九瑞地区成矿斑岩体特征及矿化富集规律

高 任, 李旭辉, 周宣霏, 付 斌, 陈天迪, 查志强

(江西省地质矿产勘查开发局 赣西北大队,江西 九江 332000)

九瑞地区成矿斑岩体特征及矿化富集规律

高 任, 李旭辉, 周宣霏, 付 斌, 陈天迪, 查志强

(江西省地质矿产勘查开发局 赣西北大队,江西 九江 332000)

九瑞地区成矿斑岩体的研究及其内部勘查工作较缺乏。通过对比总结多个矿床的地质特征及成矿条件,分析九瑞矿集区主要斑岩体内的矿化富集规律,矿化受次生富集带、石英细脉、隐爆角砾岩等因素控制,指出成矿斑岩体内具有找矿扩储潜力,为进一步的九瑞整装勘查提供研究依据。

富集规律;铜钼;斑岩;九瑞

图1 区域地质构造略图[3]

江西省九江—瑞昌(以下简称“九瑞”)铜多金属矿集区是中国首批47个整装勘查区之一,为长江中下游成矿带的重要组成部分。九瑞矿集区内生金属矿床属与燕山期同熔型中酸性斑岩体有关的多位一体成矿系列。其成矿斑岩体与斑岩型铜钼矿床密切共生。分析研究九瑞矿集区内的斑岩型铜钼矿床的成矿背景及其矿化富集规律,对当前开展的深部找矿工作具有积极意义。

1 地质背景

1.1 构造背景

九瑞斑岩铜钼矿床与德兴超大型斑岩铜矿同属于环太平洋成矿域的一部分。大地构造位置属扬子陆块中的下扬子地块,三级构造单元为长江中下游坳陷带。斑岩型矿床的形成与板块及大地构造单元、区域性引张环境及深大断裂存在密切关系[1]。九瑞斑岩铜钼矿床受北西西向“长江式”深断裂带控制[2]。区内岩浆岩在水平方向呈带状分布,中深部岩浆岩大致分为两个北西西向断裂带(图1):①城门山、武山—赤湖—丁家山和丰山洞—东雷湾三个岩基构成的紧靠北西西向深大断裂的岩浆岩带。②由大石山—高家山、洋鸡山、宝山—熊家岭三个离北西西向深断裂较远的中深部岩基构成的岩浆岩带。它们控制了区内近20个浅成—超浅成中酸性—酸性侵入体,总出露面积约9 km2,多呈岩墙、岩株、岩枝状产出,主要岩石类型为花岗闪长斑岩,其次为石英闪长玢岩、石英斑岩以及少量的闪长岩、石英闪长岩和其它脉岩。紧靠深大断裂的岩浆岩带城门山、丁家山、武山矿区发育斑岩型铜、钼矿或矿化。

吕古贤等(2011)认为,同九瑞地区的情况一样,赣东北德兴斑岩铜(钼)矿床同样受到“长江式”断裂带控制,德兴矿田内朱砂红、铜厂、富家坞三个铜(钼)矿床,它们和东部侏罗系火山岩盆地恰好排列在300°方向的一个构造岩浆矿化带。德兴矿集区铜矿成矿物质来源为深断裂控制的幔源岩浆[4]。九瑞矿田内岩浆岩成岩来源主要为同熔型岩浆,为上地幔衍生物及下地壳岩石部分熔融形成[5]。总之,九瑞矿集区与德兴矿集区在构造背景上与成矿物质来源都具有一定的相似性。

1.2 矿床概况

九瑞斑岩型铜钼矿床代表为城门山、丁家山及武山矿床。

城门山斑岩铜钼矿床成矿岩体是侵入于志留系—三叠系碎屑岩的花岗闪长斑岩和石英斑岩岩株,岩株在平面上呈不规则的椭圆形,剖面上呈75°左右倾角向北西倾斜。在花岗闪长斑岩和石英斑岩岩株中形成了斑岩型铜钼矿,铜矿位于岩株上部和外缘,矿体连续,呈帽状;钼矿位于岩株中下部,规模大却品位低,分布较为分散,呈枝杈状分支复合,主要是沿隐爆角砾岩带及裂隙带产出。

