山东泗水县龙湾套地区铜矿成因及找矿前景

王继芳 ，杜显彪，王　娜，黄坤朋，唐洪敏，徐　然

山东泗水县龙湾套地区铜矿成因及找矿前景

王继芳 ，杜显彪，王娜，黄坤朋，唐洪敏，徐然

（山东省鲁南地质工程勘察院，山东 兖州272100）

泗水县龙湾套地区发育大面积新太古代角闪辉长岩，山东省鲁南地质工程勘察院在该区多次进行铜矿普查，通过开展1∶1万地质图草测、1∶1万激电中梯测量、激电测深、1∶1万高精度磁测、槽探和机械岩心钻探等工作，对研究区各类样品进行分析测试，在区内发现了9个铜矿体，矿体直接裸露地表，呈脉状、透镜状，产于角闪辉长岩过渡相内，局部产于内部相中，严格受岩体控制，随岩体向北西侧伏；成因类型为岩浆熔离型含镍铜硫化物矿床。研究结果表明，探讨该区铜矿床成因，分析其找矿前景，对于在该区进一步寻找同类型铜矿床有重要意义。

铜矿床；岩浆熔离型；找矿；龙湾套

泗水县龙湾套地区位于泗水县城东南约9km处，属泗水县济河街道办事处及圣水峪乡管辖。该区1972～1973年、1998～1999、2012～2013年曾进行过3次铜矿普查工作，发现了9个小型铜矿体，估算铜矿石（333）资源量36.74 万吨，金属量2008.52吨，矿床平均品位Cu 0.55×10－2；其中，低品位矿石2.38万吨，金属量85.05吨。另外求得伴生镍矿石量13.69万吨，金属量362.77吨；钴矿石量13.69万吨，金属量16.150t。

1　地质背景

龙湾套地区大地构造位置处于华北陆块（Ⅰ）鲁西隆起 (Ⅱ) 鲁中隆起区（Ⅲ）尼山断隆 (Ⅳ)之尼山凸起（Ⅴ）的北缘。区域性尼山断裂和独角断裂分别穿过该区西南部和东北部，两主干断裂及派生次级断裂构成了该区构造格架，控制了区内地层及岩浆岩的展布。矿区地层主要出露古生界寒武系及奥陶系，新太古代地层仅于局部零星出露，第四系沿现代河流及沟谷分布。矿区内构造以断裂为主，可分为近东西向、北西向、北东向三组，主要断裂为近东西向的踞龙山断层。区内岩浆岩主要为新太古代、早元古代侵入岩，主要有花岗闪长岩、二长花岗岩和角闪辉长岩等，并发育少量早元古代和中生代脉岩。其中太古代侵入岩百草房单元角闪辉长岩（nBν 13）为该区铜矿成矿岩体。

图1　北孙徐铜矿激发极化η s等值线图

图2　北孙徐铜矿激电中间梯度剖面图

2 角闪辉长岩特征

岩体分布于矿区中部龙湾套水库两侧，出露面积约0.25km2。该岩体为后期岩浆岩侵入、捕掳。岩体呈东窄西宽的带状，长2400m，宽100～350m，东端延深较浅，向西渐深，具明显的向北西侧伏的特征。水库东侧岩体有明显分带现象，可分为边缘相、过渡相和内部相，各相带岩石特征和矿物成分基本一致。边缘相矿物颗粒较细小，过渡相呈中粒状，内部相以中粗粒为主。铜矿体产于过渡相中，局部可延伸至内部相。

岩体灰绿色、灰黑色、黑绿色，具典型的辉长结构，块状构造。岩石主要矿物为角闪石（25%～55%）、辉石（10%～40%）、斜长石（35%～50%）、黑云母（5%）等，含有少量橄榄石；副矿物有磁铁矿、磷灰石、锆石及榍石等。岩石中辉石含量变化较大，包括普通辉石和紫苏辉石，具强烈的纤闪石化和绿泥石化，部分颗粒几乎完全被取代，仅表现为辉石假晶。角闪石主要为普通角闪石，普遍发育绢云母化和绿泥石化及绿帘石化。斜长石钠黝帘石化、绢云母化及高岭土化发育。

岩石SiO246.99%～49.84%，长英质指数8.81～17.02，为硅不饱和系列。岩石里特曼指数较低，为0.17～0.61，全碱含量和碱度指数也较低，分别为0.89～2.44和2.65～8.91，属钙性系列。岩石的固结指数较高，为48.95～54.72，相应的颜色指数也较高，为62.06～80.38，氧化度0.70～0.74。

岩石的稀土总量较低，∑REE＝39.31～90.33，低于辉长岩平均值，LREE／HREE＝4.74～6.94，La ／Yb＝10.38～14.49，轻稀土略富集。La／Sm＝2.79～3.80，说明轻稀土、重稀土均具一定程度的分馏。在图3－2中，表现为向右缓倾斜的稀土配分形式，具大陆辉长岩的特点，δ Eu＝0.79～1.01，基本无铕异常，表明岩石中没有斜长石堆积作用。

