江西某铜矿地质特征及矿化富集规律分析

尧亮亮，龚维强，李麟辉，邓 浩

（1.江西铜业集团建设有限公司井巷分公司，江西 瑞昌 332204; 2.江西铜业股份有限公司，江西 南昌 330006；3.江西铜业集团地勘工程有限公司，江西 德兴 334200）

1 引言

江西某铜矿于1958年大办钢铁时被发现，经过60多年的开采，富矿资源日趋紧张。随着矿山的发展，对资源的需求也在不断增加［1］。自铜矿发现以来，有关地质单位开展了多项地质研究工作，成矿理论上也取得较多成果。如1978年徐克勤提出了以火山沉积为主，热温叠加为辅的同生沉积矿床观点；1980年朱家安等论述了具有层控—热液改造型矿床的成因特征；1993年张祖林等提出了该矿具有多来源、多因素控制的火山沉积—热液改造型的成因观点；1996年李培铮等提出了以喷流沉积成矿为主，经后期叠加改造富集而成的多因复成矿床观点。

在日常生产探矿过程中，经常能探到一些小而富的盲矿体。有针对性地找出盲矿体，进一步掌握矿体产出规律，需要对矿床地质特征及控矿因素进行进一步分析研究。本文通过对矿区的区域地质、矿区地质特征、矿体地质特征和控矿因素进行总结分析，发现了海底喷流沉积层、岩体发育地段矿化、横跨背斜轴部矿化、古地貌隆起或原生铜硫矿体顶板下凹地段铜矿化次生的矿化富集规律，为矿山进一步探找盲富铜矿体提供了理论方向，增强了危机矿山资源接替保障能力。

2 区域地质概况

本区地处扬子准地台南东侧的江南台隆与华南褶皱系赣中南褶隆两大构造单元的接触部位，萍乡-广丰深断裂带北侧［2］。如图1所示，震旦系变质岩和中元古界双桥山群分别构成华南板块、扬子板块的褶皱基底，呈NE-NEE向紧密褶皱。盖层主要为晚古生界石炭系滨海-浅海相的火山碎屑岩、碎屑岩、碳酸盐岩以及白垩系陆相砂岩、砂砾岩。岩浆岩以燕山期酸性中深-超浅成的侵入岩类为主。本区长期处于扬子、华夏两个古板块及其结合带的构造格局控制之下，发生过多次构造-沉积-变质-成矿事件，特别是燕山期，由于陆内收缩和欧亚板块与太平洋板块相互作用，陆内造山运动强烈，对成矿形成了十分有利的环境。

图1 矿区区域构造略图

3 矿区地质特征

矿区是一个以铜为主的铜硫、铁、钨综合性矿床。其中，铜矿体以Ⅰ、Ⅴ、Ⅶ号三个矿体为主，占全矿区铜工业储量的95%。区内各种类型的矿体分布在北东至南西方向长2600m、北西至南东方向宽400m的范围内。空间上，从上至下依次为钨矿体-铁矿体-次生富铜矿体-原生铜硫矿体。除钨铁矿体局部有露头外，大多为隐伏矿体。矿体主要在梓山群上段砂岩和页岩的层间断裂带中，少部分在壶天群下部的砂页岩中。矿体厚度大多在10～30m范围内，最厚可达62.85m，平均14.96m，形态多为层状、透镜状和似层状，具分枝复合、尖灭再现、膨大狭缩现象。由于断裂作用，矿体的形态较为复杂，常见的有盲矿体、盲富矿体［1］。

3.1 地层

矿区地层由老至新，主要有中元古界牛头岭组、将军岭组，新元古界杨溪岩组，石炭系云山组、中棚组，石炭系梓山组、大埔组，侏罗系中统漳平组，白垩系茅店组、周田组和第四系中更新统进贤组及全新统联圩组。

矿区位置属赣东北铜及有色金属成矿带的南西段，矿体基本上是顺层分布。梓山组和壶天群是河湖相至滨海相的中细粒夹火山凝灰及火山沉积碎屑岩，是矿区铜矿主要赋存层位。

3.2 构造

矿区有四组发育不等的构造形迹，具体构造情况如下：

（1）东西向构造：主要发育于西部双桥山群中，构成将军岭东西向褶皱，其东端(邻近矿区)局部走向转为北东东向。由于伴随的走向断层较发育，常形成厚大的断裂破碎带，成为矿体赋存的有利构造地段。

