安徽銅陵獅子山礦田銅金多金屬礦床的成礦模式*

徐曉春 范子良 何俊 劉雪 劉曉燕 謝巧勤 陸三明 樓金偉

1. 合肥工業大學資源與環境工程學院, 合肥 2300092. 安徽省公益性地質調查管理中心, 合肥 230001

安徽銅陵礦集區是長江中下游鐵-銅-硫-金成礦帶中一個重要的銅金多金屬礦集區。前人對該區礦床開展了大量深入的研究工作,提出了矽卡巖型(郭文魁,1957;郭宗山,1957)、同生沉積型(孟憲民,1963)、(噴流)沉積-熱液疊加改造型(徐克勤和朱金初,1978;顧連興和徐克勤,1986;蔣少涌等,2011)、層控矽卡巖型(常印佛和劉學圭,1983)、廣義矽卡巖型-斑巖型-熱液型(唐永成等,1998)和斑巖-矽卡巖型(毛景文等,2009)等成因觀點,以及“三位一體”成礦模式(李文達,1989)、“多層樓”成礦模式(常印佛等,1991)、賦礦碳酸鹽交代成礦模式(Pan and Dong,1999)、海底噴流沉積-巖漿熱液疊加改造兩階段成礦模式(陸建軍等,2003,2008)和復合成礦模式(侯增謙等,2011)等,這些研究成果既豐富了成礦理論研究,又促進了找礦勘探實踐。然而,隨著地質找礦工作的不斷深入和突破,銅陵礦集區淺部或外圍的脈狀金和鉛鋅銀礦化以及深部與侵入體有關的斑巖型銅、鉬礦化顯得越來越重要,其礦化特征及成因聯系有待進一步深化和總結。 因此,本文以銅陵礦集區獅子山銅金多金屬礦田為研究對象,進一步深入研究礦田中不同類型礦床的地質和地球化學特征,探討成礦和控礦地質因素,確定礦床成因機制,建立綜合成礦模式,為該區及相關地區的成礦預測和找礦勘探提供理論依據。

1 地質概況

1.1 銅陵礦集區

銅陵礦集區是長江中下游構造-巖漿-成礦帶中段的一個大型銅金多金屬礦集區,大地構造上位于揚子克拉通北緣,大別造山帶前陸盆地中的次級隆起(唐永成等,1998)。該區大地構造演化經歷了活動-穩定-再活動3個發展演化階段,即前南華紀基底形成發展階段、南華紀-早三疊世穩定蓋層發育階段、中-晚三疊世至新生代碰撞造山及造山后板內變形階段(Ma and Ge, 1989;Wang and Mo, 1995)。銅陵礦集區發育網格狀構造系統,主要由東西向、南北向和北北東向多組基底隱伏深大斷裂與一系列北東走向、相間排列的蓋層短軸褶皺共同構成(儲國正和李東旭,1992;劉文燦等,1996;吳淦國等,2003),控制著巖漿巖和礦床的產狀和分布。區內出露地層主要為志留系至第四系,累計厚度在4500m以上,其中,上石炭統-下二疊統黃龍組和船山組、中二疊統棲霞組、上二疊統大隆組、下三疊統殷坑組、和龍山組和南陵湖組等6個地層單元是礦集區重要的賦礦層位(儲國正,2003)。區內廣泛發育燕山期侵入巖,出露大小巖體共有76個,面積約70km2(邢風鳴和徐祥,1996;吳才來等,2013),成巖年齡集中于135～147Ma之間(徐曉春等,2012),巖性為中酸性閃長質,與成礦關系極為密切,礦體常產于巖體與圍巖的接觸帶及其附近。銅陵礦集區內現已發現礦產地300多處,其中,大中型礦床數十個,探明銅金屬資源量大于4Mt,金大于100t,還有大量的銀、鉛、鋅、鉬、鐵等金屬資源(吳才來等,2010)。礦床集中分布于銅官山、獅子山、新橋、鳳凰山、姚家嶺等5個近等距分布的礦田中,總體沿近東西向銅陵-南陵構造-巖漿帶展布,礦化以銅、金為主,向南北兩側銅、金礦化逐漸減弱而鉛鋅礦化加強,顯示出“鉛鋅夾銅金”的南北分帶特點(樓金偉,2013)。

1.2 獅子山礦田

獅子山銅金多金屬礦田位于銅陵礦集區中西部,銅陵市東7km處,面積約20km2。該礦田是銅陵礦集區礦化強度和儲量規模最大的礦田,現已探明大中小型礦床十多處,主要有:冬瓜山銅(金)礦床、東獅子山銅(金)礦床、西獅子山銅(金)礦床、大團山銅(金)礦床、花樹坡銅(金)礦床、老鴉嶺銅(鉬)礦床、胡村銅鉬(金)礦床、新華山銅礦床、長龍山銅(硫)礦床、雞冠山鐵(金-硫)礦床、曹山硫鐵礦床、包村金(銅)礦床、朝山金礦床、刺山金礦床、雞冠石銀(金-多金屬-硫)礦床、荷花山鉛鋅(銀)礦床等(圖1)。其中,冬瓜山礦床達到大型規模,胡村、西獅子山、東獅子山、大團山、花樹坡和刺山等礦床為中型,其余為小型。目前已探明Cu金屬資源量超過2Mt,Au大于50t噸。

圖1 獅子山礦田地質及礦床分布簡圖(據Xu et al.,2011略改)Fig.1 Geological sketch map and distribution of ore deposits in the Shizishan ore-field (modified after Xu et al., 2011)

獅子山礦田位于銅陵礦集區東西向銅陵-南陵構造-巖漿帶與北東向朱村復式向斜的交匯部位。礦田發育近南北向、東西向、北東向和北西向4組斷裂構造及多層次、多期次的滑脫構造(儲國正,2003)。礦床賦存于朱村復式向斜次級青山背斜的核部及兩翼。賦礦地層主要為泥盆系上統五通組至三疊系中統東馬鞍山組淺海相、海陸交互相碎屑巖和碳酸鹽巖。與成礦有關的巖漿巖主要為花崗閃長巖、石英(二長)閃長巖和輝石閃長巖等中酸性淺成侵入巖,巖石常具半自形中細粒-中粗粒結構,局部斑狀結構或似斑狀結構。

2 典型礦床地質特征

2.1 冬瓜山銅(金)礦床——層控式矽卡巖型和斑巖型礦床

冬瓜山銅(金)礦床位于獅子山礦田的中北部,地表出露三疊系下統南陵湖組與和龍山組灰巖及巖枝狀包村和青山腳石英二長閃長巖侵入體 (圖1)。礦床深埋于青山背斜核部,依據礦體產狀和分布特征,可分為上部和深部兩部分。

2.1.1 控礦構造和賦礦巖石

冬瓜山上部礦床的礦體產于青山背斜核部,埋深大于700m,受地層層位、褶皺構造和層間滑脫構造影響。賦礦圍巖為石炭系上統-二疊系下統黃龍組和船山組白云巖和白云質灰巖,有時越層至中二疊統棲霞組灰巖中。礦體頂板直接圍巖主要為矽卡巖,遠離礦體的圍巖主要為大理巖,底板為五通組角巖化或硅化砂巖。冬瓜山深部礦床的礦體產于泥盆系五通組砂頁巖及其相鄰的、或覆蓋之下的石英二長閃長巖體中,主要受巖體裂隙構造和接觸帶構造控制。

