安徽省淮北地区矽卡岩型矿床成矿系列及成矿规律

产思维， 杨治

(1.安徽省勘查技术院，合肥 2300311； 2.合肥工业大学资源与环境工程学院，合肥 230009)

0 引言

淮北地区位于滨太平洋成矿域华北陆块成矿省鲁西中生代金铜铁成矿区[1]。该区金属矿产资源丰富，以矽卡岩型铁铜矿床为主，与华北地区“邯邢式”矿床类似[2-3]。该区已发现中小型矿床10多处，主要分布在淮北濉溪县秦楼、前常、前常东、王场、旗杆楼、石楼等地区。近几年，淮北地区矿产普查中探明了该区规模最大的矽卡岩型金矿床，即杨桥孜铜金矿[4]，并取得了一些找矿进展。前人根据该区成矿母岩、赋矿地层、控矿构造、交代蚀变组合、矿化系列以及成矿地质环境、岩浆矿质来源等因素，创立了淮北地区矽卡岩型铁(铜)多金属矿成矿模式[5]； 一些学者对该区控矿条件进行了详细阐述，认为该区有“邯邢式”铁矿和“前常式”铁铜矿2种成矿模式[2]，此外，还系统开展了覆盖区综合找矿方法研究[3]。然而，前人对该区成岩、成矿年代学特征研究较少，区域成矿规律总结并不完善，尚未建立该区成矿系列。本文在总结已知矿床地质特征的基础上，结合该区近年找矿新发现，通过成岩、成矿年代学特征及岩浆岩岩石地球化学特征研究，提出淮北地区存在与高钾钙碱性侵入岩有关的矽卡岩型铁铜金成矿系列的新认识，并对区域成矿规律和成矿模式进行了研究，建立了淮北地区矽卡岩型矿床成矿系列，为后续找矿工作提供了参考。

1 区域地质背景

淮北地区位于华北陆块东南缘，东距郯庐断裂带约100 km。区内新元古界(震旦系)和古生界遭受变形，构成了徐州—宿州弧形构造带[6-7]，该构造带夹于北部丰沛隆起和南部蚌埠隆起之间。

该区地层属徐淮地层分区，主要出露新元古界青白口系—下古生界奥陶系，以海相碳酸盐建造为主。石炭系—二叠系为陆相含煤碎屑岩和红色碎屑岩建造，出露极少。三叠系、侏罗系、白垩系、古近系和新近系为陆相红色碎屑岩建造，均被第四系松散层覆盖[6]。

该区构造活动强烈，以NNE向—近SN向弧形构造为主[4]。主要有NNE向、近SN向和EW向3组基底断裂，其中EW向符离集断裂(宿北断裂)是该区最大的区域性大断裂[4]，也是该区主要的控矿断裂(图1)。

1.新生界(古近系)； 2.中生界； 3.上古生界； 4.下古生界； 5.新元古界； 6.花岗斑岩； 7.花岗闪长岩； 8.闪长岩； 9.石英二长闪长岩； 10.闪长玢岩； 11.辉长闪长岩； 12.石英闪长岩； 13.辉长岩； 14.推测逆断层； 15.推测正断层； 16.整合地质界线； 17.不整合地质界线； 18.背斜； 19.向斜； 20.铁矿； 21.铁铜矿； 22.铜金矿； 23.地名； 24.省界

图1 淮北地区大地构造简图(a)与地质矿产图(b)[2]

Fig.1Geotectonicsketch(a)andgeologicalmineraldiagram(b)inHuaibeiarea[2]

2 矿床成矿系列

基于淮北地区近年来找矿成果与新认识，结合以往科研成果，认为该区矽卡岩型矿床存在以下3个成矿系列。

2.1 与高钾钙碱性侵入岩有关的矽卡岩型铁铜金成矿系列

该成矿系列主要有2种类型，且集中分布在三铺地区,此类矿床矽卡岩非常发育： 一种是“前常式”[2-3，8]，矿体主要产于石英二长闪长玢岩与寒武系凤山组接触带，代表性矿床为前常铁铜矿床； 另一种为“杨桥孜式”，矿体主要产于石英二长闪长玢岩与中寒武统毛庄组和徐庄组接触带，代表性矿床为杨桥孜铜金矿床，成矿时代为(134.32±1.95) Ma[9]。

2.2 与高钾钙碱性侵入岩有关的矽卡岩型铁-石膏成矿系列

该成矿系列在淮北地区广泛分布，如王场、徐楼、邹楼等地区，矿床类型与“邯邢式”基本一致，称为“徐楼式”[2-3，8]。矿体主要产于闪长(玢)岩与下奥陶统萧县组接触带附近，代表性矿床为王场铁矿床和石楼铁矿床，除铁矿和石膏矿外，局部地段富集硫和钴。该类矿床矽卡岩不发育，成岩成矿时代为(132.1±1.9)～(127.9±2.0) Ma[10]。

