湖北省隨州吳山銅鉬多金屬礦地質(zhì)特征及找礦方向

王茂林, 王賢茂

(湖北省地質(zhì)調(diào)查院,湖北 武漢　430034)

0　引言

吳山是個多寶之地,相傳國寶——隨珠(夜明珠,與和氏璧齊名)就出自隨州吳山,自古引無數(shù)人到此尋找寶藏,遺留有大小不一、年代無法考證的采礦老窿數(shù)十處,初步查證有鉛硐、銀硐、銅硐、金硐等,礦化具明顯的分帶性,金在外、鉛在中、銅在內(nèi),具典型斑巖型礦床成礦系列特征。

1　區(qū)域地質(zhì)背景

吳山銅鉬多金屬礦區(qū)處于秦嶺—大別山造山帶東部,武當(dāng)—桐柏—大別多金屬礦化集中區(qū)內(nèi)的新市—太山廟金銀鉬多金屬成礦帶[1]。出露最老地層為新元古代武當(dāng)巖群淺變質(zhì)沉積—火山碎屑巖系。其上不整合覆蓋新元古代南華紀(jì)耀嶺河組淺變質(zhì)基性火山巖系、震旦紀(jì)淺變質(zhì)泥質(zhì)碎屑巖—碳酸鹽巖系、早古生代寒武—奧陶—志留紀(jì)淺變質(zhì)硅質(zhì)巖—碎屑巖—基性火山巖系、晚古生代泥盆紀(jì)淺變質(zhì)碎屑巖系。在中新生代盆地充填有紅色碎屑—泥質(zhì)巖系。巖漿活動強烈,中生代七尖峰花崗巖巖基,呈北西向紡錘狀展布,出露面積達(dá)千余平方千米,主要巖性為黑云二長花崗巖。在七尖峰花崗巖巖基周緣見有稍晚時期小的花崗斑巖體出露。區(qū)域復(fù)雜的物質(zhì)組成和構(gòu)造演化呈現(xiàn)出極為復(fù)雜的構(gòu)造格架,主體構(gòu)造定型于中生代。北西和北東向兩組斷裂構(gòu)造相互交織形成格子狀構(gòu)造體系,在北東向斷裂與近東西向斷裂或北西向斷裂交切部位,大多分布有燕山期斑狀雜巖體,控制了區(qū)域有色金屬礦(化)點的分布,如安寺溝銅礦,上塘兒灣銅鎢礦,刺溝、毛家大坡鉛鋅礦,烏稍嶺鉛礦(化)點等。在斑狀雜巖體的外接觸帶近巖體部位的銅鉬礦化,容礦巖石具多樣性,如吳山銅鉬礦;遠(yuǎn)離花崗巖邊界的銅鉬礦,容礦巖石主要為石英脈,如張莊、棗扒礦化點等。

2　礦區(qū)地質(zhì)

2.1　礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)出露地層主要為中元古代武當(dāng)山巖群、震旦紀(jì)地層,主要巖性為白云鈉長片巖夾綠泥陽起片巖、黑云(白云)斜長片麻巖;大理巖、石英巖、淺粒巖。

主要構(gòu)造線有北西向(以F1為代表)和近東西向(以F2為代表)兩組。F1為吳山斷裂,屬區(qū)域性斷裂,斷裂斜穿礦區(qū)中東部,具多期次活動特征,成礦前斷裂組合呈向北西散開的帚狀(也可能是巖漿主動侵位形成的環(huán)形構(gòu)造的一部分？);成礦期形成次一級斷裂及大量羽毛狀裂隙,切割花崗斑巖脈,組成含礦溶液的運移通道,使充填的脈巖具互相切割現(xiàn)象;成礦后主斷層表現(xiàn)為南西盤向北東逆沖。F2為魯和寨斷裂,屬區(qū)域性斷裂,早期表現(xiàn)為滑覆構(gòu)造,晚期上盤逆沖,使武當(dāng)山巖群逆掩于震旦紀(jì)陡山沱組(在魯和寨一帶局部還殘存有寒武紀(jì)地層)之上。

