银山铜铅锌矿九区北山区深部矿床地质特征

2014-11-21胡金山刘金刚赵立民张广明胡福林刘盛祥张志辉

东华理工大学学报(自然科学版) 2014年4期

胡金山，刘金刚，赵立民，张广明，胡福林，刘盛祥，张志辉

(1.江西有色地质勘查四队，江西景德镇333001;2.江西铜业集团银山铅锌矿，江西德兴334200)

1 区域地质

银山铜铅锌矿区属我国重点金属成矿区带之一的长江中下游成矿区带。位于江南台隆与钱塘坳陷衔接部位(图1)，德乐中生代火山盆地北北东的窄长边缘，受赣东北深大断裂和乐安江深大断裂所挟持。区内地质构造复杂，火山活动频繁，成矿地质条件优越，东、东南方向分别与德兴斑岩铜矿田和金山金矿田毗邻。

矿区及其北西侧，广泛出露中元古界双桥山群地层，其上零星分布有上古生界和中生界的沉积盖层，由北西向南东从老到新依次分布有登山群、震旦系、古生界和中生界地层。

区域地质构造复杂，受台隆基底构造与深大断裂带活动所制约，褶皱发育，大的断裂纵横交错，为岩浆侵入和成矿创造了有利条件。

区域内岩浆活动频繁，具多期次、多系列、多形式等特点。岩浆岩从酸性-基性-超基性均有分布。岩浆岩的时代很广泛，从晋宁期到喜山期均有，尤以燕山期花岗岩最为发育。矿区燕山早期火山-次火山活动强烈，发育西山破火山口机构，形成了爆破角砾岩和成矿有关的英安斑岩脉、石英斑岩脉等，其中火山口近侧产出的英安斑岩脉与铜金矿化关系密切，远离火山口侧单独或与石英斑岩脉接触带联合控制的铅锌银矿化。

2 矿区地质

银山铜铅锌矿区依矿种空间位置及产状的不同，由北往南分为九区、西山、银山西和北山、九龙上天、银山6个区，前3个区为铜，后3个区为铅锌。各区段矿床定位受银山背斜轴部断裂带及两翼旁侧层间破裂带和潜火山岩脉联合控制，面积约4.36 km2。

矿区目前探明资源储量矿石量22 751.99 万t，主矿产铜130.40 万t、共生铅43.95 万t、共生锌83.70 万t、伴生金130.49 t、伴生银3394.35 t、伴生硫1836.59 万t。

2.1 地层

九区、北山区深部是指采矿证下界标高-420 m 以下到-1 200 m 标高(北山区为-750 m)之间的部分，均分布在银山背斜北西翼近轴部位，地层为中元古界双桥山群第四段，主要是绢云母千枚岩、石英绢云母千枚岩和凝灰质千枚岩，片理发育。仅在九区西段出露侏罗系上统鹅湖岭组，不整合覆盖在双桥山群之上，主要是沉积砾岩和火山碎屑岩、火山熔岩。

图1 银山铜铅锌矿大地构造位置Fig.1 The geotectonic position of Yinshan copper-lead-zinc deposit

2.2 构造

受银山矿田基本构造格架银山背斜，西山破火山口，背斜轴部断裂带及其旁侧派生破裂带制约，由于九区、北山区紧靠银山背斜轴部北西翼，旁侧派生近东西向层间破裂带发育。

九区沿层间破裂带充填英安斑岩脉和一组平行脉状铜矿体，北山区沿层间破裂带充填石英斑岩脉和一组平行脉状铅锌矿体。

2.3 火山岩及火山活动

矿区内火山岩均为燕山早期第三阶段的火山碎屑岩、熔岩、次火山岩和爆破角砾岩，次火山岩有英安斑岩、石英斑岩及安山玢岩，同位素年龄143 ～175 Ma。

(1)英安斑岩(3#)分布于九区中心部位，呈近东西向陡倾岩墙，长1 050 m，宽20 ～130 m，延深1 200 m以上。岩石呈浅紫红色致密块状，斑晶为斜长石、石英一般受熔蚀，基质为长英质，含浸染状黄铁矿、黄铜矿，近侧发育隐爆角砾岩和隐爆裂隙。九区铜矿体均产在3#英安斑岩体南、北两侧外接触带中，与铜金矿化关系密切。

