謝桂青,朱喬喬,李瑞玲,姚 磊,王 建,李 偉
(1.中國地質科學院礦產資源研究所,北京 100037;2.國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室,北京 100037;3.中國地質調查局 發展研究中心,北京 100037;4.中國地質大學,北京 100083)
長江中下游是中國重要Cu、Fe和Au成礦帶,已探明了200多個大中型銅鐵多金屬礦床,多數與巖體密切相關[1],主要集中于7個大型礦集區,分別為鄂東南、九瑞、安慶—貴池、廬樅、銅陵、寧蕪和寧鎮,其中廬樅和寧蕪2個礦集區主要發育與閃長巖質次火山巖有關的磷灰石—磁鐵礦型鐵礦床[2]。鄂東南礦集區位于長江中下游成礦帶最西端,不僅發育包括6個大巖體和100余個小巖體及金牛盆地火山巖[3-4];而且在巖體的邊緣探明了一批大中型斑巖—矽卡巖銅鐵多金屬礦床,截至1993年底,在該區已發現大中小型礦床(點)328個,其中包括3處大型鐵礦、2處大型銅鐵礦、2處銅金礦、1處大型金礦和1處大型銅鉬礦,多數與侵入巖有關[5]。前人對鄂東南礦集區開展了地層、巖體、成礦系列和典型礦床的研究,取得了大量的成果[3,5-6]。但自 20 世紀 90 年代末以來,相比長江中下游成礦帶其他礦集區來說,鄂東南礦集區斑巖—矽卡巖銅鐵多金屬找礦也取得了重大突破,但其成礦規律和找礦方向研究略顯偏少,一定程度制約該區“攻深找盲”找礦評價工作。本文結合前人工作和近年最新資料,重新厘定鄂東南礦集區的礦化類型,探討銅鐵多金屬礦的時空分布規律,提出找礦方向。文中拙見或有欠妥之處,敬請同仁指正。
已有研究表明,長江中下游成礦帶構造演化經歷了三個主要階段,分別為前震旦紀基底形成階段、震旦紀—早三疊世沉積蓋層階段、中三疊世以來的碰撞造山和造山后板內變形階段[7],其中第三階段以中生代大規模巖漿活動和成礦作用為特征[8]。鄂東南地區位于長江中下游成礦帶,處于隆起至凹陷過渡的沉積環境,以銅鐵為主要優勢礦種(圖1)。區內地層出露齊全,除前震旦紀基底主要出露大別山地區外,從古生代到中新生代地層均有所發育,古生代地層主要發育該地區的南部,中生代地層分布較廣。據統計,鄂東南礦集區石炭紀、二疊紀和三疊紀地層是最主要的容礦巖石,在這些地層中探明儲量占全區儲量百分比分別為:鐵礦 99.25%、銅礦 97.11%、金礦 99.16%、鉛鋅礦84.92%和銀礦90.2%,集中了全區大多數金屬礦床。
鄂東南礦集區以出露大面積的侵入巖和火山巖為重要特征,巖漿巖面積高達920 km2,約占全區的21%,巖石類型復雜多樣。據區域地質資料表明侵入巖包括六大巖體,分別為鄂城(花崗巖、石英二長巖和石英閃長巖)、鐵山(輝長巖、石英閃長巖和石英二長巖)、金山店(石英二長巖和閃長巖)、陽新(閃長巖、石英閃長巖)、靈鄉(石英閃長巖)和殷祖(花崗閃長巖)巖體,另外還有100多個的花崗閃長斑巖、斑狀閃長巖等小巖體[3,9]。最近,SHRIMP 和 LA - ICPMS 鋯石 U - Pb 測年表明,鄂東南礦集區存在兩期重要的巖漿活動,分別為:①輝長巖+閃長巖+石英閃長巖+花崗閃長斑巖的時代集中于152~134 Ma;②花崗巖+石英二長巖+石英閃長巖和火山巖的時代集中于134~127 Ma[4,10-12]。除殷祖巖體外,其他各巖體均發育不等規模的斑巖—矽卡巖銅鐵多金屬礦床(圖1)。

