安徽池州马头铜钼矿主成矿元素分布特征及富集机理

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(江苏省有色金属华东地质勘查局，江苏南京210007)

安徽池州马头铜钼矿主成矿元素分布特征及富集机理

陈雪，马春，刘荣芳

(江苏省有色金属华东地质勘查局，江苏南京210007)

马头铜钼矿床是江南过渡带池州段达到详查级别的矿床。根据该矿床的矿化分布特征、6个钻孔的成矿元素分析结果，结合镜下鉴定分析认为，马头铜钼矿床岩浆热源中心位于15线以南的西山岩体深部，成矿流体运移方向呈南南西→北北东、西山岩体深部→浅部、岩体中心→远离岩体的迁移规律。Cu、Mo、W等金属元素的迁移、沉淀、富集不是某一种因素单独造成的，而是各种物理化学和地质因素共同作用的结果，是不同期次成矿流体产物的叠加。研究区成矿流体至少有2期，一期为富含以钼为主、伴生铜的热液，另一期为以富铜为主的热液。

成矿元素；富集机理；矿化特征；马头铜钼矿；安徽池州

0 引 言

马头铜钼矿区大地构造位置位于下扬子坳陷带中江南过渡带池州段七都复背斜与贵池复向斜过渡地带，灌口向斜的北东段南东翼。该矿床是近几年在安徽江南过渡带发现的斑岩型钼矿床，现已查明钼资源量：矿石量6 061.73万t，金属量31 741.86 t，平均品位0.052%；铜资源量：矿石量398.56万t，金属量11 688.20 t，平均品位0.293%(华东有色地质矿产勘查开发院，2010)，是江南过渡带池州段为数不多的达到详查程度的矿床。

作为江南过渡带池州矿段典型的斑岩型铜钼矿床之一，其研究工作程度较低。2007—2010年，在池州马头地区开展了勘查工作，同时对矿区岩体、地球化学特征、成矿时代、矿床地质特征、矿石矿物特征等进行了研究，并提出了该矿床属斑岩型成矿系统(张遵忠等，2009)。但由于当时的样品采集主要集中在地表、且新鲜的岩石较少，影响了对深部成矿的深入认识，故2011—2012年，针对马头铜钼矿深部和外围找矿的关键问题，结合新的钻孔资料进行了二次研究。通过对矿区主要成矿元素Mo、Cu、W的赋存状态、纵剖面上的分布规律进行分析，探讨这些元素富集沉淀的机理，为矿区寻找深部隐伏矿体及外围找矿提供理论依据。

1 矿区地质概况

马头铜钼矿床位于池州市以南约50 km，行政区划隶属安徽省池州市南部梅村。矿区出露地层简单，主要为志留系下统高家边组(S1g)深灰、浅灰、黄绿色粉砂质页岩夹粉砂岩，中统坟头组(S2f)灰、灰黄褐色粉砂岩夹砂质页岩，上统茅山组(S3m)灰绿、灰黄、紫色块状细砂岩夹粉砂岩和泥盆系上统五通组(D3w)石英砂岩，第四系(图1)。

图1 马头铜钼矿地质简图

矿区构造发育，主要表现为断裂构造，主要有北北向(F1断裂)、北西向(F2断裂)以及近南北向(F4断裂)。其中，F1断裂性质为一东侧盘相对北移、西侧盘相对南移的左行剪切平移断层，走向北北东(10°±)，倾向北北西，倾角70°～80°，在区域上长约8 km，在研究区内通过的长度约3.5 km。钻孔可见有连续发育的断层角砾及断层泥，工程揭露及研究表明，此断层起着导矿、配矿以及容矿的作用，对成矿具有重要意义(霍明宇等，2013；薛卫冲等，2013)。

