格陵兰东部Jameson Land盆地铜多金属矿床地质特征与成因

梁　刚，潘家永，曹双林

(东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室，江西南昌330013)

格陵兰东部Jameson Land盆地铜多金属矿床地质特征与成因

梁刚，潘家永，曹双林

(东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室，江西南昌330013)

摘要：研究区位于格陵兰东部成矿带Jameson Land盆地，盆地内已发现铜、铅、锌等多种矿产资源。对研究区矿床地质特征研究表明,铜、铅、锌等金属地表矿化特征明显、矿化强度大、分布范围广、矿化层位厚度大，具多赋矿层位、多矿化类型的特点，且矿化主要受上二叠统Foldvik Creek组(FC组)灰岩和下三叠统Pingo Dal组(PD组)砂砾岩控制，具备形成大型甚至超大型Cu-Pb-Zn矿床的条件，找矿潜力巨大。在详细研究矿体地质特征、矿石特征的基础上，对矿床成因进行了讨论，为研究区找矿提供了理论依据和思路。

关键词：矿床地质；矿体地质；矿床成因；找矿方向；Jameson Land盆地；格陵兰东部

0引言

格陵兰是全球重要成矿带之一，Jameson Land盆地位于成矿带东部，盆地范围内已发现丰富的矿产资源，其中包括Cu、Pb、Zn、Au、REE、Mo、W等(梅燕雄等，2009；李九玲等，2013)。近年来，在该区开展了较系统的地质及找矿工作，积累了较丰富的地质矿产资料，认为有找矿价值。根据地质调查及化探测量，已在研究区发现数十条铜矿(化)体。本次研究主要通过野外地质调查对矿床地质特征及找矿方向进行探讨，以期进一步推动该地区的找矿勘探工作，为生产和科研提供依据，实现找矿工作的重大突破。

1区域地质概况

Jameson Land盆地是格陵兰东部地区一系列沉积盆地之一，是一个近南北向的泥盆纪断陷盆地。盆地呈椭圆形，近南北走向，长度约400 km，宽度200～250 km，面积约13 000 km2。中泥盆世由于受左行平移断裂运动的驱动，加里东期造山带开始出现拉张和塌陷，Jameson Land盆地在泥盆纪之后地壳逐渐变薄，拉张断陷盆地逐渐形成(Larsen et al,1991；Surlyk,1991)。盆地基底为一系列下古生界—前寒武系的变质岩，盆地主要沉积晚古生代陆源碎屑沉积岩和海相碳酸盐岩，中生代沉积海相碎屑沉积岩。古新世(早第三纪)玄武岩在盆地以北400 km处有小规模出露(Larsen,1988；Surlyk,1990；Larsen et al,1992)。古新世之后，呈线状展布的一系列碱性侵入岩沿格陵兰东部海岸线分布，该碱性侵入岩带穿越Jameson Land盆地西北端，在此区域已发现脉型铅锌矿床和超大型斑岩钼矿床(Nielsen，1987)(图1)。

图1　Jameson Land 盆地区域地质图(据丹麦地质调查局，1986)1-古近纪侵入岩；2-古近纪玄武岩；3-上侏罗统—下白垩统；4-侏罗系;5-三叠系；6-上二叠统；7-下二叠统—石炭系；8-泥盆系；9-下古生界—前寒武系基底；10-俯冲断层Fig.1　Regional geological map of the Jameson Land basin in Eastern Greenland(after the Geological Survey of Denmark,1986)

2矿床地质

2.1　地层

矿区范围内主要发育地层有晚古生代泥盆系、上二叠统Foldvik Creek组(FC组)和中生代三叠纪Wordie Creek组(WC组)、Pingo Dal组(PD组)、Gipsdalen组(G组)、Fleming Fjord组(FF组)，区内三叠纪地层累计厚度超过1 500 m，矿体主要赋存在FC组灰岩和PD组砂(砾)岩中(图2、表1)。

