安徽池州马头矿区斑岩型钼矿含矿裂隙研究

居维伟， 刘小胡， 苏 阳， 阎海飞， 肖 娥， 张悦秋， 梅 芳， 吕国海

(华东有色地质矿产勘查开发院，江苏南京210007)

0 引 言

马头斑岩型钼矿是近年新探获的中型钼矿，大地构造位于扬子准地台北缘长江中下游成矿带上，即江南过渡带南侧。区域地层自震旦系到第四系均有发育，仅缺失部分地层，其褶皱和断裂构造较发育，印支期与燕山期岩浆活动强烈，区内矿产资源较丰富。

近年来，对马头钼矿床开展过不少研究工作，对矿床的研究侧重于钼矿产出的矿化特征、围岩蚀变、空间赋存规律、矿床地球化学、大地构造环境、流体包裹体以及成矿规律与成矿物质来源等方面(宋国学等，2010；霍明宇，2012；王伟华，2012；艾金彪等,2013；陈雪等，2014；苏阳，2015；赵超等，2015；席明杰等，2016；顾建峰等，2018；刘红等，2019；张旭东等，2019)，但矿床含矿裂隙规律研究比较薄弱，且以往的勘查工作认为矿区钼矿的节理裂隙优势方位在走向15°与355°左右，倾向以NW、W和NNE为主，含钼矿化的节理裂隙带走向NNE、倾向NW，矿区矿化主要受侵入接触作用产生的裂隙所控制。矿脉疏密不均匀分布，裂隙含矿对应繁杂，倾角、倾向难以确定，采用常规矿体圈连无法圈定矿体，故以含矿裂隙带圈定矿体(霍明宇，2012)。因此，对马头斑岩型钼矿含矿节理裂隙开展研究工作可以解决矿区矿体圈连问题，有效指导矿区找矿，为类似斑岩型矿床提供找矿经验。

1 矿区地质及矿体特征

矿区出露地层主要为志留系高家边组和坟头组砂岩、砂质页岩、砂质泥岩及泥岩等，西部及西北部揭露上泥盆统五通组砂岩，南部揭露奥陶纪灰岩。矿区褶皱、断裂及节理裂隙构造均较发育。区域性断裂F1规模最大，制约了马头岩体及栗坑岩体的东部边界，为多期次活动断裂，岩体成岩后又有活动，明显控制区内成矿。矿区出露马头岩体、桐坑岩体及栗坑岩体，均为花岗闪长(斑)岩，受NW向与NNE向断裂及次级断裂构造影响，侵位于志留系坟头组、高家边组中(图1)。

图1 马头矿区地质简图(据刘红等，2019)1-第四系；2-五通组；3-茅山组；4-坟头组；5-高家边组；6-燕山期花岗闪长斑岩；7-断层；8-勘探线；9-钻孔及编号；10-花岗斑岩体Fig. 1 Geological sketch of Matou mining area (after Liu et al., 2019)

矿区钼矿床为斑岩型矿床，主要赋存在岩体与地层内外接触带中，另外赋存于钾长花岗(脉)岩内及其附近。矿体走向主要为近SN向，成群相对集中分布，形成近SN向钼(铜)矿带。接触带及构造为主要控矿因素，矿化主要赋存在由节理裂隙、石英脉组成的裂隙系统中，节理裂隙为矿区主要容矿构造。含矿节理裂隙带主要走向NNE，倾向SE，倾角整体上缓下陡。矿区主矿体Mo1赋存在岩体与地层接触带及其附近，矿体(化)受接触带控制，产状变化大，由北往南趋缓，整体上部缓、下部陡，走向NNE，倾向SE，倾角多在40°左右，局部地段倾角20°，较陡地段倾角约60°，延伸贯穿矿区勘探剖面6线—23线及其外推。矿体呈层状、似层状、脉状，埋深(标高)222.64～-789.03 m，一般在标高-300 m以上，矿体厚度变化较大，品位变化较均匀(图2)。

矿区矿石工业类型主要为辉钼矿，自然类型主要为石英脉型-脉状、细脉状辉钼矿石。矿石构造主要为脉状、细脉-网脉状构造，次为浸染状构造。矿石矿物以辉钼矿、胶辉钼矿为主，次为黄铁矿、黄铜矿；脉石矿物主要为石英、长石、绿泥石及绢云母。成矿作用与石英-绢云母化蚀变带、钾长石化有密切关系，矿床含矿母岩主要为花岗闪长(斑)岩，成矿流体主要来自岩浆晚期—期后热液。

2 钼矿床含矿裂隙系统的分布规律

马头钼矿床节理裂隙较为发育，为主要容矿、储矿构造。在矿区分别选取具有代表性的浅部矿、深部矿以及与钾长花岗岩有关的矿的钻孔进行节理裂隙特征统计，结果裂隙为13 080条，含矿裂隙为839条，对代表性钻孔统计的节理裂隙倾角特征进行对比分析(表1)。同时，在地表、平硐内选择3个点进行节理裂隙观察统计(表2)，根据野外观察情况结合钻孔裂隙倾角及地表裂隙产状玫瑰花图(图3、图4)可知矿区节理裂隙特征规律。

