澳大利亚Hillside铁氧化物型铜-金矿床地质特征

丁绍磊　鲁文华,2　阳正熙　梁学玉

(1.成都理工大学地球科学学院；2.四川省地质矿产勘察开发局物探队)



澳大利亚Hillside铁氧化物型铜-金矿床地质特征

丁绍磊1鲁文华1,2阳正熙1梁学玉1

(1.成都理工大学地球科学学院；2.四川省地质矿产勘察开发局物探队)

摘要Hillside铁氧化物型铜-金(Iron oxide copper gold,IOCG)矿床是近年来在南澳大利亚奥林匹克铜-金成矿省中发现的又一大型IOCG矿床。区内出露Hiltaba辉长岩体及花岗岩体，SN走向的矿体赋存于岩体与Moonta-Wallaroo地层的接触带内。SN向的Pinepoint构造断裂带为区内主要的控矿构造，为成矿物质提供了运移通道和富集场所。区内主要矿石矿物有黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿、赤铁矿等，矿化阶段可分为早期矽卡岩阶段、晚期矽卡岩阶段、成矿阶段，热液蚀变可分为早期高温蚀变阶段、进变质蚀变阶段、退变质蚀变阶段。基于区内已有的大量勘探资料，在详细分析矿区地质特征、矿床地质特征的基础上，对区内控矿因素进行了探讨，并分别从地层岩性、构造、岩浆岩、围岩蚀变、重磁异常等方面归纳了找矿标志，为区内找矿工作提供参考。

关键词IOCG矿床矿化阶段热液蚀变成矿物质矿床地质特征控矿因素找矿标志

近30多a来，随着世界各地一大批大型或特大型IOCG矿床被陆续发现，IOCG矿床已成为业内关注焦点[1]。目前，澳大利亚是IOCG型矿床产出最多且规模最大的国家，其中最典型的是奥林匹克坝超大型铁-铜-金-铀-稀土矿床，矿石资源储量达32亿t，铁矿石20亿t，矿石品位：Cu 1.6%，U3O80.06%，Au 0.6 g/t，Ag 3.5 g/t[2]。全球的IOCG型矿床具有一些共性(如大规模产出的铁氧化物(赤铁矿和磁铁矿)，大范围的钠-钙化、钾化和水解蚀变等)，但在整个IOCG型矿床家族中，各矿床的地质特征存在一定的差异。

Hillside IOCG矿床由澳大利亚Rex minerals公司发现于2008年，截至2013年6月，该矿床推测的资源量达到3.3亿t，总的矿石资源储量为1.8亿t，平均品位：Cu 0.52%，Au 0.13 g/t。Hillside IOCG矿床是继奥林匹克坝矿床之后，发现的又一世界级超大型铜、金伴(共)生矿床，进一步证明了奥林匹克成矿省的巨大成矿潜力。为进一步指导区内找矿勘探工作，本研究对该矿床的地质特征、控矿因素及找矿标志进行系统研究。

1区域地质背景

Hillside IOCG矿床位于南澳大利亚约克半岛(Yorke peninsula)东部，处于奥林匹克铜-金成矿省南段，大地构造位置位于Gawler克拉通东缘，Torrens枢纽带西侧。奥林匹克成矿省位于高勒克拉通东缘，该省是一条SN向延伸的铜富集带，南至Kalinjala剪切带，北至Prominent Hill铜-金矿床，总长约1 000 km[3]，该省孕育了许多IOCG型矿床，其中包括最著名的奥林匹克坝(Olympic dam)矿床、Prominent Hill矿床、Carrapateena矿床、Punt Hill矿床等。奥林匹克成矿省中出露的地层主要包括新太古界Sleaford杂岩和Mulgathing杂岩，分别分布于Gawler克拉通南部与中西部，岩性相似，由条带状含铁建造、Carnot麻粒岩相片麻岩、Wangary角闪岩相片麻岩组成[4]。古元古界Hutchison组地层在裂谷盆地环境中沉积形成，成为Gawler克拉通东部最大的盆地沉积序列，该组地层主要由顶、底2部分组成：底部岩性为石英岩和块状白云岩，上覆Middleback亚组碳酸盐岩；顶部岩性为泥质岩和酸性火山岩及火山碎屑岩[5]。古元古界Wallaroo组地层由变质沉积岩和双峰变质火山岩组成，岩性为变质泥质至细粒碎屑岩夹条带状含铁建造、变质火成碎屑岩及变质玄武岩，该组形成于切穿古变质基底的裂谷盆地内，延Gawler克拉通东缘分布。

