集安市土湖沟铁铜矿床地质特征及找矿标志

2013-01-25李铸泰王守兴

吉林地质 2013年2期

关键词：集安黄铜矿本区

李铸泰，王伟，王守兴

1.吉林省第四地质调查所，吉林通化 134001;2.吉林省勘查地球物理研究院，吉林长春 130012

土湖沟铁铜矿床位于鸭绿江多金属成矿带南部，鸭绿江断裂北侧。是吉南地区近期发现的重要矿床之一，总结该矿床地质特征，并确定其找矿标志对在鸭绿江成矿带寻找铁铜及多金属矿产有重要指导意义。

1 区域成矿背景

土湖沟铁铜矿床大地构造位于中朝准地台北缘东段，老岭复式背斜南东翼。自太古代以来地层变质变形强烈，断裂构造发育，岩浆活动频繁，为本区铁及其它金属矿产富集提供了丰富的物质来源、成矿空间和热动力源。

地质发展史上，本区经历了由太古代陆核形成、新太古代大陆增生—陆核边缘裂陷、古元古代陆核活化增生—裂陷、新元古代—古生代陆核稳定发展、中新生代陆核活化改造长期发展历程，形成了新太古代大陆增生—陆核边缘裂陷绿岩建造（鸭绿江绿岩带）。下元古界集安群变质岩系是区域出露主要地层和赋矿层位，其上覆盖了中生代火山岩火山碎屑岩建造和新生代松散沉积物。土湖沟铁铜矿床即产出于集安群蚂蚁河组与中生代花岗岩体接触部位。

区域断裂构造主要为鸭绿江断裂及其次级构造，主要有北东向、北西向两组。北东向断裂形成最早，在大青沟铁矿区中南部发育两条，具有多期次长期活动的特点，构造性质为压扭性断裂，区域上控制着太古代绿岩体、中生代中酸性侵入体及多金属矿产的分布方向，是重要的导矿构造。北西向断裂形成晚于北东向构造并切割前者，构造规模明显要小，断裂性质以张扭性为主，与北东向断裂交汇复合部位是良好的的容矿空间，土湖沟铁铜矿床赋存部位即是北西向断裂与北东向断裂交汇处。

本区岩浆活动频繁而强烈，既有侵入活动，又有喷出活动。太古代岩浆活动为镁铁质基性、中基性火山岩、酸性火山碎屑岩火山活动，具双峰式特征，变质变形后组成绿岩带一部分。元古代岩浆岩活动为双峰式中基性、酸性火山活动。中生代是大陆边缘活化时期，断裂作用导致大规模火山～岩浆活动，形成火山-岩浆岩带，控制着鸭绿江成矿带形成和分布。此外，矿区内中生代脉岩较发育，常充填早期形成的断裂构造，主要有闪长岩、闪长玢岩、石英斑岩、花岗斑岩等，与金属矿产的成矿作用关系密切。

2 矿床地质特征

2.1 赋矿地层及矽卡岩化特征

该区赋矿地层为集安群蚂蚁河组，为元古代地台裂槽内滨浅海相—陆相碳酸盐—长英质碎屑—火山碎屑沉积物经长期变质作用形成，主要岩石组合：蛇纹石化大理岩、透辉透闪大理岩、黑云变粒岩，浅粒岩等。该组地层区域上以非金属矿产为主，如硼、石棉、金云母滑石、安绿石等，在集安大青沟一带则富集铜、铁、铅、锌等金属矿产。

矽卡岩主要发育在矿区中部蚂蚁河组与中生代花岗岩体接触部位，其它地段亦有零星分布，是侵入体与碳酸盐类岩石发生接触交代作用形成。矽卡岩带宽度30～50 m，走向北西，长约800 m。带内主要发育黄铜矿化、黄铁矿化、方铅矿化、闪锌矿化以及矽卡岩化、碳酸盐化等

2.2 磁场特征

通过物性分析，区内出露的集安群地层，中生代花岗岩属极弱磁性，故形成的磁场较低，构成了△T 多为100～300 nT 的背景场；由于岩石磁性的差异，局部形成了波动的背景场；侏罗系林子头组由于岩性较均一，整个层位显示极弱磁性，因此形成了平稳的0～100 nT 的磁场。通过1/5 千磁法测量圈出8 处磁异常，△T 多为1 000～3 000 nT，局部峰值可达5 000 nT。土湖沟1、2 号矿体即赋存于C-1 磁异常内，矿体走向与异常长轴方向基本一致。其它异常经验证均由磁铁矿化地质体引起。

