安徽铜陵蛤蟆岭铜金钼矿地质地球化学特征及成因探讨

2020-02-01刘沙沙陈林杰李忆南

安徽地质 2020年4期

刘沙沙，陈林杰，李忆南

(安徽省地质矿产勘查局321地质队，安徽铜陵 244033)

0 引言

蛤蟆岭铜金钼矿位于铜陵矿集区西南部，是近年来铜陵地区重要找矿新发现之一，矿体成因类型有斑岩型、矽卡岩型、层间破碎带角砾岩型和热液脉型，在铜陵地区首次发现赋存于奥陶纪地层中的岩浆热液矿床，将区内金属矿床赋矿层位向深部拓展至奥陶纪地层。目前矿床勘查和研究程度偏低，本文在矿区勘查资料的基础上，总结矿床地质特征，开展岩体锆石U-Pb年龄测试，结合前人研究成果，探讨蛤蟆岭铜金钼矿成岩成矿年龄、成矿物质来源、矿床成因及其对深部资源勘查的指示意义，以期对铜陵矿集区未来深部资源勘查工作提供有益的借鉴。

1 区域地质背景

铜陵矿集区是长江中下游成矿带重要大型铜金矿集区之一，以矽卡岩型铜金硫矿为主要特色。地表出露的最老为奥陶系，除缺失中、下泥盆统外，奥陶系至三叠系发育基本齐全，以碳酸盐岩地层最为发育，累计厚度大于2000m。区域构造复杂，由基底断裂和盖层构造共同构成复杂的网格状构造系统，基底断裂主要有东西向、南北向和北北东向三组，其中东西向铜陵-南陵基底断裂是最重要的控岩控矿构造，盖层构造以形成于印支期的北东向相间排列的短轴背斜和开阔复式向斜为主，伴有横向、斜向断层及纵向层间滑脱构造。岩浆活动强烈，以燕山期中酸性侵入岩为主，总体可以划分为花岗闪长岩、石英(二长)闪长岩和辉石(二长)闪长岩3种岩石组合［11,14～15］。

铜陵矿集区已发现大中型铜金多金属矿床30 余处，总体上构成沿铜陵—南陵构造-岩浆成矿带，自西向东依次为铜官山、狮子山(—荷花山)、新桥(—舒家店)、凤凰山、沙滩脚(—姚家岭)五大矿田，以斑岩型、矽卡岩型、中低温热液型及其复合叠加类型矿床为主，金属矿床大多围绕燕山期岩体分布，显示成矿作用受岩浆侵入活动控制。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区出露地层主要为志留系高家边组(S1g)、坟头组(S1f)(图1)，深部钻孔揭露至奥陶系仑山组(O1l)，其中：仑山组(O1l)以白云岩为主，红花园组(O1h)至汤头组(O3t)主要为灰岩、生物碎屑灰岩、瘤状灰岩，五峰组(O3w)主要为硅质（页）岩，志留系则以砂页岩为主。

2.2 构造

矿区位于永村桥背斜南西部西峰牌段，走向北东，呈双峰(隆中凹)形态，核部志留纪地层发育次级褶曲，地层多倒转，北西翼倾角30°～40°，南东翼倾角40°～70°。

图1 蛤蟆岭矿区地质简图Figure 1. Geological sketch of the Hamaling deposit

北东东、北东、北西向断裂发育，以北东东向断裂控岩控矿作用明显，为印支期褶皱的伴生断裂，地表为10～30m 宽的角砾岩带，产状陡立，局部见糜棱岩化，蛤蟆岭岩体即沿该断裂侵位。北部发育北西向次级羽状断裂，常见含金黄铁矿石英脉充填，推断为北东东向断裂的伴生断裂。

深部钻孔揭露显示，奥陶系大田坝组(O2d)—汤头组(O3t)之间发育层间角砾岩带，下部为牯牛潭组(角砾状)灰岩，上部为五峰组硅质页岩，角砾岩带处于上部碎屑岩与下部碳酸盐岩界面部位，为印支期构造运动导致的层间滑脱构造形成。

2.3 岩浆岩

矿区岩浆岩主要为蛤蟆岭岩体，地表沿北东东向断裂破碎带呈透镜体状展布，出露长度约450m，面积约0.03km2，剖面上呈岩墙状，产状陡立。岩性为花岗闪长岩，灰色，半自形粒状结构，局部为(似)斑状结构，块状构造。矿物成分主要为斜长石、石英、角闪石、钾长石及少量黑云母，副矿物主要有锆石、榍石、磷灰石、黄铁矿、磁铁矿等。

蛤蟆岭岩体SiO2含量56.17%～63.90%，平均59.37%；Al2O3含量15.55%～16.93%，平均15.99%；MgO 含量1.71%～3.07%，平均2.21%；CaO 含量3.48%～6.48%，平均4.95%；K2O含量2.67%～8.26%，平均3.83%；Na2O含量2.36%～4.30%，平均3.48%；里特曼指数σ变化于2.33～7.65 之间，平均3.43，总体上属准铝质高钾钙碱性系列岩石。

