山東泗水縣龍灣套地區銅礦成因及找礦前景

王繼芳 ，杜顯彪，王　娜，黃坤朋，唐洪敏，徐　然

山東泗水縣龍灣套地區銅礦成因及找礦前景

王繼芳 ，杜顯彪，王娜，黃坤朋，唐洪敏，徐然

（山東省魯南地質工程勘察院，山東 兗州272100）

泗水縣龍灣套地區發育大面積新太古代角閃輝長巖，山東省魯南地質工程勘察院在該區多次進行銅礦普查，通過開展1∶1萬地質圖草測、1∶1萬激電中梯測量、激電測深、1∶1萬高精度磁測、槽探和機械巖心鉆探等工作，對研究區各類樣品進行分析測試，在區內發現了9個銅礦體，礦體直接裸露地表，呈脈狀、透鏡狀，產于角閃輝長巖過渡相內，局部產于內部相中，嚴格受巖體控制，隨巖體向北西側伏；成因類型為巖漿熔離型含鎳銅硫化物礦床。研究結果表明，探討該區銅礦床成因，分析其找礦前景，對于在該區進一步尋找同類型銅礦床有重要意義。

銅礦床；巖漿熔離型；找礦；龍灣套

泗水縣龍灣套地區位于泗水縣城東南約9km處，屬泗水縣濟河街道辦事處及圣水峪鄉管轄。該區1972～1973年、1998～1999、2012～2013年曾進行過3次銅礦普查工作，發現了9個小型銅礦體，估算銅礦石（333）資源量36.74 萬噸，金屬量2008.52噸，礦床平均品位Cu 0.55×10－2；其中，低品位礦石2.38萬噸，金屬量85.05噸。另外求得伴生鎳礦石量13.69萬噸，金屬量362.77噸；鈷礦石量13.69萬噸，金屬量16.150t。

1　地質背景

龍灣套地區大地構造位置處于華北陸塊（Ⅰ）魯西隆起 (Ⅱ) 魯中隆起區（Ⅲ）尼山斷隆 (Ⅳ)之尼山凸起（Ⅴ）的北緣。區域性尼山斷裂和獨角斷裂分別穿過該區西南部和東北部，兩主干斷裂及派生次級斷裂構成了該區構造格架，控制了區內地層及巖漿巖的展布。礦區地層主要出露古生界寒武系及奧陶系，新太古代地層僅于局部零星出露，第四系沿現代河流及溝谷分布。礦區內構造以斷裂為主，可分為近東西向、北西向、北東向三組，主要斷裂為近東西向的踞龍山斷層。區內巖漿巖主要為新太古代、早元古代侵入巖，主要有花崗閃長巖、二長花崗巖和角閃輝長巖等，并發育少量早元古代和中生代脈巖。其中太古代侵入巖百草房單元角閃輝長巖（nBν 13）為該區銅礦成礦巖體。

圖1　北孫徐銅礦激發極化η s等值線圖

圖2　北孫徐銅礦激電中間梯度剖面圖

2 角閃輝長巖特征

巖體分布于礦區中部龍灣套水庫兩側，出露面積約0.25km2。該巖體為后期巖漿巖侵入、捕擄。巖體呈東窄西寬的帶狀，長2400m，寬100～350m，東端延深較淺，向西漸深，具明顯的向北西側伏的特征。水庫東側巖體有明顯分帶現象，可分為邊緣相、過渡相和內部相，各相帶巖石特征和礦物成分基本一致。邊緣相礦物顆粒較細小，過渡相呈中粒狀，內部相以中粗粒為主。銅礦體產于過渡相中，局部可延伸至內部相。

巖體灰綠色、灰黑色、黑綠色，具典型的輝長結構，塊狀構造。巖石主要礦物為角閃石（25%～55%）、輝石（10%～40%）、斜長石（35%～50%）、黑云母（5%）等，含有少量橄欖石；副礦物有磁鐵礦、磷灰石、鋯石及榍石等。巖石中輝石含量變化較大，包括普通輝石和紫蘇輝石，具強烈的纖閃石化和綠泥石化，部分顆粒幾乎完全被取代，僅表現為輝石假晶。角閃石主要為普通角閃石，普遍發育絹云母化和綠泥石化及綠簾石化。斜長石鈉黝簾石化、絹云母化及高嶺土化發育。