2.3 矿体特征

矿区内发现和控制了8 条矿体，编号为1～8号矿体。1 号；2 号矿体控制程度高，是本区主要矿体，其余矿体规模小，控制程度相对较低（见图1）。

图1 土湖沟铁铜矿床地质图Fig.1 Geological map showing Tuhugou iron copper deposit

1 号矿体：矿体为铜铁伴生，以铜为主。呈似层状，走向北西，倾向南西，倾角15°～45°，矿体长180 m，最大延深110 m。矿体平均厚度6.73 m，Cu 平均品位0.84%，TFe 平均品位23.73%。

2 号矿体：伏于1 号矿体下，主要为磁铁矿体，底部伴生铜矿。矿体呈似层状，走向北西向，倾向南西，倾角15°～43°。矿体长240 m，最大延深160 m。矿体平均厚度6.96 m，，TFe 平均品位31.27%。伴生铜平均品位0.49%。

2.4 矿石特征

矿石种类：铜矿石、铁矿石、铜铁共生矿石。

矿石矿物成分：金属矿物主要有黄铜矿、磁铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿及含方铅矿、闪锌矿。非金属矿物主要有斜长石、角闪石、石英、绿泥石、石榴子石、方解石、蛇纹石等。

矿石化学成分中有益组分以Fe、Cu 为主，其余伴生有益组分均低于综合利用工业指标，无工业利用价值（见表1）。

有害组分：根据矿石组合分析，S 质量分数∶0.046%～0.96%；P2O5质量分数∶0.07%～0.08%；均低于规定标准，对矿石的工业利用无影响。

表1 多元素分析结果表Table 1 Multielement analysis results

造渣组分：主要为酸性氧化物SiO2、碱性氧化物Na2O、CaO、MgO 和两性氧化物Al2O3、TiO2，总质量分数为59.59%，（CaO+MgO）/（SiO2+Al2O3）=0.14，属酸性矿石。

物相分析：从表2、表3 可以看出，本区铜矿以硫化铜为主，占有率91.06%；铁矿以磁性铁为主，占有率97.96%，具备磁选条件。

矿石结构：中细粒粒状变晶结构，接触交代结构。

矿石构造：主要为浸染状构造、细脉浸染状构造、致密块状构造。

矿石自然类型按脉石矿物分为：石榴子石-蛇纹石-黄铜矿-磁铁矿型；斜长石-角闪石-石英-石榴子石-磁铁矿型。按结构构造分为：浸染状黄铜矿-磁铁矿型；致密块状磁铁矿型。

本区黄铜矿化、磁铁矿化与矽卡岩化关系密切，生成顺序为矽卡岩→磁铁矿→金属硫化物。矿石磁铁占有率达97.96%，为磁性铁，铁平均品位（TFe%）小于50%，为贫铁矿石。综合分析，矿石工业类型确定为硫化铜矿与磁性需选贫铁矿共生矽卡岩型。

表2 铁物相分析结果表Table 2 Analysis results of iron phase

表3 铜物相分析结果表Table 3 Analysis results of copper phase

2.5 选矿工艺

采用先浮选铜再磁选铁的试验流程，铜回收采用一次粗选，三次精选，二次扫选的试验流程；磁选铁工艺流程，经一次粗选，粗精矿再磨后精选试验流程，试验结果表明，铜精矿品位23.55%，铜回收率90.10%；铁精矿品位67.25%，铁回收率96.93%。

2.6 控矿因素及矿床成因

元古代早中期，本区为大陆边缘裂陷，形成滨浅海相—陆相碳酸盐-长英质碎屑沉积，叠加火山碎屑沉积，此后遭受长期变质变形作用改造。中生代受印支、燕山运动作用，大陆边缘活化，岩浆-火山活动频繁。中—酸性侵入体侵蚀了早期形成的地层，汽水热液携带成矿物质与地层岩石发生接触交代反应（矽卡岩化），使地层中原有的铜、铁等金属元素随热液活化迁移，并在构造有利部位形成矿体。多期次的的岩浆-火山活动又使已形成的矿体进一步富集。

土湖沟铜铁矿床具有以下特点：

（1）产出于矽卡岩化岩石中，有益组分平均质量分数高于其它层位。

（2）本区为区域北东向成矿构造带的一部分，成矿背景与区域其它矿床（点）相似。矿体受集安群蚂蚁河组与燕山期花岗岩体接触带控制，与接触界线近于平行。

（3）矿床周围为侏罗纪及白垩纪侵入体及火山岩体，成矿热源丰富。

（4）矿化蚀变主要有：黄铜矿化、黄铁矿化、磁铁矿化、矽卡岩化、蛇纹石化、透闪石化、碳酸盐化等。

（5）矿石中非金属成份为透辉石、透闪石、石榴子石、绿帘石、石英，金属矿物为磁铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿等，是高温汽水热液交代作用的产物。

综合以上因素认为，本矿床应为高温汽水热液接触交代作用形成的矽卡岩型矿床。