鄂東南豐山礦田控巖控礦斷裂及找礦預測

肖德長,華 二,陳 旭,孫 芳,蔣型義

(中國冶金地質總局 中南地質調查院,湖北 武漢 430081)

鄂東南地區位于長江中下游成礦帶的西段[1-2],是中國重要的鐵、銅、金等礦產資源開發基地。豐山礦田位于鄂東南地區東部,與贛西北地區相鄰,為長江中下游成礦帶的重要組成部分。自20世紀50年代末以來,歷經60余年的勘查,在豐山礦田探明了豐山大型銅礦、雞籠山大型金銅礦、李家灣中型銅金礦以及曹家山金礦、竹林塘金礦、張家灣銅礦等小型礦床。區內以往開展了大量的地質調查、礦產勘查、物化探等工作,積累了豐富的資料,其中對區內成礦巖體研究較多[3-11],對控礦構造的研究以接觸帶和褶皺為主,對斷裂的研究較為薄弱[12-16]。區內以往找礦預測局限于已知礦床深邊部[17-21],缺少對整個礦田的找礦預測研究。近年來很多找礦預測成果在勘查工作中得到驗證,如在曹家山金礦、豐山銅礦取得了較好的找礦效果[22-24],目前需要繼續開展找礦預測研究。本文在綜合研究豐山礦田地質、物化探成果資料的基礎上,對主要控巖控礦斷裂進行梳理、劃分,并對整個礦田開展找礦預測研究,指導區內找礦工作,以期在新一輪找礦突破戰略行動中取得重要成果。

1 區域地質背景

豐山礦田大地構造位置處于揚子板塊與華北板塊碰撞對接帶的長江中下游前緣短縮帶中部,北臨大別臺隆,南為江南臺隆與華南地槽褶皺系。區內構造具有多層次構造網絡的特點,其構造演化及其在中生代的構造格局,對成礦起到了決定性作用[25]。

晉寧期為本區基底構造的形成期,由一系列近EW向的線狀緊密褶皺和同方向的走向斷裂組成。寒武紀—三疊紀為蓋層發展階段,沉積建造以海相碳酸鹽巖、碎屑巖為主。印支期為區內蓋層構造的形成期,由于江南隆起向北往大別臺隆擠壓,在由南而北的推覆作用下,形成了一系列近EW、NWW向的復式褶皺,各褶皺相間排列,兩翼次級褶皺較發育,核部和核翼轉折端發育同方向的走向斷裂。燕山期是區內蓋層褶皺和斷裂的改造期,受太平洋板塊的俯沖作用,在近NWW向擠壓應力場條件下,印支期形成的近EW、NWW向走向斷裂發生張性改造,成為重要的控巖控礦構造,對區內銅、金礦的控制作用明顯。

2 礦田地質特征

2.1 地層

豐山礦田出露志留系—三疊系地層,其中志留系和泥盆系為一套砂質碎屑巖建造,石炭系、二疊系和三疊系以碳酸鹽巖建造為主(圖1)。區內主要銅、金礦均賦存于三疊系地層與花崗閃長斑巖體接觸帶或三疊系地層中。

2.2 構造

區內構造以緊密線狀褶皺為主,構造線呈NWW向。自北往南分布有富池—碼頭倒轉背斜、立頭復式倒轉向斜、楓林—下畈倒轉背斜等3個主體褶皺。其中立頭復式倒轉向斜兩翼均由若干次一級的倒轉褶皺組成,是本區最重要、最復雜的構造,區內主要銅、金礦均分布于此構造的軸部及其附近兩翼。區內斷裂主要是與褶皺伴生的順層走向斷裂,形成于印支期,經燕山期構造運動改造,成為巖漿巖、含礦熱液侵入與賦存的空間。

