九瑞地區成礦斑巖體特征及礦化富集規律

高 任, 李旭輝, 周宣霏, 付 斌, 陳天迪, 查志強

(江西省地質礦產勘查開發局 贛西北大隊,江西 九江 332000)

九瑞地區成礦斑巖體特征及礦化富集規律

高 任, 李旭輝, 周宣霏, 付 斌, 陳天迪, 查志強

(江西省地質礦產勘查開發局 贛西北大隊,江西 九江 332000)

九瑞地區成礦斑巖體的研究及其內部勘查工作較缺乏。通過對比總結多個礦床的地質特征及成礦條件,分析九瑞礦集區主要斑巖體內的礦化富集規律,礦化受次生富集帶、石英細脈、隱爆角礫巖等因素控制,指出成礦斑巖體內具有找礦擴儲潛力,為進一步的九瑞整裝勘查提供研究依據。

富集規律;銅鉬;斑巖;九瑞

圖1 區域地質構造略圖[3]

江西省九江—瑞昌(以下簡稱“九瑞”)銅多金屬礦集區是中國首批47個整裝勘查區之一,為長江中下游成礦帶的重要組成部分。九瑞礦集區內生金屬礦床屬與燕山期同熔型中酸性斑巖體有關的多位一體成礦系列。其成礦斑巖體與斑巖型銅鉬礦床密切共生。分析研究九瑞礦集區內的斑巖型銅鉬礦床的成礦背景及其礦化富集規律,對當前開展的深部找礦工作具有積極意義。

1 地質背景

1.1 構造背景

九瑞斑巖銅鉬礦床與德興超大型斑巖銅礦同屬于環太平洋成礦域的一部分。大地構造位置屬揚子陸塊中的下揚子地塊,三級構造單元為長江中下游坳陷帶。斑巖型礦床的形成與板塊及大地構造單元、區域性引張環境及深大斷裂存在密切關系[1]。九瑞斑巖銅鉬礦床受北西西向“長江式”深斷裂帶控制[2]。區內巖漿巖在水平方向呈帶狀分布,中深部巖漿巖大致分為兩個北西西向斷裂帶(圖1):①城門山、武山—赤湖—丁家山和豐山洞—東雷灣三個巖基構成的緊靠北西西向深大斷裂的巖漿巖帶。②由大石山—高家山、洋雞山、寶山—熊家嶺三個離北西西向深斷裂較遠的中深部巖基構成的巖漿巖帶。它們控制了區內近20個淺成—超淺成中酸性—酸性侵入體,總出露面積約9 km2,多呈巖墻、巖株、巖枝狀產出,主要巖石類型為花崗閃長斑巖,其次為石英閃長玢巖、石英斑巖以及少量的閃長巖、石英閃長巖和其它脈巖。緊靠深大斷裂的巖漿巖帶城門山、丁家山、武山礦區發育斑巖型銅、鉬礦或礦化。

呂古賢等(2011)認為,同九瑞地區的情況一樣,贛東北德興斑巖銅(鉬)礦床同樣受到“長江式”斷裂帶控制,德興礦田內朱砂紅、銅廠、富家塢三個銅(鉬)礦床,它們和東部侏羅系火山巖盆地恰好排列在300°方向的一個構造巖漿礦化帶。德興礦集區銅礦成礦物質來源為深斷裂控制的幔源巖漿[4]。九瑞礦田內巖漿巖成巖來源主要為同熔型巖漿,為上地幔衍生物及下地殼巖石部分熔融形成[5]?？傊?九瑞礦集區與德興礦集區在構造背景上與成礦物質來源都具有一定的相似性。

1.2 礦床概況

九瑞斑巖型銅鉬礦床代表為城門山、丁家山及武山礦床。

城門山斑巖銅鉬礦床成礦巖體是侵入于志留系—三疊系碎屑巖的花崗閃長斑巖和石英斑巖巖株,巖株在平面上呈不規則的橢圓形,剖面上呈75°左右傾角向北西傾斜。在花崗閃長斑巖和石英斑巖巖株中形成了斑巖型銅鉬礦,銅礦位于巖株上部和外緣,礦體連續,呈帽狀;鉬礦位于巖株中下部,規模大卻品位低,分布較為分散,呈枝杈狀分支復合,主要是沿隱爆角礫巖帶及裂隙帶產出。

