江西某銅礦地質(zhì)特征及礦化富集規(guī)律分析

堯亮亮，龔維強(qiáng)，李麟輝，鄧 浩

（1.江西銅業(yè)集團(tuán)建設(shè)有限公司井巷分公司，江西 瑞昌 332204; 2.江西銅業(yè)股份有限公司，江西 南昌 330006；3.江西銅業(yè)集團(tuán)地勘工程有限公司，江西 德興 334200）

1 引言

江西某銅礦于1958年大辦鋼鐵時(shí)被發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過60多年的開采，富礦資源日趨緊張。隨著礦山的發(fā)展，對(duì)資源的需求也在不斷增加［1］。自銅礦發(fā)現(xiàn)以來，有關(guān)地質(zhì)單位開展了多項(xiàng)地質(zhì)研究工作，成礦理論上也取得較多成果。如1978年徐克勤提出了以火山沉積為主，熱溫疊加為輔的同生沉積礦床觀點(diǎn)；1980年朱家安等論述了具有層控—熱液改造型礦床的成因特征；1993年張祖林等提出了該礦具有多來源、多因素控制的火山沉積—熱液改造型的成因觀點(diǎn)；1996年李培錚等提出了以噴流沉積成礦為主，經(jīng)后期疊加改造富集而成的多因復(fù)成礦床觀點(diǎn)。

在日常生產(chǎn)探礦過程中，經(jīng)常能探到一些小而富的盲礦體。有針對(duì)性地找出盲礦體，進(jìn)一步掌握礦體產(chǎn)出規(guī)律，需要對(duì)礦床地質(zhì)特征及控礦因素進(jìn)行進(jìn)一步分析研究。本文通過對(duì)礦區(qū)的區(qū)域地質(zhì)、礦區(qū)地質(zhì)特征、礦體地質(zhì)特征和控礦因素進(jìn)行總結(jié)分析，發(fā)現(xiàn)了海底噴流沉積層、巖體發(fā)育地段礦化、橫跨背斜軸部礦化、古地貌隆起或原生銅硫礦體頂板下凹地段銅礦化次生的礦化富集規(guī)律，為礦山進(jìn)一步探找盲富銅礦體提供了理論方向，增強(qiáng)了危機(jī)礦山資源接替保障能力。

2 區(qū)域地質(zhì)概況

本區(qū)地處揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)南東側(cè)的江南臺(tái)隆與華南褶皺系贛中南褶隆兩大構(gòu)造單元的接觸部位，萍鄉(xiāng)-廣豐深斷裂帶北側(cè)［2］。如圖1所示，震旦系變質(zhì)巖和中元古界雙橋山群分別構(gòu)成華南板塊、揚(yáng)子板塊的褶皺基底，呈NE-NEE向緊密褶皺。蓋層主要為晚古生界石炭系濱海-淺海相的火山碎屑巖、碎屑巖、碳酸鹽巖以及白堊系陸相砂巖、砂礫巖。巖漿巖以燕山期酸性中深-超淺成的侵入巖類為主。本區(qū)長期處于揚(yáng)子、華夏兩個(gè)古板塊及其結(jié)合帶的構(gòu)造格局控制之下，發(fā)生過多次構(gòu)造-沉積-變質(zhì)-成礦事件，特別是燕山期，由于陸內(nèi)收縮和歐亞板塊與太平洋板塊相互作用，陸內(nèi)造山運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，對(duì)成礦形成了十分有利的環(huán)境。

圖1 礦區(qū)區(qū)域構(gòu)造略圖

3 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)是一個(gè)以銅為主的銅硫、鐵、鎢綜合性礦床。其中，銅礦體以Ⅰ、Ⅴ、Ⅶ號(hào)三個(gè)礦體為主，占全礦區(qū)銅工業(yè)儲(chǔ)量的95%。區(qū)內(nèi)各種類型的礦體分布在北東至南西方向長2600m、北西至南東方向?qū)?00m的范圍內(nèi)?？臻g上，從上至下依次為鎢礦體-鐵礦體-次生富銅礦體-原生銅硫礦體。除鎢鐵礦體局部有露頭外，大多為隱伏礦體。礦體主要在梓山群上段砂巖和頁巖的層間斷裂帶中，少部分在壺天群下部的砂頁巖中。礦體厚度大多在10～30m范圍內(nèi)，最厚可達(dá)62.85m，平均14.96m，形態(tài)多為層狀、透鏡狀和似層狀，具分枝復(fù)合、尖滅再現(xiàn)、膨大狹縮現(xiàn)象。由于斷裂作用，礦體的形態(tài)較為復(fù)雜，常見的有盲礦體、盲富礦體［1］。

