銅井礦區(qū)矽卡巖型礦床成礦論述

國興偉，于建洲

（山東黃金礦業(yè)（沂南）有限公司，山東 臨沂 276300）

銅井礦區(qū)矽卡巖型金銅礦床是一個中小型礦床，現(xiàn)已開采六十年之久。到目前為止礦山生產(chǎn)的金、銅金屬量已是地勘部門提交儲量的十幾倍。

由于銅井礦床是由數(shù)個礦體群組成，當?shù)V體群儲量有限，礦體群內(nèi)礦體規(guī)模小，礦體個數(shù)多。地勘部門無法進行大規(guī)?？碧?，同時用鉆探也無法搞清礦體儲量，因而礦山采用邊探邊采方式進行生產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)一個礦體群礦山就能生產(chǎn)幾年，再發(fā)現(xiàn)一個礦體群礦山就能再維持幾年，銅井礦區(qū)目前已探采了九個礦體群，若能再發(fā)現(xiàn)幾個礦體群，礦山還能繼續(xù)維持幾年或十幾年生產(chǎn)[1]。

1 銅井地區(qū)地質(zhì)概況

1.1 地層、構(gòu)造和巖漿巖

銅井礦區(qū)位于魯中隆起東南邊緣，沂述斷裂帶西側(cè)，北東向鄌郚——葛溝斷裂與北西向馬家窩——銅井斷裂交匯處。

區(qū)內(nèi)古生界寒武系地層發(fā)育齊全，在礦區(qū)深部可見震旦系地層。地層產(chǎn)狀平緩，向北東和南東傾斜，傾角4°～20°，但在銅井村一帶由于銅井閃長巖——閃長玢巖巖體的侵入改變了地層原有產(chǎn)狀，形成附生穹狀構(gòu)造，使銅井巖體北接觸帶地層向北傾斜，西接觸帶地層向西傾斜，南接觸帶地層向南傾斜，東接觸帶地層剝蝕，巖體與中生界白堊系火山巖接觸。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，以北東向為主，其次北西向，局部地段有東西向小斷層。區(qū)內(nèi)燕山期中酸性巖漿巖較為發(fā)育，其分布特點是嚴格受斷裂控制[2]。銅井閃長巖——閃長玢巖巖體規(guī)模最大，占區(qū)內(nèi)巖漿巖體出露面積90%以上，在銅井巖體北側(cè)有數(shù)個正長閃長巖小巖枝。

1.2 銅井閃長巖——閃長玢巖巖體

銅井閃長巖——閃長玢巖巖體，侵位于北東向鄌郚——葛溝斷裂與北西向馬家窩——銅井斷裂交匯處，呈巖株狀，平面為不規(guī)則的方形，邊長約2公里，巖體東部向北東方向伸出一個寬約800m巖枝，總面積約4.4平方公里。

巖體的主要巖石類型為閃長巖和閃長玢巖，在巖體東部閃長玢巖巖體中見有兩個蝕變角礫巖巖體，另外在巖體邊部局部地段見有規(guī)模不大的侵入角礫巖。

閃長巖與閃長玢巖呈侵入接觸。閃長巖類巖石為巖體的主體，分布于巖體西部呈巖株狀產(chǎn)出，出露面積約2.5平方公里，主要巖石類型為黑云母輝石閃長巖，其次為石英閃長巖，屬中淺成相，K-Ar法年齡值為125.5百萬年。

2 銅井巖體中的成礦巖石

矽卡巖型礦床的成礦巖石必須具備下列條件：①礦體與成礦巖石在空間上有依存關(guān)系，礦體依附于巖體而存在，沒有成礦巖石（體）就沒有礦體。②礦體與成礦巖石（體）是同一地質(zhì)時期的產(chǎn)物，礦化熱液伴隨著成礦巖漿上升侵位到淺部，成礦巖漿冷凝后成為成礦巖體（體），礦化熱液沉淀結(jié)晶后成為礦體，兩者在時間上空間上相互依存。③成礦巖體的巖漿和礦化熱液屬于同一個巖漿源。