2.3 巖漿巖

區內巖漿活動強烈,以燕山期淺—超淺成侵入巖為主,形成封三洞、雞籠山、李家灣等中酸性小巖體群。巖漿巖大致呈NWW向帶狀分布,自北向南劃分為李家灣—周家灣、豐山—鄧家山、伍家壩—雞籠山、白果樹—坳背巖共4個巖漿巖帶,單個巖漿巖帶長5～7.5 km,斷續可見小巖體、巖枝、巖脈出露,巖漿巖帶間隔約1 km。由花崗閃長斑巖(主要巖性)、石英閃長斑巖、花崗斑巖、石英二長閃長斑巖、閃長斑巖、細晶巖等組成的復式巖體,侵位于三疊系大冶組、嘉陵江組碳酸鹽巖中。封三洞巖體和雞籠山巖體為主要兩個巖體,呈NW-NWW向展布,傾向SW,并向SE側伏,頂部向四周超覆侵入,呈上大下小的蘑菇狀。

3 礦田成礦特征

3.1 接觸交代(矽卡巖)型銅金礦

接觸交代(矽卡巖)型銅金礦為豐山礦田的主要成礦類型,分布于封三洞巖體、雞籠山巖體、李家灣巖體與三疊系碳酸鹽巖接觸帶,主要受接觸帶構造控制,典型礦體有豐山銅礦1、501號銅(鉬)礦體,雞籠山金銅礦1、2號金(銅)礦體,李家灣銅金礦Ⅰ、Ⅱ號銅(金)礦體。礦體規模較大,品位較富。礦石中金屬礦物以中溫硫化物礦物為主,主要有黃銅礦、黃鐵礦、斑銅礦、輝鉬礦、自然金等;非金屬礦物以中高溫矽卡巖礦物為主,主要有石榴子石、透輝石、硅灰石、方解石、白云石等。圍巖蝕變在接觸構造帶以矽卡巖化為特征,在外接觸帶以大理巖化為主。

3.2 斑巖型銅礦

斑巖型銅礦主要分布于封三洞巖體、雞籠山巖體的邊部,受隱爆角礫巖構造和微裂隙構造控制,典型礦體為豐山銅礦588號銅(鉬)礦體。礦體規模一般較小,品位較低。礦石以高溫礦物組合為主,金屬礦物有黃銅礦、黃鐵礦、輝鉬礦、磁鐵礦等;非金屬礦物有斜長石、鉀長石、石英、角閃石、黑云母、方解石、綠泥石等。黃銅礦等有用礦物呈細脈、細粒浸染狀分布于花崗閃長斑巖角礫巖中。圍巖蝕變以硅化、絹云母化、鉀化為特征。

3.3 熱液脈型金多金屬礦

熱液脈型金多金屬礦分布于封三洞巖體外接觸帶的大理巖中,主要受NWW向層間滑脫斷裂構造控制,典型礦體為豐山銅礦西部的柯家塘金多金屬礦體。礦體規模較小,品位較富,Au、Pb、Zn、Cu一般均可達工業品位。礦石以中低溫礦物組合為主,金屬礦物有方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、黃銅礦、毒砂、雄黃、自然金等;非金屬礦物有方解石、白云石等。圍巖蝕變以大理巖化、綠泥石化為特征。

3.4 微細浸染型金礦

也有學者稱之為遠端浸染型金礦[24]。分布于巖體遠端的三疊系薄層、層紋狀灰巖角礫巖、碎裂狀灰巖中,主要受滑脫斷裂構造控制,典型礦體為曹家山金礦Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號金礦體和竹林塘金礦體。礦石以低溫礦物組合為主,金屬礦物有黃鐵礦、自然金等,非金屬礦物有方解石、白云石、石英、伊利石、高嶺石等。圍巖蝕變以方解石化、硅化、高嶺土化、綠泥石化為特征。

4 控巖控礦斷裂

通過對區內巖漿巖產狀、上下盤地層層序、巖性特征及破碎帶特征進行梳理,劃定了13條控巖控礦斷裂(圖1)。根據斷裂產出地質條件、斷裂內賦存的巖體大小及其伴隨發生的成礦作用類型、礦產規模等,又將其分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等3個級別。

4.1 Ⅰ級斷裂

區內自北往南分布FⅠ-1、FⅠ-2、FⅠ-3、FⅠ-4共4條Ⅰ級斷裂,均屬區域主干逆沖深大斷裂帶伴生的次級大斷裂,走向NW,傾向SW,走向延伸長3～4 km。Ⅰ級斷裂是區內巖漿巖帶和主要巖體的控巖構造,也是主要礦床的控礦構造。

