江西宝山铜多金属矿床控矿因素及成因探讨*

2015-01-01曾庆权龚良信李永明雷天浩胡文洁

铜业工程 2015年2期

曾庆权，龚良信，沙珉，李永明，雷天浩，胡文洁

（江西省地质调查研究院，江西南昌 330030）

1 引言

宝山铜多金属矿区位于长江中下游转折端九瑞矿集区北西部［1］，行政区属江西瑞昌市夏畈镇与南阳乡管辖，东距瑞昌15km，南西距武山铜矿约7km。宝山矿区为2011-2014年江西省国土资源厅九瑞地区重点整装勘查评价区之一。前人勘查成果显示九瑞地区武山铜矿、城门山铜钼矿、金鸡窝铜矿、洋鸡山金矿以及东雷湾、铜岭、丁家山、宋家冲、邓家山、通江岭等一批具有经济开采价值的矿床（点），均位于区内雁列式线型褶皱的向斜盆地内，多与上石炭统黄龙组碳酸盐岩及燕山期岩浆岩密切相关［2］。翟裕生等与钟良水等［3-4］指出九瑞矿集区层状矽卡岩矿体、层状块状硫化物矿体主要出现于石炭系、二叠系和三叠系碳酸盐岩的地层，以石炭系为主，并将其总结为九瑞矿田构造的“三层结构”模式。宝山铜矿床为九瑞矿集区首个在界首—大桥背斜核部奥陶系碳酸盐岩与志留系泥质砂岩构造面新发现的，达中型以上规模的“斑岩—矽卡岩—热液充填型”铜多金属矿床。宝山铜多金属矿床的发现，表明奥陶系碳酸盐岩亦是九瑞地区矽卡岩型矿体的有利产出部位，改变了以往九瑞矿集区背斜核部矿床规模小的观点，同时也是对翟裕生等与钟良水等［3-4］总结的九瑞矿田构造“三层结构”模式的补充与完善。因此，宝山铜床勘查成果的及时总结以及相关研究性工作的开展，尤其是控矿因素的探讨，对于宝山矿区，乃至整个九瑞矿集区背斜核部地段找矿思路的开拓、找矿方向的重新认识，具有较好的借鉴意义。为此，笔者试着结合前人已有的研究成果，深入探讨宝山矿床控矿因素及矿床成因，以期推动宝山矿区与九瑞矿集区下阶段找矿突破工作的进展。

2 区域地质特征

九瑞矿集区地处长江中下游，属下扬子地台褶带，早古生代—三叠纪坳陷区（即下扬子断陷带）中部［1-5］，宝山矿区位于九瑞矿集区北西侧界首—大桥背斜核部（图1）。区域地层可分为基底与盖层，基底主要由中元古代双桥山群变质砂岩、千枚岩组成；盖层由震旦系—第四系，除了中泥盆统、下石炭统、上三叠统、侏罗系外均有［6-7］。奥陶系地层岩性以白云质灰岩、灰岩、白云岩为主；志留系为泥岩夹砂质页岩和砂岩夹粉砂岩；上泥盆统为含砾石英砂岩，砂岩，中石炭、二叠系、三叠系为碳酸盐岩；第四纪松散沉积物分布于中一东南部江河湖滨（图1）。石炭系、二叠系和三叠系碳酸盐岩与成矿关系密切相关［2］。九瑞地区历经多次构造岩浆，形成了褶皱系及断裂构造。区内断裂构造发育，主要有北东东向、北东向，其次为北西向，两组构造的交汇部位构成的菱形网格结点，是已发现的九瑞矿集区内矿体聚集的主要部位［4］。褶皱系轴向NEE向，自北至南依次为邓家山一通江岭向斜→界首一大桥背斜→横立山一黄桥向斜→坳下一丁家山背斜→乌石街一赛湖向斜→长山一城门湖背斜［6］。

