阳新县阮家湾钨铜钼金矿床成矿作用及找矿方向

2021-01-04尚世超李柏村余国飞费江勇陈文剑华先录

资源环境与工程 2020年4期

尚世超，李柏村，余国飞，沈军，费江勇，陈文剑，华先录

(湖北省地质局第一地质大队,湖北大冶 435100)

鄂东南矿集区位于长江中下游铁铜成矿带西部,是该成矿带重要的矿集区之一。鄂东南地区几乎所有的重要金属矿床均与晚中生代中酸性侵入岩有密切关系,主要的矿床类型为矽卡岩型和斑岩—矽卡岩型[1],区内矿产以铁和铜为主,其次有金、钼、铅、锌、钨等,是中国为数不多的富铜富铁成矿区之一[2-3]。阮家湾钨铜钼金矿床是鄂东南地区仅有的大型钨铜矿床,其成矿具有显著特色。前人对其成矿地质背景、矿床地质特征、成岩成矿年龄及矿床成因进行了研究,取得了丰富的成果。在前人研究成果的基础上,对阮家湾钨铜钼金矿矿床成因及成矿作用进行总结,以深化对该矿床的认识。

1 区域地质背景

阮家湾钨铜钼金矿床位于鄂东南矿集区南部,阳新岩体南东缘,毛铺—两剑桥断裂带东段。区内构造活动强烈,多期构造叠加复合,岩浆沿着各级构造体系联合、复合的部位侵溢,成矿作用强烈。区域构造以东西向构造为主,其次为北西西向构造。近东西向毛铺—两剑桥断裂带和殷祖复背斜及其次级褶皱交切组合构成区域构造格架。

区内地层以近东西向展布为特征,以寒武系、志留系和三叠系地层为主,主要分布于阳新盆地以北,奥陶系地层少量出露于毛铺—两剑桥断裂带东段、阮家湾岩体附近。区内奥陶系地层是矽卡岩型矿床的重要赋矿围岩,志留系地层是斑岩型铜矿和蚀变岩型金矿的重要赋矿围岩。

区内岩浆活动强烈,侵入岩以燕山期为主,伴随多期次构造活动,既有岩浆脉动式侵入形成的复式大岩体阳新岩体,也有燕山中晚期形成的主要沿毛铺—两剑桥断裂带分布的小岩体群。小岩体是毛铺—两剑桥地区重要的成矿母岩。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区出露地层由老到新分别为：寒武系中上统—奥陶系下统娄山关组(∈2O1l)、奥陶系下统(O1)、奥陶系中—上统宝塔组(O2-3b)、奥陶系上统—志留系下统龙马溪组(O3S1l)、志留系下统新滩组(S1x)和第四系(1)姚家雄、方静、徐建兵等，湖北省阳新县阮家湾矿区钨铜钼金矿资源储量核实报告，湖北省城市地质工程院，2014。(2)尚世超、李柏树、刘敏等，湖北省阳新县刘秋地区铜多金属矿普查报告，湖北省地质局第一地质大队，2019。(图1)。其中,娄山关组主要由白云岩组成；奥陶系下统和宝塔组主要由灰岩、大理岩组成；龙马溪组主要为含碳质页岩、硅质岩,蚀变后变为炭质板岩；新滩组为砂岩、页岩,蚀变后变为绢云母石英角岩或黑云母堇青石石英角岩。其中,与区内成矿密切相关的是奥陶系地层,奥陶系地层主要为一套灰岩地层,岩石化学性质活泼,是矽卡岩型矿床的重要赋矿围岩。

