衡阳盆地北缘盐田桥铜多金属矿床成矿地质特征及找矿方向

祝 兵,姜必广,覃金宁,王正庆,周 倩

(1.湖南省核工业地质局三○六大队,湖南 衡阳 421008;2.南华大学 资源环境与安全工程学院,湖南 衡阳 421001)

0 引 言

盐田桥铜多金属矿位于衡阳市北西30 km，是钦杭成矿带湖南段核部新区找矿和找隐伏矿的重大发现。属2011年湖南省探矿权采矿权价款地质勘查项目《湖南省衡阳县盐田桥铜多金属矿普查》工作成果(任务书编号：201103020)。2014年以来，湖南省核工业地质局306大队继续对盐田桥矿区开展了详查工作。随着野外工作的不断深入，结合室内综合研究，在了解区内控矿条件、成矿规律及矿体侧伏现象的基础上，提出下一步区内找矿方向[1]。

1 成矿地质背景

盐田桥铜多金属矿床地处扬子陆块桂湘早古生代陆缘沉降带邵阳凹褶带与醴陵断隆带交汇部位衡阳断陷盆地西北缘(见图1)，距离白石峰燕山早期花岗岩体约7 km，亦处于湘东金银铜铅锌成矿带西南部，属茶恩寺铅锌多金属成矿区(Ⅴ-24)[2]。区内福里庵—招兵山断裂带为区域性长寿—衡阳—观音阁断裂的一部分，亦是区内主要的控矿、控岩、控盆、导矿构造，沿此断裂往北有黑石砣铜多金属矿床、马迹铅锌矿床、罗渡铀矿床、芙蓉寨铜多金属矿点、以及延伸方向同属此构造控制的浏阳市金塘铜多金属矿床和井冲钴铜多金属矿床[3]，往南部延伸方向有白鹤铺铜矿床、龙秀桥铜矿床、谭子山重晶石铜矿床，是近年来衡阳盆地找矿成果较显著的一条重要北东向成矿带[4]。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区出露的地层分别为中元古界冷家溪群板岩和变质砂岩，中生界白垩系至古近系百花亭砾岩、粉砂岩和泥岩，第四系残坡积物(见图2)。其中冷家溪群分布于矿区东南侧呈北西走向，铜背景值较高，为矿区提供一定成矿的物质来源。

1—白垩系—上第三系；2—上三叠统—侏罗系；3—泥盆系—中三叠统；4—震旦系—志留系；5—板溪群；6—冷家溪群；7—花岗伟晶岩；8—二云母花岗岩；9—花岗闪长岩；10—二长花岗岩；11—煌斑岩；12—铜铅锌矿床(点)；13—地质界线；14—性质不明断裂及推测断层；15—基底断裂、深大断裂；16—盐田桥铜多金属矿床位置。图1 衡阳盆地北缘区域地质略图Fig.1 Schematic geological map of hengyang basin

2.2 岩浆岩

岩浆岩位于构造带下盘，主要为出露于南部招兵山和中部苦竹山的花岗岩株，以及出露于东北部父子塘地段的花岗细脉，侵入时代为燕山早期。出露于苦竹山—招兵山一带花岗岩，呈长条状分布，岩性为灰白色二云母中粒花岗岩，中粒结构，块状构造，成分为石英、斜长石和少量黑云母，局部高岭土化较强。岩浆岩为矿区成矿提供的热源。

1—第四系；2—百花亭组；3—冷家溪群第二段；4—燕山早期花岗岩枝；5—破碎带；6—矿体；7—推测构造位置。图2 盐田桥矿床地质略图Fig.2 Simplified geological map of the Yantiaoqiao deposit

2.3 构造

区内构造以断裂构造为主，褶皱构造不发育。以福里庵—招兵山断裂(F1)为代表，为区域性长寿—衡阳—观音阁断裂带的一部分，亦是区内主要的控岩控矿构造，呈NE 20°～40°走向、倾向NW、倾角28°～40°。构造具分带性从上至下依次为：碎裂岩→硅化角砾岩、脉石英→(硅化)碎裂岩。矿化主要赋存于中间的硅化角砾岩带内，经钻探揭露，矿化连续厚度随硅化角砾岩带变厚而变薄，且矿化多赋存于角砾岩成分较复杂的紫褐色或紫红色硅化角砾岩内，该断裂至少经过四期活动，构造角砾岩成分复杂[5-7]。

3 矿床地质特征

3.1 矿体地质

盐田桥铜多金属矿床主要成因类型是中低温热液充填型。矿体严格受北东向断裂构造(F1)控制，矿体呈层状、似层状、脉状、透镜状，铜矿体品位较低(0.78%)，但矿体较连续(1 796 m)、厚度大(5.13 m，最厚15.82 m)、向深部延伸较好。从72号勘探线剖面图(见图3)可以看出矿体严格受构造控制，具分支、尖灭再现现象，矿化主要分布在构造角砾岩带内，呈层状、似层状，形态较简单。此铜多金属矿床矿体在空间上具有分带性，在垂向上，上部主要为铜和铅，下部为钨。纵向上北部福里庵地段以铜矿为主，次为钨矿，以低品位矿化为主，南部以铅矿为主。各矿段主要矿段特征见表1[8-9]。