東谷山斑狀雜巖體出露于礦區(qū)北東部,吳山斷裂的南西盤,長約1 800 m,寬約600 m,呈橢圓形,長軸呈北西向。巖體呈巖株狀產(chǎn)出。主要由石英正長巖、似斑狀花崗巖、花崗斑巖組成(見圖1)。包體少見。

花崗斑巖：巖石為肉紅色,斑狀結(jié)構(gòu),基質(zhì)具顯微晶質(zhì)結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,主要礦物為微斜長石20%～35%，更長石30%，石英25%～35%，角閃石、黑云母5%,斑晶主要為微斜(條紋)長石。鉀長石Ng∧2°～9°、Δ0.11～0.5、δT0.15～0.7,斜長石δT0.1～0.3,An19～21,-2V52°～72°。除一般常見副礦物外,另見有黃銅礦、輝鉬礦、白鎢礦等。

從表1可知,東谷山花崗斑巖SiO2>71%,K2O+Na2O為9.57%,K2O / Na2O>1,Al2O3為12.49%,Al2O3/(K2O+Na2O+CaO)=1.259,屬高鈉高硅鈣堿性系列。

從表2可知,東谷山花崗斑巖與世界花崗巖平均值相比,Mo、W、Ba、Cu、Sr富集,Mo富集系數(shù)達(dá)40,Sn、Pb、Zn、Cr、F虧損。

從表3可知,東谷山花崗斑巖稀土總量為178×10-6,ΣCe/ΣY8.216,輕稀土富集明顯,銪異常系數(shù)(δEu)為0.93,銪虧損不明顯,La/Yb為41.65,Sm/Nd為0.169,說明巖漿源自地殼。

圖1　吳山銅鉬礦區(qū)礦產(chǎn)地質(zhì)圖

表1東谷山花崗斑巖巖石化學(xué)特征表(%)

Table 1Lithochemistry characteristics of granite-porphyry

氧化物SiO2TiO2Al2O3Fe2O3FeOMnOMgOCaONa2OK2O含量75．970．1212．491．50．230．020．090．354．754．82

表2　東谷山花崗斑巖微量元素含量表(10-6)

表3　東谷山花崗斑巖稀土元素特征表(10-6)

蝕變類型主要有：矽卡巖化、硅化、鉀長石化、云英巖化、高嶺土化和碳酸鹽化。硅化和鉀長石化與銅鉬成礦關(guān)系密切。

斑巖體蝕變較強,更長石大多被高嶺石、蒙脫石、絹云母和石英取代,并有紅柱石出現(xiàn)。局部見長石被白云母和石英取代,在云英巖化巖石中有重晶石細(xì)脈充填。

圍巖中蝕變帶較寬,自巖體向外依次分布有硅化、高嶺石化、碳酸鹽化,蝕變特征是分帶性不明顯;硅化主要沿高嶺石化帶內(nèi)斷裂構(gòu)造呈帶狀分布;屬熱液蝕變的高嶺石化、碳酸鹽化分布面廣而不集中;云霧狀碳酸鹽化巖石中常伴生有方鉛礦、銅礦、輝鉬礦和少量閃鋅礦,有時伴生有重晶石和玉髓。遠(yuǎn)離巖體硅化減弱、碳酸鹽化增強。

2.2　礦區(qū)地球化學(xué)特征

1∶20萬水系沉積物測量顯示,在吳山一帶W、Mo、Cu、Au、Ag、Bi元素異常反映強烈。通過1∶5萬土壤掃面,異常重現(xiàn)性好,其中Mo在斗笠坡、西谷山、肖家大坡、姚家灣、黃家山等地具有五個明顯的濃集中心。各元素分布,具明顯的水平分帶現(xiàn)象：在姚家灣—陡壁一帶主要為Mo、Cu元素異常,Mo、Cu元素異常套合較好,Cu元素異常分布范圍稍寬;Zn異常分布于Mo、Cu元素異常的北側(cè)和南側(cè);Pb、Ag異常主要分布于Mo、Cu元素異常的南東—南—南西側(cè);以Au為主的低溫元素組合異常主要分布于Pb、Zn異常外側(cè),部分與Pb、Zn異常重疊。平面上元素異常的分帶特征可與河南省母山斑巖型銅鉬礦區(qū)元素異常的分帶特征類比。