奥林匹克成矿省中岩浆岩大面积出露，包括Donington花岗岩套、A-I型Hiltaba花岗岩侵入体及中—基性Gawler Range火山岩。古元古代(1 850 Ma)Donington花岗岩套横穿大面积的东部克拉通，岩体形成于挤压构造环境，据推测，该岩体来源于地幔，后期被太古代形成的浅部地壳混染[6]。Hiltaba花岗岩体及Gawler Range火山岩形成于元古代 (1 595～1 575 Ma)，高勒克拉通内发生了大范围的构造岩浆活动事件(Gawler Range火山和Hiltaba岩浆活动事件)，侵位于古元古代增生地块之上或侵入于其之中。Gawler Range火山岩主要分布于克拉通中部，面积大于25 000 km2，横穿克拉通中心，深1.5 km，Gawler火山岩由2部分组成：上部岩性为酸性火山岩序列(英安岩-流纹英安岩-流纹岩)，以英安岩为主；下部岩性包括流纹英安岩、流纹岩和玄武岩[7]。Hiltaba花岗岩体主要分布于克拉通东部，与典型的区域规模Fe异常、钠质-钙质蚀变及铜-金-铀-稀土矿化具有时空上的联系，Hiltaba花岗岩体岩性主要为高度分异的花岗岩-花岗闪长岩序列(w(SiO2)大于70%)，形成于非造山拉张环境中[8]。该构造岩浆活动时期在高勒克拉通东缘形成的NNW向拉张带中发生了矿化事件，沿克拉通边缘形成了一条以Fe、Cu为主，伴生或共生Au、U、稀土等矿化带。

2矿区地质特征

2.1地层

Hillside矿区内出露的地层主要为古元古界Moonta-Wallaroo组浅变质岩，该组地层沉积于锲入变质基底的裂谷盆地中，在后期的Kimban造山运动(1 730～1 710 Ma)中发生变形变质[9]。Moonta-Wallaroo组地层可分为：①变质砂屑-砂屑泥质-泥质岩单元，岩性主要为灰黑色变质砂屑质或泥质沉积岩，矿物成分以石英，长石为主，含少量黑云母、白云母；②变质钙质泥质-长石质沉积岩单元，岩性主要为富钾长石变质砂岩，含少量电气石及绿泥石，可见浅红色的长石条带或由绿帘石(或阳起石)和绿泥石组成的绿色条带，局部可见铁氧化物组成的条带，在近矿体处发育有强烈的矽卡岩化，碳酸盐脉充填于其中；③变质不纯的碳酸盐岩单元，该单元原岩岩性以灰岩或白云质岩为主，变质作用后，常呈角砾状构造，具斑状变晶结构，变斑晶成分包括斜方辉石、金云母、方柱石、阳起石，该单元受构造变形影响强烈，变质钙质泥质-长石质沉积岩单元与变质不纯碳酸盐岩单元矽卡岩化较强烈。

2.2构造

Hillside矿区位于Yorke半岛东部的Pinepoint断裂带内，该断裂带SN走向。Pinepoint断裂带是在元古代发生的构造岩浆活动事件中沿Gawler克拉通东缘形成的拉张带中产生的一组断裂，其内发育4组与其平行的次级断裂，自西向东分别为Dart、Zanoni、Parsee、Songvar断裂。该断裂带控制了矿体的展布与延伸，为成矿物质提供了通道和富集场所，矿化主要沿该4组次级断裂构造发育，形成4条矿化带。该4条矿化带走向与磁性异常带相吻合，通过异常分析和查证，推测与矿化有关的辉长岩体沿Pinepoint断裂带的扩容部位侵位上升。