（2）北东向构造：F1断层也称含矿破碎带，主要发育于壶天群底部至梓山组上部，普遍造成地层缺失，上部为规模较大的破碎带，是矿体赋存的主要部位。总体走向50°～60°，倾向SE，倾角35°～40°，断层面沿走向、倾向舒缓波状起伏。走向长3.5km、倾斜方向延伸1km以上。

（3）北北东向构造：具有断裂显现及侧列式等距分布的特点，该断裂比较发育，规模中等或较大，沿走向一般为数百米，走向和倾向延伸稳定，是区内主要控岩控矿构造。

（4）北西向构造：除北西向褶皱外，主要为北西向张扭性断裂，走向NW290°～300°，倾向不一，倾角较陡，有时将矿体错断［3］。

3.3 岩浆岩

区内在元古代时期有微弱岩浆喷发。在牛头岭组岩石中含少量火山晶屑和凝灰物质，偶夹变中基性火山岩。

岩浆岩主要有：橄榄岩、辉长岩、辉绿岩、片麻状花岗斑岩、变中基性熔岩及变角斑岩等。燕山早期岩浆活动强烈，活动形式为酸性岩浆侵入。

燕山期内岩浆岩主要有花岗斑岩、花岗闪长斑岩。燕山晚期以后，区内未有岩浆活动。

矿区所见脉岩以花岗斑岩为主，其次为花岗闪长斑岩、英安岩。初步推测矿区燕山期成矿岩浆岩可能为花岗闪长斑岩-花岗斑岩序列。受地层和断裂的双重制约，具有数量多、分布广、规模小等特点。

3.4 围岩蚀变

矿区围岩蚀变较为普遍，总体属“中低温热液蚀变”范畴，且分带不明显。各种蚀变类型和蚀变组合往往与原岩岩性和矿化类型有关，如与铜硫矿体有关的主要是绢云母化、硅化、黄铁绢英岩化和绿泥石化，其次是碳酸盐化；与钨铁矿体有关的多为硅化萤石化，其次为重晶石化和高岭土化等。硅化遍及全区，呈北东向展布，是良好的找矿标志之一。

4 矿体地质特征

矿区的矿化带呈北东向展布，长2600m，宽约400m，由产于黄龙组下段两种空间上叠置的矿层组成。矿区上部含钨赤铁矿铁帽矿体，中间为次生富集铜矿体，下部为原生铜矿体。上部氧化带为赤铁矿-含钨赤铁矿层，中部为Ⅰ号层状铜硫矿体，下为铜硫矿层。

4.1 矿体形态、产状

矿区的铜硫和钨铁矿体以层状和似层状为主，其次为透镜状、扁豆状。矿体连续性较好，产状与地层产状基本一致，局部与地层成小角度斜角。主矿体基本特征如下：

I号铜硫矿体：主要由次生富集作用形成，产于壶天群下部破碎带中，呈似层状分布于F1断层的底部。矿体产状与地层产状基本一致。走向长1200m，倾向延伸200～300m，厚度常在2～10m范围内，最厚可达20m。除0线附近有零星的铁帽露头外，矿体一般埋深均在标高45m以下，最深达-375m。

V号铜硫矿体：位于Ⅰ号矿体之下，为矿区铜资源储量最大的矿体，占矿区铜资源储量的51%。浅部矿体连续性较好，呈似层状，往深部连续性较差，呈透镜状、豆荚状。矿体浅部走向60°，往南西深部转为28°，倾向南东，倾角40°～45°。矿体走向长1200m，倾向最大延深680m，厚度1.00～62.58m，沿倾向常见尖灭再现现象。

VII号铜硫矿体：矿体呈透镜状，产于黄龙组下段中部，并在北东向与北西向二组断裂交汇部位，厚度增大、品位变高，构成矿区厚度最大的矿体。矿体整体走向60°、倾向南东，倾角20°～30°，走向长400m，倾向最大延深450m，厚度0.59～87.84m，平均厚19.95m。VII号铜硫矿体不仅规模大，而且品位也最高，矿体的中上部大多由致密块状的斑铜矿与辉铜矿组成。同时，该矿体由上至下，整个次生氧化淋滤富集作用的分带性也十分清楚。