丁家山斑岩铜矿床成矿岩体为花岗闪长斑岩以及石英闪长玢岩。花岗闪长斑岩在平面上呈长椭圆形,岩体北侧与志留系砂页岩呈侵入接触,南侧为断层所破坏,上部与古近系砂砾岩呈断层接触[6]。在丁家山、列石山花岗闪长斑岩中形成了斑岩型铜矿化。石英闪长玢岩主要以岩脉群产出在志留系砂页岩中的裂隙带内,蚀变矿化强烈,形成了次生氧化富集铜矿体。

武山铜矿床与城门山铜矿床成矿条件相似,成矿岩体为花岗闪长斑岩岩株,岩株内除了围岩捕虏体具有矽卡岩型铜矿外,无斑岩型铜钼矿,仅沿网状细脉裂隙发育斑岩钼、铜矿化。

2 成矿岩石特征

2.1 岩体侵入期次

据区内岩浆岩地质和同位素年龄资料[7-9],可将岩浆侵入活动划分为两期[10]:燕山期和喜山期,其中燕山期无论侵入规模、强度,还是成矿作用都占主导地位,主要矿床的成矿岩体均为燕山期的浅成—超浅成多次侵入的复式杂岩体。2014年,在武山矿区实施的接替资源勘查工作中,获得武山花岗闪长斑岩的5个锆石U-Pb年龄为(145.1±0.7)Ma,(146.1±0.7)Ma,(145.6±0.8)Ma,(144.4±1.3)Ma和(145.8±1.1)Ma,与原勘探资料数据吻合。

岩体主要岩石活动期见表1。

据野外及镜下观察不同岩性的穿插、包裹关系等资料,总结出如下关系:

表1 九瑞主要斑岩铜钼矿床岩体活动期及同位素年龄

城门山矿床花岗闪长斑岩与志留系、上泥盆系碎屑岩及中石炭系、二叠系、三叠系碳酸盐岩地层呈侵入接触,接触带因岩浆沿围岩层间或者构造破碎带贯入,形成复杂的枝状接触带,围岩捕虏体多,但未见其他侵入岩角砾。石英斑岩穿切花岗闪长斑岩,并含较多花岗闪长斑岩残留体。在石英斑岩侵入之后有较强烈的地下隐爆作用,形成区内各类爆破相岩石,局部见有呈脉状热液注入角砾岩贯入花岗闪长斑岩中。

丁家山矿床及外围钻孔中见有如下穿插关系:在叶家垅花岗闪长斑岩中见有石英闪长玢岩的角砾以及石英闪长岩捕虏体,说明花岗闪长斑岩形成晚于石英闪长玢岩和石英闪长岩。据洋鸡山坑道资料,矿区同样存在隐爆角砾岩,隐爆角砾岩中见有石英闪长玢岩的角砾岩和石英闪长玢岩中见有石英闪长岩的捕虏体,由此证明本区岩体的侵入顺序是:石英闪长岩—石英闪长玢岩—花岗闪长斑岩—爆破角砾岩。

武山矿床花岗闪长斑岩主体呈岩株状侵入于二叠系—三叠系碳酸盐地层中。接触带形态比较复杂,与围岩接触处常有不规则状岩枝沿层间裂隙伸入围岩。石英闪长玢岩呈脉状穿插花岗闪长斑岩主体及周围地层中,宽度一般为0.1～0.5 m,煌斑岩脉比较发育,多分布于主岩体接触带附近及层间裂隙带中,局部可见切割矿体。

综上,将区内与斑岩矿床成矿有关的岩体侵入—隐爆活动分为燕山早晚两主期。岩浆岩侵入具有共同特点,都是燕山早期多次侵入,晚期再经历一次大的侵入活动,侵入岩浆带来的巨大高温高压,使原来不稳定的杂岩体发生再次沸腾、爆破形成隐爆角砾岩。沸腾作用在九瑞斑岩铜钼矿成矿过程中发挥了重要作用[11]。很显然,第一,多期次的岩浆侵入是对岩体进行多次热液叠加成矿,成矿元素的来源更充足,对斑岩型铜钼矿品位变富起到了作用;第二,隐爆角砾岩带对于成矿元素在岩体内部聚集起到了很好的导矿、容矿作用。

