安徽省铜陵矿集区区域成矿模式

姚孝德， 杜建国， 许 卫， 陈 芳，2， 谭德兴

（1.安徽省地质调查院，安徽合肥 230001；2.中国地质大学地球科学与资源学院，北京 100083）

0 引 言

铜陵地区是我国大型矿集区之一，有“古铜都”之美誉，属长江中下游成矿带，位于扬子地块北缘，晋宁运动—澄江运动使多个基底联合，之后发育了震旦纪以后的统一盖层，构成“一盖多底”的格局。震旦系—志留系为稳定的陆表海碳酸盐岩—碎屑岩相沉积，加里东运动隆起成陆，缺失下—中泥盆统。海西期开始沉积了上泥盆统—下三叠统的碎屑岩、碳酸盐岩和海陆交互含煤系建造，其间剧烈的升降运动形成了多个平行不整合面，造成下石炭统部分地层缺失，而在上石炭统底部形成块状硫化物层，在二叠系形成孤峰组和大隆组深水硅质岩。中三叠世受印支运动影响，主要为局限海含膏盐碳酸盐岩沉积，之后开始大规模褶皱隆升，至中侏罗世发育陆相盆地沉积。晚侏罗世—早白垩世为燕山期大规模构造－岩浆活动形成的一套钙碱性－碱性火山岩、火山碎屑岩建造，指示本区进入内陆伸展构造环境。伴随燕山期强烈的构造－岩浆－成矿活动，形成铜陵矿集区现今的主体面貌，其成矿作用主要呈现“层控”和“多位一体”的规律［1］。本区主要矿田自西向东依次为铜官山矿田、狮子山矿田、新桥矿田及凤凰山矿田，如图1所示［1］。

图1 铜陵矿集区矿田位置及构造纲要示意图

1 区域成矿地质环境

铜陵地区位于Ⅱ级成矿省——下扬子成矿省Ⅱ－15A、Ⅲ级成矿带——长江中下游Cu－Au－Fe－Pb－Zn（Sr－W－Mo－Sb）－硫－石膏成矿带Ⅲ－69、Ⅳ级成矿亚带——Ⅲ－69－② 沿江铜－铁－硫－金－多金属成矿亚带、V级成矿区——Ⅲ－69－②－V4铜陵铜－金－铁－钼－铅－锌－银－硫成矿区，地处环太平洋成矿带中国东部成矿域长江中下游铜金铁铅锌成矿带中部，构造位置位于扬子准地台东北部下扬子台坳的中部，贵池－繁昌凹断褶束的东段，大别造山带的前陆褶皱带。

本区构造格局由近东西向、近南北向基底断裂及以北东向印支期褶皱和燕山期断裂为主的盖层构造组成。叠加褶皱及层间滑脱构造发育，近东西向及近南北向基底断裂及其交汇点控制该区岩浆活动及成岩成矿作用。

区内地层从志留系至第四系均有岀露，主要包括上泥盆统至中上石炭统的砂页岩－白云岩－灰岩系列；二叠系的砂页岩－（硅质、沥青质、白云质）灰岩－（硅质）页岩－硅质岩系列；下三叠统（钙质）页岩－（条带状）灰岩系列，这些岩石系列既有化学性质活泼的碳酸盐岩，又有砂页岩、页岩等作为隔挡层分布于碳酸盐岩地层上下，属利于成矿的岩石组合。同生沉积矿层较发育，如上石炭统黄龙组地层中的（含铜）黄铁矿层及膏岩层，下二叠统孤峰组的碳酸锰、下三叠统的石膏层等，对区内成矿作用的形成有重要影响。

燕山期（晚侏罗世—早白垩世）岩浆活动强烈，属壳幔混合型同熔岩浆，主要以榄玄武质和高钾钙碱性侵入岩为主，少量的陆相火山岩。侵入岩分为钙碱性和碱性2个成岩系列，钙碱性系列岩石与Cu（Au、Fe、Ag、S、Pb、Zn等）矿化有关，碱性系列岩石与Au（Ag、Pb、Zn、S等）矿化有关。

区内构造运动经历了活动—稳定—再活动的演变过程，自震旦纪以来，前震旦纪以砂泥质复理石建造为主的沉积物经受区域变质和构造变形后构成褶皱基底。晋宁运动后，转入准地台发展阶段，处于以升降震荡运动为主的相对稳定时期；从古生代至中生代早三叠世，沉积了海相、滨海、浅海相及海陆交互相碎屑岩－碳酸盐岩及硅质岩建造，为本区铜、金、铁等矿化奠定了沉积基础。印支末期扬子板块和华北板块发生碰撞，大别地块向南仰冲，使本区盖层受强烈侧向挤压，形成弧形褶皱系统。随后本区在太平洋板块向欧亚板块俯冲作用下转入强烈的板内变形阶段，致使燕山期构造和岩浆活动强烈，带来了丰富的成矿物质，使本区受到岩浆－热液的叠加改造作用。

铜陵地区区域成矿地质演化可分为2个主要成矿阶段。

（1）沉积成岩期。石炭世早期，铜陵地区处于潮坪洼地环境，沉积形成潮坪相沉积白云岩夹胶黄铁矿层和硬石膏－菱铁矿层，上覆白云岩至灰岩，形成砂页岩－白云岩＋胶黄铁矿层－白云岩－灰岩沉积建造，构成了本区成矿的物质基础。

（2）岩浆－热液作用期。燕山期壳幔混合型同熔岩浆受区域构造影响，发生了强烈的岩浆侵入活动，形成了晚侏罗世—早白垩世钙碱性及碱性系列侵入体，岩浆侵入过程中形成的携带着大量铁、铜、金等成矿物质的岩浆期后热液，对铜陵地区的矿化作用起主导性作用。该期可细分为2个成矿阶段：① 热液叠加改造阶段，岩体侵入到上石炭统地层中，含矿热液对同生沉积（含铜）黄铁矿层或菱铁矿层进行改造，使成矿物质活化转移，在深源成矿物质的参与下，于层间滑脱构造等有利构造位置再次富集成矿，形成层状、似层状矿体（如冬瓜山铜矿床）。② 气成热液阶段，岩浆侵入至区内石炭至三叠系碳酸盐岩地层中，在高温热动力场作用下，与围岩发生接触热变质作用及接触交代变质作用，形成广泛的大理岩及矽卡岩化；来源于地幔深处富含成矿物质的岩浆在侵位过程中，同化混染、活化、萃取了地层中早期沉积形成的铁、铜、硫、金等成矿物质；岩浆期后热液在侵入体与围岩间的接触带中通过交代矽卡岩及大理岩形成矽卡岩型矿体；当岩浆期后热液在遇到层间滑脱构造时，往往沿层间滑脱构造顺层灌入，与碳酸盐地层交代形成层状矿体，矿体以“多层楼”形式出现，如西狮子山（T1h）、大团山（T1y）、老鸦岭（P3d）、花树坡（P2q）矿床。

