湖北陽新巖體接觸帶矽卡巖的巖石特征及其礦化關系淺析

王友勝，徐榮華，楊偉衛

(湖北省鄂東南地質大隊，湖北大冶 435100)

0 引言

矽卡巖是中性或酸性侵入巖和碳酸鹽巖在接觸帶處經氣化高溫熱液交代作用形成的一種變質巖;而由與其相關的含礦熱液經交代作用形成的熱液礦床則稱為接觸交代礦床。眾所周知，鄂東南地區產出大量矽卡巖和接觸交代矽卡巖型銅鐵金鎢鉬等多金屬礦產。但長期的生產實踐表明，并非所有中性或酸性侵入巖與碳酸鹽巖的接觸帶都有矽卡巖產出，也并非所有矽卡巖中都有金屬礦產產出?！袄洹苯佑|帶和“干”矽卡巖的存在給地質找礦工作增加了許多難度。

開展陽新巖體接觸帶巖石特征的研究，探討各類巖石與矽卡巖成巖及成礦關系，不僅具有一定的地質理論意義，對正在進行的陽新巖體西北段、陽新巖體中東部兩個整裝勘查項目的野外地質工作也能提供一點參考。

1 區域成巖成礦背景

陽新巖體位于鄂東南三角形構造巖漿區的中心部位，毛鋪—兩劍橋斷裂帶北側。其主體由南東向北西侵位于殷祖—筠山復背斜核部，西北段侵入大冶湖向斜南翼，平面上總體呈北西向展布，巖體總面積約229 km2，是鄂東南地區出露規模最大的巖體。巖體主巖性為石英閃長巖，其次為石英閃長玢巖、石英二長閃長巖等，侵位于燕山中晚期，為被動侵位的殼幔同熔型巖漿巖。

陽新巖體接觸帶圍巖地層從寒武系至白堊系均有出露。南部大范圍與志留系碎屑巖接觸，少數地段與寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、三疊系碳酸鹽巖零星接觸;北部大范圍與石炭系、二疊系、三疊系碳酸鹽巖接觸，偶見有與泥盆系碎屑巖和二疊系硅質巖零星接觸。

陽新巖體與圍巖地層的接觸帶總長約112 km(不包括捕虜體接觸帶)，帶中產出大中小型矽卡巖礦床(點)約70余處(見圖1)，其中大型礦床3處，中型礦床6處，是典型的富含銅鐵金鎢鉬等多金屬礦的接觸帶。

2 接觸帶巖礦石特征

陽新巖體接觸帶泛指圍繞巖體與地層接觸處的一條寬度約200～300 m(包括巖體和地層的邊緣)環形接觸蝕變帶，由巖體向地層方向分為內接觸帶和外接觸帶。

2.1 內接觸帶巖石特征

巖漿巖巖性特征:陽新巖體中酸性侵入巖屬廣義的花崗巖類巖石，為殼幔混染花崗巖。內接觸帶中以細粒石英閃長巖分布最廣，次為石英二長閃長巖、花崗閃長巖、二長閃長巖、閃長巖，正長閃長巖和石英斑巖偶有出露。

巖漿巖巖石化學特征:與中國同類巖石比較，SiO2含量略微偏高，從巖體中心至內接觸帶，SiO2變化幅度小，反映出陽新巖體巖漿分異不完全?；越M分(Fe2O3+FeO+MnO+MgO+CaO)具順向分異特征，自早期巖石至晚期巖石，基性組分逐漸降低。

圖1 陽新巖體周邊地層及礦產略圖Fig.1 Sketch of surrounding strata and mineral of Yangxin rock

巖漿巖巖石礦物特征:主要造巖礦物有斜長石、鉀長石、角閃石、黑云母，斜長石 An值 3～44［1］，其種屬不僅與巖石酸度有關，也受圍巖性質及后期蝕變作用影響?？傮w特征是:隨著巖石由偏基性向偏酸性方向演化，An值逐漸降低。副礦物主要為磁鐵礦、磷灰石、榍石、鋯石，均為SiO2過飽和礦物。