2.1.2 礦體與礦石

冬瓜山上部礦床的礦體主要呈似層狀產出,嚴格受層位控制,與下伏泥盆系五通組呈整合接觸。礦體周圍和底部常伴有脈狀、網脈狀、浸染狀礦化。礦石類型復雜,但以矽卡巖型為特征。由底板至頂板順序出現含銅角巖型→含銅滑石-蛇紋石型→含銅磁黃鐵礦-黃鐵礦型→含銅磁黃鐵礦型→含銅黃鐵礦-硬石膏型→含銅黃鐵礦型→含銅矽卡巖型礦石。通常,含銅滑石-蛇紋石型礦石穩定分布于礦體底部,其下為不連續的含銅角巖型礦石,其它幾種礦石類型主要分布在礦體中上部,可相間出現(唐永成等,1998;儲國正,2003;侯增謙等,2011)(圖2)。在侵入體邊部則有含銅石英二長閃長巖型礦石,其外側常有含銅石榴子石磁鐵礦型、含銅矽卡巖-塊狀硫化物型和含銅角巖型礦石。含銅滑石-蛇紋石型礦石中的銅礦化從接觸帶向外逐漸減弱,變為黃鐵礦層或蛇紋石巖和白云巖。礦床礦石礦物主要為黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦、膠黃鐵礦等,其次為方黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、菱鐵礦、白鐵礦等,微量礦物為輝鉬礦、自然鉍、銀金礦、自然金等;脈石礦物主要有鈣鐵榴石、透輝石-次透輝石、陽起石-透閃石、綠簾石、硅灰石、綠泥石、硬石膏、滑石、蛇紋石、石英、方解石、白云石等。礦石結構主要為自形粒狀結構、半自形-他形粒狀結構、交代溶蝕結構、交代填隙結構、交代篩狀結構、膠狀結構等;礦石構造主要為塊狀構造、紋層狀構造、條帶狀構造、浸染狀構造等。

圖2 冬瓜山上部礦床主礦體不同類型礦石剖面分布圖(據安徽省地質礦產局321地質隊,1995*安徽省地質礦產局321地質隊. 1995. 安徽沿江重要成礦區銅及有關礦產勘查研究報告略改)

Fig.2 Section distribution of different kinds of ores in major oerbodies from the upper Dongguashan deposit

冬瓜山深部礦床的礦體呈透鏡狀產于地表出露的(北部)包村巖體和(南部)青山腳巖體之深部巖體(包村巖體和冬瓜山巖體)及其圍巖五通組砂巖中。礦石類型以含銅石英二長閃長巖型為主,其次是含銅角巖型、含銅砂巖型。礦石礦物以黃鐵礦、磁黃鐵礦為主,其次為黃銅礦、輝鉬礦,少量磁鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、方黃銅礦、赫碲鉍礦,偶見自然金包裹于磁黃鐵礦晶體中。礦石常具自形粒狀結構、半自形-他形粒狀結構、交代填隙結構、似海綿隕鐵結構,塊狀構造、脈狀構造、細脈-網脈狀構造、浸染狀構造、斑雜狀構造。

2.1.3 蝕變和礦化

冬瓜山上部礦床及其圍巖接觸熱變質和熱液蝕變作用強烈,主要發育大理巖化、矽卡巖化、蛇紋石化、滑石化、碳酸鹽化和石膏化。矽卡巖化礦物組合包含鈣鐵榴石、透輝石-次透輝石、陽起石-透閃石、硅灰石、綠簾石等(圖3a-c),以同時出現橄欖石、斜硅鎂石等鎂質矽卡巖礦物為特征,后期熱液退變質為蛇紋石和滑石等(圖3d)。礦床礦化以銅為主,以金為輔。

深部礦床含礦巖體中的蝕變作用較強,主要蝕變有鉀長石化(圖3f)、黑云母化(圖3h)、絹云母化、硅化(圖3g)、青磐巖化(綠泥石+黝簾石+絹云母+石英+黃鐵礦)、硬石膏化(圖3e)及高嶺土化。蝕變略具分帶性,由圍巖→巖體邊部→巖體中心,依次出現大理巖化或角巖化帶→矽卡巖化帶→青磐巖化帶→石英-絹云母化帶→石英-鉀長石化帶。巖體中最發育的是石英-絹云母化帶和石英-鉀長石化帶,后者向深部有逐漸增強的趨勢。青磐巖化帶向內與石英-絹云母化帶之間有不太明顯或斷續發育的泥化帶,青磐巖化帶向外往往與矽卡巖化帶重疊而不清楚(圖4)。此外,矽卡巖化、硬石膏化和碳酸鹽化也廣泛而零星地分布于巖體中,矽卡巖化和硬石膏化可見于石英-鉀長石化帶,矽卡巖化呈團塊狀出現,形成石榴子石+方解石組合;硬石膏化呈細脈狀或團塊狀出現,形成硬石膏+鉀長石+綠泥石組合和石英+硬石膏組合。礦化富集于石英-鉀長石化帶內,以銅金礦化為主,向深部鉬礦化增強,而石英-絹云母帶內基本無礦化富集帶形成(唐永成等,1998)。

綜上所述,冬瓜山上部礦床產于石炭系上統-二疊系下統黃龍組和船山組白云巖和白云質灰巖中,礦體受地層層位、褶皺構造和層間滑脫構造聯合控制而呈似層狀產出,礦石結構構造也顯示層控的特征,礦物組合復雜且以鎂質矽卡巖及其退變質礦物為特征,常印佛等(1991)稱此為層控式矽卡巖型礦床;深部礦床礦體主要產于石英二長閃長巖侵入體中,部分產于巖體與圍巖接觸帶或作為巖體蓋層的泥盆系五通組砂頁巖中,賦礦巖石具有斑巖型礦床含礦巖體類似的蝕變組合和分帶,礦體多呈透鏡狀并受巖體內部裂隙構造及接觸帶構造控制,礦石具脈狀或細脈浸染狀構造,應屬斑巖型礦床。

圖3 冬瓜山礦床中的蝕變類型及特征(a)-矽卡巖化石英二長閃長巖, 石榴子石和方解石呈團塊狀或脈狀; (b)-內矽卡巖, 石榴子石、透輝石、綠簾石呈細粒浸染狀交代石英二長閃長巖; (c)-矽卡巖化綠泥石化石英二長閃長巖, 綠泥石交代石榴子石矽卡巖; (d)-蛇紋石化綠泥石化矽卡巖, 蛇紋石交代矽卡巖, 綠泥石再交代蛇紋石; (e)-團塊狀硬石膏、黃鐵礦充填和交代石榴子石矽卡巖; (f)-鉀長石化石英二長閃長巖, 鉀長石呈團塊狀或脈狀, 疊加黃鐵絹英巖化; (g)-黃鐵絹英巖化石英二長閃長巖; (h)-礦化蝕變石英二長閃長巖, 石榴子石、透輝石和黑云母呈細粒浸染狀交代石英二長閃長巖, 疊加青磐巖化Fig.3 Alteration types and characteristics of the Dongguashan deposit

圖4 冬瓜山深部礦床-850中段礦化巖體中的蝕變分帶特征Fig.4 Alteration zoning characteristics of mineralized intrusive body in -850m level of the lower Dongguashan deposit

