随州吴山铜钼矿地质特征及成矿模式

陈志文, 戴绍杰, 向祥辉, 王家杰

(湖北省地质局 第八地质大队,湖北 襄阳 441002)

图1 区域地质图Fig.1 Regional geological map1.第四系;2.白垩系;3.三叠系;4.二叠系;5.志留系;6.寒武系;7.震旦系;8.南华系;9.中—新元古界;10.古元古界;11.燕山期花岗岩;12.加里东期辉绿(玢)岩、辉长辉绿岩;13.加里东期正长斑岩;14.扬子—大别山期辉长岩;15.扬子—大别山期基性岩;16.地质界线;17.地层不整合接触;18.断裂(层);19.剪切带;20.吴山铜钼矿位置。

随州吴山铜钼矿位于湖北省随州市吴山镇境内,属小型矿床。矿床所处大地构造位置为武当—随南逆推带(Ⅰ1-1)之白桑关—殷店高压变质岩系折返带(Ⅰ1-1-5),产于区域性北西向新市—太山庙断裂与北西向帚状压扭性断裂、七尖峰姊妹性小型岩株体(东、西谷山花岗岩)交会处,中生代七尖峰花岗岩体南西侧外接触带内(图1)。该矿所在位置为动力—热液活动聚集点,对热液型多金属的矿化富集十分有利。

1 矿区地质特征

1.1 地层与岩性

矿区出露地层(图2)主要为南华纪早世武当岩群(Nh1w)变火山碎屑—沉积岩:混合质云母二长片麻岩、高岭石化浅粒岩、黑云斜长片麻岩、白云斜长片麻岩、白云二长片麻岩、白云钠长片岩等,南华纪中晚世耀岭河组(Nh2-3y)变基性火山岩:阳起钠长片岩(绿片岩)等;震旦纪早世陡山沱组(Z1d)含碳石英钠长片岩、石英岩、大理岩等,震旦纪晚世灯影组(Z2∈1d)硅质(燧石)岩等;寒武纪始世杨家堡组(∈1-2y)与早世庄子沟组(∈2z):硅质板岩、碳硅质板岩等[1]。

1.2 构造特征

矿区褶皱构造为应山褶皱束,呈NW-SE向展布,向SE倾伏;矿区主要褶皱为陈家大坡—姚家湾背斜,走向130°,轴面南倾,两翼亦然,倾角北陡(>45°)南缓(30°±);北翼西部尚伴有次级小型褶皱,性质相似。

矿区断裂较褶皱发育,受区域性断裂控制,总体呈帚状断裂束,由SE向NW扩散,收缩归并于姚家湾以东的新市—太山庙断裂(F1)穿越处。

断裂构造总体特征为:以挤压破碎为主,产状杂乱,断距不大;早期张性断裂为主,晚期则为压扭性;以高角度逆冲为主,平推多见,正断层少;沿断裂多见强烈硅化,尤以规模较大者为甚;多期次、复合性和继承性特征明显。

断裂依其方位特征、期次及规模可分为三期。其特征为:①第一期。成矿前断裂,控制了花岗岩株体,为其侵入定位准备了通道,就位了东、西谷山小岩株体;②第二期。成矿期断裂,活动性差,主要形成次一级大量羽状裂隙,为成矿液体的运移、集散和沉淀富集提供了场所及空间,并切割早期花岗斑岩脉。随矿液及相伴的脉岩的充填相继发生强烈的硅化,碳酸盐化和高岭石化,因脉动性构造而使后成者切割先成者呈现相互交切现象;③第三期。成矿后断裂,特征为无明显擦痕和充填物的干性断缝,切割前者及充填脉体,局部形成糜棱岩化。

1.3 岩浆岩

矿区及其外围的岩浆岩主要以侵入岩为主,其主要岩类有石英正长岩(Mzξο)、似斑状花岗岩(Mzγπ)、花岗斑岩(Mzγπ)等。

矿区内脉岩发育,主要有花岗岩脉、球粒状正长斑岩、角闪玢岩、煌斑岩、长石石英脉、石英脉和方解石脉等。其中长石石英脉、石英脉和方解石脉为含矿岩脉。

1.4 围岩蚀变

主要围岩蚀变有高岭石化、硅化、碳酸盐化、矽卡岩化、云英岩化等,各种蚀变均与不同的金属硫化物相伴随。

1.5 混合岩化

与岩株体相伴,见于其外接触带中,属边缘型混合岩。该类型混合岩有6种类型。①角砾状混合岩。基体为成分不一的角砾岩,胶结物为长英质,沿角砾间隙贯入并向双侧扩散混染;②斑杂混合岩。特征总体与角砾状混合岩大致相同,不同处是基体为绿帘黑云阳起片岩,胶结之石英脉常呈斑状,因基性、酸性混杂而得名;③分枝状混合岩。基体角砾不明显,变位不大,脉体沿裂隙贯入,常与角砾状混合岩相混而难区分;④条带状混合岩。长英质脉体沿黑云斜长片麻岩的条带间贯入,或承袭其浅色条带,当原岩挠曲发育时则成肠状混合岩;⑤渗透混合岩。条纹长石交代原岩石英所致;⑥花斑状混合岩。长英质脉贯入岩石,基体呈花斑状混杂,仅局部见及。其中角砾状混合岩、斑杂混合岩、分枝状混合岩统称角砾状混合岩,与矿化关系密切(图3)。