圖1 鄂東南地區地質簡圖(顯示中生代巖漿巖和典型斑巖—矽卡巖型銅鐵多金屬礦床分布和時代,年代值據[4,10-15])
前人對鄂東南礦集區成礦系列進行了大量的研究,對該區礦化式進行分類和總結。舒全安等認為該區包括鐵成礦系列、鐵銅礦成礦系列和銅鎢鉬金多金屬礦系列,其中鐵礦成礦系列包括接觸交代鐵礦床、巖漿熱液型鐵礦床和火山熱液型鐵礦床,鐵銅礦成礦系列包括接觸交代鐵銅礦床和接觸交代銅鐵礦床,銅鎢鉬金多金屬礦系列包括接觸交代銅礦床、接觸交代鐵銅(鉬)礦床、接觸交代鐵銅鉬礦床、接觸交代鐵金銅礦床、接觸交代—斑巖復合型銅鉬礦床。薛迪康等指出該區存在三個成礦系列,分別為與花崗巖類侵入作用有關的礦床系列和與沉積作用有關的礦床系列,前者包括3個亞系列和16個礦床式,后者包括4個成礦亞系列。其中以前者為主,包括:①與燕山中、晚期中淺閃長巖—黑云母透輝石閃長巖—二長閃長巖—石英閃長巖—花崗巖有關的鐵銅硫鉛鋅礦床亞系列(鐵山式、程潮式、巷子口式、獅子立山式)。②與燕山中、晚期中淺—中深成透輝石閃長巖—石英閃長巖—石英二長閃長巖—花崗閃長巖—正長閃長巖有關的鐵銅金鎢鉬礦床亞系列(張福山式、劉家畈式、銅錄山式、雞冠咀式、葉花香式、銅山口式、白云山式、龍角山—傅家山式)。③與燕山期淺成—超淺成石英閃長巖—花崗閃長巖—石英斑巖有關的銅金硫礦床亞系列(豐山洞式、雞籠山式、城門山式、洋雞山式)。李均權等根據大中型礦床為基礎,將該區分為4個成礦系列和11個礦床式,分別為:①與中生代中酸性巖漿侵入作用有關的鐵銅鉛鋅金銀硫鎢鉬硅灰石礦床系列。②與原地或近源風化作用有關的金礦床成礦系列。③與中生代地下水作用有關的金銻鉛鋅鐵礦成礦系列。④與中生代陸相中基性—酸性、堿性火山巖有關的鉛鋅金銀、膨潤土、珍珠巖、沸石、含堿玻璃原料礦床成礦系列。其中以第一系列為主,可分為4個亞系列和6個礦床式,即大冶式鐵礦、銅錄山式銅鐵礦、雞冠咀式銅金礦、赤馬山式銅礦、銅山口式銅鉬礦、銀山式鉛鋅礦。這些成礦系列和礦床式的建立為該區找礦工作提供了重要理論支撐,均強調與中酸性侵入巖有關的斑巖—矽卡巖銅鐵多金屬礦床是鄂東南礦集區主要礦床類型。本文討論的重點包括該區斑巖—矽卡巖銅鐵多金屬礦床。
已有勘查資料顯示鄂東南礦集區斑巖—矽卡巖銅鐵多金屬礦床具有明顯的不同成礦元素組合且含礦巖體復雜的特征,前人對該區礦化式的分類針對典型礦床,類型較多,但對礦化類型分類較少。本文根據含礦巖體巖相學和年代、成礦元素組合和成礦時代,提出該礦集區主要存在4類型礦化作用:①與閃長巖+石英閃長巖相關的矽卡巖型銅鐵金礦床。②與石英閃長巖+二長巖+花崗巖相關的矽卡巖型鐵礦床。③與花崗閃長斑巖相關的斑巖—矽卡巖型銅鉬金鎢礦床。④與斑狀閃長巖相關的斑巖型金礦床。這4類礦化作用具有明顯不同的含礦巖體、成礦元素組合和成巖成礦時代(下一節討論)。
