中条山铜矿峪铜矿区火山岩的地球化学特征及构造背景

周 雄

（湖南新龙矿业有限责任公司,湖南 新邵 422927）

中条山铜矿峪铜矿研究程度较高，上世纪五十至七十年代前人对该矿床的大量研究提出了斑岩型、变质再生矿床和变质火山-喷气矿床等多种观点(《中国矿床》编委会，1994)。近十年来，主要对针对矿区地质、矿山及外围找矿开展了研究。胡永胜[1]对铜矿峪变斑岩型含钼铜矿床成矿作用进行研究并进行了找矿预测；张佩民[2]利用TM 数据，对矿区外围和矿区内部进行了找矿预测；郭妮[3]对4号矿体矿床模型进行系统研究，完成矿石储量估算，并对其深部矿石铜矿物粒度进行了查定。吴国荣[4]等研究铜矿峪铜矿外围找矿，并提出新的找矿方向。薛克勤[5]、真允庆[6]等还对中条山铜矿带成矿预测、成矿规律及找矿方向、流体碳氧同位素示踪进行了研究。

1 区域地质背景

图1 中条山地区地质略图（据孙继源[7]等，1995，略有修改）

中条山铜矿区位于鄂尔多斯地块与河淮地块结合带的南端，铜矿床主要贮存在前寒武系的不同地层中，它们的形成与前寒武纪不同时代的火山活动有密切的联系，并在区域变质作用过程中受到改造。矿区可划分为3个构造层：基底为太古代涑水群杂岩，是一套受强烈区域变质、混合岩化和花岗岩化的碎屑岩类和基性火山岩系；中部为元古代优地槽火山沉积建造，为区内主要含矿构造层；上部为古生界盖层，主要为二叠—石炭系的碎屑沉积岩系和奥陶系—寒武系的碳酸盐岩系。

中条山铜矿区岩浆活动可分为前绛县期、绛县期、中条期、西阳河期和燕山期。主要时代为元古代。以上元古代西阳河期的中基性火山喷发为主，形成了大面积的安山岩、浅成侵入岩（图1）。铜矿主要集中于中条山北段，与绛县期、中条期火山活动关系密切。

2 矿区地质特征

铜矿峪铜矿床贮存于下元古界绛县群顶部的铜矿峪组变质火山岩内，由老到新可分为3个亚组，其中第二亚组为该组地层主体。

第一亚组：变质酸性火山岩，主要为变高钾流纹岩，由变质酸性流纹岩和流纹质凝灰岩交互组成，夹有石英岩、火山角砾凝灰岩。第二亚组：变中基性火山岩，主要为黑云母片岩及绿泥石片岩,次为角闪石黑云母片岩。第三亚组：变凝灰—半泥质绢云石英片岩。含矿地层主要是第三亚组的下部和中部，96.7%的硫化矿石均产于该亚组下部的绢云石英岩和中部的绢云石英片岩中的变英安斑岩和变石英晶屑凝灰岩中(2005)。铜矿化主要发育在变石英晶屑凝灰岩中，次为变英安斑岩和部分绢云石英岩。矿床围岩经历早期石英绢云母化和晚期钠长石化蚀变，前者主要为在杂岩体中的石英绢云母化，次为绿泥石化和黑云母化；后者主要为钠长石、石英、白云母、方解石化组合。

黑崖底区地层总体走向北东，片理产状倾向北西，倾角30°～70°，多在50 左右；密岔沟区地层总体走向北北西，片理倾向南西，倾角50°～60°。

区内经历了多次区域变形变质作用，地质构造复杂，总体构造线方向为北北东向。在变质岩区，发育早期流变褶皱和韧性剪切构造以及透入性的片理构造。区域性的断裂构造有中部的西峰山狮了沟大断裂，延伸100km,走向北北东，倾向南东，断裂带宽20～50m;东部的同善一横河大断裂，延仲40km,走向北东，倾向北西，断裂带宽20～40m。此外，遥感影像地质解译发现了许多大小不等的环形构造，多发育在两组不同方向线性构造交汇部位，对铜矿的形成具有一定的控制作用。规模较大的褶皱构造主要有北峪短轴背斜、铜矿峪弧形复向斜、徐茂公殿同斜向斜、南河背斜、马窑上向斜和后河背斜。褶趋构造对矿床有明显的控制作用，特别是北峪短轴背斜控制了主要胡蓖型铜矿床的分布(薛克勤等，2005)。

