安徽安慶銅礦床成礦地質條件及成因分析

陳星霖，邵擁軍，劉忠法，疏志明

(1中南大學 地球科學與信息物理學院 有色金屬成礦預測教育部重點實驗室，湖南 長沙，410083；2.銅陵有色金屬集團控股有限公司，安徽 銅陵，244000)

安慶銅礦床位于揚子地臺北緣下揚子臺坳沿江斷裂帶中段[1]，屬安慶—貴池礦集區。研究人員在巖體地球化學、巖體成因、同位素年代、礦床地球化學[2-7]、成礦流體特征[8-10]、成礦動力學[11]、成因分析[12-13]等方面對礦集區進行大量的研究工作。前人對本區的研究多側重于地球化學和成礦流體等方面[2-10]，對本區成礦地質條件的研究相對較少，為了豐富安慶銅礦床在成礦地質條件方面的研究成果，本文作者針對安慶銅礦床成礦地質條件進行研究，在此基礎上，結合成礦物質來源、形成條件、礦石組構、蝕變分帶及成礦作用等方面的綜合分析，對安慶銅礦床的成因進行了探討，為進一步找礦提供了理論依據，具有實際指導意義。

1 區域地質特征

安慶銅礦位于長江中下游安慶—貴池礦集區月山礦田內，本區成巖成礦作用與中生代以來的擠壓-伸展構造演化有密切的關系[1]。礦床的形成與燕山早期月山巖體有緊密的成因聯系，巖體為其成礦母巖；區內地層發育比較齊全，從前寒武紀至古生代、中生代地層均有出露，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)薄層灰巖；控巖構造主要為近東西、近南北向的共軛剪裂帶以及層間滑動帶和虛脫帶，控礦構造為接觸帶構造及破碎帶構造。成礦巖體為中酸性閃長巖類組合，呈巖株、巖脈狀產出。礦體受接觸帶控制，主礦體呈反“S”型透鏡體狀，被近南北向斷裂切割為 2個主礦體(1號和2號礦體)，除了2個主礦體之外，本區小礦體甚多，規模小，品位低。主要礦石類型包括矽卡巖型銅礦石、矽卡巖型鐵礦石、閃長巖型銅礦石及混合礦石等，金屬礦物主要為磁鐵礦、黃銅礦、斑銅礦，脈石礦物主要為透輝石、鈣鐵石榴石、方柱石、斜長石、蛇紋石和黑云母，透閃石等。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、包含結構等(見圖1)。礦石構造主要有塊狀構造、浸染狀構造、斑點狀構造、脈狀及條帶狀構造以及角礫狀構造等。

2 成礦地質條件分析

2.1 地層及其與成礦的關系

安慶銅礦床主要容礦地層為三疊系南陵湖組薄層灰巖，月山組薄層膏鹽白云質灰巖，從地層的含礦性來看[14]，這些層位中成礦元素含量并不很高，因而本區地層參與成礦的能力是十分有限的，礦床在該層位地層中賦存主要是由其巖石物理化學性質所決定的。本區三疊系月山組地層性脆，容易分解，化學性質活潑，特別是硅化后容易破裂而產生裂隙，加之地層本身孔隙度和滲透率較高，因而，成為本區成礦熱液運移的良好通道；月山組膏鹽層為一軟弱帶，在構造應力作用下易于產生層間滑動而形成層間滑脫帶，為含礦熱液的富集和沉淀提供了良好的空間；二疊系上統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。因此，從某種意義上講，地層對成礦的控制作用主要表現在以其有利的層位、巖性以及屏蔽層效應為成礦物質的沉淀提供有利的空間位置。

2.2 構造及其與成礦的關系

礦區內構造以中小型斷裂及次級褶皺為主，區內主要的斷裂構造為近南北向的F1斷層，傾向西，傾角變化較大(40°～70°)；褶皺構造主要為北東向西馬鞍山背斜和近東西向的東馬鞍山倒轉背斜，它們的形態和產狀對礦質的沉淀、礦體的形態影響較大。

