铜陵金口岭铜金矿岩浆岩地球化学背景及深部找矿预测

李文庆

（安徽省公益性地质调查管理中心， 安徽合肥 230001）

铜陵金口岭铜金矿岩浆岩地球化学背景及深部找矿预测

李文庆

（安徽省公益性地质调查管理中心， 安徽合肥 230001）

通过对铜官山、金口岭岩体岩石地球化学特征的分析，认为二者具有大致相似的地球化学背景，对金口岭铜金矿存在共同控矿作用；金口岭矿区几条代表性勘探线剖面钻孔资料反映，在I、Ⅱ号铜、金矿体倾向沿深部位及罗家村矿段C2+3层位控制的铜铁矿体深部有进一步的找矿空间，值得关注。

矽卡岩型;控矿岩浆岩;层控;找矿空间;金口岭

0 引言

安徽省铜陵市金口岭铜矿床，矿山1975年建成投产，开采的矿床（段）分别为金口岭铜矿床及铜官山铜矿床的罗村北矿段与笔山矿段。属于地下开采，竖井开拓，采矿能力15×104t/a。矿山于2003年依据国家有关政策进行关破并改制重组后，目前一直以回收残矿为主，保有资源储量很少，属资源危机矿山。

金口岭矿区以铜官山岩体为中心，其东南出露地层为志留、泥盆系，其它地段为二叠系和下三叠统殷坑组与和龙山组地层（图1）。主要褶皱构造为铜官山背斜和金口岭向斜，铜官山背斜为一北东向，枢纽起伏的“S”型短轴背斜，核部为志留系及泥盆系上统，两翼为石炭系、二叠系及三叠系；金口岭向斜轴向总的走向为北东45°，核部地层为南陵湖组灰岩，翼部依次出现三叠系和龙山组-二叠纪地层，南东部与铜官山背斜相连，系背、向斜的共同翼。主要断裂构造为白鹤-铜官山走向逆断层，沿铜官山背斜北西翼的泥盆系-石炭系或泥盆系-二叠系之间发育，长约7km，总体走向约为50°，断层面弯曲，倾向北西，倾角中等；次要断裂构造为笔山走向逆断层，位于笔山东部和南部，发育于栖霞组和孤峰组地层之间，造成孤峰组地层部分缺失。铜陵-戴家汇基底深大断裂控制了区域的岩浆活动和矿床的形成，使区域中酸性侵入岩及其相关的矿床分布在EW向宽约20km的岩浆构造成矿带上，金口岭矿区即处于沿江坳陷带内的铜陵-繁昌褶断带南段的铜陵戴家汇岩浆岩断裂活动块断区。

1 控矿岩浆岩地球化学背景

铜陵金口岭铜金矿与成矿有关的岩体主要有铜官山和金口岭岩体（图1）。据磁异常特征推测，两个岩体在深部可能相连(唐永成等，1998;陈沪生，1988;吕庆田等，2003)，其地质和岩石地球化学特征如下：

图1 金口岭地区地质略图Fig.1 Geological sketch of the Jinkouling area

1.1 铜官山岩体

铜官山岩体侵位于铜官山背斜北西翼，呈岩株状产出，出露面积约1.5km²，平面上呈椭圆形，为北东向延长，岩体的北西、南东两侧倾向北西，倾角36°～80°，岩体侵入产状基本上和地层一致，局部地段有分叉现象，北东、南西两侧倾向南西，倾角70°～85°。岩体中有闪长岩脉、长英质细晶岩脉及细小的钾长石脉穿插，岩体无明显岩相分带。岩体中含有较多的包体，局部地段成群成带分布。岩体围岩为泥盆系、石炭系、二叠系。

主要岩石类型为石英闪长岩及石英二长闪长岩，其锆石U-Pb SHRIMP年龄分别为133.3±3.2～144.7Ma和141.8±1.0～142.8±1.8Ma。岩石的SiO2含量64.75%，全碱含量为6.25%，Na2O/K2O值＞1，为1.57，里特曼指数(σ）为1.79，ASI=0.74，属准铝质钙碱性岩石。岩石的稀土总量为143×10-6，轻重稀土元素比值为11.98，有微弱的负铕异常(δEu=0.78)；岩石富集大离子亲石元素，亏损高场强元素，其中Sr的含量高达1183×10-6，Sr/Y值达72，属高锶花岗岩类。该岩体与铜、金成矿紧密相关。

