庐江县柏树园铜矿地质特征及找矿方向探讨

曹杰玲，刘杰

（安徽省地质矿产勘查局327地质队， 安徽合肥 230011）

0 引言

庐江县柏树园铜矿是位于庐枞火山岩盆地中偏北部的一处小型铜矿，于2004年发现，近年随着矿山生产巷道工程和生产勘探工程的揭露，矿体规模进一步扩大。本文对该矿床地质特征及矿床成因进行了研究，为矿山生产工作及该区找矿工作提供参考。

1 区域地质概况

矿区成矿条件较好，位于郯庐断裂带东侧，庐枞火山岩盆地的中偏北部。庐枞火山岩盆地为断陷式火山岩盆地，位于扬子板块的西北侧边缘，形成于中生代，是长江中下游重要的成矿带。

区域内地层大致可以分为基地地层和火山岩两部分，下部基底沉积岩地层主要有:三叠系中统铜头尖组的碳酸盐岩建造和红色砂页岩建造；三叠系上统拉犁尖组的含煤砂页岩建造；侏罗系下统磨山组的砂砾岩建造及侏罗系中统罗岭组的碎屑岩建造。上部火山岩地层主要有龙门院组、砖桥组、双庙组及浮山组。其中龙门院组岩性主要为角闪粗安岩、角砾凝灰岩、熔结凝灰岩；砖桥组岩性主要为粗安岩、粗安质角砾熔岩、沉凝灰岩，夹沉积赤铁矿层；双庙组主要分布于区域的西南部，岩性主要为复屑凝灰角砾岩、玄武质角砾熔岩、粗玄岩、粗面岩等；浮山组仅在区域南部零星出露，岩性主要为晶屑凝灰岩、集块角砾岩、粗面玄武岩及玄武粗安岩。上部火山岩与下部基地地层呈角度不整合接触关系。

区域内断层构造发育较好，褶皱构造比较少见，总体不甚发育，火山机构和次火山岩侵入隆起构造在局部地带比较发育。火山岩和侵入岩在区域内出露较多，分布广泛，总体十分发育。区内岩石蚀变较为普遍，总体比较强烈，蚀变种类比较多，相互之间期次不同，多处可见相互改造和叠加的现象，与矿床的形成具有密切关系，多成正相关关系。区域内矿产丰富，柏树园矿区周边已经发现了石门庵铜矿、田桥铜矿、庐南铜矿、井边铜矿等多个铜矿床。区域地质情况见图1。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区大部分地区为第四系覆盖，出露的地层较为单一，主要为早白垩系砖桥组火山岩，砖桥组共分为三个岩性段，矿区内主要为第三岩性段和第二岩性段，第二岩性段主要分布于矿区东北角，岩性主要由凝灰角砾岩、粉砂岩、凝灰熔岩、粗安质凝灰岩等组成；第三岩性段在矿区分布较为广泛，几乎覆盖本区，岩性主要由粗安质角砾熔岩、含砾黑云母粗安岩、粗安质沉凝灰角砾岩、凝灰质粉砂岩、中粗斑云辉粗安岩、黑云母粗安岩等组成，详见见图2、表1。

2.2 构 造

图1 柏树园地区区域地质图Fig.1 Regional geological map of the Baishuyuan area

区内构造以断裂构造为主，其次为地层单斜构造(见图2)。断裂构造是矿区最重要的构造，与矿化蚀变带的分布、成因关系十分密切，为矿区的主要控矿构造。

矿区共见有断层五条，编号分别为F1～F5，各断层特征如下：

2.2.1 F1断层

分布于矿区北西部，地表未见出露，长约300m，为巷道、钻孔所揭露。该断层走向与区域断裂构造走向较为接近，为近南北向，倾向88°左右，倾角较大，约73°。断层形迹清晰，发育2.5～4.3m宽的矿化蚀变破碎带,构造角砾岩较发育，断面有些地段粗糙,有些地段平整光滑，其性质呈张扭性。断层带内及其两侧岩石具黄铜矿化、镜铁矿化、黄铁矿化、高岭石化、硅化等。Ⅱ号铜矿体赋存于其中。