丁家山斑巖銅礦床成礦巖體為花崗閃長斑巖以及石英閃長玢巖?；◢忛W長斑巖在平面上呈長橢圓形,巖體北側與志留系砂頁巖呈侵入接觸,南側為斷層所破壞,上部與古近系砂礫巖呈斷層接觸[6]。在丁家山、列石山花崗閃長斑巖中形成了斑巖型銅礦化。石英閃長玢巖主要以巖脈群產出在志留系砂頁巖中的裂隙帶內,蝕變礦化強烈,形成了次生氧化富集銅礦體。

武山銅礦床與城門山銅礦床成礦條件相似,成礦巖體為花崗閃長斑巖巖株,巖株內除了圍巖捕虜體具有矽卡巖型銅礦外,無斑巖型銅鉬礦,僅沿網狀細脈裂隙發育斑巖鉬、銅礦化。

2 成礦巖石特征

2.1 巖體侵入期次

據區內巖漿巖地質和同位素年齡資料[7-9],可將巖漿侵入活動劃分為兩期[10]:燕山期和喜山期,其中燕山期無論侵入規模、強度,還是成礦作用都占主導地位,主要礦床的成礦巖體均為燕山期的淺成—超淺成多次侵入的復式雜巖體。2014年,在武山礦區實施的接替資源勘查工作中,獲得武山花崗閃長斑巖的5個鋯石U-Pb年齡為(145.1±0.7)Ma,(146.1±0.7)Ma,(145.6±0.8)Ma,(144.4±1.3)Ma和(145.8±1.1)Ma,與原勘探資料數據吻合。

巖體主要巖石活動期見表1。

據野外及鏡下觀察不同巖性的穿插、包裹關系等資料,總結出如下關系:

表1 九瑞主要斑巖銅鉬礦床巖體活動期及同位素年齡

城門山礦床花崗閃長斑巖與志留系、上泥盆系碎屑巖及中石炭系、二疊系、三疊系碳酸鹽巖地層呈侵入接觸,接觸帶因巖漿沿圍巖層間或者構造破碎帶貫入,形成復雜的枝狀接觸帶,圍巖捕虜體多,但未見其他侵入巖角礫。石英斑巖穿切花崗閃長斑巖,并含較多花崗閃長斑巖殘留體。在石英斑巖侵入之后有較強烈的地下隱爆作用,形成區內各類爆破相巖石,局部見有呈脈狀熱液注入角礫巖貫入花崗閃長斑巖中。

丁家山礦床及外圍鉆孔中見有如下穿插關系:在葉家垅花崗閃長斑巖中見有石英閃長玢巖的角礫以及石英閃長巖捕虜體,說明花崗閃長斑巖形成晚于石英閃長玢巖和石英閃長巖。據洋雞山坑道資料,礦區同樣存在隱爆角礫巖,隱爆角礫巖中見有石英閃長玢巖的角礫巖和石英閃長玢巖中見有石英閃長巖的捕虜體,由此證明本區巖體的侵入順序是:石英閃長巖—石英閃長玢巖—花崗閃長斑巖—爆破角礫巖。

武山礦床花崗閃長斑巖主體呈巖株狀侵入于二疊系—三疊系碳酸鹽地層中。接觸帶形態比較復雜,與圍巖接觸處常有不規則狀巖枝沿層間裂隙伸入圍巖。石英閃長玢巖呈脈狀穿插花崗閃長斑巖主體及周圍地層中,寬度一般為0.1～0.5 m,煌斑巖脈比較發育,多分布于主巖體接觸帶附近及層間裂隙帶中,局部可見切割礦體。

綜上,將區內與斑巖礦床成礦有關的巖體侵入—隱爆活動分為燕山早晚兩主期。巖漿巖侵入具有共同特點,都是燕山早期多次侵入,晚期再經歷一次大的侵入活動,侵入巖漿帶來的巨大高溫高壓,使原來不穩定的雜巖體發生再次沸騰、爆破形成隱爆角礫巖。沸騰作用在九瑞斑巖銅鉬礦成礦過程中發揮了重要作用[11]。很顯然,第一,多期次的巖漿侵入是對巖體進行多次熱液疊加成礦,成礦元素的來源更充足,對斑巖型銅鉬礦品位變富起到了作用;第二,隱爆角礫巖帶對于成礦元素在巖體內部聚集起到了很好的導礦、容礦作用。