如果含矿岩体侵入到化学活动性差、封闭性好的泥盆系硅质岩中，矿液被封闭在岩体内，沿原生裂隙迁移，在岩体内一定部位形成斑岩型矿体；若硅质围岩裂隙较发育，则矿液沿裂隙充填形成石英脉型矿体［2－10］，如铜官山、凤凰山等矿床。

2 区域成矿地质作用及矿产、矿床类型

铜陵地区矿产资源丰富，主要由铜官山矿田、狮子山矿田、新桥矿田、凤凰山矿田及一些小型矿床（点）组成，已探明的矿种主要有铜、硫、铁、金、银、煤、石灰石等，为安徽省重要的矿产资源地。金属矿产的形成与燕山期中酸性岩浆活动有关，沉积于上石炭统地层中的成矿物质受岩浆期后热液影响，经活化转移进一步富集，在层间构造或接触带附近形成矿体。铜陵地区矿床赋矿层位为三叠系南陵湖组（T1n）（凤凰山铜矿、朝山金矿）、三叠系和龙山组（T1h）（西狮子山铜矿、包村金矿）、三叠系殷坑组（T1y）（大团山铜矿）、二叠系大隆组（P3d）（老鸦岭铜矿）、二叠系栖霞组（P2q）（花树坡铜矿、焦冲金矿），重要赋矿地层为上石炭统黄龙组（C2h）和船山组（C2P1c）灰岩、白云岩地层（新桥硫铜多金属矿、冬瓜山铜矿、铜官山铜矿、天马山硫金矿、黄狮涝金矿、钟鸣硫铁矿）。与成矿有关的岩体为闪长岩、石英闪长岩、石英闪长岩－花岗闪长岩、花岗斑岩等中酸性岩类。具体矿床的矿体围岩主要为大理岩、矽卡岩、石英岩、中酸性岩浆岩及未蚀变或蚀变较弱的灰岩、白云岩等。

根据成矿物质来源、成矿环境、成矿作用及成矿方式等因素，将本区主要矿床分为如下类型［2－4］：①沉积－改造型层控叠改式Cu、S、Fe矿床；②矽卡岩型层控式（多层楼式）Cu矿床；③矽卡岩型复合式Cu、Fe、S（Au）矿床；④矽卡岩型接触式Cu、Fe矿床；⑤斑岩型舒家店式Cu矿床；⑥矽卡岩型裂缝式Cu矿床；⑦矽卡岩型角砾岩筒式Cu矿床；⑧热液型复合式S、Au矿床；⑨矽卡岩型层控式Au矿床；⑩矽卡岩型接触式Au矿床；[11]风化淋滤型Au矿床；[12]沉积－改造型层控叠改式Fe矿床；[13]矽卡岩型层控式Fe矿床。

3 构造对成矿的控制作用

据本区矿床特征，主要总结出如下主要控矿构造类型。

3.1 侵入接触带控矿

在岩体侵入接触面产状急剧变化部位，如内凹、外凸等均有利于接触交代作用而形成矿体。如仙人冲、胡村等矿床均受接触带构造控制。接触－圈闭（捕掳体）构造则控制各矿床中的部分中小型矿体。

3.2 断裂接触带控矿

本区多数岩体的接触带，特别是重要控矿接触带均与断裂构造复合，有利于矿化。如药园山铜矿床Ⅰ号矿体和Ⅱ号矿体分别受接触带与早期北西向张性破碎带、东西向挤压破碎带的复合控制。

与此相似的有金口岭矿床，该矿床的Ⅰ至Ⅲ号矿体分别受北北东向断裂及其伴生的北东东、北北西向2组共轭断裂与岩体接触带复合控制，矽卡岩带与断裂分布一致。类似的还有铜官山矿田的宝山、白家山、老山、小铜官山等矿段。

3.3 裂隙构造控矿

北北东向构造派生的构造裂隙，常控制含铜石英脉、含金石英脉和矽卡岩型裂缝式铜矿。如铜官山矿田老庙基－175 m中段发现由北北东向构造派生的分枝断裂控制的含铜石英脉体；凤凰山矿田宝山陶受裂隙控制的裂缝式含铜矽卡岩细脉。

3.4 北北东向构造与其他构造复合控矿

为本区最主要的控矿形式，据构造复合形式与成矿作用的关系又可分为以下若干亚类：

（1）扭转变形与层间滑脱构造、东西向褶皱复合控矿。为本区沉积－改造型层控叠改式矿床、矽卡岩层控式矿床和矽卡岩型复合式矿床的主要控矿型式。控制本区“多层楼”中下部（石炭系、二叠系层位）矿床。

本区C2h＋C2P1c—P2q／D3w层间滑脱面广泛发育。石炭系中统下段白云岩中沉积有胶状黄铁矿层，岩浆热液沿层间滑脱构造运移时与黄铁矿层发生叠加改造，形成复合成因的Cu－Au－S－Fe矿床。与热液有关的Cu、Au等成矿元素的富集，主要受由北北东向扭转变形复合而成的虚脱空间的控制。这类矿床有冬瓜山铜矿、新桥硫铜多金属矿、天马山硫金矿、黄狮涝金矿及铜官山矿田笔山下部铜矿体等。冬瓜山铜矿最具典型。C2h＋C2P1c与D3w之间的不整合面受到北北东向的扭转复合，形成有利于矿化叠加的虚脱空间，主矿体即赋存于该空间内。

