江西寶山銅多金屬礦床控礦因素及成因探討*

曾慶權，龔良信，沙 珉，李永明，雷天浩，胡文潔

（江西省地質調查研究院，江西 南昌 330030）

1 引言

寶山銅多金屬礦區位于長江中下游轉折端九瑞礦集區北西部［1］，行政區屬江西瑞昌市夏畈鎮與南陽鄉管轄，東距瑞昌15km，南西距武山銅礦約7km。寶山礦區為2011-2014年江西省國土資源廳九瑞地區重點整裝勘查評價區之一。前人勘查成果顯示九瑞地區武山銅礦、城門山銅鉬礦、金雞窩銅礦、洋雞山金礦以及東雷灣、銅嶺、丁家山、宋家沖、鄧家山、通江嶺等一批具有經濟開采價值的礦床（點），均位于區內雁列式線型褶皺的向斜盆地內，多與上石炭統黃龍組碳酸鹽巖及燕山期巖漿巖密切相關［2］。翟裕生等與鐘良水等［3-4］指出九瑞礦集區層狀矽卡巖礦體、層狀塊狀硫化物礦體主要出現于石炭系、二疊系和三疊系碳酸鹽巖的地層，以石炭系為主，并將其總結為九瑞礦田構造的“三層結構”模式。寶山銅礦床為九瑞礦集區首個在界首—大橋背斜核部奧陶系碳酸鹽巖與志留系泥質砂巖構造面新發現的，達中型以上規模的“斑巖—矽卡巖—熱液充填型”銅多金屬礦床。寶山銅多金屬礦床的發現，表明奧陶系碳酸鹽巖亦是九瑞地區矽卡巖型礦體的有利產出部位，改變了以往九瑞礦集區背斜核部礦床規模小的觀點，同時也是對翟裕生等與鐘良水等［3-4］總結的九瑞礦田構造“三層結構”模式的補充與完善。因此，寶山銅床勘查成果的及時總結以及相關研究性工作的開展，尤其是控礦因素的探討，對于寶山礦區，乃至整個九瑞礦集區背斜核部地段找礦思路的開拓、找礦方向的重新認識，具有較好的借鑒意義。為此，筆者試著結合前人已有的研究成果，深入探討寶山礦床控礦因素及礦床成因，以期推動寶山礦區與九瑞礦集區下階段找礦突破工作的進展。

2 區域地質特征

九瑞礦集區地處長江中下游，屬下揚子地臺褶帶，早古生代—三疊紀坳陷區（即下揚子斷陷帶）中部［1-5］，寶山礦區位于九瑞礦集區北西側界首—大橋背斜核部（圖1）。區域地層可分為基底與蓋層，基底主要由中元古代雙橋山群變質砂巖、千枚巖組成；蓋層由震旦系—第四系，除了中泥盆統、下石炭統、上三疊統、侏羅系外均有［6-7］。奧陶系地層巖性以白云質灰巖、灰巖、白云巖為主；志留系為泥巖夾砂質頁巖和砂巖夾粉砂巖；上泥盆統為含礫石英砂巖，砂巖，中石炭、二疊系、三疊系為碳酸鹽巖；第四紀松散沉積物分布于中一東南部江河湖濱（圖1）。石炭系、二疊系和三疊系碳酸鹽巖與成礦關系密切相關［2］。九瑞地區歷經多次構造巖漿，形成了褶皺系及斷裂構造。區內斷裂構造發育，主要有北東東向、北東向，其次為北西向，兩組構造的交匯部位構成的菱形網格結點，是已發現的九瑞礦集區內礦體聚集的主要部位［4］。褶皺系軸向NEE向，自北至南依次為鄧家山一通江嶺向斜→界首一大橋背斜→橫立山一黃橋向斜→坳下一丁家山背斜→烏石街一賽湖向斜→長山一城門湖背斜［6］。

