赣西蒙山岩体东侧矿化蚀变带成矿地质条件及找矿潜力

邹 静，孟德磊，唐 炜，魏 锦，陈 祺，欧阳永棚，2，蒋起保，邹其峰

(1.江西省地质局第十地质大队, 江西 鹰潭 335001; 2.中国地质大学(北京) 地球科学与资源学院, 北京 100084;3.江西省地质局物化探大队, 南昌 330000)

钦-杭成矿带(钦-杭结合带)由扬子地块与华夏地块在新元古代碰撞拼接形成, 发育一系列钨锡多金属和铜多金属矿产, 是华南地区重要的多金属成矿带[1-5]。中生代时期, 特别是中侏罗世之后, 构造体制由特提斯向太平洋体制转换, 即由陆内强烈褶皱造山向岩石圈伸展减薄转变, 导致岩石圈物质结构重新调整, 钦-杭结合带发生活化, 诱发了大规模岩浆活动及成矿作用[1-2, 6-10], 其中以燕山期最为典型, 形成了大量金属矿床及非金属矿床[3, 11]。

蒙山地区位于钦-杭成矿带江西段萍乐坳陷带西段(图1a), 区内成矿条件十分优越, 发育大量的金属、 非金属矿床(点), 共同构成华南地区重要的矿产地——七宝山-蒙山矿田(硅灰石、 锡、 锌、 铅)。蒙山地区矿床分布十分密集, 主要围绕蒙山花岗质复式岩体与石炭纪-二叠纪碳酸盐岩接触带分布, 矿床类型以矽卡岩型为主。其中, 蒙山地区产有超大型的矽卡岩型优质硅灰石矿——石竹山硅灰石矿床, 是我国大型硅灰石生产基地之一[12]。围绕蒙山岩体还分布众多大中小型矽卡岩型硅灰石矿, 如月光山硅灰石矿、 观音脑硅灰石矿和曹坊庙硅灰石矿等(图1b)。虽然蒙山周边矽卡岩型非金属矿找矿取得突破, 但是矽卡岩型铜多金属矿找矿尚未取得实质性进展。鉴于此, 本文在蒙山岩体东侧开展地质、 地球物理、 地球化学综合调查和测量, 并与同处钦-杭成矿带东段萍乐坳陷带中的著名朱溪钨铜矿床进行对比, 探讨蒙山岩体东侧铜多金属找矿潜力, 为该区下一步找矿工作提供依据。

1 区域地质概况

研究区北西部以宜丰-景德镇断裂为界与江南隆起带九岭逆冲隆起相接, 南东以赣东北深大断裂为界与武功山隆起毗邻(图1a)。

区域出露地层主要为晚古生代和中生代沉积岩。其中, 晚古生代地层包括上石炭统黄龙组(C2h)、 中二叠统栖霞组(P2q)、 中二叠统小江边组(P2x)、 中二叠统茅口组(P2m)和上二叠统乐平组(P3l), 中生代地层主要为上三叠统安源组(T3a)[12](图1b)。

区域岩浆活动强烈, 以蒙山岩体为代表, 位于萍乡-广丰深大断裂带北侧蒙山背斜核部, 平面上呈不规则椭圆形的岩株状侵位于石炭纪-二叠纪地层中, 出露面积约39 km2。岩体岩性主要包括灰白色中粗粒似斑状黑云母花岗岩、 肉红色黑云母花岗岩、 灰白色细粒花岗岩, 这些岩石的锆石U-Pb年龄分别为236±3 Ma、 220±3 Ma、 217±1 Ma[13], 均属于印支期花岗岩。蒙山地区同时还发育燕山期中酸性岩脉, 岩性主要为花岗斑岩和闪长玢岩[13-14]。

蒙山地区位于九岭隆起与武功山隆起之间, 受两侧逆冲推覆挤压及后期伸展作用的影响, 区内褶皱构造与断裂构造都十分发育。其中, 褶皱构造主体呈北东东向展布; 断裂构造主要呈北北东向或近东向展布, 其次发育有少量的北西向断裂(图1b)。蒙山岩体产出于多组构造的交汇部位[15]。

