安徽省南陵縣姚家?guī)X鋅金多金屬礦的成礦規(guī)律與成礦機(jī)理研究

韓智昕

當(dāng)前人類社會(huì)發(fā)展面臨的主要問(wèn)題來(lái)自于礦產(chǎn)資源的供需矛盾，一方面當(dāng)前人類在開(kāi)展各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)，對(duì)于礦產(chǎn)資源的消耗量不斷增加，另一方面現(xiàn)有礦產(chǎn)勘查信息充足的礦區(qū)可開(kāi)采的資源所剩無(wú)幾。在兩方面問(wèn)題的影響下，限制著礦產(chǎn)資源未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展。在過(guò)去一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)地質(zhì)找礦工作雖然已經(jīng)擴(kuò)大到相當(dāng)程度的規(guī)模，并且從中獲取到的圖件、數(shù)據(jù)等資料繁多，但這一部分資料當(dāng)中大部分為平面勘探圖，局限在二維靜態(tài)的表現(xiàn)形式上，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)被勘查礦區(qū)地質(zhì)數(shù)據(jù)信息的充分表達(dá)。自20 世紀(jì)90 年代以來(lái)，各類三維空間技術(shù)的應(yīng)用使得我國(guó)礦產(chǎn)資源找礦的技術(shù)水平不斷提升，而各類找礦工作得到的成果也具有更高的利用價(jià)值。為了能夠在上述理論依據(jù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)礦業(yè)的發(fā)展，本文以安徽省南陵縣姚家?guī)X的鋅金多金屬礦為例，針對(duì)其開(kāi)展成礦規(guī)律與成礦機(jī)理研究。該鋅金多金屬礦位于我國(guó)長(zhǎng)江中下游地區(qū)，是該區(qū)域內(nèi)最大規(guī)模的多金屬礦床。

1 地質(zhì)背景

安徽省南陵縣姚家?guī)X鋅金多金屬礦主要分布在揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)下?lián)P子臺(tái)坳，巖漿拱斷褶帶貴池~ 繁昌斷褶束中部區(qū)段上，分布于銅陵礦集區(qū)最東側(cè)區(qū)域上。南陵湖組地層（三疊系下統(tǒng)）在地表出露，深部區(qū)域上根據(jù)已經(jīng)轉(zhuǎn)孔進(jìn)行分析探討，均產(chǎn)出墳頭組（志留系中統(tǒng)）- 南陵湖組（三疊系下統(tǒng)）地層，斷裂構(gòu)造在該區(qū)當(dāng)中較為發(fā)育，地層不具有較好的連續(xù)性特征，沙灘角巖體是地表出露的主要侵入巖，主要發(fā)育花崗閃長(zhǎng)斑巖體（姚家?guī)XI 期）青山巖體和姚家?guī)XII 期隱伏的花崗閃長(zhǎng)板巖體，上述巖體均對(duì)姚家?guī)XII 期巖體進(jìn)行圍繞，具有突出的分帶特點(diǎn)。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 地層

區(qū)內(nèi)地層以倒轉(zhuǎn)為主要特征，總體形成戴公山背斜西北側(cè)翼部的一部分，礦區(qū)當(dāng)中43 ～ 45 線地層呈現(xiàn)完整保留特點(diǎn)，自淺部至深度，而且從南至北在地層方面產(chǎn)出特點(diǎn)主要涉及墳頭組（志留系）以及茅山組，五通組（泥盆系），黃龍船山組（石炭系），棲霞組（二疊系）、孤峰組，同時(shí)發(fā)育大龍組、龍?zhí)督M、殷坑組（三疊系）以及南陵湖組和龍山組等地層。棲霞組（二疊系下統(tǒng)）是重要的賦礦地層。

2.2 構(gòu)造

（1）該區(qū)當(dāng)中的基底構(gòu)造。在銅陵縣北南嶺一線有東西向展布的銅嶺南嶺基底斷裂帶分布，走向呈現(xiàn)近東西向，約有數(shù)十公里長(zhǎng)，由于演化時(shí)間較長(zhǎng)，覆蓋中新生代地層，對(duì)于中生代火山群（NW-SE 向）繁昌盆地南緣以及石英閃長(zhǎng)斑巖起著明顯的控制作用。同時(shí)，銅陵礦集區(qū)很多礦田的形成及其分布均受其控制。

