湖北阳新阮宜湾铜钨钼矿床找矿预测地质模型及找矿前景研究

朱柳琴, 魏克涛, 宋玉龙, 闫 芳, 蔡恒安

(湖北省地质局 第一地质大队,湖北 大冶 435100)

湖北阳新阮宜湾铜钨钼矿床找矿预测地质模型及找矿前景研究

朱柳琴, 魏克涛, 宋玉龙, 闫 芳, 蔡恒安

(湖北省地质局 第一地质大队,湖北 大冶 435100)

笔者以叶天竺的“勘查区成矿地质体找矿预测理论方法”为指导,对阮宜湾铜钨钼矿床进行深入研究,确定阮宜湾矿床的成矿地质体为阮宜湾石英闪长岩岩株体,成矿构造为黄姑山—犀牛山倒转背斜和阮宜湾断裂带,成矿结构面为石英闪长岩岩体与奥陶系碳酸盐岩的接触带及接触带附近的志留/奥陶系硅钙面,以及成矿作用特征标志,构建找矿预测地质模型,结合物化探资料对阮宜湾矿床深边部开展找矿预测。

成矿地质体;成矿构造与成矿结构面;成矿作用特征标志;找矿预测地质模型;阮宜湾铜钨钼矿床

近些年,叶天竺、吕志成等人对全国230个危机矿山接替资源勘查项目中的129个典型矿床开展综合研究,结合21世纪以来国内外找矿重大发现,总结出“勘查区成矿地质体找矿预测理论方法”。该理论方法以地球化学、矿物学和矿床学理论为指导,在全面收集勘查区地质构造、矿化蚀变、物化探和遥感等资料的基础上,通过勘查区大比例尺专项填图及典型矿床的综合解剖,确定成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志,进而总结成矿要素及预测标志,建立找矿预测地质模型,最后结合大比例尺物化探工作,通过综合分析,推断矿体位置,通过工程验证发现并查明矿体[1]。以该理论为指导,本文通过对阮宜湾铜钨钼矿床的成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志进行研究,构建了找矿预测地质模型,结合物化探资料对阮宜湾矿床深边部开展了找矿预测工作,优选了下步工作靶区。

1 矿床概况

阮宜湾铜钨钼矿床位于扬子准地台下扬子台褶带西端大冶凹褶断束内,殷祖复式背斜东段黄姑山—犀牛山倒转背斜北翼,毛铺—两剑桥东西断裂带北部阮宜湾断裂的东段[2]。

矿区出露地层有古生界寒武系中—上统娄山关组(∈2O1l)、奥陶系下统(O1)、中上统宝塔组(O2-3b)、上统龙马溪组(O3S1l)、志留系下统新滩组(S1x)以及新生界第四系(图1),寒武系和奥陶系碳酸盐岩地层分布于矿区南部,志留系碎屑岩地层分布于矿区北部,其中志留系地层和奥陶系地层硅钙界面为有利赋矿空间。矿区岩浆岩主要为阮宜湾石英闪长岩岩株体,与成矿关系密切。矿区南受毛铺—两剑桥断裂,北受阳新侵入体影响,因而断层较为发育,依据相互穿切关系大致分为两期:第一期断层为近东西向走向的逆断层即阮宜湾断裂,控岩控矿明显,阮宜湾岩株体沿该断层侵入;第二期断层为北北东向、北北西、南北向横向断层或横向平推断层;矿区褶皱构造有黄姑山—犀牛山倒转背斜。

2 找矿预测地质模型构建

2.1 成矿地质体

2.1.1 岩浆岩与成矿时间关系

前人对阮宜湾岩体石英闪长岩开展了锆石U-Pb定年,年龄为(143±1)Ma[3],同时对阮宜湾矿床辉钼矿开展了Re-Os定年,年龄为(143.6±1.7)Ma[4],成岩与成矿相近,且成矿略晚于成岩,符合岩浆期后热液成矿时间特征。

图1 阮宜湾矿区地质图及物化探异常图Fig.1 Geological and geophysical-geochemical anomaly diagram of Ruanyiwan mining area1.第四系残坡积;2.新滩组第二段泥质页岩夹粉砂岩页岩;3.新滩组一段—龙马溪组碎屑岩;4.奥陶系中上统碳酸盐岩;5.娄山关组第三段厚层状结晶白云岩、灰质白云岩;6.娄山关组第二段细粒白云岩、含灰质白云岩;7.娄山关组第一段硅化灰质白云岩或角砾状白云岩;8.石英闪长岩;9.石英闪长斑岩;10.花岗闪长斑岩;11.正长石英闪长斑岩;12.角砾岩;13.矽卡岩;14.铜矿体;15.钨矿体;16.钼矿体;17.金矿体;18.矿体编号;19.地层产状;20.逆断层;21.正断层;22.平推断层;23.化探异常;24.勘探线和钻孔;25.重力异常;26.磁异常。