本區控礦構造構造主要為接觸帶構造及破碎帶構造，本區接觸帶形態復雜，具體表現形式包括舌狀體構造、波狀起伏界面、不規則界面、斷裂接觸矽卡巖帶以及層間破碎矽卡巖帶等。本區局部碳酸鹽巖地層外凸呈“舌狀”深入巖體內，舌狀接觸帶前緣與巖體接觸面積大，有利于含礦熱液與圍巖進行充分交代；波狀起伏界面、不規則界面勢必會產生局部的凹陷空間，為成礦熱液的匯聚和沉淀提供了良好的場所；月山組含膏鹽地層在構造應力作用下，易于產生層間滑動、破碎及拉張現象，形成層間破碎帶、層間滑脫帶，為含礦熱液的運移及沉淀提供有利的空間，安慶銅礦床1號礦體就產于西馬鞍山倒轉背斜轉折端的層間虛脫帶內。此外，本區裂隙發育，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、小礦體(如安慶3號礦體)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

安慶銅礦床位于月山閃長巖類巖體東枝，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，巖石結構簡單，一般為中細粒半自形不等粒狀結構。造巖礦物以斜長石(45%～70%)和角閃石(5%～20%)為主，鉀長石含量相對偏高(5%～15%)，石英含量變化較大(3%～12%)，局部可見少量的黑云母和極少量的輝石。

巖體的SiO2平均含量(質量分數，下同)為58.13%，巖石總堿含量w(K2O+Na2O)平均值為 7.14%，w(Na2O)＜w(K2O)；里特曼組合指數(σ)平均值為 3.38，基本上屬于中酸性鈣堿性巖。

2.3.2 巖體地球化學特征

巖體樣品稀土總量w(ΣREE)平均值為250.36×10-6，w(LREE)/w(HREE)平均值為 8.30，屬輕稀土富集型；(w(Ce)/w(Yb))N平均值為 17.52；(w(La)/w(Sm))N平均值為4.62；(w(Gd)/w(Yb))N平均值為 3.15，小于(w(La)/w(Sm))N平均值，說明重稀土分餾程度極低，衰減速度比輕稀土慢；稀土配分曲線均向右傾，幾乎重合在一起，顯示了較好的同源性(見圖2)。巖體中Th平均含量為9.36×10-6，明顯高于維氏值，而Rb和Ba含量明顯低于維氏值，可知本區巖漿可能來源于深部的上地幔。巖體中 Sr平均含量為1 201×10-6，具接近堿性玄武巖的Sr的含量, 遠高于上地殼值(350×10-6)和下地殼值(230×10-6)，因此，形成本區巖體的原始巖漿不可能是地殼巖石深熔或重熔形成的，也表明本區巖體可能由來源于高鉀富堿的地幔巖漿演化而來。但也有部分樣品的Sr豐度較低，為138×10-6，表明原始巖漿在上侵過程中可能受到地殼不同程度的混染。

2.3.3 巖體與成礦的關系

圖2 月山巖體稀土元素配分曲線Fig.2 REE distribution curves of Yueshan rockbody

表1 微量元素測試結果(質量分數)Table 1 Test results of trace elements 10-6

巖體的微量元素定量分析結果顯示(見表1)：巖體中成礦元素銅等的平均含量為52×10-6，明顯高于維氏值，顯示出明顯的富集性，而地層中成礦元素銅等的平均含量為 14.5×10-6，明顯低于維氏值，因此，地層不具備提供成礦物質且聚集成礦的能力，不可能為本區成礦物質的提供者，巖體才是本區成礦物質的提供者，與成礦關系密切。

流體包裹體結果顯示成礦流體晚期有大氣水加入[12]，但仍以巖漿水為主；鉛同位素結果表明本區成礦物質絕大部分來自于巖漿[14-15]；巖體成巖年齡大致為 138 Ma[16]，K-Ar法測定的成礦年齡大致為 131 Ma[17]，成礦稍晚于成巖活動，巖漿成巖活動帶來了成礦作用的發生。流體包裹體和同位素測試結果均顯示燕山早期中酸性巖漿侵入活動與成礦作用關系密切，巖漿活動帶來了大量的成礦物質和成礦流體，為礦床的形成提供了物質基礎，是礦床形成的決定性因素。