4.2 矿体类型及分带性

矿区的矿体类型多种多样，在不同地段由大小不等的原生铜矿体、次生富集铜矿体、铁矿体（铁帽）及钨矿体组成。其垂向分布具有规律性，总体空间分布特征由上到下分别为铁、钨矿体—次生富集铜矿体—原生铜矿体。

矿床因形成条件不同，自上而下可分氧化带、交替带、次生硫化物富集带和原生硫化物带。

（1）氧化带

氧化带主要由原生钨矿-硫化物氧化而成。硫化物转化成赤铁矿、针铁矿、水赤铁矿，但部分钨铁矿、钨锰矿和白钨矿等得以保留，构成钨铁矿赤铁矿矿石和含钨赤铁矿硅化岩。氧化带上部的钨主要以钨矿物产出，而在氧化带下部沉淀的富铁矿部位，其钨主要呈离子状态，从而被赤铁矿等吸附，与铁呈共消长关系。氧化带所属地层主要为中上石炭统壶天群上亚群的白云岩和下亚群砂页岩，该部位既是破碎带又是强烈的硅化带。但在矿区西段下石炭统梓山群上段的砂页岩中，也有钨矿化的氧化带，钨矿物多呈细脉状、网状及散染状产于硅化岩和铁矿中，钨矿脉的分布主要受NE50～60°裂隙组控制。一般情况下，上部以白钨矿为主，中部以钨锰矿为主，下部以钨铁矿为主。

（2）交替带

交替带主要分布在壶天群下亚群的砂岩和页岩中，厚度为0～3m，局部存在辉铜矿、赤铁矿矿石，分布不稳定。其中，除铜外，铋、硒、碲也有显著富集。

（3）次生硫化物富集带

次生硫化物富集带主要赋存在壶天群下亚群和梓山群上段的砂、页岩以及花岗斑岩中，构成重要的工业矿体。贮矿部位是构造破碎带，如图2所示。次生硫化物主要是斑铜矿和辉铜矿，系选择交代原生硫化物而成，多呈细脉侵染状产在砂岩、花岗斑岩和页岩裂隙中，在断裂中常形成块状斑铜矿、辉铜矿矿石。

图2 0号勘探线剖面图

（4）原生硫化物带

原生硫化物带主要存在梓山群上段的砂岩和页岩的层间断裂带中（见图3），极少部分在壶天群下部的砂页岩中。黄铁矿、黄铜矿等硫化物与围岩发生了广泛的交代作用，并充填胶结了围岩角砾，自东向西形成了四个铜硫矿体。除含铜、硫外，原生硫化物带还存在铋、银、金等元素。

原生铜硫矿体矿物垂直分布带不明显，仅V号矿体有所表现。在早期黄铁矿体中，下部层间断裂部位又有晚期的黄铜矿交代产出，形成富铜矿；同时还有辉铋矿、硫铋铜矿的相对富集。

原生矿体沿走向，其分带亦有所不同。东部为黄铜矿-黄铁矿矿带，西部为纤锌矿-黄铁矿矿带。两带之间约有200m的过渡带。纤锌矿的分布很不均匀，主要产于原生带的最西端和矿带中段的V号矿体两侧或其分枝尖灭处。

图3 31号勘探线剖面图

5 控矿因素分析

矿床成矿关系最为密切的因素主要有含矿层位、构造、岩浆作用和次生富集作用。

（1）赋矿层位与成矿的关系

矿体主要产在下石炭统梓山组上段和中上石炭统壶天群下亚群地层中，这套地层为浅海相砂岩、粘土岩，局部夹有泥灰岩和碳质页岩。由于早期的海底喷流作用，在喷流沉积区内夹有层状、透镜状喷流堆积物，这些堆积物所含成分复杂，其中金属硫化物占比高。在后来的成岩过程中，这些堆积物便转化成为层状、透镜状的矿体，部分地段形成含铜量较高的矿体。

