安徽宣城獅子山銅(鉬)礦床地質特征及成因

馮庭錄 劉 靜 李 凱 黃 濤 段百麒 鮑 雷 呂 呈

(安徽省地質礦產勘查局322地質隊)

宣城市獅子山銅(鉬)礦床位于長江中下游成礦帶南東部，地層主要為志留系之上的陸源碎屑沉積巖及海相碳酸鹽地層，燕山期眾多中酸性巖體呈巖珠狀侵入地層，在地層與巖體接觸帶附近形成了較為廣闊的矽卡巖化帶。該區構造變形復雜，構造格架主要為復背斜及斷裂，成礦特征具有多樣性，成礦地質條件優越，找礦潛力較大，找礦成果豐富，各類金屬礦床(點)多達20余處。為進一步指導該區找礦工作，本研究通過討論獅子山銅(鉬)礦床成礦地質背景及礦床地質特征，對礦床成礦作用及成因進行梳理。

1 區域成礦地質背景

研究區在大地構造位置上位于揚子陸塊北緣、下揚子臺坳南緣與江南古陸北緣的交接部位[1]，溧水火山巖盆地南緣，長江下游深斷裂帶之南東，江南深斷裂的北緣[2]，貍頭橋對沖體北部(圖1)，貍橋—敬亭山復背斜北部，屬于長江中下游成礦帶的南外帶，也稱為江南過渡帶[3-4]。

1.1 地層巖性

研究區地層由老至新分別有早志留世高家邊組(S1g)砂質頁巖，中志留世墳頭組(S2f)石英砂巖，晚志留世茅山組(S3m)石英砂巖，晚泥盆世五通組(D3w)石英砂巖，中石炭世黃龍組(C2h)灰巖，晚石炭世船山組(C3c)灰巖，早二疊世棲霞組(P1q)灰巖，早二疊世孤峰組(P1g)硅質頁巖夾粉砂巖，晚二疊世龍潭組(P2l)砂、頁巖，晚二疊世大隆組(P2d)硅質頁巖，早三疊世殷坑組(T1y)鈣質頁巖夾灰巖，早三疊世和龍山組(T1h)條帶狀灰巖，早三疊世南陵湖組(T1n)瘤狀、蠕蟲狀灰巖，晚侏羅世中分村組(J3z)凝灰巖、安山巖，晚白堊世宣南組(K2x)粉砂巖，第四系(Q)。

圖1 獅子山銅(鉬)礦床大地構造位置

1.2 構 造

1.2.1 褶皺構造

研究區褶皺呈線狀分布，背斜緊密，向斜開闊，構成了隔檔式褶曲。貍橋—敬亭山復背斜包括新河莊斜歪背斜、昆山復向斜。復背斜軸部位于北山—貍橋一線，軸向45°～65°，核部較窄，主要為志留系高家邊組或墳頭組，軸面傾向SE，北西翼地層為志留紀墳頭組—三疊紀南陵湖組，巖層均傾向NW，傾角一般為75°～85°；南東翼地層出露較全，志留系—三疊系均有出露，巖層均傾向SE，傾角較北西翼變緩。區域構造線方向為NE—NNE向，呈略向南東凸狀的弧形(圖2)。

1.2.2 斷裂構造

研究區斷裂構造十分發育，主要為燕山期形成的一系列縱、橫和斜交斷裂，將區域分割成若干菱形斷塊，制約著區域內巖漿活動及相關礦產的分布。按走向劃分，主要有走向NNE、NWW、NW 3組。NE向深大斷裂為江南深斷裂，自涇縣章渡、經敬亭山南側、南漪湖沿NE向貫穿全區，至江蘇東壩一線，斷裂兩側褶曲形態、志留系和泥盆系沉積物厚度、巖相、生物群等均有明顯差異，且沿斷裂帶斷續分布火山巖。

1.2.3 逆沖推覆構造

研究區推覆構造屬于茅山推覆構造的一部分，在區內北部高淳區花山礦區表現得極為明顯，三疊系呈疊瓦狀逆沖推覆于二疊系之上[5]，在區內主要表現為背斜西翼地層倒轉以及沿褶皺軸向發育的一系列縱斷層及其錯動、褶皺組成的地層層間滑動等。貍橋鎮神仙洞景區見晚泥盆世五通組(D3w)超覆于中生代晚白堊世宣南組(K2x)之上(圖2)。此外，在宣城市硤石山地區也可見志留系推覆于晚白堊世七房村組之上，造就了目前所見推覆現象的構造運動可能主要發生于燕山晚期—喜山期[6]。