燕山運動期間,受區域近NWW向擠壓應力作用,印支期形成的近EW、NWW向走向斷裂被改造成張性斷裂,較大巖體、巖墻、巖枝沿規模較大的FⅠ-1、FⅠ-2、FⅠ-3、FⅠ-4斷裂侵入,自北而南形成李家灣—周家灣、豐山—鄧家山、伍家壩—雞籠山、白果樹—坳背巖等4個巖漿巖帶,主要巖體有李家灣巖體、封三洞巖體、雞籠山巖體、白果樹巖體。巖體經鉆探控制深度至-1 100 m標高,推測可延深至-1 500 m標高以下。

李家灣銅金礦主要銅(金)礦體賦存于FⅠ-1斷裂與上盤圍巖界面,即李家灣巖體南緣接觸帶;豐山銅礦主要銅(鉬)礦體賦存于FⅠ-2斷裂與上盤、下盤圍巖界面,即封三洞巖體南緣、北緣接觸帶;雞籠山金銅礦主要金銅礦體賦存于FⅠ-3斷裂與上盤、下盤圍巖界面,即雞籠山巖體南緣、北緣接觸帶。

4.2 Ⅱ級斷裂

區內自北往南分布有FⅡ-1、FⅡ-2、FⅡ-3共3條Ⅱ級斷裂,呈NW、近EW向分布,傾向SW、S,走向延伸長3.5～4.5 km。

在由南而北的推覆作用下,組成立頭復式向斜翼部的地層因巖性差異沿其界面發生滑動,形成Ⅱ級斷裂。其中FⅡ-1、FⅡ-3斷裂分別出露于立頭復式向斜北翼和南翼,沿泥盆系石英砂巖與石炭系白云質灰巖界面分布;FⅡ-2斷裂出露于立頭復式向斜南翼,沿二疊系頁巖與三疊系灰巖界面分布。Ⅱ級斷裂為巖脈侵入提供了通道和賦存空間,區內沿Ⅱ級斷裂零星見有規模較小的花崗閃長斑巖脈出露。

李家灣銅金礦北東的張家灣銅礦受FⅡ-1斷裂控制,賦存于泥盆系與石炭系的層間破碎帶中。在李家灣銅金礦北部大嶺一帶,沿FⅡ-1斷裂出露有金屬硫化物鐵帽。豐山銅礦開鑿的長江引水巷道也在該斷裂破碎帶見有脈狀、網脈狀黃鐵礦和黃銅礦分布。

4.3 Ⅲ級斷裂

區內自北往南分布有FⅢ-1、FⅢ-2、FⅢ-3、FⅢ-4、FⅢ-5、FⅢ-6共6條Ⅲ級斷裂,走向NW,傾向SW,走向延伸長2.5～5 km。

立頭復式倒轉向斜軸部及附近分布三疊系大冶組、嘉陵江組碳酸鹽巖,不同巖性段因厚度差異較大而容易沿其界面發生滑動,形成區內Ⅲ級斷裂。其中FⅢ-1、FⅢ-6斷裂分布于三疊系大冶組第二段與第三段界面;FⅢ-2、FⅢ-5斷裂分布于三疊系嘉陵江組第一段與第二段界面;FⅢ-3、FⅢ-4斷裂分布于三疊系嘉陵江組第二段與第三段界面。斷裂為巖脈侵入提供了通道和賦存空間,區內沿Ⅲ級斷裂見有大量花崗閃長斑巖脈出露。

區內Ⅲ級斷裂主要控制熱液脈型金多金屬礦和微細浸染型金礦。豐山銅礦西部的柯家塘金銀鉛鋅多金屬礦分布于FⅢ-2斷裂破碎帶中;曹家山金礦Ⅰ號金礦體分布于FⅢ-3上盤附近的地層中,Ⅱ、Ⅲ號金礦體分布于FⅢ-4下盤附近的地層中;竹林塘金礦分布于FⅢ-2上盤附近的地層中。