图1 长江中下游九瑞矿集区地质简图（据毛景文等［1］修改）

九瑞地区的岩浆活动比较发育，主要活动时期是燕山期，以浅成侵入岩为主。喜马拉雅期有少量基性岩脉或火山喷发，在第三纪地层中见到了具气孔杏仁构造以及流动构造的玄武岩。燕山期岩浆活动集中在138.2±1.8Ma～149.2±2.7Ma之间［5］，与矿集区内多金属矿化有关的岩浆岩为高钾钙碱性侵入岩系列，属于I型花岗质岩类［8-9］，部分学者称其为埃达克质岩石［10］。九瑞地区岩浆岩常呈岩株、岩枝、岩墙和岩脉状产出，岩体主要产于褶皱的翼部，接触围岩多为石炭系—三叠系地层，仅少数产于褶皱轴部的奥陶系—泥盆系地层中。九瑞地区侵入岩沿北西西向基底断裂上侵，呈等距性出露；其它脉状岩体受北东东向断裂和层间破碎带控制，多呈单脉状、分支脉状或透镜状产出，可见石英闪长玢岩穿插花岗闪长斑岩的情况，规模大小不等，长数百米至数千米，多沿地层间不整合面及层内薄弱面贯入式侵位，与组成复式褶皱带的地层的走向一致，构成了区内的次级构造—岩浆—成矿带。已有的研究将其划分为五组，自北西向南东有：（l）东雷湾通江岭构造岩浆成矿亚带；（2）宝山夫山构造岩浆成矿亚带；（3）宋家湾武山构造岩浆成矿亚带；（4）大浪洋鸡山丁家山构造岩浆成矿亚带；（5）长山城门山构造岩浆成矿亚带，其中宝山铜多金属矿床位于宝山一大桥花岗闪长斑岩亚带［2-5］。燕山期岩浆岩以花岗闪长斑岩和石英闪长玢岩为主，与成矿关系密切的也正是这两种侵入岩。另外石英斑岩、花岗细晶岩、闪长岩、辉绿岩及煌斑岩脉也有分布，其中较大的城门山岩体边部是花岗闪长斑岩，中央是石英斑岩的复式岩体。这些岩浆岩主要为燕山早期的中酸性侵入岩，侵入顺序上大致为花岗闪长斑岩→石英闪长玢岩→石英斑岩。其中花岗闪长斑岩是区内最主要的成矿母岩。

3 矿区地质特征

宝山矿区位于九瑞矿集区北西部，属瑞昌市夏畈镇与南阳乡管辖。区内出露的地层自老至新有奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系及第四系地层（图2）。地层走向总体为北东东，倾向以界首—大桥背斜核部为界，其南侧地层总体倾向南～南西，倾角25°～45°；北测地层总体倾向北～北东，倾角50°～70°，局部倒转。奥陶系地层呈北东东—南西西向分布于矿区中北部，构成宝山—大桥背斜核部；志留系地层在矿区南、北侧均有出露，以南侧为主；石炭系、泥盆系、二叠系地层分布于矿区南部。

宝山矿区奥陶系地层为灰色厚层状灰质白云岩、白云质、白云质灰岩，自老至新可划分为4个组，即仑山组（O1l）、红花园组（O1h）、汤山组（O2t）、汤头组（O3tt）；志留系地层为泥质粉砂岩、细砂岩、页岩，局部角岩化，由老至新划分为5个组，即梨树窝组（S1l）、殿背组（S1d）、清水组（S1q）、坟头组（S2f）、茅山组（S2m）。泥盆系、石炭系地层在宝山矿区均只出露一个组，分别为上泥盆统组观山组（D3g）(原“五通组”)与上石碳统黄龙组（C2h）。观山组（D3g）为石英砂岩、含砾砂岩、长石石英砂岩夹砂质页岩，其与下覆地层志留系茅山组（S3m）呈平行不整合接触关系。黄龙组（C2h），与观山组呈断层（F8）接触。二叠系地层仅出露栖霞组（P1q）和小江边组（P2x）。栖霞组（P1q）灰黑色含沥青质、泥质和燧石条带灰岩；小江边组（P2x）灰黑色瘤状灰岩、钙质页岩及炭质页岩夹灰岩。其中与成矿密切相关的为志留系梨树窝组（S1l）、殿背组（S2d），奥陶系汤山组、汤头组，泥盆系观山组（D3g），石炭系黄龙组（C2h）。