中条山区火山活动主要集中在中太古代涑水期的中、基性火山岩和新太古代绛县期强烈的富钾双峰式火山喷发，以及中元古代大规模的西阳河期安山岩喷溢。侵入岩在不同时代的地层中都有分布。涑水杂岩中分布有较大面积的黑云斜长片麻岩、黑云二长片麻岩和弱变质英云闪长岩、二长花岗岩、钾长花岗岩以及变质的超基性、基性岩及伟晶岩侵入体，呈岩株、岩床和岩墙状产出;绛县群中有变石英斑岩、变花斑辉绿岩、变花斑英安岩、斜长角闪岩和角闪岩侵入；中条群中岩浆侵入活动较弱，见有斜长角闪岩体、花岗岩、花岗闪长岩和角闪岩脉;西阳河期侵入岩主要分布在太古和古元古界老地层中，未经过变质作用改造，岩性有闪长玢岩、辉绿岩和辉长岩，呈岩墙、岩脉和岩床状产出;中生代侵入岩主要分布在中条山西南段，呈岩株和岩脉状产出。上述产于不同地层中的不同时代的岩浆活动，都与矿化有不同程度的关系。

铜矿峪铜矿床大规模的矿体有7个，主矿体为5号和4号细脉（浸染型）矿体，都呈透镜状、似层状，基本上与顶底板变基性火山岩围岩平行产出，矿床成因类型属斑岩型，矿石量占矿区总量的90%以上。2号矿体属辉绿岩型，1号和3号矿体属变钾质基性火山岩型铜矿。

图2 火山岩的TAS 图(Le Bas M J et al,1986)

3 地球化学特征

图3 火山岩的w(SiO2)-w (K2O)图（据Le Maitre et al,1989;Richwood,1989）

本次研究重点对矿区范围内与矿化密切相关的酸性火山岩、火山角砾岩及火山碎斑熔岩进行系统调查，并采集具有代表性的样品进行分析测试，常量元素测试方法为X 光-荧光光谱法；微量元素和稀土元素测试方法为ICP-MS 方法，委托武汉综合岩矿测试中心测试。

3.1 主量元素特征

本区火山岩的主量元素分析结果见表1。火山岩SiO2范围较大，质量分数为47.22%～76.00%，平均为66.21%，具高钾双峰式特征；（K2O＋Na2O）含量为3.72%～13.17%，在TAS 图（图2）上，样品分别落在流纹岩、玄武岩、英安岩、粗面岩等区；富钾，除1210、102 外，w(K2O)/w(Na2O)＝1.99～22.95，在w(SiO2)-w (K2O)图（图3）上，几乎所有的样品都落在高钾钙碱系列和钾玄武系列区，属一种高钾系列火山岩；富铝，Al2O3含量为11.03%～20.03%。

表1 中条山铜矿峪矿床火山岩主量元素含量表 w(B)/（%）

3.2 稀土元素特征

从稀土元素成分（表2）及对应的配分型式图（图4）来看：

表2 中条山铜矿峪火山岩稀土元素组成 w(B)/（×10-6）

1）矿区酸性火山岩（流纹岩及凝灰岩等）属轻稀土富集型。稀土总量∑REE=131.6～269.9ppm，轻稀土明显分异(La/Sm)N=l.86～4.13，平均3.21；LREE/HREE=0.81～8.22，重稀土曲线较平缓，10～80 倍于球粒陨石标准值，分异不明显，δEu=0.44～0.85，具负铕异常，铕亏损中等；(La/Yb)N=1.59～27.2，反映轻重稀土分馏明显(图4-A)。