5 找礦預測

根據豐山礦田成礦地質條件、物化探異常特征,圈定了7個找礦靶區(圖1),從北向南依次為中嶺層控熱液型銅多金屬礦靶區(T1)、李家灣西矽卡巖型銅金礦靶區(T2)、李家灣矽卡巖型銅金礦靶區(T3)、曹家山西微細浸染型金礦靶區(T4)、豐山銅礦西部熱液脈型金多金屬礦靶區(T5)、豐山銅礦東部矽卡巖型銅礦靶區(T6)、白果樹矽卡巖型銅礦靶區(T7)。

5.1 中嶺層控熱液型銅多金屬礦靶區

該靶區位于豐山礦田北部,面積為1.0 km2,以尋找層控熱液型銅多金屬礦為主。區內從北往南出露志留系、泥盆系、石炭系、二疊系地層,位于立頭倒轉向斜北翼,分布有FⅡ-1斷裂,未見巖漿巖出露。

豐山礦田隸屬九瑞礦集區,九瑞地區分布有武山、城門山、丁家山、洋雞山等大型銅多金屬礦床及十多個中小型礦床,已探明銅資源儲量超過400萬t,其中產于泥盆系與石炭系不整合界面的銅金多金屬礦體占40%左右。本區沿泥盆系與石炭系地層界面分布有FⅡ-1斷裂,沿FⅡ-1斷裂見金屬硫化物鐵帽連續分布達1 200 m以上,豐山銅礦長江引水巷道在該斷裂破碎帶深部見到黃銅礦化,靶區東部外圍的FⅡ-1斷裂破碎帶中已發現張家灣銅礦,顯示出良好的礦化現象。區內深部可能存在隱伏巖體,具有尋找層控熱液型銅多金屬礦的潛力。

5.2 李家灣西矽卡巖型銅金礦靶區

該靶區位于李家灣銅金礦西部外圍,面積為1.0 km2,以尋找矽卡巖型銅金礦為主。區內出露地層為二疊系茅口組灰巖、龍潭組炭質頁巖、大隆組炭質頁巖夾硅質巖,三疊系大冶組第一—三段碳酸鹽巖,龍潭組、大隆組局部缺失。位于立頭倒轉向斜北翼,分布有FⅠ-3和FⅢ-1斷裂,FⅠ-3斷裂附近巖石蝕變較強,發育高嶺土化、綠泥石化、碳酸鹽化、矽卡巖化、大理巖化、蛇紋石化等蝕變。出露巖漿巖為花崗閃長斑巖脈,其中李家灣巖脈、撲虎嶺巖脈為主要巖脈。

與李家灣銅金礦礦體對應的Cu化探異常呈帶狀沿二疊系與三疊系地層界面(FⅠ-3斷裂)和李家灣巖脈往北西方向延伸至靶區內,在靶區內分布長620 m,寬約60 m,異常最大值為200×10-6～300×10-6。

本區緊鄰李家灣銅金礦北西,成礦有利地層大冶組第二段廣泛出露,FⅠ-3、FⅢ-1斷裂為花崗閃長斑巖上侵提供了通道,Cu化探異常明顯。近期在靶區東部發現了多個銅、金礦體,但控制程度較低,沿走向向西和沿傾向向深部均未完全控制。因此本區具有較好的矽卡巖型銅金礦找礦潛力。

5.3 李家灣矽卡巖型銅金礦靶區

該靶區位于李家灣銅金礦東部及外圍,面積為1.5 km2,以尋找矽卡巖型銅金礦為主,次為熱液脈型金多金屬礦。區內出露地層為二疊系茅口組灰巖、龍潭組炭質頁巖、大隆組炭質頁巖夾硅質巖,三疊系大冶組第一段—嘉陵江組第一段碳酸鹽巖,龍潭組、大隆組局部缺失(圖2)。位于立頭倒轉向斜北翼,分布有FⅠ-3和FⅢ-1斷裂。出露巖漿巖主要為李家灣巖體,分布有多條巖脈和多個小巖體,巖性為花崗閃長斑巖。