2.2 岩石学特征

对区内斑岩体主要岩石进行矿物定量统计,并投影到中酸性侵入岩岩石分类图解上(图2)。

图2 成矿岩体岩石QAP图解Fig.2 QAP scheme of metallogenetic magmatite①.丁家山石英闪长岩;②.丁家山花岗闪长斑岩;③.城门山花岗闪长斑岩;④.城门山石英斑岩;⑤.武山花岗闪长斑岩;⑥.武山石英闪长玢岩。

据投影点位置及野外和镜下鉴定资料,与斑岩体中铜钼矿床具有紧密关系的花岗质岩石主要为钙碱性系列,其次是碱性。其中包括:花岗岩类、二长花岗岩类、花岗闪长岩类、二长闪长岩类、闪长岩类。并且碱性花岗质岩石与斑岩型钼矿有关,如城门山矿床石英斑岩与钼矿的空间、时间关系密切。

可见多次岩体侵入活动,由早至晚主要岩石类型从石英闪长玢岩—花岗闪长斑岩—石英斑岩方向演化,主要造岩矿物石英、钾长石含量不断增加,伴随这一演化趋势,岩体的含矿性也发生相应变化:Cu-Mo。

2.3 岩石化学特征

区内与斑岩铜钼矿床有关的岩体岩石硅酸盐分析资料列于表2。

SiO2含量60.98%～73.57%,CaO含量1.1%～2.45%,Na2O含量0.51%～3.70%,K2O含量2.25%～7.79%,属钙碱性—碱钙性岩系,从早至晚随着结晶分异作用的增强,岩浆从富Fe、Ca向富Si、K方向演化。

与矿化有关的花岗质岩石的化学成分以SiO260%～67%为主,主要成矿元素为铜;其次化学成分SiO2为73%的石英斑岩,主要成矿元素为钼矿。岩石化学从中酸性至酸性,相应的矿石建造为Cu-Cu(Mo)。

3 围岩蚀变

3.1 蚀变特征

按照空间关系,各矿床岩体内多以岩体中心向外形成环状蚀变分带。城门山、武山矿床环状蚀变分带明显,与成岩温度以及多次侵入活动有关。其中(由内向外)城门山矿床蚀变带:钾长石—石英化带→黑云母—钾长石化带→泥化—绢云母化带;武山矿床蚀变带(据最新深部钻探资料):钾长石—硅化带→沸石—钾长石化带→绿泥石—绢云母化带。而丁家山矿床由于花岗闪长斑岩呈长椭圆状,蚀变在一定的范围具有环状分带性,同样受多次侵入活动及围岩影响,形成带状绿泥石—绿帘石化带(深色)→硅化—绢云母化—高岭土化带(浅色)蚀变。

表2 成矿岩体岩石化学成分表[12]

从垂向上,成矿斑岩体的蚀变同样具有一定的分带特征。以武山岩体中心部位的花岗闪长斑岩标本为例,新鲜的花岗闪长斑岩为含黑云母花岗闪长斑岩(图3-a)。观察到的蚀变主要为钾化蚀变,从浅部到深部依次为:弱黑云母化(图3-b),黑云母+硬石膏化(图3-c),强黑云母化(图3-d),最深部为强烈的硅钾化,表现为密集的石英脉和钾长石化。

按照蚀变期次,矿床围岩蚀变分早、中、晚期。早期蚀变包括钾硅酸盐交代岩、钾质角岩和部分镁—钙矽卡岩;中期蚀变包括绢英岩、黄铁绢英岩、青磐岩和矽卡岩;晚期蚀变包括中度—深度泥英岩、浊沸石—硫酸盐交代岩等。

图3 花岗闪长斑岩内垂向蚀变分带特征Fig.3 Vertical alteration zonality of granodiorite-porphyrya.新鲜的黑云母花岗闪长斑岩;b.弱钾化(黑云母化)花岗闪长斑岩;c.钾化+硬石膏化花岗闪长斑岩;d.强烈钾化(黑云母化)花岗闪长斑岩;其下为钾硅化带。