图1 阮家湾钨铜钼金矿区地质简图Fig.1 Geological map of Ruanjiawan W-Cu-Mo gold deposit1.第四系残坡积层；2.志留系下统新滩组第二岩性段；3.志留系下统新滩组第一岩性段；4.奥陶系上统—志留系下统龙马溪组；5.奥陶系中—上统宝塔组；6.奥陶系下统；7.寒武系中上统—奥陶系下统娄山关组第三岩性段；8.寒武系中上统—奥陶系下统娄山关组第二岩性段；9.寒武系中上统—奥陶系下统娄山关组第一岩性段；10.石英闪长岩；11.石英闪长斑岩；12.石英正长闪长斑岩；13.花岗闪长斑岩；14.云英岩；15.矽卡岩；16.构造角砾岩；17.地质界线；18.逆断层；19.正断层；20.平移断层；21.性质不明断层；22.铜矿体；23.钼矿体；24.钨矿体；25.金矿体；26.矿体群编号。

2.2 构造

区内构造发育,主要为褶皱、断裂、接触带构造和层间破碎带,褶皱和断裂的叠加构成了区内构造格局,以近东西走向为特征。

2.2.1褶皱

犀牛山倒转背斜：为区域性殷祖复式背斜的次一级褶皱构造。背斜轴向北东东,轴面倾向南南东,倾角50°～65°。轴部地层为寒武系中上统—奥陶系下统娄山关组第一岩性段,两翼地层为娄山关组第二岩性段、娄山关组第三岩性段、奥陶系、志留系,但不对称。北翼地层层序倒转,倾向南。背斜轴被北东向和北西向断层斜向切割。

2.2.2断裂

区内断裂较为发育,主要为阮家湾断裂,其控制了阮家湾岩体的展布,进而控制区内矿体的展布。

阮家湾断裂：位于犀牛山倒转背斜北翼,发育于志留系底部与奥陶系顶部的软弱层中,表现为断层角砾发育,总体走向为东西向,东部走向变为北西向,倾向南,倾角40°～80°,为一南盘上升,北盘下降的断面南倾的逆断层。断裂从西至东贯穿全区,东段切割了犀牛山倒转背斜,阮家湾岩体侵位于该断裂,将断裂从中间截断。该断裂是区内主要的控岩构造,控制了阮家湾岩体的展布。

2.2.3接触带构造

阮家湾岩体与奥陶系碳酸盐岩接触形成接触带,接触带围绕岩体外倾,剖面上接触面较平直,倾角64°左右。平面上,接触带形态复杂,从南往北由北东向过渡为北北东向。阮家湾钨铜钼金矿区Ⅱ号矿体多产在接触带部位。

2.2.4层间破碎带

区内奥陶系中—下统大理岩与奥陶系—志留系龙马溪组板岩(页岩蚀变而来)接触,由于岩性差异导致其为一薄弱面,后期由于构造活动的影响导致层间滑脱、岩石破碎,形成层间破碎带,有利于热液运移和交代,阮家湾矿区Ⅰ号矿体即位于该层间破碎带内。

2.3 岩浆岩

区内岩浆岩主要为阮家湾岩株体以及分布于岩株体周边地层中的石英闪长斑岩脉、花岗闪长斑岩脉等。岩体的出露受东西向构造控制明显,总体呈近东西向形式展布。

阮家湾岩株体沿犀牛山倒转背斜北翼的阮家湾断裂侵入,分布于奥陶系与志留系地层界面附近。岩体在地表呈东宽西窄、中间膨大形态,东西长3 450 m,南北宽60～870 m,面积约1.286 km2。岩体与围岩接触面产状外倾,南缓北陡,倾角50°～70°。岩性主要为石英闪长岩,地表强风化,灰白色,半自形粒状结构,块状构造,主要矿物成分为石英、斜长石以及角闪石。在岩体西部云英岩化较强烈,表现为石英以及白云母大量发育。阮家湾岩体为阮家湾矿区矽卡岩型钨铜钼矿体和热液型金矿的成矿母岩。

区内较大岩脉为阮家湾岩体北部侵位于志留系地层中的石英闪长岩斑岩脉,是阮家湾矿区斑岩型钼矿的成矿母岩。

3 矿体地质特征

3.1 矿体特征

阮家湾矿区已知矿体主要围绕阮家湾岩体分布,其产出严格受阮家湾岩体控制。区内已知矿体由西往东,再往北,根据钨铜钼金矿体走向断续出现的特点,圈定了4个矿体群,即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号矿体群。其中Ⅰ号矿体群以钨为主,为钨铜复合矿体；Ⅱ号矿体群亦以钨为主,为钨铜钼复合矿体；Ⅲ号矿体群为钼矿体；Ⅳ号矿体群为金矿体。

