湘東北井沖鈷銅礦“三位一體”成礦地質(zhì)特征及找礦方向探討

鐘鳴 寧鈞陶 黃寶亮

摘 ?要 ?湘東北地區(qū)井沖鈷銅礦是湖南省境內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)的原生鈷礦，本文運用勘查區(qū)找礦預(yù)測理論從井沖鈷銅礦“三位一體”成礦地質(zhì)特征研究入手，系統(tǒng)分析和總結(jié)了該礦床成礦規(guī)律，初步認(rèn)為連云山巖體晚期侵入體為井沖鈷銅多金屬礦床的成礦地質(zhì)體，成礦流體主要來源于巖漿熱液與大氣降水。在系統(tǒng)總結(jié)找礦標(biāo)志基礎(chǔ)上探討了下一步找礦方向。

關(guān)鍵詞 ?鈷銅礦;湘東北;“三位一體”;找礦標(biāo)志;找礦方向

中圖分類號：P618.41 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

“Trinity” Metallogenic Geological Characteristics and Geological Target for Prospecting of Jingchong Cobalt and Copper Deposit

in Northeast Hunan

Zhong Ming ， Ning Juntao ， Huang Baoliang

（Team 402 of Hunan Geological Exploration Bureau， Changsha Hunan 410014）

Abstract： Jingchong cobalt-copper deposit in northeastern Hunan is the firstly discovered as primary cobalt deposit in Hunan Province. According to the prospecting prediction theory， the metallogenic regularity， and the "trinity" metallogenic geological characteristics of the Jingchong cobalt-copper deposit were systematically analyzed. It is preliminarily believed that the late intrusion of the Lianyunshan pluton is the ore-forming geological body of the Jingchong copper-cobalt polymetallic deposit and ore-forming fluids are derived from mainly magmatic hydrothermal fluids but contaminated by atmospheric precipitation water. Finally， Based on the systematic summary of prospecting criteria， the next prospecting target is discussed.

Keywords： cobalt and copper deposit; northeast Hunan; trinity; prospecting criteria; prospecting target

引言

井沖鈷銅礦區(qū)位于湘東北瀏陽市境內(nèi)，是湖南省地勘局四〇二隊于20世紀(jì)90年代發(fā)現(xiàn)的銅多金屬礦，通過后期多年的地質(zhì)勘查發(fā)現(xiàn)鈷資源量達(dá)到中型規(guī)模，是湖南省境內(nèi)最早發(fā)現(xiàn)的原生鈷礦床。本文運用勘查區(qū)找礦預(yù)測理論，通過對該礦床開展成礦地質(zhì)體、成礦構(gòu)造與成礦結(jié)構(gòu)面、成礦作用特征標(biāo)志“三位一體”研究，初步總結(jié)了礦床成礦規(guī)律，并建立了成礦模式，指出了下一步找礦方向。

1 ?地質(zhì)背景

井沖鈷銅礦區(qū)位于江南造山帶中段的湘東北地區(qū)。該區(qū)是華南江南造山帶Au-Sb-W-Cu多金屬成礦帶的重要組成部分，經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動事件，形成了以EW向構(gòu)造為基礎(chǔ)、NNE-NE向構(gòu)造為主、NW向構(gòu)造為次的區(qū)域構(gòu)造格架。區(qū)內(nèi)廣泛出露新元古代地層，并有多期次、大規(guī)模燕山期花崗質(zhì)巖漿侵入事件發(fā)生，礦產(chǎn)資源極為豐富。

2 ?礦床特征

井沖鈷銅礦地處長-平斷陷盆地東南緣之長平斷裂帶中段，區(qū)內(nèi)出露的地層主要為新元古界青白口系，次為中生界白堊系。礦區(qū)總體呈一不完整的單斜構(gòu)造，區(qū)域性長平斷裂帶從區(qū)內(nèi)經(jīng)過，該斷裂帶傾向北西，傾角30～55°，由數(shù)條時分時合的壓扭性斷裂及其間所夾動力變質(zhì)巖帶組成。其中F1為斷裂帶的頂板，破碎板巖帶和白堊系百花亭組在此處呈斷層接觸;F2為斷裂帶的底板及主干斷裂，糜棱巖帶和連云山巖體在此處呈斷層接觸。從北西向南東依次由破碎板巖帶（Bd）、熱液蝕變構(gòu)造角礫巖帶（Gs）和糜棱巖帶（Ml）組成。熱液蝕變構(gòu)造角礫巖帶厚度達(dá)數(shù)十米至數(shù)百米，是區(qū)內(nèi)鈷銅礦體的主要賦存部位（圖1）[1]。