巖石SiO246.99%～49.84%，長英質指數8.81～17.02，為硅不飽和系列。巖石里特曼指數較低，為0.17～0.61，全堿含量和堿度指數也較低，分別為0.89～2.44和2.65～8.91，屬鈣性系列。巖石的固結指數較高，為48.95～54.72，相應的顏色指數也較高，為62.06～80.38，氧化度0.70～0.74。

巖石的稀土總量較低，∑REE＝39.31～90.33，低于輝長巖平均值，LREE／HREE＝4.74～6.94，La ／Yb＝10.38～14.49，輕稀土略富集。La／Sm＝2.79～3.80，說明輕稀土、重稀土均具一定程度的分餾。在圖3－2中，表現為向右緩傾斜的稀土配分形式，具大陸輝長巖的特點，δ Eu＝0.79～1.01，基本無銪異常，表明巖石中沒有斜長石堆積作用。

巖石富集相容的過渡金屬元素Cr、Ni、Co、V、Cu、Zn等，低場強元素Rb、Ba、Sr等含量較低，明顯虧損Zr、Hf、Hb、Ti等高場強元素，說明巖漿可能起源于地幔。

3　激電異常特征

礦區進行了較系統的物探工作，結果表明激電測量對角閃輝長巖分布區硫化物礦床找礦效果較好。區內各類巖石的視極化率背景值一般不大于2%，僅二長花崗巖的視極化率略為偏高，局部可達3.9%，并伴有視電阻率的同步起伏。角閃輝長巖體的極化率背景值一般在1.5%左右，礦區北部寒武系極化率一般在1%左右變化。礦區若有一定規模原生硫化物富集，就會形成較明顯的視極化率局部異常，并與一定的視電阻率低阻反映相對應。

異常位于北孫徐村西北水庫東側，形態不規則，長軸呈北西西向，東部寬度較大，梯度相對較小，峰值較低，呈跳躍鋸齒狀，反映了下部原生硫化物分布不均勻特征。異常西部寬度相對較小，梯度大，峰值高，視極化率最大峰值為4.2%。異常形態較好，中心明顯，并與一定的低阻反映相對應，具有明顯的礦致異常特征。變換極距檢查驗證，異常梯度明顯增加，峰值可達5%以上（圖1）。在聯合剖面圖（圖2）上，視極化率（η s）曲線呈典型的高值反交點，交點兩側分離帶明顯。經工程揭露，異常交點較礦體露頭向北偏移10～15m，反映礦體向北傾斜，且傾角較緩。

4　礦床地質特征

4.1礦體地質特征

區內共圈出小型銅礦體9個（圖3）。礦體規模一般較小，①、②、④號礦體規模相對較大。礦體為脈狀、透鏡狀，產于角閃輝長巖過渡相內，局部產于內部相中，裸露地表，隨巖體向北西側伏。巖體南東端礦體最小延深僅5m，北西端可達100余。礦體近平行展布，走向300°左右，傾向北東，傾角22°～84°。礦床共由20個鉆孔、15條探槽和5個淺井控制，控制礦體最長445m，控制最大斜深110m，產出標高+180.58m～+87.86m。礦體平均厚度為6.56m，厚度變化系數57.16%，較穩定。礦床Cu單樣品0.20%～2.72%，平均品位0.55%，變化系數52.64%。礦床銅礦石資源量36.74萬噸，①號主礦體，銅礦石資源量13.69萬噸，占總資源量的37%。②、④號礦體為次要礦體；其余為零星礦體。

4.2 ①號礦體特征

①號礦體為區內主礦體，位于北孫徐礦段西部，龍灣套水庫東側，脈狀產出，分布于第1勘探線以西，有6條勘探線控制。礦體賦存標高+156.43～+87.86m，沿走向或傾向呈舒緩波狀延展，走向長210m，傾向控制斜深100m。礦體厚度3.04～10.68m，平均5.96m，變化系數48.56%。單樣品位Cu 0.20%～2.72%，平均0.65%，變化系數65.22%。礦體明顯向北西傾伏，向深部有厚度增大，品位增高趨勢。礦石中Ni、Co、Au、Ag等有益組與Cu品位呈正相關，多數樣品都達到了可綜合利用的指標。

4.3礦石質量

礦床平均品位0.55%，伴生有用組分為鎳、鈷、金、銀、鉬、鉛、鋅等。其中鎳平均品位0.26%，鈷0.012%，均已達到綜合評價指標。有害組分砷、鋅、氟、鎂等含量均遠低于允許值。礦石中硫含量一般為0.21%~1.29%，最高含量2.72%，平均含量0.92%。