图2 柏树园矿区地质简图Fig.2 Geological sketch of the Baishuyuan mineral area

2.2.2 F2断层

分布于矿区中部，由0线、4线、6线、11线、10线6条勘探线控制，主要为钻孔所揭露，其中4线、6线、11线、10线出露地表，断层形迹清晰，长约950m。断层走向为近南北向，倾向88°左右，倾角73°左右，局部较陡，达85°。断层带内及其两侧岩石具黄铜矿化、镜铁矿化、黄铁矿化、高岭石化、硅化等。Ⅲ号铜矿体赋存于其中。

2.2.3 F3断层

分布于矿区西北角，被第四系覆盖，为巷道、钻孔所揭露，长约320m。断层走向为17°左右，倾向107°左右，倾角64°～68°。断层带内及其两侧岩石具黄铜矿化、镜铁矿化、黄铁矿化、高岭石化、硅化等。Ⅰ号铜矿体赋存于其中。

表1 矿区地层简表Table1 Stratigraphy in the Baishuyuan mineral area

2.2.4 F4断层

分布于矿区最北部，地表未见出露，为推测断层。本次在1线北施工了钻孔ZK002对Ⅱ号、Ⅲ号两矿体（即断层F3、F4）沿走向进行追索控制，但钻孔中仅见到一段构造角砾岩，依据其特征推测应为断层F3向北的延伸，但其位置向东有较大偏移，故推测其应为后期断层破坏，该断层位于1线与2线之间，编号为F6。

2.2.5 F5断层

位于柏树园西南的山坡上，走向325°，长约280m，断裂带宽约2～4m，压扭性，断裂带内具高岭石化，在断裂带两侧有地开石矿体出露。

2.3 岩浆岩

矿区内喷出岩极为发育，上述砖桥组均为喷出岩组成。矿区内出露的岩性主要有：粗安岩、粗安质角砾凝灰岩、复屑凝灰岩、粉砂质凝灰岩等。

2.4 矿化蚀变

矿区内蚀变较为普遍，蚀变强度不均匀，局部较为强烈，总体具有一定的分带性，与矿化有关的蚀变多分布在断裂构造带内部及其附近。蚀变矿物的分布情况大致如下：

高岭石、地开石：矿区普遍存在，主要是地表风化导致，在断裂构造附近蚀变较强，推测是由于热液活动引起，在矿区北部形成了两个地开石矿体。

黄铁矿：矿区普遍存在，多数应为成岩期形成，断裂带附近则是由于热液活动导致的二次富集。

镜铁矿、褐铁矿：主要分布于裂隙面和断裂带内，推测为后期热液活动的产物。

绿泥石、绿帘石、碳酸盐等：主要分布于断裂带和裂隙面附近。

通过对矿区蚀变矿物类型及其分布情况判断，矿区蚀变应当属于中、低温热液—气液蚀变类型。

矿区内的金属矿化主要为黄铜矿化，其次为斑铜矿、孔雀石、铜蓝等少量含铜矿物，其主要分布于断裂带内及其附近、裂隙内，矿化的强弱不均匀。

3 矿床特征

3.1 矿体分布、形态、产状及规模

矿区内大小铜矿体共3个，自西向东编号依次为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号。铜矿体均赋存在构造破碎带中，呈陡倾斜的脉状产出，围岩均为火山熔岩等（见图3）。

图2 柏树园矿区地质简图Fig.2 Geological profile diagram of the Baishuyuan copper deposit area

Ⅰ号铜矿体长205.86m；沿倾向上最大延深91.73m，最小为56m；厚度最大为1.5m，最小为1.1m，一般在1.1～1.5m之间，平均厚度1.25m。矿体赋存在北北东向断层F5中，呈脉状产出，总体走向17°左右，倾向南东东，倾角为64°～68°。矿体赋存标高为+21～-78m。矿体埋深26～123.52m。围岩为砖桥组第三岩性段辉石粗安岩，岩石均受构造影响，属构造角砾岩。

Ⅱ号铜矿体长251.34m，沿倾向上延深最大为121.63m，最小为121.28m；厚度在1.0～2.5m之间，平均厚度为1.75m。矿体赋存在近南北向断层F3中，呈脉状产出，总体走向358°左右，倾向88°左右，倾角73°左右。矿体赋存标高为+35m～-82m。矿体埋深35～148.28m。围岩为砖桥组第三岩性段辉石粗安岩，岩石均受构造影响，属构造角砾岩。