矿区褶皱、断裂构造发育。界首—大桥背斜横穿矿区；区内断裂根据走向可分为三组：北东东向（包括近东西向，F3、F4、F7、F8、F13、F14、F15）、北东向（包括北北东向，F1、F10、F11）、北西向断裂（F2、F12）。

区内岩浆活动受北东及近东西向构造控制，在宝山村一带由下而上为由南向北呈“Y”字型上侵。宏观上主要呈岩脉、岩瘤、岩株、岩墙产出；包括仙姑台岩体、夫山岩体、宝山岩体、铜岭岩体、开荒咀岩体。除仙姑台岩体岩性为斜长细晶岩外，其余岩体岩性均为花岗闪长斑岩。

图2 宝山矿区地质简图

4 矿体特征

4.1 矿体形态、产状、规模

矿区主要发育有三种矿体类型，分别为斑岩型矿体、矽卡岩型矿体和角岩化泥质粉砂岩中的热液充填型铜多金属矿体。矿体主要以细脉—浸染状、脉状金属硫化物石英脉的形式赋存于斑岩、矽卡岩，呈似层状、透镜状产出（图3），少量以金属硫化物石英脉的形式赋存于角岩中，呈透镜状产出。各主要矿体的形态、产状和规模等特征见表1。

4.2 矿石类型

根据矿石构造进行分类主要有脉状、细脉浸染状矿石，次要类型为角砾状与块状矿石。

依据矿区主要有用矿物及组合对矿石进行分类，主要类型有黄铜矿矿石、黄铜矿—辉钼矿—矿石、辉钼矿矿石、自然金矿石等；次要类型为黄铜矿—黄铁矿矿石、辉钼矿—黄铁矿等。

根据矿石有用组分进行分类主要有铜矿石、钼矿石、铅锌矿石、铜（钼）矿石或钼（铜）矿石、铜金矿石等。

金属矿物以黄铜矿、辉钼矿、自然金、辉银矿、黄铁矿为主，次为铜蓝、孔雀石、蓝矾、赤铜矿、磁铁矿、褐铁矿、针铁矿等；非金属矿物以长石、石英、角闪石、石榴子石、透辉石、蛇纹石、绿泥石为主，次为绿帘石、透闪石、黑云母、钾长石、绢云母等（图4）。

4.3 围岩蚀变

矿区蚀变种类较多，自岩体至围岩显示出钾长石化→青盘岩→黄铁绢云岩化→蛇纹石、石榴子石、透辉石矽卡岩化→角岩化的蚀变特征，硅化贯穿于整个过程（图3）。与成矿关系密切相关的以钾长石化、矽卡岩化、硅化为主，次为角岩化。

图3 宝山矿区47号勘探线剖面图

图4 宝山矿区典型岩矿石照片

表1 宝山铜多金属矿各主要矿体形态产状和规模一览表

岩浆的侵位导致热接触围岩蚀变形成汤头组、汤山组碳酸盐岩大理岩化，梨树窝组、清水组、殿背组砂页岩形成发生角岩化。其中矽卡岩化根据矿物组合主要可分为石榴石子石矽卡岩化、透辉石矽卡岩化、蛇纹石矽卡岩化。钾化以钾长石化为主，常分布于相伴产生，常以钾长石+石英+黄铜矿+黄铁矿的矿物组合形式形式产出于石英脉细脉两侧。