2.2 胡村銅鉬(金)礦床——接觸式、層間式矽卡巖型和斑巖型礦床

胡村銅鉬(金)礦床位于獅子山礦田的中南部,青山背斜南東翼(圖1)。礦區發育近南北向、北北西向和北北東向斷裂,平面上呈“Y”字形,控制了胡村和陳家沖花崗閃長巖體的分布。胡村花崗閃長巖體呈不規則巖株狀產出,南深北淺,向北逐漸過渡為花崗閃長斑巖,邊緣有不規則小巖枝伸入圍巖,深部與陳家沖巖體貫通。礦區地表出露地層主要為三疊系下統和龍山組、南陵湖組條帶狀灰巖和薄-中厚層瘤狀灰巖,鉆孔深部見二疊紀碳酸鹽巖和碎屑巖。由于巖漿侵入,巖體圍巖發育不同程度的接觸熱變質作用,石灰巖變質成大理巖,夾層鈣質或泥質頁巖、粉砂巖變質成角巖。

2.2.1 控礦構造和賦礦巖石

胡村礦床也分淺部和深部兩部分。淺部銅(金)礦床發現于20世紀90年代,控礦構造以接觸帶構造為主,礦體產于礦區北部胡村花崗閃長巖與三疊系下統和龍山組和南陵湖組灰巖接觸帶中。深部銅鉬礦床是近年來新發現的,隱伏于地表以下1000m深度以下,控礦構造為巖體內部裂隙構造、巖體與圍巖接觸帶構造及圍巖中的層間裂隙構造,礦體產于礦區南部陳家沖巖體及其與圍巖接觸帶中,賦礦巖石主要為花崗閃長巖,其次為中二疊統棲霞組和孤峰組硅質巖或砂頁巖的層間灰巖。

2.2.2 礦體與礦石

淺部銅(金)礦床的礦體在剖面上呈向巖體陡傾的不規則透鏡狀或凹凸不平的薄板狀(圖5),平面上為不完整的環狀。巖體接觸帶弧形轉彎處和陡緩變化處礦體常常增厚,銅品位變富。礦石類型主要有矽卡巖型、花崗閃長巖型和硫化物型,其次為大理巖型、角巖夾大理巖型。礦石以含Cu為主,伴生Au、Ag、Mo等。礦石礦物主要有黃銅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦,其次為輝鉬礦、閃鋅礦、方鉛礦、白鐵礦,少量毒砂、金銀礦、輝鉍礦、藍輝銅礦、穆磁鐵礦等。礦石發育自形-半自形粒狀結構、他形粒狀結構、似海綿隕鐵結構、填隙結構、固溶體分離結構和交代結構。礦石構造有塊狀、膠狀、脈狀、細脈浸染狀等。

深部銅鉬礦床的礦體主要呈透鏡狀產于花崗閃長巖體及其與二疊系中統棲霞組灰巖和硅質巖接觸帶中,有些礦體呈透鏡狀或似層狀產于棲霞組和孤峰組層間裂隙中,礦體形態較簡單,厚度較穩定,產狀與圍巖基本一致,在剖面上常與接觸帶礦體連成一體(圖6)。產于巖體中的礦體,礦石類型以花崗閃長巖型為主,鉬和銅分別以輝鉬礦和黃銅礦呈細脈和細粒浸染狀與細?；螂[晶質石英一起構成細脈和網脈穿插于花崗閃長巖中,有時石英-輝鉬礦細脈在鉀長石脈中呈梳狀生長。產于巖體與圍巖接觸帶及圍巖層間裂隙中的礦體,礦石類型常為矽卡巖型和角巖型。礦床礦石礦物主要為黃銅礦、輝鉬礦、黃鐵礦和磁黃鐵礦等。礦石常具自形-半自形粒狀結構、他形粒狀結構、交代填隙結構、固溶體分離結構,脈狀、細脈-網脈狀、細脈浸染狀和浸染狀構造。

圖5 胡村淺部銅(金)礦床地質剖面圖(據安徽省地質礦產局321地質隊,1990a*安徽省地質礦產局321地質隊.1990a. 銅陵地區銅金等礦床綜合預測報告略改)

Fig.5 Geological section map of the upper Huncun copper (gold) deposit

2.2.3 蝕變和礦化

淺部銅(金)礦床接觸熱變質和接觸交代變質作用強烈,自巖體向圍巖依次為矽卡巖化花崗閃長巖→內矽卡巖→塊狀矽卡巖→層狀矽卡巖→大理巖或角巖(儲國正,2003)。熱液蝕變主要有硅化、綠泥石化、碳酸鹽化、綠簾石化,其次為黃鐵礦化、赤鐵礦化、高嶺土化,疊加在矽卡巖化和大理巖化之上。深部銅鉬礦床賦礦花崗閃長巖巖體中發育有云英巖化、硅化、鉀長石化、黑云母化、絹云母化、綠簾石化等熱液蝕變(圖7a-c, e),略具分帶性,與圍巖接觸帶處發育矽卡巖化,產有矽卡巖型礦石和石英-硫化物型礦石(圖7d, f)。

據上所述,胡村淺部礦床和深部礦床的控礦構造和賦礦巖石、礦體和礦石、蝕變和礦化等特征明顯不同。胡村淺部礦床以銅金礦化為主,產于侵入體與圍巖接觸帶部位,礦體呈透鏡狀產出,發育較為典型的矽卡巖礦物組合及蝕變分帶,為一接觸式矽卡巖型礦床。胡村深部礦床以銅鉬礦化為主,產于花崗閃長巖體及其接觸帶圍巖中。產于中二疊統棲霞組和孤峰組圍巖地層中的銅鉬礦體呈似層狀,受層間裂隙控制,賦礦巖石為硅質巖或砂頁巖層間的灰巖,礦石常呈塊狀,發育矽卡巖化及相應的礦物組合,因此確定為層間式矽卡巖型?；◢忛W長巖體中的礦化和蝕變特征與斑巖型礦床相似,礦石品位雖不高但礦化較均勻,以輝鉬礦、黃銅礦為主的硫化物-石英脈呈細脈、網脈狀或細脈浸染狀產出,因此確定為斑巖型。

2.3 包村金(銅)礦床——裂隙式矽卡巖型和淺成熱液型礦床

包村金(銅)礦床位于獅子山礦田東北端,青山背斜南東翼。礦區出露地層為三疊系下統和龍山組條帶狀灰巖、薄層大理巖和角巖互層,以及南陵湖組薄層-中厚層大理巖、條帶狀灰巖。包村巖體呈不規則橢圓狀巖枝出露,巖性為石英二長閃長巖。

2.3.1 控礦構造和賦礦巖石

礦區構造較簡單,主要構造為一條近南北向的斷裂破碎帶,控制了包村巖體與圍巖的接觸帶及礦床礦體(唐永成等,1998)。賦礦圍巖為三疊系下統南陵湖組大理巖和和龍山組大理巖與角巖互層及條帶狀大理巖。

2.3.2 礦體與礦石

礦體賦存于侵入接觸-斷層破碎帶中,呈透鏡狀或脈狀,剖面上呈上大下小的陡傾楔形(圖8)。礦體頂板為角礫巖,底板為條帶狀矽卡巖(胡歡等,2001)。所有金礦體具分段富集、向北西側伏、脈型礦化的特征。