2.3 与二长花岗岩有关的矽卡岩型铁-轻稀土成矿系列

该成矿系列在淮北地区分布较少，代表性矿床为旗杆楼铁矿床，河南永城大王庄铁矿也属于该成矿系列[11]。矿体主要产于二长花岗岩与下奥陶统萧县组接触带附近，除铁矿和轻稀土矿外，局部富集硫。该类矿床矽卡岩不发育，成岩成矿时代为108～102.1 Ma[12]。

3 典型矿床地质特征

3.1 前常铁铜矿床

前常铁铜矿床位于平山背斜南段西翼，地表被第四系覆盖。矿区地层走向为NW向，有NE向和NW向2组断层，第四系下伏大面积闪长质岩体(图2)。

1.二叠系下石盒子组； 2.二叠系山西组； 3.石炭系太原组； 4.石炭系本溪组； 5.奥陶系老虎山组； 6.奥陶系萧县组下段； 7.寒武系凤山组； 8.寒武系长山组； 9.寒武系崮山组； 10.石英二长闪长岩； 11.石英二长闪长玢岩； 12.矽卡岩； 13.铁矿； 14.铜铁矿； 15.勘探线位置及编号； 16.推测正断层； 17.推测逆断层； 18.推测性质不明断层； 19.推测整合地质界线； 20.推测不整合地质界线； 21.推测岩相界线; 22.钻孔位置及编号； 23.地名

图2 前常铁铜矿床基岩地质图

Fig.2GeologicalmapshowingthebedrockofQianchangiron-copperdeposits

矿体产于三铺石英二长闪长玢岩与下寒武统凤山组灰岩内接触带。该矿床铁矿达中型规模，共伴生Cu、Au等元素。矿体主要为似层状，矿体走向为NE向，倾向SE或NW，浅部矿体埋深100～330 m，深部矿体埋深675～960 m(图3)。岩体碱质交代蚀变强烈，褪色退磁现象明显。围岩蚀变主要为矽卡岩化，其次为蛇纹石化、绿泥石化、透辉石化等。矿石以块状为主，其次为浸染状和条带状。主要金属矿物为磁铁矿，其次为镁磁铁矿、黄铁矿、赤铁矿、黄铜矿等。脉石矿物以蛇纹石、方解石为主，其次为白云石、水镁石、金云母等。矿床为矽卡岩型铁铜矿床。

图3 前常铁铜矿床5线地质剖面

3.2 杨桥孜铜金矿床

杨桥孜铜金矿床位于平山背斜南段东翼，地表被第四系覆盖。矿区地层走向为NW向，有NE向和近SN向2组断层，第四系下伏大面积闪长质岩体(图4)。

矿体产于淮北三铺石英二长闪长玢岩与中寒武统毛庄组和徐庄组灰岩内、外接触带(图5)。该矿床金矿达中型规模，共伴生Fe、Cu、Mo等元素。由岩体接触带向外，矿化呈规律性变化，可依次划分为4个矿化带(Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ)，其中勘探3线可见Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个矿化带(图5)。矿体主要呈似层状或透镜状，矿体走向为NW向，倾向NE，矿体埋深100～700 m。岩体碱质交代蚀变强烈，钾长石化明显。围岩蚀变主要为矽卡岩化，其次为蛇纹石化、金云母化、透辉石化等。矿石以浸染状为主，其次为块状。主要金属矿物为黄铜矿、斑铜矿、黄铁矿、自然金，其次为磁铁矿、赤铁矿、镁磁铁矿、辉铜矿等。脉石矿物以石榴子石、透辉石为主，其次为透闪石、绿帘石、绿泥石、硅灰石和蛇纹石等。矿床为矽卡岩型铜金矿床。

1.上寒武统； 2.寒武系张夏组； 3.寒武系徐庄组； 4.寒武系毛庄组； 5.花岗闪长斑岩； 6.石英二长闪长玢岩； 7.多斑石英二长闪长玢岩； 8.矽卡岩； 9.石英二长闪长岩； 10.推测整合岩层(体)界线； 11.钻孔位置及编号； 12.勘探线位置及编号

图4 杨桥孜铜金矿床基岩地质图

Fig.4GeologicalmapshowingthebedrockofYangqiaoziCu-Audeposits

图5 杨桥孜铜金矿床3线地质剖面图[4]