5 控矿因素及矿床成因

5.1 地层控矿因素

宝山铜多金属矿体沿志留系泥质粉砂岩与奥陶系碳酸盐岩之间的构造滑脱面展布。中奥陶统汤山组（O2t）与上奥陶统汤头组（O3tt）碳酸盐化学性质活泼易与含矿热液发生化学反应而导致成矿元素沉淀，并且由于CaCO3的颗粒表面的吸附物质，逐渐使孔隙阻塞，影响元素扩散迁移，因此元素的迁移受到限制而沉淀。当燕山期岩体中酸性岩体侵位于此界面与奥陶系碳酸盐岩发生接触交代反应极易形成矽卡岩、矽卡岩型矿体。下志统梨树窝组（S1l）、殿背组（S1d）、清水组（S1q）与中志留统坟头组（S2f）泥质粉砂岩、页岩、含砂质泥岩，透水性差、密封性好，经热蚀变发生角岩化后岩石更致密、密封性更好，从而充当构成成矿有利于的天然地球物理障和地球化学障，成为含矿流体的良好隔挡层，即矿液的盖层保证含矿流体的封闭性，促使成矿元素具有足够的时间分异富集沉淀，并形成明显的蚀变现象。

5.2 构造控矿因素

深大断裂不仅控制了岩浆活动，而且对成矿起着控制作用，控制了矿产的区域分布及成矿远景区，区域深大断裂与次级断裂交汇部位，往往是成矿的最佳部位。九瑞矿集区几乎所有已知的矿床（点）均位于北东东向断裂系与北西—北北西断裂（裂隙）带、北东—北北东向褶断带交叉菱形网络结点位置，矿床规模较大，矿床类型也较复杂，形成了“多位一体”矿床（如武山铜矿床、城门山铜矿床）。

宝山矿床受北东向断裂F1与北西向断裂F2断裂控制。宝山—夫山铜多金属调查评价区与大型断裂（长江深断裂）相伴生的次级构造较发育，如评价区内的F1断裂就是整个矿区内的导矿构造，而F2断裂及其次级断裂、裂隙则是良好的容矿构造，后期的热液和岩脉沿构造薄弱部位充填交代，在合适的位置形成铜多金属矿体。

5.3 岩浆岩控矿因素

楼法生等［11］LA-ICP-MS锆石 U-Pb测年结果显示，宝山矿区内至少存在3次岩体侵位事件：140～143Ma、133～137Ma、123Ma，形成了两条构造岩浆岩带：一条为侵位于宝山—大桥背斜核部的“仙姑台—夫山”构造岩浆岩带，包括仙姑台岩体、夫山岩体；另一条为侵位于背斜南翼的“宝山—铜岭—开荒咀”构造岩浆岩带，自西至东依次包括宝山岩体、铜岭岩体、开荒咀岩体。140～143Ma侵位的燕山早期第二阶段第一期次中粗粒花岗闪长斑岩体，既与陈志洪等［5］对宝山岩体(10JR-22)LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年143.6±1.2Ma相似，又与整个九瑞地区其他矿床（如城门山、武山、洋鸡山、丁家山、东雷湾等）成矿斑岩体年龄一致。而本矿区已发现的含矿岩体—宝山晚期岩体的结晶年龄为136.8±0.6Ma［11］，较整个九瑞地区其他矿床（如城门山、武山、洋鸡山、丁家山、东雷湾等）成矿斑岩体年龄稍晚。宝山晚期花岗闪长斑岩体，为壳幔混合的产物，其为斑岩型、矽卡岩型铜多金属矿的形成提供了热源、物源。幔源岩浆的加入增强了气液活动的强度，同时也可能还改变其含矿气液的性质，从部分浆混体中基性端元的研究指示它偏碱性，很可能它携带的流体也偏碱性，它的加入使流体的活泼性增加，使流体萃取和运移矿质的能力大大增强，流体系统的规模大大增加。楼法生等［11］指出宝山晚期含矿岩体Cu、Mo、Ag、Pb、Zn等含量较高，其中Au、Cu、Mo含量远高维氏平均值，Au含量在矿区各岩体最高，为地壳丰度值的74-388倍，是成金的有利岩体。Cu、Mo在宝山岩体第二次侵入体中，分别高于地壳丰度值的3～7与4～40倍，是铜和钼成矿的有利岩体。Ag含量在各岩体高于地壳丰度值的1～6倍。W含量在各岩体高于丰度值的2～4倍，进一步表明宝山晚期花岗闪长斑岩为宝山矿区成矿岩体。