通過巖石地球化學(xué)剖面測量,對Mo異常濃集中心進(jìn)行檢查,大致查明W、Sn、Bi、Mo、Cu、Pb、Zn、Au、Ag、As等元素在不同地質(zhì)單元內(nèi)的豐度和變異特征。利用(Pb+Mo+Ag)/(Bi+Sn+W) 和(Pb+Mo)/(W+Sn)比值,初步判斷黃家灣一帶Mo異常為尾暈異常(≥5,≥3.5,元素組合WMoCu);肖家大坡以西Mo異常為分散礦化異常(≥5～9,≥3.5～9,元素組合為PbZnAuAgAs);主要分布于姚家灣—斗笠坡一帶Mo異常為成礦異常,其中姚家灣一帶的Mo異常為近礦異常(≥60,≥50元素組合MoCuPb),斗笠坡一帶的Mo異常為前暈異常(≥9～60,≥3.5～50元素組合MoCuPbZnAuAgAs)。

2.3　礦區(qū)成礦系列

礦區(qū)采礦歷史悠久,遺留有無數(shù)采坑和老窿,初步考證,古人采銀、銅和鉛,近代主要采銅,當(dāng)代主要采銅、鉬和金。雖然古采遺跡規(guī)模不大,但為成礦規(guī)律總結(jié)提供了實證。由東谷山斑巖體向西南側(cè)依次出現(xiàn)鎢鉬銅礦化、鉛鋅礦化、金銀礦化,礦化對圍巖無明顯的選擇,主要受構(gòu)造和熱液蝕變作用控制,地域上礦化的分帶性與元素異常的分帶性和蝕變組合的分帶性相對應(yīng),具典型斑巖礦床成礦系列組合特征。

3　礦床地質(zhì)

3.1　礦體特征

吳山銅鉬礦床,成礦與巖漿作用關(guān)系密切,但巖漿巖本身不含礦,銅鉬礦化主要發(fā)育于巖體的外接觸帶。

根據(jù)礦化特征差異,劃分出陡壁、青山寺、東谷山、銀洞坡、斗笠坡五個礦段。各礦段礦(化)體產(chǎn)出特征見表4。

表4　吳山銅鉬礦區(qū)礦(化)體產(chǎn)出特征一覽表

礦體與圍巖沒有明顯界線,呈漸變過渡關(guān)系。近巖體的礦體,礦化強度相對較高,有的以銅為主伴生鉬,有的以鉬為主伴生銅,主礦體銅鉬共生,一般情況下銅礦化范圍比鉬礦化范圍大1～3 m;遠(yuǎn)離巖體受構(gòu)造控制的礦體,礦化強度相對較低,銅鉬分離;斗笠坡一帶的銅鉬礦(化)體普遍含金,少數(shù)礦(化)體含鎢,多數(shù)礦(化)體含金及砷(致吳山水庫水質(zhì)差,不能飲用)。

3.2　礦物特征及共生組合

礦石礦物主要有黃銅礦、輝鉬礦、方鉛礦、閃鋅礦。主要脈石礦物為石英。

黃銅礦常與輝鉬礦共生,同石英一起呈不均勻浸染狀、團塊狀產(chǎn)于角礫狀混合巖內(nèi)脈體近側(cè)的基體中,或產(chǎn)于角礫巖的膠結(jié)物中,或以單晶產(chǎn)于石英脈內(nèi),或以集合體產(chǎn)于長石石英脈中。所見方鉛礦粒徑數(shù)毫米至十余毫米,呈立方體單晶或聚晶產(chǎn)出;閃鋅礦粒徑為1 cm的單晶,常與輝鉬礦共生產(chǎn)于長石石英脈內(nèi),或與不規(guī)則狀黃銅礦團塊伴生產(chǎn)于不規(guī)則狀方解石脈內(nèi)。所見白鎢礦粒徑數(shù)毫米至2 cm,呈半自形柱狀單晶或聚晶產(chǎn)于長石石英脈內(nèi)。另在薄片中見含銀乳滴狀礦物(未定名)產(chǎn)于方鉛礦中。