巖漿巖巖石蝕變特征:巖漿巖的蝕變主要高嶺石化和綠泥石化，高嶺石化多見于地表出露巖體和地下水發育地區，表現為巖體中斜長石礦物蝕變為高嶺石礦物。綠泥石化多見于接觸斷裂構造帶中，表現為裂隙面上充填暗綠色綠泥石泥細脈。

2.2 外接觸帶巖石特征

地層巖石巖性特征:陽新巖體接觸帶地層巖石從老至新有寒武系白云巖;奧陶系灰巖;志留系砂頁巖;石炭系大埔組白云巖、黃龍組灰巖;二疊系棲霞組碳質灰巖、茅口組灰巖、上二疊統硅質巖、含炭質頁巖;三疊系大冶組灰巖、嘉陵江組白云巖及灰巖。其中巖體南部接觸帶主要為志留系巨厚層砂頁巖和零星分布的寒武系白云巖及奧陶系灰巖。北部接觸帶上主要為石炭系—三疊系巨厚層灰巖和白云巖。

地層巖石化學特征:陽新巖體南部接觸帶上志留系巨厚層碎屑巖中(見表1)SiO2含量78.50%，Al2O3含量約10.14%，FeO+Fe2O3含量約 4.72%，K2O+Na2O含量約2.65%。巖體北部接觸帶石炭系—三疊系巨厚層灰巖中CaO平均含量＞49.19%，CO2平均含量約41.37%;白云巖中CaO平均含量＞33.89%，CO2平均含量約43.12%。MgO平均含量＞15.83%。

地層巖石蝕變特征:在巖漿熱力作用下，巖體接觸帶附近巖石具有不同程度的接觸熱力變質作用，主要為碳酸鹽巖發生重結晶作用變質成大理巖或白云石大理巖，碎屑巖變質成角巖或具角巖化。圍巖蝕變主要為碳酸鹽化、絹云母化，前者主要見于灰巖和白云巖地層中，表現為碳酸鹽礦物的重結晶，礦物顆粒增大變粗現象以及距接觸帶較遠處地層中不規則網脈狀碳酸鹽細脈發育。絹云母化主要見于碎屑巖地層中，主要為碎屑巖地層中的長石礦物蝕變為細小磷片狀絹云母礦物。

表1 陽新巖體圍巖地層氧化物平均含量統計表Table 1 Statistics of the average content of oxide in Yangxin rock strata

2.3 矽卡巖特征

陽新巖體矽卡巖根據碳酸鹽巖地層原巖性質、矽卡巖礦物成分及組合特征，可將陽新巖體接觸帶內矽卡巖劃分為三個類型?，F分述如下:

鈣矽卡巖 原巖為灰巖，經接觸交代形成的矽卡巖，主要為石榴子石矽卡巖，其次是硅灰石矽卡巖、方柱石矽卡巖、綠簾石矽卡巖。

鎂矽卡巖 原巖為白云巖，經接觸交代形成的矽卡巖，主要為金云母矽卡巖，其次是硅鎂石矽卡巖、粒硅鎂石矽卡巖、鎂橄欖石矽卡巖(極易為熱液交代蝕變，所以很難保存，偶爾可見少量鎂橄欖石殘余)。

鈣鎂矽卡巖 這是陽新巖體接觸帶內大量存在的一類矽卡巖，此類矽卡巖分布于灰巖及白云巖與巖體接觸帶附近，其代表巖石為透輝石矽卡巖、金云母透輝石矽卡巖、透輝石石榴子石矽卡巖、石榴子石透輝石矽卡巖，其次有透閃石陽起石—矽卡巖。