(2)石英斑岩(5#)分布在银山背斜断裂带上盘，产在北山区的东部，平面上呈“蝌蚪”状，垂向上为“﹁”形，向北陡倾，长60 ～100 m，宽1 ～50 m，延深远大于延长。岩石为浅黄绿色块状构造，变余斑状结构，石英斑晶细粒自形，少量黑云母、角闪石，基质为隐晶质的长石、石英，可见细粒浸染状黄铁矿。北山铅锌矿体均产在5#石英斑岩体内外接触带破裂带中，以外接触带为主，与铅锌银矿化关系密切。

矿区内火山—次火山岩由粗火山碎屑岩到熔岩的一套岩石组合。岩性上具过渡的特点，由火山碎屑岩、熔岩、次火山岩、隐爆角砾岩四类岩石组成。岩石成分为流纹质和英安质，化学成分具富钾特点;英安斑岩里特曼指数1.54 ～2.49，属钙碱性系列，石英斑岩0.56 ～1.19，属钙性系列。分异程度相对较高，由酸性-中酸性-中性演化。稀土元素δEu1.51 ～1.21，球粒陨石化后呈右倾斜曲线，反映岩浆是地幔来源及硅铝层物质混染。火山活动演化可分三个旋回，每个旋回有喷溢-侵位-隐爆过程，作规律性演化。次火山岩体本身主要成矿元素Cu，Pb，Zn，Au，Ag 含量比地壳平均含量高出许多倍，是期后热液成矿的母岩。

3 矿床地质特征

本次详查范围为九区和北山区，两区共圈出主要矿体16 条，九区12 条，北山区4 条。

3.1 矿床规模形态

(1)九区矿体。主要产在3#英安斑岩体外接触带的千枚岩、爆破角砾岩、蚀变石英闪长岩和石英斑岩中(杨昔林，2011)。九区矿体受背斜轴和3#英安斑岩体产出状态控制，矿体东西走向上呈反“S”形，-330 m 中段矿体分布状况如(图2)。矿体以东西或北东东走向为主，相互之间平行产出，呈陡立脉状南倾。沿用矿区以往使用的一般工业指标(边界0.2%、工业0.4%)圈连矿体，现圈出S1，N1，N2，N3 四条主矿体及S1-1，S2，S3，S4，S5，S6，N6 和N7 八条次要矿体，矿体长度100 ～820 m，平均厚度3.96 ～33.39 m，以厚脉状矿体为主(S1主矿体为巨厚脉状)，厚度变化系数28.56% ～97.66%、厚度变化较稳定至稳定，各矿体铜品位0.589% ～0. 811%，品位变化系数69. 66% ～159.17%，品位变化较均匀。本次详查资源储量估算最高标高为-230 m(S1 矿体013 线附近)，钻孔控制最低见矿标高为- 1160 m(S1 矿体8 线ZKT802 孔)，主要矿体延深尚未封闭。

S1:分布05 ～013 线，赋存在3#岩体以南外接触带的蚀变千枚岩裂隙和蚀变石英闪长岩网脉状裂隙中。局部跨入3#岩体边缘。矿体长700 m，控制延深815 m，平均延深513 m，厚度0.76 ～133.48 m，平均33.39 m，产状180°∠83°，呈脉状产出，铜金银硫平均品位分别为0.763%，0.572 g/t，4.65 g/t 和6.68%。为九区内规模最大的矿体，铜金属量148466 t。