3 礦床成因分析

從成礦物質來看，礦床產于巖體侵入的前峰，礦體嚴格受接觸帶控制，說明了兩者之間成因上的親緣關系，成礦是成巖的繼續。成礦巖體為深源成因，富含成礦元素Cu和Fe的深源巖漿可以為成礦作用提供充足的礦質。從礦床地球化學特征分析可知：礦石的微量元素特征、稀土配分模式特征，都證明了礦質Cu具有深源的特點，但也不排除有部分成礦物質來自于地層，尤其是成礦晚期氣液階段，外來物質有所增加。從礦床的近礦圍巖地球化學研究結果看，其總量占有一定的份額。

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為主，礦體的產出主要受控于巖體與灰巖形成的“舌狀體”矽卡巖接觸帶及層間破碎帶，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、包含結構為主；礦石構造以塊狀、稠密浸染狀、條帶狀、脈狀、角礫狀為主，具有矽卡巖型礦床典型的組構特征。

從蝕變分帶來看，控制主礦體賦存的巖體接觸帶表現出明顯交代分帶特征，從巖體→大理巖，矽卡巖類型表現為由硅矽卡巖→鎂矽卡巖→鈣矽卡巖過渡的特征；從走向上看，礦床西部接觸帶較發育，類型也比較全，礦體以銅、鐵為主，而東部接觸帶簡單，主要發育外接觸帶矽卡巖，礦體以鐵為主。

本礦床各類型礦石也具有明顯的分帶性，由大理巖到閃長巖可分為3個礦帶，即磁鐵礦型銅礦(磁鐵礦)帶-矽卡巖型銅礦帶-閃長巖型銅礦帶。

從成礦作用來看，由前述礦床地質特征可知：礦體產于巖體與碳酸鹽巖圍巖接觸帶上，具有矽卡巖礦床的典型礦物組合和結構構造，尤其是以硫化物礦物組合為主所構成的礦體的形成與接觸交代作用關系密切，因此，從整個礦床的礦化來說，接觸交代作用是其主要成礦作用之一。

通過詳細的野外地質觀察，結合礦體地質特征，發現安慶銅鐵礦床除了主要的礦石種類為氣液交代型(矽卡巖型)銅鐵礦外，局部還表現出礦物組合簡單、圍巖蝕變不強烈、礦石呈條帶狀構造、接觸帶及其附近的礦脈與圍巖界線清晰等特征，因此，在礦床的成礦作用中，除了傳統矽卡巖礦床的接觸交代成礦方式以外，還顯示出一定的貫入性，比如樣品 400-2-4(致密塊狀磁鐵礦-大理巖)就是產在這種環境中，因此，礦漿貫入方式對銅鐵礦體的形成也有一定的作用。

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巖漿貫入作用為輔形成的矽卡巖型銅礦床。

4 結論

(1) 本區成巖成礦作用與中生代以來的擠壓-伸展構造演化有密切的關系，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；圍巖主要由三疊系含膏鹽的薄層狀不純碳酸鹽巖組成；礦體呈反“S”型透鏡體狀，受接觸面形態控制。

(2) 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，而且也帶來了大量的成礦物質和成礦流體，是礦床形成的決定性因素；三疊系含膏鹽的不純碳酸鹽巖地層對成礦的控制作用主要表現在以其有利的層位、巖性以及屏蔽層效應為成礦物質的沉淀提供有利的空間位置，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(尤其是本區的舌狀體接觸帶)為成礦物質的運移和沉淀提供了有利的空間，控制礦體的產狀及規模，是成礦最重要的控制因素。

(3) 從成礦物質來源、形成條件、礦體形態和控礦構造、礦石組構、蝕變分帶以及成礦作用等方面分析論證了礦床成因，認為安慶銅礦床的形成與燕山期中酸性巖漿侵入活動關系密切，礦床成因屬以接觸交代作用為主、礦漿貫入作用為輔形成的矽卡巖型銅礦床。

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