安徽铜陵铜官山铜矿床分析

1、 安徽铜陵铜官山铜矿床分析一区域地质背景铜陵地区位于贵池-马鞍山窿起带（印支期窿起带）的中部，西以郯庐断裂为界分别与华北地块和大别地块毗邻，南东与江南台隆相连。南、北两侧分别被两条东西向的隐伏基底断裂所围限，与贵池、繁昌两个北东向的S状窿褶带相隔；东西两侧分别为北东向大型断裂带为界，构成一个相对独立的菱形窿起地块（图1-1）。图1-1 下扬子地区构造简图（据刘文灿等，1996）1.沉降带；2.隆起带；3.背斜轴；4.向斜轴；5.断层；6.郯庐断裂带；7.构造单元边界安徽铜官山地区矽卡岩型铜矿床位于长江中下游钢金铁硫成矿带的中段，铜官山“S”状背斜的北西翼。东西长约15km，南北宽约10km，铜

2、官山、东狮子山、金口岭、鸡冠石等近10个大中型矿床密集分布于此。矿床沿燕山晚期中酸性岩浆侵入活动形成的铜官山岩体，呈NE向展布，与铜山背斜一致。该区地层出露为志留-第三系。与成矿有关的层位主要是在石炭系底部与泥盆系顶部接触界面上, 区内现已查明的几个大型矿床。区内与成矿有关的岩浆活动主要为燕山期, 该期一般分为早晚两期。燕山早期, 岩性为闪长岩、石英闪长岩等偏中性岩类;燕山晚期岩性为偏酸性的石英闪长岩- 花岗闪长岩、花岗斑岩等。这两期岩浆活动在该区是相互重叠并具有一定的相关性, 对成矿都有着明显的控制作用。矿床所处的铜陵地区是沉降带中的相对隆起区, 主要矿产有铜、铁、硫、铅、锌、金、钼等。其中

3、以铜为主, 与邻区宁芜) 庐纵火山岩盆地中的铁矿构成著名的铁铜成矿带。二矿区地质铜官山铜矿床位于铜陵-戴家汇东西向基底断裂带的西端，铜官山“S”状背斜的北西翼。燕山晚期中酸性岩浆侵入活动形成了铜官山岩体，呈NE向展布，与铜山背斜一致。沿接触带由南向北分布有白家山、宝山、老山、小铜官山、老庙基山、招树山、笔山、罗家村等8个矿段（图2-1） ()地层1地层：该区地层出露为志留-第三系，志留-泥盆系主要为碎屑岩；石炭-三叠系以海相碳酸岩为主，夹海陆交互相的煤及页岩；侏罗系主要为火山岩；白垩系、第三系多为陆相堆积。与成矿有关的层位主要在石炭系底部与泥盆系顶部接触界面上，区内现已查明的几个大型矿床，如冬

4、瓜山、新桥等主矿体都在这一含矿空间。铜官山岩体主要由石英闪长岩组成，呈岩株状产于背斜的西北翼，出露面积约1.5km2，其中见有角闪闪长岩、闪长斑岩包体。后期有二长岩脉侵入。主岩体形成时间在150Ma左右。自岩体中心向外可划分为中心相、过渡相和边缘相（图2-2）。2.构造长江中下游成矿带南缘为阳兴-常州大断裂，北侧以襄樊-广济大断裂及郯庐大断裂为界，是中国一重要的CuAu-Fe-Mo成矿带，从西向东有鄂东南、九瑞、安庆-贵池、铜陵、庐枞、宁芜和宁镇几个大中型矿集区。EW向NNE向2组构造在成矿带内最发育，明显控制着燕山期岩浆活动和矿床分布，尤其是两组构造的交汇部位。区内多数矿床受NNE向NE向、

5、EW向等构造的复合部位所控制。但单个矿床均分布于NE向与其他多组方向构造叠加的复合部位，铜官山矿田受NNE向构造与NE向褶皱和东西向叠加褶皱、断裂及南北向挤压构造的复合部位。铜官山铜矿田地处铜陵-戴家汇EW向构造岩浆岩带西端南侧，NE向与EW向构造交汇处，与矿化关系密切的有铜官山和金口岭2个小岩体。褶皱构造主要是铜官山背斜,该背斜全长约17km,为一短轴不对称倾伏背斜,轴面呈S0型扭曲,枢纽呈波状起伏。背斜轴向总的走向为北东45b。主断裂构造有两组:北东向逆断层,主要有F11和F1。铜官山-石耳山纵向逆断层(F11),长约6.5km,走向北东,倾向北西。该断层发育在石炭系高骊山组砂页岩与石炭系