2.1.2 岩浆岩与成矿的空间关系

阮宜湾铜钨钼矿床Ⅰ号钨铜矿体赋存于阮宜湾岩体与围岩接触带附近的新滩组砂页岩与奥陶系碳酸盐岩硅钙界面中;Ⅱ号铜钨矿体赋存于阮宜湾岩体与奥陶系中上统(O2-3)灰岩接触带中,显示出明显受岩体控制的特征。

2.1.3 岩浆岩与成矿的专属性关系

从成矿物质来源角度来看,阮宜湾石英闪长岩W、Mo、Cu等元素丰度值极高,W达156×10-6、Mo为18.9×10-6、Cu达189×10-6,与同类岩石相比,浓集系数达6～150倍,反映深源岩浆房产生的岩浆热液与岩浆期后热液富含W、Mo、Cu等矿质;同时矿石硫同位素δ34S在-0.98‰～2.48‰之间,为岩浆硫来源。说明岩浆岩为成矿提供了成矿物质来源。

从成矿流体角度来看,矿床中石榴石和石英的氧同位素δ18O为3.5‰～12.1‰,表明成矿流体主要源于岩浆水;同时阮宜湾矿床各成矿阶段包裹体氢氧同位素组成(包裹体水δDsmow为-71.3‰～-44.2‰,δ18Osmow为-6.01‰～8.73‰)表明,成矿流体以岩浆水为主,有部分大气降水参与。说明岩浆岩早期提供主要成矿流体,晚期作为流体循环的驱动力。

综上所述笔者界定阮宜湾岩体为阮宜湾铜钨钼矿床的成矿地质体。

2.2 成矿构造和成矿结构面

2.2.1 成矿构造

黄姑山—犀牛山倒转背斜北翼严格控制阮宜湾岩体形态及空间分布特征,为重要的控岩构造;阮宜湾断裂带位于黄姑山—犀牛山倒转背斜北翼,断裂主要发育于志留系底部与奥陶系顶部的软弱层中,矿体赋存于受阮宜湾断裂控制的奥陶系层间破碎带中,为重要的控岩控矿构造;阮宜湾岩株体石英闪长岩与围岩的侵入接触构造控制了阮宜湾矿床矽卡岩型矿体。

因此,黄姑山—犀牛山倒转背斜、阮宜湾断裂带和侵入接触构造为阮宜湾矿床的成矿构造。

2.2.2 成矿结构面

矿区石英闪长岩与奥陶系碳酸盐岩地层形成的侵入接触结构面,剖面上较平直,平面上形态复杂,阮宜湾Ⅱ号铜钨矿体产在接触带产状复杂部位;志留系新滩组碎屑岩与奥陶系碳酸盐岩形成的岩性界面及派生的层间滑脱结构面为矿体重要赋存部位,矿区Ⅰ号钨铜矿体多产于岩体与围岩接触带附近的层间滑脱结构面,表现为层状分布特征;岩体水压裂隙结构面也为重要的赋矿部位,矿区Ⅲ号钼矿体多产于石英闪长斑岩水压裂隙结构面中,Ⅳ号金矿体产于石英闪长岩断裂破碎带中。

因此,侵入接触结构面、志留/奥陶系硅钙界面、岩体水压裂隙结构面为矿区成矿结构面。

2.3 成矿作用特征标志

2.3.1 矿体特征

矿区分布有四个矿体。Ⅰ号钨铜矿体分布于阮宜湾岩株体西段南接触带,矿体赋存于奥陶系新滩组(S1x)碎屑岩和奥陶系中上统(O2-3)碳酸盐岩硅钙界面的层间破碎带上,矿体呈似层状或楔形状向深部尖灭,矿体产状与层间破碎带产状一致,走向近东西,倾向南,倾角35°～58°;Ⅱ号铜钨矿体分布于岩体南东缘接触带附近,矿体赋存于岩体南东缘与奥陶系中上统(O2-3)灰岩(大理岩)接触带及接触带附近的奥陶系中上统(O2-3)与上统(O3S1l)硅钙界面的层间矽卡岩中,走向北东—南西,倾向南东,倾角31°～65°;Ⅲ号钼铜矿体赋存于石英闪长斑岩水压裂隙结构面中;Ⅳ号金矿体赋存于石英闪长岩断裂破碎带。

