龍門山銅多金屬礦床成礦地質條件和控礦因素及其成因分析

鄒林，趙曉霞，劉忠法，張普斌，疏志明，鄭明泓

(1.有色金屬礦產地質調查中心，北京，100012；2.中南大學 地球科學與信息物理學院，湖南 長沙，410083；3.銅陵有色金屬集團控股有限公司，安徽 銅陵，244000)

安徽龍門山銅多金屬礦床位于長江中下游成礦帶安徽沿江地段，是貴池—安慶礦集區內著名的銅礦床。Pan等[1?11]在成巖機制、巖體地球化學、礦床地球化學、同位素年齡、流體特征、構造變形、控礦因素、成因分析等方面對礦集區進行了大量的研究工作，認為本區巖體是由深部巖漿經過結晶分異和同化混染聯合作用形成的，形成時代為136～147 Ma，巖體富堿富輕稀土元素；構造格局以北東向褶皺為主，具有多期次變形疊加和多類型構造組合的特征；礦體主要產于巖體與圍巖捕虜體的接觸帶中；主要礦床類型為矽卡巖型礦床。迄今為止，人們對礦集區的研究較多，而對本區龍門山銅多金屬礦床的研究較少。為了提高龍門山銅多金屬礦床的研究程度，本文作者在野外調研的基礎上，從地層、構造、巖漿巖與成礦的關系分析入手，開展了針對龍門山銅多金屬礦床成礦地質條件及關鍵控礦因素的研究工作，結合成礦物質來源、控礦構造、礦體形態、礦石組構、成礦作用及圍巖蝕變等方面的綜合分析，對龍門山銅多金屬礦床的成因進行探討，以便為進一步找礦提供理論依據。

1 礦區地質特征

龍門山銅多金屬礦床位于燕山早期月山巖體的北枝與三疊系中下統碳酸鹽巖的接觸帶中。成礦巖體為中淺成、中酸性閃長巖類組合，主要由閃長巖、石英閃長巖和鉀長閃長巖等組成，呈巖株、巖脈狀產出。礦體的產狀多傾向北西，傾角變化較大，為20°～50°；形態以透鏡狀、似層狀為主，沿走向具分叉現象。與成礦有關的地層主要為三疊系中統月山組(T2y)含薄層膏鹽白云質灰巖和下統南陵湖組(T1n)灰巖。控礦構造為接觸帶構造體系，主要礦石類型包括矽卡巖型銅礦石、矽卡巖型鐵礦石、脈型硫化物礦石等。巖石礦石結構主要有自形?半自形粒狀結構、它形粒狀結構、交代結構、共結邊結構等(圖1)。礦石構造主要有塊狀構造、浸染狀構造、脈狀及條帶狀構造等。圍巖蝕變包括石榴子石、透輝石、方柱石、綠簾石、綠泥石、蛇紋石等矽卡巖化以及大理巖化、角巖化、硅化、碳酸鹽化和高嶺土化等蝕變。根據礦物共生組合特征，本區成礦期次大致可分為矽卡巖期和硫化物期。其中矽卡巖期次以高溫氧化條件為代表，包括石榴子石—透輝石—方柱石矽卡巖階段、綠簾石—綠泥石—蛇紋石矽卡巖階段、磁鐵礦—鏡鐵礦階段共3個階段；硫化物期以中高溫還原條件為代表，包括磁黃鐵礦—黃鐵礦—石英階段、黃銅礦—斑銅礦—石英—絹云母—方解石2個階段。