1—砾岩；2—板岩；3—花岗岩；4—硅化角砾岩；5—硅化碎裂岩；6—碎裂岩；7—铜工业矿体；8—铜边界矿体；9—铅工业矿体；10—钨工业矿体；11—钨边界矿体。图3 盐田桥矿区72号勘探线剖面示意图Fig.3 No.72 exploration line profile sketch in Yantianqiao mining area

表1 盐田桥矿区主要矿体特征表Table 1 Characteristic table of main orebodies in in Yantianqiao mining area

3.2 矿石特征

矿石类型按其主要金属矿物含量可分为黄铜矿石、辉铜矿石(见图4)。按矿石构造可分为粒状矿石、细脉状矿石及块状构造矿石。一般块状和粒状矿石品位较高。按矿石的氧化程度划分，铜矿物主要为铜硫化物，矿石中以黄铜矿、辉铜矿为主，根据物相分析硫化物中的铜占72%，结合相中的铜占27%，氧化物中的铜占1%。脉石矿物主要为石英(见图5)。

黄铁矿—Py；辉铜矿—Chc；黄铜矿—Chp；斑铜矿—Bn；赤铜矿—Cpt；蓝辉铜矿—Dg；方铅矿—Gn；闪锌矿—Sp。图4 盐田桥矿区矿石照片Fig.4 Ore photos of Yantianqiao mining area

图5 微细的不规则细粒黄铜矿(Ch)呈浸染状嵌步在脉石(G)中Fig.5 Fine irregular fine-grained chalcopyrite is embedded in gangue in the from of infiltration

3.3 围岩蚀变

矿区内与矿化关系密切的围岩蚀变主要有硅化、重晶石化、次为碳酸盐化等。

硅化：主要表现为硅化角砾岩，硅化强烈，在区内最发育、分布最广的蚀变类型，与金属矿化关系密切，硅化角砾岩带宽度15 m～50 m，带内见黄铜矿、黄铁矿化发育，钨矿化发育。

重晶石化：招兵山地段地表重晶石化发育，呈透镜体，深部重晶石化不发育，铅矿化发育，偶见共生的锌矿化，重晶石化与铅矿化关系密切。福里庵地段偶见团块状重晶石化。

碳酸盐化：主要表现为方解石细脉穿切于构造及上盘围岩中，与之相关的矿化主要为黄铁矿。

此外，绿泥石化、绢云母化在构造下部板岩碎裂岩带及冷家溪群地层均可见。高岭土化主要分布在下盘花岗岩枝内。

3.4 矿化阶段

按照矿化特征、矿石类型及矿物间的穿插、交代关系，结合盐田桥—黑石砣铜矿受构造控制，构造活动有脉动性，铜成矿成晕也具有多期多阶段脉动叠加的特点，本区从早到晚可划分为以下5个阶段。

1)氧化物阶段：形成石英、赤铁矿、磁铁矿、黑钨矿为主的矿物组合，由高温热液作用形成。赤铁矿石在构造带内生成时间早，矿石层位稳定，呈碧玉质胶结，分布于构造带的下盘，对后期多金属成矿热液具有一定的屏蔽作用，该层下部矿化较差。

2)粗晶石英-重晶石-多金属硫化物阶段：形成粗晶石英、重晶石、铜矿物、铅锌矿物和多金属硫化物矿物组合。该阶段以充填成矿作用为主，金属矿物与非金属矿物具较好的生长空间，以形成团块状、粒状自形-半自形黄铜矿、铅锌银硫化物为特征，方铅矿呈他形粒状、粒块状分布。金属矿化极不均匀，局部矿石品位较高，金属硫矿物及非金属矿物都具压碎结构，矿物内裂纹较多，被后期石英-硫化物脉穿插和胶结。

3)隐晶石英-黄铜矿阶段：石英呈灰色、灰白色，形成隐晶-细晶结构，以黄铜矿为主。此阶段铜矿大量产出，是铜矿形成的主要阶段。

4)石英-碳酸盐阶段：石英集合体、方解石呈不规则细脉穿切于构造及上盘围岩中，构造上盘红层裂隙中较发育，为矿后期低温热液蚀变产物。

5)次生富集阶段：形成铜蓝、辉铜矿、赤铜矿等次生矿物组合。该阶段大幅提高了潜水面铜矿石金属含量，使得矿后期本应被剥蚀的铜矿石不断向下淋滤交代其他原生硫化物得以保存[10-14]。

4 矿床成因及找矿方向

4.1 矿床成因分析

4.1.1 成矿物质来源

矿体周围各类岩石中成矿元素的丰度(表2[10])及矿体中铅、氢、氧同位素的测定结果(表3[11]～表4[11])表明：盐田桥铜多金属矿床的矿石铅同位素变化范围较小，组成比较均一，具有富放射成因铅的特征(206Pb/204Pb>18)。矿床中石英的δ18O平均值为11.5‰，δ18OH2O平均值为6.0。这些基本反映了成矿物质来源于岩浆及地层，含矿热液中的水以大气降水为主[10-11,15-17]。