矿区岩浆岩出露面积较广(图1)，主要为花岗闪长斑岩。地表出露的主要斑岩体为下冲、西山、桐坑、栗子坑等。岩体以岩株为主，少数为岩脉，个别为岩瘤。平面上呈不规则状、肾状和脉状形态。岩体侵入于志留系坟头组中，受北北东、北西向断裂及其次级断裂构造所控制。其中，下冲矿段含矿花岗闪长斑岩体出露于下冲地段，地表呈北北东向延伸，长1 500 m，宽100～300 m，出露面积约0.24 km2。经钻探控制，岩体向北西方向倾斜，西接触带倾角为30°～70°，东接触带近直立(王伟华，2011)。矿区蚀变主要为硅化、绿泥石化、绿帘石化及泥化等，另发育有绢云母化、钾化以及后期碳酸盐化等蚀变。

2 主成矿元素分布特征

2.1 矿化分布特征

矿床与成矿有关的矿化主要为钼矿化、铜矿化和钨矿化。

2.1.1 钼矿化 钼矿化的分布主要受“三带一岩”控制，即岩体与围岩接触带、岩体内裂隙带、断裂破碎带及花岗闪长斑岩体是矿体有利的赋存部位。

与石英细脉有关的脉状矿化：该类矿化赋存于石英脉中(图2、图3)，与不含矿石英脉形成了较为密集的石英网脉带，南北长约1 200 m，东西宽200～300 m，延深达400～500 m，主要沿岩体与围岩地层的接触带呈北北东向分布。在岩体中辉钼矿化发育地段，含矿石英脉或纯钼矿脉出现的脉频平均为11 条/m，矿脉较密地段可达20～23 条/m，而不发育地段仅1～2 条/m，甚至偶见。含矿石英脉的脉宽一般在1～2，2～4 mm 2个区间内变化，个别脉可达1.5～3.0 cm；含矿石英脉一般长3～20 m(多数均未见尖灭)，宽0.1～5.0 cm，脉距为0.3～30.0 cm。不含矿石英脉多数较宽，个别可达10.0 cm以上，延伸30 m以上未见尖灭。

辉钼矿主要富集在脉由宽变窄处及由陡变缓的转弯处，当石英脉密集发育时，则形成复脉型矿(化)体，该矿(化)矿体厚度较大，品位变化也大。在钻孔岩芯中，发育不含矿石英脉被含矿石英脉穿切，含矿石英脉又被不含矿石英脉穿切。

图2 辉钼矿化石英脉

图3 细脉浸染状辉钼矿

与接触带有关的不规则状矿化：该类矿化主要赋存于岩体与围岩接触带的内外接触带，矿体呈不规则状，矿体的空间形态与岩体接触带有关，围岩为碎屑岩，细脉状矿化，矿石品位较低。矿化赋存于岩体的内接触带以辉钼矿化、黄铁矿化、黄铜矿化为主，白钨矿化较弱，岩石具硅化、绿泥石化、绿帘石化等，外接触带主要为辉钼矿化。矿石结构主要有细脉状、星点状、团块状及稀疏浸染状(图4)。该类型矿化是今后最有找矿前景的矿化类型之一，虽然品位较低，但规模大，隐伏岩体与围岩接触面积大，在围岩条件有利部位，存在规模较大的矿化体。

斑岩体与围岩接触带部位因岩浆冷却产生构造虚脱空间，或因岩浆侵入机械作用形成断裂、裂隙带，它为下部气液上升和沉淀提供了有利的导矿和容矿场所。断裂破碎带使辉钼矿化进一步富集，构造破碎带内的辉钼矿品位要高于其他矿化地段。

2.1.2 铜矿化 铜矿(化)带主要分布在下冲矿段的西南部，且主要发育于钼矿化带的上部外侧或上部，亦以石英(网)脉为主要产出方式，局部以团块状产出(图5)，而黄铜辉钼矿石极少。如钻孔ZK1106中，自地表向下6～230 m，铜矿化发育且连续；而在230 m以下，则以钼矿化为主。在铜矿化段，Cu的质量分数一般大于0.2%，最高为0.93%，w(Cu)>0.3%的视厚度累计达40 m以上。