3.3 王场铁矿床

王场铁矿床地表出露下奥陶统萧县组和马家沟组灰岩，地层走向为NE向，有NE向和NW向2组断层(图6)，闪长岩体下伏于萧县组团山段灰岩之下(图7)。

矿体产于闪长玢岩岩体外接触带，赋矿围岩为下奥陶统萧县组灰岩。该矿床铁矿达中型规模，伴生S等元素。矿体主要为似层状或透镜状，沿走向及倾向延伸不稳定，矿体埋深200～440 m。岩体钠长石化明显，围岩蚀变主要为矽卡岩化，其次为蛇纹石化和绿泥石化等。矿石以块状为主，主要金属矿物为磁铁矿,其次为黄铁矿等。脉石矿物以透辉石、蛇纹石为主，其次为金云母、阳起石、透闪石等，矿床为矽卡岩型铁矿床。

1.奥陶系老虎山组； 2.奥陶系马家沟组上段； 3.奥陶系马家沟组下段； 4.奥陶系萧县组青龙山段； 5.奥陶系萧县组王场段； 6.奥陶系萧县组团山段； 7.实测断层； 8.地质界线； 9.等高线，m； 10.钻孔位置及编号； 11.勘探线位置及编号

图6 王场铁矿床基岩地质图

Fig.6Geologicalmapshowingth edrockofWangchangirondeposits

1.第四系； 2.奥陶系马家沟组上段； 3.奥陶系马家沟组下段； 4.奥陶系萧县组青龙山段； 5.奥陶系萧县组王场段； 6.奥陶系萧县组团山段； 7.石英闪长岩； 8.矽卡岩； 9.铁矿； 10.逆断层； 11.地质界线； 12.钻孔编号

图7 王场铁矿床0线地质剖面图

Fig.7GeologicalprofileofNo.0exploratio ineinWangchangirondeposits

3.4 旗杆楼铁矿床

旗杆楼铁矿床位于永城复背斜东翼北部倾末端，地表被第四系覆盖。地层走向为NE向，有NNE向和近EW向2组正断层(图8)，二长花岗岩隐伏于奥陶系萧县组之下(图9)。

1.二叠系石千峰组； 2.二叠系上石盒子组； 3.上石炭统； 4.奥陶系老虎山组； 5.奥陶系马家沟组上段； 6.奥陶系马家沟组下段； 7.花岗岩； 8.推测地质界线； 9.推测正断层； 10.勘探线位置及编号； 11.钻孔位置及编号； 12.地名

图8 旗杆楼铁矿床基岩地质图

Fig.8Geologicalmapshowingthebedroc fQiganlouirondeposits

1.第四系； 2.新近系和古近系； 3.下二叠统； 4.上石炭统； 5.奥陶系老虎山组； 6.奥陶系马家沟组上段； 7.奥陶系马家沟组下段； 8.奥陶系萧县组青龙山段； 9.奥陶系萧县组王场段； 10.奥陶系萧县组团山段； 11.花岗岩； 12.矽卡岩； 13.铁矿； 14.地质界线； 15.钻孔编号

图9 旗杆楼铁矿床0线地质剖面图

Fig.9GeologicalprofileofNo.0exploratio ineinQiganlouirondeposits

矿体产于二长花岗岩岩体接触带，赋矿围岩为下奥陶统萧县组灰岩，矿床达中型规模。矿体主要呈似层状或透镜状，厚度不大，但较稳定，埋深340～680 m。岩体钠长石化明显，围岩蚀变主要为矽卡岩化，其次为蛇纹石化、绿泥石化等。矿石以块状为主，主要金属矿物为磁铁矿,其次为黄铁矿、赤铁矿、镜铁矿等。脉石矿物以透辉石为主，其次为阳起石、透闪石、金云母等。矿床为矽卡岩型铁矿床。

4 成矿规律

4.1 两阶段成矿

淮北地区成矿作用时期为134～108 Ma，结合区域构造背景和近年来获得的同位素年代学资料，认为淮北地区在燕山期发生了2期规模较大的构造-岩浆-成矿事件： 第一期为早白垩世早期(134～126 Ma)，形成矽卡岩型铁铜金矿系列，该期成矿在淮北地区分布广泛，与成矿有关的侵入岩主要为闪长质岩体，赋矿围岩主要为下奥陶统和中—上寒武统碳酸盐岩，除形成铁矿外，还有铜金矿点； 第二期为早白垩世晚期(108～102.1 Ma)，形成矽卡岩型铁矿系列，该期成矿主要分布于安徽省与河南省交界处，形成的矿床数量不多，与成矿有关的侵入岩主要为花岗质岩体，赋矿围岩主要为下奥陶统碳酸盐岩，矿种以铁矿为主。