（1）礦區(qū)內(nèi)矽卡巖型金銅礦體賦存于銅井巖體內(nèi)的閃長玢巖巖體中或閃長玢巖與圍巖接觸處。據(jù)銅井礦區(qū)探采資料，矽卡巖型礦床的礦體均賦存在閃長玢巖巖體中或閃長玢巖與圍巖的接觸帶中，而閃長巖中或閃長巖與圍巖接觸帶中無矽卡巖礦化也無矽卡巖型礦體。

（2）銅井巖體中閃長玢巖巖漿冷凝溫度與矽卡巖型金銅礦體中礦物結(jié)晶溫度相近。據(jù)中國地質(zhì)大學萬天豐教授“銅井、金場礦田成礦規(guī)律與成礦預測”資料，利用二長石溫度計算的銅井巖體巖漿冷凝溫度：銅井巖體中閃長巖巖漿冷凝溫度為7900C。

閃長玢巖巖漿冷凝溫度為5700C。詳見下表。利用二長石溫度計所計算的。

表1 相應巖漿冷凝溫度

浙江大學柳志青教授“山東省沂南銅井金礦大比例尺成礦預測”報告中巖、礦石測溫資料。

矽 卡 巖 礦 物 ：（3100。C～4200。C）。 石 榴 子 石 ：（3870。C～4200。C）。綠簾石 ：（3100。C～4170。C）。氧化物礦物 ：（3050。C～4150。C）。磁鐵礦 ：（3120。C～4170。C）。赤鐵礦 ：（3050。C）。硫化物礦物 ：（2360。C～3050。C）。黃鐵礦 ：（2550。C～3060。C）。黃銅礦 ：（2360。C～2520。C）。

從上述資料看出：銅井巖體中的閃長玢巖冷凝溫度與矽卡巖礦物和礦石礦物結(jié)晶溫度相近。

（3）閃長玢巖中同生銅含量高于閃長巖。據(jù)巖石微量元素分析，金場巖體內(nèi)二長花崗斑巖巖石同生銅的含量為150×10-6，是維氏值7.5倍，銀是維氏值10倍，變異系數(shù)又較大；而花崗閃長巖巖石同生銅的含量近于維氏值的平均值，說明閃長玢巖與礦區(qū)內(nèi)的金銅礦化關(guān)系密切。

閃長玢巖中黃鐵礦硫同位素組成與矽卡巖中及矽卡巖型金銅礦床中黃鐵礦硫同位素組成相似，來源相同。見下表2。

依據(jù)銅井巖體中不同巖石類型與金銅礦化的依存關(guān)系和有關(guān)測試資料，可以確定銅井巖體中閃長玢巖為成礦巖石（體）。礦區(qū)內(nèi)矽卡巖型金銅礦床的礦化熱液是伴隨著閃長玢巖巖漿侵位，閃長玢巖巖漿冷凝成閃長玢巖巖體之后，矽卡巖型金銅礦床的礦化熱液沿閃長玢巖巖體邊部構(gòu)造薄弱地帶侵位，在外接觸帶與含礦層發(fā)生雙交代作用形成矽卡巖型金銅礦床。

表2 閃長玢巖中的生銅含量

資料來源：銅井，金場礦田成礦規(guī)律與成礦預測。

3 與銅井巖體有關(guān)的矽卡巖型金銅礦床

（1）銅井巖體具備有形成矽卡巖型礦體條件。一個地區(qū)要形成矽卡巖及矽卡巖型礦床必須具備下述三個條件，第一個條件是要有能成礦的中酸性巖漿巖體，第二個條件是與成礦巖體接觸的圍巖（地層）中要有碳酸鹽巖石層位。第三個條件是巖體與圍巖接觸處接觸構(gòu)造比較復雜，例港灣狀構(gòu)造，株枝狀連生體構(gòu)造等。

