湖南江永水口脚铜多金属矿床控矿因素及找矿前景分析

鲍俊力 苏 特 刘大勇

(湖南省地质矿产勘查开发局四一八队)

水口脚铜矿位于湖南江永县境内，区域上处于南岭纬向成矿构造带中西段。该矿带自西向东呈现出的成矿系列为汞、锑—铜、铅、锌—钨、锡—锡、钨、稀土、铌、钽[1]。近年来在该成矿带中西段相继发现有铜山岭铜铅锌多金属矿、桥头铺铅锌多金属矿、河源铅锌矿、庵堂岭铅锌矿等矿床。其中，铜山岭铜铅锌多金属矿以其独特的高中温—中温—低温热液矿床的矿床分带，产于岩体接触带上或岩体附近，吸引了众多学者的研究兴趣。有关该类矿床的成矿物质来源，学术界争论较激烈，主要集中于2种：一种为成矿物质主要来源于岩体，由岩浆热液提供，赋矿地层不提供(或提供很少量)成矿物质[2-4]；另一种为成矿物质有两个来源，岩体和赋矿地层都提供了大量成矿物质[5-7]；还有学者认为成矿物质主要来源于地层，岩体仅提供热源[8]。大量研究表明：南岭构造带控制了湘南多金属成矿带闪长花岗岩体附近大部分铅锌矿床的生成与展布，从而形成了诸多中—大型铜铅锌多金属成矿带。

水口脚矿床处于南岭成矿带之中间“铜铅锌”地段，区域成矿潜力优越，具有寻找大型铜、铅、锌矿床的前提。前人对该区域的研究多集中于铜山岭铜铅锌多金属矿[9-10]、庵堂岭铅锌矿[11-13]等矿床，而对水口脚铜铅锌矿床的研究较薄弱，使得找矿勘查方向不明确。本次研究在野外地质调查基础上，结合以往勘查资料、现阶段中深部钻探成果，讨论地层、构造、岩浆活动与成矿的关系，分析矿床控矿因素和成矿机制，并就找矿前景进行探讨，对矿区下一步找矿提出合理建议。

1 区域地质背景

矿区位于南岭纬向构造带中西段、江永—江华近南北向沱江凹陷中部。

1.1 地 层

区域主要出露地层为震旦系、寒武系、奥陶系、泥盆系—白垩系。寒武—奥陶系构成基底，岩性为浅海相碎屑岩夹火山碎屑岩、硅质岩及不纯碳酸盐岩。泥盆—三叠系为第一盖层，岩性以浅海相碳酸盐岩为主，次为滨海或海陆交互相碎屑岩。侏罗—白垩系为第二盖层，为陆相碎屑岩系[14](图1)。

图1 都庞岭—九嶷山地区地质构造

1.2 构 造

区域构造可分为基底构造与盖层构造。基底构造主要为北东向水口山—铜山岭壳断裂，东西向都庞岭—铜山岭—九嶷山基底断裂、北西向怀化—道县基底断裂及北东向等距展布的深断裂。矿区位于基底构造和深断裂带交汇处(图1)。

盖层构造主要为近南北向—北东向褶断带。该褶断带中，褶皱自西至东有水口脚背斜、铜山岭农场向斜、铜山岭铜矿背斜等；断裂为一系列逆冲构造。断裂走向与褶皱轴向基本一致，局部有煌斑岩及花岗斑岩等侵入(图2)。

图2 铜山岭地区构造纲要

1.3 岩浆岩

区域岩浆活动频繁，自加里东—燕山期均有出露，岩性以酸、中性为主，其次发育少量基性岩脉，具多期多阶段侵位特点。位于都庞岭—九嶷山东西向复式花岗杂岩带中西部的铜山岭岩体产出时代为燕山期(160～164 Ma)[9]，岩性主要以花岗闪长岩为主，具幔、壳同熔以壳源物质为主特征，花岗闪长岩与区域内生金属矿产成矿关系密切((图1、图2)。

