吉林省自由屯金铜矿床地质特征及成因浅析

薛泽润，范颖鑫，金晓彤，罗博霖

（吉林大学 地球科学学院，吉林 长春 130012）

1 成矿地质背景

自由屯矿区（图1）地处天山——兴安造山系、吉黑造山带，吉中活动陆缘南部，位于吉中-延边MoAuCuPbFeNi成矿带、山河-榆木桥子AuAgMoCuNiPbZn成矿亚带内。

图1 自由屯矿区地质图

2 矿区地质特征

（1）地层。根据地质资料及野外露头、岩芯观察，矿区内出露地层为寒武—奥陶系黄莺屯组及二叠系大河深组：寒武—奥陶系黄莺屯组（∈-Oh）：出露于测区中北部，岩层走向NE，倾向NW，与上伏二叠系地层呈不整合接触。主要岩性为黑云母花岗片麻岩（Brgn）；颜色为黄褐色—灰白色，交代结构，片麻状构造为主，主要矿物为酸性斜长石、正长石、钾微斜长石、石英、黑云母、角闪石等，暗色矿物呈定向排列，呈片麻状。二叠系下统大河深组（P1d）：该组为本区出露的主要地层，在区内出露的主要岩性有板岩、大理岩、砂岩[1]。板岩（Sl）：岩层走向340°～360°，倾向250°～270°，倾角75°左右；岩石颜色为灰黑色—褐黄色，变晶结构，板状构造。主要矿物为长石、石英、云母等。在不同钻孔的不同深度处均可见板岩。部分深度可见板岩因富碳质而成深黑色，金属光泽，有滑感，污手。碳质板岩中常含见黄铁矿。大理岩（Mb）：主要呈厚板状或薄层状产出，岩层走向为340°～360°，倾向为250°～270°，倾角为75°～60°。颜色灰白色—白色，中细粒变晶结构，条带状构造。主要矿物为方解石，岩石局部受层间构造影响，有压碎现象。野外观察可见大理岩后期接触变质，矿物颗粒增大，发生硅化。砂岩（Ss）：产状与板岩相近，且可见互层出现，在矿区内出露较少。颜色灰色—深灰色，砂状结构，块状构造。主要成分为长石和石英，含量95%左右，粒径0.5mm～0.8mm，粒度基本均匀，胶结物为硅质，胶结致密、坚硬。

（2）岩浆岩。工作区岩浆岩较发育，主要为印支早期—华力西早期黑云母花岗岩、石英闪长岩，分布在区内偏西及南侧，侵入二叠系大河深组地层中，岩体呈NW—SN向展布。野外露头情况较差，距离矿体较近处原岩均已发生不同程度蚀变、变质。黑云母花岗岩（γβ）：棕褐色—浅肉红色，中粗粒结构，块状构造。主要矿物为钾长石，酸性斜长石、石英及黑云母等。岩石蚀变见高岭土化，绢云母化及绿泥石化等。石英闪长岩（δο）：灰—灰黄色，中粒结构，块状构造。主要由中性长石、黑云母和少量的角闪石及石英组成。岩石蚀变有绿泥石化、绢云母化，局部见硅化等。糜棱岩化变质安山岩：产在勘查区中部的大理岩中，产状与大理岩一致。原岩灰绿色，半自形—他形细粒结构，压碎条带状构造。主要矿物为斜长石、角闪石、绿帘石和少量的榍石、石英。细粒闪长岩脉（δ）：与糜棱岩化变质安山岩走向相同，主要分布在勘查区的中部，灰褐色—灰绿色，细粒结构，块状构造，主要矿物为斜长石、角闪石、黑云母，石英次之。该岩脉多风化较深，岩脉走向330°～360°，倾向240°～270°，倾角75°左右。闪长玢岩（δμ）：岩石呈灰绿色，斑状结构。斑晶为角闪石、斜长石，含量45%。辉石呈半自形柱状，斜长石呈自形—半自形板状，角闪石呈半自形柱状、粒状。石英脉：与本区金矿成矿关系密切，蚀变破碎带中常见。

经地表槽探验证，Au、Cu元素异常明显受SN向蚀变破碎带、糜棱岩化带及其附近岩脉所控制。

（3）构造。本矿区由于受相邻的富太河—都力河两大断裂构造影响，区内有小断裂构造、构造破碎带、糜棱岩化带，NNW—SN较为发育，以NW—NNW—SN方向展布，控制着地层及岩浆岩的分布。野外露头情况较差，不易观察。岩芯观察可见破碎带构造。后期碳酸盐热液顺破碎带侵入泥质板岩中，破碎带中可见围岩碎块。

3 矿床地质特征

（1）矿（化）体特征。槽探及钻探工程共发现三条矿体：Ⅰ号矿体长度为83m，宽度为1.5m～2.0m，走向北西，倾向南西，呈NWW向脉状赋存于大理岩岩层或闪长岩脉与安山岩附近与其产状近平行的破碎带中，倾角60°～70°。平均厚度0.55m，金平均品位6.27×10-6，铜平均品位0.44%。Ⅱ号矿体长度为80m，宽度为1.2m～1.8m，走向15°，北西倾，倾角45°，产于构造破碎带中，中部有一个探槽，两端尚未控制。主要蚀变有高岭土化、绿泥石化、碳酸盐化、硅化及褐铁矿化。水平厚度1.0m，刻槽分析Au0.53×10-6，Ag2.0×10-6，Cu0.007%。蚀变带控制长度110m，平均宽11m。Ⅲ号矿体为隐伏矿（化）体，走向南北，西倾，倾角为68°～75°，赋存凝灰质板岩中，通过两个探槽、三个钻孔进行揭露。延长和延深均为80m，平均水平厚度2.25m，金平均品位0.33×10-6。