表2 各种岩石成矿元素平均含量统计表Table 2 Statistical table of ore-forming elements content in various rocks

表3 盐田桥铜多金属矿床铅同位素测试结果Table 3 Lead isotope test results of Yantianqiao copper polymetallic deposit

表4 盐田桥铜多金属矿床H、O同位素测试结果Table 4 Test results of H and O isotopes in Yantianqiao copper polymetallic deposit

4.1.2 成矿条件

构造条件：构造控制了含矿溶液的通道，亦提供了成矿的有利空间[3]。本区矿体严格受长寿—衡阳—观音阁深大断裂控制。由于深大断裂带多期活动，其拉张活动阶段为含铜矿液的运移、充填、交代、定位提供了必要的空间，在成矿期含矿热液多阶段充填，并在不同有利空间沉淀成矿[10]。

岩浆岩条件：矿区位于白石峰岩体西南接触带，距离矿区约7 km，区内有燕山早期花岗岩枝出露。主要侵位于构造下盘的冷家溪地层中，少数穿插进入构造破碎带中。与岩体有关的矿产主要有铅锌铜矿及高岭土矿，铅锌铜矿化主要产于构造破碎带内[10]。岩浆活动为成矿提供矿质来源，并为成矿元素的活化、运移和富集提供了热能[18]。

岩性条件：衡阳地区1∶20万地球化学资料显示，铜增高晕主要分布于中元古界冷家溪群地层中，区域变质作用造成冷家溪群地层轻度脱硅变质，促成铜元素在板岩和变质砂岩中活化迁移，为铜成矿提供了主要成矿物质来源[19]。

4.2 矿床成因

区域性长寿—衡阳—观音阁断裂横穿整个矿区，切割了百花亭组和冷家溪群地层，形成了宽约几十米至几百米的动力变质岩带或硅化角砾岩带，矿区内招兵山花岗岩枝沿断裂带下盘侵入，为矿区铅、钨成矿提供了矿源，且与动力变质带进一步产生蚀变，在一些有利的构造角砾岩内蚀变更强烈，并产生铜、铅、钨、银等矿化，矿化富集部位形成相应的工业矿体。综上所述，认为盐田桥铜多金属矿床是在断裂构造活动下经多期次热液充填交代形成的，矿床成因为中低温热液型充填交代型铜多金属矿床[20-23]。

5 找矿方向

5.1 主要找矿标志

通过详查工作，初步总结盐田桥矿区的找矿标志为：

1)北东向断裂构造沿倾向延伸产状变异部位及沿走向膨胀部位矿化富集。

2)与矿化关系密切的围岩蚀变主要有硅化、紫红色玉髓、重晶石化。硅化、重晶石化是本区主要找矿标志。

3)地表构造露头见铁质胶结角砾岩、赤铁矿脉发育地段。

4)具浓度分带的元素地球化学晕显示密集分布地段[19,24-27]。

5.2 找矿方向

由于受深部地壳活动的影响，不同时期的成矿过程，即可发生在同一部位，也可以存在于不同深度空间；不同深度空间，形成的矿化类型也会有所不同。本区由浅到深矿化类型依次为地表铁帽→铜、铅矿体→低品位钨矿化。本区主攻矿化类型为铜矿化(体)。

区内勘探成果显示，矿区深部铜矿化未完全控制，且从矿床在垂向上的分带性以及结合区内热液活动多期次特征上看，矿床深部还有很大的找矿空间。

此外，勘探成果反映，盐田桥矿床产有铜矿体11个，其中主矿体Cu1号矿体，从72线往南至32线，铜矿体以20°侧伏角向西南侧伏，以140 m～190 m左右间距出现铜的较富集地段，按此规律在32线往南的浅深部将会出现较好的矿化富集现象(图6)[28-29]。

1—见矿钻孔及其编号；2—未见矿钻孔及其编号；3—铜矿体平均品位/真厚度；4—预测铜矿体富集部位。图6 盐田桥矿区号Cu1号矿体厚度与品位乘积等值图Fig.6 Equivalent map of product of thickness and grade of Cu1 orebody in Yantianqiao mining area

6 结 论

通过对盐田桥铜多金属矿床成矿地质特征及找矿方向进行分析，得出以下两个结论：

1)盐田桥铜多金属矿床位于湘东金银铜铅锌成矿带西南部。区内主要的控矿、控岩、控盆、导矿构造为福里庵—招兵山断裂带，属区域性长寿—衡阳—观音阁断裂的一部分。该矿床在断裂构造活动下经多期次热液充填交代形成的，属中低温热液型充填交代型铜多金属矿床。

2)从矿床在垂向上的分带性以及区内热液活动多期次特征上看，矿床深部还有很大的找矿空间。据以往勘探成果推断在32线往南的浅深部，具有较大的找矿潜力。