Ⅰ号矿体群：位于阮家湾岩体的西南部,赋存于奥陶系中—下统大理岩与奥陶系—志留系龙马溪组角岩界面附近的矽卡岩中(图2)。矿体呈似层状,其产状与地层产状一致,即走向近东西,倾向168°～225°,倾角35°～58°。矿体长959.40 m,倾斜延伸205～525 m,赋存标高212～-90 m,矿体厚1.0～22.92 m,平均厚7.55 m。

Ⅱ号矿体群：位于阮家湾岩体东部,主要赋存于阮家湾岩体与奥陶系中—下统大理岩侵入接触带处的矽卡岩带中,其次为奥陶系中—下统大理岩与奥陶系—志留系龙马溪组角岩界面附近矽卡岩带中(图2)。矿体呈似层状,走向北东—南西,倾向101°～175°,倾角31°～70°。矿体长1 232.79 m,倾斜延伸227～597 m,赋存标高230～-318 m,矿体厚1.0～40.76 m,平均厚5.316 m。

Ⅲ号矿体群：主要赋存在侵入于志留系砂页岩中的石英闪长斑岩脉中,少量产于岩脉周边的绢云母石英角岩中(图2)。Ⅲ号矿体是该群规模最大的钼矿体,矿体呈似层状、透镜状,走向近东西,矿体长306 m,倾向北,倾角67°,埋深67～330 m,赋存标高122～-190 m,倾斜延伸50～235 m,厚3.08～14.9 m。

Ⅳ号矿体群：金矿体呈脉状产于阮家湾岩体北部,赋存于硅化绢云母化黄铁矿化石英闪长岩中(图2)。Ⅳ号矿体是该群中规模最大的金矿体,矿体呈似层状,走向北西,矿体长502 m,倾向北东,倾角12°～51°,埋深地表-162 m,赋存标高100～-50 m,倾斜延伸20～215 m,厚1.59～5.72 m,平均厚4.18 m。

图2 阮家湾钨铜钼金矿区典型矿体剖面示意图Fig.2 Typical orebody profile of Ruanjiawan W-Cu-Mo gold deposit1.志留系；2.奥陶系上统；3.奥陶系中—下统；4.寒武系；5.石英闪长岩；6.石英闪长斑岩；7.矽卡岩；8.钨矿体；9.铜矿体；10.钼矿体；11.金矿体；12.矿体群编号。

3.2 矿石特征

矿区内矿石矿物主要有白钨矿、黄铜矿、辉钼矿、自然金等,次要矿石矿物有磁铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、孔雀石等。主要脉石矿物有石榴石、透辉石、方解石等,次要脉石矿物有石英、斜长石、绢云母、绿泥石、绿帘石、白云石、透闪石等。

矿石结构以交代溶蚀结构,粒状结构,包含结构为主,其次为胶状结构,碎裂状结构。矿石构造主要为块状构造、浸染状构造、脉状构造。

3.3 围岩蚀变

区内与成矿作用有关的围岩蚀变主要有矽卡岩化、云英岩化、透闪石化、大理岩化、绢云母化、硅化、碳酸盐化。云英岩化主要分布在岩体内部,矽卡岩化、大理岩化分布于岩体与碳酸盐岩的接触带及层间破碎带附近,绢云母化、硅化和碳酸盐化分布较为广泛。其中矽卡岩化、大理岩化、硅化与区内成矿关系密切。

4 成矿规律

4.1 地层与成矿

区内成矿作用与地层相关的为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿体。

与Ⅰ、Ⅱ号矽卡岩型矿体群成矿密切相关的地层为奥陶系中—下统大理岩,一方面大理岩性质活泼,同时含部分泥质成分,有利于与岩浆热液发生化学反应；另一方面,大理岩力学性质较脆,在构造活动影响下,容易破碎,如区内大理岩与角岩界面附近,由于力学性质的差异,形成层间破碎带,为成矿热液运移和矿质沉淀提供了良好的空间。