3.1 地層

礦區(qū)地層由老至新，主要有中元古界牛頭嶺組、將軍嶺組，新元古界楊溪巖組，石炭系云山組、中棚組，石炭系梓山組、大埔組，侏羅系中統(tǒng)漳平組，白堊系茅店組、周田組和第四系中更新統(tǒng)進(jìn)賢組及全新統(tǒng)聯(lián)圩組。

礦區(qū)位置屬贛東北銅及有色金屬成礦帶的南西段，礦體基本上是順層分布。梓山組和壺天群是河湖相至濱海相的中細(xì)粒夾火山凝灰及火山沉積碎屑巖，是礦區(qū)銅礦主要賦存層位。

3.2 構(gòu)造

礦區(qū)有四組發(fā)育不等的構(gòu)造形跡，具體構(gòu)造情況如下：

（1）東西向構(gòu)造：主要發(fā)育于西部雙橋山群中，構(gòu)成將軍嶺東西向褶皺，其東端(鄰近礦區(qū))局部走向轉(zhuǎn)為北東東向。由于伴隨的走向斷層較發(fā)育，常形成厚大的斷裂破碎帶，成為礦體賦存的有利構(gòu)造地段。

（2）北東向構(gòu)造：F1斷層也稱含礦破碎帶，主要發(fā)育于壺天群底部至梓山組上部，普遍造成地層缺失，上部為規(guī)模較大的破碎帶，是礦體賦存的主要部位?？傮w走向50°～60°，傾向SE，傾角35°～40°，斷層面沿走向、傾向舒緩波狀起伏。走向長3.5km、傾斜方向延伸1km以上。

（3）北北東向構(gòu)造：具有斷裂顯現(xiàn)及側(cè)列式等距分布的特點(diǎn)，該斷裂比較發(fā)育，規(guī)模中等或較大，沿走向一般為數(shù)百米，走向和傾向延伸穩(wěn)定，是區(qū)內(nèi)主要控巖控礦構(gòu)造。

（4）北西向構(gòu)造：除北西向褶皺外，主要為北西向張扭性斷裂，走向NW290°～300°，傾向不一，傾角較陡，有時(shí)將礦體錯(cuò)斷［3］。

3.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)在元古代時(shí)期有微弱巖漿噴發(fā)。在牛頭嶺組巖石中含少量火山晶屑和凝灰物質(zhì)，偶夾變中基性火山巖。

巖漿巖主要有：橄欖巖、輝長巖、輝綠巖、片麻狀花崗斑巖、變中基性熔巖及變角斑巖等。燕山早期巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，活動(dòng)形式為酸性巖漿侵入。

燕山期內(nèi)巖漿巖主要有花崗斑巖、花崗閃長斑巖。燕山晚期以后，區(qū)內(nèi)未有巖漿活動(dòng)。

礦區(qū)所見脈巖以花崗斑巖為主，其次為花崗閃長斑巖、英安巖。初步推測礦區(qū)燕山期成礦巖漿巖可能為花崗閃長斑巖-花崗斑巖序列。受地層和斷裂的雙重制約，具有數(shù)量多、分布廣、規(guī)模小等特點(diǎn)。

3.4 圍巖蝕變

礦區(qū)圍巖蝕變較為普遍，總體屬“中低溫?zé)嵋何g變”范疇，且分帶不明顯。各種蝕變類型和蝕變組合往往與原巖巖性和礦化類型有關(guān)，如與銅硫礦體有關(guān)的主要是絹云母化、硅化、黃鐵絹英巖化和綠泥石化，其次是碳酸鹽化；與鎢鐵礦體有關(guān)的多為硅化螢石化，其次為重晶石化和高嶺土化等。硅化遍及全區(qū)，呈北東向展布，是良好的找礦標(biāo)志之一。

