鄂东南地区丰山铜（金）矿床成矿元素富集规律与矿化蚀变特征研究

鄂东南地区丰山铜（金）矿床成矿元素富集规律与矿化蚀变特征研究

王刚 1

1. 大冶有色金属集团控股有限公司，湖北 黄石 435005

摘要： 丰山铜（金）矿床产于封三洞花岗闪长斑岩体与三叠系下统大冶组（T₁dy）碳酸盐岩的接触带及其附近，是以矽卡岩型矿床为主的大型铜（金）矿床^[1]，矿体的产出严格受地层、岩浆岩、构造等成矿因素的联合控制，本文在前人研究基础之上，通过对区域地质背景、矿区地质特征、矿床地质特征、矿区地层及岩体地球化学特征、成矿元素富集规律、围岩矿化蚀变特征的分析探讨，初步浅析丰山铜（金）矿床以接触交代作用为主的成矿方式形成过程中成矿元素迁移特点及围岩蚀变与成矿关系，为矿山后期进一步开展该类型矿床的寻找提供指导。

关键词：构造；岩浆岩；地层；矿区地质；成矿元素；围岩蚀变；接触交代作用

Fengshan Copper (gold) deposit in Southeastern Hubei Study on enrichment regularity ofore-forming elements and characteristics of mineralization alteration

Wang Gang¹

(1. Daye Nonferrous Metals Group Holdings Co., Ltd, Huangshi 435005)

Abstract:Fengshan Copper gold deposit is located in the contact zone between fengsandong granodiorite porphyry and carbonate rocks of Lower Triassic Daye Formation (t1dy) and its vicinity. It is a large copper gold deposit dominated by skarn type deposits. The occurrence of ore bodies is strictly controlled by strata， magmatic rocks， structures and other metallogenic factors，On the basis of previous studies， through the analysis and discussion of regional geological background， geological characteristics of the mining area， geological characteristics of the deposit， geochemical characteristics of strata and rock mass in the mining area， enrichment law of ore-forming elements， mineralization and alteration characteristics of wall rock， this paper preliminarily analyzes the migration characteristics of ore-forming elements， wall rock alteration and mineralization of Fengshan Copper Gold Deposit in the process of mineralization by contact metasomatism It can provide guidance for further exploration of this type of deposit in the later stage of the mine.

Key words: structure; Magmatic rock;stratum; Geology of mining areas; Metallogenic elements; Wall rock alteration; Contact metasomatism;

1 前言

长江中下游多金属成矿带是我国重要的铁铜多金属成矿区之一，鄂东南铁铜多金属成矿区是该成矿带的重要组成部分^[1～3]，区内矿产资源种类齐全，矿产资源丰富，主要为铜、金、铁等矿产资源。丰山铜（金）矿是国有控股的一座大中型矿山，其悠久的开采历史最早可以追溯到宋朝，周边至今保留有古人开采及冶炼铜矿石的遗迹。矿区地质找矿勘查工作始于20世纪60年代，矿山开采至今已有几十年，随着开采技术日趋成熟，开采时间延长，丰山铜矿资源储量已消耗过半，可采资源量储备严重不足，目前矿山仅处于维持性生产状态，属于危机矿山

^[4]。因此，通过找矿勘查工作发现新的铜（金）矿体来扩大可采资源储量，以提高矿山经济效益，延长矿山服务年限，已成为矿山亟待解决的关键问题。

在矿山新一轮找矿勘查工作中，主要是寻找隐伏矿体，需要采用找矿新技术、新方法，利用多种找矿方法相结合，以新的成矿理论作为指导，综合以往地质工作资料和科研成果，对丰山铜（金）矿建立新认识和新发现，本文从成矿元素地球化学特征、时空演化分布规律、矿化富集特点等方面分析研究丰山铜（金）矿的成矿元素富集规律与矿化蚀变特征，并将其应用于矿山找矿勘查工作中，以期发现新的铜（金）工业矿体。

