朱砂紅礦床地質特征及深部找礦潛力分析

李 毅

(江西銅業集團公司德興銅礦, 江西德興市 334224)

朱砂紅礦床地質特征及深部找礦潛力分析

李 毅

(江西銅業集團公司德興銅礦, 江西德興市 334224)

對江西德興朱砂紅礦床的成礦地質特征和控礦地質條件進行了綜合分析。認為朱砂紅礦床成礦作用與區內燕山期構造-巖漿活動有著成因上的密切聯系,表現出明顯的成礦專屬性。在總結朱砂紅礦床的成礦規律及與相鄰銅廠礦床類比的基礎上,提出了該礦床深部找礦新思路。

深部找礦;潛力分析;成礦規律;朱砂紅礦床

0 引 言

朱砂紅礦床位于德興市北東方向,德興斑巖銅礦田的西北部,東南部與銅廠礦床毗鄰,是我國著名大型斑巖型銅礦床之一。以往的地質勘探及研究工作多集中在周邊的銅廠礦床,朱砂紅礦床地質勘探程度較低。為此,筆者利用近幾年德興銅礦對朱砂紅礦床地質勘探的最新進展,在總結該礦床的地質特征、成礦規律的基礎上,根據地質學的“相似類比理論”,提出了朱砂紅礦區深部找礦新思路。

1 礦區地質概況

朱砂紅礦床處于江南臺隆與錢塘臺坳的接合部和贛東北韌性剪切蛇綠混雜巖帶的上盤,贛東北深斷裂帶的北西側[1]。上述隆、坳以贛東北深大斷裂為界,沿贛東北深大斷裂的北西側,是江西省重要的銅鉛鋅多金屬一級成礦帶[2]。

1.1 地層

礦區地層單一,除第四系以外,主要是中元古界雙橋山群杜村組(Pt2shd),屬于地槽沉降階段的淺海相中、細粒碎屑夾英安質火山碎屑的復理石建造。經區域變質作用和動應力作用后,形成一套由絹云母千枚巖、凝灰質千枚巖、變質沉凝灰巖夾砂質千枚巖組合的淺變質巖系。淺變質巖片理發育,產狀相近,走向自西向東,由北東漸變為北東東,總體傾向北,傾角一般為40°～60°。巖石的原始層理尚有保存,其產狀與片理類似。據銣鍶法同位素年齡測定,杜村組巖石的地質年代為1401百萬年,結合微生物分析,地層可與北方薊縣系對比。周邊銅廠礦床地層和朱砂紅礦床一樣,杜村組淺變質巖片理較為發育[3]。巖石片理經構造牽動而形成的“層間”裂隙,是礦區貯礦小構造之一。

1.2 構造

礦區經歷了多旋回多期次的構造運動,形成了褶皺斷裂齊全、相互復合疊加的構造格局,為礦區巖漿活動和成礦作用提供了有利的構造前提。礦區主干構造線方向分為3組:東西向構造、北東向構造和北北東向構造,與周邊銅廠礦區構造特點相似(見圖1)。

東西向構造生成時間最早,主要表現為擠壓破碎帶、陡立片理帶及沖斷層,并成組成帶出現。東西向構造常被其后的北北東向斷裂所扭錯、改造,并為花崗閃長斑巖、石英閃長玢巖和變質中基性巖脈所充填。該組構造對礦床形成影響較小。

北東向構造以印支期最為活躍,斷裂不發育,主要表現為橫貫礦區中部的黃坑塢倒轉背斜。該倒轉背斜軸面北傾,并具有復式、同斜、倒轉的特征,其軸部正形隆起的虛脫部位,是有利的貯巖空間。該倒轉背斜樞紐自西向東,走向由北東漸轉為北東東,呈現向北微凸的緩弧狀彎曲,與地表花崗閃長斑巖巖脈群密集出露區的中心線相一致;在空間上,該倒轉背斜的軸部位置與朱砂紅花崗閃長斑巖巖株體的產狀、賦存空間相吻合,反映了該倒轉背斜對朱砂紅巖株體控巖定位的重要作用。