2 成礦地質條件

2.1 地層及其與成礦的關系

礦區出露的地層包括二疊系上統龍潭組(P2l)炭質板巖和大隆組(P2d)薄層硅質巖、含結核大理巖、三疊系中統月山組(T2y)含膏鹽白云質灰巖、下統南陵湖組(T1n)灰巖以及上三疊統銅頭尖組(T3t)砂頁巖和炭質頁巖。區內礦床的產出與一定的地層層位有關，主要受控于三疊系月山組和南陵湖組地層。地層與礦體之間的這種空間關系并不完全是地層本身所造成，而主要是由于構造和巖體的侵位作用使得三疊系地層正好處于一種有利的空間位置。從地層的含礦性來看[12]，本區地層中成礦元素的含量與地層中礦體并沒有對應關系。從宏觀上來看，盡管礦體主要受控于三疊系地層，但地質調查結果表明：礦體主要產在閃長質巖體與三疊系碳酸鹽巖地層形成的矽卡巖接觸帶內及其附近，遠離接觸帶的地層中目前尚未見到工業礦體存在。本區三疊系地層化學性質活潑，容易分解，巖石性質較脆，特別是硅化后容易破裂而產生裂隙，因而滲透性增強，有利于含礦熱液流通及與有利圍巖產生接觸擴散交代和滲濾交代作用，為礦床的形成提供了有利的地層條件。二疊系上統龍潭組(P2l)碳質板巖和大隆組(P2d)薄層硅質巖由于滲透性差，對礦液起到了很好的屏蔽作用，有利于礦液的集中。由此可知：地層對成

礦的控制作用主要表現在以其有利的層位、巖性以及活潑的化學性質和屏蔽層效應來影響礦質的就位、沉淀和礦體的定位。

圖1 龍門山銅多金屬礦床典型巖石礦石結構Fig.1 Typical rock ore textures of Longmenshan Cu-polymetallic deposit

2.2 構造及其與成礦的關系

月山礦田總體構造格局表現為北東向褶皺和北東向、近東西向基底剪切帶復合的特點。近東西、北東向的基底斷裂帶不但控制了月山巖體的形態，而且是形成月山巖體的巖漿自深部母巖漿房上侵的通道。月山巖體位于百子山背斜的傾沒端[8]，北東向背斜的產出狀態對巖漿及其熱液的運移、沉淀以及富集作用控制明顯。

礦區內構造以小型斷裂為主，伴有多個很小的舒緩褶曲，褶曲構造為受巖漿巖侵入影響形成的同步褶曲，舒緩轉折，其中稍具規模且位于龍門山礦床上部的為鐵鋪嶺向斜，軸向北東，長約11.5 km，寬約1.2 km；斷裂構造主要有近南北向和北西向2組，距離礦床較近的有北西向斷層F4。

與成礦關系密切的構造主要為接觸帶構造體系，具體表現形式包括簡單接觸矽卡巖帶(超覆構造、凹部構造、捕虜體構造、波狀起伏界面、不規則界面等)、斷裂接觸矽卡巖帶以及層間破碎矽卡巖帶、層間滑脫矽卡巖帶等，總體傾向北西，傾角變化較大，多為30°左右。

接觸面產狀變化的部位有利于接觸交代作用的進行進而易于形成礦體，尤其是巖體超覆、凹部等接觸帶部位含礦熱液流動性差，熱量不易散失，更有利于接觸交代作用的進行，往往形成富礦體。在印支期區域北西—南東向應力場作用下，中下三疊統地層內部層間滑動、破碎及拉張現象明顯，形成層間破碎帶、層間滑脫帶及褶皺頂部附近的虛脫部位，為含礦熱液的沉淀、聚集提供了有利的容礦空間。此外，本區節理裂隙發育，有利于礦液的運移與接觸交代作用的發生，是本區脈狀礦體產出的有利容礦構造部位。

2.3 巖體特征及其與成礦的關系

2.3.1 巖石學及巖石化學特征

月山巖體主要由閃長巖、石英閃長巖和鉀長閃長巖等組成，多呈灰色、灰白色和灰綠色，具有中細粒半自形粒狀結構。造巖礦物以斜長石為主(50%～65%，質量分數，下同)，鉀長石含量相對偏高(8%～20%)，石英含量變化較大(2%～15%)；暗色礦物以角閃石為主(5%～15%)且含有少量的黑云母(≤3%)。巖體 SiO2平均含量為 58.37%，巖石總堿含量(K2O+Na2O)平均值為 7.31%，w(Na2O)/w(K2O)平均值為 1.54；堿度率平均值為2.00，里特曼組合指數(σ)平均值平均為3.50，基本上屬于一套中酸性鈣堿性侵入巖。

