湖南桂阳县绿紫坳铜多金属矿床地质特征及成因

2020-12-16周俊肖谆

矿业工程 2020年5期

关键词：大义矽卡岩花岗岩

周俊肖谆

(湖南省有色地质勘查研究院，湖南长沙 410015)

0 引言

绿紫坳矿区位于湖南省桂阳县，自20世纪80年代开始，前人在矿区和临近区域开展了大量的地质研究工作[1]，但是矿床成因及主要控矿因素等方面仍存在较大的分歧。通过实际调查及已有资料分析，明白矿区的主要控矿因素，为进一步找矿方向提供依据。

1 区域地质背景

桂阳县绿紫坳矿区位于耒-临南北向构造带与邵阳-郴州北西向构造带的交汇处。处于大义山岩体西南接触带上，泗洲山背斜的东翼中，是大义山矿田的重要组成部分。

区域地层除奥陶系、志留系及白垩系外，自震旦-二叠系均有出露。其中泥盆系-石炭系岩性以碳酸盐建造为主，间夹海陆交互相碎屑沉积建造及含煤或铁锰建造，是区内主要的赋矿岩层。

区域上经历了多期次的构造活动，区域构造以断裂为主、褶皱次之。断裂以北西向“大义山式断裂”为主体，控制了大义山岩体的分布，也控制了大义山矿田的展布；其次为近南北向、北东向断裂，分布在大义山岩体周边的地层中，少部分北东向断裂进入岩体。

大义山岩体呈北西向岩基产出，出露面积达290 km2，于印支-燕山期形成，是典型的复式岩体，属印支期和燕山期二期多阶段产物[2]。其中印支期(210～278 Ma)形成的细中粒斑状(含角闪石)黑云母二长花岗岩；燕山早期早阶段(156～185 Ma)形成中细粒斑状(黑)二云母二长花岗岩；燕山早期晚阶段(128～148 Ma)形成细粒斑状含电气石二云母正长花岗岩，主要分布于大义山花岗岩南体中北部、北体北部，呈北西走向，为补充期岩体，严格受“大义山式构造”控制。与成矿关系密切的主要是燕山早期两个阶段岩体。

大义山花岗岩体从南向北侵入，从早期至晚期有由偏酸性向(贫钙富碱)酸碱方向演化的规律；燕山期早期两个阶段花岗岩体中Li、Be、Rb、Cs、Nb、Sn、W、F、As、Sb、Pb、Zn、Cu等元素为克拉克值的数倍乃至数十倍。

2 矿区地质概况

2.1 矿区地层

矿区地层自西而东，由老至新，依次为中泥盆统跳马涧组、棋子桥组、上泥盆统佘田桥组、锡矿山组、岳麓山组、下石炭统孟公坳组。地层呈北北西-南南东方向分布，其中棋梓桥组中厚层刀砍状含白云质灰岩是矿区Ⅳ矿体的含矿层。

2.2 构造

由于东侧大义山花岗岩体的侵入受到了西边泗洲山背斜阻挡，产生了近东西向应压力作用，矿区外西侧一些地层变为陡倾斜岩层，产状为倾向76°～80°，倾角65°～75°。而矿区内一些地层逐渐发生倒转。倾向改变为250°～260°，倾角80°～50°，形成了扇形构造。倒转轴近于矿区的中西部的料子冲一带，轴线方向为北北西。

1-下石炭系孟公坳组下段；2-上泥盆系岳麓山组；3-上泥盆系锡矿山组；4-上泥盆系佘田桥组；5-中泥盆系棋梓桥组；6-中泥盆系跳马涧组；7-燕山早期第一次侵入岩体；8-矿体及编号；9-矽卡岩；10-铁帽；11-断层及编号

断裂构造，主要有F1区域正断裂，从矿区西面边缘通过，发生在跳马涧与棋子桥组地层之间，使两组地层上、下部缺失，断层走向北北西，倾向东，倾角70°，地貌上呈一长条形陷落带，断裂破碎带宽窄不一，由数米至30 m以上，多发育有硫化矿物是原緑紫坳矿区6号矿带的导矿构造。在矿区中偏西面，绿紫坳至南卡一带发育F2断层。断层倾向东，倾角约15°。

裂隙构造，由于矿区的扇形倒转构造，产生了一些沿走向分布的虚脱构造，特别在地层宽阔和火成岩转弯凹陷部位较为发育。裂隙上宽下窄呈楔形，常在480-450 m标高闭合，被地表水冲刷溶蚀形成大的冲沟。另在层间产生层间破碎与滑动，故形成矿液上升充填交代成矿的良好场所，成矿作用一般形成在450 m标高以上。区内矿体就是由南东东向和南北向、北北东向裂隙控制的。

其次在一些脆性岩石地层中，发育有北北西，东西向两组节理，为矿化细脉及一些方解石脉所充填。

2.3 岩浆岩

矿区中东部出露的大义山花岗岩体，岩体走向北北西-南南东向，呈岩基体产出。时代属于燕山期。矿区出露岩浆岩为斑状黑云母花岗岩，中-细粒结构，主要矿物成份钾长石25%～30%，斜长石(更长石)30%左右。其主要矿物包括钾长石(正长石)50%～60%，斜长石5%～10%，副矿物有磷灰石、锆石、萤石、钛铁矿、白钛石、独居石等。酸性花岗岩根据光谱分析含铜0.001%～0.004%；锡0.001%～0.007%。岩体与围岩的接触界线在矿区内平直，接触面倾角较陡，为60°～70°，矿区外南部东卡坪一带沿走向形成弯曲的内弯。接触面倾角较缓，一般为30°～40°。矿区酸性花岗岩及细粒花岗岩的活动与成矿有着较密切的关系，燕山中期及以后的花岗岩是岩体型锡矿的成矿母岩。