這三大類矽卡巖在陽新巖體接觸帶內礦床中均有產出，但具體到某一個礦床點，由于受不同圍巖地層巖性的控制，矽卡巖類型組合或小類上差別很大，一般僅以一或兩種小類為主。

2.4 矽卡巖礦床特征

陽新巖體矽卡巖礦床大多產于中酸性巖漿巖與碳酸鹽類巖石的接觸帶上，大中型礦床還與接觸帶附近碳酸鹽巖的捕虜體有密切聯系。由于礦床的形成明顯受巖漿分異冷凝、圍巖性質、接觸帶構造以及交代作用強度的影響，故礦體的產狀、形態均比較復雜，礦體連續性也差。礦體常呈似層狀、透鏡狀、柱狀、脈狀、巢狀等。規模大小不一，有直徑數米的小礦體，也有長數千米、延伸達千米以上的巨大礦體，如銅綠山。一般為中等規模，厚10～30 m，沿走向長200～500 m，除有的鐵、銅、金等類礦床可達大型外，多數礦床為中小型。

2.5 矽卡巖礦石特征

陽新巖體矽卡巖礦床礦石成分復雜，非金屬礦物主要有石榴子石、輝石及其它鈣、鎂、鋁的硅酸鹽礦物(如硅鎂石、符山石、方柱石、蛇紋石、透閃石、陽起石、綠泥石、綠簾石、金云母等)。此外還有石英、螢石、黃玉及含鎂、鐵的碳酸鹽礦物。金屬礦物以氧化物和硫化物為主，如磁鐵礦、赤鐵礦、白鎢礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦等。由于礦物成分復雜，形成溫度范圍也廣，所以礦石的結構構造也多種多樣，如塊狀構造、浸染狀構造、條帶狀構造、晶洞構造等。又由于成礦溫度較高，有揮發組分的參與，因而礦石一般多為粗粒結構。

3 陽新巖體接觸帶矽卡巖成巖作用機制分析

3.1 巖漿巖作用機制

陽新巖體侵入為燕山中晚期，屬鈣堿性系列中酸性巖體，中深成相—中淺成相，巖石類型主要為石英閃長巖、石英二長閃長巖等，巖石多具細粒結構和斑狀結構，結晶時間長。某些地段并具多期次成巖特征，更有利于形成規模較大矽卡巖和礦體。

陽新巖體規模巨大，出露面積約229 km2，為巖基狀侵入體，與圍巖地層的接觸帶產狀復雜多變。一般情況下，巖體超覆于地層之上不利于矽卡巖和金屬礦體的形成。另外，陽新巖體接觸帶復雜的形態對矽卡巖、礦體的形成和分布也有一定的影響，不平整的接觸面有利于形成矽卡巖和礦體。

3.2 圍巖地層作用機制

陽新巖體接觸帶圍巖巖性對矽卡巖礦床的形成有重要影響，不利圍巖主要是志留系砂頁巖及其它地層中的泥巖、碳硅質巖等;有利圍巖是三疊系中下統及其它地層中碳酸鹽類巖石。石灰巖、白云質灰巖、白云巖等碳酸鹽類巖石以其化學性質活潑、脆性較大、滲透性較強和富含CaO或MgO而易被交代，形成鈣鎂系列的矽卡巖。區內寒武系、奧陶系、二疊系產出的含燧石條帶灰巖、硅質巖因含多量硅質和少量鈣質成分，多形成鈣硅系列矽卡巖。本區志留系、泥盆系砂礫巖、泥頁巖等碎屑巖則為不利矽卡巖成巖賦礦圍巖。

陽新巖體接觸帶碳酸鹽巖層的構造對矽卡巖型礦床的形成也有一定影響，薄層灰巖比厚層灰巖有利于成礦，特別是薄層狀灰巖和頁巖、粉砂巖等互層時，由于它們的物理性質有明顯差異，層面間的結合比較虛弱而有利于熱液的流通，所以熱水溶液更易于選擇交代薄層狀灰巖而形成矽卡巖和礦體。另外，圍巖的節理、裂隙及孔隙度等對礦化富集及礦體的形態、產狀等也有重要影響［2］。