北北東向構造主要形成于燕山早期,褶皺不發育,主要表現為12條主干斷裂。12條主干斷裂位于礦區中部巖脈群及圍巖強蝕變帶地段,以100～200m間距呈左行側列、密集成帶分布。斷裂長短不一,可見數百米至千余米。斷裂破碎帶寬數厘米至十余米不等,帶內擠壓透鏡體、擠壓片理及逆向扭錯擦痕兼有,力學性質顯示壓扭性特征。北北東構造主要發育在黃坑塢背斜軸部的構造復合處,不僅是花崗閃長斑巖的導巖構造,而且直接控制了花崗閃長斑巖巖株體的空間定位、巖脈分布,為含礦溶液的運移、擴散、充填、交代提供了有利的構造條件,是朱砂紅礦區控巖控礦的突出構造因素。北北東向構造派生的構造裂隙發育明顯,是礦區主要貯礦小構造。

圖1 德興斑巖銅礦田地質構造

1.3 巖漿活動

由于贛東北深大斷裂的策動,在礦區內形成多期次的巖漿巖:加里東至海西-印支期的變質中基性、基性巖;燕山早期的花崗閃長斑巖、石英閃長玢巖和細粒閃長巖;燕山晚期的基性、超基性巖等[4]。其中燕山早期的花崗閃長斑巖與礦床形成密切相關,其余巖漿巖僅起圍巖作用。

燕山早期花崗閃長斑巖體呈不規則巖脈群出露,出露面積0.06km2[5]。巖脈群由100多個巖脈單體構成,巖脈單體的產出、形態受北北東向斷裂和黃坑塢倒轉背斜控制。巖體與圍巖呈侵入接觸,兩者界線清楚,無明顯同化混染現象,屬于淺成、脈動式的侵入體。成巖巖漿來自地殼深部或上地幔,同位素年齡值為168百萬年,可與周邊銅廠巖體對比。

1.4 蝕變礦化

朱砂紅礦床典型的特征之一,是礦床的近礦圍巖受巖漿期后熱液蝕變的影響,產生廣闊的面型蝕變。礦床與成礦有關的蝕變類型有硅化、絹(白)云母化、綠泥石化、碳酸鹽化、硫酸鹽化以及鉀長石化等十多種,其中前6種與成礦關系密切。硅化貫穿于成礦作用的全過程,對成礦起支配作用,是造成蝕變分帶的重要因素之一;絹(白)云母化與礦化關系密切,是礦化圍巖重要的蝕變類型和找礦標志;綠泥石化空間分布廣泛,延續時間長,與成礦密切相關。礦區多種蝕變的疊加,促使了礦化的疊加、富集,典型的蝕變礦化組合是硅化(石英)-絹云母化(絹、白云母)-綠泥石化(鱗綠泥石)-碳酸鹽化(鐵白云石)-硫酸鹽化(硬石膏)-黃銅黃鐵礦化。

礦床的蝕變分帶受花崗閃長斑巖體和接觸帶控制,形成了斑巖體與圍巖對稱式的環狀蝕變水平分帶。接觸帶外側的圍巖可劃分為強(H2)、弱(H1)2個蝕變帶;接觸帶內側的斑巖分為強、中、弱3個蝕變帶。圍巖強蝕變帶(H2)繞斑巖體及其巖脈群分布,蝕變為強硅化、強絹云母化,蝕變巖石為硅化絹云母巖或強蝕變的變質沉凝灰巖及千枚巖,是工業礦體的主要賦存地段;弱蝕變帶(H1)繞強蝕變帶外圈分布,蝕變以絹云母化、綠泥石化為主,伴有硅化、碳酸鹽化等,是礦區表外礦的主要賦存地段。

斑巖體強蝕變帶緊靠內接觸帶零星分布,在斑巖體上盤的上部巖枝中相對發育,局部地段受構造破碎帶控制,蝕變以硅化、絹(白)云母化為主,蝕變巖石為石英絹云母巖或強蝕變花崗閃長斑巖,較發育的浸染狀黃銅礦化是其顯著特征。中蝕變帶主要分布在接觸帶和斑巖體的中、上部,與強蝕變帶彼此穿插過渡,蝕變類型以絹云母化、綠泥石化、硅化為主,疊加有碳酸鹽化、硬石膏化。弱蝕變帶主要分布于斑巖體的中、下部,蝕變類型以絹(水)云母化、綠泥石化為主,伴有硅化、碳酸鹽化和鉀化,本帶銅礦化微弱,早期的鉬礦化發育,常是單獨工業鉬礦體的富集部位。