圖6 胡村深部銅鉬礦床地質剖面圖(據安徽省地質礦產局321地質隊,2009*安徽省地質礦產局321地質隊.2009. 安徽省銅陵市雞冠山-長龍山金銅硫礦普查報告略改)

Fig.6 Geological section map of the lower Huncun copper-molybdenum deposit

原生礦石類型主要為含Au(Cu)磁黃鐵礦礦石、含Au黃鐵礦礦石和含Au角礫巖礦石。地表氧化帶發育含金褐鐵礦或泡鉍礦礦石(任云生等,2006)。礦石礦物成分復雜,原生礦石以簡單金屬硫化物黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、變膠狀黃鐵礦等礦物為主,還有少量白鎢礦、輝鉬礦、方黃銅礦、毒砂、閃鋅礦、斑銅礦、方鉛礦、黝銅礦、磁鐵礦、赤鐵礦、菱鐵礦及鉍族礦物輝鉍礦、自然鉍、赫碲鉍礦、硫銅鉍礦、輝鉛鉍礦等。鉍族礦物的大量出現是包村金礦床礦石礦物組成的重要特點(儲國正,2003)。氧化礦物組合為白鐵礦、針鐵礦、水針鐵礦、褐鐵礦、藍輝銅礦、銅藍、孔雀石、鉍華、泡鉍礦等。脈石礦物以方解石、石英、石榴子石和透輝石為主,其次是鉀長石、陽起石-透閃石、方柱石、綠簾石,以及少量螢石、絹云母、綠泥石、重晶石等。礦床原生礦石構造有細脈浸染狀、浸染狀、脈狀、條帶狀及塊狀和角礫狀等,主要結構有變膠狀、他形粒狀、自形-半自形粒狀結構及交代結構和固溶體分離結構等。次生礦石發育土狀、皮殼狀、蜂窩狀和塊狀構造, 隱晶質、填隙、膠狀、交代邊、針狀和毛發狀結構。

2.3.3 蝕變和礦化

礦床發育強烈的接觸熱變質、接觸交代變質和熱液蝕變作用,其中矽卡巖化具有明顯的分帶性,自巖體向圍巖,按礦物-化學成分遞變依次出現:矽卡巖化石英二長閃長巖帶→石榴子石矽卡巖化帶→透輝石-石榴子石矽卡巖化帶→透輝石矽卡巖化帶→角巖-大理巖帶。礦區巖體及圍巖中還發育不甚強烈的鉀長石化、綠泥石化、綠簾石化及高嶺土化(唐永成等,1998)。金屬礦化疊加在矽卡巖化帶之上,分帶也較為明顯,由近接觸帶向圍巖依次是(磁鐵礦)+白鐵礦+磁黃鐵礦+黃鐵礦+黃銅礦→輝鉬礦+黃銅礦+自然金→磁黃鐵礦+黃鐵礦+輝鉍礦(自然鉍)+自然金→變膠狀黃鐵礦+菱鐵礦+鉍族礦物+自然金。與金礦化關系密切的熱液蝕變主要有黃鐵礦化、硅化、高嶺土化和菱鐵礦化。

根據礦床地質特征可以確定,包村金(銅)礦床主體為一裂隙式矽卡巖型銅礦床,礦體主要受接觸帶控制而呈透鏡狀,發育矽卡巖礦物組合及相應的熱液蝕變分帶。在矽卡巖型礦化的基礎上后期沿斷裂發育脈狀金礦化,礦石以角礫狀和塊狀為主,發育以低溫熱液蝕變為主的黃鐵礦化、硅化和高嶺土化,產出大量以鉍族礦物為特征的金屬硫化物礦石,顯示淺成熱液型金礦化的成因特征。因此,包村金(銅)礦床為一裂隙式矽卡巖型疊加淺成熱液型復合成因礦床,地表發育氧化帶。

2.4 東獅子山銅(金)礦床——隱爆角礫巖筒式矽卡巖型礦床

東獅子山銅(金)礦床位于獅子山礦田的中部,青山背斜的南東翼,東獅子山石英二長閃長巖體的東部,礦區亦見石英二長閃長巖和輝石閃長巖交匯(圖1)。

圖7 胡村深部銅鉬礦床中的蝕變和礦化特征(a)-云英巖化、鉀化、硅化花崗閃長巖; (b)-黑云母化、鉀化、硅化、綠泥石化花崗閃長巖; (c)-脈狀鉬礦石, 賦礦花崗閃長巖鉀化、硅化、綠泥石化; (d)-含銅磁鐵礦石榴子石矽卡巖礦石; (e)-細脈狀鉬礦石, 脈體外側花崗閃長巖鉀化、硅化和綠泥石化; (f)-含銅石英脈Fig.7 Alteration and mineralation characteristics of the lower Huncun copper-molybdenum deposit

圖8 包村金(銅)礦床平面和剖面地質圖(據安徽省地質礦產局321地質隊,1995)Fig.8 Plane and profile geological map of the Baocun gold (copper) deposit

2.4.1 控礦構造和賦礦巖石

礦床控礦構造為隱爆角礫巖筒,地表呈不規則狀,剖面上呈漏斗狀(圖9)。賦礦圍巖主要為三疊系下統南陵湖組薄層-中厚層灰巖夾泥質條帶狀灰巖,被石英二長閃長巖和輝石閃長巖穿插、貫入和交代形成矽卡巖、大理巖和角巖。隱爆角礫巖筒中角礫的成分主要為石英二長閃長巖、石榴子石矽卡巖及少量大理巖和角巖。角礫多呈棱角狀雜亂排列,邊界清晰,部分角礫因受到石榴子石的強烈交代成為石榴子石矽卡巖角礫,膠結物以石榴子石和方柱石為主,含少量透輝石和含水硅酸鹽。角礫和膠結物均疊加晚期硫化物的強烈礦化,硫化物以黃銅礦、毒砂和黃鐵礦為主,多與石英和碳酸鹽等脈石礦物伴生(唐永成等,1998;儲國正,2003)。石榴子石等矽卡巖礦物組合既以角礫形式出現,又以膠結物形式出現,顯示礦床可能發育多期熱液矽卡巖化作用。

圖9 東獅子山銅(金)礦床隱爆角礫巖筒中的礦體群圖(據肖新建等,2002)Fig.9 Orebody group in cryptoexplosive breccia of the East Shizishan copper (gold) deposit (after Xiao et al., 2002)