圖1 長江中下游九瑞礦集區地質簡圖（據毛景文等［1］修改）

九瑞地區的巖漿活動比較發育，主要活動時期是燕山期，以淺成侵入巖為主。喜馬拉雅期有少量基性巖脈或火山噴發，在第三紀地層中見到了具氣孔杏仁構造以及流動構造的玄武巖。燕山期巖漿活動集中在138.2±1.8Ma～149.2±2.7Ma之間［5］，與礦集區內多金屬礦化有關的巖漿巖為高鉀鈣堿性侵入巖系列，屬于I型花崗質巖類［8-9］，部分學者稱其為埃達克質巖石［10］。九瑞地區巖漿巖常呈巖株、巖枝、巖墻和巖脈狀產出，巖體主要產于褶皺的翼部，接觸圍巖多為石炭系—三疊系地層，僅少數產于褶皺軸部的奧陶系—泥盆系地層中。九瑞地區侵入巖沿北西西向基底斷裂上侵，呈等距性出露；其它脈狀巖體受北東東向斷裂和層間破碎帶控制，多呈單脈狀、分支脈狀或透鏡狀產出，可見石英閃長玢巖穿插花崗閃長斑巖的情況，規模大小不等，長數百米至數千米，多沿地層間不整合面及層內薄弱面貫入式侵位，與組成復式褶皺帶的地層的走向一致，構成了區內的次級構造—巖漿—成礦帶。已有的研究將其劃分為五組，自北西向南東有：（l）東雷灣通江嶺構造巖漿成礦亞帶；（2）寶山夫山構造巖漿成礦亞帶；（3）宋家灣武山構造巖漿成礦亞帶；（4）大浪洋雞山丁家山構造巖漿成礦亞帶；（5）長山城門山構造巖漿成礦亞帶，其中寶山銅多金屬礦床位于寶山一大橋花崗閃長斑巖亞帶［2-5］。燕山期巖漿巖以花崗閃長斑巖和石英閃長玢巖為主，與成礦關系密切的也正是這兩種侵入巖。另外石英斑巖、花崗細晶巖、閃長巖、輝綠巖及煌斑巖脈也有分布，其中較大的城門山巖體邊部是花崗閃長斑巖，中央是石英斑巖的復式巖體。這些巖漿巖主要為燕山早期的中酸性侵入巖，侵入順序上大致為花崗閃長斑巖→石英閃長玢巖→石英斑巖。其中花崗閃長斑巖是區內最主要的成礦母巖。

3 礦區地質特征

寶山礦區位于九瑞礦集區北西部，屬瑞昌市夏畈鎮與南陽鄉管轄。區內出露的地層自老至新有奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二疊系及第四系地層（圖2）。地層走向總體為北東東，傾向以界首—大橋背斜核部為界，其南側地層總體傾向南～南西，傾角25°～45°；北測地層總體傾向北～北東，傾角50°～70°，局部倒轉。奧陶系地層呈北東東—南西西向分布于礦區中北部，構成寶山—大橋背斜核部；志留系地層在礦區南、北側均有出露，以南側為主；石炭系、泥盆系、二疊系地層分布于礦區南部。

寶山礦區奧陶系地層為灰色厚層狀灰質白云巖、白云質、白云質灰巖，自老至新可劃分為4個組，即侖山組（O1l）、紅花園組（O1h）、湯山組（O2t）、湯頭組（O3tt）；志留系地層為泥質粉砂巖、細砂巖、頁巖，局部角巖化，由老至新劃分為5個組，即梨樹窩組（S1l）、殿背組（S1d）、清水組（S1q）、墳頭組（S2f）、茅山組（S2m）。泥盆系、石炭系地層在寶山礦區均只出露一個組，分別為上泥盆統組觀山組（D3g）(原“五通組”)與上石碳統黃龍組（C2h）。觀山組（D3g）為石英砂巖、含礫砂巖、長石石英砂巖夾砂質頁巖，其與下覆地層志留系茅山組（S3m）呈平行不整合接觸關系。黃龍組（C2h），與觀山組呈斷層（F8）接觸。二疊系地層僅出露棲霞組（P1q）和小江邊組（P2x）。棲霞組（P1q）灰黑色含瀝青質、泥質和燧石條帶灰巖；小江邊組（P2x）灰黑色瘤狀灰巖、鈣質頁巖及炭質頁巖夾灰巖。其中與成礦密切相關的為志留系梨樹窩組（S1l）、殿背組（S2d），奧陶系湯山組、湯頭組，泥盆系觀山組（D3g），石炭系黃龍組（C2h）。