从三叠系下统至二叠系下统之间存在多处岩性突变界面，褶皱过程中易形成多层层间滑脱构造，如T1y／P3d、P3d／P2－3l、P2－3l／P2g、及P2g／P2q各岩层之间，其中以P3d／P2－3l最为明显。

矿液沿滑脱面运移，在虚脱空间与有利围岩发生交代，形成矽卡岩型铜、铁（金）矿床。因受层间滑脱面的控制，矿体产状多与滑脱面产状一致，形态为似层状或透镜状，并在最大虚脱空间形成较大的矿体。老鸦岭主矿体属此类，老鸦岭铜矿位于东西向褶皱与青山背斜复合隆起部位，受北北东向扭转变形与滑脱面及东西向褶皱的复合控制。主矿体赋存于P3d／P2l层间滑脱面之上的大隆组下部，呈层状、似层状，随上下岩层弯曲而呈不对称“双峰褶曲”，矿体形态与层间滑脱面完全吻合。

（2）北北东向构造与东西向褶皱复合控矿。为“多层楼”上部（三叠系层位）控矿类型，西狮子山铜矿、大团山铜矿均属此类。

西狮子山铜矿受北北东向小背斜控制，总体走向北北东，据－120 m中段岩性及残余层理，可恢复为一东西向褶皱，此处因受2种构造复合控制，矿体厚度增大，品位增高。大团山铜矿受北北东向构造带与东西向褶皱复合控制，铜品位趋势分析资料表明，铜矿化沿北北东向发生，并有2个叠加富集区。纵剖面上矿体波状起伏，在向斜部位矿体最厚，并与上述叠加富集中心对应，证明矿床受上述2组构造复合控制。

（3）北北东向断裂与层间滑动构造复合控矿。铜官山矿田老庙基－松树山矿段属于此类。该矿床属矽卡岩型复合式铜矿。早期成矿阶段受扭动构造复合控制，这从层纹状矿石中发生流变褶皱、揉皱构造可以得到证实。晚期因北北东向断裂活动重接复合，断裂中心发生迁移，控制铜、铁硫化物矿化，形成这种复合构造控矿类型。据铜品位趋势面分析，其趋势面等值线呈狭长条状，与北东—北北东向断层同步延伸，其高值部位与断层基本吻合，说明铜矿化受北北东向断层与层间滑脱构造的复合控制。

3.5 南北向挤压构造带控矿

南北向构造是北北东向扭动变形复合之后的一期成岩成矿期构造，狮子山矿田部分岩体受南北向断裂带的控制，东狮子山铜矿除Ⅰ号矿体外，其余均受白芒山南北向背斜控制，主矿体位于其核部。

综上所述，北北东向构造（和南北向构造）与早期北东向、东西向构造的复合控制了本区的成矿作用。

在平面上，矿床受北北东向和南北向构造与北东向和东西向构造复合交叉结点的控制；在剖面上，下部（石炭系层位）矿床（冬瓜山、新桥等），主要受北北东向扭转变形与北东向C2h＋C2P1c／D3w层间滑脱构造复合控制，东西向叠加褶皱起一定的作用。因下部北东向褶皱宽缓，滑脱面上下岩层曲率半径较大，只要因扭转复合而发生上下层间滑动，就会产生大面积的虚脱空间，有利于广泛的矿化叠加，形成规模巨大的层状矿床。中部（二叠系层位）矿床（老鸦岭等）主要受北北东向扭转变形与北东向P3d／P2－3l、P2－3l／P2g、P2g／P2q等多层滑脱面及东西向叠加褶皱的复合控制。由于北东向褶皱较紧闭，滑脱面上下岩层的曲率半径小，发生相对滑脱时，在背斜核部形成规模较小的虚脱空间，并伴有层间裂隙，热液沿虚脱空间运移，选择有利岩性交代成矿。上部矿床主要受北北东向构造、南北向构造和其他构造复合控制，部分受岩体接触带、裂隙等控制。

由以上分析可知，本区“多层楼”［1－9］矿床分布，在垂向上受构造复合变化规律所控制。

4 沉积岩相与建造对成矿的控制作用

4.1 有利的地层及建造

（1）上石炭统及下三叠统地层是区内主要赋矿地层。铜官山、天马山、冬瓜山、新桥矿床主要赋存于上石炭统黄龙组、船山组地层中，以黄龙组灰岩、白云岩层位尤为重要。药园山矿床的赋矿层位为下三叠统南陵湖组灰岩和白云岩地层。矿化较强烈地段的下二叠统栖霞组及上泥盆统五通群地层，亦是重要的赋矿层位。

铜陵地区D3w上段至C2h＋C2P1c层位的砂页岩段及白云岩段中含有同生（胶状）黄铁矿、菱铁矿层，在白云岩段见有层纹状硬石膏层。原始沉积黄铁矿层，无疑是硫铁矿体的矿胚层，对铁、铜、金矿体而言，则起到重要的沉淀剂作用，促使岩浆期后的含铁、铜、金热液交代沉淀，形成重要的铜、金矿体。原始沉积矿层在横向可能转变成菱铁矿，若受侵入体变质改造可以形成磁铁矿（或赤铁矿）矿床。

作为区内重要含矿、赋矿层位的C2h＋C2P1c、P2q、P3d、T1层位中均为白云质灰岩、白云岩和泥质灰岩等。显然这些层位岩石易被交代，特别是镁质岩层是有利成矿的。相反较纯灰岩，往往不易成矿，是因为较纯的灰岩成分单一，化学稳定性较好。尤其是在接触变质中，如为泥质灰岩，可形成角岩，加之构造因素的配合，形成受岩性控制的矿化，单一纯灰岩则形成大理岩。

（2）成矿建造。碳酸盐岩＋泥质岩（硅质岩）建造为铜陵地区主要的含矿和控矿建造，前者代表易被交代岩石；而后者代表不易交代和不透水性岩石，在成矿中起封闭遮挡作用；两者组合则构成有利成矿层位。