晚侏羅世-早白堊世連云山巖體呈巖基狀出露于礦區(qū)的東南側(cè)，形態(tài)既受北東向構(gòu)造控制，又受北東向構(gòu)造破壞。按同位素年齡值、巖石學(xué)特征、巖漿演化規(guī)律及接觸關(guān)系將巖體分為早期侵入體和晚期侵入體，前者巖性主要為中細(xì)粒二（黑）云母二長花崗巖，后者巖性主要為中（粗）粒斑狀黑云母花崗巖[1]。鈷銅礦體分布在距連云山巖體1～3km范圍內(nèi)，兩者具有很好的空間關(guān)系（圖1）。

礦區(qū)共圈出了5個鈷礦體、6個銅礦體及4個鉛鋅礦化體。礦體主要呈似層狀或透鏡狀產(chǎn)出，受構(gòu)造、巖性控制明顯，均賦存于硅質(zhì)構(gòu)造角礫巖、綠泥石化硅質(zhì)巖中。與礦化關(guān)系密切的圍巖蝕變主要為硅化、綠泥石化。

3 ?“三位一體”成礦特征

3.1 ?成礦地質(zhì)體

（1）成礦地質(zhì)體的確定

井沖鈷銅多金屬礦床分布在連云山巖體的外接觸帶，礦區(qū)以往同位素以及包裹體特征分析結(jié)果均表明該礦床的成礦物質(zhì)和成礦流體主要來源于深部的巖漿熱液[2]。結(jié)合其與連云山巖體緊密的空間關(guān)系，認(rèn)為巖體為成礦作用提供了物質(zhì)來源及熱驅(qū)動力，是該礦床的成礦地質(zhì)體。研究表明連云山巖體在區(qū)內(nèi)主要有兩期活動，其中晚期侵入體侵入時代（129 Ma）與井沖鈷銅多金屬礦床成礦時代（125 Ma）接近（廣州地化所測試數(shù)據(jù)），初步認(rèn)定連云山巖體晚期侵入體為該礦床的成礦地質(zhì)體。

（2）成礦地質(zhì)體特征

連云山巖體晚期侵入體中片麻狀構(gòu)造、斑雜構(gòu)造發(fā)育，混染現(xiàn)象明顯，相帶不發(fā)育。最新的鋯石LA-ICPMS U-Pb年齡顯示其年齡為（129±1.5）Ma，形成于早白堊世。主要巖性為中粗粒似斑狀細(xì)粒二云母二長花崗巖，其SiO2含量均值為71.88%，屬于花崗巖類;Al2O3的含量均值為14.83%，為過鋁質(zhì)花崗巖;Na2O含量均值為3.23%，K2O的含量均值為4.07%，總堿K2O+Na2O為6.45%～8.69%，K2O/Na2O在0.77至2.76之間，除個別為鉀玄巖系列，主要為鈣堿性-高鉀鈣堿性系列。

3.2 ?成礦構(gòu)造與成礦結(jié)構(gòu)面

3.2.1 ?成礦構(gòu)造系統(tǒng)

根據(jù)該礦區(qū)的地質(zhì)作用特征，認(rèn)為斷裂構(gòu)造系統(tǒng)控制了該鈷銅多金屬礦床的形成。

區(qū)域性長平斷裂帶縱貫全區(qū)，其具有多期活動變形特征，經(jīng)歷了早中侏羅世左行走滑剪切兼具逆沖推覆、侏羅-白堊紀(jì)走滑拉伸和新生代的擠壓三個主要演化階段，是區(qū)內(nèi)重要的控巖控礦斷裂構(gòu)造，其對燕山早期巖體（脈）侵入（如連云山巖體）和井沖鈷銅礦床形成具有重要的控制作用。該斷裂帶內(nèi)構(gòu)造破碎巖帶和熱液蝕變構(gòu)造角礫巖帶發(fā)育，鈷銅礦體、鉛鋅礦體均賦存于熱液蝕變構(gòu)造角礫巖帶中。因此，長平斷裂帶主干斷裂及其旁側(cè)發(fā)育的次級構(gòu)造為井沖鈷銅多金屬礦的成礦構(gòu)造系統(tǒng)。

3.2.2 ?成礦結(jié)構(gòu)面特征

長平斷裂帶主干斷裂（F2）下盤低序次構(gòu)造發(fā)育，其旁側(cè)壓性“入”字型次級構(gòu)造中的張扭性裂隙群控制了區(qū)內(nèi)鈷銅多金屬礦體的產(chǎn)出（圖2），是鈷銅多金屬礦床的成礦結(jié)構(gòu)面。根據(jù)力學(xué)性質(zhì)分析，成礦結(jié)構(gòu)面具有張扭性質(zhì)。