礦區褶皺、斷裂構造發育。界首—大橋背斜橫穿礦區；區內斷裂根據走向可分為三組：北東東向（包括近東西向，F3、F4、F7、F8、F13、F14、F15）、北東向（包括北北東向，F1、F10、F11）、北西向斷裂（F2、F12）。

區內巖漿活動受北東及近東西向構造控制，在寶山村一帶由下而上為由南向北呈“Y”字型上侵。宏觀上主要呈巖脈、巖瘤、巖株、巖墻產出；包括仙姑臺巖體、夫山巖體、寶山巖體、銅嶺巖體、開荒咀巖體。除仙姑臺巖體巖性為斜長細晶巖外，其余巖體巖性均為花崗閃長斑巖。

圖2 寶山礦區地質簡圖

4 礦體特征

4.1 礦體形態、產狀、規模

礦區主要發育有三種礦體類型，分別為斑巖型礦體、矽卡巖型礦體和角巖化泥質粉砂巖中的熱液充填型銅多金屬礦體。礦體主要以細脈—浸染狀、脈狀金屬硫化物石英脈的形式賦存于斑巖、矽卡巖，呈似層狀、透鏡狀產出（圖3），少量以金屬硫化物石英脈的形式賦存于角巖中，呈透鏡狀產出。各主要礦體的形態、產狀和規模等特征見表1。

4.2 礦石類型

根據礦石構造進行分類主要有脈狀、細脈浸染狀礦石，次要類型為角礫狀與塊狀礦石。

依據礦區主要有用礦物及組合對礦石進行分類，主要類型有黃銅礦礦石、黃銅礦—輝鉬礦—礦石、輝鉬礦礦石、自然金礦石等；次要類型為黃銅礦—黃鐵礦礦石、輝鉬礦—黃鐵礦等。

根據礦石有用組分進行分類主要有銅礦石、鉬礦石、鉛鋅礦石、銅（鉬）礦石或鉬（銅）礦石、銅金礦石等。

金屬礦物以黃銅礦、輝鉬礦、自然金、輝銀礦、黃鐵礦為主，次為銅藍、孔雀石、藍礬、赤銅礦、磁鐵礦、褐鐵礦、針鐵礦等；非金屬礦物以長石、石英、角閃石、石榴子石、透輝石、蛇紋石、綠泥石為主，次為綠簾石、透閃石、黑云母、鉀長石、絹云母等（圖4）。

4.3 圍巖蝕變

礦區蝕變種類較多，自巖體至圍巖顯示出鉀長石化→青盤巖→黃鐵絹云巖化→蛇紋石、石榴子石、透輝石矽卡巖化→角巖化的蝕變特征，硅化貫穿于整個過程（圖3）。與成礦關系密切相關的以鉀長石化、矽卡巖化、硅化為主，次為角巖化。

圖3 寶山礦區47號勘探線剖面圖

圖4 寶山礦區典型巖礦石照片

表1 寶山銅多金屬礦各主要礦體形態產狀和規模一覽表

巖漿的侵位導致熱接觸圍巖蝕變形成湯頭組、湯山組碳酸鹽巖大理巖化，梨樹窩組、清水組、殿背組砂頁巖形成發生角巖化。其中矽卡巖化根據礦物組合主要可分為石榴石子石矽卡巖化、透輝石矽卡巖化、蛇紋石矽卡巖化。鉀化以鉀長石化為主，常分布于相伴產生，常以鉀長石+石英+黃銅礦+黃鐵礦的礦物組合形式形式產出于石英脈細脈兩側。