2 礦床地質特征

朱砂紅礦床是在多種地質因素互相配合的條件下,由巖漿晚期-期后熱流體多次成礦作用疊加而形成的淺成熱液斑巖型銅礦。該礦床主要形成于巖漿期后中溫熱液期,巖漿期的成礦效應僅為關鍵的期后熱液成礦起了鋪墊作用,屬較典型的“巖漿期后中溫熱液礦床”。

2.1 礦體特征

礦體賦存在花崗閃長斑巖體淺部的內外接觸帶,以斑巖體接觸帶為中心分布。由于礦區斑巖體剝蝕程度低,使礦化不只是在斑巖體上、下盤的接觸帶富集成環狀礦體,而且巖體頂部的接觸帶和巖體的中、上部亦成為礦化的富集部位,從而使礦體在總體上呈半實心至實心的筒狀。礦體的分布和產狀與花崗閃長斑巖體基本吻合,具有較典型的巖控礦床特征。

礦體規模巨大,呈脈狀、透鏡狀產出,與圍巖沒有明顯界線;整體形態較簡單、完整,但連續性較差,形態復雜。銅平均品位在0.20%～0.38%之間變化,伴生有Mo、S、Au、Ag等有益組份,屬于品位穩定、組分均勻的細脈浸染型銅礦床。

2.2 礦石特征

礦石主要金屬礦物以黃銅礦、黃鐵礦為主,其次是砷黝銅礦、輝鉬礦。主要脈石礦物為石英和云母類礦物。蝕變礦物則比較復雜,原巖殘留礦物甚少,種類有輝石、石榴石、磷灰石、榍石、獨居石、鋯石和尖晶石等。礦石結構以它形細粒結構為主,它形中、粗粒結構及自形半自形結構少見。金屬硫化物之間交代結構發育,黃鐵礦常被黃銅礦、黝銅礦交代,呈交代殘余結構、交代溶蝕結構及骸晶假象結構等。

2.3 礦化富集規律

礦區復雜的構造運動和燕山期花崗閃長斑巖的侵入,為含礦熱液的形成、運移和交代提供了構造空間、熱壓驅動,從而由深部巖漿(約為7/8)和圍巖(約為1/8)中汲取了造巖成礦物質[6]。脈動式的構造運動和巖漿活動促使了熱液的反復循環,導致蝕變礦化作用的多期次疊加和富集。礦床礦化富集因素主要是斑巖體因素、構造因素和蝕變因素,巖性因素只對礦化富集起次要的局部性的作用。

斑巖體的礦化富集因素,主要表現在對礦化強度的空間配制上。就總體而言,礦化主要受主巖體形態和地質部位的控制,巖體的上部和接觸帶是礦化富集的中心,且又以巖體上盤和頂部的接觸帶為最佳,該處往往直接控制了工業礦體的分布,表現了明顯的巖控特點。

礦區構造不僅控制了成礦斑巖體的空間定位和產狀形態,而且直接控制了礦化富集。構造在巖體周圍接觸帶形成了環狀裂隙帶,為礦液沿接觸帶運移和沉淀提供了良好的構造條件,成為工業礦體的主要賦存空間,使礦床表現出接觸帶成礦的特征。

礦區不同蝕變類型及其組合對礦化的富集或遷移有著主要的制約作用。其中硅化、絹云母化是礦化富集的主導蝕變因素,脈狀碳酸鹽化、硫酸鹽化是礦化疊加富集的主要因素,而后期脈狀綠泥石化則是礦化富集的輔助因素。以主導蝕變為基礎的多種蝕變的復合,促使了礦化的進一步富集。

3 找礦潛力分析

朱砂紅礦床的產出受統一的燕山期“構造-巖漿帶”控制,顯示出“同位多期、基底制約、多源多因復合成礦”特征。區域內獨特的大地構造背景、多期次構造變動和巖漿活動使礦床周邊具備大型銅多金屬匯聚成礦的地質條件。朱砂紅礦床與銅廠礦床直線距離為300～500m,兩者處于同一地質構造單元,且成礦、控礦地質條件相似,因此,在兩個礦床的結合部-黃坑區域,應該有隱伏礦體的存在。黃坑區域豐富的成礦地質信息表明了巨大的找礦潛力。