2.2　构造

矿区内主要构造为断裂构造，按其断裂的方向大致可分为北东向、南北向、北西向、近东西向4组，与成矿有关的构造为北东向的F1破碎带，认为破碎带是容矿、控矿构造(图2)。

2.3　岩浆岩

在研究内未发现大规模的岩浆活动，仅在矿区内多处发现煌斑岩和辉绿岩脉。岩脉走向近北—南向。厚约1～5 m，地表延伸长度10～50 m至数百米不等。此外，在Buch Bjerg山见2条粒玄岩墙，大致平行状呈北北西向侵入于三叠系中，地表出露长900～1 000 m，厚约70 m。在所有这些岩脉及其蚀变带中均未发现明显矿化异常(图2)。

2.4　蚀变

研究区FC组灰岩Cu-Pb-Zn矿(化)体的近矿围岩蚀变类型主要有硅化、碳酸盐化、重晶石化。除上述3种围岩蚀变类型外，矿石表生、次生变化十分发育，主要有孔雀石化、蓝铜矿化、褐铁矿化、赤铁矿化等。PD组砂砾岩除矿石中通常发育由于含铜矿物受到表生、次生氧化作用形成的孔雀石化等次生蚀变现象外，矿石及围岩未见明显的构造改造和热液蚀变现象。破碎带内发育硅化、碳酸盐化及重晶石化等蚀变。

3矿体地质特征

研究区矿化元素为Cu、Pb、Zn，现已发现“两层一带”铜矿(化)体，即层控碳酸盐型铜(铅锌)矿化体、层控砂砾岩型铜(铅锌)矿化体和构造破碎带型铜(铅锌)矿体(图2)。

3.1　层控碳酸盐型铜(铅锌)矿化体

分布于Devondal南部矿区、Quensel Bjerg矿区上二叠世上部FC组灰岩中，矿体形态多呈层状、似层状、透镜状，且严格受层位控制(图3a、b)。含矿灰岩通常具有中厚—薄层状构造、泥晶结构、粒晶或亮晶结构、砂屑结构、生物碎屑结构。围岩岩性主要包括砂屑生物碎屑灰岩、砂屑微晶-泥晶灰岩和砂屑亮晶灰岩。

矿石构造包括层状构造、块状构造、结核状构造、晶洞构造、环带状构造、角砾状构造和脉状构造。其中的金属矿物种类较为繁多，有黄铜矿、辉铜矿、硫砷铜矿、蓝铜矿、孔雀石、砷铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿等。脉石矿物除了原岩的矿物组成外，主要包括方解石、石英和重晶石。

含铜金属硫化物有3种赋存形式。

(1) 含铜金属硫化物以星散状、浸染状或结核状、圆豆状散布于灰岩中。这种赋存形式普遍发育于所有矿化地段的灰岩中，然而，不同地段的富集强度，密集程度、金属硫化物颗粒或圆豆状金属硫化物集合体大小存在差异。以这种形式赋存的硫化物晶体形态通常为不规则或无定形状，Cu、Pb或Zn元素的含量存在较大的不均匀性(图4a、b)。

图2　Jameson Land盆地东部矿床地质图(据钱国华等，2013)1-第四系；2-下侏罗统粗、细粒砂岩和页岩；3-上三叠统泥岩、砂岩和长石砂岩，海洋灰岩，红褐色泥岩和砂岩、杂色砂岩和泥岩，石灰岩夹层的叠层石；4-中三叠统膏灰色、红棕色砂岩和泥岩；5-下三叠统红色或灰色砂岩、长石砂岩，粉红色砾岩、长石砂岩和砂岩；6-下三叠统灰色层状、板状砂岩和粉砂页岩；7-二叠系石灰岩、暗粉砂质页岩、化石石灰岩和砂岩；8-二叠系砾岩、长石砂岩、砂岩和粉砂岩；9-中泥盆统红绿带状粉砂岩、灰色砂岩；10-粒玄岩墙和基石；11-断层；12-地质界线；13-矿体;14-矿权区、工作区Fig.2　Map showing deposit geology in the Eastern Jameson Land basin(after Qian et al, 2013)