4.2 有利的沉积岩相

铜陵地区D3w上段至C2h＋C2P1c灰岩段代表浅海、正常盐度的化学沉积，而白云岩代表了潮坪—局限台地的沉积，海水流通受阻，处于较为还原的环境，考虑到同时有石膏的出现和白云岩中有去膏化现象等，推断其为白云岩与蒸发盐共生的潮坪环境。无矿白云岩较含矿白云岩富18O，可能代表无矿剖面沉积水体较浅、蒸发较强；而有矿地段水体较深，即相对低洼的潮坪洼地，水动力条件较微，有机质较多的弱还原环境，有利于铁质富集成矿。在一定的沉积环境中（潮坪—局限台地）所形成的同生矿层，对燕山期成矿作用尤其是层控矿床的形成具有重要影响。

5 侵入岩与变质作用对成矿的影响

5.1 侵入岩对成矿的控制作用

本区矿化空间上和时间上与岩浆作用密切相关，矿化类型受岩浆岩岩石类型等控制［10－14］。本区岩浆演化形成2种岩石系列，不同系列的含矿岩体其矿化特征不同，钙碱性系列（石英二长闪长岩、花岗闪长岩）形成Cu（S、Fe、Au、Ag、Pb、Zn）矿化，而碱性系列（辉石二长闪长岩、石英二长闪长岩）形成Au、S（Ag、Pb、Zn）矿化。当2种系列的含矿岩石共生而成杂岩体时，则矿化强度增大，成矿远景更好。

本区与成矿关系十分密切的是钙碱性系列的岩浆，从早期到晚期，向着贫Fe、Mg、Ca，富K、Si的方向演化，随着钾硅质组分的增加，里特曼指数有降低趋势，反映了岩浆组分演化过程中高位岩浆房发生了碱组分和挥发分的移出，因此被移出的碱硅质和挥发分便有可能在岩浆期后热液中相对富集。如在矿体中常见少铁黑云母化、钾长石化、硅化，可能是这种热液的标志。根据铜官山岩体氧逸度和温度的计算结果，投点于Alyin Lewis（1981）所作的log fO2－T图解上，岩体中心相的温度和氧逸度恰落入“I”型岩浆岩区域，而边缘相则在斑岩铜－金矿的范围，预示岩体演化后期向含矿、含硫、较低氧逸度的热液方向发展。

正是岩浆的演化向富钾硅的流体发展，并可产生出含矿流体，因而岩体就构成了控制铜、铁、金等矿化的主导因素。

铜陵地区岩浆岩与成矿的关系具体表现在以下几种形式：

（1）直接提供成矿物质及成矿流体，铜陵地区的成矿流体均与燕山期岩浆活动有关，以岩浆期后热液为主，成矿物质来源于区内中酸性岩浆岩。

（2）提供热源，驱动地下水对流循环，导致来自岩浆岩和围岩中的有用组分活化转移，富集沉淀。此外，由岩浆侵入所产生的热液对先期沉积形成的矿胚层进行改造形成工业矿床（冬瓜山铜矿床等）。

（3）多期、多阶段的岩浆侵入活动，造成多期次成矿作用发生，因岩浆多期次活动而形成的复式岩体，对成矿极为有利。

（4）在沉积期形成的岩浆喷流－沉积作用形成的黄铁矿矿胚层，经过后期热液叠加改造形成工业矿体（新桥硫铜多金属矿床）。

（5）控制矿体的赋存空间，接触交代矽卡岩型矿床产于岩体与围岩间的接触带中（凤凰山矿田药园山矿床），层控叠改式矿床也多产于距岩体不远的碳酸盐地层中，矿化在近接触带部位有增强趋势（新桥硫铜多金属矿床）。

（6）直接作为矿体的赋矿岩石，矿液被封闭在岩体内，如果含矿岩体侵入到化学活动性差、封闭性好的泥盆系硅质岩、志留系砂页岩中，沿原生裂隙迁移，在岩体内一定部位形成斑岩型矿体（铜官山矿床、舒家店铜矿床）。

5.2 变质作用对成矿的影响

岩体侵入到围岩产生接触热变质作用和接触交代变质作用，两类变质作用形成了不同的矿物组合和分带。由于热的作用，砂泥质岩石变成角岩；粉砂质白云岩可变成钙镁硅酸盐岩；纯灰岩变成大理岩；不纯灰岩变质成透辉石角岩等。矿化多叠加于上述蚀变岩石之上，如冬瓜山矿床的矿体即叠加在接触交代变质作用上。

变质作用阶段对本区矿化作用具有特殊意义，本区接触热变质作用及接触交代变质作用发育普遍，矿化分带尤其是矽卡岩型矿床的矿化分带与蚀变分带关系密切。变质作用虽不形成矿石矿物，但作为交代作用的先导，对后期成矿物质的富集，起到了重要的作用，变质阶段对本区沉积－改造型层控叠改式及矽卡岩型接触式矿体的形成，起到了促进作用。

6 矿床的时空分布特征及矿化的分带性

6.1 矿床（点）在时间上的产出与演化规律

自早古生代到三叠纪，在沉陷带的沉积过程中，由于正常海相沉积和海底热水沉积成矿作用，产生了黄铁矿、菱铁矿、赤铁矿等矿物的初步富集；随着成岩作用和褶皱造山运动的进行，使其进一步富集，形成了矿胚层或矿层。

燕山期大规模的岩浆活动，在隆起区形成高碱富钾的中酸性岩浆系列，因岩浆演化续次、侵位特点以及围岩岩性不同，主要形成矽卡岩型、沉积改造型、热液型、斑岩型等矿床类型。

6.2 矿床的空间分布特征及矿化的分带性

矿床的形成是沉积作用、岩浆作用和构造运动相互作用的结果。从根本上说构造运动控制了沉积作用和岩浆活动，因而也控制了成矿作用和矿床分布规律。铜陵地区内生金属矿床，主要形成于燕山早期和晚期；空间上的分布可以概括为1个“中心”2个“带”，构造网络控制，多层成矿。1个中心是以岩浆侵入为中心形成矿田范围内的分带；2个带则是区域范围内的北铁带、南铜带，这一分带现象，可能为区域沉积作用对成矿控制的反映。

（1）矿带的带状分布。区域内铜陵—戴家汇一线以北为铁矿带，有叶山铁矿；以南为铜金多金属矿带，分布有最重要的铜官山、狮子山、新桥、凤凰山矿田；最南部木镇—三里店一线为黄铁矿，兼有金矿化，以峙门口为代表。矿化分带在一定程度上反映了原始沉积（Fe2O3—FeCO3—FeS2）的分带性背景，其中铜带的出现和岩浆叠加作用有关，受铜陵戴家汇深断裂的控制。