图5 团块状辉钼矿和黄铜矿

2.1.3 钨矿化 钨矿化相对于铜、钼矿化比较弱，而且具有明显的分布局限性，在地层和围岩中的矿化程度不一，主要发育在具有石英细脉的花岗闪长斑岩内，围岩地层基本不发育钨矿化。

2.2 主成矿元素的赋存状态

利用显微镜对马头铜钼矿床矿石进行观察与分析，查明了矿石中Mo，Cu，W等主成矿元素的赋存特征。

2.2.1 钼的赋存状态 钼主要以辉钼矿形式存在，钻孔浅部个别以氧化钼形式存在。辉钼矿一是沿裂隙呈薄膜状或星点状分布；二是沿岩石中的石英脉两侧脉壁呈薄膜状充填；三是辉钼矿呈不规则团块状、星点状分布于石英脉晶体间隙中。

辉钼矿多呈他形、半自形片状晶体，个别完整时呈六方板状。矿物颗粒以0.1～0.3，0.015～0.03 mm为主，常聚集成束状、放射状、团块状，呈浸染状和细脉状分布于矿石中。呈细脉状的辉钼矿由单一脉充填在岩石裂隙中，呈薄膜状或附着于其他细脉(石英脉)脉壁，且辉钼矿粒径较粗。在岩石的石英脉和裂隙中，辉钼矿主要以集合体的形式充填(图6)，或呈片状集合体沿黄铁矿或黄铜矿的边缘及裂隙生长。在石英脉或裂隙两侧的岩石或石英脉中，片状辉钼矿常聚集成不规则集合体，呈镶嵌状、星点状或浸染状不均匀分布，集合体大小一般为0.5～2.0 mm。鳞片状辉钼矿常呈束状或放射状集合体，沿早期形成矿物(如黄铁矿等)的边缘或缝隙生长，集合体大小一般为0.2～0.5 cm，常在石英脉中呈斑点状分布。2.2.2 铜的赋存状态 铜主要以黄铜矿的形式存在。黄铜矿绝大多数分布在较宽大的石英脉(宽约1～3 cm)石英晶体间隙中，呈不规则团块状。亦有少量辉钼矿、黄铜矿呈细脉状、浸染状分布于蚀变花岗闪长斑岩中。黄铜矿多呈他形(图7、图8)，少数呈半自形，粒径变化大，平均约0.3 mm。分布极不均匀，常以不规则集合体的形式，呈团块状不均匀分布于石英脉中，或呈星点状(粒径0.01 mm±)和浸染状不均匀分布于石英脉两侧的岩石中。少数呈他形沿辉钼矿的颗粒晶隙充填。部分呈不规则脉状充填于节理裂隙内。黄铜矿极少数呈乳滴状分布在闪锌矿中(图9)，粒径一般小于7 μm。

图7 黄铜矿(Ccp)呈他形粒状

图8 黄铜矿包裹并交代黄铁矿(Py)

图9 闪锌矿(Sp)中的乳滴状黄铜矿

2.2.3 白钨矿的赋存状态 详查中矿石化学全分析(华东有色地质矿产勘查开发院，2010)结果显示，白钨矿并未达到品位，但原生晕的分析结果通过换算，发现部分样品WO3的质量分数可达到品位。详查中分析的样品绝大多数为石英-辉钼矿样品。钨的质量分数很低，且在地层和围岩中的矿化程度不一，主要以白钨矿的形式存在，个别以黑钨矿的形式出现。马头铜钼矿床成矿元素质量分数的分析结果显示钨的质量分数相对较高，表明其为相对富钨的铜钼矿。