2 矿床地质

2.1 矿化分带及特征

吴山矿区矿化分布的总体趋势是:北部以Cu、Mo为主,次为W、Pb。南部以Pb、Zn为主,次为Cu、Mo。

矿区内大致分布有4条矿化带,分别为:马家垧—陡壁—半边山—银洞坡矿化带、邱家大坡—陈家大坡—坛坡—姚家湾矿化带、鲁河寨—吴山—青山寺—马槽—半边山矿化带及团包—仙滩—银洞坡矿化带等4个矿化带,其中以马家垧—陡壁—半边山—银洞坡矿化带为主。

马家垧—陡壁—半边山—银洞坡矿化带位于矿区东部花岗岩株西南接触带,与陡壁断裂重合,走向130°,断续分布2 000 m±,其主要围岩为碎裂岩、压碎浅粒岩、各种混合岩等。矿化以铜钼为主,铅钨次之。矿化主要集中在陡壁地段。

图4 吴山铜钼矿区11勘查线剖面图Fig.4 Profile of No.11 exploration line in Wushan copper-molybdenum mine area1.第四系;2.武当岩群云母斜长片麻岩与变粒岩互层;3.武当岩群绿帘黑云阳起片岩;4.花岗斑岩(脉);5.角砾岩;6.角砾状混合岩;7.混合岩;8.残坡积;9.云母斜长片麻岩与变粒岩互层;10.绿帘黑云阳起片岩;11.混合岩;12.角砾状混合岩;13.铜矿体(铜含量≥0.3%);14.钼矿体(钼含量≥0.03%);15.铜矿化体(铜含量≥0.1%);16.矿体编号;17.断层;18.地质界线;19.氧化—混合带下限;20.探槽位置及编号;21.钻孔位置及编号;22.钻孔终孔;23.采样位置及编号;24.混合岩边界。

图3 部分矿石结构构造素描图Fig.3 Structural sketches of some ores

2.2 矿体特征

吴山铜钼矿以陡壁矿段为主,主要分布在吴山水库坝南河流西岸,沿岸陡立断层之中(图4)。陡壁断裂走向305°～320°。矿化富集在其与近SN向断裂的交会处,含矿岩石为混合岩、角砾岩、碎裂岩,长约720 m,东延被河床覆盖。有用组分以Cu、Mo为主,次为W、Pb,局部见有含Au石英脉,圏定Cu、Mo矿体4个,Mo、Pb、W、Ag矿化体1个。

Ⅰ号矿体:呈透镜状—似层状,位于河床南岸,地表不连续,呈之字型扭曲,矿体倾角75°,近直立。具分枝复合现象,矿体厚度在1～5.5 m之间;矿体中有时以Mo为主,伴生Cu;有时为Mo、Cu共生的复合体。Mo品位一般在0.03%～0.831%,平均0.081%;Cu品位一般在0.16%～0.71%;赋矿岩石以角砾状混合岩、碎裂岩为主。

Ⅱ号矿体:呈透镜状位于Ⅰ号矿体SW侧之碎裂片麻岩内,与Ⅰ号矿体近平行。矿体倾角60°左右,矿体厚度9.3 m左右。矿体以Mo为主,伴生Pb,Mo品位一般在0.02%～0.403%,平均0.106%;Pb品位约0.29%。该矿体由含矿的密集细脉组成,大致以20°方向穿插于碎裂岩中。

Ⅲ号矿体:呈不规则囊状分布于Ⅰ号矿体的NE侧,走向150°～160°,倾角近直立,矿体长约120 m,厚3 m左右。以Mo、Cu为主矿体,形成以W、Pb、Ag共生的复合矿化体;Mo平均品位为0.41%;Cu品位一般在0.1%～0.7%,平均为0.21%;W品位一般在0.03%～0.2%,平均为0.064%;Pb品位一般在0.1%～0.4%,平均为0.17%;Ag品位一般在0.001%～0.01%,平均为0.001 6%。矿(化)体呈20°的脉体较密集地穿插于角砾状混合岩之中。

Ⅳ号矿体:呈透镜状隐伏于Ⅰ号矿体之下,与Ⅰ号矿体平行。矿体长约75～150 m,厚1.5 m左右。以Cu矿化为主,Cu品位平均为0.39%;赋矿岩石为含浸染—细脉状黄铜矿碎裂岩。

2.3 矿石特征

(1) 矿石自然类型。矿石自然类型有6种:①角砾状混合岩型Cu矿石;②辉钼矿石英脉(硅化)胶结的角砾岩型Mo矿石;③辉钼石英脉型Cu-Mo矿石;④长英质脉型Mo-Cu-Pb-Ag-W矿石;⑤铁帽型CU-Pb-Zn矿石;⑥含不均匀浸染状—细脉状黄铜矿之碎裂Cu矿石。以上矿石类型以第4种为主。