3.3 矽卡巖類型及其與礦化類型的關系

陽新巖體接觸帶內各礦床產出的矽卡巖類型組合差別大，同一礦床不同礦體產出的矽卡巖類型也有差別，同一礦體的不同部位矽卡巖也存在差異。但各礦床矽卡巖按形成階段分只有兩種類型，即較早階段的“干矽卡巖”和較晚階段的“濕矽卡巖”。干矽卡巖階段碳酸鹽地層與高溫巖漿熔融體的接觸帶兩側鈣鎂與硅鋁元素產生交代，主要形成石榴子石、透輝石、早期金云母、符山石及基性斜長石等礦物組成的矽卡巖。濕矽卡巖階段發生于巖漿期后，隨著溫度的降低，接觸帶附近高溫氣液大量聚集，氣液中富含大量的揮發性元素及［OH］根，這些物質首先交代鐵鎂礦物而成為含［OH］的硅酸鹽礦物，如金云母、鐵綠泥石、透閃石、陽起石、綠簾石、斜黝簾石等礦物組成的矽卡巖。系統研究陽新巖體接觸帶產出的各類金屬礦床，一般這兩種不同時期形成的矽卡巖均有發育。但確定“礦”與“非礦”，或對應不同的礦種類型，這兩種矽卡巖發育程度及產出特征具有明顯的差異(見表2)。

表2 兩類矽卡巖產出特征對照表Table 2 Comparison table of two kinds of skarn output feature

3.4 矽卡巖類型與典型礦帶的關系

本區矽卡巖并不直接參與成礦，但大規模矽卡巖發育地段可指示該區域曾發生較強熱液交代作用。特別是濕矽卡巖較強發育地段，更顯示該區曾發生多期次汽水熱液交代作用。這些特殊地段由于有強烈汽水熱液交代作用，伴隨巖漿熱力或構造作用，多可萃取或通過化學反應使接觸帶兩側巖石中有用元素疊加富集成礦。其次，矽卡巖的形成改變了這些特殊地段巖石的礦物平衡，巖石體積、密度、導熱性等物理參數也相應改變，進一步促進了巖漿巖和圍巖地層元素參與成礦。

陽新巖體接觸帶總計長約112 km，帶兩側巖石復雜多變，不同地段含礦性差異很大。然而礦產在空間分布上仍然有規律可尋，礦床點在平面上多沿接觸帶呈帶狀集中分布，礦化體在剖面上多分布于地層一側。巖體與圍巖不同接觸部位矽卡巖類型不一樣，產出金屬礦產類型也不一樣?？傮w上，陽新巖體北端干、濕矽卡巖均有產出，礦產以銅鐵金為主。中東部和南側主要產出晚期濕矽卡巖，金屬礦產中少見鐵、鎢和金，多富銅鉬。具體歸納如下:

馮家山—銅綠山—葉花香弧形銅鐵金接觸帶(陽新巖體西北段):該弧形接觸帶總長約16 km，其內分布的銅鐵金礦床點最多，有銅綠山大型銅鐵礦床、雞冠咀大型銅金礦床、桃花咀、葉花香、馮家山、東角山等中小型銅鐵礦床。陽新巖體在西北段呈一舌狀侵入體，巖體分異分帶良好且具多期次侵入特征。巖體接觸地層多為三疊系—石炭系碳酸鹽巖。受地層巖石影響，弧形接觸帶形態平面上呈港灣狀，剖面上呈鋸齒狀復雜多樣。這些特征均有利于該地段接觸帶矽卡巖礦床的形成。該弧形接觸帶內矽卡巖類型復雜，干濕矽卡巖均較發育，與鐵成礦關系密切的是早期干矽卡巖，與銅金成礦關系密切的主要是晚期濕矽卡巖。