圖2 李家灣矽卡巖型銅金礦靶區地質簡圖

與李家灣巖體對應的磁異常呈長軸為NEE向的橢圓狀,長330 m,寬200 m,異常中心值為300 nT。區內Cu化探異常呈帶狀沿二疊系與三疊系地層界面(FⅠ-3斷裂)和李家灣巖脈分布,長約700 m,寬約200 m,異常最大值為200×10-6～300×10-6。李家灣巖體南部FⅢ-1斷裂附近分布有2個橢圓狀Cu化探異常,長約200 m,異常最大值達1 200×10-6～1 500×10-6。大面積分布近EW向帶狀的Au化探異常,異常中心值為20×10-9～40×10-9。

李家灣銅金礦南部Cu化探異常明顯,出露多個花崗閃長斑巖小巖體,深部可能存在規模較大的隱伏巖體,其與三疊系大冶組碳酸鹽巖接觸帶是尋找矽卡巖型銅(金)礦體的有利地段。李家灣銅金礦東部外圍Au化探異常規模大,強度較高,花崗閃長斑巖脈及角礫巖發育,具有尋找熱液脈型金多金屬礦的潛力。

5.4 曹家山西微細浸染型金礦靶區

該靶區位于曹家山金礦及西部外圍,面積為1.8 km2,以尋找微細浸染型金礦為主。區內出露地層為三疊系大冶組第四段—嘉陵江組第三段碳酸鹽巖。構造發育,從北往南依次分布立頭倒轉向斜及次級柯家塘倒轉背斜、竹林塘倒轉向斜,以及FⅢ-2、FⅢ-3、FⅢ-4斷裂。巖漿活動頻繁,花崗閃長斑巖脈發育。

本區磁法掃面成果顯示,磁異常與花崗閃長斑巖脈耦合較好,異常強度一般在50～200 nT之間。區內北部三疊系地層中,分布有走向NW、長約750 m、寬約50 m、異常中心值為200 nT的磁異常,推測深部存在隱伏巖體或巖脈。土壤掃面工作在區內圈定了3條Au次生暈異常,分布于嘉陵江組第二段—第三段地層中,走向與地層產狀一致,為近EW向,長650～1 000 m,寬140～270 m,異常中心值達40×10-9。

曹家山金礦近年的勘查工作探獲的Au金屬量達2.68 t,取得了較大的找礦突破,但已知礦體并未有效圈閉,深部及外圍尚有較大的找礦空間。靶區位于曹家山金礦及其往西走向延伸部位,褶皺、斷裂構造發育,巖漿活動頻繁,地層為微細浸染型金礦有利賦礦圍巖,分布有較好的Au次生暈異常,具有較好的微細浸染型金礦找礦潛力。

5.5 豐山銅礦西部熱液脈型金多金屬礦靶區

該靶區位于豐山銅礦西部,面積為0.8 km2,以尋找熱液脈型金多金屬礦為主。區內出露地層為大冶組第四段—嘉陵江組第三段碳酸鹽巖。主要構造有立頭倒轉向斜及次級柯家塘倒轉背斜、竹林塘倒轉向斜、仙人洞倒轉背斜、大垅倒轉向斜,以及FⅠ-2、FⅢ-2、FⅢ-3、FⅢ-4、FⅢ-5斷裂。巖漿巖有封三洞花崗閃長斑巖體的西段和花崗閃長斑巖脈。

土壤掃面工作在區內發現了較好的以Au、As、Sb、Ag、Cu、Pb、Zn為主的多元素組合異常,東自柯家塘,西到曹家山,南起封三洞巖體南緣,北至李家灣,呈NW向片狀、條帶狀展布。元素組合在東部以Cu、Mo、Au、Ag、Pb、Zn為主,次為As、Sb;往西以Au、As、Sb為主,次為Pb、Ag、Cu、Zn;由東向西總的變化趨勢為Cu、Mo異常由強變弱,Au、As、Sb異常則由弱變強。

以往在區內發現了柯家塘金銀鉛鋅多金屬礦體,近期勘查實施了少量鉆孔,亦揭露深部有金銀鉛鋅多金屬礦體,但整體而言,該區勘查程度低,尚有較大的找礦空間。本區位于立頭復式倒轉向斜軸部、封三洞巖體西端,斷裂及次級裂隙構造發育,為熱液脈型金多金屬礦提供了良好的通道和賦存空間,分布有較好的多金屬化探異常,具有較好的熱液脈型金多金屬礦找礦潛力。