(2)北山区矿体。北山区位于矿区最北部，北东向银山背斜断裂带北西盘，矿体产在东西向5#石英斑岩所处的一组近东西向层间破裂带中，赋矿围岩主要为绢云母千枚岩，少量为石英斑岩。本次详查编号且作图估算资源储量为10-1，10-2，10-2 支1，10-4 四条矿体，矿体长527 ～1 126 m，矿体平均厚度1. 54 ～3. 11 m，厚度变化系数74. 05% ～118.89%，且沿走向和倾向都比较稳定。矿体形态为薄脉状，沿走向和倾斜呈舒缓波状，北东东走向，总体近于直立，以南倾为主，其中6-11 线间的6、9线沿倾斜方向矿体倾向上部南倾下部偏转为北倾，11 线上部北倾下部偏转为南倾，常见膨大缩小和尖灭再现，这显示容矿构造属压扭性破裂带的特征。矿体由铅锌硫化物脉及其旁侧细脉和浸染状矿化组成，一般与围岩界线清晰，旁侧的浸染状矿化分布不均，与围岩界线不清，需经取样分析才能圈定矿体边界。

图2 九区-330 m 中段各矿体空间展布示意图Fig.2 Sketch map of spatial distribution of orebody on -300 m level of nine districts

10-4:位于10-2 矿体南侧，水平距离约15 ～60 m，赋存于绢云母千枚岩中，矿体形态为陡立的脉状，在脉体中常为透镜状，石英脉体与铅锌矿透镜体交替出现。主体分布在2-12 线之间，在6 ～11 线间-550 m 标高以下见矿厚度明显变薄或无矿，走向延长1 126 m，倾斜最大延深511 m，平均延深404 m，矿体走向变化较大:7 线以东NEE 68 ～82°，以西NEE82 ～86°，倾向NNW 或SSE，倾角84 ～87°，厚度0.67 ～14.96 m，平均3.11 m。矿体铅锌银平均品位分别为 1. 340%，2. 487% 和111.265 g/t。北山区内规模第一大矿体，铅35 682吨、锌66 230 t，银296.3 t。

3.2 矿石类型、矿物成分及结构构造

矿石类型分为九区铜硫金矿石和北山区铅锌银矿石。

3.2.1 矿石成份

矿石化学成份和矿物含量分别如表1，2 所示。

3.2.2 矿石结构、构造

(1)结构

①自形晶结构:黄铁矿、毒砂呈自形晶产出。

②它形晶结构:方铅矿、闪锌矿呈它形晶集合体产出。

③碎裂结构:黄铁矿、毒砂、闪锌矿被压碎呈碎块、碎斑、碎粒，裂纹被脉石充填胶结。

④填隙结构:黄铜矿沿毒砂、黄铁矿粒间充填。

⑤交代显微文象结构:方铅矿交代闪锌矿，在闪锌矿中呈不规则显微文象状。

⑥交代残余结构:黄铁矿被毒砂交代残余在毒砂中，硫砷铜矿呈黄铜矿包裹交代黄铁矿呈残余。方铅矿交代毒砂、闪锌矿呈残余。

(2)构造

①块状构造:由黄铁矿、硫砷铜矿、黄铜矿组成致密块状或方铅矿、闪锌矿、黄铁矿等硫化矿物组成致密块状(叶庆同，1981)。

②浸染状构造:一些黄铁矿、毒砂或一些方铅矿、闪锌矿、黄铁矿呈浸染状分布。

③条纹条带构造:方铅矿、硫锑铅银矿等呈不规则条纹状条带状分布或黄铁矿沿片理呈条纹条带状分布。

④网脉状构造:硫砷铜矿、黄铜矿呈网脉状交代黄铁矿。

⑤脉状构造:闪锌矿、方铅矿呈细脉状或毒砂、石英组成细脉穿切黄铁矿(张德会，1997)。

表1 原矿化学多元素分析结果表Table 1 The chemical analysis results of raw ore /%

表2 矿石矿物含量表Table 2 Table of ore mineral content /%

3.3 蚀变-矿化分带

矿区存在以3#英安斑岩体和5#石英斑岩为中心蚀变-矿化水平分带，垂直分带不明显，蚀变分带特征如图3 所示。

4 矿床成因及矿化富集规律

4.1 成矿物质来源

图3 银山铜铅锌矿区蚀变分带示意图Fig.3 Mineralization and alterzation zoning sketch of Yinshan Cu-Pb-Zn district