與閃長巖—石英閃長巖有關的矽卡巖型銅鐵金礦床是鄂東南礦集區最主要礦化類型,典型大中型礦床包括銅錄山、鐵山、雞冠咀、桃花咀、石頭咀等,具有以下特點:①此類型礦床成礦元素組合為銅鐵金,伴生鈷和硫等元素,鐵山以鐵為主要礦種,共伴生銅(平均品位高達0.57%)和伴生金;銅錄山以銅為主要礦種,共伴生鐵和金;雞冠咀和桃花咀礦以金為主要礦種,且金平均品位高于工業品位,以金為主要開采對象,共伴生銅和/或鐵,地質特征和成礦元素均符合國際上“矽卡巖金礦床”定義[16],是長江中下游成礦帶重要矽卡巖型金礦。②此類型礦體多數產于石英閃長巖質巖體與大理巖外接觸帶,礦體多與矽卡巖密切相關。閃長巖質巖以似斑狀結構為主,部分見到斑狀結構,似斑狀石英閃長巖和斑狀石英閃長巖呈巖相學過渡關系。除此以外,石英閃長質巖體的內接觸帶發育多期石英±方解石+黃鐵礦±黃銅礦±輝鉬礦細脈,若脈密度較大局部地段銅、鉬、金也達到邊界品位,具有綜合利用價值。③該類型銅與金礦化形成于同一事件,金品位與銅呈正相關性。雖然前人對該類型鐵銅成礦作用開展了大量的工作,但對于金礦化作用重視不高。最近對該類型礦床的金礦化作用開展了部分工作,暗示金品位與銅呈正相關性,有銅地段一般伴有金礦化,銅和金礦化為同一成礦階段的產物(筆者未發表資料)。
與石英閃長巖+二長巖+花崗巖相關的矽卡巖型鐵礦床是鄂東南礦集區富鐵礦床的主要類型,典型大中型礦床包括程潮、張福山、李萬隆、余華寺等,具有以下特點:①此類型礦床成礦元素以鐵為主,伴生鈷和硫等元素,與第一類礦化類型不同之處為該類型基本上不含銅和金。②此類型礦體多數產于巖體與大理巖及碎屑巖外接觸帶,礦區巖體包括有石英閃長巖、二長巖和花崗巖,礦體上盤多為石英閃長巖,下盤為二長巖和和花崗巖。年代學和蝕變分帶特征暗示鐵礦化主要與二長巖和花崗巖密切相關,晚于石英閃長巖。
與花崗閃長斑巖相關的斑巖—矽卡巖型銅鉬金鎢礦是鄂東南礦集區重要礦化類型,探明大型礦床多為中型,數量最多,包括銅山口、付家山、龍角山、阮家灣、封山洞、李家灣、白云山、雞籠山等,具有以下特點:①礦化元素組合多樣,為銅多金屬元素礦化,包括銅金、銅鉬、銅鎢三種不同類型,部分礦區三類型礦化元素疊加。豐山洞為斑巖—矽卡巖型銅鉬礦床,李家灣和雞籠山為矽卡巖型銅金礦床,付家山和阮家灣為斑巖—矽卡巖型銅鎢礦床。②礦體多產于斑巖體與圍巖內外接觸帶,含礦巖體具有斑狀結構特征,礦體在巖體和圍巖比例變化較大,一般在圍巖為主,如銅山口中10%銅產于巖體中,90%產于圍巖中。此類型礦化在國際通稱為與斑巖有關的矽卡巖銅多金屬礦床[17]。此類型礦化的含礦巖體具有斑狀結構和礦體產于巖體中,這兩點不同于第一種礦化類型。
與斑狀閃長巖相關的斑巖型金礦床是鄂東南礦集區較獨特礦化類型,研究程度較低,目前僅以金井咀中型斑巖型金礦為代表。金通常伴生產于斑巖銅礦系統中,一般品位為 0~0.15 g/t,金資源量高達300~2 600 t,儲量高達全球金總資源量 20%以上[18],一般將金品位高于0.4 g/t斑巖銅礦稱為富金斑巖銅礦床[19]或富金斑巖礦床,可分為斑巖型金礦、斑巖銅金礦和斑巖金銅礦,具有非常明顯經濟價值,國際對富金斑巖礦床高度重視[20]。其中斑巖型金礦是指以金為主體,其他元素不具有綜合利用價值的斑巖型金礦(本文稱為獨立斑巖型金礦,區別于有共伴生銅的斑巖型銅金礦和斑巖型金銅礦[18,20]。獨立型斑巖金礦作為一種新礦床類型,且在全球范圍內各地相繼探明型一批重要礦床,國外在智利北部、美國、秘魯、斯洛伐克中部和中國均探明了一批大中型斑巖型金礦[21-22],如智利北部Refugio斑巖金礦已探明儲量高達194 t,平均金品位為0.96 g/t,整個帶探明金儲量高達4千萬盎司(約1 134 t)。鄂東南礦集區金井咀獨立斑巖型金礦床具有以下重要特征:①成礦元素單一,以金為主,雖然坑道可見部分銅礦化,但總體來說銅品位很低,無綜合利用價值。此特點明顯不同于長江中下游成礦帶銅多金屬礦床,后者一般金與銅共伴生。②礦體產于巖體與圍巖的內接觸帶,巖體以斑狀閃長巖為主,局部出現斑狀輝石閃長巖,基性程度很高。③礦體蝕變、脈體類型和流體包裹體特征類似于斑巖型銅礦床(謝桂青未發表資料)。