4 礦體地質(zhì)特征

礦區(qū)的礦化帶呈北東向展布，長2600m，寬約400m，由產(chǎn)于黃龍組下段兩種空間上疊置的礦層組成。礦區(qū)上部含鎢赤鐵礦鐵帽礦體，中間為次生富集銅礦體，下部為原生銅礦體。上部氧化帶為赤鐵礦-含鎢赤鐵礦層，中部為Ⅰ號(hào)層狀銅硫礦體，下為銅硫礦層。

4.1 礦體形態(tài)、產(chǎn)狀

礦區(qū)的銅硫和鎢鐵礦體以層狀和似層狀為主，其次為透鏡狀、扁豆?fàn)?。礦體連續(xù)性較好，產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致，局部與地層成小角度斜角。主礦體基本特征如下：

I號(hào)銅硫礦體：主要由次生富集作用形成，產(chǎn)于壺天群下部破碎帶中，呈似層狀分布于F1斷層的底部。礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致。走向長1200m，傾向延伸200～300m，厚度常在2～10m范圍內(nèi)，最厚可達(dá)20m。除0線附近有零星的鐵帽露頭外，礦體一般埋深均在標(biāo)高45m以下，最深達(dá)-375m。

V號(hào)銅硫礦體：位于Ⅰ號(hào)礦體之下，為礦區(qū)銅資源儲(chǔ)量最大的礦體，占礦區(qū)銅資源儲(chǔ)量的51%。淺部礦體連續(xù)性較好，呈似層狀，往深部連續(xù)性較差，呈透鏡狀、豆莢狀。礦體淺部走向60°，往南西深部轉(zhuǎn)為28°，傾向南東，傾角40°～45°。礦體走向長1200m，傾向最大延深680m，厚度1.00～62.58m，沿傾向常見尖滅再現(xiàn)現(xiàn)象。

VII號(hào)銅硫礦體：礦體呈透鏡狀，產(chǎn)于黃龍組下段中部，并在北東向與北西向二組斷裂交匯部位，厚度增大、品位變高，構(gòu)成礦區(qū)厚度最大的礦體。礦體整體走向60°、傾向南東，傾角20°～30°，走向長400m，傾向最大延深450m，厚度0.59～87.84m，平均厚19.95m。VII號(hào)銅硫礦體不僅規(guī)模大，而且品位也最高，礦體的中上部大多由致密塊狀的斑銅礦與輝銅礦組成。同時(shí)，該礦體由上至下，整個(gè)次生氧化淋濾富集作用的分帶性也十分清楚。

4.2 礦體類型及分帶性

礦區(qū)的礦體類型多種多樣，在不同地段由大小不等的原生銅礦體、次生富集銅礦體、鐵礦體（鐵帽）及鎢礦體組成。其垂向分布具有規(guī)律性，總體空間分布特征由上到下分別為鐵、鎢礦體—次生富集銅礦體—原生銅礦體。

礦床因形成條件不同，自上而下可分氧化帶、交替帶、次生硫化物富集帶和原生硫化物帶。

（1）氧化帶

氧化帶主要由原生鎢礦-硫化物氧化而成。硫化物轉(zhuǎn)化成赤鐵礦、針鐵礦、水赤鐵礦，但部分鎢鐵礦、鎢錳礦和白鎢礦等得以保留，構(gòu)成鎢鐵礦赤鐵礦礦石和含鎢赤鐵礦硅化巖。氧化帶上部的鎢主要以鎢礦物產(chǎn)出，而在氧化帶下部沉淀的富鐵礦部位，其鎢主要呈離子狀態(tài)，從而被赤鐵礦等吸附，與鐵呈共消長關(guān)系。氧化帶所屬地層主要為中上石炭統(tǒng)壺天群上亞群的白云巖和下亞群砂頁巖，該部位既是破碎帶又是強(qiáng)烈的硅化帶。但在礦區(qū)西段下石炭統(tǒng)梓山群上段的砂頁巖中，也有鎢礦化的氧化帶，鎢礦物多呈細(xì)脈狀、網(wǎng)狀及散染狀產(chǎn)于硅化巖和鐵礦中，鎢礦脈的分布主要受NE50～60°裂隙組控制。一般情況下，上部以白鎢礦為主，中部以鎢錳礦為主，下部以鎢鐵礦為主。