岩体在地表发育强烈高岭土化蚀变，与志留系围岩接触带发育大面积褐铁矿化带。岩体内部自上而下大致依次发育泥化、绢英岩化、云英岩化、矽卡岩化带，各蚀变带之间常有叠加。

3 矿体特征

普查圈定铜金钼主矿体3 个，小矿体6 个及零星矿体数十个，按成因类型分为斑岩型、矽卡岩型、层间破碎带角砾岩型和热液脉型。

3.1 斑岩型铜(金)矿体

以Ⅳ、Ⅴ号矿体为代表(图2)，呈扁平透镜体状，主要赋存于岩体与志留系围岩接触带内侧，矿种以铜为主，局部含金。矿石自然类型主要为含铜(金)花岗闪长岩。矿石矿物主要为黄铜矿、黄铁矿及少量毒砂、辉钼矿、闪锌矿、方铅矿和自然金，脉石矿物主要为石英、绢云母、绿泥石、方解石等。矿石结构主要为自形—半自形结构、他形结构、固溶体出溶结构、交代残余结构及包含结构等。矿石构造有浸染状构造、脉状构造及斑杂状构造等。

3.2 矽卡岩型铜(金)矿体

主要呈小透镜体状赋存于岩体与奥陶系围岩接触带部位，规模小，主要为低品位铜(金)矿体。矿石自然类型主要为含铜(金)矽卡岩矿石。矿石矿物主要为黄铜矿、黄铁矿及少量的方铅矿、闪锌矿、辉钼矿及自然金等，脉石矿物主要有石榴石、透辉石、石英、方解石、绿泥石、绿帘石等。矿石结构主要有自形—半自形结构、他形粒状结构、交代结构、包含结构及环带结构等，矿石构造有团块状构造、斑杂状构造及脉状构造等。

3.3 层间破碎带角砾岩型钼(铜)矿体

以Ⅵ号矿体为代表(图2)，呈似层状赋存于奥陶系层间滑脱破碎角砾岩带内。矿石自然类型为含钼(铜)角砾岩。矿石矿物主要为辉钼矿、黄铁矿，次为方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等，脉石矿物主要为方解石、石英和绢云母等。矿石结构主要有自形—半自形结构、他形结构及交代残余结构等，矿石构造主要为角砾状构造，次为脉状构造。

3.4 热液脉型金矿体

赋存于岩体接触带外围的志留系砂页岩中，呈脉状或小透镜体状，多为零星低品位金矿体。矿石自然类型为含金黄铁矿，矿石矿物主要为黄铁矿、毒砂及少量黄铜矿、黝铜矿、方铅矿、闪锌矿、自然金，脉石矿物主要为石英及少量方解石、绢云母等。矿石结构主要为半自形—自形结构、他形结构、固溶体分离结构、包含结构及交代结构，矿石构造主要为脉状和块状构造。

4 岩体锆石U-Pb年龄

图2 蛤蟆岭矿体纵剖面示意图Figure 2. Vertical geological profile of the ore bodies of the Hamaling deposit

4.1 样品及测试方法

蛤蟆岭岩体锆石U-Pb 测年样品采集自ZK9203孔(深度-465m)，肉眼观察为较新鲜的花岗闪长岩。单矿物锆石分选在河北省廊坊市中铁物探勘察有限公司完成，并在双目镜下选出晶形完好的锆石颗粒，将其粘贴在双面胶上，灌入环氧树脂等待其冷却凝固后，打磨抛光露出锆石的表面，拍摄锆石阴极发光(CL)图像。锆石U-Pb同位素测年工作在武汉上谱分析科技有限责任公司完成。据CL图像选择典型的岩浆锆石圈定位置进行锆石U-Pb 测年分析，采用LAICP-MS法，由ICP-MS和激光剥蚀系统联机完成，使用安捷伦电感耦合等离子体质谱仪(Agilent7900)和MicroLas 公司的相干193nm 准分子激光剥蚀系统(GeoLasProHD)进行测定，激光能量80mJ，频率5Hz,激光束斑直径32µm[1]。年龄计算采用ISOPLOT(3.00版)软件[2]。

4.2 测试结果

HML9203样品锆石晶形较好，大多数呈自形晶，长轴50～130μm，短轴约40～60μm。锆石阴极发光图像显示明显的振荡环带，锆石Th 含量84(×10-6)～279(×10-6)，U含量109(×10-6)～250(×10-6)，Th/U比值都大于0.45(0.70～1.12之间)，具有典型的岩浆锆石特征。