双桥山群浅变质岩系之中多层位产出的主要成矿元素Cu，Pb，Zn，Au，Ag 比地壳平均含量高出许多倍，依次分别为12.21 倍、13.98 倍、10.94 倍、11.13 倍、41.72 倍。次火山岩体本身主要成矿元素Cu，Pb，Zn，Au，Ag 含量比地壳平均含量高出许多倍，依次分别为1.07 ～9.96 倍、5.36 ～33.0 倍、6.21 ～12.02 倍、2.05 ～39.0 倍、13.33 ～63.33 倍。说明地层和次火山岩体本身富含成矿物质。从银山矿田同位素样品测试结果，锶、铅、硫同位素结果说明成矿物质部分来自地壳深部或上地幔，部分来自基底地层(黄定堂，2001)。氧同位素显示成矿流体中以岩浆水为主，在成矿过程中逐渐加入了围岩中对流循环的大气降水。碳、硅同位素结果，碳δ18CPDB值为-7.14‰ ～-7.66‰，说明本区碳主要具岩浆从深源带入特征;硅同位素含矿石英脉中δ30Si值为- 0. 1‰ ～ - 0. 2‰，英安斑岩δ30Si 值为-0.7‰，千枚岩δ30Si 值为-0.2‰，石英脉与千枚岩硅同位素组成比较接近，说明石英脉硅主要来自围岩(黄定堂，1998)。上述同位素均说明银山矿田成矿物质具有地层、岩浆双重来源特征。

4.2 成矿期次及成矿阶段

矿床成矿作用分为三个成矿期(杨昔林，2011)，7个成矿阶段(表3)。银山铜铅锌多金属矿床成矿作用经历了一个较长的演化过程，目前能观察到的是火山和次火山热液活动形成的铜金硫矿化期和铅锌银矿化期的六个阶段矿化作用，在此之前应有区域动力变质成矿期。

银山矿床主要为岩浆—火山、次火山热液活动演化所形成的产物，成矿作用开始于基地地层褶皱和火山机构演化形成过程中伴随的剪切动力变形变质作用成矿期，基地地层中的成矿物质初步活化富集于构造破裂带中。燕山早期火山、次火山喷发旋回活动伴随两期6个阶段成矿作用，主要成矿期伴随强烈火山作用第二旋回后期的次火山热液活动而发生，热液早期以铜金硫矿化为特征，称之为铜金硫矿化期(杨子江，1996);热液晚期以铅锌银矿化为特征，称之为铅锌银矿化期(黄定堂，1998)。并因构造活动多次而彼此叠加形成铜铅锌金银的叠加带(万大理，1990)。

在九区和西山3#英安斑岩的接触带及其外侧首先沉淀了铜矿，远离3#英安斑岩体地段形成了铅锌矿。伴随金属与非金属矿物生成的成矿作用在空间和时间上总的趋势是从较高温的黄铁矿-石英-绢云母稳定场，向较低温的方铅矿-闪锌矿-绿泥石-碳酸盐稳定场发展，从而形成了多世代、多阶段矿物共生组合叠加的复杂关系。