2.3岩浆岩

区内岩浆活动强烈，侵入岩体主要有辉长岩类与花岗岩类，该2类岩体是在元古代时期Hiltaba岩浆活动事件中侵位上升形成[10]。辉长岩类呈岩枝侵入于地层层间或呈岩脉切穿地层，根据辉长岩类结晶粒度可分为等粒状辉长岩与斑状辉长岩。由于岩体受构造和矿化蚀变作用的影响，岩体出现了不同程度的角砾化和矽卡岩化，辉长岩中的辉石与角闪石常蚀变为绿泥石，早期高温矿化蚀变组合为磁铁矿-黑云母-钾长石-斑铜矿；晚期蚀变组合表现为钾长石交代斜长石，岩浆成因角闪石与早期蚀变形成的黑云母蚀变为绿泥石。矿区内花岗岩类主要有：①花岗正长岩，呈浅肉红色，粒度不等，常可见后期碳酸盐脉和石英脉充填于其中，距离矿体越近，钾长石化蚀变作用越强；②花岗岩，成分以长石、石英为主，受构造活动影响，呈碎裂状构造，局部出现伟晶岩化，后期石英或碳酸盐脉沿其裂隙充填；③花岗伟晶岩，主要矿物成分为石英和长石，粗粒结构，主要以岩脉形式侵入于花岗岩和辉长岩中，由于受后期构造变形的影响，岩脉发生强烈的变形而形成角砾状和碎裂状构造，花岗伟晶岩也具有强烈的钾长石化与矽卡岩矿化现象，与构造作用及矿化事件关系密切。

3矿床地质特征

3.1矿体形态特征

区内矿体主要受Pinepoint主断裂中的4组次级断裂带控制，在平面上呈带状分布，沿SN向延伸，与矿区重磁异常走向相吻合，总长度约2.5 km，宽约700 m；剖面上形态呈脉状或筒状分布于辉长岩和花岗岩侵入岩体与变质沉积岩的内外接触带中或分布于侵入岩体中，由地表向下延伸超过700 m。矿体产状陡倾，倾角60°～ 90°，与断裂带产状基本一致。

3.2含矿岩石与矿石特征

3.2.1含矿岩石特征

区内矿石类型以矽卡岩型矿石为主，矽卡岩主要发育于侵入岩体与变质沉积岩内外接触带内或侵入岩体内部，根据矽卡岩矿物成矿温度，可将区内矽卡岩分为2类：

(1)高温进变质矽卡岩。其形成是由于Hiltaba岩浆活动时期的高温岩浆热液沿断裂裂隙上升与围岩发生交代作用。主要矿物有石榴子石和单斜辉石(透辉石-钙铁辉石)，还含有少量的黑云母与早期褐帘石。石榴子石呈棕色—深棕色，粗—中粒结构，主要分布于邻近侵入体部位。石榴子石在后期被低温矿物(如绿帘石、单斜辉石)交代或侧蚀，形成交代假象。单斜辉石颜色随Fe含量的增高由浅绿至深绿色变化，呈细粒结构，Fe含量由侵入体邻端至末端逐渐增加[11]。单斜辉石在后期退变质过程中被绿泥石和滑石交代。

(2)低温退变质矽卡岩。其形成可能是由于在岩浆活动后期下降的天水与后期岩浆热液沿构造裂隙相互混合或与前期形成的高温矿物发生水岩反应。主要矿物有单斜角闪石、钾长石、绿帘石、绿泥石等，含少量的榍石、滑石、褐帘石等。退变质期矿物以交代作用为主，交代早期高温矿物形成交代假象结构、反应边结构、骸晶结构等。

3.2.2矿石特征

区内矿石矿物主要有黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿、赤铁矿，其次有辉铜矿、斑铜矿、蓝辉铜矿、方铅矿、雌黄铁矿、辉钼矿、晶质铀矿、沥青铀矿等。脉石矿物主要有石英、长石、方解石、石榴子石、单斜辉石、单斜角闪石等，其次为黑云母、绢云母、绿帘石、绿泥石、磷灰石等。矿石构造主要有脉状、网脉状、块状、角砾状、浸染状构造等，矿石结构以交代残余结构、网状结构、交代假象结构、镶边结构为主。

(1)黄铜矿。为含Cu的主要矿石矿物，矿石构造以网脉状、块状构造为主，主要存在形式：①呈脉状或网脉状充填于碎裂状磁铁矿或黄铁矿裂隙中(图1(a))；②呈细粒棱角状交代赤铁矿；③呈乳浊状交代闪锌矿，围绕闪锌矿边缘形成溶蚀边结构。

(2)黄铁矿。为含Fe的矿石矿物中最主要的硫化物矿物，主要呈自形—半自形粒状结构(图1(b))或压碎结构，其裂隙被黄铜矿或赤铁矿矿脉充填或呈岛状分布于黄铜矿中。

(3)磁铁矿。呈粒状分布于赤铁矿或黄铜矿中，由于形成较早，受后期构造活动及热液作用的影响，被后期赤铁矿或黄铜矿充填交代，形成明显的交代残余结构(图1(c))、骸晶结构、交代假象结构。