2.3.2 矿石特征

矿区主要矿石矿物有白钨矿、黄铜矿、黄铁矿、自然金,次为辉钼矿、磁黄铁矿、磁铁矿等;主要脉石矿物有石榴石、透辉石、方解石,次为石英、绿泥石等。矿石结构主要有交代熔蚀结构、粒状结构、包含结构,其次为胶状结构、碎裂结构等;矿石构造主要为块状和浸染状构造。

2.3.3 矿床元素分带

矿床指示元素从岩体至大理岩具明显水平分带,即W-Mo-Cu-Pb-Zn-As-Sb。根据钻孔原生晕资料,Cu、W、Mo晕内带与矿体吻合,W外带晕于矿尾矿下,Cu、Mo外带晕于矿体周围,As、Sb晕于矿前,矿床指示元素从矿前至矿下垂直分带表现为:As-Sb-Cu-Zn-Ag-Pb-W-Mo(自上而下)。

2.3.4 成矿期和成矿阶段

阮宜湾铜钨钼矿床成岩成矿作用具有多期多阶段的特点,根据矿体的相互穿插关系,矿石中的矿物共生组合,矿物的相互穿插、包裹、充填、交代等现象,及生成顺序可将成矿作用分为三期五个阶段:矽卡岩期(矽卡岩阶段、氧化物阶段)、石英—硫化物期(石英硫化物阶段和碳酸盐阶段)与表生氧化期(表1)。矽卡岩阶段是阮宜湾矿床成矿早阶段,形成石榴子石、透辉石、阳起石等矽卡岩类蚀变矿物;硫化物阶段是成矿主阶段,以绿泥石、硅化、绢云母、石英等交代矿物组合与矿体共生;碳酸盐阶段是成矿晚阶段,形成方解石、白云石。

2.4 找矿预测地质模型

通过对阮宜湾铜钨钼矿床成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志的综合研究,构建阮宜湾铜钨钼矿床“三位一体”找矿预测模型(图2)。

表1 阮宜湾铜钨钼矿床矿物生成顺序表

Table 1 The mineral generate sequence of Ruanyiwan Cu-W-Mo deposit

3 找矿预测

根据找矿预测地质模型,结合地球物理和地球化学等探测信息,总结预测要素,通过类比预测以阮宜湾矿床体为中心进行三维空间延伸预测。

3.1 Ⅱ号铜钨矿体沿倾向南东方向延伸

Ⅱ号铜钨矿体赋存于阮宜湾岩株体南东缘石英闪长岩与奥陶系宝塔组灰岩接触带及接触带附近硅钙界面的层间矽卡岩中,走向北东—南西,倾向南东。以往勘探线剖面资料发现(图3),深部矿体沿倾向延伸均没有工程控制,成矿地质体石英闪长岩与奥陶系宝塔组碳酸盐岩接触带沿着矿体倾向尚有延伸;物探资料显示,沿着Ⅱ号矿体往南东方向,重磁异常往南东方向均有延伸(图1)。因此Ⅱ号矿体沿倾向南东方向追索有很大找矿空间。

3.2 Ⅰ号钨铜矿体走倾向延伸

Ⅰ号钨铜矿体赋存于奥陶系下统与上统之间的矽卡岩中,走向近东西,往西延伸较稳定并有一定规模,倾向南。Ⅰ号矿体西部仍位于黄姑山—犀牛山倒转背斜上,阮宜湾岩体向西延伸,地表出露有奥陶系碳酸盐岩和志留系新滩组碎屑岩地层,阮宜湾岩体西部与奥陶系碳酸盐岩地层接触位置地表见矽卡岩,成矿地质条件与Ⅰ号矿体相似(图1);1∶1万土壤化探测量工作于岩体西段与围岩地层接触部位发现近东西向Cu-Mo(Ht1)组合异常(图1)。为追索Ⅰ号矿体倾向延深,在48线设计ZK4801孔(图1),在424～426 m处见奥陶系和志留系不整合面(硅钙界面),含白钨矿,于532 m处见花岗闪长斑岩,为阮宜湾岩体向深部的延伸;1∶1万重力测量显示(图1),阮宜湾岩体分布区为低重异常,异常范围大于岩体出露范围,等值线向南突出,显示岩体向南倾斜;磁法扫面成果显示阮宜湾岩体分布区为高磁异常(M1),异常形态与岩体的出露形态较为吻合,但其分布范围要大于岩体的出露范围,且异常等值线北密南疏,说明岩体深部向南倾斜。因此,Ⅰ号矿体走倾向有很大的找矿潜力。