（2）交替帶

交替帶主要分布在壺天群下亞群的砂巖和頁巖中，厚度為0～3m，局部存在輝銅礦、赤鐵礦礦石，分布不穩(wěn)定。其中，除銅外，鉍、硒、碲也有顯著富集。

（3）次生硫化物富集帶

次生硫化物富集帶主要賦存在壺天群下亞群和梓山群上段的砂、頁巖以及花崗斑巖中，構(gòu)成重要的工業(yè)礦體。貯礦部位是構(gòu)造破碎帶，如圖2所示。次生硫化物主要是斑銅礦和輝銅礦，系選擇交代原生硫化物而成，多呈細(xì)脈侵染狀產(chǎn)在砂巖、花崗斑巖和頁巖裂隙中，在斷裂中常形成塊狀斑銅礦、輝銅礦礦石。

圖2 0號(hào)勘探線剖面圖

（4）原生硫化物帶

原生硫化物帶主要存在梓山群上段的砂巖和頁巖的層間斷裂帶中（見圖3），極少部分在壺天群下部的砂頁巖中。黃鐵礦、黃銅礦等硫化物與圍巖發(fā)生了廣泛的交代作用，并充填膠結(jié)了圍巖角礫，自東向西形成了四個(gè)銅硫礦體。除含銅、硫外，原生硫化物帶還存在鉍、銀、金等元素。

原生銅硫礦體礦物垂直分布帶不明顯，僅V號(hào)礦體有所表現(xiàn)。在早期黃鐵礦體中，下部層間斷裂部位又有晚期的黃銅礦交代產(chǎn)出，形成富銅礦；同時(shí)還有輝鉍礦、硫鉍銅礦的相對(duì)富集。

原生礦體沿走向，其分帶亦有所不同。東部為黃銅礦-黃鐵礦礦帶，西部為纖鋅礦-黃鐵礦礦帶。兩帶之間約有200m的過渡帶。纖鋅礦的分布很不均勻，主要產(chǎn)于原生帶的最西端和礦帶中段的V號(hào)礦體兩側(cè)或其分枝尖滅處。

圖3 31號(hào)勘探線剖面圖

5 控礦因素分析

礦床成礦關(guān)系最為密切的因素主要有含礦層位、構(gòu)造、巖漿作用和次生富集作用。

（1）賦礦層位與成礦的關(guān)系

礦體主要產(chǎn)在下石炭統(tǒng)梓山組上段和中上石炭統(tǒng)壺天群下亞群地層中，這套地層為淺海相砂巖、粘土巖，局部夾有泥灰?guī)r和碳質(zhì)頁巖。由于早期的海底噴流作用，在噴流沉積區(qū)內(nèi)夾有層狀、透鏡狀噴流堆積物，這些堆積物所含成分復(fù)雜，其中金屬硫化物占比高。在后來的成巖過程中，這些堆積物便轉(zhuǎn)化成為層狀、透鏡狀的礦體，部分地段形成含銅量較高的礦體。

（2）巖漿活動(dòng)與成礦的關(guān)系

巖漿活動(dòng)與成礦的關(guān)系表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是為改造早期形成的硫化物礦體，提供熱源和礦化劑；二是巖漿本身帶來成礦物質(zhì)，使早期形成的礦體更加富化，更具規(guī)模。

（3）構(gòu)造與成礦的關(guān)系

根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造分析得知，自晚古生代晚期以來，礦區(qū)經(jīng)歷過三次較大的構(gòu)造活動(dòng)，每次構(gòu)造活動(dòng)中的巖漿作用，使其產(chǎn)生相應(yīng)的成礦活動(dòng)。構(gòu)造活動(dòng)對(duì)成礦的控制，主要表現(xiàn)在對(duì)導(dǎo)礦和容礦構(gòu)造的控制［4］。就導(dǎo)礦而言，構(gòu)造形成的大斷裂往往是連接礦源與礦體或巖體與礦體的通道。成礦物質(zhì)通過這些通道，向成礦有利的部位聚集形成礦體，此構(gòu)造部位非常有利于礦化的富集［5］。