白钨矿发浅蓝色萤光，多呈他形不规则粒状，粒度多在0.05～0.5 mm左右，个别可达1.5～2.0 mm。主要呈浸染状、星点状分布于辉钼矿(黄铜矿)石英脉内及脉两侧岩石中(图10—图13)，或呈星点状分布于辉钼矿化、黄铜矿化钾长石脉内以及在花岗闪长斑岩中，并呈稀疏浸染状分布。同时，石英脉越宽，矿物的粒径相对较大；晶形较好，为自形、半自形(一般脉宽在1～2 mm时较好)(图14、图15)。

星点状、浸染状的无色白钨矿分布不均匀。呈细脉状存在者以灰色白钨矿为主，呈自形、半自形粒状断断续续分布在各种细脉中，共生矿物主要为石英、钾长石、方解石、辉钼矿等。

图10 自然光下的白钨矿(黄铜矿石英脉)

图11 白钨矿在紫外灯照射下的荧光显示

图12 辉钼矿石英脉内及其围岩的稀疏浸染状白钨矿

图13 钾长石脉内的星点状白钨矿

图14 白钨矿、辉钼矿、黄铜矿石英脉

图15 含白钨矿石英脉破碎角砾被烟灰状辉钼矿胶结

2.3 主成矿元素的分布规律

为更好地研究矿区成矿元素在剖面上的分布特征，选择其中位于下冲矿化带的6个钻孔(ZK1501、ZK1103、ZK902、ZK705、ZK302、ZK103)原生晕分析数据绘制Mo、Cu、W元素随深度变化曲线NNE向纵剖面图(图16)，对主成矿元素在剖面上的变化情况进行分析。为突出W、Mo元素相关性，见部分钻孔元素质量分数随孔深变化曲线图(图17)。从纵剖面(图16)和单孔元素分布图(图17)上可以看出下列特征。

(1) 主成矿元素Mo、Cu、W的富集特征与矿化分布特征基本一致。主成矿元素Mo、Cu主要富集在岩体向上突出部位(岩突)的内外接触带和岩体内部。W异常具有明显的局限性，其高值异常区位于7线以南的岩体内部，往北北东方向和围岩地层中不明显。

(2) 下冲南部钻孔深部W与Mo的相关性明显，且Mo的异常高值不明显；在钻孔浅部，Mo异常明显且峰值很高，而无W异常或异常不明显。

(3) Cu、Mo元素的相关性以9线(ZK902孔附近)为界南北不同，以北呈线性正相关，向南相关性趋势不明显，表明区内具有2期热液成矿：一期为富含以钼为主，伴生铜的热液；另一期为以富铜为主的热液。

(4) 主成矿元素分布特征整体显示出马头铜钼矿床岩浆热源中心位于15线以南，西山岩体深部。成矿流体运移方向呈南南西→北北东、西山岩体深部→浅部、岩体→远离岩体的迁移规律。

图16 南南西—北北东向纵剖面主成矿元素分布图

图17 Mo、Cu、W元素随深度变化曲线

3 Mo、Cu、W等主成矿元素富集机理

3.1 Mo、Cu、W元素迁移形式与沉淀机制

3.1.2 Mo、Cu、W沉淀机制 流体的物理化学条件发生变化，破坏含矿体系原有平衡状态，引起体系中含Cu、W和Mo络合物的不稳定而解体，矿质析出，沉淀成矿。Candela等1984年、黄朋等(2000,2002)、陈小丹等(2011)、杜玉雕(2012)对铜(钼)矿的Mo、Cu及W等元素沉淀机制进行了探讨，认为使铜络合物分解沉淀的主要因素是温度、f(O2)和α(Cl)的降低，以及pH值的升高，其中Cu的分配行为强烈受流体相中Cl-浓度控制影响。而钼络合物分解沉淀不受Cl-浓度影响，其影响因素则主要是温度和f(O2)的降低，以及f(S2)、pH值的升高。马头矿区富含Mo、Cu的流体向岩体顶部、边部运移的过程中，流体温度下降，络合物分解，成矿热液中Mo4+、Fe2+、Cu+、Cu2+、S2-、HS-等离子浓度增大，还原硫质量分数升高，促使Mo4+、Cu+、Cu2+与还原硫结合形成辉钼矿、黄铜矿等硫化物，并在有利的空间沉淀下来。矿石中黄铁矿的广泛存在也表明流体里含有相当的还原硫。通过对矿床矿化与元素分布规律的研究，发现铜、钼矿化主要与硅化(石英脉)伴生产出，这说明H+交代作用对铜、钼沉淀也具有一定的影响。