(2) 含铜金属硫化物赋存于灰岩的晶洞之中。其主要特点是金属硫化物，如方铅矿、闪锌矿以及黄铜矿等含铜金属硫化物与重晶石共生于灰岩中的晶洞之中。金属矿物晶体通常完好且颗粒度较大，重晶石一般产于晶洞壁上，而金属矿物则通常产于晶洞的中心部位(图4c)。

(3) 含铜金属硫化物以脉状充填形式产出、即铅锌矿、方铅矿及含矿金属硫化物以脉状形式产出。依据脉石矿物成分，脉体类型包括石英脉、碳酸盐脉、石英+碳酸盐脉3种，脉体中往往共生重晶石。在产状上，上述脉体通常具有切层特征(图4d、e)。

3.2　层控砂砾(页)岩型铜(铅锌)矿化体

分布于Devondal南部矿区、Kassen矿区下三叠世Pingo Dal组(PD组)上段和下段的砂(砾)岩中，矿石类型为砂(砾)岩型铜矿石，呈层状分布(图3c)。砂岩型矿石的金属矿物组成相对简单，主要有黄铜矿、辉铜矿、铜蓝、孔雀石、蓝铜矿、方铅矿、黄铁矿等。脉石矿物除长石、石英、岩屑外，还可见碳酸盐矿物，后者多以胶结物形式，或与金属矿物共存于碎屑颗粒之间。

表1　Jameson Land盆地二叠纪—三叠纪岩性特征及矿化分布

图3　Jameson Land盆地铜多金属矿床矿化露头(a) 灰岩型方铅矿化；(b) 灰岩型铜矿化；(c) 砂岩型铜矿化；(d) 破碎带型铜矿化Fig.3　Photos showing mineralized outcrops of the copper-polymetallic deposit in the Jameson Land basin(a) Limestone-type galenitization；(b) Limestone-type copper mineralization；(c) Sandstone-type copper mineralization；(d) Fracture zone type copper mineralization

图4　Jameson Land盆地铜多金属矿床含铜矿物赋存形式(a为反光镜照片，b—g为背散射图)(a) 方铅矿、闪锌矿呈星散状分布于碎屑颗粒之间；(b) 方铅矿、黄铜矿、硫砷铜矿呈集合体状分布于碎屑颗粒之间；(c) 闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿、重晶石共生于灰岩晶洞中；(d) 闪锌矿、方铅矿、黄铜矿与方解石、石英共生；(e) 黄铜矿、方解石脉被石英脉穿切；(f) 铜蓝赋存在碎屑颗粒之间；(g) 辉铜矿与石英、碳酸盐共生　1-辉铜矿；2-黄铜矿；3-铜蓝；4-硫砷铜矿；5-方铅矿；6-黄铜矿；7-闪锌矿；8-重晶石；9-方解石；10-石英Fig.4　Photos showing occurrence of copper-bearing minerals from copper-polymetallic deposit of the Jameson Land basin(a is under a reflector, b-g are back scatter images )(a) Galena and sphalerite were scattered in clastic grains；(b) Galena, chalcopyrite and enargite display a aggregate structure in clastic grains；(c) Sphalerite, pyrite, chalcopyrite and barite are in symbiosis with limestone geode；(d) Sphalerite, galena, chalcopyrite and calcite are associated with calcite and quartz; (e) Chclcopyrite and calcite veins were cut by quartz veins；(f) Covellite exist between clastic grains; (g) Chalcocite are in symbiosis with quartz and carbonate