2.4.2 礦體與礦石

礦體主要產于隱爆角礫巖筒中,呈弧形透鏡狀、囊狀,由多條大致平行的、規模不大的礦體組成礦體群(圖9),受隱爆角礫巖筒的原生節理、裂隙等構造控制;還有少量產于層間裂隙帶中的似層狀、透鏡狀和鞍狀礦體。礦石類型主要為隱爆角礫巖型、矽卡巖型、石英-硫化物型和石英-碳酸鹽型4類(肖新建等,2002)。隱爆角礫巖型礦石產于隱爆角礫巖筒中,礦石中的硫化物呈浸染狀、斑點狀和團塊狀與脈石礦物一起呈角礫的膠結物產出,也可交代角礫而散染于其中;矽卡巖型礦石產于隱爆角礫巖筒外側的大理巖捕擄體附近,硫化物呈浸染狀分布于矽卡巖中;石英-硫化物型礦石產于角礫巖筒外側的團塊狀矽卡巖中,常構成較大的交代團塊,或呈細脈穿插。石英-碳酸鹽型礦石主要為穿插于矽卡巖或角礫巖筒中的硫化物-石英-碳酸鹽脈,脈寬數毫米至數厘米,具有開放裂隙充填特征,脈內硫化物多呈斑點或團塊嵌于粗晶石英和碳酸鹽中。隱爆角礫巖型礦石中的礦石礦物主要為黃銅礦和黃鐵礦,脈石礦物以鈣鐵榴石和透輝石為特征,含極少量陽起石、綠簾石、方柱石、石英、方解石和磷灰石、榍石等。矽卡巖型礦石中的礦石礦物也以黃銅礦和黃鐵礦為主,含少量磁黃鐵礦、閃鋅礦、方黃銅礦和輝鉬礦等,脈石礦物以透輝石為主,僅含少量石榴子石,亦見鉀長石+方解石+石英組合的似偉晶囊狀體(凌其聰等, 1998)。石英-硫化物型礦石中的金屬硫化物主要為黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦和少量閃鋅礦,常與石英和少量碳酸鹽相伴。石英-碳酸鹽型礦石中的硫化物主要為黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦等。礦石具粒狀結構、交代結構、包容結構、固溶體分離結構,浸染狀、斑點狀、團塊狀及細脈狀、網脈狀和碎裂-角礫狀等構造。

2.4.3 蝕變和礦化

東獅子山銅(金)礦床發育矽卡巖化、大理巖化和角巖化,熱液硫化物礦化和硅化或黃鐵絹英巖化及碳酸鹽化疊加在矽卡巖化之上,使礦化更富集。根據礦物共生關系,可將成礦作用劃分為5個階段:隱爆角礫巖階段、矽卡巖階段、早硫化物階段、晚硫化物階段和碳酸鹽階段。礦化主要發生在矽卡巖階段和早、晚硫化物階段。矽卡巖階段和早硫化物階段以生成簡單硫化物為特征,伴有金、銀礦化;晚硫化物階段以大量黃銅礦的生成為特色,并伴有多種金屬元素的硫化物和硫砷化物及單質金-銀系列礦物生成,同時伴有種類和數量均明顯增多的硫鹽礦物,為成礦主要階段。碳酸鹽階段形成石英碳酸鹽脈,脈內硫化物主要為黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦等,多呈斑點或團塊嵌于粗晶石英和碳酸鹽中。

根據上述礦床的控礦構造和賦礦巖石、礦體和礦石、蝕變和礦化等特征可以確定,東獅子山銅(金)礦床為一隱爆角礫巖筒式矽卡巖型礦床。

3 討論

3.1 礦床礦體與巖漿巖侵入體的時空關系

3.1.1 礦體與巖體的空間關系

獅子山礦田具有銅陵礦集區以矽卡巖型礦床為特征的成礦特色,且矽卡巖型礦床具有不同的產出型式,包括接觸式、層控式、層間式、裂隙式和隱爆角礫巖筒式等,同時還發育有斑巖型礦床和淺成熱液型礦床,它們的地質特征及成礦溫度有明顯差異(表1)。礦田內銅金多金屬礦床的礦體與燕山期巖漿作用所形成的中小型中酸性淺成侵入體在空間上有著密切的成因聯系,礦床礦體一般產在巖體與圍巖接觸帶附近,少數礦體在離巖體較遠的沉積圍巖中呈似層狀產出,但這些似層狀礦體的一端常與巖體相接或相鄰。當巖體侵入圍巖是白云巖、白云質灰巖或灰巖時,一般發育矽卡巖型礦化,且常發育以侵入巖體為中心的矽卡巖化帶。當巖體侵入到砂頁巖或硅質巖巖層之中或之下時,可發育斑巖型礦化,并常與其上下部位的矽卡巖型礦體連為一體。當巖體遠離礦體時,在沉積圍巖中或較早形成巖體的斷裂和裂隙中(如雞冠石銀金多金屬礦床) 則形成淺成熱液型礦床,這類礦化常常疊加在矽卡巖化之上?？傊?根據上述獅子山礦田典型礦床地質特征可見,不同類型礦床在剖面上有明顯的分布規律:淺部主要為淺成熱液型礦床及裂隙式和隱爆角礫巖筒式矽卡巖型礦床,中深部位主要為接觸式和層間式矽卡巖型礦床,深部發育層控式矽卡巖型礦床和斑巖型礦床,總體構成了“三位一體”或“多層樓”的礦床空間分布模式(李文達,1989;常印佛等,1991;翟裕生等,1992)。

3.1.2 成巖成礦年齡

獅子山礦田發育輝石閃長巖、石英(二長)閃長巖和花崗閃長巖3類中酸性侵入巖體(徐曉春等,2012; Xieetal., 2012),其高精度鋯石U-Pb年齡為132.7～151.8Ma(王彥斌等,2004;徐兆文等,2004;樓亞兒和杜楊松,2006;吳才來等,2008;吳淦國等,2003;謝建成等,2008;徐曉春等,2008;郭維民等,2013), 集中于135～147Ma, 即侵入巖形成于晚侏羅世-早白堊世。獅子山礦田主要礦床同位素地質年齡集中于134～142Ma(表2),與上述侵入巖的成巖年齡在誤差范圍內基本一致,反映成礦作用與燕山期巖漿作用及其熱液作用密切相關。也有研究者獲得了海西期的同位素年齡數據,并強調海西期海底火山作用或火山噴氣(噴流)沉積作用的成礦意義(楊剛等,2004;郭維民,2010),但尚缺乏足夠的區域地質和礦床地質地球化學依據予以佐證。

3.2 成礦物質來源

3.2.1 流體包裹體地球化學特征

對獅子山礦田主要礦床進行的流體包裹體巖相學顯微觀察和研究表明,礦石中的石英、石榴子石、方解石等透明礦物中主要發育富氣相、富液相和含子晶多相3類包裹體(肖新建等,2002;Luetal., 2007; Xuetal., 2011)。各礦床成礦溫度和鹽度的變化范圍很大,隨著成礦作用由早到晚,成礦溫度逐漸降低,如冬瓜山礦床早期的硅酸鹽(矽卡巖)階段均一溫度為411～568℃,硫化物階段為173～440℃,碳酸鹽階段為110～286℃。成礦流體鹽度也由成礦早期高鹽度向晚期低鹽度逐漸遞變。獅子山礦田流體包裹體氣相組分均以H2O和CO2為主,還原性氣體CH4和N2為次;液相組分中陰離子主要為F-、Cl-和SO42-,陽離子為K+、Na+、Ca2+、Mg2+等(李進文等,2006;徐曉春等,2011;樓金偉,2013)。高溫、高鹽度、富含CO2和F-、Cl-組分特征的熱液流體指示其主要來自巖漿。