2 成矿地质条件

2.1 地质特征

研究区位于蒙山岩体东侧, 区内出露地层主要为石炭系—三叠系。其中, 黄龙组、 栖霞组、 小江边组及茅口组, 主要为一套碳酸盐岩建造, 岩性为灰岩、 白云质灰岩、 白云岩、 碳质灰岩等; 乐平组及安源组, 主要为一套湖泊、 沼泽相陆源碎屑岩建造, 岩性为泥岩、 泥灰岩、 粉砂岩等(图2)。石炭系-二叠系碳酸盐岩化学性质较为活泼, 特别是上石炭统黄龙组白云岩、 白云质灰岩有利于成矿。该套地层中钨、 铜、 锌、 钼、 锡等成矿元素丰度均高于我国东部地区地壳元素丰度值[16], 极易与蒙山花岗质岩体发生接触交代作用, 形成矽卡岩型矿化蚀变。

研究区内主要发育有两条北东向压扭性断裂(F16、 F35)和两条北西向张扭性断裂(F31、 F32), 其中北东向压扭性断裂形成时代相对较早, 被晚期的北西向张扭性断裂错断(图2)。石炭纪-二叠纪地层中褶皱或断裂极易受后期挤压发生破碎或层间滑脱, 有利于成矿元素运移和沉淀富集[17]。

图2 蒙山岩体东侧地质简图Fig.2 Geological map of eastern Mengshan rock mass1—石英闪长玢岩脉；2—花岗斑岩脉；3—大理岩化；4—物探测点及编号；5—辉钼矿化；6—辉铋矿化；7—磁铁矿化；8—黄铜矿化；9—孔雀石化；10—透闪石化；11—实测地质界线；12—蚀变带或岩相界线；13—实测压扭性断裂；14—推测压扭性断裂；15—实测张扭性断裂；16—性质不明断裂

蒙山岩体主体为印支期复式岩体, 岩性以黑云母花岗岩类为主, 局部见少量中酸性岩脉。前人对蒙山地区出露的中酸性岩脉开展过一定程度的研究, 如中国地质调查局孙建东对蒙山岩体东侧鹄山水库南侧的花岗斑岩和石英闪长玢岩进行锆石U-Pb年代学分析, 测得其206Pb/238U加权平均年龄分别为164±3.0 Ma和131±2.1 Ma(未发表数据), 二者均为燕山期岩浆作用的产物, 岩脉出露规模较小, 多呈北东走向, 少数呈北西走向, 发育黄铜矿化和黄铁矿化等矿化蚀变。此外, 在研究区外围南西向10 km左右的东门地区, 发育一条黄铜矿化、 黄铁矿化石英闪长玢岩脉, 中国地质科学院潘小菲测得其锆石U-Pb年龄为171±0.3 Ma(未发表数据), 亦属燕山期岩浆岩。同时, 在东门地区地表可见石英闪长玢岩与碳酸盐岩的接触部位发生矽卡岩化形成石榴石、 透辉石、 透闪石、 蛇纹石等矽卡岩矿物, 其裂隙面中见辉钼矿化, 潘小菲对该辉钼矿进行了Re-Os定年, 其年龄可分为两期, 其中一期为167±3.2 Ma(未发表数据), 成矿时代亦属于燕山期。此外, 同位素测年资料表明中国矽卡岩型矿床最重要的成岩成矿时代是在中生代燕山期[18], 因此蒙山岩体东侧燕山期岩浆岩可能具有较大的找矿潜力。

2.2 矿化及围岩蚀变特征

矽卡岩型矿床早期成矿阶段金属元素参与有限, 常形成非金属矿床; 晚期退变质作用阶段形成的含水硅酸盐矿物常被充填、 交代, 改造矽卡岩早期变质阶段生成的矿物, 形成多金属硫化物矿床[19-24]。蒙山岩体与碳酸盐岩接触带的围岩蚀变分带较明显, 矽卡岩或者矽卡岩化大理岩带常形成非金属矿床, 如石竹山硅灰石矿、 曹坊庙硅灰石矿、 猪头山透辉石矿以及月光山硅灰石矿等, 而绿帘石化、 绿泥石化、 云英岩化和矽卡岩化与金属矿床的形成密切相关, 代表性矿床有太子壁锡多金属矿等(图1b)[12]。