5 控礦因素及礦床成因

5.1 地層控礦因素

寶山銅多金屬礦體沿志留系泥質粉砂巖與奧陶系碳酸鹽巖之間的構造滑脫面展布。中奧陶統湯山組（O2t）與上奧陶統湯頭組（O3tt）碳酸鹽化學性質活潑易與含礦熱液發生化學反應而導致成礦元素沉淀，并且由于CaCO3的顆粒表面的吸附物質，逐漸使孔隙阻塞，影響元素擴散遷移，因此元素的遷移受到限制而沉淀。當燕山期巖體中酸性巖體侵位于此界面與奧陶系碳酸鹽巖發生接觸交代反應極易形成矽卡巖、矽卡巖型礦體。下志統梨樹窩組（S1l）、殿背組（S1d）、清水組（S1q）與中志留統墳頭組（S2f）泥質粉砂巖、頁巖、含砂質泥巖，透水性差、密封性好，經熱蝕變發生角巖化后巖石更致密、密封性更好，從而充當構成成礦有利于的天然地球物理障和地球化學障，成為含礦流體的良好隔擋層，即礦液的蓋層保證含礦流體的封閉性，促使成礦元素具有足夠的時間分異富集沉淀，并形成明顯的蝕變現象。

5.2 構造控礦因素

深大斷裂不僅控制了巖漿活動，而且對成礦起著控制作用，控制了礦產的區域分布及成礦遠景區，區域深大斷裂與次級斷裂交匯部位，往往是成礦的最佳部位。九瑞礦集區幾乎所有已知的礦床（點）均位于北東東向斷裂系與北西—北北西斷裂（裂隙）帶、北東—北北東向褶斷帶交叉菱形網絡結點位置，礦床規模較大，礦床類型也較復雜，形成了“多位一體”礦床（如武山銅礦床、城門山銅礦床）。

寶山礦床受北東向斷裂F1與北西向斷裂F2斷裂控制。寶山—夫山銅多金屬調查評價區與大型斷裂（長江深斷裂）相伴生的次級構造較發育，如評價區內的F1斷裂就是整個礦區內的導礦構造，而F2斷裂及其次級斷裂、裂隙則是良好的容礦構造，后期的熱液和巖脈沿構造薄弱部位充填交代，在合適的位置形成銅多金屬礦體。

5.3 巖漿巖控礦因素

樓法生等［11］LA-ICP-MS鋯石 U-Pb測年結果顯示，寶山礦區內至少存在3次巖體侵位事件：140～143Ma、133～137Ma、123Ma，形成了兩條構造巖漿巖帶：一條為侵位于寶山—大橋背斜核部的“仙姑臺—夫山”構造巖漿巖帶，包括仙姑臺巖體、夫山巖體；另一條為侵位于背斜南翼的“寶山—銅嶺—開荒咀”構造巖漿巖帶，自西至東依次包括寶山巖體、銅嶺巖體、開荒咀巖體。140～143Ma侵位的燕山早期第二階段第一期次中粗粒花崗閃長斑巖體，既與陳志洪等［5］對寶山巖體(10JR-22)LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素測年143.6±1.2Ma相似，又與整個九瑞地區其他礦床（如城門山、武山、洋雞山、丁家山、東雷灣等）成礦斑巖體年齡一致。而本礦區已發現的含礦巖體—寶山晚期巖體的結晶年齡為136.8±0.6Ma［11］，較整個九瑞地區其他礦床（如城門山、武山、洋雞山、丁家山、東雷灣等）成礦斑巖體年齡稍晚。寶山晚期花崗閃長斑巖體，為殼幔混合的產物，其為斑巖型、矽卡巖型銅多金屬礦的形成提供了熱源、物源。幔源巖漿的加入增強了氣液活動的強度，同時也可能還改變其含礦氣液的性質，從部分漿混體中基性端元的研究指示它偏堿性，很可能它攜帶的流體也偏堿性，它的加入使流體的活潑性增加，使流體萃取和運移礦質的能力大大增強，流體系統的規模大大增加。樓法生等［11］指出寶山晚期含礦巖體Cu、Mo、Ag、Pb、Zn等含量較高，其中Au、Cu、Mo含量遠高維氏平均值，Au含量在礦區各巖體最高，為地殼豐度值的74-388倍，是成金的有利巖體。Cu、Mo在寶山巖體第二次侵入體中，分別高于地殼豐度值的3～7與4～40倍，是銅和鉬成礦的有利巖體。Ag含量在各巖體高于地殼豐度值的1～6倍。W含量在各巖體高于豐度值的2～4倍，進一步表明寶山晚期花崗閃長斑巖為寶山礦區成礦巖體。