礦石主要礦物組合有:①石英—輝鉬礦;②石英—黃鐵礦—輝鉬礦;③石英—微斜長石—黃鐵礦—輝鉬礦—黃銅礦—白鎢礦—方鉛礦—輝銻礦;④石英—黃鐵礦—黃銅礦。

礦石類型主要有塊狀浸染狀含銅鉬石英礦石、角礫狀含銅鉬混合巖礦石、網(wǎng)脈狀含銅鉬長石石英礦石。含銅鉬石英礦石和含銅鉬長石石英礦石,多呈脈狀,其礦化可形成于開放空間的充填,也可形成于滲透交代作用。充填脈以礦物由外向內(nèi)生長、平直的脈壁、切穿早期構(gòu)造為特征;交代脈以脈體礦物交代圍巖礦物為特征。賦礦的角礫巖可形成近垂直的柱狀巖筒,也可形成水平方向延伸較大的角礫巖帶。

3.3　成礦期的劃分與礦物生成順序

根據(jù)礦石礦物的結(jié)晶特點,礦物間的交代、穿插、溶蝕等結(jié)構(gòu)特征及表生作用下的產(chǎn)出特點,將成礦作用歸為一期4個階段。成礦主要發(fā)生于巖漿期后熱液成礦期。初步將巖漿期后熱液成礦期分為四個活動階段：

(1) 早高溫汽液階段:主要為斑巖體成巖早期,在巖漿汽成熱液作用下,巖體周緣形成含團塊狀黃鐵礦、黃銅礦的混合巖,繼而破碎形成被長英質(zhì)脈體膠結(jié)的角礫狀混合巖,鉬礦化較弱。

(2) 晚高溫汽液階段:鉬礦體的主要成礦階段。 在巖漿汽成熱液的繼續(xù)作用下,對造巖礦物進(jìn)行交代,巖體自變質(zhì),以高嶺石化為主、云英巖化次之。有用組分高度分離并由巖體向外遷移,在外接觸帶形成大量的網(wǎng)狀含銅、鉬石英脈,或銅、鉬以自形度較高的硫化物的形式存在于角礫巖的膠結(jié)物中。礦物組合以石英、輝鉬礦、白鎢礦為主。

(3) 高—中溫階段：在脈動性熱液活動的作用下,形成相互穿插的各類礦化脈巖,較早形成的為含黃銅礦、黃鐵礦、輝鉬礦、方鉛礦及少量白鎢礦、輝鉍礦、輝銻礦的長石石英脈,碳酸鹽化和高嶺石化開始出現(xiàn),形成含銅、鉬、鉛、鋅的石英方解石脈或石英高嶺石脈或方解石脈。本階段形成礦種較多,出現(xiàn)中溫礦物組合,但礦化分散不集中,礦化強度減弱。

(4) 低溫階段：為硅化碳酸鹽化階段。形成不含礦或微弱方鉛礦化的玉髓脈、方解石脈或玉髓—方解石脈。

在巖漿期后汽水熱液系統(tǒng)演化中,由早至晚依次出現(xiàn)高溫→中溫→低溫礦物;由內(nèi)向外依次出現(xiàn)高溫→中溫→低溫元素異常組合及礦物組合。