1.3 巖漿巖

研究區巖漿巖主要有昆山黑云母輝石閃長巖、馬山埠花崗閃長斑巖體；脈巖主要有斜長細晶巖、閃斜煌班巖以及蝕變二長斑巖脈。

1.4 區域礦產

研究區共有各類金屬礦床(點)近20處，其中大型銅金礦床1處，多以中小型矽卡巖型礦床為主，如獅子山銅礦床、魏墩Pb-Zn礦、馬山埠Pb-Zn礦床、馬尾山硫鐵礦床、銅山—蕎麥山Cu-Mo-Fe-S礦床、塔山錳礦床、劉家山矽卡巖型硫鐵礦床等。此外，近年來在該區北側茶亭發現了1處斑巖型Cu-Au礦床，該礦床目前處于普查階段，預期儲量可達大型以上[1]。

圖2 宣城市貍橋鎮神仙洞推覆構造特征

2 礦區地質特征

2.1 地 層

礦區地層主要有晚泥盆世五通組(D3w)石英砂巖；早石炭世高驪山組(C1g)砂巖；中石炭世黃龍組(C2h)灰巖；晚石炭世船山組(C3c)灰巖；早二疊世棲霞組(P1q)灰巖、孤峰組(P1g)硅質頁巖夾粉砂巖；晚二疊世龍潭組(P2l)砂、頁巖，大隆組(P2d)硅質頁巖；早三疊世殷坑組(T1y)鈣質頁巖夾灰巖，和龍山組(T1h)條帶狀灰巖，南陵湖組(T1n)瘤狀、蠕蟲狀灰巖(圖3)。

圖3 獅子山礦區地質特征

2.2 構 造

2.2.1 褶皺構造

礦區位于新河莊背斜南東翼，區內為一單斜構造，背斜全長18 km，軸向NE40°～55°，軸面傾向SE，傾角78°。核部地層為志留系，翼部地層由泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系組成，南東翼地層走向NE35°，傾向SE，傾角20°～50°，淺部陡、深部緩。

2.2.2 斷裂構造

礦區斷裂構造發育，按其與褶皺軸的關系，可分為縱斷層和橫斷層，橫斷層切割縱斷層，縱斷層或走向斷層呈組出現，一系列近似平行的逆掩斷層構成的逆沖推覆構造為礦區主要的導巖、導礦構造。

(1)縱斷層(推覆構造)。礦區推覆構造由F1、F2、F3等縱斷層組成，斷層分布于褶皺翼部。斷層近NNE走向，傾向SE。斷層大體順層分布，呈舒緩波狀，局部地段與地層走向斜切，斷層具有壓扭性特征，屬逆掩斷層，成組出現，具有疊瓦狀構造特征且形成推覆體。該推覆構造控制了礦區主礦體，且推覆體造成的圈閉環境為富礦體的形成提供了良好的儲礦空間。

(2)橫斷層。區內橫斷層發育，主要為F4、F5、F6、F7等斷層。橫斷層多垂直分布于褶皺翼部，走向多呈NW向，傾角較陡，傾向略有變化，但以NE向為主，沿斷層出現較多角礫巖，角礫呈棱角狀或次棱角狀，大小不一，礫徑一般為0.5～5 cm，局部達20 cm以上，由硅、鐵、泥質膠結，具有張性或張扭性[7]。

2.3 巖漿巖

礦區內巖漿活動強烈，為燕山晚期侵入巖，巖性為輝石閃長巖及石英閃長巖。輝石閃長巖侵位于昆山一帶，呈NNW展布，出露面積為12 km2。巖體內部多為圍巖捕虜體和殘留項蓋。巖體的主體巖石為黑云母輝石閃長巖，呈灰綠色，中細粒半自形粒狀結構。礦物類型主要為長石(78%)，輝石(8.5%)，黑云母(8.5%)及微量磁鐵礦、綠泥石、磷灰石等，礦物粒度一般為0.5～0.8 mm，大者可達2～3 mm。輝石閃長巖與圍巖同化混染作用十分強烈，致使巖體成分變化極大，出現多種巖石類型，如輝石正長巖及二長巖等。在巖石中還出現鈣鐵輝石、石榴石等變質礦物。石英閃長巖呈灰白色、淺黃褐色，半自形細—中粒結構，塊狀構造。巖石主要由斜長石(70%)、角閃石(8%)、石英(10%)、鉀長石(3%～5%)、黑云母(<2%)等組成，副礦物主要為榍石、磷灰石、磁鐵礦和鋯石，分布于輝石閃長巖的邊部。