Candela等1984年实验研究认为，远离岩浆热源中心，因在氧化条件下(岩体磁铁矿质量分数较高)，从岩浆热液体系萃取W进入矿体的效率相对较低，此时W等元素不是斑岩铜钼矿床的正常元素。然而,在还原条件下，根据其晶体-熔体分配特征，W具有不相容元素的行为，Mo的浓度将会降低。当水溶液相出溶时，它将与明显富W的高度分异的熔体相互作用，流体相将会萃取一定量W的富集。马头矿区岩体内部W异常明显，Mo的浓度降低，而远离岩体基本不具W异常，从另一方面反映出富矿溶液处于近岩浆热源的还原条件下。

3.2 主成矿元素富集机理分析

元素富集成矿过程实质上是元素在地球不同圈层、不同相以及不同集合体之间分配的结果。以岩浆为中心的热液矿床，挥发分的出溶和演化对于成矿元素的富集是重要的制约因素(张德会等，2001b)。

马头铜钼矿床区黄铜辉钼矿石少，且铜品位偏低，产生钼矿化超过铜矿化的Mo-(Cu)斑岩型矿化表明，Cu在熔体中明显亏损，不能有效地富集。而黄铜矿石单独富集成矿表明有另外一期富铜、贫钼的热液流体存在，随着流体相中Cl-浓度的升高，形成富含Cu的络合物，这也与Cu、Mo的相关性以9线(ZK902孔附近)为界南北不同，以北呈线性正相关，向南相关性趋势不明显这一特征吻合。

近岩体Mo、W相对富集，远离岩体接触带以Mo相对富集，矿液由岩体向外运移，这与东秦岭栾川三道庄钼钨矿中W、Mo的分布特点类似。一方面是靠近岩浆热源中心的原因；同时，W元素主要在岩体内部富集表明，围岩性质对白钨矿的形成十分重要，镁质围岩(砂岩)不利于钨的沉淀析出，钙质围岩利于白钨矿的沉淀，形成钼、钨矿床(杜玉雕，2012)。故受辉钼矿(黄铜矿)石英脉的发育情况和围岩等因素的影响，白钨矿化在空间上可能存在矿化不均的现象，即出现岩体内部局部达到品位、局部无矿化的情况。

前人对流体包裹体的研究结果表明，矿区的成矿流体属中温、低盐度类型(张遵忠等，2009)，虽然与典型大斑岩型矿床流体性质略有不同(芮宗瑶等，1984)，但与处于江南隆起带东段北缘(与江南过渡带南缘)的东源钨钼矿的矿化特征、流体特征相似。结合马头铜钼矿的矿化分布特征、主成矿元素的赋存状态、分布富集规律的研究认为矿床的主要矿质来源为岩浆热液。马头铜钼矿成矿阶段，矿石中石英的氢、氧同位素特征也反映了成矿流体原始流体来自岩浆本身(宋国学等，2010)(图18)：成矿流体的δDSMOW值范围为-47.305‰～63.902‰，为典型的岩浆水特征，而成矿流体的δ18OSMOW值位于雨水线和岩浆水之间，表明还有外来大气水的加入。

图18 马头铜钼矿流体包裹体δ18O-δD关系图(宋国学等,2010；底图据Hedenquist et al,1994)