1.2 金口岭岩体

金口岭岩体位于金口岭向斜南西端近轴部，为小岩株，呈不规则圆形，向北西突出，出露面积约5km²，大部分被第四系所覆盖；围岩为三叠系下统殷坑组至南陵湖组钙质页岩、泥质灰岩及灰岩。

岩性为石英二长闪长岩，黑云母Ar-Ar年龄为137.3±1.4Ma。岩体稀土总量ΣREE介于159.01×10-6～206.32×10-6之间，平均为187.73×10-6，稀土总量偏高可能与岩石中辉石相对富集有一定关系。轻重稀土比值较大而变化较小，ΣLREE/ΣHREE介于13.34～14.91之间，平均为13.89。轻重稀土元素分馏明显，LaN/ YbN=25.92～30.94，平均为27.91，大于18。在稀土元素球粒陨石标准化配分模式图上，配分曲线呈较为平滑的斜率相似的近于平行的一组曲线（图2），说明金口岭岩体属强烈右倾负斜率轻稀土富集、重稀土亏损型。Yb=1.09-1.39×10﹣6，小于2.08×10﹣6。δEu在0.78～1.02之间，多数在0.9以上，说明负铕异常不明显或具有微弱的负铕异常；δCe在0.92～0.98之间，无明显铈异常；显示了在岩浆源区可能并未出现熔体-斜长石的平衡，缺乏斜长石的分离结晶作用，具有较高的岩浆起源压力条件；同时在K2ONa2O图解中（图3），所有样品均落入准铝制I型花岗岩区域内，也指示岩浆源于深源；轻稀土部分呈陡倾斜状，而重稀土部分分布曲线缓倾乃至近于水平，且几乎重合，显示岩浆演化分异程度较高，有利于矿质分离。

图2 金口岭岩体稀土元素分布型式图Fig.2 REE partitioning pattern of the Jinkouling intrusion

在SiO2-K2O图解中（图4），多数样品投影在高钾钙碱性系列区域，仅一个样品落入钾玄岩系列区域，因此金口岭岩体属高钾钙碱性岩。SiO2-TFeO/( TFeO+MgO)图解中（图5），金口岭岩体属IAG-岛弧花在岗岩类+CAG-大陆弧花岗岩类+CCG-大陆碰撞花岗岩类。

图4 金口岭岩体SiO2-K2O图解Fig.4 SiO2-K2O diagram of the Jinkoulingintrusion

2 控矿因素分析

金口岭矿区由金口岭矿床及笔山矿段、罗家村北矿段组成，位于金口岭岩体与铜官山岩体之间。它们的成矿地质作用、控矿条件存在显著差异，前者主要为贯入（熔离）-交代作用和热液交代-充填作用，后两者主要为接触交代作用。

图3 金口岭岩体K2O-Na2O图解Fig.3 K2O-Na2O diagram of the Jinkouling intrusion

图5 金口岭岩体SiO2-TFeO/( TFeO+MgO)图Fig.5 SiO2-TFeO/( TFeO+MgO) diagram of the Jinkouling intrusion

2.1 金口岭矿床

金口岭岩体周围接触带围岩三叠系的碳酸盐岩建造呈半岛状被中酸性浅成岩体所包围，造成了小范围内急剧变化的物理-化学环境，有利于成矿流体的汇聚和流体中成矿物质的沉淀，形成条带状矽卡岩化和角岩化矿化；外侧围岩为二叠系大隆组硅质岩，是一天然的屏蔽层。矿体主要赋存于金口岭石英二长闪长岩体与三叠系灰岩间的接触带上或靠近接触带的岩体或大理岩中。从矿体的形态来分析，控矿断裂呈锯齿状变化，实际上矿体沿一个不平整的主破裂面伸展剪切所造成的，在伸展剪切过程中，陡倾斜段被拉开成低流体压力扩容空间，成矿流体在压力梯度驱动下向开阔的低压空间汇聚，造成在断层变陡的部位，矿体厚大，在其产状变缓的部位，矿体变薄并逐渐尖灭。这种断裂构造的陡-缓产状变化而导致扩容空间沿倾向规律性再现，也预示着现采矿体尽管沿倾向逐渐尖灭，但在深部还会再现变大。