2.4 礦區變質作用

礦區變質作用主要分布于輝石閃長巖與圍巖的接觸帶上，變質作用主要為熱接觸變質作用和接觸交代變質作用2類。熱接觸變質作用根據巖性不同其變質產物也不同，三疊系灰巖和棲霞灰巖變質為大理巖，石英砂巖變質為石英巖，龍潭組砂、頁巖則變質為絹云母、堇青石角巖或角巖化頁巖。接觸交代變質作用主要分布于三疊系灰巖與輝石閃長巖的接觸帶上，形成貫穿礦區南北的矽卡巖帶(圖4)。矽卡巖帶長2 200 m，寬100～500 m。矽卡巖自內向外大致可分為矽卡巖化閃長巖→透輝石、石榴石矽卡巖→透輝石化大理巖→大理巖。矽卡巖中見有較強的銅鉛鋅鉬礦化，是區內礦床的主要賦存層位。

圖4 坑道內的條帶狀矽卡巖

3 礦床地質特征

3.1 礦體特征

礦區共有銅礦體6個，銅金礦體2個，鉬礦體1個。礦體皆賦存于矽卡巖中，受矽卡巖控制。

Ⅰ#銅礦體走向NNE6°，傾向SE，傾角30°，走向長100 m，賦存標高-120～-162 m，延伸80 m，礦體視厚度2.00 m。Ⅱ#銅礦體走向NNE6°，傾向SE，傾角69°，走向長100 m，賦存標高120～7 m，延伸120 m，礦體視厚度1～3 m。Ⅲ#銅礦體走向NNE6°，傾向SE，傾角69°，走向長100 m，賦存標高124～-3 m，延伸135 m，礦體視厚度1～3 m。Ⅳ#銅礦體走向NNE6°，傾向SE，傾角69°，走向長100 m，賦存標高130～93 m，延伸40 m，礦體視厚度3.00 m。Ⅴ#銅礦體走向NNE6°，傾向SE，傾角45°，走向長100 m，賦存標高99～70 m，延伸40 m，礦體視厚度2.00 m。Ⅵ#銅礦體走向NNE6°，傾向SE，傾角45°，走向長100 m，賦存標高107～79 m，延伸40 m，礦體視厚度2.40 m。礦體形態均為透鏡狀(圖5)。

1#銅金礦體走向NE30°，傾向SE，傾角變化大，走向控制長度125 m，賦存標高25～5 m，延伸105 m，礦體視厚度3.2～4.5 m。2#銅金礦體走向NNE6°，傾向SE，傾角41°，走向控制長度50 m，賦存標高25～5 m，延伸105 m，礦體視厚度1.5 m。

區內鉬礦體走向NNE6°，傾向SE，傾角41°，走向長100 m，賦存標高50～2 m，延伸73 m，礦體視厚度1.62 m。

圖5 獅子山銅礦9#線剖面

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石物質成分

3.2.1.1 銅礦石

礦區內銅礦石自然類型可分為硅灰石斑銅礦礦石、矽卡巖斑銅礦礦石、方解石黃銅礦礦石3類。

(1)硅灰石斑銅礦礦石。金屬礦物以斑銅礦為主，斑銅礦呈他形粒狀，含量為8%～11%，斑銅礦生于脈石礦物間隙或沿裂隙、脈石礦物節理充填，斑銅礦可包裹并交代脈石礦物，構成包含結構和交代浸蝕結構；黃銅礦和輝銅礦晶粒較小，含量均為1%左右，可包裹于斑銅礦中，構成固溶體分離結構；黃銅礦和輝銅礦也生于斑銅礦外側，并自邊緣局部交代斑銅礦，構成交代浸蝕結構。金屬礦物生成順序位輝鉬礦-黃鐵礦-斑銅礦、黃銅礦、輝銅礦-黃銅礦、輝銅礦。脈石礦物主要為硅灰石(圖6)。