与Ⅲ号斑岩型矿体群成矿密切相关的地层为志留系新滩组砂岩、页岩,岩浆侵入的热效应使砂岩、页岩蚀变为角岩,成为良好的成矿热液屏蔽层,含矿热液在岩脉裂隙中沉淀富集成矿。

4.2 构造与成矿

区内与Ⅰ、Ⅱ号矿体群成矿密切相关的为侵入接触构造、奥陶系中—下统大理岩与奥陶系—志留系龙马溪组角岩界面附近的层间破碎带。岩体与大理岩接触,在接触带附近发生双交代作用形成矽卡岩,形成钨铜钼矿体；大理岩与角岩由于岩性差异,在后期断裂活动影响下,造成层间滑脱、破碎,成矿热液沿着层间破碎带运移,与大理岩发生接触双交代作用,形成矽卡岩型钨铜钼矿体。

Ⅲ、Ⅳ号矿体主要受岩脉和岩体内部裂隙控制。

4.3 岩浆与成矿

区内与成矿有关的主要为阮家湾石英闪长岩及北部的石英闪长斑岩脉。其中,Ⅰ、Ⅱ号矽卡岩型钨铜钼矿体赋存在阮家湾岩体与碳酸盐岩接触带和靠近岩体的层间破碎带内,Ⅳ号矿体则赋存在阮家湾岩体强硅化绢云母化黄铁矿化部位,Ⅲ号钼矿体赋存于阮家湾岩体北部的石英闪长斑岩脉内,总体成矿与岩浆侵入活动密切相关。

阮家湾岩体属埃达克质岩石[4-5],且具有较高的氧逸度和挥发分含量[5],易形成金属络合物并运移,有利于形成钨铜钼金矿。中国主要钨矿床的成矿岩体的源区多为富钨地层[6],形成阮家湾岩体的岩浆在上升侵入过程中同化混染了地壳物质,使得阮家湾岩体金属元素W的含量显著高于地壳闪长岩平均含量(3)余世昌、张国胜、雷如亮等，鄂东南地区铜铁金成矿条件与成矿预测，湖北省鄂东南地质大队，1990。,为成矿提供了物质来源。

4.4 矿床成因

前人对阮家湾矿区Ⅰ、Ⅱ号矿体群开展了年代学、同位素地球化学研究,厘定了阮家湾矿区钨铜钼矿床的成因。

阮家湾岩体锆石U-Pb年龄为(143±1) Ma、(143.6±1.5) Ma,阮家湾矿床矽卡岩矿体中辉钼矿Re-Os模式年龄为(143.6±1.7) Ma[7]、矽卡岩中热液榍石U-Pb年龄为(141.5±1.4) Ma。从上述成岩成矿年龄看,在误差范围内一致,成矿与成岩形成时间一致,说明成矿与岩浆侵入活动关系密切。

阮家湾岩体以及矿区矽卡岩中硫化物的δ34S值多分布在-2‰～+4‰,变化范围较小,具典型岩浆硫特征；围岩碳酸盐岩地层中硫化物的值在3‰～18‰,变化范围大,且分布不均匀,从高值到低值均有，显示其多硫源特征。上述岩体、矽卡岩中硫化物的δ34S值与围岩地层中硫化物的δ34S值明显不一致,显示区内硫主要来源于岩浆。

前人通过测定阮家湾矿区石英和石榴石的氧同位素,利用同位素平衡分馏方程计算得出形成石英的流体δ18O值为9.1‰～10.4‰,形成石榴石流体δ18值为3.5‰～4.6‰,显示成矿流体主要为岩浆水。形成石榴石的流体δ18值低于一般岩浆水δ18值5‰～10‰,而形成晚阶段石英的流体δ18值与岩浆水较为一致,显示在矿床形成早期已有大气降水的加入,晚期可能有岩浆水的再次注入,显示该矿床具有多期成矿作用。