5.4 礦床成因

寶山礦區奧陶系碳酸鹽與志留系泥質砂巖構構造界面是九瑞地區繼“五通面”（五通組與黃龍組構造界面）塊狀硫化物銅礦體的又一有利成礦界面。礦床由斑巖型、矽卡巖型和角巖化泥質粉砂巖中的熱液充填型銅多金屬礦體所組成。斑巖型礦體呈細脈—浸染狀的形式賦存于花崗閃長斑巖；矽卡巖型礦體以呈浸染狀和細脈—網脈狀分布于花崗閃長斑巖與湯頭組、湯山組碳酸鹽巖接觸帶的蛇紋石、石榴子石、透輝石矽卡巖及圍巖中；角巖化泥質粉砂巖中的熱液充填型礦體呈細脈狀產出于梨樹窩組與殿背組泥質砂頁巖中。自寶山晚期花崗閃長斑巖至圍巖總體表現出鉀長石化→青盤巖→黃鐵絹云巖化→蛇紋石、石榴子石、透輝石矽卡巖化→角巖化的蝕變特征，其中硅化伴隨于每個蝕變帶，這與典型斑巖—矽卡巖型礦床的蝕變特征相似［12-13］，指示出寶山花崗閃長斑巖為寶山礦區矽卡巖型礦體的成礦母巖。花崗閃長斑斑與志留系泥質粉砂巖接觸具有較為明顯的角巖化與脈狀、網狀硅化，礦石礦物黃銅礦、輝鉬礦等主要以細脈狀、浸染狀的形式產出于石英脈中及兩側。

寶山礦床三類礦體的地質特征表明，它們成因上存在聯系，成礦作用主要受控于寶山晚期花崗閃長斑巖，只是成礦物質聚集沉淀的空間位置存在區別，屬構造—巖漿巖“三位一體”的成礦機制，即礦體賦存于斑巖、矽卡巖、角巖化泥質粉砂巖中所形成的“斑巖—矽卡巖—熱液充填”復合型銅多金屬礦床。

6 結論

（1）寶山礦區的地層、構造、巖漿巖等成礦地質條件均對形成斑巖—矽卡巖型銅多金屬礦的形成十分有利。寶山晚期花崗閃長斑巖為成礦母巖，奧陶系碳酸鹽巖易于形成矽卡巖及矽卡巖型礦體，志留系泥質泥質粉砂巖、頁巖、含砂質泥巖為成礦有利蓋層，促使成礦元素具有足夠的時間分異富集沉淀。區內北東向F1斷裂與北西向F2斷裂斷裂為導巖、導礦、容礦構造。

（2）成礦巖體為寶山晚期花崗閃長斑巖，自巖體至圍巖總體表現出鉀長石化→青盤巖→黃鐵絹云巖化→蛇紋石、石榴子石、透輝石矽卡巖化→角巖化的蝕變特征，其中硅化伴隨于每個蝕變帶，銅多金屬礦化主要出現了鉀長石化、矽卡巖化、角巖化蝕變帶中。

（3）九瑞地區奧陶系碳酸鹽與志留系泥質砂巖是繼“五通面”塊狀硫化物銅礦體的又以有利成礦界面。

（4）寶山銅多金屬礦床，屬構造—巖漿巖“三位一體”的成礦機制，即礦體賦存于斑巖、矽卡巖、角巖化泥質粉砂巖中所形成的“斑巖—矽卡巖—熱液充填”復合型銅多金屬礦床。

7 致謝

本文系集體勞動成果，野外地質礦產勘查過程中得到了瑞昌市地方政府與省國土資源廳、省地礦局的大力支持，成文過程得到了江西省地質調查研究院總工程師樓法生教授級高工，院副總工程師謝明明高級工程師，院地質勘查所唐峰林、劉細元教授高級工程師悉心指導與幫助，在此深表謝意。

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