图4 中条山火山岩稀土元素配分曲线图

2）矿区基性火山岩的稀土特征具两类：K2O 含量高的岩石具碱性玄武岩稀土特征，稀土总量中等Σ REE=157.0，轻重稀土明显分异(La/Yb)N=8.39，Eu=1.38，具正异常，为铕富集型。K2O 含量偏低岩石的稀土总含量低，分别为33.42、50.45，轻稀土略有富集，(La/Yb)N=2.17，重稀土平坦(图4-B)，Eu 负异常或具正异常。两类图谱均具大陆拉斑玄武岩的特征。其两类截然不同的稀土特征，可能反映为不同岩浆源演化的产物。

3）矿区火山角砾岩及碎斑熔岩的稀土总量较高，ΣREE=37.44～785.7，分布范围较宽，稀土曲线右倾明显(图 4-C)，δ Eu=0.42～0.96，具负异常，铕亏损中等；δ Ce=0.79～0.93，具负铈异常；LREE/HREE=0.89～5.9，

岩浆分异程度较强；（La/Yb）N=1.84～14.47，反映轻重稀土分馏明显，且轻稀土分馏更明显。

3.3 微量元素特征

表3 中条山铜矿峪火山岩微量元素组成 w(B)/（×10-6）

矿区火山岩微量元素含量也见表3。从微量元素配分型式图(图5)，可知矿区酸性火山岩石的曲线形态近似，表明其具同源区岩石组成的相似性；微量元素图谱除Sr个别样品外，所有元素的含量都高于球粒陨石标准值；(Rb/Yb)N＞1，显示为强不相容元素富集型的型式，明显地富集大离子亲石元素Rb、K，其成因可能为富集地慢源分离结晶程度强的残余熔体形成。另外，由图5可知，矿区基性火山岩其微量元素图谱曲线形态相似，同样图谱除Sr、P个别样品外，其余元素含量均高于球粒陨石标准值，且明显富集大离子亲石元素Rb、K，亏损Th、Sr、Nb；(Rb/Yb)N＞1，显示为强不相容元素富集型，其总体配分型式类似于板内拉斑玄武岩[4]；而且Nb*＜l，具铌亏损，与被混染了的大陆拉斑玄武岩性质相近。

图5 中条山火山岩微量元素蛛网图

4 构造背景意义

据上述稀土及微量元素特征的分析，矿区基性火山岩在稀土配分模式图上，均具有较明显的轻稀土富集和弱的负Eu 异常，其稀土配分曲线型式与大陆拉斑玄武岩的稀土配分曲线相似，这表明基性火山岩的源岩浆来源于上地慢。在微量元素的球粒陨石标准化图上，表现为不相容元素Rb、K、Ba、Th 的高度富集。同时，具有Sr、Tb和Nb、Ti 的亏损，其总体配分型式类似于板内拉斑玄武岩。

裂谷火山作用是与张性构造环境关系密切的一种火山作用。裂谷型大陆火山岩的源岩浆虽然来源于地慢，但在其源岩浆的上升过程中，地壳的贡献作用不可低估，存在一定程度的壳源混染。中条裂谷内双峰态火山活动、S型花岗岩侵入频繁，证明新太古代—古元古代期间，区内古板块俯冲作用和地幔热柱活动相辅相成，促使岩石圈拆沉，软流圈上涌，地壳出现多期“闭合”。

[1]胡永胜.铜矿峪变斑岩型含钥铜矿床成矿作用及找矿预测[J].矿床地质,2000,19(4)∶46～53.

[2]张佩民.铜矿峪铜矿床遥感地质特征及找矿预测[J].遥感技术与应用,2005,20(2)∶247～250.

[3]郭妮.中条山铜矿峪4#矿体矿床模型的建立及其研究[J].矿产与地质,2003,17(2)∶183～187.

[4]吴国荣,席增仁.中条山铜矿峪外围找矿前景[J].有色矿山,2003,32(4)∶36～37.

[5]薛克勤,邓军,商培林,赵月凤.中条山铜成矿带地球化学特征及成矿预测[J].物探与化探,2005,29(6)∶481～486.

[6]真允庆,束乾安.中条山铜矿流体碳、氧同位素示踪[J].地质调查与研究,2006,29（1）：30～37.

[7]孙继源，冀树楷，真允庆.中条裂谷铜矿床[M].北京：地质出版社,.1995.111～147.