热力学及包裹体矿物学研究表明，矽卡岩阶段压力较大(68.1～82.1MPa)，石英硫化物阶段压力较小(37.8～55.0MPa)，说明主成矿阶段成矿系统近于开放，可能反映成矿过程中构造活动较为强烈。矽卡岩形成之后，深部上升的岩浆热液乃是主要的成矿溶液;它沿裂隙系统上升，并与石英二长闪长岩进行物质交换，引起岩株下部发生广泛的钾质蚀变，带出矿质，形成含矿热液;钾化使成矿介质pH值降低，有利于矿质进一步迁移;偏酸性成矿热液沿断层导人矽卡岩带，致使矽卡岩发生水化，造成介质pH值升高，从偏酸性向中偏碱性方向演化，促使矿质沉淀。金口岭铜矿床的成矿过程是一个降温、减压、fO2下降、fS2和pH值升高的过程。

结合矿床地质特征、成矿作用的研究，金口岭铜矿为贯入（熔离）-交代矽卡岩型-高温岩浆热液交代-充填型矿床。

2.2 笔山-罗村北矿段

笔山、罗村北矿段位于铜官山S状背斜的倾没端，同时又处于背斜轴面转折部位，矿体主要赋存于岩体与栖霞组灰岩接触带矽卡岩中。构造应力集中，断裂发育，导致岩浆多期次侵人，为后期成矿热液运移、沉淀提供了有利场所；矿化时间也与侵入活动有关，成矿元素围绕岩体有水平分带现象，矿化与围岩蚀变关系密切，岩体铜金含量较高。浅部岩体呈舌状超覆于地层和矿体之上，深部尚未发现有较大的岩体，但据包体测温资料，同一种矿物在不同标高温度具从上到下增高的趋势，推测深部有一隐伏的岩体存在。这一推断亦可从矿区元素垂向分带特征上得到映证，即超覆的石英二长闪长岩体赋存标高在-100m以上，而垂向分带的前缘元素As、Pb、Zn等分布在-300m标高以上，在-300m标高以下Au、Cu等元素消失，可以认为，成矿热液来自于深部角闪闪长岩与石英闪长岩-二长岩钾质演化的同源岩浆系列。岩浆在侵入过程，在岩体与栖霞组接触处，矽卡岩化后的含矿热液在这一有利构造即往深部沉淀成矿，形成矽卡岩矿体。

与矿有关的岩体一般属于SiO2弱过饱和的弱碱性岩石，Na2O+K2O为6.63%～8.96%。石英二长闪长岩体、石英闪长岩铜含量较高，并在岩浆和热液活动过程中，自中心向边缘由0.003%增到0.03%，一般0.01%左右；而且随SiO2含量递减，CaO及深色矿物增加，岩石总碱量＞7%，Na/K＞2，CA=58，属较富碱的正钙碱性系列；围岩中，石炭-二叠系碳酸盐及黄龙组下部的地层含铜量很低，一般＜20×10-6，低于区域铜异常下限20×10-4。

3 资源潜力预测

目前矿山仍然在继续开展深边部找矿工作，预测区设置在铜官山岩体与金口岭岩体之间地带，北起铜官山矿床罗家村矿段的23线，南至金口岭矿床71线，长约1400m，宽200～400m，面积约0.50km2。主要为金口岭铜矿I、Ⅱ号矿体沿倾向延伸的深部铜金矿及罗家村矿段C2+3层位的铜铁矿体两个预测目标体。按照-500至-1800m预测两个矿体，一是位于金口岭矿床71线～81线深部I号铜金矿体的再现，预测深度-500至-1000m；二是罗家村矿段23线～39线深部C2+3层位的铁铜矿体，埋深-1000至-1800m。