（2）與銅井巖體想接觸的地層中賦存有碳酸鹽巖石層位。與銅井巖體相接觸的圍巖地層為古生界寒武系及震旦系砂頁巖夾灰?guī)r，地層中碳酸鹽類巖石層位較多。由于只有碳酸鹽類巖石與巖體接觸才能形成矽卡巖及矽卡巖型礦床，故碳酸鹽巖層位也是含礦層。礦區(qū)內(nèi)能形成矽卡巖及矽卡巖型礦床的碳酸鹽巖石層位有下列數(shù)層。各層碳酸鹽巖石層位厚度不大（20m～80m），夾在砂頁巖中，從深部向淺部算起它們是 震旦系土門組的薄層灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r；古生界寒武系下統(tǒng)饅頭組厚層灰?guī)r夾薄層灰?guī)r，中統(tǒng)徐莊組白云質(zhì)灰?guī)r和張夏組厚層鮞狀灰?guī)r和生物碎屑灰?guī)r。

4 銅井礦區(qū)內(nèi)矽卡巖型礦床特點

（1）礦區(qū)內(nèi)有數(shù)個大小不等獨立的礦體群（礦段）。從深部巖漿房分餾出來的閃長玢巖巖漿（成礦巖漿）具有較大內(nèi)壓力，沿閃長巖巖漿上升的通道侵位，在深部為一個通道，但上升至淺部遇到閃長巖體之后，由于閃長巖體的堵塞，閃長玢巖巖漿上升的通道變?yōu)閿?shù)個，沿各通道侵位的閃長玢巖巖漿冷凝后成為大小不等的閃長玢巖巖體，嵌布于閃長巖體周圍。伴隨著閃長玢巖巖漿侵位的礦化熱液，同閃長玢巖一樣在淺部上升的通道也變?yōu)閿?shù)個（通道位于閃長玢巖巖體邊部或巖體內(nèi)的裂隙中）。沿這些通道上升的礦化熱液集中于閃長玢巖體邊部或附近的裂隙中，后與圍巖中碳酸鹽巖發(fā)生交代作用形成矽卡巖及矽卡巖型礦床從而出現(xiàn)數(shù)個礦體群，礦化熱液沿通道侵入后沿接觸帶向兩邊擴散，通道位置可是礦液活動中心。

沿每一個礦液活動中心就有一個礦體群，礦體群一般規(guī)模不大，沿巖體的接觸帶方向一般長度小于500m，寬度小于200m，深度可波及該地段與巖體想接觸的各含礦層位。

礦區(qū)內(nèi)礦液活動中心較多，每一個活動中心位置就有一個礦體群產(chǎn)出，因而礦區(qū)內(nèi)獨立的礦體群較多，目前已經(jīng)探采的就有汞泉、汞泉北段、汞泉東區(qū)、山子澗、龍頭汪西區(qū)、新王溝北區(qū)等數(shù)個礦體群。

（2）每個礦體群（礦段）礦石儲量有限，但礦體個數(shù)較多。目前已探采了數(shù)個礦段（礦體群），各礦體群礦石儲量較少但礦體個數(shù)較多?，F(xiàn)以最大的礦體群——山子澗礦體群為例說明，山子澗礦體群位于銅井巖體北接觸帶。沂南金礦自行設(shè)計對礦體群進行了勘探，在東西長450m南北寬200m，深度450m的范圍內(nèi)施工26個鉆孔，鉆探工程量18915.27m，用50×50m網(wǎng)度對礦體進行圈定，提交“山東省沂南銅礦銅井山子澗礦床地質(zhì)勘探總結(jié)報告”此報告提交C+D級黃金儲量和銅金屬儲量。黃金儲量：C+D級；金屬量1230.19Kg。C級：金屬量1116.23Kg。D級：金屬量119.96Kg。銅金儲量：C+D級；金屬量5638.9t。C級：金屬量3896.6t。