(4)赤铁矿。矿石构造以脉状或浸染状构造为主(图1(d))，呈脉状沿磁铁矿或黄铁矿裂隙充填并进行交代作用，形成交代假象结构和交代残余结构。

图1　Hillside矿区矿石样品

(5)自然金。主要以碲化物或银金化合物形式呈微晶粒状嵌布于黄铜矿中，粒度0.1～50 μm不等，Au、Cu含量成正相关关系。

根据矿物的镜下特征与各类矿物之间的相互关系，可大致将矿区的矿化阶段分为：①早期矽卡岩阶段，主要金属矿物组合有磁铁矿、黄铁矿及少量的磁黄铁矿、早期黄铜矿；非金属矿物组合以石榴子石、单斜辉石、黑云母为主；②晚期矽卡岩阶段，该阶段金属矿物较少，仅有少量的黄铜矿、黄铁矿出现；非金属矿物组合主要包括透闪石、阳起石、绿帘石、钾长石、钠长石等，还包含少量的榍石、绿泥石；③成矿阶段，该阶段主要以金属硫化物的大量生成为特征，该阶段的硫化物沿裂隙充填交代早期形成的金属矿物，主要金属硫化物矿物组合包括赤铁矿、黄铜矿、辉铜矿、蓝辉铜矿、斑铜矿等及碲金银矿、银金矿、钛铀矿与磷钇矿；非金属矿物(碳酸盐矿物、石英)主要以脉状形式充填于矿物间隙或裂隙中。

3.3围岩蚀变

区内围岩蚀变以典型的矽卡岩矿化蚀变为主，由于矿床经过多期次的热液作用，矿化蚀变的空间分布特征难以辨认，但从时间上可将矿化蚀变分为：①早期高温蚀变，在岩浆活动时期，矽卡岩矿化期之前，在高温条件下形成的围岩蚀变，蚀变矿物组合主要为钾长石-钠长石-黑云母；②进变质蚀变，为在早期矽卡岩阶段形成的围岩蚀变，蚀变矿物组合主要为单斜辉石-褐帘石；③退变质蚀变，为在晚期矽卡岩阶段由于温度较低的天水与岩浆热液相混合或与早期形成的矿物发生水岩反应形成的围岩蚀变，蚀变矿物组合主要为单斜角闪石-绿帘石-绿泥石-绢云母-方解石-石英。

3.4控矿因素

(1)地层。区内赋矿围岩主要为Moonta-Wallaroo组变质砂屑-砂屑泥质-泥质岩单元、变质钙质泥质-长石质沉积岩单元及变质不纯碳酸盐岩单元。该组变质钙质沉积岩单元与变质不纯碳酸盐单元是形成矽卡岩矿化的必要条件之一，且受后期构造活动影响，变质变形强烈，为后期热液运移和交代反应提供了场所。矽卡岩矿化呈脉状、浸染状产出于岩体与地层的内外接触带也佐证了该论断。

(2)构造。区内大地构造位置处于Gawler克拉通东缘Torrens枢纽带内，矿床的展布受SN向Pinepoint主构造断裂带控制，该构造断裂为主要的导矿构造，是岩浆活动的主要通道，矽卡岩矿化与围岩蚀变分带也与主断裂带具有一定的时空关系。

(3)岩浆岩。区内与矿化具有直接联系的岩浆活动为元古代Hiltaba岩浆活动事件，为该矿床成矿的主要物源。岩体沿后期断裂上升，与周围地层发生交代反应，形成矽卡岩矿化，成矿物质在断裂带中沉淀富集形成矿床。

4找矿标志

(1)地层岩性。区内古元古界Mounta-Wallaroo组变质不纯碳酸盐岩单元原岩岩性以灰岩和白云岩为主，受后期变质作用影响，呈角砾状构造，有利于岩体与地层的接触交代反应，是形成矽卡岩矿化的主要地层单元。

(2)构造。Hillside矿床的产出位置主要受SN向Pinepoint主断裂控制，该断裂带内的4条次级断裂为矿体的主要产出部位，构成了矿床的4个主要矿体。切穿地层单元的SN向断裂构造，是形成脉状矿体的有利构造部位。

(3)岩浆岩。区内出露的辉长岩体与花岗岩体在断裂带中与围岩的接触带往往发育矽卡岩矿化，且后期岩体受构造活动的影响，发育角砾状和碎裂状构造，有利于后期热液活动从中萃取成矿物质形成脉状矿化，进一步叠加成矿。

(4)围岩蚀变。与矿化密切相关的围岩蚀变主要有硅化、钾长石化、钠长石化、绿帘石化、绿泥石化、碳酸盐化等。

(5)重磁异常。区内重力异常与磁异常呈明显的SN向带状延伸的特点，与矿体水平分布特征及主次级构造断裂分布特征相吻合。

参考文献

[1]王绍伟，刘树臣.21世纪初期国外矿产勘查形势与发现[M].北京：地质出版社，2006.