2.2 巖石學特征

對區內斑巖體主要巖石進行礦物定量統計,并投影到中酸性侵入巖巖石分類圖解上(圖2)。

圖2 成礦巖體巖石QAP圖解Fig.2 QAP scheme of metallogenetic magmatite①.丁家山石英閃長巖;②.丁家山花崗閃長斑巖;③.城門山花崗閃長斑巖;④.城門山石英斑巖;⑤.武山花崗閃長斑巖;⑥.武山石英閃長玢巖。

據投影點位置及野外和鏡下鑒定資料,與斑巖體中銅鉬礦床具有緊密關系的花崗質巖石主要為鈣堿性系列,其次是堿性。其中包括:花崗巖類、二長花崗巖類、花崗閃長巖類、二長閃長巖類、閃長巖類。并且堿性花崗質巖石與斑巖型鉬礦有關,如城門山礦床石英斑巖與鉬礦的空間、時間關系密切。

可見多次巖體侵入活動,由早至晚主要巖石類型從石英閃長玢巖—花崗閃長斑巖—石英斑巖方向演化,主要造巖礦物石英、鉀長石含量不斷增加,伴隨這一演化趨勢,巖體的含礦性也發生相應變化:Cu-Mo。

2.3 巖石化學特征

區內與斑巖銅鉬礦床有關的巖體巖石硅酸鹽分析資料列于表2。

SiO2含量60.98%～73.57%,CaO含量1.1%～2.45%,Na2O含量0.51%～3.70%,K2O含量2.25%～7.79%,屬鈣堿性—堿鈣性巖系,從早至晚隨著結晶分異作用的增強,巖漿從富Fe、Ca向富Si、K方向演化。

與礦化有關的花崗質巖石的化學成分以SiO260%～67%為主,主要成礦元素為銅;其次化學成分SiO2為73%的石英斑巖,主要成礦元素為鉬礦。巖石化學從中酸性至酸性,相應的礦石建造為Cu-Cu(Mo)。

3 圍巖蝕變

3.1 蝕變特征

按照空間關系,各礦床巖體內多以巖體中心向外形成環狀蝕變分帶。城門山、武山礦床環狀蝕變分帶明顯,與成巖溫度以及多次侵入活動有關。其中(由內向外)城門山礦床蝕變帶:鉀長石—石英化帶→黑云母—鉀長石化帶→泥化—絹云母化帶;武山礦床蝕變帶(據最新深部鉆探資料):鉀長石—硅化帶→沸石—鉀長石化帶→綠泥石—絹云母化帶。而丁家山礦床由于花崗閃長斑巖呈長橢圓狀,蝕變在一定的范圍具有環狀分帶性,同樣受多次侵入活動及圍巖影響,形成帶狀綠泥石—綠簾石化帶(深色)→硅化—絹云母化—高嶺土化帶(淺色)蝕變。

表2 成礦巖體巖石化學成分表[12]

從垂向上,成礦斑巖體的蝕變同樣具有一定的分帶特征。以武山巖體中心部位的花崗閃長斑巖標本為例,新鮮的花崗閃長斑巖為含黑云母花崗閃長斑巖(圖3-a)。觀察到的蝕變主要為鉀化蝕變,從淺部到深部依次為:弱黑云母化(圖3-b),黑云母+硬石膏化(圖3-c),強黑云母化(圖3-d),最深部為強烈的硅鉀化,表現為密集的石英脈和鉀長石化。

按照蝕變期次,礦床圍巖蝕變分早、中、晚期。早期蝕變包括鉀硅酸鹽交代巖、鉀質角巖和部分鎂—鈣矽卡巖;中期蝕變包括絹英巖、黃鐵絹英巖、青磐巖和矽卡巖;晚期蝕變包括中度—深度泥英巖、濁沸石—硫酸鹽交代巖等。

圖3 花崗閃長斑巖內垂向蝕變分帶特征Fig.3 Vertical alteration zonality of granodiorite-porphyrya.新鮮的黑云母花崗閃長斑巖;b.弱鉀化(黑云母化)花崗閃長斑巖;c.鉀化+硬石膏化花崗閃長斑巖;d.強烈鉀化(黑云母化)花崗閃長斑巖;其下為鉀硅化帶。