距离蒙山岩体东侧1.5 km左右的新村采石场发现似层状孔雀石化-蓝铜矿化-褐铁矿化蚀变带露头, 该露头岩石整体较破碎, 围岩为黄龙组灰白色中-厚层状绿帘石化、 透闪石化大理岩或白云质大理岩(图3a)。该处蚀变带位于新村采石场由北往南第2个采坑, 蚀变带走向约290°, 倾向SW, 倾角约55°, 与大理岩接触界线呈舒缓波状, 宽0.2～0.9 m, 长约3.7 m(图3a)。矿化蚀变带中矿石矿物主要为孔雀石、 蓝铜矿、 褐铁矿等, 脉石矿物主要为方解石和白云石(图3b—f)。孔雀石呈绿色, 集合体多呈土状、 肾状及薄层状(图3b, c, e); 蓝铜矿呈蓝色, 集合体多呈皮壳状、 土状, 常与孔雀石共生(图3b); 褐铁矿呈褐黄色、 锈褐色, 集合体呈疏松块状或土状, 与孔雀石和蓝铜矿界线清晰(图3b、 c、 f)。岩石风化处局部可见少量斑点状、 浸染状孔雀石化、 黄铁矿化、 黄铜矿化、 蓝辉铜矿和斑铜矿化蚀变(图3d、 e)。此外, 在蚀变带两侧围岩中发育有较强烈的蚀变作用, 蚀变类型主要有大理岩化、 萤石化、 透闪石化、 矽卡岩化、 滑石化等(图3e、 f)。镜下可见黄铜矿被蓝辉铜矿交代, 形成交代残余结构(图3g)、 黄铁矿发生褐铁矿化(图3h)和透闪石普遍发生滑石化(图3i)。

图3 新村采石场矿化蚀变带和矿石特征Fig.3 Characteristics of mineralized alteration and ores in Xincun quarrya—矿化蚀变带露头; b—块状蓝铜矿化、 孔雀石化、 褐铁矿化矿石; c—浸染状孔雀石化、 褐铁矿化矿石; d—浸染状黄铁矿化、 黄铜矿化矿石; e—块状透闪石化、 孔雀石化大理岩; f—块状绿帘石化、 透辉透闪石化大理岩; g—浸染状黄铁矿化、 黄铜矿化矿石显微照片(反射光); h—块状透闪石化、 孔雀石化大理岩显微照片(反射光); i—块状绿帘石化、 透辉透闪石化大理岩显微照片(+)。Az—蓝铜矿; Bn—斑铜矿; Cal—方解石; Cp—黄铜矿; Dg—蓝辉铜矿; Di—透辉石; Dol—白云石; Ep—绿帘石; Fl—萤石; Grt—石榴子石; Lm—褐铁矿; Mlc—孔雀石; Py—黄铁矿; Tlc—滑石; Tr—透闪石

3 地球物理、 地球化学异常特征

3.1 地球物理特征

采用广域电磁法, 沿SN走向布设2条测线, 每条测线长度3 km, 点距40 m, 有效勘探深度2 000 m(图2)。工作流程: (1)采集研究区不同类型的岩矿石样品开展物性参数测试, 结果显示岩体、 矽卡岩化岩石及围岩之间具有较明显的电性差异; (2)根据广域电磁法工作规范和标准开展野外测量; (3)对野外实测的广域电磁法数据进行预处理, 包括空间属性的建立和测点编辑等; (4)对广域视电阻率数据进行反演, 采用中南大学编制的WFEM软件(广域电磁法资料处理解释系统), 依次进行一维反演和二维反演, 而后在二维反演基础上进行地质解译, 最终绘制了GY0、 GY8线的广域电磁法综合剖面图(图4)。结果显示, GY0和GY8线的整体电阻率异常部位十分相似, 具有较好的吻合性, 表明本次测量数据质量比较可靠。

图4 研究区广域电磁法综合剖面图Fig.4 Integrated profiles of wide field electromagnetic method in study areaa—GY0线地质简图；b—GY8线地质简图；c—GY0线广域电磁法电阻率剖面图；d—GY8线广域电磁法电阻率剖面图；e—GY0线推测地质模型；f—GY8线推测地质模型；γ—花岗质侵入体；1—断层；2—推测地质界线；3—推测断层；4—推测褶皱轴迹；5—广域电磁法电极位置

由图4可知, 测线南部黄龙组和栖霞组出露的区段(GY0和GY8线的1000号点至3000号点附近)在标高-200～-1 000 m的位置存在多处团块状高阻异常(ρ>6 000 Ωm), 结合地表出露岩性为黄龙组大理岩, 推测为大理岩化。该区段在标高1 400 m以下的区域中存在多处团块状的中高阻异常(1 000 Ωm<ρ< 6 000 Ωm), 推测为花岗岩体; 两者之间存在包围岩体的带状中阻体(600 Ωm <ρ<1 000 Ωm), 推测为矽卡岩化。上述异常可能是由于花岗岩浆侵入黄龙组, 发生接触交代作用形成矽卡岩化, 而距岩体较远处的灰岩则发生接触热变质作用形成大理岩。测线中部小江边组出露区段(GY0线的3000～3300号点附近, GY8线的3040～3160号点附近)存在随着深度增加逐渐向北扩大的开口朝下的喇叭状低阻体(ρ<500 Ωm), 推测为小江边组的碳质泥岩。