2 区域地质背景

丰山矿田位于长江中下游铁铜成矿带大冶—九江铜金成矿带的东南段，其大地构造位置属于杨子板块与华北板块碰撞对接带的长江中下游前缘短缩带的中部。北临大别台隆，南为江南台隆与华南地槽褶皱系。区内构造具多层次、多级别、多时代的迭加组合特征，区域性构造演化及其在中生代的构造格局，对该区成矿作用有着明显的控制作用（图1）。

图1 大别台隆与邻区构造关系图

3 矿区地质特征

从丰山矿田地质图来看（图2），丰山铜（金）矿床位于鸡笼山—苗母山复式倒转向斜的核部，区内中部出露的地层主要为三叠系大冶组，由中部向南北两侧依次对称分布有二叠系、石炭系、泥盆系和志留系。地层总体均向南倾斜，为一套巨厚的以海相沉积为主的碳酸盐岩—碎屑岩建造。区内构造复杂，构造线总体走向为NW—NWW向，呈东部收敛，西部撒开趋势。燕山期侵入岩集中分布于区内中部，呈岩株、岩脉状，岩性主要为花岗闪长斑岩。矿床产于燕山期花岗闪长斑岩体（封三洞岩体）与三叠系碳酸盐岩地层的接触带附近，主要由接触交代作用形成。

图2 湖北省阳新县丰山矿田地质图

4 矿区地层及岩体地球化学特征

矿区内出露地层较为简单，除第四系残坡积、冲积层、人工堆土层外，仅见三叠系下统大冶组（T₁dy），该组地层可划分七个岩性段。铜（金）矿床主要赋存于封三洞岩体与三叠系下统大冶组（T₁dy）碳酸盐岩的接触带及其附近，围绕花岗闪长斑岩体呈环带状分布。尤其是与矿床成矿有密切关系的大冶组（T₁dy）第四段至第七段，其岩石化学成分详见下表（表1）^[5]。

4.1 由表1可知：

（1）三叠系下统大冶组4-7段地层，其岩石化学矿物组成为方解石、白云石、泥质，岩性主要为含灰质白云岩、含白云质灰岩、含灰质、泥质白云岩、石灰岩。

（2）三叠系下统大冶组4-7段地层中Cu、Mo、Pb、Zn、Au、Ag等元素含量较高，说明其与Cu、Au成矿关系密切。

区域内岩浆活动比较强烈，以燕山期浅-超浅层侵入为主，喷出作用不明显，形成以中酸性小岩体群为特征的岩体群。其中封三洞岩体规模较大。封三洞岩体出露面积约2平方公里，呈北西向展布，岩体倾向南西，倾角40°～50°，并向南东侧伏，是以花岗闪长斑岩为主，侵位于三叠系下统大冶组（T₁dy）碳酸盐岩中的复式岩体。封三洞岩体岩石化学成分和里特曼标准矿物统计表如下表（表2）^[5]。

4.2 由表2可知：

（1）Si02：59.86～64.76％，属硅酸过饱和适度富碱岩石中酸性岩类，2Ca+Na+K>Al>Na+K，属正常系列岩石。

（2）钙碱指数为56～59.5，属钙碱质岩石。

（3）氧化系数0.386～0.547；组合指数为0.12～2.66，平均1.166；分异指数63.4～78.4，平均68.98，属氧化程度较强的成岩环境，说明岩体成岩时接近于地表，且封三洞岩体氧化系数最高0.547，平均0.434，故可能在较高氧化度情况下发生隐爆。

（4）碱值(N₂O+K₂O)为7.52％，属于高碱，对Cu、Au矿化有利。

表1 丰山矿田侵入岩岩石化学成分和里特曼标准矿物统计表

注：Q—石英 PI—斜长石 S—钾长石 Ho—角闪石 Bi—黑云母 Hy—辉石 Ap—磷灰石 Il—钛铁矿 Sp—尖晶石 Mt—磁铁矿 Am—斜长石牌号 DI—分异指数