图3 钻孔节理裂隙倾角玫瑰花图(a)、(b) ZK1901岩体裂隙与含矿裂隙倾角(浅部矿)；(c)、(d) ZK2701岩体裂隙与含矿裂隙倾角(与钾长花岗岩有关)；(e)、(f) ZK2901岩体裂隙与含矿裂隙倾角(深部矿)Fig. 3 Rose Diagrams of the dip angles of the joint fissures in the boreholes (a) and (b) dip angles of rock fissure and ore-bearing fissure in Borehole ZK1901 (shallow ore); (c) and (d) dip angles of rock fissure and ore-bearing fissure in Borhole ZK2701 (related to k-feldspar granite); (e) and (f) dip angles of rock fissure and ore-bearing fissure in Borhole ZK2901 (deep ore)

图4 南部龙舒河节理裂隙走向(a)和倾向(b)Fig. 4 Strike (a) and dip (b) of joint fissures of Longshu River in the south

表2 地表、平硐内节理裂隙特征Table 2 Characteristics of joint fissures in surface and footrill

区内岩体与矿体围岩中裂隙十分发育，尤其是矿体(化)地段。岩体与矿体围岩中的裂隙越发育，含矿性裂隙亦越发育，裂隙的主要发育方向也是含矿裂隙发育的优选方向，且裂隙越发育，其中的石英脉亦越发育，可见裂隙的主要发育方向即为矿液的优势充填方向。

矿区裂隙多呈细脉-网脉状，节理裂隙面粗糙、光滑均有，单个节理裂隙长度从数十厘米至数米不等；节理裂隙有相对密集部位，一般浅部较密，深部较稀，主要形成NNW、NNE和SN走向的宽窄不一且有一定规模的裂隙破碎带。花岗闪长岩、钾长花岗岩形成后期有高低温含矿热液扩散、沉淀，使早期节理裂隙充填石英脉，不少石英脉中有辉钼矿脉、黄铁矿脉、黄铜矿脉与碳酸盐脉等。常见裂隙有膨缩分支、复合、尖灭等现象，辉钼矿常赋存于裂隙面或石英脉的两壁，与石英脉关系最为密切。

根据钻孔、平硐以及地表节理和裂隙构造研究推断，矿区含矿节理裂隙倾角方向优势倾角有4组：① 倾角10°～20°，倾向SE；② 倾角40°～60°，倾向SE；③ 倾角40°～60°，倾向NW；④ 倾角80°左右，倾向NW。浅部矿及与钾长花岗岩有关的含矿裂隙的优势倾角主要为40°～60°、70°～80°，深部矿倾角多在20°左右。

在同一开孔位置的直孔ZK309以及开孔方位125°、倾角75°的斜孔ZK301中，ZK309揭露的Mo1号矿体部位较浅，ZK301揭露的部位相对较深，说明矿带倾向SE。因此，根据剖面对应关系结合揭露的节理裂隙特征，认为矿区主矿体含矿优势节理裂隙走向NNE，倾向SE，倾角多在40°左右。

图2 马头矿区钼矿19线典型剖面示意图 1-第四系；2-茅山组；3-坟头组；4-花岗闪长斑岩；5-辉绿玢岩；6-钻孔及编号；7-钼矿体； 8-低品位钼矿体 Fig. 2 Schematic diagram of the typical profile of Line 19 in Matou molybdenum deposit

表1 钻孔内节理裂隙特征

ZK1901与ZK1902孔的裂隙发育程度相当，但ZK1901孔含矿性很好，ZK1902孔含矿性较差，推测ZK1901和ZK1902孔不在同一配矿通道上，因此推断：① 矿区断裂F3、F5方向不是主要配矿构造方向；② 矿区节理裂隙较发育，为主要容矿空间；③ 配矿通道对节理裂隙是否含矿起决定性作用。

按照节理裂隙特征，节理、裂隙分布的地质体之间的关系以及石英脉充填情况，将矿区主要节理裂隙划分为3期6次(图5)：① 成矿期前，普遍发育高角度张裂隙，多被石英脉充填，一般宽1 cm左右，最宽可达10 cm及以上，部分裂隙壁附着辉钼矿，裂缝可能存在后期复活现象；② 成矿期前，低角度斜裂隙呈共轭状，切割早期高角度张裂隙；③ 成矿期前，剪裂隙宽约0.5 mm，切割共轭低角度斜裂隙；④ 成矿期，张裂隙呈低角度或水平分布，宽约0.1 mm，切割成矿期前剪裂隙，多充填胶状辉钼矿，成矿裂隙间有时交织成网状；⑤ 成矿期，高角度张裂隙宽约1 mm，与成矿期前高角度裂隙近似平行，局部继承后者发育，形成残留矿物线扩张壁；⑥ 成矿期后，脆性挤压破裂带一般叠加于早期裂隙中，可形成高角度宽大破裂带，带中岩石破裂，但原岩结构可辨，局部发育压性破裂面，具擦痕与阶步，并附有胶状辉钼矿薄膜，其中主要容矿节理裂隙为成矿期张裂隙。