6、中上统黄龙、船山组地层之间,属压扭性断层。此断层是该区主要控矿构造,宝山矿段的矿体就是受此断层控制。笔山-白家山纵向逆断层( F1 ),长约3.5km,断层走向北东,倾向北西,主要分布在孤峰组硅质岩和栖霞组灰岩之间，是矿区内另一条控矿构造,罗家村浅部小矿体就是受此断层控制。北西向平移正断层,走向一般320b左右,倾向西南,倾角较陡。分布在松树山-老庙基山矿段,是成矿后断层,对矿体有破坏作用。这些断层大多具长期性,多次活动的迹象。3.岩浆岩安徽铜陵铜官山矿区的燕山期中酸性-酸性小侵入岩体在时间上和空间上与区内的层控矽卡岩型铜(金)矿床密切相关。在这些小侵入岩体中,特别是在老庙基、小铜官山和金口岭

7、岩体中,产有二长质到闪长质的同源包体、角闪石堆积岩包体和黑云母片岩残余包体。深位岩浆房的深度对应于岩石圈中下地壳硅镁层的深度,而浅位岩浆房的深度对应于岩石圈中-新元古界浅变质岩系的深度。从岩石包体及其寄主岩锶、钕同位素以及岩石学和矿物学资料来看,深位岩浆房中的岩浆可能是由底侵的碱性玄武岩浆与下地壳硅镁层发生相互作用形成的,而浅位岩浆房中的岩浆可能是由来自深位岩浆房的演化岩浆与中-新元古界浅变质岩系发生相互作用形成的。二长质同源包体与黑云母片岩残余包体过渡,有时闪长质同源包体与寄主岩过渡,相互之间的界线模糊不清。角闪石堆积岩包体中金属氧化物和硫化物的共存表明,在堆积岩结晶时已有相当数量的铁、铜和

8、硫溶解在演化的岩浆中。由此可以推断,已初步富集铁、铜和硫的演化岩浆与深度同浅位岩浆房相当且富合成矿元素的变质岩发生同化混染作用,可以富集足够的成矿物质以形成铜官山矿区的矽卡岩型铜铁硫化物矿床。矿区的岩浆-热液过程可以分为:1)岩浆结晶;2)岩浆流体出溶和出溶流体演化(大致对应于矽卡岩化);和3)成矿热液活动(对应于铜金矿化)三个阶段.三矿床地质特征1.矿体特征： 矿体主要赋存在石炭系中，矿体明显受黄龙组地层控制，产于白云岩底部。有三种含矿组合：粉砂岩-黄铁矿层-碳质页岩组合；粉砂岩（或页岩）-黄铁矿层-白云岩-灰岩组合；白云岩-菱铁矿（或黄铁矿）-灰岩组合。矿层往往位于两种岩性的转变部位。剖面

9、分析表明中上石炭统白云岩段和灰岩段、含矿白云岩和不含矿白云岩，它们在有机炭、F、Cl含量和Sr/Ba比值及pH、Eh条件等方面均有差异。在邻区冬瓜山矿床中发现有硬石膏层，其34S 平均值为16.69。矿床特征根据矿体的产状、形态、矿石组合和蚀变类型及矿物标型特征，可划分为三种矿化类型（图3-1）。图3-1 笔山东部13线剖面图（据321队资料）P1q栖霞组；C1g高骊山组；o石英闪长岩；Sp1蛇纹岩；Mgt磁铁矿；Cpr磁黄铁矿；Skd透辉石矽卡；Skg石榴石矽卡岩；虚线为岩性界线；实线为铜矿体界线上部矿体：主要产在石炭-二叠系灰岩与石英闪长岩的接触带附近。矿体与地层产状不一致。一般规模不大，

10、有典型的矽卡岩矿物组合和分带性，是传统观点的矽卡岩矿床，如笔山、罗家村矿段。主要矿石类型有磁铁矿型、磁黄铁矿型、黄铁矿型和矽卡岩型。矿石为块状、脉状构造等，具交代残余，交代充填、固溶体分离等结构。矿石中微量元Zn、Co、Ga含量较高，Ni含量低。中部矿体：主要产于中石炭统底部的白云岩中，层状。层位稳定，水平延伸可达几千米。与地层产状一致。当位于接触带附近时可与上部矿体相联结，构成“人”字型矿体。矿石类型有磁铁矿-蛇纹石型、磁黄铁矿-蛇纹石型、黄铁矿-蛇纹石型、胶状黄铁矿-白云石型。在矿石中保留了大量的原生沉积构造（层纹、条带、皱纹、胶状、莓球、残余鲕等）。镜下资料表明，在磁铁矿、磁黄铁矿中保留