3.2.2 氫-氧同位素地球化學特征

獅子山礦田主要礦床不同成礦階段單礦物(石英、石榴子石等)的氫-氧同位素組成特征(圖10)顯示:(1)成礦熱液流體的氫-氧同位素組成數據點集中落在巖漿水及其向大氣降水過渡區域,與海水沒有成因聯系,反映其沒有繼承賦礦海相沉積巖的同位素組成特征;(2)早期硅酸鹽(矽卡巖)階段的氫-氧同位素組成落在巖漿水區域內及其附近,顯示成礦熱液起源于巖漿;(3)各成礦階段的δ18OH2O值有規律地變化:矽卡巖階段→硫化物階段→碳酸鹽階段,δ18OH2O值越來越小,顯示氧同位素組成由巖漿水向大氣降水的漂移,反映隨著成礦作用由早階段向晚階段演化,大氣降水的混入不斷增加;(4)δDH2O值變化范圍小,變化規律不明顯,但均接近巖漿水范圍;(5)就整個礦田而言,δD值隨著深度的增加有減小的趨勢。據張理剛(1989),這一變化特征反映成礦流體上升到淺部發生沉淀成礦時,伴隨有溫度的降低和水/巖比值的逐漸減小。

3.2.3 碳-氧同位素地球化學特征

獅子山礦田主要礦床單礦物(方解石、菱鐵礦、石英等)的碳-氧同位素組成圖解(圖11)顯示:(1)大部分樣品位于原生碳酸鹽范圍內,且受低溫蝕變作用和沉積巖混染與高溫效應作用的影響明顯;(2)礦田內不同類型礦床的碳-氧同位素組成沒有明顯區別,在空間上也沒有明顯的分帶;(3)礦石δ18O值為+10.38‰～+16.7‰,平均為+12.98‰,δ13C值為-8.68‰～+4.97‰,平均為-2.62‰,且峰值位于-8.68‰～-3‰之間,它們與區內正常沉積的碳酸鹽的δ18O值(+23‰～+24.5‰)和δ13C值(+2.2‰～+5.9‰)有很大差別,而與巖漿熱液的δ18O值(+6‰～+13‰) (Taylor Jr and Forester, 1979; Ishihara, 1981; McCulloch and Chappell, 1982)和δ13C值(-9‰～-3‰)(Taylor, 1986)相近,這反映碳可能主要來自深部巖漿,而沉積碳的加入可能較少。

表1獅子山礦田銅金多金屬礦床的成因類型及其特征

Table 1 Genetic types and characteristics of the copper-gold-polymetallic deposits in Shizishan ore-field

表2獅子山礦田主要礦床同位素地質年齡

Table 2 Isotope geological ages of the major deposits in Shizishan ore-field

礦床礦石類型測試對象測試方法年齡值(Ma)資料來源朝山含金磁鐵礦礦石石英包裹體Rb?Sr等時線142 0±7 6儲國正，2003朝山含金磁黃鐵礦磁黃鐵礦Re?Os(ICPMS)141 7±9 9Wangetal ，2008大團山含銅金石英脈石英包裹體Rb?Sr等時線149±19儲國正，2003大團山含銅硅質巖及角巖輝鉬礦Re?Os等時線139 1±2 7梅燕雄等，2005老鴉嶺含鉬礦石輝鉬礦Re?Os(ICPMS)139 0±0 3謝智等，2002老鴉嶺含鉬黑色頁巖全巖Re?Os(ICPMS)234 2±7 3楊剛等，2004冬瓜山含銅磁鐵礦礦石磁鐵礦Rb?Sr等時線152 9±12 4儲國正，1992冬瓜山層狀含銅硫化物礦石石英包裹體Rb?Sr等時線134±11Xuetal ，2005冬瓜山硫化物石英脈輝鉬礦Re?Os(ICPMS)137 4蒙義峰等，2004冬瓜山含銅硫化物石英脈輝鉬礦Re?Os(ICPMS)139 1±1 6陸三明，2007冬瓜山含銅硫化物石英脈輝鉬礦Re?Os(ICPMS)139 1±1 6陸三明，2007冬瓜山條帶狀含銅蛇紋石鋯石U?Pb(LA?ICPMS)318 3±2 6郭維民，2010

圖10 獅子山礦田主要礦床成礦流體氫-氧同位素組成分布圖

MMW-中生代大氣降水.朝山礦床數儲據引自儲國正(2003)、陸三明(2007)和楊小男等(2008); 包村礦床數據引自潘志君(1992)和陸三明(2007); 雞冠石礦床數據引自安徽省地質礦產局321隊(1990b*安徽省地質礦產局321地質隊. 1990b. 安徽銅陵雞冠石銀(金)礦床詳查地質報告); 冬瓜山礦床數據引自劉裕慶和劉兆廉(1986)、凌其聰和劉叢強(2002)、陸三明(2007)和陸建軍等(2008); 西獅子山礦床數據引自顧連興等(2002);胡村礦床數據引自陸三明(2007)和儲國正(2003); 老鴨嶺礦床數據引自覃祖文(1987); 大團山礦床數據引自陸三明(2007)

Fig.10 Hydrogen-oxygen isotopic composition distribution diagram for the ore-forming fluids from the major deposits in Shizishan ore-field

圖11 獅子山礦田主要礦床礦石礦物碳-氧同位素組成圖解冬瓜山礦床數據引自劉裕慶等(1986),陸三明(2007)和Xu et al. (2012); 冬瓜山礦床數據引自黃順生等(2003)和徐兆文等(2007); 朝山礦床數據引自田世洪等(2004)和高庚等(2006); 包村礦床數據引自潘志君(1992); 獅子山礦床數據引自肖新建等(2002)和顧連興等(2002); 西獅子山礦床數據引自李進文(2004); 胡村和大團山礦床數據引自陸三明(2007) 和Xu et al.(2012)Fig.11 Carbon-oxygen isotopic composition diagram for the ore minerals from the major deposits in Shizishan ore-field

圖12 獅子山礦田主要礦床硫化物礦物硫同位素組成頻率分布直方圖大團山礦床數據引自李進文(2004)和陳幫國等(2007); 東獅子山礦床數據引自張淑貞和凌其聰(1993); 包村、花樹坡和老鴨嶺礦床數據引自李進文(2004); 雞冠石和西獅子山礦床數據引自黃許陳等(1994)和李進文(2004); 朝山礦床數據引自李進文(2004)和田世洪等(2004); 冬瓜山礦床數據引自徐兆文等(2007)、李進文(2004)和徐曉春等(2010)Fig.12 Frequency distribution histogram of sulfur isotopic composition of the sulfide minerals from the major deposits in Shizishan ore-field

3.2.4 硫同位素地球化學特征

獅子山礦田主要礦床礦石中硫化物的δ34S值為-12‰～+10.2‰, 且絕大多數介于+1‰～+7‰之間,平均值為3.7‰,呈塔式分布(圖12)。李文達等(1997)測得礦田內侵入巖全巖硫同位素組成為+0.27‰～+6.28‰,位于巖漿分異形成的流體的硫同位素組成(δ34S=-3‰～+7‰)(Ohmoto, 1986; Ohmoto and Goldhaber, 1997)范圍之內。區內沉積巖中硫化物的硫同位素組成為-38.6‰～-13.0‰(顧連興,1984;劉裕慶等,1984),為明顯的負值,均值為-28.4‰,反映沉積成巖過程中經歷了明顯的海水沉積作用和細菌還原作用。徐曉春等(2010)認為冬瓜山礦床硫同位素組成的簡單對比清楚地指示其巖漿源特征,在此基礎上應用大本模式(Ohmoto and Rye, 1979)系統計算了高、中、低溫條件下巖漿熱液流體沉淀硫化物和硫酸鹽的硫同位素組成,結果表明冬瓜山礦床成礦熱液流體中的硫為巖漿來源,礦床礦石沒有保存海西期沉積的硫同位素證據。