表2 三叠系下统大冶组（T₁dy）4-7段化学成分及矿物组成计算表

5 成矿元素富集规律和围岩矿化蚀变特征

5.1 成矿元素富集规律

成矿元素富集严格受地层、岩浆岩、构造等成矿因素的联合控制，因此矿体的形成、矿体的形态、矿体的产状、矿体的赋存部位、矿体的产出规律都受到控矿因素的直接制约。

（1）成矿元素富集受地层控制：含矿热液在产生运移的过程中与其所经过的区域地层及围岩发生以交代作用为主的化学反应，翟裕生等（1992）研究结果表明，区域上的炭泥硅灰质岩石含成矿金属元素Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo和亲铁元素Ni、Co含量高，并且在成岩期后的沉积—改造作用过程中对成矿金属元素的进一步富集起到了重要作用（由于炭质中的干酪根的热降解，释放出大量CO₂与水结合形成碳酸盐溶液，进一步增强了热液从岩石中萃取成矿物质的能力）与成矿有密切关系的大冶组（T₁dy）第四段至第七段地层中Cu、Mo、Pb、Zn、Au、Ag等元素含量较高，又属于高碱岩石，对Cu、Au矿化也有利，围岩中的主要化学成分对含矿热液起着改变酸碱度（PH）的作用，从而更利于有用组分从热液中沉淀出来富集成矿。

（2）成矿元素富集受岩浆岩控制：矿体主要赋存于岩体与围岩的接触带及其附近。特别是主矿体都赋存于接触带中，其规模、形状、产状、产出位置都受岩体（接触带）形态和产状的制约。矿体一般在岩体呈“舌”状体伸入有利成矿围岩（小背、向斜构造轴部），以及由有利围岩（T₁dy组成的小向、背斜构造）呈舌状残留体伸入岩体内的端部，均可形成厚大的矿体。远离岩体其矿化、围岩蚀变以及大理岩化（热变质）逐渐减弱直至消失。

（3）成矿元素富集严格受构造控制：矿床受立头倒转复式向斜控制，矿体受次级褶皱滑脱构造与接触带迭加复合部位的控制,即在成矿期接触带经过多次滑脱或小规模的断裂活动的地段，是成矿和主矿体赋存的位置。因此，岩体形态以及接触带形态、产状变化均受构造的制约，形成的矿体成群或成带状分布，形态多样，产状变化大，并多向南东侧伏等特征。

从总体看，矿体在地层、岩浆岩、构造等因素联合控制部位最易形成富矿体，丰山铜矿主矿体就位于次级褶皱柯家塘倒转背斜轴部（图2）、矿床产出地层为第五、六段碳酸盐岩与岩体正接触带部位。

5.2 围岩矿化蚀变特征与成矿关系

围岩矿化蚀变是热液成因矿床中的普遍现象和重要特征，由于构造变动和岩浆期后热液活动是多期次、多阶段的，因此，围岩蚀变也是多种多样的，互相迭加。但在不同的岩石中，则常常以某种蚀变现象为主，形成不同的蚀变现象。对碳酸盐岩来说，主要表现为大理岩化，矽卡岩化。对花岗闪长斑岩类岩石来说，则主要表现为高岭土化、绿泥石化、绢云母化等。

对于丰山铜矿来说，从宏观上看，由花岗闪长斑岩到碳酸盐岩方向存在着如下的围岩蚀变分带现象:花岗闪长斑岩→高岭土化花岗闪长斑岩→蚀变花岗闪长斑岩（具绿泥石化、绿帘石化、高岭土化等）→矽卡岩化花岗闪长斑岩→钙铁榴石矽卡岩（内矽卡岩）→钙铝榴石矽卡岩（外矽卡岩）→透辉石矽卡岩（外矽卡岩）→硅灰石矽卡岩（外矽卡岩）→矽卡岩化大理岩→大理岩→大理岩化灰岩→灰岩。