3.1 直接找礦標志

黃坑區域硅化絹云母巖、強蝕變千枚巖、強蝕變花崗閃長斑巖等蝕變巖石較為發育,巖石中有大量的鐵帽、細脈浸染銅礦化脈體、黃鐵礦脈、石英大脈的露頭,是深部礦體存在的直接標志[7]。

3.2 巖漿巖標志

深部隱伏巖體的存在為成礦提供含礦熱液和熱驅動力的基本成礦前提,是找礦的關鍵性標志。深部鉆探資料表明,朱砂紅巖體與銅廠巖體在黃坑區域(地表之下900m左右)已連成一體,目前兩個礦區內見到的巖株與巖脈僅是該隱伏巖體頂部的分枝和突起[8]。根據構造位置、巖石特征,可以確定形成巖體的巖漿來自上地幔,同位素年齡值為168百萬年,反映了燕山期的成巖作用。

3.3 蝕變特征

國內外地質學者認為,斑巖型銅礦的礦化蝕變分帶可以作為深部探礦的依據[9]。黃坑區域巖石的硅化、絹云母化、水白云母化、鉀長石化、伊利石化明顯,地層蝕變強度大,分帶性好。上部地表蝕變見大量鉀化、碳酸鹽化和褐鐵礦化等;下部地層發育有大量強蝕變硅化、絹云母化、綠泥石化,有大量浸染和細脈型黃鐵礦存在。在強蝕變地段,有面狀石英-絹云母-水白云母化蝕變分帶。

3.4 化探標志

黃坑區域成礦指示元素Cu、Mo、Ag、Pb、Zn等,受統一的“構造-巖漿帶”控制,由內而外元素分帶特征明顯,內帶成礦元素Cu、Mo具有明顯的濃度分帶,且與朱砂紅礦床蝕變帶具有緊密的內生聯系。

3.5 地質工程驗證

根據朱砂紅礦床的深部地質情況,德興銅礦在黃坑深部進行了驗證性鉆孔勘探,累計施工探礦鉆孔10個,進尺近4987.3m,獲得了部分新增工業礦體。勘探結果表明,黃坑深部(-600m標高以下)存在有一定儲量的Cu(Mo)礦體[10]。

4 結束語

通過對朱砂紅礦床揭露的地質信息進行研究,提取有效的成礦信息,發現礦床周邊具有優越的成礦地質條件,并圈定出一個具有很好資源潛力的成礦區域并進行鉆孔勘探驗證,達到了礦山地質儲量升級的效果,具有明顯的經濟、社會價值。

[1]吳學益,等.德興地區超大型銅、金礦床成礦控制因素及其模擬實驗[J].地質地球化學,2001,29(3):206-214.

[2]陳興海,戴猶芳.江西德興銀山鉛鋅礦床深部找礦潛力分析[J].江西有色金屬,2007,21(1):7-10.

[3]胡天靈.江西德興銅廠礦區工程地質特征[J].江西地質,1994,8(1):76-88.

[4]朱 訓,黃崇軻.德興斑巖銅礦[M].北京:地質出版社,1981.

[5]毛景文,張建東,郭春麗.斑巖銅礦-淺成低溫熱液銀鉛鋅-遠接觸帶熱液金礦礦床模型:一個新的礦床模型——以德興地區為例[J].地球科學與環境學報,2010,32(1).

[6]周耀華,梅占魁,王傳松,等.德興斑巖銅礦物質來源之芻議[J].江西地質科技,1981(1):32-41.

[7]劉志遠.贛東北樂華-德興成礦帶成礦環境與成礦作用[D].沈陽:東北大學,2005.

[8]鄧國萍.江西德興銅金礦集區成礦規律[J].礦產與地質,2001,15(S):400-403.

[9]翟裕生,等.深部找礦研究問題[J].礦床地質,2004,23(2):142-149.

[10]魯忠山.德興銅礦銅廠礦區黃坑深部成礦規律研究[J].采礦技術,2011,11(6):109-111.

2012-03-20)

李 毅(1974-),男,江西寧都縣人,工程師,主要從事采礦現場管理與技術指導工作,Email:877159472@qq.com。