(2) 有用组分赋存形态及共生组合。矿区内有用组分有Cu、Mo、Pb、Zn等,其赋存形态及共生组合特征如下:

Cu的载体(矿物)以黄铜矿为主,次为辉铜矿、斑铜矿,偶见黝铜矿,氧化物:孔雀石、兰铜矿、含Cu褐铁矿、黑铜矿等。①在辉钼矿、石英胶结物内与辉钼矿共生;②不均匀浸染状、团块状黄、辉、斑铜矿于角砾状混合岩内脉体近侧基体中与黄铁矿共生,而脉中少见;③在辉钼矿石英脉内,粒大数毫米至数厘米;④呈团块状聚晶,单晶产于长英质脉体中;⑤不均匀浸染或团块在矽卡岩内;⑥在褐铁矿化大理岩中;⑦浸染状细脉黄铜矿见于镁铁质片岩、片麻岩中与黄铁共生,也少见于浅粒岩中;⑧次生氧化物呈膜状充于节理裂隙中或呈晶簇状见于孔洞中。

Mo的载体(矿物)主要有辉钼矿、钼酸钙、钼华等。①与石英共生在角砾胶结物内呈网脉状与黄铁、黄铜、辉铜矿共生;②辉钼、黄铁、黄铜矿石英脉、脉体细微;③产于长英质岩脉中与多种金属硫化物共生,Cu、W在中心,其它在外侧;④在方解石脉内为叶片状自形辉钼矿。

Pb、Zn的载体(矿物)主要为方铅矿、闪锌矿。①产于上述长英质脉中与辉钼矿共生;②产于网脉状方解石脉中与黄铜矿伴生。

(3) 矿物组成。矿石中的金属矿物主要有:黄铜矿、辉钼矿、辉铜矿、斑铜矿、孔雀石、蓝铜矿、方铅矿、闪锌矿、白钨矿、黄铁矿等;非金属脉石矿物为:石英、微斜长石、白云母、石膏、菱铁矿、重晶石、方解石、高岭石等。其生成顺序见图5。

3 矿床成因探讨

3.1 成矿物质来源

2007年《鄂北地区第三轮成矿远景区划报告书》[2]认为:吴山铜钼矿应属岩浆热液型,成矿热液由岩浆期后的Si、K质溶液提供(不排除天水参与),矿质来源(Cu、Mo)于片麻岩、浅粒岩,片麻岩内Cu>Mo,浅粒岩内Mo>Cu。断裂带内为成矿有利区段,说明了其物源供给方便就近。

经微量元素区域原生晕再研究,发现东谷山岩体W、Mo元素含量分别为10.78×10-6和40.1×10-6,是七尖峰地区各期花岗岩平均含量的8.23倍和6.75倍,Mo含量为全区花岗岩类的最高值。岩株体内W-Mo共生,外接触带以Mo为主,伴有Cu,应是Mo矿富集成矿的主要供给源。

图5 主要矿物生成顺序示意图Fig.5 Schematic diagram of main mineral formation sequence

3.2 成矿要素分类

吴山铜钼矿床成矿要素见表1。

3.3 成矿模式

根据吴山铜钼矿的矿质来源、矿床特征及成矿地质条件分析,将其归为岩浆热液型铜钼矿床,主要依据是:铜钼矿化带与东谷山花岗(斑)岩有着密切的空间关系,集中分布在岩体西南缘外接触带部位;矿化带向远离花岩体的方向,成矿元素种类及元素组合呈由中高温向中低温变化的降温总趋势,反映岩体侵位活动为成矿作用提供了矿源和热动力源;本矿床铜钼矿化主要矿石类型为角砾状混合岩型铜钼矿石,表明岩体边缘混合岩化在成矿作用中的主导地位。混合岩化大体相当于钾化带,硅化及云英岩化与绢英带相对应,高岭石化相当于泥化带,本矿床的青盘岩化带则存异,大致对应碳酸盐化带的位置,矿床成矿模式如图6所示。

4 结论

表1 吴山铜钼矿矿床成矿要素表Table 1 Metallogenic elements of Wushan copper-molybdenum deposit

图6 吴山铜钼矿成矿模式Fig.6 Metallogenic model of Wushan copper-molybdenum deposit1.燕山期花岗岩;2.断层;3.热液上升方向。

随州吴山铜钼矿为岩浆热液型铜钼矿床,铜钼矿化主要矿石类型为角砾状混合岩型铜钼矿石,集中分布在岩体西南缘外接触带部位,呈似层状—透镜状产于混合岩化带与武当岩群变质岩系之间的断裂接触部位、(震旦系)大理岩为底板的褐铁矿化大理岩中、(武当岩群)云母斜长片麻岩内—片间破碎带中,成矿时代为燕山早期。岩株体内W-Mo共生,外接触带以Mo为主,伴有Cu,岩体侵位活动为成矿作用提供了矿源和热动力源,铜钼矿化带与东谷山花岗(斑)岩有着密切的空间关系,可能是Mo矿富集成矿的主要供给源,但不排除围岩提供了部分成矿物质。