（2）矿田范围的分带性。铜多金属矿田形成与岩浆侵入作用有关。与成矿有关的岩浆岩主要是钙碱系列石英二长闪长岩及花岗闪长岩。围绕岩体形成矿化分带为Cu、Mo→Mo、Cu→Cu、Pb、Zn、Au、Ag→FeS2、Au、Ag。这一水平分带现象，极为明显地反映在地球化学晕上。

按矿床的主要矿种（工业价值）划分，区内矿田以铜、金、硫、铁为主体的矿化，空间位置上铜、金往往分离，Cu于近岩体内，Fe多伴随Cu产出，而Au则离开岩体，或者出现在比成铜岩体略偏基性的岩体附近。

（3）矿床范围内的矿物分带。就同一矿床而言，常出现金属矿物和蚀变矿物的分带现象。远离岩体金属矿物分带为磁铁矿—磁黄铁矿—黄铁矿分带，如铜官山、冬瓜山矿床；蚀变矿物分带为石榴子石—透辉石—硅灰石—蛇纹石。这是热梯度分带和交代分带的结合。

（4）矿床的氧化分带。由于受表生氧化作用，原生硫化物矿床经氧化，形成了表生氧化分带及次生富集现象。矿床氧化带可以化分3段：氧化带（铁帽）—淋滤带—原生带。氧化带铁帽中常常有Au的富集，形成新桥、戴家冲、黄狮涝山等铁帽型金矿。而淋滤带中常发育硫化物次生富集带，如新桥、铜官山矿床均有铜的次生富集，虽不构成重要工业价值，但在评价和综合利用时值得重视。

7 矿床成矿系列

成矿系列是指在一定地质环境中形成的，在时间、空间和成因上有密切联系的一组矿床类型，它们含有1种或若干种成矿元素，包括2个以上矿床成因类型。铜陵地区矿床的复杂性，是随地质演化多期成矿的结果，从成矿系列观点分析，本区主要成矿系列划分如下。

7.1 主要与岩浆作用有关的成矿系列

7.1.1 矽卡岩型成矿亚系列

指与岩浆侵入作用有关，具有矽卡岩化蚀变的一类矿床，依据矿化特征可以划分为若干式。

（1）层控式（多层楼式）［1－9］。指矿化受一定的地层岩性控制，沿层交代成矿。矿体呈似层状、透镜状产出，又有强烈矽卡岩化的一类矿床。其成矿过程和矽卡岩型接触式相同，但沿层位矿化特征明显且有时可以远离岩体产出而不同于一般矽卡岩型接触式矿床。

矽卡岩型层控式矿床可作单层或多层产出，控矿层位自老到新各时代地层中均可出现，一般为不同岩相过渡带或其界面（特别是碳酸盐岩与硅质岩间易发生滑脱构造）。容矿层都是物理－化学性质有利于选择交代的岩石。侵入岩浆活动通常是不可缺少的，不少矿床见顺层贯入的岩枝，部分矿床（体）产在接触带相当距离的围岩内。在矿体就位之前经常有一个接触变质阶段，伴有似层状矽卡岩产出。矿体及热液蚀变范围有时可超出矽卡岩化范围，但通常都在热变质晕中。有利的赋矿层位有：三叠系和龙山组（T1h）、殷坑组（T1y）、二叠系大隆组（P3d）、栖霞组（P2q）。以“多层楼”形式出现的矽卡岩型层控式矿床主要分布在铜陵狮子山矿田。

老鸦岭铜矿床：其特点是远离主接触带赋存于围岩中的矽卡岩型矿床，自P2—T1有多层矿体，全为埋深在150 m以下的盲矿体。主矿体（P3d底部）长1 100 m，宽100～600 m，厚1.4～40 m，平均7.8 m，向东侧伏；平均含铜1.57%，主要为矽卡岩型矿石，局部硫化物富集成块状矿石。次要矿体在P2－3下部者为含铜砂岩型，系金属矿物交代及充填砂岩中（钙质）胶结物或孔隙而成。在P3d顶部硅质岩和黑色页岩中有含钼层，Mo含量0.04%上下，经热液作用后可形成含钼矽卡岩矿石或铜钼矿石，钼含量略有增高。

大团山铜矿床：位于青山背斜东南翼T1y下部，亦为一盲矿体，作中等倾斜，其西南部超覆于老鸦岭矿体之上。矿体长约1 000 m，宽300～600 m，厚24.81 m，亦向东侧伏；平均含铜0.87%，主要矿石为含铜矽卡岩及含铜角岩或两者相间条带矿石，顶部亦有少量块状硫化物。矿体中常含钼，有时出现铜钼矿石或单钼矿石。矿床西部、南部及东部均由闪长岩墙包围，中部亦有较多岩枝穿插，因而矽卡岩化比老鸦岭更为发育。

西狮子山矿床：产于青山背斜东南翼T1h中，西南部超覆于大团山矿床之上。主矿体5层，平行产出，向东侧伏，最大者长余300 m，宽余200 m，厚17 m，平均含铜1%以上，矿石主要为含铜矽卡岩，其次为含铜磁黄铁矿、含铜大理岩及含铜闪长岩等。矿床四面被闪长岩包围，派生大量岩枝，多作顺层贯入，形成巨厚的矽卡岩带，矿层即产于此种格架中。除地表有次要矿体出露外，主矿层均系地面100 m以下的盲矿体。

花树坡铜矿床：位于青山背斜南东翼，赋存于P2q顶部的盲矿体。由于东西向构造的叠加作用，使该层位的矿体增厚变富，而且矿体层次增多，除顶部矿体外，在含燧石灰岩中又形成1～2层含铜矽卡岩矿体，矿石主要为含铜矽卡岩，矿体平均含铜1.55%。

“多层楼”式矿床的形成，可能与含矿岩浆“螺旋（左旋）式”上升有关，当含矿岩浆螺旋式上升到具有滑脱构造的不同层位碳酸盐地层时顺层灌入、交代、富集成矿，从而形成不同层位的“多层楼”式矿床。