宏观上，赋矿地层(PD组)岩石与矿石均表现出层状构造，以砾状、中—粗粒状碎屑结构为典型，层状构造或块状构造，分选性差，平行层理或斜层理等层理构造完整且清晰，两者的结构与构造基本一致，即矿石保留着PD组岩石的结构与构造特征，围岩与矿石两者之间没有清晰的界面。肉眼可以清晰地发现，孔雀石、铜蓝等相关含铜矿物主要赋存于碎屑颗粒之间或基质中，并表现出受层位和层理制约的赋存特点(图3c)。

显微研究显示，矿化砂岩除表现出表生氧化的次生现象之外，基本不存在明显的构造改造或后期热液蚀变现象。含铜矿物基本上以分布于碎屑颗粒间隙或碎屑颗粒裂隙之中的形式赋存于砂岩中，特别是在碎屑颗粒相互支撑形成的“粒间三角孔隙”部位(图4e)。晶体形态基本为他形或无定形，随碎屑颗粒间隙空间形状变化而呈不规则状。含铜矿物既有独立含矿矿物形式，也有与碳酸盐胶结物(方解石)相互共生赋存于碎屑颗粒间隙或裂隙内(图4f、g)。

3.3　构造破碎带型铜(铅锌)矿体

破碎带产于上二叠世FC组灰岩及砂质灰岩中，总体北、南盘围岩均为灰岩(图3d)。破碎带岩性总体为构造角砾岩，产状340°∠88°。破碎带附近硅化、褐铁矿化、黄铜矿化、铅锌矿化强。铜铅矿体与破碎带关系密切，其中铜(铅、锌)矿体在破碎带外侧和破碎带外次级裂隙带均有发育，产出多条铜矿带、铅-锌矿带、铜-铅-锌矿带，矿体产状与破碎带产状一致，矿体多以硅质岩脉、硅化蚀变角砾状灰岩产出。

4矿床成因

依据宏观观察和显微特征得到的矿石结构与构造、矿石矿物组成以及金属矿物的赋存特点，初步认为，研究区FC组碎屑灰岩矿带(体)中，以浸染状、星散状赋存形式发育的含铜金属硫化物形成于岩石的沉积成岩期，具有沉积成岩成因特点。以晶洞形式赋存的铜、铅、锌矿化现象，形成于灰岩成岩过程，属于成岩期作用的产物。而以石英脉，或碳酸盐脉，或石英+碳酸盐脉体形式产出的铜、铅、锌矿化，则是成岩过程或成岩改造作用的结果。砂岩型矿石的形成可能主要受层位控制，与沉积环境有关。铜蓝等金属矿物赋存在碎屑颗粒之间，具有沉积成岩成因特点，而金属矿物与与石英、碳酸盐共生产出，显示了后期改造的特点。

综上所述，初步确定该矿床为沉积成岩-后期改造成因的铜(铅、锌)矿床。断裂可能作为后期成矿热液迁移和富集的通道，并作为容矿和控矿构造。因对该区矿床的研究程度较低，关于矿床成矿流体来源、成矿物质来源、成矿环境及成矿时代等诸多问题尚有待进一步研究。

5找矿方向

(1) 地层。Jameson Land盆地东部矿体赋存在上二叠世FC组灰岩和下三叠世PD组砂砾岩中，所以下一步找矿及探矿工作的重点仍是这2个层位，但也不能忽略其他有矿化现象的层位。