3.4　容礦巖石性質(zhì)與銅鉬品位變化規(guī)律

通過對陡壁礦段內(nèi)淺粒巖、片(麻)巖、花崗巖的基巖樣分析結(jié)果統(tǒng)計：在花崗巖中銅、鉬含量均低,未見銅的富集,鉬也很弱;在淺粒巖、片(麻)巖中銅、鉬礦化呈消長關(guān)系,淺粒巖中鉬的礦化強度高于銅,片(麻)巖中銅的礦化強度高于鉬。礦石中銅鉬品位無明顯變化規(guī)律,主要受成礦期羽毛狀構(gòu)造裂隙的發(fā)育程度制約。

3.5　礦石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石的結(jié)構(gòu)主要有自形—半自形結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、碎裂狀結(jié)構(gòu);礦石的構(gòu)造主要有浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈—網(wǎng)脈狀構(gòu)造。

3.6　礦床成因及找礦標(biāo)志

根據(jù)礦區(qū)W、Mo、Cu、Pb、Zn、Ag、Au各元素異常的分帶性、蝕變及高溫→中溫→低溫礦物組合的分帶性,礦床成礦系列的空間展布規(guī)律及成礦特征,結(jié)合東谷山斑巖體特征分析,吳山銅鉬礦與國內(nèi)已知斑巖型銅鉬礦特征十分相似,屬淺成斑巖型鉬礦床。

找礦標(biāo)志：①東谷山斑巖體的外接觸帶;②隱爆角礫巖;③相互穿插的網(wǎng)狀節(jié)理、裂隙或長英質(zhì)脈體發(fā)育部位;④硅化、鉀長石化蝕變帶;⑤WMoCu組合異常濃集中心。

4　找礦潛力分析

吳山銅鉬礦通過局部勘查,在東谷山斑狀巖體西南側(cè)陡壁一帶的外接觸帶中發(fā)現(xiàn)有銅鉬工業(yè)礦體存在。但至今找礦未能突破。本次工作利用斑巖型成礦系列理論,綜合研究前人采集的各類礦化信息,找出待解課題,通過實踐,取得一系列新發(fā)現(xiàn)和新認(rèn)識,揭示吳山銅鉬多金屬礦找礦潛力較大,有進(jìn)一步勘查的必要。

(1) 東谷山巖體為復(fù)式小斑巖體,屬高鈉鈣堿性系列花崗巖。主要礦物成份中見有角閃石、黑云母,說明巖漿富水;微量元素Mo的富集系數(shù)高達(dá)40,副礦物中見有黃銅礦、輝鉬礦、白鎢礦,說明巖漿攜帶了豐富的主成礦元素;深源包體少,富Sr,貧Cr、F,稀土總量少,輕稀土富集明顯,說明巖漿源自地殼;長石有序度及微斜長石三斜度低,-2V較小,具淺成侵入巖特征;結(jié)合成礦期次少,礦化強度弱,未發(fā)現(xiàn)有多個礦化體存在,東谷山斑巖體可能屬匯集大陸板塊邊緣的巖漿弧型花崗巖,據(jù)Westra等研究,這類花崗巖有利于形成中型以上鉬礦床。巖株型花崗巖最大鉬儲量可達(dá)30萬t,深成侵入體型花崗巖最大鉬儲量可達(dá)160萬t[2]。

(2) 以吳山斷裂(F1)為界,在斷裂南西盤由巖體向外依次出現(xiàn)鉀化、硅化、高嶺石化、碳酸鹽化,蝕變分帶性不明顯。據(jù)鉀化、硅化減弱,高嶺土化、碳酸鹽化增強及巖體周圍蝕變的不對稱性(巖體北東部蝕變帶被掩藏)分布特征,推斷吳山地區(qū)可能隱伏有大規(guī)模的近礦蝕變。加強對不同類型蝕變的分帶性研究,尤其是斑巖體內(nèi)硅化、云英巖化、高嶺石化的相關(guān)性研究,對指導(dǎo)深部勘查意義重大。