（2）复合式。指矿化不仅受一定的地层岩性控制，同时还受接触带控制，矿体形态貌似“剪刀叉”。具有“接触＋层控”的双重特征，矿体的产出并不限于接触带的狭窄范围，而且常常沿有利的岩层（及层间滑动构造）“顺层交代”，分别形成接触带矿体和似层状矿体。这类成因的矿床最典型的代表是铜官山铜矿，常印佛院士等曾把这类矿床称为“铜官山式”矿床。

铜官山铜矿床：为一矽卡岩型复合式矿床。当含矿岩浆侵入到黄龙组（C2h）时，对同生含铜黄铁矿层进行叠加改造，使铜进一步富集，成为沉积改造型层状矿体。在岩体与栖霞组灰岩（P2q）接触处，形成矽卡岩接触式透镜状矿体。如果含矿岩体侵入到化学活动性差、封闭性好的泥盆系硅质岩中，矿液被封闭在岩体内，沿原生裂隙迁移，在岩体内一定部位形成斑岩型矿体；若硅质围岩裂隙较发育，则矿液沿裂隙充填形成石英脉型矿体。具明显的层控矿床－矽卡岩型接触式矿床－斑岩型矿床三位一体的成矿模式。

矿石类型主要有含铜矽卡岩、含铜磁铁矿石、含铜滑石蛇纹石岩，次为含铜石英脉－角岩、含铜石英闪长岩、含铜大理岩。其次为黄铁矿－胶黄铁矿、单硫矿石及磁铁矿（单铁矿石）。

（3）接触式。指产于侵入体与围岩接触带的矿化。矿体呈透镜状或脉状，有典型的矽卡岩蚀变分带和组合。如凤凰山矿田的药园山铜矿床及仙人冲铜矿床、狮子山矿田的胡村后山铜矿床、铜官山矿田的笔山和狮子山矿田东狮子山矿床的部分矿体等。

药园山铜矿床：产在下三叠统南陵湖组（T1n）、和龙山组（T1h）碳酸盐岩地层与中酸性岩浆岩的接触带上，矿体以不规则透镜状、似板状矽卡岩型接触式为主。矿石自然类型主要为块状含铜磁铁、赤铁矿、块状含铜菱铁矿、角砾状矿石（成分复杂）、浸染状含铜石榴子石矽卡岩、块状含铜黄铁矿、浸染状含铜花岗闪长岩、浸染状含铜大理岩等矿石。岩体周围热变质形成的大理岩圈发育，热液蚀变主要有碳酸盐化、绿泥石化、钾长石化、绢云母化等。其中前三者与成矿关系密切。绢云母化、钾长石化多见于岩体内部，绿泥石化则普遍发育。

（4）裂缝式。指远离接触带受围岩裂隙控制的矿脉或脉群。矿体由含铜石英－碧玉脉及含铜矽卡岩细脉伴生组成，实质上是由矽卡岩型向热液型过渡的一种类型。铜矿化较弱，规模小。

宝山陶铜矿床：矿体赋存于凤凰山向斜轴部北西三叠系下统南陵湖组（T1n）大理岩中，为严格受大理岩中裂隙控制的细脉充填矿床。除Ⅲ号矿体为不规则透镜状外，其余均为陡倾斜脉状，主要矿体系由密集矿脉组成10～20 m宽的矿体（矿脉宽2～7 cm，最大达10 cm），每m内矿脉3～5条。矿体系有单脉及复合矿脉组成，共分4个自然类型——含铜石英碧玉脉大理岩、含铜硅灰石脉大理岩、含铜矽卡岩脉大理岩（即复合矿脉）、块状石榴子石矽卡岩矿石，均属铜矿石。矿石分带性不甚明显，大致为垂直方向上部为单脉，下部为复合矿脉；水平方向中间为复合矿脉，两侧为单脉。铜平均品位0.6%。

（5）角砾岩筒式。指产于隐爆角砾岩筒中的矿化。这类矿体形态不规则，规模很小，但反映成矿特征。

东狮子山铜矿床：位于狮子山矿体的中心部位，受东西向及北北东向断裂控制。角砾岩筒岩性复杂，角砾成分为石英二长闪长岩、石榴子石矽卡岩及少量的大理岩和角岩，如图2所示。

图2 铜陵东狮子山隐爆角砾岩筒式铜矿床成矿模式

角砾边界明显，多具棱角状。胶结物为石榴子石和方柱石矽卡岩。角砾岩筒的形成与侵入岩有关，在早期岩浆外壳凝固后，残余岩浆中大量气体聚集，形成气室（泡），引起爆发，围岩崩塌，使早期固结的岩浆岩、矽卡岩及围岩破碎成角砾，并为后续熔浆胶结，同时热流体使全筒矽卡岩化，并以大量含挥发组份的方柱石为其特征，属爆发－崩塌角砾岩筒型。继矽卡岩化之后的矿化作用遍及全筒，一般含铜0.1～0.2%，并沿不规则的原生裂隙富集成透镜状－囊状矿体群。铜品位0.70%，而含毒砂较多，反映了爆发成矿作用的某些特点。在岩筒之外，有矽卡岩型矿体，主要受小背斜的鞍状裂隙及岩体接触带控制，形成鞍状、透镜状矿体群，矿石主要为含铜矽卡岩，铜品位1.58%，金0.94 g／t。

7.1.2 热液型成矿亚系列

（1）裂控式。指成矿受构造裂隙或岩体与围岩接触带控制的一类矿床。

鸡冠石银金多金属黄铁矿脉矿床：矿体产于石英二长岩与周冲村组（T2z）白云岩的接触－破碎带。矿体（浅部）呈脉状，矿石由石英－黄铁矿－多金属矿物组成，含银、金，银与铜、铅、锌呈正相关，金则变化较大，很可能代表侵入体外围的热液矿化；深部可演变为矽卡岩型矿床。