3.2.5 鉛同位素地球化學特征

鉛是礦床礦石中的成礦元素之一,因而鉛同位素組成是礦床成礦物質來源的最直接指示。獅子山礦田主要礦床不同產狀礦石的鉛同位素組成總體變化范圍較大,但大多數較為集中,206Pb/204Pb=17.927～18.639,207Pb/204Pb=15.430～15.698,208Pb/204Pb=37.953～38.827。將其與區域巖漿巖和沉積巖的鉛同位素組成進行對比,可見礦床礦石鉛同位素組成與巖漿巖基本一致,部分界于巖漿巖和沉積巖鉛同位素組成變化范圍之間,個別落入沉積巖鉛同位素組成變化范圍內(圖13)。因此,礦床礦石鉛同位素組成特征反映獅子山礦田主要礦床成礦金屬元素鉛可能都是來自巖漿分異熱液以及熱液從巖漿巖中萃取,雖然不能完全排除沉積鉛的加入,但無疑沉積鉛是次要的。

3.3 成礦大地構造背景

銅陵礦集區及獅子山礦田作為中國東部和長江中下游構造-巖漿-成礦帶的重要組成部分,受中國東部統一的地球動力學背景制約。三疊紀華北板塊與揚子板塊的碰撞結束了中國東部的海陸格局,形成了中國大陸的新格架(董樹文等,2011)。晚三疊世至中侏羅世,中國東部在結束華北板塊與揚子板塊之間的碰撞并最終焊接后,長江中下游地區由特提斯構造域轉為受太平洋構造體制制約的大陸巖石圈演化階段(李兆鼎等,2003;杜楊松等,2007;董樹文等,2007,2011;張岳橋等,2007),主構造格局由近EW向轉換為NE-NNE向。晚侏羅世(165±5Ma～145Ma)古太平洋板塊開始俯沖,造成中國東部受擠壓整體抬升形成高原,遭受侵蝕而缺失晚侏羅世的沉積,巖石圈迅速增厚(董樹文和邱瑞龍，1993;董樹文等,2000;張旗等,2001),隨后進入應力松弛階段,加厚巖石圈減壓熔融,底侵下地殼巖石。進入晚侏羅世末至早白堊世(145～125Ma),中國東部進入巖石圈減薄背景下的后碰撞應力轉換期,構造應力由擠壓向拉張過渡(徐曉春等,2012)。再后來進入晚白堊世(125～80Ma)伸展期,由于古太平洋板塊俯沖角度變陡或俯沖速度減緩,誘發造山崩塌和弧后伸展,引起巖石圈拆沉和減薄,軟流圈上涌,區域上大規?；鹕絿姲l,形成具有弧后環境特征的火山巖和A型花崗巖;與此同時,中國東部斷陷發育并形成白堊紀紅層伸展盆地。

銅陵礦集區及獅子山礦田中生代的成巖成礦作用發生于晚侏羅世末至早白堊世(145～125Ma)的早階段(147～135Ma),此時該區成巖成礦作用處在華北板塊與揚子板塊碰撞焊接隆升成陸之后轉為受太平洋板塊俯沖擠壓的陸內造山作用背景之下。

圖13 獅子山礦田主要礦床礦石礦物鉛同位素組成圖解(據樓金偉,2013)Fig.13 Lead isotopic composition diagram of the ore minerals from the major deposits in Shizishan ore-field (after Lou, 2013)

3.4 斑巖型-矽卡巖型-淺成熱液型礦床成礦模式

基于以上總結的銅陵礦集區成巖成礦地質背景及獅子山礦田典型礦床的控礦地質因素、礦床地質特征等,本文建立了一個包含整個獅子山礦田各成因類型礦床的成礦模式,即斑巖型-矽卡巖型-淺成熱液型礦床成礦模式(圖14)。對比前人提出的成礦模式(李文達,1989;常印佛等,1991;唐永成等,1998;Pan and Dong, 1999;毛景文等,2009),這一模式既重申了矽卡巖型礦床的重要性及其多種產出型式,更增加了對于該礦田斑巖型礦床和淺成熱液礦床的認識和描述,并強調了后者在銅陵礦集區成礦理論研究和實際找礦勘探中的重要意義。

這一成礦模式認為,在晚侏羅世末至早白堊世(145～125Ma),中國東部處在大陸板內造山背景之下。在此時期的早階段(145～135Ma),銅陵礦集區在經歷165±5Ma～145Ma古太平洋板塊俯沖擠壓后,區域構造應力場轉為由擠壓向拉張過渡的應力松弛階段,此前的南北向華北板塊和揚子板塊碰撞焊接和隨后的北西向古太平洋板塊俯沖導致的巖石圈加厚因減壓而熔融,形成幔源玄武質巖漿,并底侵下地殼巖石形成埃達克質巖漿,這兩種巖漿混合、演化并沿東西向深斷裂隨機地上升、侵位,形成區內輝石閃長巖、石英(二長)閃長巖和花崗閃長巖3類中酸性淺成侵入巖(徐曉春等,2012)。深部巖漿房中的巖漿繼續活動并分異成礦熱液流體,沿深斷裂上升并交代已固結的淺部巖體及其圍巖而萃取成礦物質,還可能與沿斷裂下滲的大氣降水熱液混合,再受巖漿熱力驅動而上升。成礦熱液流體上升至淺部侵入體并受上覆硅質巖或砂頁巖圈閉時,則在侵入體及其硅酸鹽圍巖中形成透鏡狀礦體和脈狀、細脈浸染狀礦石,發育略具分帶性的鉀硅化熱液蝕變,這類礦床為斑巖型礦床。成礦熱液流體上升并與五通組砂頁巖之上的鎂質碳酸鹽巖發生交代作用,則形成似層狀產出、以紋層狀或條帶狀構造為特征、發育鎂質矽卡巖及其退變質礦物組合的礦床,稱為層控矽卡巖型礦床,其礦體同時受構造作用形成的褶皺軸部和層間滑脫構造影響。成礦熱液流體沿侵入體與圍巖接觸帶上升,在巖體與晚石炭世至中三疊世碳酸鹽地層接觸帶的內外兩側發生雙交代作用,從巖體到圍巖發育不同矽卡巖礦物組合的熱變質和熱液蝕變帶,所形成的礦床為接觸式矽卡巖型礦床。成礦熱液流體遷移至圍巖中,受化學性質較為穩定的頂底板硅質巖或砂頁巖的阻擋,則在其間的碳酸鹽地層中形成似層狀礦床,稱為層間矽卡巖型礦床。成礦熱液流體遷移至發育于巖體或圍巖中的斷裂裂隙構造,并發生交代或充填作用,形成矽卡巖礦物組合并伴有角礫狀礦石構造,則為裂隙式矽卡巖型礦床。成礦熱液流體遷移至淺部巖體或圍巖的斷裂裂隙構造中,發生交代或充填作用,形成以石英-硫化物脈為特征的礦體和以低溫金屬硫化物礦物組合為特征的礦石,這類礦床屬淺成熱液型礦床。