1.4 区域物化探异常特征

据铜山岭地区1∶5万重力异常资料显示，在铜山岭地区有一圈闭的布格重力低异常，推断为北东向不规则椭圆状隐伏岩体。据铜山岭地区1∶5万水系沉积物测量显示，铜山岭地区Cu、Pb、Zn等元素综合异常均分布于岩体内或岩体周边，且与已知矿(床)点相吻合,反映出异常的岩浆源特征。

1.5 区域矿产特征

区域内已发现钨、铅锌、铜、钼等十余种矿产，内生金属矿产多分布于岩体内(岩脉带)及周边。空间上，自岩体中心往外围依次分布有圆头湾钨矿点、鲁子田钼矿点、江永县银铅锌矿床、铜山岭有色金属矿床、燕子地金锑矿点等 (图2)。

2 矿区地质特征

2.1 地 层

矿区出露地层由新到老为第四系(Q)、侏罗系下统(J1)、石炭系下统梓门桥组(C1d3)、测水组(C1d2)、石磴子组(C1d1)、泥盆系中统棋梓桥组(D2q)(图3)。

图3 水口脚矿区地质

侏罗系下统(J1)，与区内矿化基本无关，不整合于石炭系下统测水组之上。上部岩性为泥质砂岩与长石砂岩，下部岩性为泥质砂岩、黏土岩、泥灰岩。

石炭系下统梓门桥组(C1d3)、测水组(C1d2)、石磴子组(C1d1)，岩性为一套浅海碳酸岩相夹海陆交互相碎屑沉积。石磴子组中见铜铅锌矿化。

泥盆系中统棋梓桥组(D2q)，走向北东，倾向北西，倾角21°～48°。岩性上部为白云质灰岩与灰岩互层，下部为灰岩与白云岩互层。

2.2 构 造

矿区构造类型主要表现为皱褶与断裂。

本区褶皱构造为水口脚背斜(图3)，轴向北北东，倾伏向约25°，倾伏角约30°。背斜轴部为石炭系下统石磴子组，两翼为石炭系下统梓门桥组、测水组，西翼岩层走向30°～60°，倾向300°～330°，倾角40°～50°；东翼为石炭系下统测水组、石磴子组，岩层走向0°～40°，倾向90°～130°，倾角约45°。

本区断裂按其展布方向可将矿区断裂分为2组，1组为北北东，另1组为北东东(图3)。

北北东组断裂带(F2、F100)：断面在走向上呈波状弯曲，倾向有分枝复合现象。走向15～25°，倾向北西西，倾角70°，控制长600～900 m，厚1～15 m。带内岩石主要由压碎压扁灰岩角砾、含铜硫化物、及大理岩、灰岩构造透镜体组成。其中，灰质构造角砾略具定向分布，断层局部见劈理带，反映断层力学性质属压扭性。主断裂面两侧围岩发育大理岩化、铜矿化等蚀变。断裂破碎带平面上呈平行排列，呈叠瓦状。

北东东组断裂带(F121、F123、F115等)：走向65°～70°，倾向北北西，倾角65°～75°，控制长400～500 m，厚0.5～1 m。带内岩石主要由压扁灰岩角砾、次棱角状角砾及构造透镜体组成，带中可见二期含矿石英脉、硫化物细脉、含矿碳酸盐细脉。据结构面分析，断裂早期可能为张扭性断裂，晚期可能为压扭性断裂。

矿区节理裂隙发育，主要分布在F2、F100上下两盘邻近断裂带地段，断续出露，成组成对出现。按其展布大致可分为3组：第一组走向近南北，倾向西或东，倾角65°～85°；第二组走向北北东—北东，倾向西—北西，倾角80°，第三组走向近东西，倾向南或北。沿各组节理裂隙均充填有铜、铅、黄铁矿石英细脉或方解石细脉。