（2）复合式。指成矿不仅受构造裂隙或岩体与围岩接触带控制，最为显著的特征表现在成矿受层间滑脱构造即矿体顺层产出，呈层状—似层状的一类矿床。

天马山硫金矿：位于矿田东北部，天鹅抱蛋岩体东侧与黄龙船山组接触带附近。含矿带长达1 400 m，延深1 200 m。全为隐伏矿体。其南延部分与黄狮涝矿床连接。共有44个矿体，其中主要矿体5个。赋存位置是：Ⅰ号矿体产在栖霞组与船山组之间；Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ号矿体产于黄龙组上下岩性段之间，偏上段大理岩中；Ⅲ号产于黄龙组与五通组上段之间。主矿体形态较简单，Ⅰ、Ⅱ号矿体呈透镜状或扁豆状；Ⅲ号矿体严格受围岩产状控制（即顺层产出），呈层状—似层状。金矿体在块状硫铁矿矿体的顶部、底部，或两者基本吻合。矿体有分支或膨大、收缩现象，部分小矿体产在黄龙、船山组之间或五通组与黄龙组之间的层间裂隙带中。矿石成份较复杂，主要金属矿物有自然金、含银自然金、磁黄铁矿、黄铁矿、毒砂、胶状黄铁矿，其次有闪锌矿、磁铁矿、黄铜矿、方铅矿及少量辉钼矿等。非金属矿物有石英、方解石、蛇纹石、滑石、绿泥石、石榴子石、白云母及菱铁矿等。矿石组构仍可划分为沉积成岩组构、沉积－热变质组构和热液叠加组构，由于改造的影响，主要是后2种组构。镜下可见到较多由胶状黄铁矿重结晶形成的粗晶或细晶黄铁矿、磁黄铁矿交代黄铁矿形成的交代残余结构等；而热液叠加作用形成半自形、自形晶结构，如毒砂、黄铁矿等。金平均品位为5.25×10－6。矿石类型有块状硫化物和浸染状硫化物矿石2类。

该矿床的矿体可分为层状（顺层产出）、接触带和穿层（裂隙控制）矿体，其与热液型裂控式矿床最为明显的区别就在于有受层位（即层间滑脱构造）控制的矿体。本矿床除具热液型矿床特征之外，还具矽卡岩矿床的特征，热液作用高度发展时向矽卡岩型过渡。

7.1.3 斑岩型成矿亚系列

最典型的就是舒家店铜矿床，但铜官山、金口岭、冬瓜山、各头望等矿床中都有类似矿化现象，值得重视。

舒家店铜矿：位于舒家店短轴背斜轴部脊轴转折部位。矿体主要产于岩浆岩与志留系砂页岩北西接触带的岩体内侧闪长岩、辉石闪长岩中，少量分布于闪长岩、辉石闪长岩两岩相的过渡地带。主矿体（1号矿体）埋藏于地面150 m以下，矿体长600 m，最大延深350 m，均厚49 m，矿体近于直立，呈厚板状，该矿体铜含量占整个矿床储量的95.5%，主要由浸染状和细脉状含铜闪长岩、辉石闪长岩矿石组成，矿体赋存于岩体与砂质页岩北西接触带岩体的内侧。矿床平均品位Cu 0.57%。矿区内变质作用显著，包括热接触变质作用和气成热液变质作用2类。热接触变质作用形成的变质岩有石英质角岩和黑云母石英角岩。气成热液变质作用主要形成各种围岩蚀变，分布在岩体及其附近的砂页岩中，主要包括钾长石化、钠长石化、硅化、绢云母化、伊利石化、高岭土化、绿泥石化、石榴石化等。与矿化相关的主要是钾长石化，其次是硅化、绿泥石化，蚀变与矿化强弱的表现一致。其中黄铜矿化与钾长石化关系密切，黄铁矿主要分布在具伊利石化、水白云母化、绿帘石化的蚀变岩体中，镜铁矿主要产在具钠长石化、伊利石化的蚀变岩体中。为中、高温热液矿床［15］。

7.2 内生作用叠改于外生作用的成矿系列

沉积成岩过程中形成原始黄铁矿层或菱铁矿层（“矿胚层”）［1，3－11，16］，经后生岩浆热液叠加改造成矿，形成黄铁矿（含铜、金）矿床，主要代表矿床有冬瓜山铜矿床、新桥硫铜多金属矿床及铜官山的松树山矿段等。本文将该类型矿床定义为：沉积－改造型层控叠改式矿床，突出表示该类矿床具有同生沉积和后生岩浆热液叠加改造2期矿化特征，矿床形态层控特征明显。矿床的空间分布特征与层控式（多层楼式）矽卡岩型矿床的空间分布特征相似，两者皆顺层产出。在狮子山矿田该类矿床（冬瓜山）分布在层控式“多层楼”矿床中的最低“一层”，也以 “楼层”的形式出现，但成因不同，前者（冬瓜山）具有原生沉积的“矿胚层”，而后者没有。新桥矿床则以“单层”的形式产出。

冬瓜山铜矿：冬瓜山铜矿床位于地台隆起区沿江断褶坳陷带内，赋存于上石炭统黄龙组及船山组碳酸盐岩地层中。矿体呈层状、似层状，矿石具有气液交代、叠加改造的特征，近接触带部位品位较富。围岩蚀变发育，多叠加在接触交代变质作用上，与成矿关系密切的蚀变类型主要为钾化、硅化、蛇纹石化、硬石膏化等。该类型的铁矿产成矿物质既有地幔深部岩浆携带的铁质来源，又活化、迁移了上石炭统白云岩地层中同生沉积的黄铁矿层中的铁质，在上泥盆统五通群与石炭系地层间的层间滑脱构造中富集成矿。

新桥硫铜多金属矿：与成矿有关的层位主要是在石炭系底部与泥盆系顶部间的灰岩－白云岩层，二叠系栖霞组部分也被交代成矿，矿体呈层状，似层状沿五通群（D3w）与黄龙组（C2h）之间的层间滑脱构造带稳定延伸，主要赋存在黄龙组白云岩段内。矿石的结构复杂，既有沉积－成岩形成的，又有热液成矿形成的，又有两者相互叠加形成的，以热液叠加－改造型为主体。围岩蚀变较强，主要是伴随与岩浆热液成矿活动而产生的矽卡岩化和硅化、绿泥石化等。