上述研究表明,阮家湾矿区Ⅰ、Ⅱ号钨铜钼矿体群的成矿物质和成矿流体均来自岩浆,成矿与岩浆密切相关。区内近矿围岩蚀变以矽卡岩化为主,矿体主要产于矽卡岩中,矿石主要由白钨矿、黄铜矿、辉钼矿、黄铁矿、石榴石、透辉石等矿物组成,矿石具交代结构,成矿作用方式为接触交代作用成矿,为典型的矽卡岩型钨铜钼矿床。

区内Ⅲ号钼矿体群产在阮家湾岩株体外缘的石英闪长斑岩脉中,矿石多呈细脉浸染状,围岩蚀变多为硅化、碳酸盐化、绢云母化,矿石类型为含钼石英闪长斑岩型,为典型的斑岩型钼矿床。

Ⅳ号金矿体群产于阮家湾岩株体中,矿体围岩蚀变主要为黄铁矿化、硅化、绢云母化、碳酸盐化。矿石类型为含金蚀变石英闪长岩型,属金—石英—绢云母—硫化物建造,金矿应属岩浆期后低温热液型。

综上,阮家湾钨铜钼金矿床形成显示出从岩浆期后高温热液向低温热液演化的特征,为岩浆期后高—低温热液复合型矿床。岩浆在上升侵入过程中,由岩浆分异的热液携带成矿物质沿着岩体与奥陶系碳酸盐岩的界面发生接触交代作用形成钨铜钼矿化,部分热液沿着层间破碎带运移,在层间破碎带中与奥陶系碳酸盐岩发生接触交代作用形成钨铜矿化。部分岩浆热液沿着石英闪长斑岩脉的裂隙运移,对岩体本身进行交代,在岩体内部形成斑岩型钼矿化；部分热液在石英闪长岩体内部裂隙中运移交代,形成了金矿化。

5 找矿方向

根据对区内成矿作用的认识,结合最新的勘查及研究成果,提出以下找矿方向。

5.1 阮家湾矿区Ⅱ号矿体深部

近年通过对阮家湾岩体岩相学、角闪石BSE图像以及主微量元素的研究，认为阮家湾岩体在约2.8 km处就位,然后分异出成矿流体。阮家湾岩体剥蚀深度浅,显示其深部具较好成矿潜力。

阮家湾矿区Ⅱ号矿体东部矿体沿倾向向深部延伸较稳定,未有工程控制,且矿体主要产于岩体与大理岩接触带部位,矿体在深部厚度较厚、品位较高,已发现矿体最深赋存标高为-318 m,埋深约655 m,工程控制深度不深。剖面磁法二度半反演结果显示,阮家湾岩体向深部延伸稳定(图3),Ⅱ号矿体深部还有较好的成矿空间。

图3 磁测剖面二度半反演成果图Fig.3 Two and a half inversion results of magnetic profile

5.2 阮家湾矿区西南部

图4 阮家湾矿区西南部综合成果图Fig.4 Comprehensive achievement map of southwest Ruanjiawan mining area1.第四系残坡积层；2.志留系下统新滩组第二岩性段；3.志留系下统新滩组第一岩性段；4.奥陶系上统—志留系下统龙马溪组；5.奥陶系中—上统宝塔组；6.奥陶系下统；7.寒武系中上统—奥陶系下统娄山关组第三岩性段；8.寒武系中上统—奥陶系下统娄山关组第二岩性段；9.寒武系中上统—奥陶系下统娄山关组第一岩性段；10.石英闪长岩；11.石英闪长斑岩；12.石英正长闪长斑岩；13.花岗闪长斑岩；14.云英岩；15.矽卡岩；16.构造角砾岩；17.地质界线；18.逆断层；19.正断层；20.平移断层；21.性质不明断层；22.铜矿体；23.钼矿体；24.钨矿体；25.金矿体；26.矿体群编号；27.重力异常及编号；28.铅异常等值线；29.锌异常等值线；30.银异常等值线。