（2）褶皺。戴公山背斜是該區(qū)當(dāng)中的主要褶皺構(gòu)造，約有二十多千米長(zhǎng)，寬度處于1km ～ 3km，呈現(xiàn)50°～ 60°方向展布，軸向彎曲成20°～ 30°，具有較為平緩的樞紐特點(diǎn)，傾伏于南西側(cè)方向上，角度約為10°，背斜北東側(cè)的端部，由于火山凹陷和宣南坳陷邊緣推覆斷層作用因素影響，呈現(xiàn)不連續(xù)的出露特點(diǎn)，表現(xiàn)為波狀起伏狀的樞紐。

（3）斷裂。東西向展布的銅嶺- 南嶺深大斷裂的南部區(qū)域上是礦區(qū)的分布所在，主要分布在戴公山背斜東北端的核部，非常發(fā)育斷裂構(gòu)造，主要包括八條斷層，這些給礦區(qū)的礦體未形成很大的破壞作用，所以該區(qū)當(dāng)中的巖體還有灰?guī)r，均有著層間裂隙裂隙構(gòu)造普遍發(fā)。

2.3 巖漿巖

巖漿活動(dòng)（燕山期）在姚家?guī)X礦區(qū)十分的強(qiáng)烈，早期形成的巖漿巖以沙灘角花崗閃長(zhǎng)巖為代表。在棲霞組灰?guī)r和姚家?guī)XII期巖體彼此接觸帶當(dāng)中，也有很多磁鐵礦以及硅灰石與石榴子石發(fā)育，這些都是十分重要的矽卡巖礦物，矽卡巖蝕變分帶十分的明顯，銅鋅礦化在接觸帶的兩側(cè)部位呈現(xiàn)非常好的礦化特點(diǎn)。

2.4 變質(zhì)作用與圍巖蝕變

（1）變質(zhì)作用。巖漿活動(dòng)在礦區(qū)當(dāng)中非常的發(fā)育，并具有很強(qiáng)的變質(zhì)作用，熱接觸變質(zhì)作用在姚家?guī)X巖體接觸帶周?chē)鷩鷰r當(dāng)中，存在熱接觸變質(zhì)作用，促進(jìn)大理巖以及大理巖化灰?guī)r、石英巖、角巖的形成，在輝巖和巖體接觸帶和灰?guī)r當(dāng)中小巖脈兩側(cè)，出現(xiàn)接觸交代變質(zhì)作用，促進(jìn)矽卡巖化以及矽卡巖的形成，同時(shí)有銅、鉛、鋅以及金硫等礦化出現(xiàn)。

（2）圍巖蝕變。圍巖蝕變?cè)诘V區(qū)當(dāng)中非常的強(qiáng)烈，表現(xiàn)為碳酸鹽化以及高齡土化、還有鉀化、綠泥石化與硅化、絹云母化和螢石化等，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，圍巖蝕變?cè)趨^(qū)內(nèi)分帶性十分的明顯，自姚家?guī)XII 期巖體中心向兩側(cè)圍巖方向呈現(xiàn)出三個(gè)蝕變帶，分別為鉀化帶以及矽卡巖化帶和高嶺土化帶。該區(qū)當(dāng)中復(fù)雜的含礦熱液呈現(xiàn)出多樣化的圍巖蝕變以及分帶現(xiàn)象。