上述各類礦床受統一的巖漿熱液系統控制,具有密切的成因聯系,同時受成礦地質條件和成礦物理化學條件的控制,各類礦床顯示出較好的時空分布規律:時間上,成礦作用略晚于相關中酸性侵入巖的形成, 金(-銅、-銀多金屬)礦化略晚于銅(-鉬、-金)礦化?？臻g上,從垂向剖面上看,深部發育斑巖型礦床和層控式矽卡巖型礦床,中深部主要為接觸式和層間式矽卡巖型礦床,淺部主要為裂隙式和隱爆角礫巖筒式矽卡巖型礦床及淺成熱液型礦床;從地表平面上看,以巖體為中心,巖體中發育斑巖型礦床,巖體與圍巖接觸帶中發育矽卡巖型礦床,遠離巖體的圍巖裂隙以及巖體后期裂隙中發育淺成熱液型礦床。成礦元素組合也表現出明顯的分帶性:剖面上,下部發育銅(-鉬、-金)礦化,上部發育金(-銅、-銀多金屬)礦化;平面上,東西向銅陵-南陵構造-巖漿-成礦帶與北東向朱村復式向斜交匯中心以銅(-鉬、-金)礦化為主,向南北兩側金(-銀多金屬)礦化逐漸加強;或以巖體為中心,由深而淺、由內而外,表現為Mo→Cu→Au→Ag-Pb-Zn的分帶特征。

應該指出的是,對于獅子山礦田乃至銅陵礦集區以冬瓜山為代表的似層狀礦床的成因,前人有不同的成因觀點:一部分學者認為是燕山期巖漿熱液作用的產物(Pan and Dong, 1999;邢鳳鳴和徐祥,1999;Xu and Zhou, 2001;鄧晉福和吳宗絮， 2001; 鄧晉福等,2002;毛景文等,2004, 2009; Luetal., 2007;徐曉春等,2010; Xuetal., 2011);也有學者認為是在海西期火山噴發或火山噴氣(或噴流)沉積的基礎上,疊加燕山期巖漿熱液作用形成的(唐永成等,1998;顧連興和徐克勤,1986;陸建軍等,2003;楊竹森等,2004;李紅陽等,2008; Guetal., 2007;郭維民,2010;侯增謙等,2011)。關鍵在于對海西期沉積是僅作為賦礦層位,還是作為礦源層、礦坯層甚至礦層,各家觀點略顯差異。曾普勝等(2004)、楊竹森等(2004)提出礦田內石炭系黃龍組底部、二疊系棲霞組下部及孤峰組和大隆組等層位發育有含水富鎂碳酸鹽(白云巖)和/或二氧化硅(硅質巖)等熱水沉積巖,認為它們與塊狀硫化物礦床有關,可以作為海西期噴流-沉積的證據,但這有待于深入的區域地質研究予以證實,而認為有如此多層位的噴流-沉積更是值得商榷的。事實上,到目前為止,我們仍沒有發現任何直接的(古噴流口、火山作用等)證據,某些間接證據又似是而非;不同學者獲得的海西期成礦的同位素地質年齡數值相差很大(楊剛等,2004;郭維民,2010)。因此,賦礦沉積地層可能只是因為其巖性和構造的影響而成為有利的賦礦層位而已,而礦田內礦床層控性特征之所以很明顯,是因為成礦受巖性、褶皺軸部及層間滑脫構造控制(常印佛等,1991;唐永成等, 1998;儲國正,2003)所致。深部探測結果(呂慶田等,2003, 2004;董樹文等,2011)也證實這些地層和界面存在大型沖斷層和滑脫面。從上文同位素地球化學研究結果也不難看出,礦田內斑巖型、矽卡巖型和淺成熱液型礦床的同位素組成并沒有顯著的差別,暗示不同成因礦床受統一的巖漿熱液系統控制。觀察礦田內發育的似層狀礦體,發現它們總是產出于巖體附近,也清楚地指示其與區內侵入巖的密切成因關系。正是由于這種關系,常印佛等(1991)、常印佛和劉學圭(1983)將冬瓜山層狀礦床建議為層控矽卡巖型礦床,此類礦體常與矽卡巖-斑巖型礦體密切共生。黃順生等(2003)運用銅同位素示蹤冬瓜山層狀銅礦體中的銅也來自巖漿。毛景文等(2009)認為冬瓜山礦床礦石的紋層狀構造是由鎂質矽卡巖的退化蝕變引起的,這也與我們在該礦床中觀察到橄欖石及其蛇紋石化現象一致。因此,與前人提出的成礦模式(徐克勤和朱金初,1978;顧連興和徐克勤,1986;陸建軍等,2003, 2008;侯增謙等,2011)相比,本文提出的成礦模式強調與燕山期巖漿作用有關的統一的巖漿熱液成礦系統,認為海西期沉積層只是因其巖性和后期構造作用而成為有利的賦礦層位,現有的地質地球化學證據尚不能證實海西期發育銅金多金屬成礦作用。

包括獅子山礦田在內的銅陵礦集區以往主要以矽卡巖型礦床的勘探和開采為重點,近年來的理論研究和找礦實踐證明,區內除發育不同型式的矽卡巖型礦床,還發育與之密切相關的斑巖型和淺成熱液型礦床,它們均與燕山期巖漿作用及其熱液作用密切相關。本文提出的這個受統一的巖漿熱液系統控制的斑巖型-矽卡巖型-淺成熱液型礦床成礦模式,為今后進一步尋找該礦田乃至銅陵礦集區深部的斑巖型銅(-鉬、-金)礦床以及邊部和外圍的淺成熱液型金(-銀多金屬)礦床提供了理論依據,對相關地區的成礦預測和找礦勘探也有指導和借鑒意義。

4 結論

獅子山礦田志留紀(區域上從南華紀開始)至早三疊世為穩定蓋層發育階段,形成了有利于成礦和賦礦的地層,中-晚三疊世之后的大陸板內造山階段發育了有利成礦的構造作用、巖漿作用及其相關的熱液成礦作用。

獅子山礦田以發育矽卡巖型礦床為特征,產有接觸式、層控式、層間式、裂隙式、隱爆角礫巖筒式矽卡巖型礦床。但同時,礦床地質特征顯示礦田內還發育有斑巖型礦床和淺成熱液型礦床。這些礦床既具有密切的成因聯系,又具有明顯的空間分布規律,且成礦元素組合表現出較好的分帶性。

獅子山礦田中的銅金多金屬礦床在時間上和空間上均與區內發育的輝石閃長巖、石英(二長)閃長巖和花崗閃長巖3類中酸性淺成侵入巖體密切相關,顯示巖漿的熱動力是成礦的關鍵因素之一。礦床流體包裹體和穩定同位素地球化學特征顯示成礦流體、成礦金屬元素及其化合元素主要來自巖漿或巖漿巖,沉積地層對成礦物質的貢獻較小。

獅子山礦田發育受統一的巖漿熱液系統控制的斑巖型、矽卡巖型和淺成熱液型礦床,因此,今后該區及其鄰區的地質找礦應在以往以矽卡巖型礦床為主要找礦勘探對象的基礎上,進一步加強礦田或礦區深部斑巖型銅(-鉬、-金)礦床以及淺部和外圍淺成熱液型金(-銀多金屬)礦床的地質勘查。

致謝感謝呂慶田研究員邀請撰寫本文。感謝常印佛院士在研究工作中提出指導性學術意見。 感謝安徽省地礦局321地質隊郭祥焱、陳林杰高級工程師和銅陵有色集團公司王建青、周貴斌高級工程師對野外調查和研究的大力支持。

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