表3 成矿阶段划分表Table 3 Metallogenic stage partition table

4.3 矿床成因

4.3.1 成矿作用

矿床成矿作用过程历经了矿质的沉积变质原始集聚，动力变质作用中矿质的活化、迁移和初步聚集，火山-次火山活动岩浆期后含矿热液叠加、富集成矿等一系列过程。

(1)矿质的沉积变质原始集聚。双桥山群第四段为富含火山凝灰物质的原始泥砂质复理石建造，在火山凝灰沉积物质中富含大量的Cu，Pb，Zn，Au，Ag 等元素的矿质。富含火山物质的含矿建造经晋宁期区域变质作用形成浅变质岩系，伴随变质作用产生矿质原始集聚的变质热液，热液在浅变质岩系内部活动溶解围岩中的SiO2，同时把浅变质岩及火山凝灰物质中分散的矿质活化出来，溶入含矿质的溶液，在条件发生变化时含矿质的SiO2热液逐渐沉淀，形成顺板理、千枚理产出的变质分异型石英脉，至此出现区域变质作用过程中矿质的弱矿化(方结平等，2009)。

(2)矿质在动力变质作用中的迁移及初步聚集。动力变质作用使原岩结构构造破坏，形成新生面状组合和含水绿泥石，伴随有矿质的矿化作用。动态重结晶作用也伴有黄铁矿化、硅化、绢云母化和绿泥石化等热液蚀变，动力变质交代作用使剪切带中出现较多的含水矿物和碳酸盐矿物，同时萃取浅变质岩及火山凝灰物质中的矿质，溶入到含SiO2和碳酸盐的流体，由于动力变质变形行为的演化和边界条件的变化，导致动力变质含矿质的流体一起向构造薄弱地带岩石渗透、淋滤，产生伴有黄铁矿化、硅化、绢云母化、绿泥石化的弱矿化。这种迁移聚集作用强度偏弱，只能形成沿顺层破裂带产出的不连续矿化体。

(3)火山-次火山活动岩浆期后热液叠加及富集成矿。矿区燕山早期第三阶段次火山岩英安斑岩、石英斑岩成岩期后带来了大规模的岩浆期后热液矿化蚀变。含矿热液沿一组平行的层间破裂带充填交代沉淀成矿，主要表现为每条矿体中心部位为10 ～60 cm 宽的硫化物矿脉，两侧过度为细网脉状或浸染状矿化。

4.3.2 成因模式

中元古代早期属岛弧环境，地槽沉降沉积了一套巨厚火山沉积复理石建造。晚期晋宁运动Ⅰ幕强烈褶皱回返作用，形成了本区低绿片岩相地层及银山背斜的雏形。晋宁运动Ⅱ幕为矿田动力变质成矿期，动力变形变质带的形成、发展，演变形成了含矿质的变质热液，在破裂带中适当的物理化学条件下矿质沉淀为弱矿化地质体。

加里东至印支运动，为脆性条件下的断裂活动，形成多方向的断裂，为西山火山口的定位提供了基础的断裂构造条件。燕山运动早期以西山火山口为中心喷发形成了侏罗系鹅湖岭组火山碎屑岩、火山熔岩、火山集块角砾岩和矿田内大量分布的次火山岩(143 ～175 Ma)，伴随火山喷发旋回末尾，次火山岩侵入作用岩浆期后热液，沿次火山岩附近的破裂带充填交代成矿，由于火山喷发多旋回性，造成主要成矿期多期多阶段的特点。

银山矿田成矿模式为“海底火山沉积—区域变质动力变质改造—陆相火山、次火山活动期后热液叠加”的成矿过程。火山—次火山活动的发展、演化与银山多金属矿化的形成和发展密切相关，具多期多阶段多因复成特征，矿床成因为受动力变质带控制的火山—次火山岩浆期后热液型铜铅锌多金属矿床。

4.3.3 成矿定位与矿化富集规律

(1)成矿定位

①构造背景:钦杭成矿带赣东北段是一条“穿时”性切入上地幔的深大断裂带，在江南台隆与钱塘台坳接壤的二级大地构造单元边界条件下，其长期发展演化在赣东北段形成了独特的规模巨大的岩浆-次火山热液、动力变质热液两个系列的铜、金矿床，构成了德兴有色贵金属矿集区。