岩石富集相容的过渡金属元素Cr、Ni、Co、V、Cu、Zn等，低场强元素Rb、Ba、Sr等含量较低，明显亏损Zr、Hf、Hb、Ti等高场强元素，说明岩浆可能起源于地幔。

3　激电异常特征

矿区进行了较系统的物探工作，结果表明激电测量对角闪辉长岩分布区硫化物矿床找矿效果较好。区内各类岩石的视极化率背景值一般不大于2%，仅二长花岗岩的视极化率略为偏高，局部可达3.9%，并伴有视电阻率的同步起伏。角闪辉长岩体的极化率背景值一般在1.5%左右，矿区北部寒武系极化率一般在1%左右变化。矿区若有一定规模原生硫化物富集，就会形成较明显的视极化率局部异常，并与一定的视电阻率低阻反映相对应。

异常位于北孙徐村西北水库东侧，形态不规则，长轴呈北西西向，东部宽度较大，梯度相对较小，峰值较低，呈跳跃锯齿状，反映了下部原生硫化物分布不均匀特征。异常西部宽度相对较小，梯度大，峰值高，视极化率最大峰值为4.2%。异常形态较好，中心明显，并与一定的低阻反映相对应，具有明显的矿致异常特征。变换极距检查验证，异常梯度明显增加，峰值可达5%以上（图1）。在联合剖面图（图2）上，视极化率（η s）曲线呈典型的高值反交点，交点两侧分离带明显。经工程揭露，异常交点较矿体露头向北偏移10～15m，反映矿体向北倾斜，且倾角较缓。

4　矿床地质特征

4.1矿体地质特征

区内共圈出小型铜矿体9个（图3）。矿体规模一般较小，①、②、④号矿体规模相对较大。矿体为脉状、透镜状，产于角闪辉长岩过渡相内，局部产于内部相中，裸露地表，随岩体向北西侧伏。岩体南东端矿体最小延深仅5m，北西端可达100余。矿体近平行展布，走向300°左右，倾向北东，倾角22°～84°。矿床共由20个钻孔、15条探槽和5个浅井控制，控制矿体最长445m，控制最大斜深110m，产出标高+180.58m～+87.86m。矿体平均厚度为6.56m，厚度变化系数57.16%，较稳定。矿床Cu单样品0.20%～2.72%，平均品位0.55%，变化系数52.64%。矿床铜矿石资源量36.74万吨，①号主矿体，铜矿石资源量13.69万吨，占总资源量的37%。②、④号矿体为次要矿体；其余为零星矿体。

4.2 ①号矿体特征

①号矿体为区内主矿体，位于北孙徐矿段西部，龙湾套水库东侧，脉状产出，分布于第1勘探线以西，有6条勘探线控制。矿体赋存标高+156.43～+87.86m，沿走向或倾向呈舒缓波状延展，走向长210m，倾向控制斜深100m。矿体厚度3.04～10.68m，平均5.96m，变化系数48.56%。单样品位Cu 0.20%～2.72%，平均0.65%，变化系数65.22%。矿体明显向北西倾伏，向深部有厚度增大，品位增高趋势。矿石中Ni、Co、Au、Ag等有益组与Cu品位呈正相关，多数样品都达到了可综合利用的指标。

4.3矿石质量

矿床平均品位0.55%，伴生有用组分为镍、钴、金、银、钼、铅、锌等。其中镍平均品位0.26%，钴0.012%，均已达到综合评价指标。有害组分砷、锌、氟、镁等含量均远低于允许值。矿石中硫含量一般为0.21%~1.29%，最高含量2.72%，平均含量0.92%。

矿石矿物主要有黄铁矿、黄铜矿、方黄铜矿、黝铜矿、方铅矿等。方黄铜矿呈不规则粒状，粒径0.05～2.10mm，黄白色，带淡褐色调，呈星点状、浸染状分布于岩石中，与黄铜矿、黄铁矿共生。方黄铜矿呈不规则粒状，粒径0.05～2.10mm，黄白色，带淡褐色调，呈星点状、浸染状分布于岩石中，与黄铜矿、黄铁矿共生。黝铜矿呈他形粒状，粒径0.02～0.75mm，灰白色，带褐色调，呈星点状、斑点状分布。矿石中脉石矿物主要为角闪石、辉石、斜长石等。

该矿床矿石以硫化矿石为主，多为黄铁矿化角闪辉长岩含铜矿石。仅在地表有少量氧化矿石，主要为褐铁矿化角闪辉长岩含铜矿石。氧化深度一般不超过2～3m。矿石的工业类型以铜镍矿石、铜镍钴矿石为主。矿石结构主要为辉长结构、变余辉长结构、半自形粒状结构等，构造为块状构造和浸染状构造。