3 礦體特征

有六種類型的礦體分布于姚家?guī)X礦區(qū)，接觸帶型礦體在其中占據(jù)非常重要的地位，其次為脈狀塊體以及層控型礦體，并有間裂隙礦體，角礫巖型礦體和斑巖型礦體三種類型。團(tuán)塊灰?guī)r（棲霞上段）和隱伏姚家?guī)XII 期巖體內(nèi)外接觸帶主要賦存接觸帶礦體。家?guī)XII 期巖體內(nèi)外接觸帶，礦體呈現(xiàn)較為陡峭的特點(diǎn)，有的呈現(xiàn)直立狀態(tài)，通過(guò)鉆孔進(jìn)行揭露，礦體具有很好的連續(xù)性。黃龍組（石炭系）糖粒狀大理巖賦存程控型的礦體，糖粒狀大理巖（石炭系）是主要的賦礦圍巖，可見(jiàn)石榴子石矽卡巖，五通組（泥盆系）石英砂巖是礦體的主要頂板特征，棲霞組灰?guī)r是底板的主要特征，礦體產(chǎn)出特點(diǎn)呈現(xiàn)順層狀，具有很好的連續(xù)性。脈狀礦體主要賦存于姚家?guī)XI 期巖體與棲霞組灰?guī)r接觸的構(gòu)造薄弱部位，賦礦圍巖主要為棲霞灰黑色灰?guī)r和石英閃長(zhǎng)斑巖。礦體呈陡立脈狀產(chǎn)出，受構(gòu)造裂隙控制，礦體連續(xù)性差。目前通過(guò)坑探工程以及鉆探工程將礦體Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號(hào)圈定出來(lái)，這些礦體在形態(tài)方面表現(xiàn)的非常的復(fù)雜，有的表現(xiàn)為囊狀特點(diǎn)，有的則呈現(xiàn)透鏡狀的特征，還有的表現(xiàn)為四層撞的特點(diǎn)，另有一些為層狀。同時(shí)表現(xiàn)出北東方向上埋深不斷增大的特征，夾石在其中分布較少，通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)礦體在水平方向上存在有分枝復(fù)合的特點(diǎn)，單層礦體是垂直方向的主要特點(diǎn)，脈狀礦物小面積的分布于主礦體的周?chē)?，同時(shí)隨著斷裂進(jìn)行延伸，還有的，蔓延到節(jié)理當(dāng)中，都表現(xiàn)為相對(duì)較小的規(guī)模，沒(méi)有較好的開(kāi)發(fā)價(jià)值。屬于隱伏礦體的為Ⅰ號(hào)礦體，這一礦體主要分布在12 ～ 1 號(hào)剖面線上，處于1254m ～ 1436m 標(biāo)高去上，呈現(xiàn)為N45 度的展布方向，向南北方向進(jìn)行傾斜，角度為30°。有190m 的礦體被控制，達(dá)到111m的最大控制斜深，礦體平均處于00m 的厚度范圍，鉛鋅品位分別是1.34% ～ 2.24% 以及3.11% ～ 4.23%。該礦體是區(qū)內(nèi)的主礦體。Ⅱ號(hào)礦體主要在17 ～ 1 號(hào)線剖面上分布，礦體也屬于隱伏礦體處于1211m ～ 1388m 的標(biāo)高范圍，目前已有290m 被控制，達(dá)到108m 的最大控制斜深，表現(xiàn)為西北方向傾斜，角度處于25度，產(chǎn)出特點(diǎn)主要為透鏡狀，礦體單個(gè)平均處于1.76m 的厚度水平，鉛鋅品位分別是1.09% ～ 2.35% 以及3.11% ～ 4.54%。Ⅲ號(hào)礦體分布于25 ～ 33 號(hào)剖面線，屬于隱伏礦體，主要處在1301m～ 1428m 標(biāo)高范圍，現(xiàn)如今已經(jīng)有139m 被控制，達(dá)到40m 的最大控制斜深，向北西方向進(jìn)行，傾斜角度為10°，產(chǎn)出特點(diǎn)表現(xiàn)為透鏡狀的特征，單個(gè)礦體處于4.11m 的平均厚度范圍。鉛鋅品位分別是1.68% ～ 1.79% 以及2.88% ～ 5.07%。