共圈出13個礦體，最大的一個礦體礦石儲量18萬噸，最小的礦體礦石儲量不足千噸。

（3）各礦段礦石類型大體一致。沿各礦液活動中心侵位的礦化熱液屬于同一個巖漿源，所含的矽卡巖溶液和成礦物資一致。與礦化熱液發(fā)生作用的碳酸鹽巖相同，同時又經(jīng)歷了大致相同的成礦過程，因而各礦體群的礦體礦石類型相同，主要為含金銅磁鐵礦礦石，其次為含金銅大理巖礦石，局部見有磁鐵礦礦石。礦石的金屬礦物主要為磁鐵礦、赤鐵礦、穆磁鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦、斑銅礦、自然金等，非金屬礦物為綠簾石、長石、綠泥石、碳酸鹽、石英等。

5 礦區(qū)內(nèi)礦液活動中心賦存位置

因為銅井礦區(qū)內(nèi)的礦體群圍繞著礦液活動中心而存在，確定了礦液活動中心就能發(fā)現(xiàn)礦體群，為了增加礦山的開采年限，就有尋找新的礦液活動中心和發(fā)現(xiàn)新的礦體群。目前以發(fā)現(xiàn)的礦液活動中心一般位于閃長玢巖巖體與圍巖接觸處或閃長玢巖巖體內(nèi)的構(gòu)造裂隙中。礦體群可能存在位置如下。

（1）閃長玢巖體邊部構(gòu)造形態(tài)特別復雜位置就有礦液活動中心。巖體邊部構(gòu)造形態(tài)特別復雜地段，例巖體邊部具有港灣狀構(gòu)造或近距離內(nèi)伸出數(shù)個巖枝位置，此地段一般有礦液活動中心，龍頭汪礦體群就賦存于這樣的礦液活動中心。

（2）巖體邊部構(gòu)造破碎帶內(nèi)就有礦液活動中心。閃長玢巖巖體與圍巖接觸處兩者呈斷層接觸且存在構(gòu)造破碎帶時，礦化熱液沿構(gòu)造破碎帶中適當位置侵位，后于接觸帶附近的碳酸鹽巖發(fā)生交代作用形成矽卡巖及矽卡巖型礦床。破碎帶內(nèi)礦液上升的通道位置就是礦液活動中心位置。

（3）巖體邊部拐角處，不同方向斷裂交匯處就是礦液活動中心位置。銅井巖體西北角處，巖體的北接觸帶與圍巖間以東西向斷層接觸，巖體的西接觸帶與圍巖間以南北向斷層接觸，東西向斷層與南北向斷層交匯處就是礦液活動中心。山子澗礦體群就沿此礦液活動中心產(chǎn)出。

（4）閃長玢巖中有跟圍巖捕虜體存在地段有礦液活動中心分布。所謂的有“根”圍巖捕虜體，就是這些圍巖捕虜體分布于閃長玢巖中，周圍被閃長玢巖包圍，這些圍巖即不是殘留體也不是懸垂體，它深深插于地殼深部還與深部地層相連。

汞泉東區(qū)礦體群就是沿這樣的礦液活動中心分布。

（5）閃長玢巖巖體邊部伸出較大巖枝巖枝邊部斷裂復雜地段。閃長玢巖巖體邊部伸出較大巖枝，沿巖枝邊緣又有較大斷裂構(gòu)造出現(xiàn)時，此地段一般有礦液活動中心存在。新王溝礦體群就沿這樣的礦液活動中心分布。

6 結(jié)束語

銅井礦區(qū)矽卡巖型礦床由數(shù)個礦體群組成，礦體群受礦液活動中心控制，礦體群圍繞活動中心分布，有幾個活動中心就有幾個礦體群，礦液活動中心侵位的礦化熱液屬于一個礦源，因而各礦體群的礦石類型一致。