本次测试20个点，除谐和度低于85%的5个测点外，其他15个有效测点锆石表面年龄(135±2.3)～(143±2.4)Ma(图3)，锆石U-Pb 谐和年龄值(140.2±0.56)Ma(n=15，MSWD=0.36)，锆石样品206Pb/238U加权平均年龄（140.2±1.4）Ma(n=15，MSWD=1.5)，两者年龄值一致，代表蛤蟆岭岩体成岩时间为(140.2±1.4)Ma（表1），属中生代早白垩世。与前人测得的铜陵地区其他代表性的燕山期中酸性成矿岩体年龄基本一致［11,14～15,18］。

5 讨论

5.1 成岩成矿年龄

本文测得蛤蟆岭岩体锆石U-Pb 年龄为(140.2±1.4)Ma，属早白垩世，与矿集区大多数控矿岩体年龄一致。对本矿床斑岩型铜金矿体和层间破碎带角砾岩型钼矿体开展了辉钼矿Re-Os 定年，7 件样品辉钼矿模式年龄137.2～140.3Ma，加权平均年龄(138.5±1.0)Ma，等时线年龄为(138.4±1.9)Ma[19]，成矿略晚于成岩时间。

5.2 成矿物质来源

图3 蛤蟆岭岩体HML9203样品锆石谐和年龄和206Pb/238U加权平均年龄值Figure 3. Concordant age and weighted average206Pb/238U age of the zircons of the sample HML9203 from the Hamaling intrusion.

表1 蛤蟆岭岩体HML9203样品LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果Table1. LA-ICP-MS U-Pb ages of zircons from the sample HML9203 from the Hamaling intrusion

S 同位素：蛤蟆岭铜金钼矿四种类型矿体的δ34S值为+6.5‰～+12.6‰，平均值+9.3‰，其中斑岩型矿体δ34S 值为7.0‰～+10.6‰，矽卡岩型矿体δ34S 值为6.5‰～+7.1‰，层间破碎带角砾岩型矿体δ34S 值为6.8‰～+11.4‰，热液脉型矿体δ34S 值为10.5‰～+12.6‰，表明矿床成矿物质主要来源于岩浆热液，但有部分地层硫的混染[19]。

Pb同位素：在Pb同位素构造演化图解上，四种类型矿体样品绝大多数落在造山带演化线附近，少数落在上地壳演化线上，表明矿石铅同位素主要来源于造山带，有少量上地壳物质混染，说明成矿物质主要来自于与俯冲造山有关的岩浆活动，且岩浆源区具有壳幔混源特征[9,19]。

5.3 矿床成因探讨

蛤蟆岭铜金钼矿为斑岩型、矽卡岩型、层间破碎带角砾岩型和热液脉型复合成因矿床，各类型矿体均属统一的岩浆热液成矿系统。结合以往研究成果，本文认为蛤蟆岭铜金钼矿成矿过程如下：晚侏罗世—早白垩世(J3—K1)，由于印支和燕山构造运动叠加影响，铜陵矿集区乃至长江中下游成矿带，在古太平洋板块斜向俯冲和华北板块与扬子板块南北对峙挤压作用下，构造环境处于由“压”向“张”转换的构造剪切阶段[4]，起源于富集岩石圈地幔且富含Cu、Au等成矿物质的基性玄武质岩浆底侵下地壳，并在壳幔边界形成酸性岩浆，两者在下地壳岩浆房发生混合演化，岩浆沿基底深断裂上升，部分岩浆沿永村桥背斜轴部和北东东向断裂构造就位，形成蛤蟆岭花岗闪长岩体，深部岩浆房中岩浆继续活动，分异出含有Cu、Au、Mo、S 等成矿元素的热液流体，沿深断裂上升交代岩体及围岩，萃取成矿物质，并与下渗的大气降水混合，受岩浆热力驱动继续上升，沿断裂破碎带、接触带构造、岩体及地层中的节理和裂隙等构造软弱部位向上运移，在不同的构造和围岩条件下形成不同类型的矿体，其中：在岩体与中下奥陶统碳酸盐岩围岩接触带部位形成矽卡岩型矿体，在层间滑脱带内形成层间破碎带角砾岩型矿体，在接触带旁侧的岩体内形成斑岩型矿体，在远离接触带的志留系碎屑岩地层节理、裂隙中形成热液脉型矿体。

5.4 深部找矿意义

铜陵矿集区作为长江中下游成矿带典型的大型矽卡岩型铜金多金属矿集区，前人建立了“多层楼”、“多位一体”等成矿模式，有效指导了区内数十年来的矿产勘查工作，取得了丰硕的找矿成果，但金属矿床的赋矿层位一直集中在C-P-T 地层。近年来，随着舒家店大型斑岩铜矿、杨冲里构造蚀变岩型金矿的发现[6,8,12]，将金属矿赋矿层位拓展至志留系，蛤蟆岭铜金钼矿的发现又向深部拓展到奥陶系，且中上奥陶统间发育的层间破碎带具备与冬瓜山铜矿、新桥铜硫铁矿等矿床主矿体赋矿层位——石炭系黄龙、船山组（C2+3）层间破碎带相似的成矿条件，进一步向深部拓展了找矿空间，为未来深部资源勘查提供了重要线索和依据。