3.2 蚀变与矿化的关系

蚀变与矿化是同一岩浆残余溶液作用于围岩的不同产物,两者空间上密切,时间上相近,有着密切的内在联系。区内花岗闪长斑岩岩浆—热液活动期与铜(硫)矿有关的蚀变有矽卡岩化、硅化、绿泥石化;石英斑岩岩浆热液活动期与钼(铜)矿有关的蚀变主要是钾长石化、硅化。

3.2.1 矽卡岩化

矽卡岩化与矿化关系最明显的特征是矽卡岩与金属硫化物在空间上的重合,本区矽卡岩体基本上就是矿体,这种空间上依存的原因主要是:①矽卡岩具有不稳定性和高孔隙度(中细粒结构)以及性脆易碎等特点,而有利于成矿溶液进行充填交代。②区内矽卡岩主要由钙铁石榴石组成,可提供黄铜矿沉淀所需铜的浓度,而有利于黄铜矿沉淀富集。

由于城门山、武山矿床岩体围岩多为碳酸盐岩,矽卡岩化只是局部发生于岩体内带,其他多倾向于发生在外接触带,更多的归为矽卡岩型矿床。而丁家山矿床围岩为性质稳定的砂岩系,矽卡岩化发生于内带,形成了丁家山斑岩型铜矿。

3.2.2 钾长石、硅化

事实上,广泛发育钾长石化、硅化蚀变的城门山、武山矿床均具有钼矿化,且城门山矿床形成了较大钼矿体。而丁家山矿床则零星出现钼矿化。

4 矿化富集作用

斑岩型矿床的矿化作用按成因分为表生富集作用及内生富集作用。

4.1 表生富集作用

表生富集作用,主要为次生富集作用。其可使斑岩铜矿石品位得到进一步富集而成为具有重大经济意义的富矿。次生富集带多数是形成高品位的辉铜矿矿层,开采经济价值巨大。

次生富集主要发生在潜水面以下的侧向流动带。从硫化物矿床的氧化带中淋滤出来的某些金属硫酸盐溶液,当渗透到潜水面之下流动带的还原环境中,便以交代原生硫化物的方式生成新的次生硫化物。当硫酸铜溶液交代原生矿石中的硫化物时,便可产生辉铜矿、铜蓝等次生矿物。当发生地壳抬升运动,潜水面相对下移,则在新的潜水面之下继续形成新的富集作用,而原先的富集带中的辉铜矿等发生氧化,可进一步形成氧化铜等品位较高的矿物,使得矿床整体的次生富集带加厚。

武山矿床目前岩体内钻探最深达到1 200 m标高,矿化蚀变效果明显。以该钻孔为例,图4为武山成矿斑岩体中该钻孔样品的Cu、Mo元素品位随着标高变化(星散)图。

据该星散图,武山矿床斑岩体内铜钼元素品位变化与城门山很相似,在标高0～-60 m为斑岩型铜矿次生富集带,-200 m及-400 m有一个富集带,为矽卡岩型铜矿体,该处矽卡岩推测为斑岩中的灰岩捕掳体,经热液交代作用形成,因此,斑岩中灰岩捕掳体也是另一个铜矿富集地带;就该钻孔资料,钼矿往下有变富的趋势,仍需资料来探明钼矿富集状态。

燕山期成矿之后,花岗闪长斑岩相比石英斑岩、石英闪长玢岩更易遭受风化剥蚀,早期形成的次生富集带会一直跟着花岗闪长斑岩一起剥蚀流失,直到下部的石英斑岩(石英闪长玢岩)出露地表,剥蚀速度才变缓[13],这时残留在地表的次生富集带会被氧化,形成现在的铁帽,之后再形成现在的地表下部辉铜矿矿层。加之,区内成矿期后大地构造稳定,地下水位变化稳定,因此造成次生富集带形成时间较短,厚度较小,赋存位置也多在近地表位置。

图4 武山斑岩铜钼矿床垂向品位变化(星散)图Fig.4 Vertical grade change curve of the porphyry copper and molybdenum deposit in Wushan