图3　龙湾套铜矿普查区地形地质图

5　铜矿成因

该区铜矿床在成因上与百草房单元角闪辉长岩有着密切的联系。太古代晚期基性、超基性岩浆较为活跃，铜、镍等元素在基性和某些超基性岩浆中含量较高，在岩浆上侵过程中，不断汲取围岩中的硫，由于铜、镍的强亲硫性，便以硫化物的形式与部分铁一起形成硫化物熔融体，混熔于硅酸盐熔浆中。在温度下降到1 500°C时，硫化物熔融体便与硅酸盐熔浆分离，形成一系列乳滴状硫化物熔浆，并逐惭汇集变大，在重力作用下降至岩浆底部，结晶形成底部矿体。浓集在岩浆底部的硫化物熔浆，在构造应力作用或挥发分的作用下发生压滤作用，而沿上部已冷凝岩浆岩的裂隙贯入，形成贯入式脉状矿体。因此，该矿床为与基性岩浆活动有关的岩浆熔离型含镍铜硫化物矿床。

区内新太古代基性、超基性侵入岩较为发育，尤其是百草房单元角闪辉长岩与矿床有着密切的成因联系。因此，百草房单元角闪辉长岩分布区为岩浆熔离型铜镍矿床及钒钛磁铁矿床的成矿远景区。基性岩浆在上侵过程中和就位后，在熔离作用和重力分异作用下，形成不同的岩相和底部矿体，且底部矿体多赋存于过渡相内，而贯入式脉状矿体可赋存于内部相或边缘相。熔离作用的发生与岩浆中硫的含量密切相关，据资料分析，当基性岩浆中硫含量达到0.01%，铜达到0.02%时，便会有铜的硫化物熔浆从硅酸盐熔浆中分离出来，最终聚集成矿。

6　找矿前景分析

龙湾套地区赋存大面积变角闪辉长岩体，尤其龙湾套南部地区角闪辉长岩体分布广泛，通过工作本区新发现不规则磁测异常4处，激电中梯测量高极化区4个，由于工作量限制仅检查验证1处。推测铜矿（化）体可能埋深较大，有待以后进一步工作验证。并且本区周边和区内有众多已知铜矿点、矿化点，这些铜矿点、矿化点为寻找铜矿体提供了较好的找矿线索。对于龙湾套北部地区通过普查评价工作，发现矿体具有明显向北西侧伏的特征，并且，向深部矿体呈厚度增大、品位增高的趋势。据资料分析，矿体仍有向北西延伸的可能性，也就是说，向北西仍具有良好的成矿前景。因此，建议在今后的勘查工作中，向北西、向深部进一步追索控制。

7　找矿标志

根据矿床成因类型及铜矿床的特点，寻找岩浆熔离型铜镍硫化物矿床的找矿标志有以下几个方面：

1）有矿致物化探异常，激电异常和铜、镍、钴等化探异常明显，具有明显的矿致异常特征。

2）有变角闪辉长岩，断裂构造发育，具备成矿地质条件。岩浆熔离型铜镍硫化物矿床在成因上与变角闪辉长岩有着密切的联系。而断裂构造发育则是兼顾寻找产于各种断裂带中的脉状铜矿标志。

3）区内和周边有众多已知铜矿（化）点，铜矿（化）点是寻找铜矿体的直接线索。

4）以往工作发现有铜矿体的地区。岩浆熔离型铜矿体有尖灭再现的特点，其外围和深部是寻找同类铜矿体的有利部位。

[1] 曾广湘，吕昶，徐金芳. 山东铁矿地质[M]．济南: 山东科学技术出版社，1998．

[2] 孔庆友，张天祯，等. 山东矿床[M]．济南: 山东科学技术出版社，2006．

[3] 张增奇，刘明渭，等．山东省岩石地层[M]．武汉: 中国地质大学出版社，1995．

Ore Genesis and Prospecting Potential for the Longwantao Cu Deposit in Sishui, Shandong

WANG Ji-fang DU Xian-biao WANG Na HUANG Kun-peng TANG Hong-min XU Ran
（Luneng Institute of Engineering Geological Survey， Yanzhou， Shandong272100）

9 Cu orebodies are found out in Longwantao， Sishui by the Luneng Institute of Engineering Geological Survey. The orebodies are confined as vein and lens in Archean hornblende gabbro and controlled by rockbody. The study indicates that the Cu deposit is a liquid unmixing Cu-Ni Sulfide one.

Cu deposit； liquid unmixing type； prospecting； Longwantao

P618.41

A

1006-0995（2015）03-0343-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.03.006

2014-06-05

王继芳（1969-），男，山东省成武县人，地质矿产工程师，主要从事地质矿产勘查工作