已有研究表明長江中下游成礦帶礦床分布極不均一,鄂東南地區以鐵銅金礦為主,具有西部為鐵東部為銅金為分布規律。翟裕生等根據含礦巖體的K-Ar和Rb-Sr資料,總結了該帶成礦時代主要集中于燕山期(170~90 Ma),其中,矽卡巖—斑巖型Cu-Mo-Au礦為170~130 Ma,矽卡巖型鐵礦Fe和Fe-Cu礦為160~120 Ma。舒全安等認為鄂東南地區分為盆地區和隆起區,盆地區包括鄂城、鐵山、金山店巖體,主要發育鐵礦;隆起區包括陽新和靈鄉巖體,主要發育銅鎢鉬金多金屬礦床;過渡區的礦床類型主要為鐵銅礦和銅鐵礦床。薛迪康等總結指出鄂東南地區巖漿巖和成礦作用集中于晚侏羅世—早白堊世(163~78 Ma),主要礦化由西向東分為鐵礦帶,由南向北巖漿和成礦由老變新(156~78 Ma);銅鐵金礦帶,由北向南巖漿和成礦由老變新;銅金鉛鋅礦帶,成礦作用分帶較復雜。本文根據上述四個礦化類型和最新年代學資料,總結鄂東南礦集區斑巖矽卡巖銅鐵多金屬礦床的時空分布規律。
由圖1可知,鄂東南地區斑巖—矽卡巖銅鐵多金床位于巖體與圍巖接觸部位,不同巖體周圍的礦床成礦元素組合不同。鐵山和陽新巖體的巖體為閃長巖和石英閃長巖,接觸帶已探明了本文所介紹的第一類礦化類型,即與閃長巖—石英閃長巖有關的矽卡巖型銅鐵金礦床。鄂城和金山店巖體的巖性為閃長巖、二長巖和花崗巖,已探明礦床多數為第二種類型,即與石英閃長巖+二長巖+花崗巖相關的矽卡巖型鐵礦床。據初步統計,鄂東南地區發育107個小巖體,僅在少數小巖體有礦化[23],與花崗閃長斑巖相關的斑巖—矽卡巖型銅鉬金鎢礦集中于鄂東南礦集區南部,與斑狀閃長巖相關的獨立斑巖型金礦床集中于陽新巖體北緣。
近年來,對鄂東南地區斑巖—矽卡巖銅鐵多金床進行了輝鉬礦Re-Os和與成礦密切共生含鉀礦物Ar-Ar測年工作,取得了一批高精度成礦時代數據。結合對含礦巖體的成因,認為本文4個礦化類型主要形成于兩期成礦事件,其中與閃長巖+石英閃長巖相關的矽卡巖型銅鐵金礦床和與花崗閃長斑巖相關的斑巖—矽卡巖型銅鉬金鎢礦床的成礦時代主要集中于晚侏羅世—早白堊世(137~144 Ma),相應的巖體時代為136~146 Ma,該期巖體形成于加厚地殼環境,為富集地幔的部分熔融和分離結晶后發生一定比例的下地殼混染(高達20%)的產物;而與石英閃長巖+二長巖+花崗巖相關的矽卡巖型鐵礦床的成礦時代為白堊世中期(127~133 Ma),相應的巖體時代為128~133 Ma,該期巖體形成于正常地殼環境,為富集地幔的部分熔融和分離結晶后發生較大比例的下地殼混染(高達35%)的產物。到目前為止,沒有與斑狀閃長巖相關的獨立斑巖型金礦床的成礦時代數據,根據區域對比推測與斑狀閃長巖相關的獨立斑巖型金礦床的成礦形成于晚侏羅世—早白堊世,當然還需要進一步研究。