[2]Roberts D E,Hudson G R T. Olympic dam copper-uranium-gold deposit,Roxby Downs,South Australia[J].Economic Geology，1983,78(4):799-822.

[3]Nicholas G D,Patrick L.Regional crustal setting of iron oxide Cu-Au mineral systems of the Olympic Dam Region, South Australia: insights from potential-field modeling[J].Economic Geology,2007(10):1397-1414.

[4]Daly S J,Fanning C M,Fairclough M C.Tectonic evolution and exploration potential of Gawler Craton, South Australia[J].Journal of Australian Geology and Geophysics, 1998(17):145-168.

[5]Parker A J,Lemon N M. Reconstruction of the early Proterozoic stratigraphy of the Gawler Craton, South Australia[J].Journal of the Geological Society of Australia,1982(2):221-238.

[6]Mortimer G E,Cooper J A,Oliver R L.Geochemical evolution of Proterozoic granitoids near Port Lincoln in the Gawler Orogenic Domain of South Australia[J].Precambrian Research, 1988(4): 387-406.

[7]Allen S R,Simpson C J,McPhie J,et al Stratigraphy distribution and geochemistry of widespread felsic volcanic units in the Mesoproterozoic Gawler Range Volcanics, South Australia[J].Australian Journal of Earth Sciences, 2003(5):97-112.

[8]Martin H,Anthony R,Liz J.Tectonic framework and evolution of the Gawler Craton, Southern Australia[J].Economic Geology,2007(5):1377-1395.

[9]Hoek J D,Schaefer B F.Palaeoproterozoic Kimban mobile belt,Eyre Peninsula：timing and significance of felsic and mafic magmatism and deformation[J].Australian Journal of Earth Sciences,1998(4): 305-313.

[10]Fanning C M,Flint R B,Parker A J ,et al. Refined Proterozoic evolution of the Gawler Craton, South Australia, through U-Pb zircon geochronology[J].Precambrian Research, 1988(4):363-386.

[11]Roniza I, Cristiana L C, Nigel C,et al. Rare earths and other trace elements in minerals from skarn assemblages, Hillside iron oxide-copper-gold deposit, Yorke Peninsula, South Australia[J].Lithos,2013(1): 1-36.

(收稿日期2015-08-21)

Geological Characteristics of Hillside Iron Oxide Copper Gold Deposit in Australia

Ding Shaolei1Lu Wenhua1,2Yang Zhengxi1Liang Xueyu1

(1.College of Earth Science,Chengdu University of Technology;2.Geophysical Team of Sichuan Bureau of Geology and Minerals Exploration)

AbstractThe hillside iron oxide copper gold (IOCG) deposit is another large-size IOCG deposit, which is discovered recently in Olympic copper and gold metallogenetic province in southern Australia. The outcrop of Hiltaba gabbros and granites can be observed in the mining area. SN striking ore-body is hosted by the contacted zone of intrusive and rocks of Mount Wallaroo group. SN striking Pinepoint fault zone is the main ore-controlling structure in the mining area, which supply the metallogenic materials transporting aisle and metallogenic convergence. The main ore minerals are chalcopyrite, pyrite, magnetite, hematite etc,the mineralization stages can be divided into three stages: early skarn stage, late skarn stage and metallogenic stage,the hydrothermal alteration can be divided into three stages: early high temperature alteration, prograde alteration and retrograde alteration. Combing with the large amount of the geological exploration data of the mining area, based on analyzing the geological characteristics of the mining area, ore deposit geological characteristics and ore-controlling factors of the mining area are discussed respectivdly in depth,besides that, the prospecting indicators of the mining area are summarized from the aspects of formation lithology, structure,magmatic rocks, wall rock alteration and gravity and magnetic anomalies. The research results in this paper can provide some reference for the prospecting work in the mining area.

KeywordsIOCG deposit, Metallogenic stage, Hydrothermal alteration, Metallogenic materials, Ore deposit geological characteristics, Ore-controlling factors, Prospecting indicators

丁绍磊(1991—)，男，硕士研究生，610059 四川省成都市成华区二仙桥东三路1号。