2.4 围岩蚀变

区内围岩蚀变种类繁多，主要有矽卡岩化、大理岩化、角岩化、云英岩化。其次有绿泥石化、蛇纹石化、绢云母化、金云母化、萤石化，局部有白云母化、滑石化、电气石化、绿帘石化、阳起石化、钾长石化等。与成矿有密切关系的主要是矽卡岩化、角岩化、云英岩化、蛇纹石化、绿泥石化、阳起石化和钾长石化。金属硫化物经常同这些蚀变相伴而形成工业价值的矿床。矿区内矽卡岩主要岀露于矿区西部和中西部的花岗岩与灰岩的接触带。特别是在断裂裂隙带中广泛发育矽卡岩化，往往在矽卡岩化强烈的位置铜锡富集而形成工业矿体。

3 矿床地质特征

3.1 矿体的形态、规模及产出特征

矿区内共探明有5个矿体，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号为铜锡矿体，T-1号为地表风化铁帽型铜锡铁矿体。

Ⅰ号矿体位于矿区东部，走向为北北东至北西向，呈C型半包围圈，厚19.13～24.52 m，平均厚24.36 m，走向控制460 m，倾向控制175 m，平均品位Cu 0.09%，Sn 1.39%。

Ⅱ号矿体位于矿区中部，走向北北西向展布。产状为36°∠45°，平均厚21.92 m，走向控制116 m，延伸控制50～90 m，平均品位Cu 0.09%，Sn 1.1%。

Ⅲ号矿体位于矿区西部棋梓桥组地层中。产状210°∠75°，厚度1.84～2.13 m，平均2.03 m,平均品位Cu 0.7%，Sn 0.27%。走向控制30 m，延伸控制60～75 m。

Ⅳ号矿体位于矿区西部与Ⅲ矿斜交，呈南北向，产状78°∠77°，厚度1.28～2.19 m，平均1.92 m，平均品位Cu 0.99%，Sn 0.33%。走向延伸20 m，倾向控制60～75 m,走向上有较多的小褶曲。

T-1号铁帽型铜锡矿体，其由黄色、黑褐色、红褐色泥土和矽卡岩块石构成。铁帽位于地表，褐铁矿化强烈。其中T-1铁帽厚度一般为2.26～2.38 m，长宽分别为250 m×180 m；品位变化不大，平均品位Cu 0.35%，Sn 0.22%，赋存低品位矿石。

3.2 矿石特征

矿区4个原生矿体按矿物的共生组合及矿石主要元素含量划分出的矿石类型只有一种，即矽卡岩型矿石。矿石矿物主要有磁铁矿、锡石、黄铜矿、斑铜矿；次为方铅矿、铁闪锌矿；脉石矿物主要有萤石、透辉石、白云石、石英、方解石，次阳起石、透闪石、蛇纹石、绢云母、绿泥石、黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂等。矿石的结构主要有：半自形不等粒结构，它形晶不等粒结构，交代残余结构等。矿石的构造主要有：块状、条带状、脉状、细脉状、浸染状等。

3.3 有用组分及其它组分的含量

有用组分主要为铜、锡。Ⅰ号矿体品位铜较低，平均0.09%；锡0.1%～5.06%，平均1.39%。Ⅱ号矿体铜品位平均0.09%，锡平均1.1%。Ⅲ矿体铜品位0.44%～1.24%，平均0.7%,锡0.1%～0.54%，平均0.27%。Ⅳ矿体铜品位0.5%～1.25%，平均0.99%,锡0.1%～2.17%，平均0.33%。铁帽型铜锡矿平均品位Cu 0.35%，Sn 0.22%，品位变化为较均匀。

3.4 顶底板和夹层

因矿体主要赋存在岩体接触带及岩体内的节理裂隙中，矿体上下盘围岩为花岗岩、碳酸盐岩、矽卡岩。矽卡岩型矿体界线明显，矿体形态变化不大、连续性较好，矿石中矿化较均匀。夹石含量较高，对矿体的完整性将会造成一定的影响。

3.5 矿体氧化程度

矿体地表浅部有不同程度氧化，氧化程度总体往深部减弱。一般氧化深度是5～20 m。

4 矿床成因及找矿标志

4.1 矿床成因

矿区地表矿化蚀变较强烈，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿体矿脉出露于地表，Ⅳ号为盲矿体。其中以矿山中部绿紫坳-南卡一带矿化作用强烈，矿体分布较多。控制矿山成矿主要地质因素为花岗岩接触带，花岗岩的凹陷，断裂、裂隙、破碎和节理等。形成了一些脉状、透镜状矿体。矿体形状简单，变化不大，为一些走向延长及倾斜延伸都具一定规模的矿体，矿体多呈平行产出。

通过分析区内现有资料，矿区矿床是由大义山酸性花岗岩热液与原碳酸盐岩，进行物质互换，形成含矿矽卡岩。矿区成矿元素从中低温方铅矿、闪锌矿到中高温的毒砂、锡石、黄铜矿的组合特征，反映成矿热液与岩浆岩关系密切。在空间上，成矿热液流体运动轨迹是由接触带向外接触带扩散，通过主断裂构造的导矿作用，最后在应力较小的次级断裂、层间滑动带、层间裂隙及虚脱空间或直接俘虏体中沉积成矿。