2.3.2 巖體地球化學特征

圖2 月山巖體稀土元素分布Fig.2 REE distribution of Yueshan rockbody

2.3.3 巖體與成礦的關系

現有礦體一般產于巖體與圍巖的接觸帶內及其附近，礦床的形成明顯與本區中酸性成礦巖體密切相關。

巖體的微量元素定量分析結果見表1。從表1可見：巖體中 Cu等成礦元素含量明顯高于維氏值，顯示出明顯的富集性；而在地層中 Cu等成礦元素含量均遠低于維氏值，表明本區成礦物質主要來源于巖漿。巖體與成礦關系密切，是礦區范圍內與燕山期中酸性巖漿侵入活動有關的成礦作用的成礦母巖。

H-O同位素結果顯示：成礦流體以巖漿水為主晚期有大氣水加入[14?15]；鉛同位素結果表明：本區成礦物質絕大部分來自于巖漿[14,16]；鋯石U-Pb法測定的成巖年齡為(138.7±0.5)Ma[4]，Re-Os法測定的成礦年齡大致為131 Ma[17]，成礦時間稍晚于成巖活動時間。同位素測試結果顯示燕山早期中酸性巖漿侵入活動與成礦作用關系密切，不僅提供了巨大的熱能，而且帶來了大量的成礦物質和成礦流體，對礦床的形成起主導性控制作用。

表1 微量元素含量(質量分數)Table1 Contents of trace elements 10?6

3 關鍵控礦因素

(1)控巖構造：北東向、近東西向基底斷裂控制了成礦巖體的侵位和就位，是重要的導巖控巖構造，是成礦的先決條件。

(2)成礦母巖：燕山早期閃長巖、石英閃長巖、鉀長閃長巖等閃長質巖類組成的中酸性巖體，其所代表的巖漿侵入活動帶來了主要的成礦物質和大量的成礦流體，是礦區范圍內成礦作用發生的首要條件。

(3)地層層位：礦床的產出與一定的地層層位有關，受控于三疊系中統月山組和下統南陵湖組地層。圍巖巖性、巖體侵位深度、流體演化以及物理化學條件等因素的耦合控制作用是導致礦質沉淀于巖體與三疊系中下統碳酸鹽巖地層之間的主要原因。

(4)有利巖性：三疊系中統月山組含薄層膏鹽白云質灰巖和下統南陵湖組灰巖，屬典型含膏鹽的不純碳酸鹽巖，對成礦流體的演化以及成礦進程控制作用明顯，是接觸交代成礦作用發生的必備條件,同時也是矽卡巖型礦床形成最有利的圍巖巖性條件。

(5)隔擋層：二疊系上統滲透性差的龍潭組炭質板巖和大隆組硅質巖，對成礦流體的匯聚起到了一定的屏蔽和隔擋效應。

(6)控礦構造：主要為接觸帶構造體系，具體表現形式包括簡單接觸矽卡巖帶(超覆構造、凹部構造、捕虜體構造、波狀起伏界面、不規則界面等)、層間破碎矽卡巖帶及層間滑脫矽卡巖帶等，其中富礦體的產出受接觸帶捕虜體構造、波狀起伏界面以及超覆構造控制明顯。

(7)圍巖蝕變：主要有石榴子石、透輝石、方柱石、綠泥石、綠簾石、蛇紋石等矽卡巖化，其次為大理巖化、角巖化、硅化、絹云母化、碳酸鹽化、高嶺土化等蝕變。整體礦化蝕變分帶性從巖體到灰巖依次為：巖體—含礦矽卡巖捕虜體—巖體—含礦矽卡巖—大理巖—灰巖。具體按照巖石礦物共生組合表現為：閃長巖—矽卡巖化閃長巖—石榴子石、透輝石、綠簾石矽卡巖—黃鐵礦、黃銅礦、石英—石榴子石、透輝石、綠簾石矽卡巖—矽卡巖化閃長巖—閃長巖—矽卡巖化閃長巖—石榴子石、透輝石、方柱石、綠簾石、綠泥石、蛇紋石矽卡巖—磁鐵礦、鏡鐵礦—磁黃鐵礦、黃鐵礦、石英—黃銅礦、斑銅礦、石英、絹云母、方解石、高嶺石—石榴子石、透輝石、方柱石、綠簾石、綠泥石、蛇紋石矽卡巖—矽卡巖化大理巖—大理巖—角巖—大理巖化灰巖—灰巖。