2.3 岩浆岩

矿区岩浆岩局部发育，为规模较小的石英斑岩(图3)。其位于矿区南部边缘，呈岩墙或不规则状产出，大致呈东西向断续分布，侵入时间据前人测定为119 Ma，属燕山中晚期产物。矿区外围深部，ZK10001号钻孔标高-800 m左右发现有规模较大的隐伏岩体，岩性为角闪石黑云母花岗闪长岩(图3)。

3 矿床地质特征

3.1 矿(化)体特征

矿区内目前已发现具一定规模的矿体1个，产于北北东向断裂破碎带(F2)中，严格受断裂控制，矿化特征以细脉为主，地表含矿细脉短小分散，往深部矿化集中，单脉厚度增大。

①-1号矿体：走向北北东，倾向北西西，倾角75°～85°。控制走向长约300 m,倾向延深约210 m,厚0.59～2.06 m,平均厚1.13 m,Cu品位(0.38～1.81)×10-2，平均品位1.16×10-2；Pb品位(0.05～4.29)×10-2，平均品位1.05×10-2；Zn品位(0.25～3.47)×10-2，平均品位0.95×10-2；Ag品位(17.06～73.26)×10-6，平均品位60.75×10-6。

矿区内兼有节理裂隙型细矿脉，可分为含矿石英脉、含矿方解石石英脉、含矿方解石脉、硫化物细脉四种类型，主要分布在北北东向断裂带(F2、F100上下盘)-100 m标高以上，一般成对成组出现，羽裂排布，相互之间具切割、限制现象，脉幅较小，沿走向、倾向延伸较短。

图4 水口脚矿区52线地质剖面

3.2 围岩蚀变

矿区围岩蚀变基本断裂分布，主要为大理岩化、矽卡岩化、黄铁矿化、钙硅角岩化、绢云母化、绿泥石化、叶腊石化等。钻孔揭露的矽卡岩化带中均有较强的矿化现象，显示矽卡岩化与矿化关系最为明显。另外，大理岩化也是本区重要蚀变类型。

3.3 矿石成分及结构、构造

组成矿石的金属矿物主要有黄铜矿、方铅矿、银矿、闪锌矿及黄铁矿等；非金属矿物主要有石英、方解石、透闪石等[15]。

矿石构造有浸染状构造、角砾状构造。矿石结构主要为压碎结构，早期生成的自形程度较高的黄铁矿有明显的压碎现象。较早生成的粗粒石英、方解石等也发生破碎现象[15]。

4 控矿因素及成矿机制

4.1 控矿因素

4.1.1 地层岩性

地层岩性对内生金属矿床的控制作用表现在不同岩性的围岩可形成不同成因类型、不同矿体形态、不同规模大小的内生矿产。本区矿(化)体主要产于石炭系石磴子组碳酸盐岩夹它生碎屑岩中，它生碎屑岩是较好的“遮挡层”，为含矿热液提供封闭环境而有利于矿质的聚集；当碳酸盐岩岩性不纯时，含矿热液往往选择含有机质或泥质的岩性段顺层沉淀，形成层状矿体；当碳酸盐岩性性脆单一时，易形成穿层断裂，发育脉状矿体。

4.1.2 构 造

(1)区域基底断裂控岩。区域基底断裂是岩浆岩侵入的深部通道，北西向怀化—道县基底断裂带、东西向都庞岭—铜山岭—九嶷山基底断裂带，北东向铜山岭—水口山深大断裂的交汇部位控制铜山岭岩体的产出(图1)。

(2)区域盖层构造导矿。区内北北东向褶断带为深部岩体及含铜热液运移的通道。在矿区外围南部，北北东向断裂中见有花岗闪长斑岩、花岗斑岩及煌斑岩脉侵入，断裂带内蚀变类型有矽卡岩化、大理岩化、硅化等；在矿区背斜核部地段，浅表部仅为铜铅细脉，而中深部见有铜矿体(图3)。