7.3 主要与外生作用有关的成矿系列

本区与外生作用有关的矿床主要为风化－淋滤型矿床，系指由原生硫化物矿床经氧化－淋滤作用形成的铁帽或富集带，除铁矿外具有价值的的主要是含金铁帽和铜的氧化次生富集带。含金铁帽型矿床多产于D3w与C2之间，矿体呈似层状—透镜状或不规则状。原生矿石含金不高，但经风化淋滤作用形成的铁帽金可达工业价值，如矶头、戴家冲和黄狮涝金矿等，是本区较重要的金矿类型。铜的氧化次生富集带，主要产于铁帽下部和原生带之间的淋滤带，以烟灰状辉铜矿为特征，如矶头、鸡冠山矿床，铜品位增高。

黄狮涝金矿［1］：矿床位于铜官山背斜东南翼，矿体赋存于黄龙组底部。矿体呈似层状，与砂页岩和白云岩整合，局部分支插入白云岩中。矿石成份主要有自然金、黄铁矿，少量的闪锌矿、方铅矿和毒砂、磁黄铁矿等。脉石矿物有白云石、石英等。在地表受氧化则成褐铁矿。矿石自然类型：含金褐铁矿，含金铁质黏土夹砾石，含金褐铁矿、黄铁矿，含金黄铁矿、毒砂，含金黄铁矿白云岩等5类。矿床具垂直分带特征，大体可划分为3带：

氧化带：发育在＋135 m以上，为以褐铁矿为主的铁帽，含金3×10－6～5×10－6，矿石具皮壳状、隔板状构造。

混合带：由褐铁矿和黄铁矿组成，可见较多原生黄铁矿残余。

原生带：由黄铁矿及少量方铅矿、闪锌矿组成，局部可见毒砂等。

金的平均品位为6×10－6，最高达78×10－6，最低为1×10－6。含硫一般在8×10%～30× 10%，最高达50%。含铁35%～58%。金的赋存状态，主要呈自然金赋存于褐铁矿空洞中，少数在石英中。金颗粒在原生矿石中一般1～10μm之间，最大50μm，风化后有增大趋势，可达100μm。

矿床的分布特征，反映受构造活动影响明显，构造活动加速原生矿的氧化作用，受地形条件控制的地下潜水面位置，则控制了氧化带发育的深度。

8 区域成矿模式

铜陵地区构造－岩浆活动强烈，与成矿有关的岩浆岩为闪长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩等高碱富钾岩体，多呈岩株、岩墙状产出。赋矿层位主要为石炭、二叠、三叠系地层。在不同的层位、不同类型岩浆岩周围，形成不同的矿床类型，构成了铜陵地区特殊的成矿亚系列，铜陵地区区域成矿模式具有如下特点。

（1）“三位”结构特征。铜陵地区矿床主要赋存在3个层位，成矿与3种类型岩体有关：① 赋矿层位为石炭系上统—二叠系下统地层（C2h＋C2P1c），与成矿有关的岩体若为闪长岩体，主要形成与沉积作用与热液改造作用有关的沉积改造型和矽卡岩型层控式、复合式Fe－（S）矿床（铜官山矿床）；若为闪长岩－石英闪长岩岩体，则主要形成沉积改造型层控叠改式Cu－S－Fe－（Au）矿床（冬瓜山矿床、新桥矿床）。② 赋矿层位为二叠系中上统地层（P2、P3），与成矿有关的岩体为闪长岩－石英闪长岩体，主要形成矽卡岩型层控式Cu－（Au、S、Pb、Zn、Mo）矿床（花树坡、老鸦岭矿床）。③ 赋矿层位为三地叠系下统地层（T1），与成矿有关的岩体若为闪长岩－石英闪长岩体，主要形成矽卡岩型层控式Cu－（Au）矿床（西狮子山矿床、大团山矿床）；若为花岗闪长岩体，则形成矽卡岩型接触式Cu－Fe（Au）矿床（药园山矿床）和矽卡岩裂缝式Cu－（Ag、Au、S、Cu、Pb、Zn）矿床（宝山陶矿床）。

（2）分带特征。受区域东西向深断裂制约，盖层的北北东向及北东向、南北向、北西向多种构造的复合控制了岩浆和矿床（体）的就位。矿田范围内构造具有较明显的垂直分带现象，自深部到浅部，分带表现为：层间滑脱构造（层状－似层状－透镜状）→接触带构造→角砾岩筒→断裂（脉状），不同的构造相应控制着不同的矿体。

综上所述，可以建立铜陵矿集区区域成矿模式图，如图3所示［4］。

图3 铜陵矿集区区域成矿模式图

9 结 论

根据本文提出的含矿岩浆“螺旋（左旋）式”上升形成“多层楼式”矿床的理论，预测位于深部的奥陶系碳酸盐地层，当其位于含矿岩体附近并具有层间滑脱等有利于成矿的构造时，含矿岩浆螺旋式上升到其碳酸盐层位时极有可能顺层成矿，从而成为“多层楼”矿床中的更深一个层位的矿床。铜陵矿集区具有如下找矿标志：

（1）上石炭统黄龙组、船山组、二叠系中统栖霞组、上统大隆组、三叠系下统和龙山组、南陵湖组碳酸盐岩地层是本区矿床的主要成矿、赋矿层位。

（2）北北东向构造（和南北向构造）与早期北东向、东西向构造的复合控制了本区的成矿作用和岩浆的侵入活动；构造的复合部位因应力强烈，裂隙构造及层间滑脱构造发育，为成矿提供了有利赋矿空间。

（3）高碱富钾的中酸性岩浆岩，对成矿有着时空及物源上的联系，为区内成矿物质的主要来源，当有利岩性（碳酸盐岩）分布在岩体周围时，方有利于成矿。

（4）岩体内部及其周围所具有的钾长石化、伊利石化、水白云母化、绿帘石化、钠长石化均可作为找矿标志。

（5）具一定规模的Cu、Ag、Bi或Cu、Mo、Ag、Bi的组合异常具有找矿意义。

（6）区内侵入岩具有中等磁性、低密度、低电阻率的特点，产生的物理场标志为磁高重低、中激电和低电阻率；铜铁矿体具有强磁性、高密度、高极化率及低电阻率的特点，产生磁高重高、激电高、电阻率低物理场。因本区多为隐伏矿，所以用重磁方法是本区最为有效的找矿方法。

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