（1）I号铜金矿体深部：预测区位于铜官山和金口岭两个石英闪长岩体之间，在接触带附近应存在矿化集中的有利部位，总体呈带状分布。已有的勘探资料显示区内在不同标高均有盲矿体存在，部分呈斜列式再现。前期国家危机矿山工作钻探证实，金口岭铜矿Ⅱ号矿体（83～87线）在-500～-1000米左右，矿体赋存在外接触带离岩体5～25m的三叠系殷坑组灰岩蚀变成的矽卡岩、条带状矽卡岩和角岩中。矿体走向北东，倾向北西，倾角75°左右，矿体视厚度上部15米左右，下部约23m。矿体在走向上向89线、倾向上向-1000m以下仍未被完全控制，且金口岭岩体在深部与二叠系栖霞组及石炭系黄龙-船山组灰岩接触带部位可能成矿。I号矿体与Ⅱ号矿体控矿条件相同，是Ⅱ号矿体在走向的南延，控制深度在-500米左右。因此，在其深部（-500～-1000m）三叠系灰岩接触带部位可探获铜金矿体（图6）。

（2）铜官山矿床罗家村矿段深部：国家危机矿山项目曾在罗家村北段勘查，主要探查铜官山岩体与金口岭岩体之间狭长地带石炭纪地层和可能存在层控矽卡岩铜铁矿体，在坑道内实施了ZK275和ZK234孔，证实在-1100米左右见到了石炭系大理岩中的含铜磁铁矿体。显示在铜官山岩体与金口岭岩体之间狭长地带主要含矿层位和层控矽卡岩矿体的存在，矿体倾向北西，倾角45°左右，沿矿体走向和倾向均未控制。根据研究资料，铜官山岩体与金口岭岩体在深部相连，且金口岭岩体成岩较晚。铜官山岩体含矿热液形成的层控矽卡岩铜铁矿体受金口岭岩体后期含铜金热液交代叠加，形成铜、铁、金多矿种共生的矿体，矿体富集、厚大。同时，接触带矿体与石炭系黄龙船山层位矿体复合，可能形成”L ”形态的矿体（图7）。

图6 金口岭Ⅱ号矿体深部矿体连剖示意图Fig.6 Profile of the Jinkouling Ore body II connected with deep ore body

图7 23线勘探线剖面图Fig.7 Exploration sections of Line 23

4 结 论

铜陵市金口岭铜、金矿及罗家村矿段深部的铜、金、铁成矿，与金口岭和铜官山两岩体都是成矿岩体，并叠加后期热液密切相关。罗家村北部深部C2+3矽卡岩矿体的勘查成果，是对矽卡岩成矿理论的成功实践；查明金口岭深部Ⅰ、Ⅱ铜金矿体在外接触带赋存于三叠系殷坑组泥质灰岩蚀变成的矽卡岩和角岩中，这也丰富了层控矽卡岩成矿理论的实际资料，随着认识的加深，在该区的找矿空间得以进一步扩大。

[1]安徽省公益性地质调查中心.安徽省大中型金属老矿山深部及外围找矿预测报告[R].2015.

[2]华东冶金地质勘查院.安徽省铜陵市金口岭铜金矿接替资源普查报告[R].2011.

[3]安徽省地质调查院.安徽省铜陵地区深部找矿研究报告[R].2006.

[4]汤家富，等.安徽庐枞火山岩盆地与邻区基底构造变形、形成演化及其对矿床分布的控制[J].岩石学报，2010，26（9）：2587～2597.

[5]合肥工业大学.安徽省沿江地区斑岩型矿床成矿规律研究[R].2012.

GEOCHEMICAL BACKGROUND OF MAGMATIC ROCKS OF THE JINKOULING COPPER-GOLD ORE DEPOSIT IN TONGLING AND DEEP ORE-PROSPECTING PROGNOSIS

LI Wen-qing ( Public Geological Survey Management Center of Anhui Province, Hefei ,Anhui 230000,China)

Analysis of petrogeochemical features of the Tongguanshan and Jinkouling intrusions suggested that the two are roughly similar in geochemical background, which also controls the Tongjinling copper-gold ore deposit.Borehole data from several representative exploration profiles in the Jinkouling ore field indicated that ore exploration is still prospective along the deep extension of copper and gold ore bodies I and II, and in the depth of the copper-iron ore bodies controlled by C2+3horizon of the Luojiacun ore block.

Skarn types ; ore-control magmatic rock; ore exploration space; Jinkouling

P618.51

：A

1005－6157(2015)04－0261－5

2015-06-18

∶李文庆（1967-），男，安徽桐城人，高级工程师，主要从事地质勘查及勘查管理工作。