（4）次生富集作用與成礦的關(guān)系

當(dāng)原生銅礦體暴露于地表或接近地表時(shí)，便受到表生氧化作用，從而促使原生礦體中的金屬硫化物氧化，形成銅的硫酸鹽和碳酸鹽，并隨地表水向下滲透淋濾，在地下水面下邊的流動(dòng)帶形成次生富集的銅礦體。礦區(qū)由次生富集作用形成的銅礦體主要是斑銅礦和藍(lán)輝銅礦，在氧化富集亞帶可見到自然銅［6］。

6 礦化富集規(guī)律

通過礦床地質(zhì)研究和控礦因素分析，主要得出以下礦化富集規(guī)律。

（1）海底噴流沉積層為工業(yè)礦化聚集地

礦體賦存在梓山組上段和壺天群下亞群地層中，此巖系由陸源碎屑與海底噴流物混合沉積而形成，其上部為壺天群下亞群白云巖或白云質(zhì)灰?guī)r，該地層中的巖性較為致密，有很好的隔離性。噴流沉積層含有豐富的成礦物質(zhì)，在成巖過程中，成礦物質(zhì)在該含礦層內(nèi)局部聚集，在局部地段可形成一定規(guī)模的礦體，其規(guī)模大小與原始噴流沉積作用有關(guān)，在離噴流口較近的地段可形成厚層狀、大透鏡狀礦體。

（2）巖體發(fā)育地段礦化更加富集

礦本的空間分布與巖體的分布密切相關(guān)，在巖體發(fā)育的地段，普遍存在規(guī)模較大、礦化程度好的礦體，尤其是礦巖交接處。與礦化富集與巖體發(fā)育程度有關(guān)的直接原因是：巖漿侵入改造了早期形成的礦體，使其更加富集；同時(shí)，帶來了部分成礦物質(zhì)，迭加在早期礦體之上。

（3）橫跨背斜軸部礦化更加富集

礦區(qū)有一系列南北向橫跨背斜，且大多隱伏于白堊系紅層以下，它們?cè)诎讏紫抵熬鸵研纬?，白堊系后又有所加?qiáng)。若背斜橫跨在早期形成的東西向破碎帶上，在背斜軸部形成的虛脫，為礦化提供了有利的聚集場所。同時(shí)，由于褶皺作用，背斜翼部早期形成的礦化體呈塑性，向核部流動(dòng)，使核部礦體變得更加厚大。

（4）古地貌隆起或原生銅硫礦體頂板下凹地段銅礦化次生富集現(xiàn)象明顯

古地貌上隆并伴有原生銅硫礦體，經(jīng)過風(fēng)化和風(fēng)化淋濾，形成次生富集的斑銅礦或藍(lán)輝銅礦體［7］。

原生礦體頂板下凹的部位也易形成銅的次生富集，若礦體埋深不大，頂板下凹，地表水向下凹的地段聚匯并向下滲入，使原生銅礦體產(chǎn)生風(fēng)化淋濾，形成次生富集的銅礦體［8］，如Ⅶ號(hào)礦體，其上部為近東西向的向斜構(gòu)造，礦體頂板下凹，在這一地段形成了厚大的斑銅礦或藍(lán)輝銅礦體。

7 結(jié)語

本文通過對(duì)江西某銅礦地質(zhì)特征及礦化富集規(guī)律分析，發(fā)現(xiàn)該礦床具有多階段成礦的特點(diǎn)。

（1）與含礦巖系的噴流沉積作用和北東東向的斷裂破碎帶構(gòu)造有關(guān)。

（2）與橫跨在北東東向破碎帶之上的褶皺及古地形有關(guān)。

礦體雖然產(chǎn)在破碎帶中，礦體走向也與破碎帶走向一致，但礦體在破碎帶內(nèi)是不連續(xù)的，其厚大部位與破碎帶走向近于垂直，即與原勘探線方向近于一致。如此，在原勘探線間距較大的情況下，所布置的探礦工程就難以控制住礦體的形態(tài)變化和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，甚至在勘探線之間漏掉小而富的盲礦體，尤其是那些由次生富集作用形成的富銅礦體。因此，重新研究該礦床的控礦因素和富集規(guī)律，采用合適的找礦勘探方法，在礦區(qū)內(nèi)尋找新的富礦化地段和隱伏的盲礦體是很有可能的。