（2）岩浆活动与成矿的关系

岩浆活动与成矿的关系表现在两个方面，一是为改造早期形成的硫化物矿体，提供热源和矿化剂；二是岩浆本身带来成矿物质，使早期形成的矿体更加富化，更具规模。

（3）构造与成矿的关系

根据矿区地质构造分析得知，自晚古生代晚期以来，矿区经历过三次较大的构造活动，每次构造活动中的岩浆作用，使其产生相应的成矿活动。构造活动对成矿的控制，主要表现在对导矿和容矿构造的控制［4］。就导矿而言，构造形成的大断裂往往是连接矿源与矿体或岩体与矿体的通道。成矿物质通过这些通道，向成矿有利的部位聚集形成矿体，此构造部位非常有利于矿化的富集［5］。

（4）次生富集作用与成矿的关系

当原生铜矿体暴露于地表或接近地表时，便受到表生氧化作用，从而促使原生矿体中的金属硫化物氧化，形成铜的硫酸盐和碳酸盐，并随地表水向下渗透淋滤，在地下水面下边的流动带形成次生富集的铜矿体。矿区由次生富集作用形成的铜矿体主要是斑铜矿和蓝辉铜矿，在氧化富集亚带可见到自然铜［6］。

6 矿化富集规律

通过矿床地质研究和控矿因素分析，主要得出以下矿化富集规律。

（1）海底喷流沉积层为工业矿化聚集地

矿体赋存在梓山组上段和壶天群下亚群地层中，此岩系由陆源碎屑与海底喷流物混合沉积而形成，其上部为壶天群下亚群白云岩或白云质灰岩，该地层中的岩性较为致密，有很好的隔离性。喷流沉积层含有丰富的成矿物质，在成岩过程中，成矿物质在该含矿层内局部聚集，在局部地段可形成一定规模的矿体，其规模大小与原始喷流沉积作用有关，在离喷流口较近的地段可形成厚层状、大透镜状矿体。

（2）岩体发育地段矿化更加富集

矿本的空间分布与岩体的分布密切相关，在岩体发育的地段，普遍存在规模较大、矿化程度好的矿体，尤其是矿岩交接处。与矿化富集与岩体发育程度有关的直接原因是：岩浆侵入改造了早期形成的矿体，使其更加富集；同时，带来了部分成矿物质，迭加在早期矿体之上。

（3）横跨背斜轴部矿化更加富集

矿区有一系列南北向横跨背斜，且大多隐伏于白垩系红层以下，它们在白垩系之前就已形成，白垩系后又有所加强。若背斜横跨在早期形成的东西向破碎带上，在背斜轴部形成的虚脱，为矿化提供了有利的聚集场所。同时，由于褶皱作用，背斜翼部早期形成的矿化体呈塑性，向核部流动，使核部矿体变得更加厚大。

（4）古地貌隆起或原生铜硫矿体顶板下凹地段铜矿化次生富集现象明显

古地貌上隆并伴有原生铜硫矿体，经过风化和风化淋滤，形成次生富集的斑铜矿或蓝辉铜矿体［7］。

原生矿体顶板下凹的部位也易形成铜的次生富集，若矿体埋深不大，顶板下凹，地表水向下凹的地段聚汇并向下渗入，使原生铜矿体产生风化淋滤，形成次生富集的铜矿体［8］，如Ⅶ号矿体，其上部为近东西向的向斜构造，矿体顶板下凹，在这一地段形成了厚大的斑铜矿或蓝辉铜矿体。

7 结语

本文通过对江西某铜矿地质特征及矿化富集规律分析，发现该矿床具有多阶段成矿的特点。

（1）与含矿岩系的喷流沉积作用和北东东向的断裂破碎带构造有关。

（2）与横跨在北东东向破碎带之上的褶皱及古地形有关。

矿体虽然产在破碎带中，矿体走向也与破碎带走向一致，但矿体在破碎带内是不连续的，其厚大部位与破碎带走向近于垂直，即与原勘探线方向近于一致。如此，在原勘探线间距较大的情况下，所布置的探矿工程就难以控制住矿体的形态变化和内部结构，甚至在勘探线之间漏掉小而富的盲矿体，尤其是那些由次生富集作用形成的富铜矿体。因此，重新研究该矿床的控矿因素和富集规律，采用合适的找矿勘探方法，在矿区内寻找新的富矿化地段和隐伏的盲矿体是很有可能的。