（2）矿石特征。矿石中金属主要矿石矿物为黄铁矿和黄铜矿，矿物粒径＜2㎜，矿石结构以交代浸蚀结构为主，构造主要是浸染状构造，微细粒金呈裂隙金产出于黄铁矿中。黄铜矿：在显微镜下呈现铜黄色，反射率Ⅱ级，具有弱非均质性（微绿土黄色—略橙土黄色）[2]，表面较光滑，呈半自形—不规则状出现，粒径约0.6mm至1.0mm，含量约20%。黄铁矿：显微镜下呈淡黄色，反射率Ⅰ级，具有异常非均质性，较难磨光，表面多见麻点，光片中黄铁矿自形晶—不规则状均有出现，粒径在0.05mm至0.2mm之间，含量约15%。可见不同世代黄铁矿：后期脉状半自形—他形黄铁矿插入早期黄铜矿中。

由于探槽出露时间较长，原生矿石在地表经历严重的风化剥蚀，所能观察到矿物主要矿物为黄铁矿和黄铜矿，并且均在后期被不同程度的风化，次生矿物主要有针铁矿、纤铁矿、孔雀石、蓝铜矿和铜蓝。针铁矿（Gt）灰色微带蓝色，反射率近于闪锌矿，非均质性，内反射强烈，在本光片中主要呈现褐红色，含量约15%；铜蓝（Cv）显微镜下呈蓝色，双反射显著（浅蓝色—深蓝色），具有强非均质性（火橙色～蔷薇色～橙黄色），粒径约0.02mm，含量约3%；孔雀石（Mlt）呈灰色微带褐红色，具有强烈的翠绿色内反射，呈粉末状，含量约7%；蓝铜矿（Art）显微镜下呈深灰色微带粉红色，具有强烈的天蓝色内反射，含量极微。矿石标本中金属矿物粒径＜2㎜且无定向排布，故矿石呈浸染状构造。矿石结构以交代浸蚀结构为主，同时也有交代残余结构、包含结构和假象结构。交代浸蚀结构：针铁矿、纤铁矿交代黄铜矿，呈尖楔状插入黄铜矿中；褐铁矿交代黄铜矿和黄铁矿；黄铁矿交代黄铜矿，黄铁矿呈脉状插入黄铜矿之中。交代残余结构：褐铁矿交代黄铁矿，使黄铁矿在褐铁矿中存留一些不规则状残余体，可大致恢复黄铁矿轮廓。假象结构：褐铁矿交代自形黄铁矿，仍保留黄铁矿的晶形，成假象褐铁矿。包含结构：黄铜矿包含细小的黄铁矿自形晶进而形成包含结构。

（3）矿化蚀变。围岩蚀变类型主要有有硅化、绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化。具有中低温热液蚀变特征。大理岩受热液作用形成石英脉，宽度约5cm～10cm。绿泥石化、绿帘石化表现为中低温热液对安山岩、英安岩、玄武岩等中—基性火山岩以及中性、弱酸性浅成侵入岩等进行交代并产生绿泥石、绿帘石矿物的一种蚀变作用。碳酸盐化为热液作用形成方解石-白云石-石英细脉、网脉，是野外露头及岩芯观察最常见的蚀变类型。在蚀变破碎带中常见石英脉伴生黄铁矿化、黄铜矿化及金矿化，为本区主要控矿构造。矿化类型为铜矿化和黄铁矿化：探槽内可见岩石表面有明显的由铜矿风化而成的孔雀石化，岩芯中亦可见细脉状黄铁矿赋存；结合镜下观察，矿石中黄铜矿、黄铁矿含量较高，故矿石的矿化类型为铜矿化和黄铁矿化。

4 矿床成因及找矿标志

（1）矿床成因。研究区内金铜矿化与NNW—SN走向断裂关系密切，目前已发现的矿（化）体均产出于该走向的断裂及相关的破碎带中。NW—SN向断裂构造还控制着提供成矿物质来源的岩浆岩的展布方向，提供热液运移通道和就位空间。根据地球化学测量结果推测成矿与中生代以来陆相火山活动——以裂隙式喷溢为主的一套钙碱性玄武岩—安山岩—流纹岩组合密切相关；矿体与围岩的接触界限较为清晰，矿体为不规则的脉状，因此判断为成矿方式为充填成矿[3]。容矿围岩的硅化、绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化及少量的阳起石化、黝帘石化、钾长石化等，均出中低温热液矿床的典型蚀变特征。综上，认为自由屯金铜矿床成因属中—低温热液充填型矿床。

（2）找矿标志。①构造标志。矿体主要赋存于北西向主断裂构造次一级破碎蚀变带附近，北西向的破碎构造蚀变带是重要的找矿标志。②蚀变标志。硅化、绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化等围岩蚀变是重要的找矿标志，本矿区成矿后，因受后期强烈风化作用的影响，近地表浅部矿体中矿石被氧化，生成大量褐铁矿与铜绿、蓝铜矿等次生矿物。

致谢：本文依托吉林大学大学生创新项目（编号201910183589）研究成果。项目立项及实施在导师杨言辰教授指导下完成，野外调查及资料收集得到吉林有色金属地质勘查局608队，三河矿业公司的支持与帮助，深表感谢。