图5 马头矿区节理裂隙相互间的关系(a) 第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ组裂缝交切关系及第Ⅳ组裂缝的扩张现象；(b) 第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组裂缝交切关系；(c) 第Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ组裂缝交切关系；(d) 第Ⅰ、Ⅳ组裂缝交切关系；(e) 成矿期第Ⅴ、Ⅵ组裂缝交切关系；(f) 成矿期后构造运动，形成小型断裂破碎带Fig. 5 Relationship between joint fissures in Matou mining area(a) the cross-cutting relation of fracture groups Ⅲ, Ⅳ and Ⅴ and the expansion of fissure group Ⅳ; (b) the cross-cutting relation of fissure groups Ⅱ, Ⅲ and Ⅳ; (c) the cross-cutting relation of fissure groups Ⅰ, Ⅱ and Ⅵ; (d) the cross-cutting relation of fissure groups Ⅰ and Ⅳ; (e) the cross-cutting relation of fissure groups Ⅴ and Ⅵ during the metallogenic period; (f) the small-scale fault fracture zone formed by the tectonic movement after the mineralization period

3 含矿裂隙与岩体及区域构造的关系

赵茂春等(2020)认为斑岩型容矿裂隙可归纳为区域应力叠加、水岩分离、岩浆结晶冷缩和侵入挤压4种主要成因类型。研究区含矿裂隙受多种成因类型影响，以冷缩裂隙和区域应力叠加裂隙为主(表3)。区内发育断裂走向主要为SN、NNE、NE和NW向，分别为F1、F2、F3、F4、F5，主要断裂为马头—西锋庙断裂(F1)。

表3 马头矿区容矿裂隙与主要容矿裂隙成因特征对比Table 3 Genetic characteristics of ore-hosting fissures in Matou mining area and main ore-hosting fissures

F1属区域性断裂，纵贯矿区中东部，区内走向为NE 15°～30°，倾向SE，倾角为高角度(80°左右)，延长3.5 km，沿断裂附近岩石破碎较强烈，其东侧盘相对北移，西侧盘相对南移，为一左行剪切平移断裂。在F1附近，地层及岩体中发育了较多次级或配套的断裂、裂隙，以及石英脉、钾长石脉，局部地段有钾长花岗岩脉。燕山晚期F1断裂进入活跃期，矿区开始出现大规模岩浆侵入活动，形成岩体中早期节理裂隙和岩体期后破碎带中节理，为岩浆和矿液向上运移的主要通道；伴随着F1和其他断裂活动，次级断裂和伴生节理裂隙大量发育，形成了主要配矿通道和容矿空间。

矿区发育的破裂-破碎主要受下列2种机制控制。

(1) 断裂控制：断裂最早期的活动使花岗闪长岩体得以侵位，待岩浆基本固结成岩后，断裂活化使早期含矿石英脉贯入岩体裂隙，并在后期使基本固结的石英脉再次破裂。

(2) 岩浆内生机制控制：冷凝收缩产生裂隙，进一步发展后可能发生块体塌陷，是导致破碎-破碎带产生的主要原因。因此，破碎-破裂带在构造控制的花岗闪长斑岩区普遍存在。

4 结 论

(1)研究区岩体与矿体围岩中的节理裂隙特征基本一致，含矿裂隙与不含矿裂隙特征无明显差异，矿液充填方向与裂隙优势发育方向一致，节理裂隙的发育明显受断裂作用控制，节理裂隙虽呈多组产状，但因断裂带中小节理裂隙存在局部不一致，整体节理裂隙带的产状应与大断裂带发育产状一致。

(2)节理裂隙为矿区主要容矿构造，矿体部位即为含矿裂隙、石英脉较发育地段，矿化节理裂隙带与围岩一般呈渐变过渡。矿体矿化程度受岩体与围岩中裂隙带发育程度控制，形成于裂隙带内。矿区发育节理裂隙主要有5组，分别为走向345°、15°～20°、75°左右、290°与310°左右，倾向多为NW；其次为SE，倾角变化大，以40°～60°、70°～80°、20°左右为主。其中，含矿节理裂隙特征与地表观测的节理裂隙特征相似，浅部矿及与钾长花岗岩有关的矿的含矿节理裂隙倾角主要为40°～60°、70°～80°，深部矿倾角主要在20°左右。矿区主矿体Mo1含矿优势节理裂隙走向NNE，倾向SE，倾角多在40°左右。

(3)燕山运动期，矿区主断裂F1活动形成了以近SN向为主的断裂、节理裂隙系统，为矿区主要配矿通道和容矿空间，故区内主要找矿方向为F1与其他断裂交会连通形成的节理裂隙密集带。