安徽省马鞍山市娘娘山铜金矿地质特征及找矿方向

2023-09-14高洁

现代矿业 2023年8期

高洁

（华东冶金地质勘查局综合地质大队）

安徽省马鞍山市娘娘山铜金矿位于安徽省马鞍山市境内娘娘山西南侧，北与江苏省南京铜井铜矿相邻，20世纪60年代地方曾进行露天及井下开采，后因井内事故停止开采至今。自20世纪60年代以来，地质勘查单位一直在此地开展地质勘查工作。在找矿上主要对NNW向控矿构造即铜井铜矿矿体向南延伸开展评价和对娘娘山以西NNE向控矿构造开展工作，采用的主要技术手段为地质测量、槽探、浅部钻探等；在地质调查上主要开展1∶5万慈湖镇幅（H50E002019）矿产地质调查和对马鞍山地区开展铜金矿调查，均对娘娘山成矿靶区开展地表地质调查工作，发现多条含矿构造带，对其找矿潜力进行了定性分析，主要技术手段为地质测量，在局部有利成矿地段采用物探、化探等勘查方法。总体而言，本矿床以往的地质勘查深度较浅，控制程度与研究程度不高，采用的技术手段有限。本文通过对以往资料的整理、研究以及个人在本区的野外工作经验，总结该矿的区域成矿背景、地质特征、矿床成因，提出新的找矿思路，在目前新一轮的找矿突破战略行动中，对已知矿床的深边部找矿有启发意义。

1 区域成矿地质背景

长江中下游地区是我国重要的铁铜金矿成矿区［1］。矿区位于扬子陆块北缘的长江中下游断陷带内宁芜中生代火山岩断陷盆地中段西翼，印支晚期—燕山初期形成了本区褶皱构造的主体，如西部的宁芜向斜、东部的凤凰山—姑山背斜（图1）。区内断裂构造主要形成于燕山期，有纵向、横向和斜交3组断裂，均十分发育。其中占主导地位的是北北东向（北东向）、北西向纵横断裂。宁芜断陷盆地由前者的裕溪口—西江口隐伏大断裂构成西界，而东部的方山—小丹阳隐伏大断裂则构成东界。区内北西向断裂与北北东（北东）向断裂纵横交错，因切割基底而形成似格状排列，将区内岩层切割成似方形断块。区内的火山穹隆即由于断块的垂直和水平位移后局部隆起形成，燕山期火山-侵入活动及相关金、铜、硫、铁矿产受这2组主干断裂控制［2］。

区内岩浆岩为1套岩浆杂岩，其岩浆源相同，构造变动时期相同，均受燕山活动期所控制，但所形成的阶段不同，区内岩浆岩与铁铜金等矿产直接有关。本区中生代火山岩多次喷发，活动十分明显，主要有4次明显的喷发沉积旋回，其中龙王山组粗面岩、粗安岩等地层为晚侏罗世形成，而大王山组粗面岩、安山岩等地层由早白垩世形成；姑山组的火山碎屑岩及熔岩地层和晚白垩世娘娘山组碱性粗面岩系列的地层。区内侵入岩体一般较小，其分布主要受北东（北北东）、近东西向构造所控制，侵入岩岩性以中—中酸性为主，沿主干构造带广泛分布于区内，酸性岩体主要分布于盆地中段，基、碱性岩体出露极零星。侵入岩的岩石组合主要有闪长岩和花岗岩类，前者可分为辉石闪长岩、闪长（玢）岩、钠长闪长岩及少量偏基性的辉长岩和偏酸性的石英闪长岩，后者主要为花岗（斑）岩和二长花岗岩。区内中—中酸性侵入岩主要与Fe、S及部分Cu矿产直接相关，为其成矿母岩，中性偏碱质侵入岩与Cu（Au）和部分Fe矿产有关，也可为成矿母岩的一部分［2］。

宁芜火山岩盆地内的铜金矿床主要分布于盆地中段，其中安徽境内有娘娘山金铜矿、濮塘金矿、向山金矿、采石（铜）金矿点等。

2 矿区地质特征

2.1 矿体特征

矿区出露的基岩地层主要为侏罗系上统、白垩系下统火山岩地层。其中前者分布于娘娘山火山机构（图2）的周围，后者则分布于火山口的内部。火山机构分布于娘娘山西缘，平面形态为椭圆形（5 km×3 km），呈北东向展布。其火山岩筒被碱性侵入岩所充填，在强烈的钾长石化作用过程中原赋存于岩石中的大量Cu、Au等元素从碱性岩石中活化转移，迁移并富集沉淀在火山口附近的控矿断裂内。火山机构受北北东（30°）和北西向（320°）2组基底断裂控制。由于火山活动，矿区内发育有环状和放射状断裂［3］。而火山期后的断裂也较发育，主要受区域性构造应力控制，按其形成的时序，可分为2期，即成矿前断裂和成矿后断裂。

区内矿体主要位于娘娘山火山机构外缘的东侧，呈脉状及透镜状出露于地表。矿体群主体长1 000 m以上，最大延深300 m，厚度0.82～2.80 m。矿体总体倾向西南，倾角平均83°。矿体厚度不稳定，常具膨胀收缩及尖灭再现等现象，沿走向有分支与复合现象［4］。

2.2 矿石特征

2.2.1 矿石物质组成

矿区内矿石类型基本相同，主要为原生硫化物矿石，近地表矿石氧化，但见原生矿石形态。矿石主要有用组分为金、铜、银和硫，均可同时采选回收，矿石中金铜品位变化较大，品位变化系数在102%～140%，属不均匀型。金铜含量关系密切，呈正消长关系。

