化、綠泥石化、碳酸鹽化、硅化及褐鐵礦化。水平厚度1.0m，刻槽分析Au0.53×10-6，Ag2.0×10-6，Cu0.007%。蝕變帶控制長(zhǎng)度110m，平均寬11m。Ⅲ號(hào)礦體為隱伏礦（化）體，走向南北，西傾，傾角為68°～75°，賦存凝灰質(zhì)板巖中，通過兩個(gè)探槽、三個(gè)鉆孔進(jìn)行揭露。延長(zhǎng)和延深均為80m，平均水平厚度2.25m，金平均品位0.33×10-6。

（2）礦石特征。礦石中金屬主要礦石礦物為黃鐵礦和黃銅礦，礦物粒徑＜2㎜，礦石結(jié)構(gòu)以交代浸蝕結(jié)構(gòu)為主，構(gòu)造主要是浸染狀構(gòu)造，微細(xì)粒金呈裂隙金產(chǎn)出于黃鐵礦中。黃銅礦：在顯微鏡下呈現(xiàn)銅黃色，反射率Ⅱ級(jí)，具有弱非均質(zhì)性（微綠土黃色—略橙土黃色）[2]，表面較光滑，呈半自形—不規(guī)則狀出現(xiàn)，粒徑約0.6mm至1.0mm，含量約20%。黃鐵礦：顯微鏡下呈淡黃色，反射率Ⅰ級(jí)，具有異常非均質(zhì)性，較難磨光，表面多見麻點(diǎn)，光片中黃鐵礦自形晶—不規(guī)則狀均有出現(xiàn)，粒徑在0.05mm至0.2mm之間，含量約15%。可見不同世代黃鐵礦：后期脈狀半自形—他形黃鐵礦插入早期黃銅礦中。

由于探槽出露時(shí)間較長(zhǎng)，原生礦石在地表經(jīng)歷嚴(yán)重的風(fēng)化剝蝕，所能觀察到礦物主要礦物為黃鐵礦和黃銅礦，并且均在后期被不同程度的風(fēng)化，次生礦物主要有針鐵礦、纖鐵礦、孔雀石、藍(lán)銅礦和銅藍(lán)。針鐵礦（Gt）灰色微帶藍(lán)色，反射率近于閃鋅礦，非均質(zhì)性，內(nèi)反射強(qiáng)烈，在本光片中主要呈現(xiàn)褐紅色，含量約15%；銅藍(lán)（Cv）顯微鏡下呈藍(lán)色，雙反射顯著（淺藍(lán)色—深藍(lán)色），具有強(qiáng)非均質(zhì)性（火橙色～薔薇色～橙黃色），粒徑約0.02mm，含量約3%；孔雀石（Mlt）呈灰色微帶褐紅色，具有強(qiáng)烈的翠綠色內(nèi)反射，呈粉末狀，含量約7%；藍(lán)銅礦（Art）顯微鏡下呈深灰色微帶粉紅色，具有強(qiáng)烈的天藍(lán)色內(nèi)反射，含量極微。礦石標(biāo)本中金屬礦物粒徑＜2㎜且無(wú)定向排布，故礦石呈浸染狀構(gòu)造。礦石結(jié)構(gòu)以交代浸蝕結(jié)構(gòu)為主，同時(shí)也有交代殘余結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)和假象結(jié)構(gòu)。交代浸蝕結(jié)構(gòu)：針鐵礦、纖鐵礦交代黃銅礦，呈尖楔狀插入黃銅礦中；褐鐵礦交代黃銅礦和黃鐵礦；黃鐵礦交代黃銅礦，黃鐵礦呈脈狀插入黃銅礦之中。交代殘余結(jié)構(gòu)：褐鐵礦交代黃鐵礦，使黃鐵礦在褐鐵礦中存留一些不規(guī)則狀殘余體，可大致恢復(fù)黃鐵礦輪廓。假象結(jié)構(gòu)：褐鐵礦交代自形黃鐵礦，仍保留黃鐵礦的晶形，成假象褐鐵礦。包含結(jié)構(gòu)：黃銅礦包含細(xì)小的黃鐵礦自形晶進(jìn)而形成包含結(jié)構(gòu)。

（3）礦化蝕變。圍巖蝕變類型主要有有硅化、綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化。具有中低溫?zé)嵋何g變特征。大理巖受熱液作用形成石英脈，寬度約5cm～10cm。綠泥石化、綠簾石化表現(xiàn)為中低溫?zé)嵋簩?duì)安山巖、英安巖、玄武巖等中—基性火山巖以及中性、弱酸性淺成侵入巖等進(jìn)行交代并產(chǎn)生綠泥石、綠簾石礦物的一種蝕變作用。碳酸鹽化為熱液作用形成方解石-白云石-石英細(xì)脈、網(wǎng)脈，是野外露頭及巖芯觀察最常見的蝕變類型。在蝕變破碎帶中常見石英脈伴生黃鐵礦化、黃銅礦化及金礦化，為本區(qū)主要控礦構(gòu)造。礦化類型為銅礦化和黃鐵礦化：探槽內(nèi)可見巖石表面有明顯的由銅礦風(fēng)化而成的孔雀石化，巖芯中亦可見細(xì)脈狀黃鐵礦賦存；結(jié)合鏡下觀察，礦石中黃銅礦、黃鐵礦含量較高，故礦石的礦化類型為銅礦化和黃鐵礦化。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

（1）礦床成因。研究區(qū)內(nèi)金銅礦化與NNW—SN走向斷裂關(guān)系密切，目前已發(fā)現(xiàn)的礦（化）體均產(chǎn)出于該走向的斷裂及相關(guān)的破碎帶中。NW—SN向斷裂構(gòu)造還控制著提供成礦物質(zhì)來(lái)源的巖漿巖的展布方向，提供熱液運(yùn)移通道和就位空間。根據(jù)地球化學(xué)測(cè)量結(jié)果推測(cè)成礦與中生代以來(lái)陸相火山活動(dòng)——以裂隙式噴溢為主的一套鈣堿性玄武巖—安山巖—流紋巖組合密切相關(guān)；礦體與圍巖的接觸界限較為清晰，礦體為不規(guī)則的脈狀，因此判斷為成礦方式為充填成礦[3]。容礦圍巖的硅化、綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化及少量的陽(yáng)起石化、黝簾石化、鉀長(zhǎng)石化等，均出中低溫?zé)嵋旱V床的典型蝕變特征。綜上，認(rèn)為自由屯金銅礦床成因?qū)僦小蜏責(zé)嵋撼涮钚偷V床。

（2）找礦標(biāo)志。①構(gòu)造標(biāo)志。礦體主要賦存于北西向主斷裂構(gòu)造次一級(jí)破碎蝕變帶附近，北西向的破碎構(gòu)造蝕變帶是重要的找礦標(biāo)志。②蝕變標(biāo)志。硅化、綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化等圍巖蝕變是重要的找礦標(biāo)志，本礦區(qū)成礦后，因受后期強(qiáng)烈風(fēng)化作用的影響，近地表淺部礦體中礦石被氧化，生成大量褐鐵礦與銅綠、藍(lán)銅礦等次生礦物。

致謝：本文依托吉林大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目（編號(hào)201910183589）研究成果。項(xiàng)目立項(xiàng)及實(shí)施在導(dǎo)師楊言辰教授指導(dǎo)下完成，野外調(diào)查及資料收集得到吉林有色金屬地質(zhì)勘查局608隊(duì)，三河礦業(yè)公司的支持與幫助，深表感謝。