(2) 断裂。研究区断裂较为发育，断裂可作为容矿控矿构造，寻找北东向的破碎带也是下一步的找矿方向。

(3) 蚀变。研究区与矿化密切相关的蚀变为硅化、碳酸盐化、重晶石化，故这些蚀变可作为找矿标志。

(4) 次生矿化。研究区次生矿化发育，主要有孔雀石化、蓝铜矿化、褐铁矿化、赤铁矿化等，所以次生矿化也是重要的找矿标志。

6结论

研究区铜、铅、锌等金属地表矿化特征明显、矿化强度大、分布范围广、厚度大，矿体主要赋存在上二叠世FC组灰岩和下三叠世PD组砂砾岩中，且矿化主要受层位控制。经研究认为，该矿床为沉积成岩—后期改造成因的铜(铅、锌)矿床，断裂(破碎带)与成矿关系密切。加强对区内地层(上二叠世FC组灰岩和下三叠世PD组砂砾岩)、断裂、蚀变(硅化、碳酸盐化、重晶石化)、次生矿化(孔雀石化、蓝铜矿化、褐铁矿化、赤铁矿化)的研究，有利于在找矿方面有重大突破。

参考文献：

李九玲,卢伟,赵元艺,等.2013.格陵兰重要金属矿简介及分布规律[J].地质科技情报,32(5):18-25.

梅燕雄,裴荣富,杨德凤,等.2009.全球成矿域和成矿区带[J].矿床地质,28(4):383-389.

钱国华,曹双林,王正其,等.2013.丹麦格陵兰岛东部铜矿预查报告[R].江西南昌：江西有色地质矿产勘查开发院.

LARSEN P H.1988.Relay structures in a Lower Permian basement-involved extension system,East Greenland[J].Journal of Structural Geology,10(1):3-8.

LARSEN P H,BENGAARD H J.1991.Devonian basin initiation in East Greenland:a result of sinistral wrench faulting and Caledonian extensional collapse[J].Journal of the Geological Society,148(2):355-368.

LARSEN H C, MARCUSSEN C.1992.Sill-intrusion,flood basalt emplacement and deep Crustal structure of the Scoresby Sund region,East Greenland[J].Geological Society,London,Special Publications,68:365-386.

Nielsen T F D.1987.Tertiary alkaline magmatism in East Greenland:a review[J].Geological Society,London,Special Publications,30:489-515.

SURLYK F.1990.A Jurassic sea-level curve for East Greenland[J].Palaeogeogr,Palaeoclimatol,Palaeoecol,78(1/2):71-85.

SURLYK F.1991.Timing,style and sedimentary evolution of Late Palaeozoic-Mesozoic extensional basins of East Greenland[J].Geological Society,London,Special Publications,55:107-125.

Geological features and genesis of the copper-polymetallic deposit in the Jameson Land basin of East Greenland

LIANG Gang,PAN Jia-yong,CAO Shuang-lin

(Fundamental Science on Radioactive Geology and Exploration Technology Laboratory,East China Institute of Technology,Nanchang 330013,Jiangxi, China)

Abstract：This study focused on the Jameson Land basin of the East Greenland, where a variety of copper, lead and zinc mineral resources were discovered. This area possesses significant surface mineralization of copper, lead and zinc, and has strong mineralization intensity, with a wide mineralization area. The mineralized horizons have a great thickness, and various ore-hosted horizons and mineralization types can be observed. The mineralization shows a critical control by the upper Permian Foldvik Creek Fm. (FC) limestone and the lower Triassic Pingo Dal Fm. (PD) glutenite, and tends to form large or even superlarge Cu-Pb-Zn deposits, indicative of a great prospecting potential. Based on the orebody and ore features, this study also discussed the genesis of the deposit in an effort to provide theoretical evidence or idea for the next prospecting in this area.

Keywords：deposit geology；deposit genesis；prospecting direction；Jameson Land basin；East Greenland

作者简介：梁刚(1989—)，男，硕士研究生，研究方向为矿产普查与勘探，E-mail：lg414665641@126.com

基金项目：国外矿产资源风险勘查专项基金“丹麦格陵兰岛东部铜矿预查”(10214B012)

收稿日期：2014-07-31；修回日期：2014-09-03；编辑：侯鹏飞

中图分类号：P618.41

文献标识码：A

文章编号：1674-3636(2015)01-0025-07

doi:10.3969/j.issn.1674-3636.2015.01.25