已有資料顯示鄂東南礦集區深部具有很大的找礦潛力,國家在該礦集區設立了鄂州蓮花山—黃石鐵山鐵多金屬礦和大冶—陽新銅金礦2個整裝勘查區,開展鄂東南礦集區找礦方向具有非常重要意義。前人對該礦集區開展了成礦—找礦模型和預測方面研究,取得了重要進展。翟裕生等將該區鐵礦床分為巖體內礦床、巖體頂部礦床、巖體側部礦體和巖體外圍礦體,建立起鄂東鐵礦床模式,后來稱為陸內坳陷帶與中酸性侵入巖有關的大冶式鐵銅礦床模式。常印佛等總結了鄂東南區域成礦模式和大冶模式。舒全安等系統總結和研究了巖體內隱伏捕虜體型礦體、斑巖型礦體、接觸帶礦體和層間礦體的預測標志和找礦方法。薛迪康等總結了銅錄山式、葉花香式、銅山口式、雞冠咀式、雞籠山式礦床模型。本文根據區域資料分析,提出上述4類礦化類型的找礦方向。
(1)與閃長巖+石英閃長巖相關的矽卡巖型銅鐵金礦床和與石英閃長巖+二長巖+花崗巖相關的矽卡巖型鐵礦床是鄂東南礦集區深部找礦主攻類型。一方面加強已知礦區的深部尋找找礦新礦體,如近5年來在鐵山、程潮、金山店、銅錄山和雞冠咀矽卡巖銅鐵金礦深部均探明了新的礦體,實現了找礦重大突破。另一方面通過地物化資料二次開展深部礦產戰略性勘查工作,如區域尺度關注鐵山巖體的東西兩側;深部找礦有必要高度關注巖體中大理巖捕虜體、巖體與大理巖接觸帶和層間礦體,特別是層間礦體。另外,在第二類型矽卡巖型鐵礦床區深部和外圍注意尋找第一類型礦床,如鄂城和金山店巖體深部尋找與閃長質巖有關的矽卡巖銅鐵金礦床。
(2)已有資料顯示鄂東南礦集區有100余個小巖體,與花崗閃長斑巖相關的斑巖—矽卡巖型銅鉬金鎢礦床也是該區找礦潛力較大的類型。除了加強已有礦區深部和外圍找礦工作外,有必要關注大巖體晚期花崗閃長斑巖和礦集區南部斑巖—矽卡巖型鎢多金屬礦床等找礦工作,另外注意尋找雞籠山地區外圍曹家山產于斷裂中微細粒金礦床。
(3)金井咀是鄂東南礦集區為數較少的與斑狀閃長巖相關的獨立斑巖型金礦床,是長江中下游成礦帶取得重大找礦突破的新類型礦床。近年來在貴池地區探明了拋刀嶺和鋪莊金礦中型規模以上的獨立斑巖型金礦。長江中下游成礦帶金礦的研究和找礦程度均較低,正如翟裕生等總結長江中下游成礦帶的成礦規律時,在“對區域找礦工作的建議”中指出:“對于Fe、Cu礦床,已有半個世紀的研究工作和勘探開發歷史,已經有了比較深入的認識,總結了比較系統的Fe、Cu成礦條件、成礦規律等。長江中下游成礦帶金礦有較大潛力,對于Au礦床,過去重視不夠,對Au礦的成礦條件和成礦規律還缺乏系統的研究,鄂東南、九瑞和銅陵地區具有形成矽卡巖型金(銅硫)礦床、斑巖型金(銅硫)礦床和次火山熱液銅金礦的成礦環境”。最近,在對金牛盆地深部次火山巖的研究基礎上提出金牛盆地除應關注玢巖鐵礦外,更應該關注與次火山巖有關的熱液金礦[24]。因此,鄂東南礦集區具有尋找斑巖型金礦較大的找礦潛力,迫切需要開展該類型金礦的成礦機制研究,同時應注意小巖體、大巖體晚期閃長質巖相和大巖體中斷裂帶等地區找礦工作。
致謝:在野外期間得到湖北省鄂東南地質大隊、中國冶金地質總局中南地質勘查院、湖北省第四地質大隊和湖北省地質調查院及礦山多位領導的大力支持,在成文過程中得益于與湖北省鄂東南地質大隊胡清樂、金尚剛、魏克濤和中國冶金地質總局中南地質勘查院劉玉成等專家大量交流。
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