4 安徽省南陵縣姚家?guī)X鋅金多金屬礦的成礦規(guī)律

4.1 礦床蝕變與對(duì)應(yīng)成礦元素

為了探究該鋅金多金屬礦的成礦規(guī)律，并且更加直觀地對(duì)該礦床蝕變與成礦元素之間的關(guān)系進(jìn)行揭示，結(jié)合該區(qū)域鋅金多金屬礦各類蝕變類型與其相應(yīng)的元素塊體分布，確定該區(qū)域共包含銅金屬、鉛金屬、鋅金屬、金金屬和銀金屬，共五種成礦金屬元素，而主要包含的圍巖蝕變類型包括巖石硅化、高嶺土化、鉀化和碳酸鹽化等多種類型。通過(guò)進(jìn)一步探究得出，該鋅金多金屬礦的金的品位超過(guò)1g/t，并且通過(guò)這一結(jié)論得出，在該鋅金多金屬礦區(qū)域范圍內(nèi)，高于礦床確定的鉛金屬最低邊界品位時(shí)，其分布區(qū)域主要集中在礦區(qū)標(biāo)高在120m ～ 850m 區(qū)域范圍內(nèi)。該地區(qū)鋅金多金屬礦的巖石硅化現(xiàn)象主要集中在礦區(qū)東部和南部位置，其礦區(qū)標(biāo)高在0m ～ 750m 區(qū)域范圍內(nèi)，硅化與鉛礦化具有相似的分布特點(diǎn)。該鋅金多金屬礦高嶺土化分別在整個(gè)礦區(qū)當(dāng)中，其相對(duì)標(biāo)高在0m ～ 850m 之間，而鉀化蝕變與鉛礦化的蝕變類型具有2% ～ 3% 的相似度。

該鋅金多金屬礦的鋅金屬品位均超過(guò)0.50%，并且通過(guò)這一結(jié)論得出，結(jié)合上述分析思路得出，在該鋅金多金屬礦區(qū)域范圍內(nèi)，高于礦床確定的鋅金屬最低邊界品位時(shí)，其分布區(qū)域主要集中在礦區(qū)標(biāo)高在0m ～ 1150m 區(qū)域范圍內(nèi)。同時(shí)，在鋅金屬賦存區(qū)域中硅化蝕變與鋅金屬的礦化相似度在1% ～ 3% 范圍內(nèi)，而高嶺土化與鉛礦化的相似度在5% ～ 9% 范圍內(nèi)。通過(guò)上述論述綜合分析得出，該區(qū)域鋅金多金屬礦的鋅金屬礦化與碳酸鹽化存在十分密切的聯(lián)系，其次與高嶺土化和綠泥石化也存在一定關(guān)聯(lián)。

4.2 姚家?guī)X鋅金多金屬礦成礦期次

姚家?guī)X鋅金多金屬礦主要以脈狀、網(wǎng)脈狀產(chǎn)出，地質(zhì)礦物中僅見(jiàn)極少的礦脈相互切穿現(xiàn)象，所以可推測(cè)出鋅金多金屬礦在成礦過(guò)程當(dāng)中，在成礦期間上均屬于相同的熱液成礦期間，考慮到礦石具有的不同礦物組合特點(diǎn)，還有礦脈彼此發(fā)生的切割特征，將此層礦區(qū)合理劃分成三個(gè)階段，分別為早期成礦、中期成礦以及晚期成礦等幾個(gè)階段，早期成礦過(guò)程當(dāng)中，方解石出現(xiàn)較少，中期成礦方解石以及閃鋅礦為主，同時(shí)礦石組合還表現(xiàn)為黃鐵礦以及方解石，石英以及黃銅礦相對(duì)較少，早期成礦的石英脈受到中期成礦階段礦脈進(jìn)行切穿。晚期成礦尤其表現(xiàn)為方解石脈，角礫巖在其中進(jìn)行充填。

5 成礦機(jī)理

5.1 成礦流體來(lái)源

成礦流體是推斷該鋅金多金屬礦成礦溶液來(lái)源的重要依據(jù)，因此可將其作為成礦機(jī)理對(duì)該礦區(qū)的鋅金多金屬成礦進(jìn)行探究。所有熱液流體的氫氧同位素組成數(shù)據(jù)范圍集中落在原生巖漿水及其向大氣降水過(guò)渡區(qū)域，成礦早階段氫氧同位素組成顯示熱液流體起源與巖漿，成礦中階段和成礦晚階段的氫氧同位素組成均向雨水線靠近，說(shuō)明隨著成礦作用的演化，成礦流體為巖漿水和大氣降水的混合水。鋅金多金屬礦成礦流體當(dāng)中的氫氧同位素組成投影點(diǎn)特征顯示圖，如圖1 所示。