5.4 矿床成因

宝山矿区奥陶系碳酸盐与志留系泥质砂岩构构造界面是九瑞地区继“五通面”（五通组与黄龙组构造界面）块状硫化物铜矿体的又一有利成矿界面。矿床由斑岩型、矽卡岩型和角岩化泥质粉砂岩中的热液充填型铜多金属矿体所组成。斑岩型矿体呈细脉—浸染状的形式赋存于花岗闪长斑岩；矽卡岩型矿体以呈浸染状和细脉—网脉状分布于花岗闪长斑岩与汤头组、汤山组碳酸盐岩接触带的蛇纹石、石榴子石、透辉石矽卡岩及围岩中；角岩化泥质粉砂岩中的热液充填型矿体呈细脉状产出于梨树窝组与殿背组泥质砂页岩中。自宝山晚期花岗闪长斑岩至围岩总体表现出钾长石化→青盘岩→黄铁绢云岩化→蛇纹石、石榴子石、透辉石矽卡岩化→角岩化的蚀变特征，其中硅化伴随于每个蚀变带，这与典型斑岩—矽卡岩型矿床的蚀变特征相似［12-13］，指示出宝山花岗闪长斑岩为宝山矿区矽卡岩型矿体的成矿母岩。花岗闪长斑斑与志留系泥质粉砂岩接触具有较为明显的角岩化与脉状、网状硅化，矿石矿物黄铜矿、辉钼矿等主要以细脉状、浸染状的形式产出于石英脉中及两侧。

宝山矿床三类矿体的地质特征表明，它们成因上存在联系，成矿作用主要受控于宝山晚期花岗闪长斑岩，只是成矿物质聚集沉淀的空间位置存在区别，属构造—岩浆岩“三位一体”的成矿机制，即矿体赋存于斑岩、矽卡岩、角岩化泥质粉砂岩中所形成的“斑岩—矽卡岩—热液充填”复合型铜多金属矿床。

6 结论

（1）宝山矿区的地层、构造、岩浆岩等成矿地质条件均对形成斑岩—矽卡岩型铜多金属矿的形成十分有利。宝山晚期花岗闪长斑岩为成矿母岩，奥陶系碳酸盐岩易于形成矽卡岩及矽卡岩型矿体，志留系泥质泥质粉砂岩、页岩、含砂质泥岩为成矿有利盖层，促使成矿元素具有足够的时间分异富集沉淀。区内北东向F1断裂与北西向F2断裂断裂为导岩、导矿、容矿构造。

（2）成矿岩体为宝山晚期花岗闪长斑岩，自岩体至围岩总体表现出钾长石化→青盘岩→黄铁绢云岩化→蛇纹石、石榴子石、透辉石矽卡岩化→角岩化的蚀变特征，其中硅化伴随于每个蚀变带，铜多金属矿化主要出现了钾长石化、矽卡岩化、角岩化蚀变带中。

（3）九瑞地区奥陶系碳酸盐与志留系泥质砂岩是继“五通面”块状硫化物铜矿体的又以有利成矿界面。

（4）宝山铜多金属矿床，属构造—岩浆岩“三位一体”的成矿机制，即矿体赋存于斑岩、矽卡岩、角岩化泥质粉砂岩中所形成的“斑岩—矽卡岩—热液充填”复合型铜多金属矿床。