圖6 坑道內的硅灰石斑銅礦礦石

(2)矽卡巖斑銅礦礦石。輝鉬礦為片狀結構，斑銅礦(w(Cu)為4%～6%)、黃銅礦(w(Cu)為1%)、輝銅礦(w(Cu)為1%)均為他形粒狀結構；輝鉬礦生于透輝石、石榴石晶體間隙，可被透輝石、石榴石半包裹，斑銅礦可包裹并交代輝鉬礦，構成包含結構和交代浸蝕結構。局部見斑銅礦的集合體包裹并交代透輝石，構成假海綿隕鐵結構；黃銅礦和輝銅礦少部分包裹于斑銅礦晶體中，構成固溶體分離結構；黃銅礦和輝銅礦生于斑銅礦外側并局部交代斑銅礦，也在斑銅礦中沿微裂隙充填并局部交代斑銅礦，構成交代浸蝕結構。金屬礦物生成順序為輝鉬礦-斑銅礦、黃銅礦、輝銅礦-黃銅礦、輝銅礦。脈石礦物主要為透輝石、石榴石、方解石。

(3)方解石黃銅礦礦石。黃銅礦經化學試劑浸蝕后，顯示明顯的顆粒間線和內部環帶結構，黃銅礦含量為6%～8%，為半自形—他形粒狀結構，黃銅礦可分為2個世代，第1世代的黃銅礦結晶顆粒較小，粒度為0.02～0.2 mm，含量高；第2世代的黃銅礦生于第1世代黃銅礦集合體外側，結晶較大，粒度為0.1～1.0 mm。2個世代的黃銅礦結晶時間基本連續。2個世代的黃銅礦晶體中均分布有輝銅礦的小顆粒，構成固溶體分離結構，但第1世代黃銅礦中的輝銅礦含量稍高(1%～2%)。脈石礦物主要為方解石(圖7)。

圖7 坑道內的方解石黃銅礦礦石

3.2.1.2 鉬礦石

方解石輝鉬礦礦石的金屬礦物以輝鉬礦為主，輝鉬礦呈自形—半自形片狀結構，輝鉬礦沿微裂隙充填，并在微裂隙附近交代巖石(方解石)，另外在裂隙中偶見他形粒狀黃銅礦。脈石礦物為方解石(圖8)。

圖8 坑道內的方解石輝鉬礦礦石

3.2.2 礦石結構構造

(1)礦石結構。①自形晶結構，見于黃鐵礦、輝鉬礦、方鉛礦中，晶粒晶面平直，晶形完整；②半自形晶結構，區內閃鋅礦屬于半自形晶形結構；③他形晶結構，主要見于礦區的黃銅礦，所有晶面都不發育，無一定的形態；④填隙結構，黃銅礦、斑銅礦充填于石英裂隙中；⑤交代結構，黃銅礦交代黃鐵礦，褐鐵礦交代黃鐵礦，孔雀石交代黃銅礦等；⑥假象結構，見于氧化銅礦石，褐鐵礦呈黃鐵礦假象自形粒狀結構產出；⑦膠狀結構，見于氧化銅礦石，孔雀石呈膠狀產出。

(2)礦石構造。①浸染狀構造，輝鉬礦、黃銅礦呈浸染狀分布于矽卡巖中；②細脈狀構造，黃鐵礦、鉛鋅礦呈細脈狀產于銅礦石中；③團塊狀構造，黃銅礦、輝鉬礦呈小團塊狀分布于矽卡巖中；④皮殼狀構造，為氧化銅礦石特有，為強氧化帶孔雀石礦石構造；⑤多孔狀構造，多為褐鐵礦礦石，以孔洞發育為特征。

3.3 礦石類型

Ⅰ#銅礦體中的主要金屬礦物為黃銅礦、斑銅礦、閃鋅礦、方鉛礦，Cu、Pb、Zn品位皆滿足工業品位要求，故礦石自然類型為黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦礦石。Ⅱ#、Ⅲ#、Ⅳ#銅礦體中的主要金屬礦物為黃銅礦，礦石自然類型為黃銅礦礦石。Ⅴ#、Ⅵ#銅礦體中的主要金屬礦物為孔雀石，系原生黃銅礦氧化而成，礦石類型為氧化銅礦石。鉬礦體中主要的金屬礦物為輝鉬礦，礦石自然類型為輝鉬礦礦石。礦區銅礦體和鉬礦體皆賦存于矽卡巖中，并嚴格受矽卡巖控制，脈石礦物主要為石榴石、透輝石等矽卡巖礦物，區內銅礦體和鉬礦體的工業類型分別為矽卡巖型銅礦和矽卡巖型鉬礦。