11、有残余的胶状黄铁矿，甚至在黄铁矿中也可见到胶状黄铁矿残余。此类矿石中的矿物生成顺序是：胶状黄铁矿-晶质黄铁矿-磁黄铁矿-磁铁矿-黄铜矿。黄铜矿主要是后期叠加在早期矿物之上的，一般呈似条带状、浸染状、细脉状，伴有黄铁矿、石英、方解石等。下部矿体：属热液石英脉型，以含铜石英网脉为特征，发现于老庙基山175m、215m中段的岩体边缘和底板角页岩中。脉宽0.15cm左右，主要矿物有黄铜矿及少量辉钼矿、闪锌矿、黄铁矿，偶见白钨矿。主要矿石类型有含铜蚀变闪长岩和含铜石英脉两种。在黄铁矿中富Co、Ni，其Co/Ni>1，S/Se15000。近矿蚀变为黑云母化，局部为白云母化、绢云母化等。上中下矿体构成

12、了“三位一体”的矿床组合，它们可组合在一起，也可单独出现，特征虽不同，却受统一的成矿作用控制（表3-1）表3-1铜官山铜矿体组合特征简表类型特征上部矿体中部矿体下部矿体控矿因素接触带构造层位、岩性控制为主构造和侵入裂隙矿体形态透镜状、不规则状层状、似层状网脉状、脉状矿石构造块状、脉状层纹状、皱纹状、条带状、块状细脉浸染状矿石结构交代熔蚀、固溶体分离结构、半自形晶草莓状、变晶、残余结构、交代结构粒状和固溶体分离结构矿物生成顺序磁铁矿黄铁矿磁黄铁矿黄铜矿胶状黄铁矿晶质黄铁矿磁黄铁矿磁铁矿黄铜矿黄铜矿黄铁矿闪锌矿围岩蚀变特征石炭、二叠纪灰岩矽卡岩化中石炭世白云岩滑石、蛇纹石化为主闪长岩、角页岩、石英

13、岩黑云母化、绢云母化矿床主矿体的形态呈似层状(或称层控夕卡岩矿体),产于岩体与中上石炭系黄龙、船山组灰岩的接触带上,现以查明的矿产主要分布在矿床的东南侧接触带附近,向北东方向延伸到石炭系黄龙、船山组灰岩地层中。其位于接触带上的矿段主要受岩体超覆整合接触控制,产于矽卡岩中,如宝山、小铜官山、老山及老庙基山等矿段。延伸到石炭系黄龙、船山组灰岩地层中的矿体主要受层间裂隙-断裂的控制,充填、交代而成似层状矿体,如松树山矿段等。2矿石特征：（1）观察标本及描述如下：TGS-1 石英闪长岩TGS-1 石英闪长岩：灰白色，中细粒结构，块状构造，主要矿物为有油脂光泽的石英（约10%）、肉红色的钾长石、斜长石及

14、少量的黑云母。TGS-2阳新灰岩中的燧石团块：黑色，隐晶质结构，致密块状构造，硬度大，主要含有深海的硅质燧石。 TGS-2阳新灰岩中的燧石团块 TGS-3 硅灰石大理岩TGS-3 硅灰石大理岩：灰色，等粒变晶结构，条带状构造。硅灰石含量极少，呈针状、放射状，灰白色，玻璃光泽，解理发育，与黑色带状的方解石或者白云母等互层；黑色部分可能是有机质高或者一些泥质导致颜色深，保留着原生构造（约25%）；方解石，白色结晶较好，粒状，薄层状，另有白云石等，约占70%。 TGS-4-1石榴子石矽卡岩 TGS-4-2 石榴子石矽卡岩 TGS-4 石榴子石矽卡岩：整体呈褐红色，自形结构，构造不明。石榴子石， 黄褐

