山东埠口铜矿成矿地质背景分析

2018-01-29李亚东冯启伟

世界有色金属 2018年23期

关键词：重晶石黄铜矿矿脉

李亚东，冯启伟，鹿波

（山东省第一地质矿产勘查院，山东济南 250014）

1 区域地质背景

1.1 区域地层

研究区内几乎全为前震旦纪的变质岩系，只在矿脉之余尾少部为寒武纪地层，第四纪地层仅出现在山谷河床两岸。面积很小，厚度也不大[1]。

太山群变质岩：混合花岗岩，灰白色，致密坚硬，中粗结构，内有各种岩系之包裹体，在刘白杨庄及西要关南边均有分布。花岗片麻岩，为前震旦纪沉积物，因经受一次区域地壳运动及岩浆活动之变质而成的，但混合岩化较轻，灰白色，淡黄色，棕褐色，中—粗粒结构风化后呈各种颗粒[2]。颗粒中矿物以石英、长石、金云母为主，其次磁铁矿及少量少见的矿物，此种岩石为矿区之主要一种岩石，分布极广，岩层片理发育，产状NW70°～NE80°，倾向NW～SW，倾角60°～85°。各种片岩，有的成层状，与花岗片麻岩互层呈混合产出，有的在花岗片麻岩体中，矿物成分主要为长石、石英、片状，条带状构造发育，有角闪石片岩、石英片岩等。当附近有石英脉及本身石英脉侵入时，岩石硬度变大，颜色加深，磁铁矿成分较多，但由于露头一般不大，大者达100m，小者仅2m～3m长。

寒武纪地层：下寒武纪下部：淡黄色、泥质石灰岩，含有铁石结核及条带状构造，中部为薄层状灰岩或泥质灰岩互层，上部为紫色页岩，在其中下部夹有辉脉岩层。中寒武纪：下部厚层鲕状灰岩，上部薄层灰岩夹页岩，夹有鲕状灰岩。上寒武纪：薄层板状灰岩泥质灰岩，薄层竹叶状灰岩互层。第四纪：山谷、河谷及山麓地区为冲积的砂、砾石及砂土堆积的粘土等。

1.2 区域构造

研究区内大体构造单位：属太山断块隆起之东部，断层发育有走向断层及倾向断层。矿区之西有上游庄大断层，矿区之西北有北栾宫大断层，上述断层产于古老岩系之中，断层西盘上升，东盘下降。区内断层其形成有上游庄大断层的形成有一定关系，有白杨、五色崖的大断层，方向180°，王白杨沉积岩区的倾向断层，断层线方向280°。受两组断层控制，研究区形成地垒，如高白杨-东栾宫的地垒节理有两组，一组NW280°，另一组SW230°～210°。

2 矿床地质

（1）矿脉分布范围及特征。①高白杨—马头山矿脉，矿脉在高白杨产于闪石闪长岩岩脉体中，董家峪见于闪石闪长岩脉体与变质岩两壁接触之间均有，在埠口南见于闪石闪长脉体之东侧，在董家峪以北只有成因上的意义，而无工业价值，董家峪以南一般宽仅1.5m～2m，局部宽达8m，此条矿脉矿物组成简单，脉石矿物为石英，金属矿物有黄铁矿、黄铜矿及次生的孔雀石，另外见有黑色小晶体矿物，可能为黑钨矿。②王白杨—埠口西的老苗山矿脉，矿脉产于30°，210°节理中，矿脉的围岩在王家白杨有段产于沉积岩中，其余均为变质岩系。

（2）矿体形状及产状。①董家峪村南矿体：矿脉长420m。一般厚约1.66m，最厚的2.4m，矿脉虽直立产出，延深不详。②埠口段矿体：矿脉长274m，一般厚度为1.7m，最厚为4.5m，矿脉也是直立产出，延深不详。③董家峪村北矿体：矿体长90m，一般厚度为1.4m，最厚2.3m，矿脉都是直立产出，延深不详。总的来说，矿脉都是直立产出，沿矿脉无变化。

（3）矿石物质成分及结构。①块状矿石：主要由黄铜矿、石英组成，黄铜矿是大块状石英为零星分布构成致密块状构造。②豆状矿石：主要为石英，其中黄铜矿呈大小约0.5cm左右的颗粒分布在石英中，石英结构致密，与黄铜矿紧密结合亦形成块状。③脉状矿石：主要为石英，其中黄铜矿、兰铜矿、班铜矿呈细脉状穿插在石英中，石英为致密块状。④星点状矿石：在致密块状石英中，黄铜矿呈大小约0.10cm，它形晶零星分布。

矿石矿物成分以黄铜矿为主，其次为少量的班铜矿、兰铜矿、孔雀石、镜铁矿等，脉石矿物以石英为主，其次是重晶石，方解石等。

3 矿床成因分析

研究区内构造多形成于燕山期的地壳运动，为文祖-上游庄的大断层及与其斜交的一系列次一级断层。断层线方向约NE170°，伴随地壳的运动，岩浆溶液上升侵入于断层，产生围岩蚀变，矽化高岭土化，紧接随后的地壳活动，在角石闪长岩脉与古老变质岩系之间形成裂隙。并且在角石闪长岩与变质岩系中产生节理，节理方向为SW210°～230°，含矿溶液上充填于裂隙及节理中。

含矿溶液上升顺序分析：首先应是含铜石英溶液的上升，形成含铜的石英脉体，受动力作用与含铜石英脉体的冷却凝结，局部被含钼重晶石充填，随后含铁溶液因挤压作用，成矿溶液猛烈上升，从而发生充填交代。以据本区情况含重晶石铁矿石英脉，只有NE30°～SW220°矿脉中有：其特征在王白杨以北地段，个别标本观察，重晶石呈筛状构造充填在石英脉中，而铁矿又呈筛状构造，充填于在重晶石中。以据构造及重晶石为标准的中低温矿物，故矿脉形成为中低温热液充填脉状矿床。

成矿热液具多期次性，通过对研究区数条矿脉对比分析，成矿溶液上升的多期次性更加明显。如嵬石的石英脉中在其石英脉中，见宽毫米级的含铁矿脉，黑山头矿脉宽度达15m左右，在石英矿脉中几乎不含铁，但在矿脉与古老变质岩系接触处含铁较高，明显分出当中为石英脉，两侧为含铁石英脉，可知含铁矿液为石英脉形成后上升产生充填交代结果，重晶石在矿脉中分布的不均衡性，含重晶石矿物仅在埠口老猫山的石英脉中见到，含量较少，在上吉山南山头矿脉中，含石英重晶矿物，而上石城东矿脉含重晶石矿物更多，另外NE30°～SW230°矿脉，在沉积地区，矿脉中含重晶石较多，从地理位置上看，矿区矿脉由西而东，由南而北，矿物成分及含量产生变化，与上游庄大断层相近而远产生物质成分的变化，在石英矿液上升的期及重晶石上升的时期，为含铜硫化物上升时期，而含铁矿液上升的则为不含铜，以据矿液上升的上述逻辑，本区的石英脉都或多或少含有铜，不过是品位变化不同而已，这样如北嵬石，黑山头的大石英脉体，是否为含铜石英脉，待进一步作证实。

矿脉形成以后，受喜山期造山运动影响，山东地块抬升以及产生断裂，使矿脉断开及产生位置移动，经若干矿脉分析对比，认为背斜SW～NW方向的断层，西盘上升，东盘下降，相反之，在背斜的东翼为西盘下降东盘上升，横的方向上，矿脉产生西移。