围岩矿化蚀变现象与成矿的关系如下所述：

（1）高岭土化及绢云母化:主要发育在花岗闪长斑岩类岩石中，不仅普通而且较为强烈，它是由于后期热液作用使岩石中的长石类矿物发生变化的结果，也可能是花岗闪长斑岩出露地表后，在地表水及大气的作用下，长石类矿物发生变化的结果。

（2）绿泥石化及绢云母化:主要发育在花岗闪长斑岩体的边部，蚀变带的水平宽度在50-100米，常伴随有铜、金矿化，因而可作为找矿标志。

（3）矽卡岩化:主要发育在花岗闪长斑岩体与碳酸盐岩的接触带上，水平宽度一般在100米左右，其常为绿泥石化、绿帘石化、蛇纹石化所迭加。它是花岗闪长斑岩与碳酸盐岩的物质组份发生双交代的产物。由于在不同部位，各种组份的含量不同，使矽卡岩化具有一定的分带现象，除正接触带上形成不同矿物成份的矽卡岩外，在其内侧，花岗闪长斑岩中常常形成交代不彻底的钙铁榴石矽卡岩化花岗闪长斑岩，在其外侧大理岩中则主要形成交代不彻底的钙铝榴石矽卡岩化大理岩，后期的含矿热液常常交代或充填矽卡岩矿物间隙而形成工业铜（金）矿体。

（4）大理岩及大理岩化:主要围绕封三洞岩体分布，常为绿泥石化、矽卡岩化迭加。在靠近矽卡岩或接触带的部分常具铜、金矿化，有时可形成工业铜（金）矿体。其主要是由于花岗闪长斑岩的侵入，在热力烘烤作用下，碳酸盐岩以重结晶作用方式发生热变质，使岩石的结构、构造发生改变而成，大理岩带的水平宽度为100-300米。随着远离封三洞岩体，由于热力条件不足，仅使碳酸盐岩的一部分发生重结晶作用，产生大理岩化，它是大理岩与碳酸盐岩之间的过渡带。

（5）蛇纹石化:主要迭加在大理岩之上。

总的看来，矿区内的围岩蚀变以矽卡岩化和大理岩化最为重要，含矿热液主要交代和充填在矽卡岩的间隙形成工业铜（金）矿体。

6 结论

（1）三叠系下统大冶组（T₁dy）4-7段碳酸盐岩主要为灰岩类和白云岩类。

（2）以花岗闪长斑岩为主的封三洞岩体在近地表成岩，其碱值较高，属于高碱岩石，有利于铜（金）矿体的形成。

（3）区域上的炭泥硅灰质岩石和大冶组（T₁dy）4-7段为成矿作用提供了成矿物质来源，矿体的产出受到地层、岩浆岩、构造等控矿因素的直接制约。

（4）由于多期次、多阶段的构造变动和岩浆期后热液活动影响，矿区围岩矿化蚀变有着明显的分带现象，其中矽卡岩化和大理岩化与成矿作用有着密切关系，可作为找矿标志。

（5）围岩与岩体的接触带部位，且围岩蚀变强烈，并具一定规模，是寻找较厚大铜（金）矿体的可靠标志。

［参考文献］

[1]翟裕生，姚书振，林新多，等.长江中下游地区铁铜(金)成矿规律[ M].北京:地质出版社，1992:1-234.

[2]舒全安，陈培良，程建荣，等.鄂东铁铜矿产地质[M].北京:冶金工业出版社，1992.

[3]刘继顺，舒广龙，高珍权.鄂东南丰山矿田卡林型金矿地质地球化学特征[J].地学前缘，2004，11(2):379-385.

[4]熊继传，孙四权.鄂东国有大中型矿山资源危机程度及接替资源潜力[J].资源环境与工程，2006，20(5):513-518.

[5]中国冶金地质总局中南地质勘查院.湖北省阳新县丰山铜矿深部普查补充地质勘查报告[R]，2014，1-88.

作者简介：王刚（1974-），男，湖北红安人 ，地质工程师，从事矿产地质勘查与管理工作。