总之,次生富集作用对九瑞斑岩铜钼矿床的品位加富、规模扩大起到了一定的作用。

4.2 内生富集作用

张洪涛等(1991)认为,斑岩型矿床成矿作用的必要条件为浅部环境与深部岩浆房长期的沟通,潜水岩浆爆发火山—次火山作用是成矿机制的重要补充[14]。据最新城门山采场断面局部见有含石英铁质碳酸岩,处于城门山成矿斑岩体中浅部边缘部位。该岩石表面具有葡萄状构造和次火山岩的特征。因无直接证据证明城门山斑岩体侵入之前发生过火山喷发作用,因此笔者认为,该类岩石与斑岩矿床“二次沸腾”作用有关。

岩浆岩类上升和侵位均是从熔融体的初始底辟拆离和上升开始的。当底辟上升到中部地壳时可能会截断壳内走滑断层带而形成拉长的深成岩体,并会在晚期产生气球状膨胀作用;当底辟上升至中部地壳铲状拉伸断层或剪切带时往往形成铲状岩席,从而形成假火山口及假火山作用。结晶的富水岩浆中可以产生很高的内部剩余压力,导致二次沸腾,在压力较小的浅成—超浅成环境下,结晶外壳内压ΔV必然增大,产生爆破。对矿化最有利的就是整个过程中由于爆破形成了角砾岩,角砾岩分布地段,正是铜钼矿石的主要堆积空间。

多处成矿斑岩体内发现的隐爆角砾岩正是受该爆破作用形成而导致了矿产的内生富集,在深部形成了多段铜钼矿体。

5 结语

(1) 成矿斑岩体具有良好的区域引张环境,紧靠北西西向长江深大断裂带,处于城门山、武山—赤湖—丁家山和丰山洞—东雷湾三个岩基构成的紧靠北西西向深大断裂的岩浆岩带,或该岩浆岩带以东区域的斑岩体具有很好的区域构造环境,成矿物质来源丰富。

(2) 斑岩体为多期次侵入的酸性岩浆岩,与斑岩型铜钼矿床具有紧密关系的花岗质岩石主要为钙碱性系列,碱性花岗质岩石如石英斑岩与斑岩型钼矿的矿化富集紧密相关。

(3) 钾长石化、硅化作为岩体内高、低温蚀变,直接反映了成矿所需的温度和压力条件,而且该蚀变带与矿化富集带在空间高度一致。

(4) 斑岩铜钼矿在成矿斑岩体中具有矿化富集规律。斑岩铜矿分布在花岗闪长斑岩、石英斑岩浅部及边部,原生矿体及矿化斑岩经表生作用而使铜进一步富集,铜(钼)矿化主要以含铜(钼)石英细脉形式产出,常有浸染状黄铁矿相伴生,矿化受方向性不明显的微细成岩裂隙控制。而深部,隐爆角砾岩作为多期次岩浆侵入的产物,成为矿体容矿场所,为深部铜钼矿的直接矿化富集地带。

九瑞乃至长江中下游成矿带其他斑岩体内矿产勘查过程中,对具有上述特征的成矿斑岩体及相应的矿化特征,应给予充分的重视和研究。

致谢:本文在编写修改过程中得到了曹晓明教授级高级工程师、周贤旭高级工程师的帮助,在此一并致谢。

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(责任编辑：于继红)

Characteristics and Inner Mineralization Enrichment Regularityof Metallogenic Porphyry in Jiurui Area

GAO Ren, LI Xuhui, ZHOU Xuanfei, FU Bin, CHEN Tiandi, ZHA Zhiqiang

(NorthwestJiangxiGeologyTeam,JiangxiBureauofGeologyandMineralResources,Jiujiang,Jiangxi332000)

The research and prospecting of porphyry copper and molybdenum deposit within the total Jiurui area is few.The mineralization is controlled by the factors such as secondary enrichment zone,quartz veinlet and hydrothermal breccia.The paper summarizes the characteristics and metallogenic geological conditions of Jiurui copper and molybdenum deposit,points out the mineralization enrichment regularity in porphyry.This study provide investigative basis for further exploration in Jiurui area.

enrichment regularity; copper and molybdenum; porphyry; Jiurui

2015-07-22;改回日期:2015-10-27

高任(1990-),男,工程师,地质矿产勘查专业,从事地质矿产勘查及矿床研究工作。E-mail:gr_ren@163.com

P618.41; P618.65

A

1671-1211(2016)02-0171-06

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.02.008

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160303.1056.012.html 数字出版日期:2016-03-03 10:56