综上, 通过广域电磁法解译, 中-中高阻异常与岩体及矽卡岩发育部位较为一致, 但该矽卡岩蚀变带有待进一步工程验证。

3.2 地球化学特征

1∶1万土壤地球化学测量共圈定出5处地球化学综合异常区, 依次编号为AP1～AP5(图5, 受采样范围限制, 靠近采样边界的异常区形态较为规整)。异常主要分布在石炭-二叠系中, 大致呈NW和NE向展布, 主要异常区分布在NE向断裂与NW向断裂构造交汇部位。其中AP1和AP2分别显示出Cu和Au多金属异常。

图5 研究区土壤测量综合异常图Fig.5 Integrated anomaly map of soil survey in study area1—实测地质界线；2—推测地质界线；3—不整合接触界线；4—地层产状；5—倒转产状；6—实测压扭性断裂；7—推断压扭性断裂；8—实测张扭性断裂。元素异常浓度分带和异常下限：9—W，5.7 μg/g；10—Cu，40 μg/g；11—Au，40 ng/g；12—Ag，0.2 μg/g；13—Bi，1.7 μg/g。元素异常下限：14—Pb，100 μg/g；15—Sb，3.2 μg/g；16—Zn，150 μg/g；17—As，24 μg/g；18—Sn，24 μg/g；19—Mo，3.5 μg/g。20—综合异常元素组合及编号

AP1异常位于研究区西北部坑里附近, 为以Cu为主的多金属综合异常区, 面积0.2 km2。异常区出露地层主要为中二叠统栖霞组和小江边组, 其中, 栖霞组为灰黑色薄—厚层状含生物碎屑微晶灰岩夹黑色极薄层状碳质页岩, 含燧石条带; 小江边组为深灰色薄层碳质泥岩、 碳质灰岩和泥灰岩等。异常区北部发育2条规模较小的NEE—NE走向的石英闪长玢岩脉。同时, 异常区中部发育有NE、 NW向断裂构造。该异常规模较大, 组合元素较多, 以Cu、 Pb、 Zn、 Bi、 Sn等中高温元素异常为主, 伴有Sb、 As、 Ag中低温元素异常。元素异常强度高, 其中Cu、 Pb、 Bi、 Sn、 Ag、 Sb元素发育明显的3级浓度分带, Zn和As则具有2级浓度分带; 各元素异常套合度高, 浓集中心明显(图6)。AP2异常区位于工作区西南部晓堆附近, 面积0.265 km2。异常区出露地层主要为上石炭统黄龙组及中二叠统栖霞组。黄龙组为浅灰、 灰色厚层状微晶灰岩夹白云岩; 栖霞组为灰黑色薄-厚层状含生物碎屑微晶灰岩夹黑色极薄层状碳质页岩, 含燧石条带。异常区发育NE向断裂构造, 异常规模较大, 强度中等, 组合元素较多, 以Au、 Cu、 Pb、 Zn、 W、 Bi、 Sb、 Sn、 As、 Ag中高温和中低温元素异常为主(图5)。元素异常套合程度较高, 其中Cu 发育微弱的3级浓度分带, Au、 Pb、 Zn、 Bi、 Sb、 Sn、 Ag元素具有2级浓度分带, 并且各元素异常套合程度较高, 浓集中心较明显(图7)。

图6 AP1测区地质图(a)和土壤地球化学元素异常浓度分布图(b—i)Fig.6 Geological map(a) and concentration distribution of peclogeochemical anomaly(b-i) in AP1 survey area

图7 AP2测区地质图(a)和土壤地球化学元素异常浓度分布图(b—k)Fig.7 Geological map(a) and concentration distribution of pedogeochemical anomaly(b-k) in AP2 survey area

通过地质特征综合判断, AP1异常区北部两条小的石英闪长玢岩脉难以引起区内如此大范围、 高强度的金属元素异常; 另外, AP1和AP2异常浓集中心与两组断裂的交汇部位大致重合, 表明异常区深部可能存在更大的隐伏岩体。