圖1 氫氧同位素組成投影點(diǎn)特征顯示圖

根據(jù)表1 中的數(shù)據(jù)以及圖1 中顯示的氫氧同位素組成投影點(diǎn)特征得出，該鋅金多金屬礦中含有礦斑巖樣品的流體數(shù)據(jù)點(diǎn)更加靠近于正常巖漿水區(qū)域，矽卡巖礦石的石榴石礦物當(dāng)中存在的流體氧同位素值分別為1.40% 和0.46%，因此可以推算得出該礦床區(qū)域內(nèi)早期的成礦流體為巖漿水。隨后，隨著礦床運(yùn)動(dòng)以及外界環(huán)境條件影響，成礦熱液開(kāi)始演化，并促進(jìn)石英中的氫氧同位素組成規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大。

5.2 成礦物質(zhì)組成

在上述明確成礦流體來(lái)源的基礎(chǔ)上，針對(duì)成礦機(jī)理中的成礦物質(zhì)組成進(jìn)行分析。采用磷酸測(cè)定的方式，在真空條件下，將從該鋅金多金屬礦獲取到的樣本與100% 濃度的磷酸混合，并將其溫度控制在25℃～ 28℃范圍內(nèi)，持續(xù)4h 以上，再通過(guò)冷凍的方式分離生成的水，并將純凈的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行采集。將采集到的樣本放置在MAT688-758 型號(hào)質(zhì)譜儀上進(jìn)行測(cè)量，并針對(duì)其碳、氧同位素；硫同位素；鉛同位素進(jìn)行測(cè)定。通過(guò)測(cè)定得出，矽卡巖礦石當(dāng)中含有的碳質(zhì)物質(zhì)主要來(lái)源于地幔碳。方解石的氧同位素與地幔氧同位素?cái)?shù)值相比明顯偏大，證明在該鋅金多金屬礦當(dāng)中碳氧的同位素分布形式主要受到巖漿與地幔溶解的作用影響，并受到了沉積巖的混染作用。同時(shí)，在該鋅金多金屬礦當(dāng)中具有活動(dòng)十分劇烈的巖漿，并且在礦區(qū)范圍內(nèi)，其地表出露的礦體數(shù)量眾多，大部分呈現(xiàn)出中- 淺成巖產(chǎn)出。

6 找礦方向分析

姚家?guī)X礦是一個(gè)埋藏深度較大的隱伏礦床，隱伏姚家?guī)XII期巖體和燧石團(tuán)塊灰?guī)r（棲霞上段）相互接觸帶，還有黃龍組（石炭系中統(tǒng)）糖粒狀大理巖是賦存礦體的主要部位，接觸帶型礦體和成控型礦體具有非常大的規(guī)模，并具有很好的連續(xù)性，前期開(kāi)展的探礦工作主要針對(duì)-800m 進(jìn)行實(shí)施，礦體深部找礦潛力非常的巨大，可以和當(dāng)前探礦工作充分結(jié)合，在沒(méi)有探尋到程控型規(guī)模以上礦體地段以及石炭系黃龍船山組大理帶和二疊系棲霞組還有孤峰組下段硅質(zhì)巖作為重要的找礦標(biāo)志，加強(qiáng)層控型礦體尋找，接觸帶型礦體巖接觸帶進(jìn)行追索。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文上述探究，針對(duì)安徽省南陵縣姚家?guī)X現(xiàn)存的鋅金多金屬礦進(jìn)行了深入研究，并分別得出其成礦規(guī)律和成礦機(jī)理。通過(guò)研究及相關(guān)數(shù)據(jù)說(shuō)明，該區(qū)域礦床為典型的斑巖型和矽卡巖型礦床，結(jié)合該礦床巖漿與熱液成礦過(guò)程能夠明確該礦床礦產(chǎn)資源賦存的特征。同時(shí)該礦床具有十分明顯的時(shí)空分帶結(jié)構(gòu)，在空間結(jié)構(gòu)上礦產(chǎn)資源賦存礦體主要分布在硅化、鉀化和碳酸鹽化巖土中上部。在后續(xù)的研究中，還將在此基礎(chǔ)上，確定未來(lái)該區(qū)域的找礦方向，以期為礦山開(kāi)采企業(yè)提供更加可靠的開(kāi)采依據(jù)。