赤馬山—父子山銅鉬接觸帶:該段接觸帶總長約5 km，其內分布有赤馬山中型銅鉬礦床、韓家山、李家山小型銅鉬礦床多處。陽新巖體在該地段由南東向北西侵入三疊系—石炭系碳酸鹽巖地層中，平面上接觸帶呈北西西向產出，陽新巖體在該地段具較好分異，但不同如西北段巖體不具分帶性和多期次侵入特征。帶內斷續分布的矽卡巖類型較復雜，以石榴子石矽卡巖為主，干濕矽卡巖均有發育。與銅鉬成礦關系密切的主要是晚期濕矽卡巖，石榴子石矽卡巖內一般不見銅鉬礦化(見圖2)。

銅當—銅洞銅鉬接觸帶:該段接觸帶總長約4 km，其內分布有銅當、銅洞小型銅鉬礦床兩處。陽新巖體在該地段由南西向北東西侵入三疊系—石炭系碳酸鹽巖地層中，巖體分異不明顯。接觸帶呈北西向產出，空間上矽卡巖集中在銅當和銅洞兩個區域產出，各礦區內矽卡巖類型簡單，以干矽卡巖(石榴子石矽卡巖)為主，局部地段干矽卡巖中夾雜有少量晚期濕矽卡巖，銅鉬礦主要賦存在濕矽卡巖中。

兩劍橋—阮宜灣銅鉬鎢接觸帶:該段接觸帶總長約6 km，其內分布有兩劍橋小型鉬礦床、阮宜灣中型銅鎢鉬礦床各一處。陽新巖體在該地段由北向南侵入奧陶系—寒武系碳酸鹽巖地層中，巖體分異不明顯。接觸帶呈北西向、北西西向產出，空間上矽卡巖集中在兩劍橋和阮宜灣兩個區域產出，圍巖條件相似，矽卡巖類型較復雜，干濕矽卡巖均有發育，與銅鉬成礦關系密切的是晚期濕矽卡巖，鎢礦則與早期高溫階段形成的干矽卡巖(石榴子石透輝石矽卡巖)有關。

圖2 湖北陽新赤馬山銅礦某勘探線地質剖面圖Fig.2 Geologic section of a exploration line of Chimashan copper deposit

歐陽山—柯大興銅接觸帶:該段接觸帶總長約8 km，其內分布有歐陽山中型銅礦床，趙家灣、明燈寺小型銅礦床多處。陽新巖體在該地段由東向西斷續侵入三疊系—石炭系碳酸鹽巖地層中，巖體分異特征不明顯。平面上接觸帶呈近南北向產出，帶內礦山開采資料顯示:矽卡巖類型簡單，以干矽卡巖(石榴子石矽卡巖)為主，局部地段干矽卡巖中夾雜有晚期濕矽卡巖，銅礦主要賦存在濕矽卡巖中。

4 結語

陽新巖體接觸帶內矽卡巖型銅鐵金鉬鎢礦床(點)數量眾多，資源儲量較為豐富。大中型礦床多分布在陽新巖體西北段碳酸鹽巖與多期次活動的復雜巖漿巖接觸帶上，可以稱為“礦集區”，這一地段產出的干濕矽卡巖類型多樣，規模巨大，形態不規則，成巖成礦活動復雜。中東部及南側巖漿巖活動強度不如西北段，巖漿成份較為單一，在與不同類型碳酸鹽巖接觸帶上多形成中小型且分散的礦床點，這些地段見有含礦矽卡巖，但單一時期形成的成分單一的矽卡巖，在無后期含礦熱液疊加的情況下往往不含礦。

在陽新巖體周邊開展地質找礦和整裝勘查工作，應緊密圍繞接觸帶矽卡巖礦產賦存產出地質特征展開找礦工作。詳細分析陽新巖體接觸帶上巖漿巖、圍巖地層的地質特征，以及矽卡巖成巖賦礦各時期地質特征，對老礦山邊深部進一步擴大儲量以及發現新的矽卡巖型礦產地均可提供一定的參考。

［1］薛迪康，葛宗俠，張宏泰，等.鄂東南銅金礦床成礦模式與找礦模型［M］.武漢:中國地質大學出版社，1997.

［2］姚鳳良，孫豐月.礦床學教程［M］.北京:地質出版社，2006.