4 找矿潜力

赣东北景德镇市浮梁县朱溪超大型矽卡岩型钨铜多金属矿床的发现[25-26], 改变了江西省“南钨北铜”的矿产资源格局, 实现了赣东北钨铜矿找矿的重大突破, 引发了新的一轮地质找矿及地质研究热潮。蒙山地区与朱溪钨铜矿多金属矿同处钦-杭成矿带江西段萍乐坳陷带内, 均经历了晋宁期陆-陆碰撞拼贴、 华力西-印支期陆内变形与造山, 以及燕山喜山期的陆内造山及构造伸展等作用[27], 二者成矿构造背景较为相似。此外, 蒙山岩体东侧主要出露为石炭-二叠纪碳酸盐岩地层, 该套地层中具有较高的成矿元素丰度, 具有较大的铜多金属成矿潜力; 同时, 区内褶皱构造和断裂构造均十分发育, 且发育有燕山期中酸性岩脉, 总体表现出与朱溪钨铜矿区较为相似的成矿地质特征。综合以上表明, 蒙山岩体东侧具有较大的铜多金属成矿潜力。

赣西蒙山岩体东侧铜多金属矿找矿工作程度相对较低, 通过物化探测量, 在该区发现较好的异常。物探结果显示, 该区具有浅部高阻、 中部中阻、 深部中高阻的异常特征, 地质解译表明: 浅部高阻异常可能为黄龙组大理岩或大理岩化灰岩; 深部中高阻异常可能为隐伏岩体所引起; 中部的中阻异常则可能为隐伏岩体与黄龙组碳酸盐岩接触部位发生矽卡岩化所致。以上特征与朱溪矿区广域电磁法测量结果较为相似[28]。化探结果显示, 测区具有 1∶1万土壤Cu-Pb-Zn-Bi-Sn-Ag-Sb(AP1)和Au-Cu-Pb-Zn-Bi-W-Sb(AP2)综合异常, 异常套合程度高、 浓集中心明显、 分带性明显、 规模较大、 组合元素较多, 表现出与朱溪矿区较为相似的土壤地球化学异常特征[29]。另外, 区内AP1异常为以Cu、 Pb、 Zn、 Bi、 Sn中高温元素为主, 伴有Sb、 As、 Ag中低温元素组合; AP2异常是以Au、 Cu、 Pb、 Zn、 Bi、 W、 Sb、 Sn、 As、 Ag中高温和中低温元素组合为主的综合异常, 异常浓集中心位置与区内两组断裂的交汇部位大致重合, 表明该部位深部可能存在较大的隐伏岩体。物探和化探异常在晓堆北侧黄龙组地层中吻合较好, 表明该处深部存在隐伏岩体可能性较大; 而在坑里栖霞组和小江边组中出现化探异常, 物探并没有出现异常, 可能是因为小江边组的碳质泥岩和碳质灰岩存在低阻屏蔽所致。同时, 野外地质调查发现, 在蒙山岩体东侧新村一带黄龙组碳酸盐岩层间破碎带、 断裂带中发现有矿化蚀变带, 蚀变带中发育明显孔雀石化、 蓝铜矿化、 矽卡岩化等, 局部见黄铜矿化、 黄铁矿化等。

在成矿系列理论指导下[30-31], 通过对比蒙山岩体东侧与朱溪钨铜矿的地质特征、 地球物理特征、 地球化学特征等(表1), 表明二者成矿地质条件相似, 故蒙山岩体东侧可能具有较大的铜多金属找矿潜力。

表1 蒙山岩体东侧矿化蚀变带与朱溪钨铜多金属矿床特征对比

5 结 论

(1)蒙山岩体东侧广域电磁法剖面测量解译结果表明, 中-中高阻异常与岩体及推测的矽卡岩发育部位较为一致, 但矽卡岩具体位置和范围有待工程验证; 土壤地球化学测量圈定出5处综合异常区(AP1～AP5), 其中AP1和AP2可能为铜多金属引起的矿致异常。

(2)蒙山岩体东侧矿化蚀变带与朱溪钨铜多金属矿同处钦-杭成矿带江西段萍乐坳陷带内, 具有相似的地质、 地球物理及地球化学异常特征, 成矿地质条件优越。蒙山岩体东侧不仅具有形成矽卡岩型非金属矿床的有利地质条件, 而且具有寻找矽卡岩型铜多金属矿的较大潜力。今后找矿应该重点关注蒙山岩体东侧燕山期花岗质岩浆与黄龙组碳酸盐岩接触带、 层间破碎带、 断裂破碎带接触部位。