銅礦化主要出現于石榴子石、透輝石、方柱石、綠簾石、綠泥石矽卡巖帶，其次產于矽卡巖化巖體和大理巖中。

(8)找礦標志：大理巖化、矽卡巖化、矽卡巖化巖體、矽卡巖化大理巖、矽卡巖接觸帶、巖體中矽卡巖捕虜體等為本區主要的找礦指示標志。

4 礦床成因分析

從成礦物質來源來看，微量元素、鉛同位素、氫氧同位素、成礦年代學等方面的特征均說明巖體與礦體之間具有密切的成因聯系，是成礦物質的主要提供者。

從形成條件來看，礦體主要產于燕山早期中酸性巖漿巖與三疊系不純碳酸鹽巖之間的接觸帶中，遠離接觸帶只有少量熱液脈型礦化產出，符合矽卡巖型成礦的形成條件。

從礦體形態和控礦構造來看，礦體形態以小而富的透鏡狀、似層狀為主，礦體的產出主要受控于巖體與灰巖形成的矽卡巖接觸帶，富礦體的產出受接觸帶捕虜體構造、波狀起伏界面以及超覆構造控制明顯，符合矽卡巖型礦床的典型控礦特征。

從礦石結構和構造來看，礦石結構以交代溶蝕、交代殘余為主；礦石構造以塊狀、稠密浸染狀、條帶狀、脈狀為主，具有矽卡巖型礦床典型的組構特征。

從圍巖蝕變及其分帶來看，本區圍巖蝕變強烈，主體以矽卡巖化和大理巖化為主，從中酸性巖漿巖到矽卡巖到碳酸鹽巖，顯示了良好的矽卡巖型礦床的分帶性。

綜合以上分析可以看出：礦床形成與燕山期中酸性巖漿侵入活動關系明顯，礦床成因屬以接觸交代作用為主形成的典型矽卡巖型銅多金屬礦床。

5 結論

(1)本區成礦巖體為由閃長巖、石英閃長巖和鉀長閃長巖等組成的燕山早期中酸性侵入體；圍巖為三疊系含膏鹽的不純碳酸鹽巖；礦體的產狀傾向北西，傾角較緩，形態以透鏡狀、似層狀為主，主要產于接觸帶構造體系內；礦石組構以交代結構和塊狀、稠密浸染狀和條帶狀構造為主；圍巖蝕變表現為強烈的矽卡巖化和大理巖化；成礦過程經歷了典型的矽卡巖期和硫化物期。

(2)巖體多呈灰白和灰綠色，具中細粒半自形粒狀結構，造巖礦物主要包括斜長石、鉀長石、角閃石、石英和黑云母。SiO2平均質量分數為58.37%，里特曼組合指數(σ)平均為3.50，屬典型的中酸性鈣堿性巖漿巖。稀土總量∑w(REE)平均值為 262.76×10?6，輕重稀土比w(HREE)/w(LREE)平均值為9.94，稀土配分曲線均向右傾，屬輕稀土富集型；δw(Eu)平均值為0.82，δw(Ce)平均值為0.84，銪、鈰虧損不明顯。

(3)燕山期中酸性巖漿侵入活動與成礦作用關系密切，不僅提供了巨大的熱能，而且也帶來了大量的成礦物質和成礦流體，對礦床的形成起主導性控制作用。三疊系含膏鹽的不純碳酸鹽巖主要以其有利的層位、巖性、活潑的化學性質來影響礦質的就位、沉淀和礦體的定位，是形成矽卡巖型礦床的必備條件；巖體與圍巖的接觸帶構造體系為成礦物質的運移和沉淀提供了有利的通道和空間，控制礦體的產狀及規模，是成礦最重要的控制因素。

(4)從成礦物質來源、形成條件、礦體形態、控礦構造、礦石組構、蝕變分帶等方面分析論證了礦床成因，認為龍門山銅多金屬礦床的形成與燕山期中酸性巖漿侵入活動關系明顯，礦床成因屬以接觸交代作用為主形成的典型矽卡巖型銅多金屬礦床。

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