Ⅲ号铜矿体长766.95m，沿倾向上延深最大为93.14m，最小为59m；厚度一般在0.83～1.19m之间，仅在4线厚度为0.65m,平均厚度为0.94m。矿体赋存在近南北向断层F4中，呈脉状产出，其与Ⅱ号铜矿体基本平行，总体走向358°左右，倾向88°左右，倾角73°～85°。矿体赋存标高为+79m～-78m。矿体埋深0～141.98m。围岩为砖桥组第三岩性段辉石粗安岩，岩石均受构造影响，属构造角砾岩。

3.2 矿石质量特征

矿石结构:黄铜矿、斑铜矿等含铜矿物晶体发育较差，自形结构很少见到，多数为他形粒状结构，其次为半自形粒状结构，局部可见交代结构、残余结构和胶状结构等。偶尔可见极少数呈包含结构和乳滴状结构。由此可推测自形结构较少的主要原因应当是成矿环境封闭性较差导致。

矿石构造：以角砾状、脉状和块状构造为主，其次见有少量矿石构造为浸染状、斑点状。角砾状、脉状和块状构造矿石应为含矿热（汽）液上侵后形成，浸染状、斑点状构造矿石为热液与围岩发生交代作用形成或围岩受热液活动影响而析出的。

矿石的矿物：矿床中最重要的含铜金属矿物为黄铜矿，其次为少量斑铜矿，偶见极少量铜蓝，接近地表出可见少量孔雀石。黄铜矿、斑铜矿、铜蓝均为硫化矿石，应为热液活动后形成的原生矿石；孔雀石应为硫化矿石后期氧化形成。

脉石矿物：主要为围岩的组成矿物及其被热液活动改造后形成的蚀变矿物，以斜长石、石英为主，其次为黄铁矿、高岭石、绿泥石、碳酸盐、石膏等。

3.3 矿石类型和品级

矿石自然类型：按照矿石的结构构造、产出特征，矿石的自然类型分为硅化角砾岩型矿石和含铜石英脉型矿石两种类型，这两种类型在各个矿体中均有分布。硅化角砾岩型矿石呈角砾状构造，角砾中矿化微弱，金属矿物多作为胶结物分布于矿石中，分布较广；含铜石英脉型：含铜矿物以细脉状形式充填于构造破碎带中，一般铜品位较高。

矿石工业类型：分为硫化矿石和氧化矿石两种。氧化矿石仅分布于近地表，量很少，绝大部分为硫化矿石。

3.4 矿体围岩及夹石

由于矿体均赋存在构造破碎带中，因此矿体围岩不仅有砖桥组第三岩性段辉石粗安岩，而且有构造角砾岩、断层泥或碎裂岩。围岩与矿体界线与断裂带边界基本一致，较为清晰。三个矿体中均无夹石。由此可见，围岩提供成矿物质的可能性较小，成矿物质主要来自含矿热液。

4 矿床成因分析

通过对矿区地质特征、围岩蚀变特征、矿体特征的分析，对矿床成因的认识如下：

（1）本矿床的成矿物质来自于含矿热液，该热液应当是深部岩浆活动形成；

（2）断裂构造为含矿热液的上侵提供了通道，在断裂构造内相对封闭的位置为矿床的形成提供给了较好的成矿空间；

（3）围岩起到了较好的屏蔽作用，避免了含矿汽液的外溢，也是矿床形成的关键因素；

（4）推测含矿热液可能来自矿床深部的母岩或较大的含矿岩体。

（5）柏树园铜矿床成因类型属中低温热液充填交代型。

5 找矿方向探讨

通过对矿区地质特征、围岩蚀变特征、矿体特征、矿床成因的分析，对本区找矿方向的认识如下：

（1）本矿床为热液充填交代型矿床，矿区内铜矿体均赋存于砖桥组地层内近南北向的断裂构造内，所以本区近南北向的断裂构造是重要的找矿方向。

（2）矿区控矿断裂构造附近可见大量铜草呈带状分布，所以断裂构造附近铜草带状分布时，具有重要的找矿指示意义。

（3）本矿床成矿元素来自深部的母岩或较大的含矿岩体提供的含矿热液，所以近南北向断裂构造深部可能蕴藏有规模较大的铜矿床。