3.2.3 ?成礦前、成礦期和成礦后構(gòu)造

長平斷裂帶構(gòu)造研究表明其經(jīng)歷了多期演化，早期發(fā)生了韌脆性剪切變形，并伴隨花崗巖體侵入形成了蝕變帶和混合巖化帶;中期產(chǎn)生了次級斷裂破碎帶和低序次的構(gòu)造裂隙群，成為含礦熱液充填的良好場所。因此，長平斷裂帶是重要的成礦前構(gòu)造，其下盤發(fā)育的張扭性次級構(gòu)造（賦礦構(gòu)造）是成礦期構(gòu)造，礦區(qū)內(nèi)切穿礦體的一些小的北西向斷裂為成礦后構(gòu)造。

3.2.4 ?成礦結(jié)構(gòu)面空間格架

井沖鈷銅多金屬礦化主要發(fā)育在成礦地質(zhì)體連云山巖體外接觸帶的構(gòu)造破碎帶中，由于鉛鋅在熱液中的分配系數(shù)隨著壓力減小而增加，因此鉛鋅礦往往距離侵入體接觸帶更遠(yuǎn)，這也就導(dǎo)致了礦體從深部到淺部出現(xiàn)“下鈷銅→上鉛鋅”的空間分布特征。同時，長平斷裂帶具左形走滑特征，受斷裂控制影響，深部鈷銅礦體具向西南側(cè)伏規(guī)律。

3.3 ?成礦作用特征標(biāo)志

3.3.1 ?礦體宏觀特征

礦體均產(chǎn)于構(gòu)造熱液蝕變巖下部硅質(zhì)構(gòu)造角礫巖中，呈似層狀或透鏡狀產(chǎn)出，走向北東30°，傾向北西。其中銅、鈷礦體產(chǎn)于蝕變構(gòu)造角礫巖帶的中下部，而鉛鋅礦體分布于銅、鈷礦體的斜上方（圖3）。鈷礦體地表礦體長70～240m，沿側(cè)伏方向長1400～1500m，剖面上礦體斜長600～70m，厚17.63～0.86m;銅礦體互相平行排列，相距較近，一般3～10m，礦體地表出露長度162～232m，沿側(cè)伏方向總長2528～610m，厚0.31～16.67m，控制礦體最大斜深長約592m;鉛鋅礦體由北東向南西與銅礦化體的距離逐漸加大，走向上不連續(xù)，總長1500m左右，傾向長224～80m，厚1.74～0.42m。

3.3.2 ?礦石及礦物特征

礦石類型可分為黃鐵礦-黃銅礦礦石、含鈷銅黃鐵礦礦石、黃銅礦礦石、方鉛礦閃鋅礦礦石。礦石結(jié)構(gòu)有自形、半自形、他形粒狀結(jié)構(gòu)以及乳滴狀結(jié)構(gòu)等。構(gòu)造以塊狀、角礫狀、浸染狀為主，次為條帶狀、脈狀、網(wǎng)脈狀構(gòu)造。

礦石礦物包括黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦，及少量的輝銅礦、斑銅礦、毒砂、磁黃鐵礦、白鐵礦、輝鉍礦、輝鉛鉍礦、硫鉍銅礦和輝砷鈷礦等，脈石礦物以石英、綠泥石為主，次為絹云母、方解石等[3]。

Co主要賦存于黃鐵礦和毒砂中，其次為輝砷鈷礦。此外，還有少量鈷存在于綠泥石中。

3.3.3 ?蝕變特征

圍巖蝕變主要有硅化及綠泥石化，次為碳酸鹽化、絹云母化等;礦化以黃鐵礦化和黃銅礦化為主，次為毒砂礦化。與礦化關(guān)系密切的圍巖蝕變主要為硅化和綠泥石化[1]。

3.3.4 ?成礦元素化學(xué)成分

井沖鈷銅多金屬礦淺部為鉛鋅礦，深部為鈷銅礦。LA-ICPMS原位微量元素分析結(jié)果表明井沖礦區(qū)大部分黃鐵礦的Co/Ni比值明顯大于沉積成因黃鐵礦的相應(yīng)值（通常<1），呈疏松多孔狀的世代Ⅰ黃鐵礦具有最高的Co含量和Co/Ni比值，這種明顯的結(jié)構(gòu)和化學(xué)差異暗示了世代Ⅰ黃鐵礦可能來源于沉積膠狀黃鐵礦，但受到后期巖漿熱液的影響，因此世代Ⅰ黃鐵礦中的鈷主要來源于地層，熱液活動使元素Co更加富集。相對于世代Ⅰ黃銅礦，世代Ⅱ黃銅礦中更高的Pb、Zn含量表明Pb、Zn礦化主要形成于晚階段。綜上所述，結(jié)合礦物共生組合，可以發(fā)現(xiàn)井沖礦區(qū)成礦早階段以形成固溶體Co為特征，而隨著熱液進(jìn)一步活動（即中期成礦階段），部分Co從黃鐵礦中分離出來形成鈷的獨立礦物，Cu、Pb、Zn成礦作用則與中晚期熱液活動關(guān)系密切。