5.6 豐山銅礦東部矽卡巖型銅礦靶區

該靶區位于豐山銅礦東部及南部外圍,面積為2.2 km2,以尋找矽卡巖型銅礦為主。區內出露地層為三疊系大冶組第三段—嘉陵江組第三段碳酸鹽巖,巖體附近-400 m標高以淺已角礫巖化(圖3)。位于立頭倒轉向斜核部,分布有FⅠ-1、FⅢ-4、FⅢ-5斷裂。巖漿巖主要為花崗閃長斑巖,屬封三洞巖體東段,巖體已角礫巖化。

據本區物探成果推測,在豐山銅礦東部-300～-500 m標高為碳酸鹽巖,淺部為封三洞主巖體向東超覆部分,深部可能存在自南東向北西侵入的隱伏巖體,傾向S,向SE側伏。豐山銅礦南部外圍推測具有規模較大的隱伏巖體與封三洞主巖體相連(圖4)。Cu次生暈異?；靖采w豐山銅礦東部,整體呈NWW向分布,異常值為80×10-6～3 000×10-6。

圖4 豐山銅礦東部矽卡巖型銅礦靶區B9線剖面圖

豐山銅礦近年在礦區東部獲得了很好的找礦成果,證實了深部存在隱伏巖體,新發現多個矽卡巖型銅鉬礦體,其中以J26號礦體最為厚大,鉆孔視厚度達60.5 m。豐山銅礦東部工作程度相對偏低,探礦工程稀疏,深部隱伏巖體分布特征有待探索;接觸帶及附近發現的多個礦體在剖面上均為單工程控制,有待追索控制。豐山銅礦南部外圍物探推測的隱伏巖體與封三洞主巖體相連,有待驗證;以往施工的鉆孔揭露有厚大的銅礦體,但礦體傾向(SW向)方向并未圈閉。因此該靶區隱伏巖體與圍巖接觸帶具有尋找厚大矽卡巖型銅礦體的潛力。

5.7 白果樹矽卡巖型銅礦靶區

該靶區位于雞籠山金銅礦南西約1 km處,面積為1.3 km2,以尋找矽卡巖型銅礦為主。區內出露地層主要為大冶組第一段—第三段碳酸鹽巖。構造主要有余家山倒轉向斜和FⅠ-4斷裂。巖漿巖為白果樹花崗閃長斑巖小巖體,走向與雞籠山巖體大致平行,間隔約1 km。

據磁法剖面工作成果,本區磁異常整體呈較為明顯的正負伴生特征,ΔT最大值為627 nT,最小值為-432.2 nT,整體走向NW,從北西向南東異常強度逐漸變強,范圍逐漸變大。推斷該磁異常為往NW側伏的隱伏小巖體引起,該小巖體產狀總體較陡,往SE方向逐漸變緩、增厚。

以往地質測量在雞籠山巖體西南側圈出長約600 m、寬80～100 m,呈NW-SE向延伸的硅化帶,結合物探異常特征,推測在雞籠山巖體西南側存在一個與雞籠山巖體大致平行、沿FⅠ-4斷裂侵入的隱伏巖體,稱之為第二巖體(帶),在該巖體與三疊系大冶組碳酸鹽巖的接觸帶,具有尋找矽卡巖型銅礦的找礦潛力。

6 結論

(1) 豐山礦田已探明2個大型礦床(豐山銅礦、雞籠山金銅礦)、1個中型礦床(李家灣銅金礦)和多個小型礦床(曹家山金礦、竹林塘金礦、張家灣銅礦等),成礦類型有接觸交代(矽卡巖)型銅金礦、斑巖型銅礦、熱液脈型金多金屬礦、微細浸染型金礦。

(2) 豐山礦田分布的主要控巖控礦斷裂有13條,其中Ⅰ級斷裂4條、Ⅱ級斷裂3條、Ⅲ級斷裂6條,均形成于印支期,為褶皺伴生的順層走向斷裂,經燕山期構造運動改造,成為巖漿巖、含礦熱液的侵入通道與賦存空間。

(3) 根據豐山礦田成礦地質條件、物化探異常特征,圈定了7個找礦靶區,指出了礦田進一步的勘查方向。