(3) 吳山Mo-Cu-Pb-Zn-Ag異常主要分布于吳山斑狀雜巖體的南西側(cè),自巖體向外,依次出現(xiàn)WSnBiMo→CuMo→PbZn→AuAg元素組合異常,地域上元素組合異常的分帶性與蝕變組合的分帶性和礦化的分帶性相對應(yīng),揭示吳山斑狀雜巖體對元素異常、蝕變及礦化具有明顯的控制作用。在吳山地區(qū)具有利的斑巖型銅鉬礦床的成礦條件。在勘查中,將金銀(砷)礦化→鉛鋅礦化→作為尋找斑巖型銅鉬礦床的標(biāo)志。主元素Mo異常具有斗笠坡、西谷山、肖家大坡、姚家灣、黃家山五個明顯的濃集中心,通過異常查證大致查明黃家灣一帶Mo異常為尾暈異常;肖家大坡以西Mo異常為分散礦化異常;姚家灣—斗笠坡一帶Mo異常為成礦異常。其中姚家灣一帶的Mo異常為近礦異常;斗笠坡一帶的Mo異常為前暈異常。目前僅對姚家灣濃集中心陡壁一帶開展了普查,其它濃集中心所作工作較少。說明吳山礦區(qū)還存在較大找礦空間。

(4) 據(jù)已知礦體產(chǎn)出特征分析,前人在陡壁一帶偏重于對北西向控礦構(gòu)造的普查,事實上礦區(qū)內(nèi)主元素CuMo異常的濃集中心走向及多數(shù)礦脈均呈北東東向展布。在露頭尺度上礦脈按產(chǎn)狀可劃分出相互切割、控制的數(shù)組。同一露頭上不同方向礦脈礦化類型相同,不同露頭上礦脈礦化類型差異明顯。多數(shù)礦化形成于開放空間的充填,部分形成于滲透交代作用。在不同巖性層接觸界面附近,礦化相對富集,尤其是大理巖層的底部,等等。吳山地區(qū)存在的大規(guī)模角礫狀含銅鉬混合巖礦石是否為隱爆角礫巖值得探索。這些現(xiàn)象和問題說明進(jìn)一步勘查應(yīng)注意調(diào)整勘查技術(shù)路線。

(5) 現(xiàn)有資料反映姚家灣一帶存在較大規(guī)模的銅鉬礦化體,已知礦體位于礦化體內(nèi),礦體在勘探剖面上呈“V”字型,說明已查明的礦體要么是主礦體剝蝕殘余,要么是主礦體上部沿構(gòu)造充填的分支,類比典型礦床的地球化學(xué)勘查模型,初步推斷下一步應(yīng)優(yōu)先對東谷山礦段進(jìn)行勘查,在大致查明8Mo、11Mo與7Mo成礦規(guī)律的基礎(chǔ)上,對斗笠坡礦段及肖家大坡一帶可能存在的隱伏礦進(jìn)行探查。

5　結(jié)論

吳山銅鉬礦具典型的斑巖型銅鉬礦床的蝕變分帶、元素分帶及礦化分帶特征,已知礦化體規(guī)模與蝕變帶規(guī)模和元素異常的強度、規(guī)模不匹配、不協(xié)調(diào),達(dá)標(biāo)成型的礦體應(yīng)在大規(guī)模的銅鉬礦化體之下,有進(jìn)一步勘查的必要。在七尖峰雜巖基周緣,新市、陡山寨、新城等地成礦地質(zhì)背景和成礦條件與吳山類同,加強吳山銅鉬礦成礦類型和成礦規(guī)律的研究,有利于指導(dǎo)鄰區(qū)找礦,亦有望在該地區(qū)或鄰區(qū)發(fā)現(xiàn)大中型斑巖型銅鉬或鉬礦床。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳守余，等.湖北省隨(州)—棗(陽)北部吳山地區(qū)綜合異常查證及找金靶區(qū)優(yōu)選[J].物探與化探,1998(6)：420-424.

[2]簡偉，等.斑巖型鉬礦研究進(jìn)展[J].礦床地質(zhì)，2010(2)：308-316.