3.3.5 ?成礦物質(zhì)和流體來源

井沖鈷銅多金屬礦硫化物的δ34S值變化范圍為-4.5‰～-0.2‰[4]，具有略富輕硫的特征;黃鐵礦的4He變化范圍為2.2×10-8 ～ 11.8×10-8 cm3 STP/g，40Ar為3.1×10-8 ～ 11.2×10-8 cm3 STP/g，3He/ 4He值范圍為0.24×10-7 ～ 4.16×10-7，40Ar/36Ar值為285.3 ～ 306.1，表明井沖礦石中的He主要來自于連云山巖體，Ar要來自于大氣降水[2]。結(jié)合硫同位素組成，井沖礦區(qū)成礦流體最可能來源于地殼重融成因的S型連云山花崗巖，但混有大氣降水。

3.3.6成礦規(guī)律

1）礦體側(cè)伏規(guī)律

井沖鈷銅多金屬礦床銅、鈷礦體均具有向南西（232°～245°）側(cè)伏下延的規(guī)律，側(cè)伏角20°左右，最大側(cè)伏延伸已達(dá)2500m。

2）礦化分帶規(guī)律

井沖鈷銅多金屬礦床銅、鈷礦體主要呈脈狀或透鏡狀產(chǎn)出，受斷裂構(gòu)造控制明顯。其中銅、鈷礦體產(chǎn)于長平斷裂帶硅化構(gòu)造角礫巖帶的中下部，而鉛鋅礦體分布于銅、鈷礦體的斜上方。

4 ?“三位一體”成礦地質(zhì)模型

按照成礦地質(zhì)體、成礦結(jié)構(gòu)面和礦體的關(guān)系及成礦作用特征標(biāo)志，構(gòu)建了井沖鈷銅多金屬礦床的“三位一體”成礦地質(zhì)模型（圖4）。

5 ?找礦方向探討

5.1 ?找礦標(biāo)志

1）熱液蝕變構(gòu)造角礫巖帶及其旁側(cè)次級構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)銅、鈷、鉛鋅礦體均賦存于長平斷裂帶內(nèi)的熱液蝕變構(gòu)造角礫巖帶中，其旁側(cè)的“入字”形次級構(gòu)造即礦體的賦存部位，是礦區(qū)重要的找礦標(biāo)志。

2）燕山早期中酸性巖漿巖分布地區(qū)

井沖鈷銅多金屬礦床與區(qū)內(nèi)燕山早期中酸性巖漿巖具有重要的成生關(guān)系，一般距離巖體1～3km。

3）圍巖蝕變標(biāo)志

與礦化關(guān)系密切的圍巖蝕變主要有硅化、綠泥石化。其中硅化是礦區(qū)最為發(fā)育、分布最廣的蝕變類型，黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦、鐵閃鋅礦均賦存于硅化巖石中;綠泥石化常與硅化相伴生，與黃銅礦、方鉛礦、黃鐵礦、鐵閃鋅礦關(guān)系密切。

5.2 ?礦區(qū)深部找礦前景

在礦區(qū)周邊開展了2條1：1萬重力、磁法綜合剖面測量工作（方位角128°，總長度10km）（圖1），其重磁剖面反演結(jié)果顯示巖體往深部延深規(guī)模大，構(gòu)造熱液蝕變帶隨著深度增加有逐漸變厚趨勢，寬幅30 ～ 250m不等（圖5），預(yù)計成礦深度達(dá)-2000m以上。而目前井沖礦區(qū)勘探深度僅達(dá)-600m，礦區(qū)邊深部沿側(cè)伏方向找礦遠(yuǎn)景巨大，此外，在礦體傾向延深方向上還存在第二找礦空間的可能。

6 ?結(jié)論

（1）井沖鈷銅多金屬礦是以長平斷裂帶為出露標(biāo)志、與連云山晚期花崗巖體有密切時空聯(lián)系的中低溫巖漿熱液型礦床，其成礦地質(zhì)體為連云山晚期侵入體。

（2）長平斷裂帶主干斷裂F2下盤低序次構(gòu)造發(fā)育，其旁側(cè)壓性“入”字型次級構(gòu)造中的張扭性裂隙群是礦體富集的有利構(gòu)造部位，控制了區(qū)內(nèi)鈷銅多金屬礦體的產(chǎn)出，是鈷銅多金屬礦床的成礦結(jié)構(gòu)面;礦體賦存于熱液蝕變構(gòu)造角礫巖帶中;其成礦流體主要來源于巖漿熱液和大氣降水的混合。

（3）礦區(qū)邊深部找礦遠(yuǎn)景巨大，下一步找礦方向不僅要要考慮沿礦體側(cè)伏方向，還應(yīng)該在沿礦體傾向延深方向上探索第二找礦空間。

參考文獻(xiàn)/References

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