成矿地质体阮宜湾小岩株体石英闪长岩成矿构造及成矿结构面成矿构造:近东西向黄姑山—犀牛山倒转背斜北翼,阮宜湾断裂带,侵入接触构造成矿结构面:奥陶系碳酸盐岩地层与石英闪长岩形成的接触带,新滩组碎屑岩与奥陶系碳酸盐岩形成的硅钙界面,岩体水压裂隙结构面结构类型二元结构模式:Ⅰ号矿体产于新滩组砂页岩与奥陶系碳酸盐岩硅钙界面,Ⅱ号矿体产于奥陶系碳酸盐岩地层与石英闪长岩接触带产状复杂部位成矿作用特征标志成矿早阶段:矽卡岩阶段,特征蚀变矿物为透辉石、石榴子石、绿帘石、阳起石,少量磁铁矿金属矿物成矿主阶段:石英—硫化物阶段,特征蚀变矿物为绿泥石、绢云母、石英,金属矿物为辉钼矿、黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿和白钨矿成矿晚阶段:碳酸盐阶段,蚀变矿物为晚期脉状方解石、白云石等,形成于低温条件,环境向氧化转变

图2 阮宜湾铜钨钼矿床找矿预测地质模型

Fig.2 Geological model of prospecting prediction of Ruanyiwan Cu-W-Mo deposit

图3 阮宜湾铜钼钨矿床5号勘探线剖面Fig.3 The No.5 prospecting line profile map of Ruanyiwan Cu-W-Mo deposit1.龙马溪组;2.宝塔组;3.下奥陶统;4.娄山关组三段;5.娄山关组二段;6.石英闪长岩;7.矽卡岩;8.铜钨矿体;9.钨矿体;10.钻孔及编号;11.地质界线。

[1] 叶天竺,吕志成,庞振山,等.勘查区找矿预测理论与方法[M].北京:地质出版社,2014.

[2] 杨明银,魏世坤,张万平,等.大冶毛铺—阳新两剑桥东西断裂带铜多金属控矿条件与成矿预测[R].武汉:湖北省地质科学研究所,2001.

[3] 颜代蓉.湖北阳新阮家湾钨—铜—钼矿床和银山铅—锌—银矿床地质特征及矿床成因[D].武汉:中国地质大学(武汉),2013.

[4] 谢桂青,毛景文,李瑞玲,等.长江中下游东南地区大寺组火山岩SHRIMP定年及其意义[J].科学通报,2006(19):2283-2291.

(责任编辑：于继红)

The Geological Model of Prospecting Prediction and Prospecting Potential ofRuanyiwan Cu-W-Mo Deposit in Yangxin,Hubei

ZHU Liuqin, WEI Ketao, SONG Yulong, YAN Fang, CAI Heng’an

(TheFirstGeologicalBrigadeofHubeiGeologicalBureau,Huangshi,Hubei435100)

Guided by YE Tianzhu’s metallogenic geological body prospecting prediction theory in prospecting area,we have researched on Ruanyiwan Cu-W-Mo deposit deeply,and determined that the metallogenic geological body is Ruanyiwan quartz diorite stock intrusion;the metallogenic structure is Huanggu Mountain-Xiniu Mountain reversal anticline and Ruanyiwan fault belt;and the metallogenic structural planes are as follow:one is the contact zone between the Ordovician carbonate stratum and the quartz diorite intrusion,and the other is the calcium-silicon interface of Silurian/Ordovician close to the contact zone. As well,we have identified the metallogenic signs,established the geological model of prospecting prediction,proposed a lot prospecting potential areas in the deep and side of Ruanyiwan deposit combined with the geophysical-geochemical data.

metallogenic geological body; metallogenic structure and metallogenic structural plane; metallogenic sign; geological model of prospecting prediction; Ruanyiwan Cu-W-Mo deposit

2016-11-01;改回日期:2016-12-27

朱柳琴(1988-),女,助理工程师,硕士研究生,地球化学专业,从事地质勘查工作。E-mail:787980179@qq.com

P618.41; P618.67

A

1671-1211(2017)03-0250-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.03.003

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20170517.1611.006.html 数字出版日期:2017-05-17 16:11