4 礦床成因

4.1 成礦作用過程

綜合礦區礦物組成、礦石結構構造及主要金屬礦物與脈石的關系，該礦床可分為2個成礦期，4個成礦階段。

(1)氣成熱液期。①矽卡巖階段，該階段為矽卡巖礦物透輝石、石榴石等的形成時期，在礦區巖體周邊形成矽卡巖帶，同時伴生輝鉬礦生成，該階段為輝鉬礦的主要成礦期；②石英硫化物階段，早期含礦熱液由于溫度高、壓力大，不利于銅、鉛鋅礦形成，隨著溫度的降低，大量的黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等金屬硫化物沉積出，呈浸染狀、細脈狀、團塊狀分布于矽卡巖和閃長巖中；③碳酸鹽階段，該階段形成的礦物主要為方解石，其次有少量白云石，呈充填脈狀產于銅鉬礦體中。

(2)風化期。氧化作用階段，由于氧化作用，原生黃銅礦、斑銅礦、黃鐵礦等被氧化、淋濾，生成次生氧化銅礦石。

4.2 礦床成因

任何礦床的成礦過程都經歷了多個成礦期，在早期成礦作用的基礎上，后期的巖漿活動、變質作用或其他地質作用帶來新的成礦物質疊加其上，形成新的礦床[8]，根據礦床物質組合及其圍巖蝕變特征，礦床礦化作用雖有多期，但輝鉬礦、黃銅礦沉積主要在中高溫期，其生成深度為中淺深度，故礦床成因屬接觸交代—熱液矽卡巖型黃銅礦、輝鉬礦礦床。

一般來講，礦床的形成都有其特定的地質構造環境和具體的地質成礦作用[9]。研究區位于新河莊背斜翼部，其南為昆山復式向斜，區內斷裂構造發育，巖漿活動強烈。構造一方面提供了成礦物質的運移通道和沉積就位空間，對礦床就位與改造具有控制意義；另一方面可提供物質交換和運動的能量[10-11]。燕山晚期輝石閃長巖沿昆山一帶侵入成巖基本冷凝后，構造活動再次發生，礦產的形成和與分布受成礦物質條件、成礦構造條件的雙重制約[12]，深部殘余巖漿及其分泌出的氣液沿構造、接觸帶及其層間裂隙上升，與圍巖發生交代，形成矽卡巖，其后復有構造活動，此時深處的巖漿溫度下降，分泌出含礦熱液，沿再生或新生斷裂上升，充填交代形成礦體。研究區推覆構造發育，逆沖斷層大體順層分布，呈舒緩波狀，局部地段與地層走向斜切，斷層具有壓扭性，屬逆掩斷層，成組出現，具有疊瓦狀構造特征且形成推覆體。該推覆構造控制礦區主礦體，且推覆體造成的圈閉環境為富礦體的形成提供了良好的儲礦空間。成礦前的推覆構造(順層滑動、逆斷層等)以及沿推覆構造上侵的巖脈、巖株與圍巖的接觸帶為礦床的導礦、控礦構造。構造、圍巖、巖漿巖的復合因素為礦床的主要成礦條件，在有利的圍巖條件下，構造裂隙的發育程度以及次生富集現象是否發育，控制著礦體厚薄及品位的高低[13]。

5 結 論

(1)宣城市獅子山銅(鉬)礦床的成礦過程可分為矽卡巖階段、石英硫化物階段、碳酸鹽階段、氧化作用階段等4個成礦階段。礦床成因屬接觸交代—熱液型矽卡巖礦床。成礦條件為構造、圍巖、巖漿巖多因素復合成礦，其中構造在礦床形成過程中發揮了重要作用，疊瓦狀推覆構造控制著礦區主礦體，且推覆體形成的圈閉環境為成礦熱液提供了良好的儲存空間，有利于成礦物質的富集與成礦。目前鉆孔揭示礦床下部巖體與灰巖斷續出現，是否預示著存在與銅陵地區相似的“幾層樓模式”，需要進一步進行勘查研究，深部與逆沖推覆構造疊加的矽卡巖帶為礦床的找礦遠景區。

(2)研究區構造環境復雜，各類金屬礦床眾多，大多屬于矽卡巖型中小型礦床，在石炭系、二疊系灰巖與上升侵位巖體的接觸帶附近通常發生矽卡巖化，其與構造疊加部位為該區最有利的富集成礦部位，也是該區找礦標志層位。復背斜北西翼正在開展的茶亭銅多金屬礦普查工作已發現了1處大型斑巖型銅金礦床，成礦地質條件相似的復背斜軸部及南東翼是否也存在類似于茶亭的斑巖型銅金礦床或大型層狀矽卡巖型礦床成為目前該區找礦勘查研究的主要方向。