②矿床定位:西山火山口、银山背斜轴部断裂带、两翼次级顺层破裂带密集发育地段，以及围绕成矿英安斑岩和石英斑岩顺层破裂带密集发育地段是矿床定位的直接场所。

③矿体定位:顺层破裂带和特别是围绕成矿英安斑岩和石英斑岩顺层破裂带强应变部位主次剪切破裂面附近是矿液流体运移和储存的有利场所，形成成组多条平行脉状的热液充填交代型铜多金属矿体或铅锌多金属矿体。

(2)矿化富集规律

①主次剪切破裂面是矿化富集的有利场所，一般充填有含铜或铅锌的硫化物大脉。

②紧靠英安斑岩外接触带破裂带是矿化富集有利地段，主矿体贴近英安斑岩体产出。

③矿体内矿化作用受裂隙发育程度控制，靠背斜轴部和火山机构断裂构造裂隙发育部位是富矿产出有利空间，对厚大矿体起着明显控制作用。空间上表现了矿化贫富相间非均匀性。

④片理和裂隙发育处是富矿产出有利部位，片理和成矿期裂隙的发育程度直接控制了富矿体的存在和产出。

⑤石英绢云母化与铜多金属矿化，或黄铁绢英岩化与铅锌多金属矿化呈正消长关系，当蚀变增强时矿化明显富集。

5 结论

5.1 银山铜多金属矿基本特征

成因属银山背斜断裂带格架下中生代陆相火山、次火山期后中低温热液矿床，依据有:

(1)银山背斜断裂带早期直接控制了西山火山口和银山的次火山活动，形成了3#英安斑岩体和5#石英斑岩体，同时间接控制了围绕斑岩体发生的蚀变-矿化空间范围，银山背斜断裂带派生的以顺层为主体的破裂带和火山-次火山活动产生的以继承性为主的构造面，在成矿期又是直接的容矿空间和矿体的定位构造，可见构造与火山-次火山活动相互作用联合控矿，这一特征导致了银山矿田矿体既呈现出分布区段多，矿体条数多，不同走向的矿体多，空间定位相对分散;又呈现出以3#英安斑岩体和5#石英斑岩体为核心，以近东西向和北东向矿体为主，分布相对集中成组平行产出的特征。

(2)成矿物质具有地层、岩浆期后热液双重来源的特点。

(3)主要的蚀变和矿化作用发生在燕山早期第二阶段，即次火山岩形成后的热液活动期。

(4)成矿温度在130 ～425 ℃之间，成矿流体盐度为3.0wt% ～12.5wt%NaCl，成矿压力为100 bar。表明银山矿床主要是由次火山活动期后形成的低盐度成矿热液，沿构造破裂带在近地表的中-低温环境下形成的。

(5)以往研究者从构造背景、地层岩性组成、次火山岩岩石特征、矿床特征等方面论述银山矿床的成矿地质特征与毗邻典型的铜厂斑岩铜矿有许多相似之处，推测铜厂成矿深度稍大因而以铜为主，没有铅锌矿体，但它们可能代表了一个完整的，形成深度不同的斑岩铜矿成矿体系，并分别称之为“银山式”和“铜厂式”矿床。

(6)通过本次深部详查，认为九区深部和铜厂矿床两者是与同一期源岩浆有关的同一类型的矿床，即次火山斑岩型矿床，二者深部可能相连为同一个大基岩。

(7)本次深部勘查九区既有大脉-细脉型铜矿体，也有细脉浸染型矿化，主产于英安斑岩外侧蚀变千枚岩中。统计九区37个钻孔，矿石类型往深部多为细脉浸染型铜矿，蚀变为石英-绢云母化，且编录过程中无铅锌矿体出现，可见九区深部与铜厂矿石类型相似性增强。