3.2 蝕變與礦化的關系

蝕變與礦化是同一巖漿殘余溶液作用于圍巖的不同產物,兩者空間上密切,時間上相近,有著密切的內在聯系。區內花崗閃長斑巖巖漿—熱液活動期與銅(硫)礦有關的蝕變有矽卡巖化、硅化、綠泥石化;石英斑巖巖漿熱液活動期與鉬(銅)礦有關的蝕變主要是鉀長石化、硅化。

3.2.1 矽卡巖化

矽卡巖化與礦化關系最明顯的特征是矽卡巖與金屬硫化物在空間上的重合,本區矽卡巖體基本上就是礦體,這種空間上依存的原因主要是:①矽卡巖具有不穩定性和高孔隙度(中細粒結構)以及性脆易碎等特點,而有利于成礦溶液進行充填交代。②區內矽卡巖主要由鈣鐵石榴石組成,可提供黃銅礦沉淀所需銅的濃度,而有利于黃銅礦沉淀富集。

由于城門山、武山礦床巖體圍巖多為碳酸鹽巖,矽卡巖化只是局部發生于巖體內帶,其他多傾向于發生在外接觸帶,更多的歸為矽卡巖型礦床。而丁家山礦床圍巖為性質穩定的砂巖系,矽卡巖化發生于內帶,形成了丁家山斑巖型銅礦。

3.2.2 鉀長石、硅化

事實上,廣泛發育鉀長石化、硅化蝕變的城門山、武山礦床均具有鉬礦化,且城門山礦床形成了較大鉬礦體。而丁家山礦床則零星出現鉬礦化。

4 礦化富集作用

斑巖型礦床的礦化作用按成因分為表生富集作用及內生富集作用。

4.1 表生富集作用

表生富集作用,主要為次生富集作用。其可使斑巖銅礦石品位得到進一步富集而成為具有重大經濟意義的富礦。次生富集帶多數是形成高品位的輝銅礦礦層,開采經濟價值巨大。

次生富集主要發生在潛水面以下的側向流動帶。從硫化物礦床的氧化帶中淋濾出來的某些金屬硫酸鹽溶液,當滲透到潛水面之下流動帶的還原環境中,便以交代原生硫化物的方式生成新的次生硫化物。當硫酸銅溶液交代原生礦石中的硫化物時,便可產生輝銅礦、銅藍等次生礦物。當發生地殼抬升運動,潛水面相對下移,則在新的潛水面之下繼續形成新的富集作用,而原先的富集帶中的輝銅礦等發生氧化,可進一步形成氧化銅等品位較高的礦物,使得礦床整體的次生富集帶加厚。

武山礦床目前巖體內鉆探最深達到1 200 m標高,礦化蝕變效果明顯。以該鉆孔為例,圖4為武山成礦斑巖體中該鉆孔樣品的Cu、Mo元素品位隨著標高變化(星散)圖。

據該星散圖,武山礦床斑巖體內銅鉬元素品位變化與城門山很相似,在標高0～-60 m為斑巖型銅礦次生富集帶,-200 m及-400 m有一個富集帶,為矽卡巖型銅礦體,該處矽卡巖推測為斑巖中的灰巖捕擄體,經熱液交代作用形成,因此,斑巖中灰巖捕擄體也是另一個銅礦富集地帶;就該鉆孔資料,鉬礦往下有變富的趨勢,仍需資料來探明鉬礦富集狀態。

燕山期成礦之后,花崗閃長斑巖相比石英斑巖、石英閃長玢巖更易遭受風化剝蝕,早期形成的次生富集帶會一直跟著花崗閃長斑巖一起剝蝕流失,直到下部的石英斑巖(石英閃長玢巖)出露地表,剝蝕速度才變緩[13],這時殘留在地表的次生富集帶會被氧化,形成現在的鐵帽,之后再形成現在的地表下部輝銅礦礦層。加之,區內成礦期后大地構造穩定,地下水位變化穩定,因此造成次生富集帶形成時間較短,厚度較小,賦存位置也多在近地表位置。

圖4 武山斑巖銅鉬礦床垂向品位變化(星散)圖Fig.4 Vertical grade change curve of the porphyry copper and molybdenum deposit in Wushan