15、色，自形好，硬度大于小刀，断口有油脂光泽，无解理，颗粒较粗，粒度约5mm；方解石，约5%；粒度较细的黄铜矿分布集中，部分因其中的铁被氧化而呈褐红色。TGS-5 透辉石矽卡岩TGS-5 透辉石矽卡岩：整体呈暗绿色，自形-半自形结构，块状构造，主要矿物有透辉石、石榴子石、石英、黄铁矿。 透辉石：褐绿色，自形结构，具玻璃光泽，具2组近于直交的解理，硬度>5.5，90%以上为透辉石变斑晶，中粗粒、等粒结构，可见双晶。TGS-6 黄铜矿-磁黄铁矿矿石：黑色，它形结构，块状结构，主要矿物有磁铁矿 （铁黑色，半金属光泽，无解理，含量约60%）、黄铜矿(约 30%，硬度小于小刀)、方解石 5%，另有一些

16、绿泥石、粘土矿物。TGS-6 黄铜矿-磁黄铁矿矿石 TGS-7 磁黄铁矿矿石TGS-7 磁黄铁矿矿石：棕褐色，中粗粒结构，块状结构，表面呈金属光泽，主要矿物有黄铁矿（浅铜黄色，金属光泽，不透明，无解理，性脆，硬度>5.5）、磁黄铁矿石、石榴子石。TGS-8 黄铜矿-磁黄铁矿矿石：暗铜黄色，自形-它形结构，块状构造，主要矿物铜黄色的黄铜矿（约50%）、粒状棕色的磁黄铁矿（约25%）、黑色的磁铁矿（约20%）、褐黑色的石榴子石（约5%，粒径3mm左右）。TGS-8 黄铜矿-磁黄铁矿矿石 TGS-9 铁帽 TGS-9 铁帽：红褐色，蜂窝状构造，主要矿物为被氧化成土黄色的赤铁矿，约80%，性脆；

17、黑色铁矿不到20%；空隙发育，直径不等，约为2-5mm，是原有黄铁矿等表面硫质被淋滤后形成。（2）矿石矿物特征黄铜矿：铜黄色，表面因氧化呈暗黄色，金属光泽，解理不发育，硬度小于小刀。黄铁矿：浅铜黄色，金属光泽，不透明，无解理，性脆，硬度大于小刀，部分被氧化为褐铁矿。磁黄铁矿：棕色，表面有因氧化呈褐色，金属光泽，不透明，解理不发育，硬度小于小刀，有强磁性。赤铁矿：红褐色，蜂窝状构造，约80%，性脆半金属光泽，硬度>5.5，主要是由黄铁矿氧化而成，是铁帽的主要矿物成分，性脆。磁铁矿：铁黑色，半金属光泽，无解理。3成矿期、成矿阶段区内与成矿有关的岩浆活动主要为燕山期, 该期一般分为早晚两期。燕

18、山早期, 岩性为闪长岩、石英闪长岩等偏中性岩类;燕山晚期岩性为偏酸性的石英闪长岩- 花岗闪长岩、花岗斑岩等。这两期岩浆活动在该区是相互重叠并具有一定的相关性, 对成矿都有着明显的控制作用。成矿热液早期以岩浆热液为主,随着成矿过程的进行,加入的大气降水比重越来越大,到晚期可能主要以大气降水为主。硫的来源主要有两个方面,即地层和岩浆热液,但以后者为主。硅具深部岩浆或岩浆热液水来源的特点。四成矿条件和成因分析1.成矿条件矿床受层位及岩性、构造、岩浆岩控制；根据同位素及矿化特征研究，该区矿床的来源一般解释为深源或幔源，并与岩浆作用有关，部分来源于地层，其中As主要来源于地层；而成矿所需的矿液水主要来自

19、于岩浆，但有大气降水的加入。成矿的温度：早期矽卡岩矿物形成温度较高，金口岭石榴石均一温度为460-540度，透辉石为367-589度，平均503度；铜官山磁铁矿爆裂温度为400-540度。热液石英硫化物阶段矿物形成温度相对较低，铜官山矿床松树山矿段磁黄铁矿和黄铁矿微量元素温度计计算温度为257-403度，笔山矿段的闪锌矿-方铅矿矿物对平衡温度为359度。经统计，铜官山矿田温度为400-230度，代表岩浆热液成矿作用的间距。本区及临区黄铁矿的部分测温值较低（65-80度），可能与部分黄铁矿属沉积成因有关。2.成因分析该矿床成因类型属于矽卡岩型矿床或接触变质类型，成因模式图（图4-1）。图4-1酸性侵入体有关的矽卡岩型矿床模式图（据翟裕生（1995）原图修改）1-砂砾岩；2-粉砂岩和泥灰岩；3-大理