矿石矿物共生组合主要为石英-黄铁矿-黄铜矿组合，石英-菱铁矿-黄铁矿-黄铜矿组合；其次为菱铁矿-黄铁矿-镜铁矿-黄铜矿组合。

矿石中金属矿物占39.35%，脉石矿物占60.65%。矿石矿物主要有黄铜矿、辉铜矿、黝铜矿、自然铜、自然金、银金矿等，近地表有孔雀石、斑铜矿、铜兰及褐铁矿。脉石矿物为石英、重晶石、菱铁矿、黄铁矿、玉髓、方解石及高岭土、绢云母等。

2.2.2 矿石化学成分

矿石主要有用组分为Cu，主要共伴生组分为Au。其他化学成分有SiO2、Ag、Pb、Zn、Fe等。Cu主要存在于黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿等矿物中，平均品位0.55%。Au通过铜精矿重砂鉴定结果，可见金颗粒，为自然金状态存在。Au大体上随Cu的含量多少而有所变化，然而无其规律性。最高含量11.74 g/t，最低为痕迹，平均1.27 g/t。Ag可能以化合物的状态存在，目前研究不够，一般含量为0.02 g/t。SiO2主要为脉石矿物组分，其含量为36.00%～68.42%。

其他有益、有害组分含量均很低，未达到其工业价值或超过允许范围。

2.2.3 矿石结构构造

矿石结构中不等粒结构约占60%，细粒结构约30%，交代残余结构和边缘交代结构等约占10%。矿石构造中浸染状、细脉状、团块状约占70%，网脉状、角砾状及散染状构造等约占30%。

2.3 矿石自然类型及工业类型

矿石主要自然类型为含金铜石英、含金铜菱铁矿石英，次要类型为含金铜重晶石石英、含金铜方解石石英。矿石的工业类型主要为石英脉型金铜矿石。

2.4 矿体围岩及蚀变

矿体围岩为白垩系下统娘娘山组碱性火山岩和火山碎屑岩，其岩性主要有粗（安）面岩、粗安质火山角砾岩、黝方石粗面质熔结凝灰岩（角砾岩）等。矿体两侧围岩因破碎带发育，岩石比较松软。矿体围岩蚀变发育，蚀变带宽3～10 m。主要蚀变类型有绢云母化、硅化、高岭土化，其次有碳酸盐化、绿帘石化等。

3 矿床成因

3.1 成因研究

本矿床主要为石英脉型金铜矿床，矿脉（体）主要受与古火山机构东侧的北北西向断裂破碎带控制。成矿作用经历了多期次，以脉状充填为主、交代为辅。矿石中常见到含矿石英脉的破碎角砾被重晶石脉、玉髓脉及方解石脉胶结。研究认为与本矿相邻的铜井铜金矿成矿主要有3期。早期为石英硫化物阶段，石英脉中含硫化物，石英为灰色—乳白色，呈细粒集合体或致密块状；中期为主矿化阶段，即石英碳酸盐硫化物阶段，主要矿物组合为石英硫化物-锰菱铁矿，石英颜色变深，呈灰—深灰色；晚期的碳酸盐阶段，玉髓-重晶石-方解石脉为其主要矿物组合。整个成矿过程以早期阶段金铜含量高，而晚期则矿化微弱金铜含量低［4］。

据现有资料分析，矿体在垂直空间上具有较明显的分带现象，虽各带均以石英硫化物为主，但上部叠加菱铁矿和重晶石，中部主要叠加菱铁矿，而下部则主要叠加黄铁矿，下带特点是金铜品位有所降低，而黄铁矿含量增多。据前人分析，区内霓辉正长斑岩的金平均含量为4.37×10-9，娘娘山组火山碎屑含金量6.66×10-9，黝方石响岩金平均含量3.62×10-9，是本矿床金、铜富集成矿的主要来源。成矿温度属中低温型为200～250℃，压力为650～780 Pa，盐度为12.4～16 Wt%。

在成矿过程的早期阶段温度较高，而晚期阶段则降低，温度变化有一定规律。据对包裹体均一法温度测定结果显示，早期阶段为253～230℃，中期阶段为211～207℃，晚期阶段为174～171℃；随着温度的降低，银/金比值也依次从0.5到4再到8，显示规律为随温度递减金含量降低。成矿深度现为0～400 m，推测矿体形成时覆盖层厚400～1 000 m，属于浅成—中浅成矿床［5］。

成矿所伴随的围岩蚀变以浅色蚀变为主，如绢云母化、硅化、高岭土化以及碳酸盐化等。霓辉正长岩体边缘及附近围岩中有较强的钾长石化现象，钾长石化蚀变过程中，有大量金、铜等成矿元素从围岩中活化转移出来，是成矿的有利因素。

地质成矿主要与娘娘山碱性火山喷发作用密切相关。随着区内次火山岩体-粗面斑岩、霓辉正长斑岩等侵入带来了热液和矿液。成矿溶液沿火山期后断裂构造上升，在有利的构造空间，充填交代破碎带及围岩，形成与构造—火山活动有关的中低温含金铜石英-菱铁矿（重晶石）脉等工业矿床［4］。因此，矿床成因属于典型的中低温岩浆热液矿床。

3.2 成因新认识

根据以上分析，依据铜井铜矿勘查深度已到500 m以下，在麻姑山矿段发现隐爆角砾岩，深部铜金矿化明显等，研究发现铜金矿化近地表矿化强，中部矿化弱，下部矿化变强趋势，沿倾向常有具膨胀收缩及尖灭再现等现象。对比区域成矿特点，认为本矿床浅部为脉状矿床，深部存在成矿主构造面及成矿岩体的可能性大，深部可能存在隐爆角砾岩型铜金矿和斑岩型铜金矿。