總之,次生富集作用對九瑞斑巖銅鉬礦床的品位加富、規模擴大起到了一定的作用。

4.2 內生富集作用

張洪濤等(1991)認為,斑巖型礦床成礦作用的必要條件為淺部環境與深部巖漿房長期的溝通,潛水巖漿爆發火山—次火山作用是成礦機制的重要補充[14]。據最新城門山采場斷面局部見有含石英鐵質碳酸巖,處于城門山成礦斑巖體中淺部邊緣部位。該巖石表面具有葡萄狀構造和次火山巖的特征。因無直接證據證明城門山斑巖體侵入之前發生過火山噴發作用,因此筆者認為,該類巖石與斑巖礦床“二次沸騰”作用有關。

巖漿巖類上升和侵位均是從熔融體的初始底辟拆離和上升開始的。當底辟上升到中部地殼時可能會截斷殼內走滑斷層帶而形成拉長的深成巖體,并會在晚期產生氣球狀膨脹作用;當底辟上升至中部地殼鏟狀拉伸斷層或剪切帶時往往形成鏟狀巖席,從而形成假火山口及假火山作用。結晶的富水巖漿中可以產生很高的內部剩余壓力,導致二次沸騰,在壓力較小的淺成—超淺成環境下,結晶外殼內壓ΔV必然增大,產生爆破。對礦化最有利的就是整個過程中由于爆破形成了角礫巖,角礫巖分布地段,正是銅鉬礦石的主要堆積空間。

多處成礦斑巖體內發現的隱爆角礫巖正是受該爆破作用形成而導致了礦產的內生富集,在深部形成了多段銅鉬礦體。

5 結語

(1) 成礦斑巖體具有良好的區域引張環境,緊靠北西西向長江深大斷裂帶,處于城門山、武山—赤湖—丁家山和豐山洞—東雷灣三個巖基構成的緊靠北西西向深大斷裂的巖漿巖帶,或該巖漿巖帶以東區域的斑巖體具有很好的區域構造環境,成礦物質來源豐富。

(2) 斑巖體為多期次侵入的酸性巖漿巖,與斑巖型銅鉬礦床具有緊密關系的花崗質巖石主要為鈣堿性系列,堿性花崗質巖石如石英斑巖與斑巖型鉬礦的礦化富集緊密相關。

(3) 鉀長石化、硅化作為巖體內高、低溫蝕變,直接反映了成礦所需的溫度和壓力條件,而且該蝕變帶與礦化富集帶在空間高度一致。

(4) 斑巖銅鉬礦在成礦斑巖體中具有礦化富集規律。斑巖銅礦分布在花崗閃長斑巖、石英斑巖淺部及邊部,原生礦體及礦化斑巖經表生作用而使銅進一步富集,銅(鉬)礦化主要以含銅(鉬)石英細脈形式產出,常有浸染狀黃鐵礦相伴生,礦化受方向性不明顯的微細成巖裂隙控制。而深部,隱爆角礫巖作為多期次巖漿侵入的產物,成為礦體容礦場所,為深部銅鉬礦的直接礦化富集地帶。

九瑞乃至長江中下游成礦帶其他斑巖體內礦產勘查過程中,對具有上述特征的成礦斑巖體及相應的礦化特征,應給予充分的重視和研究。

致謝:本文在編寫修改過程中得到了曹曉明教授級高級工程師、周賢旭高級工程師的幫助,在此一并致謝。

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(責任編輯：于繼紅)

Characteristics and Inner Mineralization Enrichment Regularityof Metallogenic Porphyry in Jiurui Area

GAO Ren, LI Xuhui, ZHOU Xuanfei, FU Bin, CHEN Tiandi, ZHA Zhiqiang

(NorthwestJiangxiGeologyTeam,JiangxiBureauofGeologyandMineralResources,Jiujiang,Jiangxi332000)

The research and prospecting of porphyry copper and molybdenum deposit within the total Jiurui area is few.The mineralization is controlled by the factors such as secondary enrichment zone,quartz veinlet and hydrothermal breccia.The paper summarizes the characteristics and metallogenic geological conditions of Jiurui copper and molybdenum deposit,points out the mineralization enrichment regularity in porphyry.This study provide investigative basis for further exploration in Jiurui area.

enrichment regularity; copper and molybdenum; porphyry; Jiurui

2015-07-22;改回日期:2015-10-27

高任(1990-),男,工程師,地質礦產勘查專業,從事地質礦產勘查及礦床研究工作。E-mail:gr_ren@163.com

P618.41; P618.65

A

1671-1211(2016)02-0171-06

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.02.008

數字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160303.1056.012.html 數字出版日期:2016-03-03 10:56