(3)次级构造容矿。矿区北北东—北东东向构造为区域北北东向断裂旁侧次级断裂构造。从全区钻孔见矿情况来看，铜矿化主要发育在F2、F100断裂中，如在ZK10001中，只在邻近F100的部位见有细脉矿化；52—ZK4沿F2倾向方向上钻进，则见达工业规模铜矿体，说明F2、F100为矿区容矿断裂。

4.1.3 岩浆岩

(1)为成矿提供物质来源。区内隐伏花岗闪长岩所含铜铅锌成矿元素的丰度，约为华南燕山期花岗岩的10倍；邻区江永铅锌矿床硫、铅同位素特征表明，矿床成矿物质主要来源于壳—幔混熔岩浆[16]：邻区铜山岭铅锌多金属矿床Pb同位素分析表明，花岗闪长岩是该矿床的重要物质来源。由此可知，花岗闪长岩可为区内成矿提供足够的物质来源及热动力来源。

(2)造成热液蚀变分带。由ZK10001号钻孔揭露岩体情况可见，从岩体内部至旁侧围岩依次发育云英岩、绢英岩中高温蚀变—接触带矽卡岩、大理岩热接触蚀变—硅化、铜铅锌矿化和黄铁矿化低温蚀变，具明显的高温—中低温蚀变分带现象。

(3)侵入体形态起伏变化造成不同矿化类型。由相邻矿区所见接触带构造可知，岩体的凸起部位应力集中利于构造与裂隙的发育而形成(细)脉型矿体。岩体的下凹部位热液聚集利于充分交代作用而形成厚大矽卡岩型矿体。

4.2 成矿机制

基于上述分析，认为该矿床成矿机制如下：含矿岩浆受多期次构造活动影响，沿构造薄弱带(断裂或背斜轴部)侵位。在此过程中，早期温度与压力较高，岩体在相对封闭条件下与较塑性的碳酸盐岩发生渗滤交代作用，在接触带附近出现矽卡岩化等蚀变分带现象，并伴有铜多金属矿化，形成矽卡岩型铜铅锌矿床；随着岩体冷却，围压降低，岩体及其旁侧围岩发生收缩反应，产生大量裂隙，成矿系统由封闭转向开放。含矿溶液沿断裂裂隙发生充填扩散交代作用，形成破碎带型铜铅锌矿床。

5 找矿前景分析

就岩体外接触带脉型铜铅锌矿而言，①-1号铜矿体目前控制最深标高-400 m，在走向上矿化不连续，但据矿区52号勘探线钻孔原生晕测量结果显示，矿化带由上往下逐渐缩小，但矿化明显增强且相对集中，显示该区深部矿化带内有形成工业矿体的可能。认为已知矿化带控制最深标高-400 m至成矿母岩埋深标高-800 m之间尚有寻找厚大铜多金属矿的前景。

就深部接触矽卡岩型铜多金属矿而言，水口脚邻区如铜山岭矿区、江永铅锌矿区矿床类型主要为岩体接触矽卡岩型，本区标高-800 m左右发现为成矿提供物源的花岗闪长岩，围岩多为化学性质活泼的碳酸盐岩，显示本区深部有寻找接触矽卡岩型矿床的前景。

6 结 论

(1)水口脚矿区主要控矿因素为岩浆和构造联合控矿，燕山早期岩浆岩提供成矿物质来源及热动力来源；构造多期次活动为成矿提供运移通道与容矿空间，区域基底构造控岩，区域盖层构造导矿，矿区次级构造容矿。

(2)水口脚矿区下一步找矿方向可分为2个方面：一方面对外接触带脉型铜铅锌矿深部即矿化带自控制的最深标高-400 m至成矿母岩埋深标高-800 m之间进行探索；另一方面对深部矽卡岩型铜多金属矿进行钻探验证。