随着岩浆演化分异程度的提高，W、Mo、Cu在岩浆热液中不断富集，最终演化为含矿热液。随着构造应力性质的转变，断裂作用导致流体压力释放，使流体的物理化学条件发生变化，破坏含矿体系的平衡，引起体系中Mo、W、Cu络合物的不稳定而解体析出，沉淀成矿。同时，被烤热的地下水沿着花岗闪长斑岩的裂隙及节理向下渗入，一方面萃取围岩中的Ca、W等物质使得W元素迁移、富集；另一方面，通过对流循环与围岩发生渗滤交换作用，形成了硅化和绢云母化等蚀变。随着含矿热液继续演化上升至地表附近，运移到裂隙发育部位，并因为岩浆水与加热的大气降水混合，对成矿流体产生稀释效应，使含矿热液系统不稳定，从而造成大量成矿物质再次析出、沉淀、富集成矿。

综上研究认为，下冲岩体外围—西山岩体深部为岩浆热源中心，具有成矿潜力，值得进一步开展找矿工作。

4 结 论

通过马头铜钼矿的矿化分布特征、主成矿元素的赋存状态及分布富集规律的研究，对马头矿区的主成矿元素迁移、沉淀、富集特点进行了分析。

(1) 马头铜钼矿区主成矿元素分布特征整体显示出马头铜钼矿床岩浆热源中心位于15线以南的西山岩体深部。成矿流体运移方向呈南南西→北北东、西山岩体深部→浅部、岩体→远离岩体的迁移规律。下冲岩体外围—西山岩体深部为岩浆热源中心，具有成矿潜力，值得进一步开展找矿工作。

(2) 马头矿床Cu、Mo、W等金属元素的迁移、沉淀不是某一种因素独立造成的，而是各种物理化学和地质因素共同作用的结果，是不同期次成矿流体产物的叠加。研究区成矿流体至少有2期：一期为富含以钼为主、伴生铜的热液，另一期为以富铜为主的热液。

(3) 岩体内部Mo、W相对富集，远离岩体接触带Mo相对富集表明，一方面是由于靠近岩浆热源，另一方面也反映出围岩性质(钙质围岩)对白钨矿的形成沉淀的影响。故受辉钼矿(黄铜矿)石英脉的发育情况和围岩等因素的影响，白钨矿化在空间上矿化不均。

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Distribution and enrichment mechanism for Matou copper-molybdenum deposit in Anhui

CHENXue,MAChun,LIURong-fang

(East China Geological Exploration Bureau of Nonferrous Metals in Jiangsu Province, Nanjing 210007, China)

Matou copper-molybdenum deposit was one of the few general exploration deposits in Chizhou section of Jiangnan transitional zone, and its molybdenum resources reached medium-sized. According to mineralization distribution characteristics, the analysis results of six drilling of ore-forming elements, and in combination with microscopic identification and observation, the authors thought that the magmatic heat centre of Matou copper-molybdenum was located in the deep of Xishan rock mass, south of the prospecting line 15. The directions of ore-forming fluid migration were characteristic of SSW to NNW trend, from deep to shallow of Xishan rock mass, from rock mass center to the distant place. Metals such as Cu, Mo, W migration, precipitation and enrichment were caused by the combination of various physical and chemical and geological factors. The ore-forming fluids were at least of two phases, one period for rich was given priority to molybdenum associated with hydrothermal copper, the other was given priority to copper-rich hydrothermal fluid.

Ore-forming element; Enrichment mechanism; Mineralization characteristics; Matou Cu-Mo deposit; Chizhou, Anhui

10.3969/j.issn.1674-3636.2014.04.575

2013-11-04；

：2014-02-10；编辑：侯鹏飞

国土资源部老矿山深部及外围找矿项目“江苏省宁芜北段东带矿山密集区深部铁矿战略性勘查”(1212011220681)

陈雪(1982— )，女，工程师，硕士，矿产普查与勘探专业,从事矿产普查勘探工作，E-mail：chen553xue@163.com

P618.41；P618.65

：A

：1674-3636(2014)04-0575-08