4.2 受深断裂控制，不同部位产出不同矿种矽卡岩型矿床

淮北地区受徐宿弧型构造和基底构造影响，断裂构造复杂，岩浆侵入活动与成矿作用相互制约，控制了该区岩浆岩带、矿田和矿床的分布。

EW向宿北断裂(符离集断裂)是该区最重要的控岩控矿断裂，控制了三铺矿田的形成。EW向与NNE向基底断裂交汇处发育该区主要的成矿岩体(三铺岩体)，控制了三铺地区矽卡岩型铁铜金矿床的产出，如前常铁铜矿、杨桥孜铜金矿、秦楼铜金矿和刘楼铁铜矿等，赋矿围岩为中寒武统毛庄组、徐庄组和上寒武统凤山组。此外，NNE—SN向断裂不仅控制着该区岩浆岩的展布，同时也控制着矽卡岩型铁矿床的产出，如青龙山断裂控制着吴窑铁矿和王场铁矿，萧县—淮北断裂控制着石楼铁矿、史小楼铁矿和双庄铁矿。该类矿床在淮北地区分布广泛，赋矿围岩主要为下奥陶统萧县组，含矿岩体为闪长(玢)岩。

近SN向丰涡断裂控制着该区与花岗岩有关的矽卡岩型铁矿的产出，如旗杆楼铁矿[12]、大王庄铁矿[11]和马岗铁矿等。该类矿床分布在安徽省与河南省交界处，赋矿围岩主要为下奥陶统萧县组，含矿岩体为二长花岗岩。

5 区域成矿模式

中国东部燕山早期构造体制发生转换，构造背景由挤压转为拉张，受古太平洋板块俯冲影响，岩石圈加厚，壳幔作用加剧，软流圈上升[13]。含矿岩浆沿淮北地区基底断裂上侵，导致部分隆起区发生高钾钙碱性系列岩浆侵位。

(1)早白垩世早期(134～126 Ma)，淮北地区受此岩浆作用影响，形成了与高钾钙碱性系列岩浆侵位有关的矽卡岩型成矿系列及层控矽卡岩型矿床(“前常式”、“杨桥孜式”和“王场式”)(图10)。该期成矿作用是淮北地区最重要的1期成矿作用，形成的矿床分布广泛，如徐楼、王场、邹楼和三铺等地。除形成铁矿外，还有铜矿、金矿、钼矿等。成矿岩体为闪长岩类，赋矿围岩为中—上寒武统至下奥陶统碳酸盐岩(寒武系毛庄组、徐庄组、凤山组和奥陶系萧县组)。

1.下二叠统； 2.上石炭统； 3.奥陶系马家沟组； 4.奥陶系萧县组； 5.寒武系凤山组； 6.寒武系徐庄组； 7.寒武系毛庄组； 8.震旦系； 9.石英二长闪长玢岩； 10.石英二长闪长岩； 11.闪长玢岩； 12.石英闪长玢岩； 13.花岗岩； 14.辉长闪长岩； 15.铁矿； 16.铜矿； 17.金矿； 18.钼矿； 19.后马场式； 20.前常式； 21.秦楼式； 22.杨桥孜式； 23.王场式； 24.旗杆楼式

图10 淮北地区成矿模式示意图

Fig.10MetallogenicmodelofHuaibeiarea

(2)早白垩世晚期(108～102.1 Ma)，淮北地区形成了与二长花岗岩类有关的矽卡岩型矿床(“旗杆楼式”) (图10)。该期成矿主要分布在豫皖交界处，形成的矿床数量相对较少，成矿岩体为花岗岩类，赋矿围岩为下奥陶统碳酸盐岩(奥陶系萧县组)。

6 结论

(1)淮北地区存在3个成矿系列，分别为： 与高钾钙碱性侵入岩有关的矽卡岩型铁铜金成矿系列、与高钾钙碱性侵入岩有关的矽卡岩型铁-石膏成矿系列、与二长花岗岩有关的矽卡岩型铁-轻稀土成矿系列。

(2)淮北地区矿床形成时代可分为2个阶段： 早白垩世早期(134～126 Ma)，形成了与高钾钙碱性系列岩浆侵位有关的矽卡岩型铁铜金矿床(“前常式”、“杨桥孜式”和“王场式”)； 早白垩世晚期(108～102.1 Ma)，形成了与二长花岗岩类有关的矽卡岩型铁—轻稀土矿床(“旗杆楼式”)。

(3)淮北地区矿床空间分布受深断裂、NNE向弧形构造和岩浆岩带共同控制。