礦石礦物主要有黃鐵礦、黃銅礦、方黃銅礦、黝銅礦、方鉛礦等。方黃銅礦呈不規則粒狀，粒徑0.05～2.10mm，黃白色，帶淡褐色調，呈星點狀、浸染狀分布于巖石中，與黃銅礦、黃鐵礦共生。方黃銅礦呈不規則粒狀，粒徑0.05～2.10mm，黃白色，帶淡褐色調，呈星點狀、浸染狀分布于巖石中，與黃銅礦、黃鐵礦共生。黝銅礦呈他形粒狀，粒徑0.02～0.75mm，灰白色，帶褐色調，呈星點狀、斑點狀分布。礦石中脈石礦物主要為角閃石、輝石、斜長石等。

該礦床礦石以硫化礦石為主，多為黃鐵礦化角閃輝長巖含銅礦石。僅在地表有少量氧化礦石，主要為褐鐵礦化角閃輝長巖含銅礦石。氧化深度一般不超過2～3m。礦石的工業類型以銅鎳礦石、銅鎳鈷礦石為主。礦石結構主要為輝長結構、變余輝長結構、半自形粒狀結構等，構造為塊狀構造和浸染狀構造。

圖3　龍灣套銅礦普查區地形地質圖

5　銅礦成因

該區銅礦床在成因上與百草房單元角閃輝長巖有著密切的聯系。太古代晚期基性、超基性巖漿較為活躍，銅、鎳等元素在基性和某些超基性巖漿中含量較高，在巖漿上侵過程中，不斷汲取圍巖中的硫，由于銅、鎳的強親硫性，便以硫化物的形式與部分鐵一起形成硫化物熔融體，混熔于硅酸鹽熔漿中。在溫度下降到1 500°C時，硫化物熔融體便與硅酸鹽熔漿分離，形成一系列乳滴狀硫化物熔漿，并逐慚匯集變大，在重力作用下降至巖漿底部，結晶形成底部礦體。濃集在巖漿底部的硫化物熔漿，在構造應力作用或揮發分的作用下發生壓濾作用，而沿上部已冷凝巖漿巖的裂隙貫入，形成貫入式脈狀礦體。因此，該礦床為與基性巖漿活動有關的巖漿熔離型含鎳銅硫化物礦床。

區內新太古代基性、超基性侵入巖較為發育，尤其是百草房單元角閃輝長巖與礦床有著密切的成因聯系。因此，百草房單元角閃輝長巖分布區為巖漿熔離型銅鎳礦床及釩鈦磁鐵礦床的成礦遠景區。基性巖漿在上侵過程中和就位后，在熔離作用和重力分異作用下，形成不同的巖相和底部礦體，且底部礦體多賦存于過渡相內，而貫入式脈狀礦體可賦存于內部相或邊緣相。熔離作用的發生與巖漿中硫的含量密切相關，據資料分析，當基性巖漿中硫含量達到0.01%，銅達到0.02%時，便會有銅的硫化物熔漿從硅酸鹽熔漿中分離出來，最終聚集成礦。

6　找礦前景分析

龍灣套地區賦存大面積變角閃輝長巖體，尤其龍灣套南部地區角閃輝長巖體分布廣泛，通過工作本區新發現不規則磁測異常4處，激電中梯測量高極化區4個，由于工作量限制僅檢查驗證1處。推測銅礦（化）體可能埋深較大，有待以后進一步工作驗證。并且本區周邊和區內有眾多已知銅礦點、礦化點，這些銅礦點、礦化點為尋找銅礦體提供了較好的找礦線索。對于龍灣套北部地區通過普查評價工作，發現礦體具有明顯向北西側伏的特征，并且，向深部礦體呈厚度增大、品位增高的趨勢。據資料分析，礦體仍有向北西延伸的可能性，也就是說，向北西仍具有良好的成礦前景。因此，建議在今后的勘查工作中，向北西、向深部進一步追索控制。

7　找礦標志

根據礦床成因類型及銅礦床的特點，尋找巖漿熔離型銅鎳硫化物礦床的找礦標志有以下幾個方面：

1）有礦致物化探異常，激電異常和銅、鎳、鈷等化探異常明顯，具有明顯的礦致異常特征。

2）有變角閃輝長巖，斷裂構造發育，具備成礦地質條件。巖漿熔離型銅鎳硫化物礦床在成因上與變角閃輝長巖有著密切的聯系。而斷裂構造發育則是兼顧尋找產于各種斷裂帶中的脈狀銅礦標志。

3）區內和周邊有眾多已知銅礦（化）點，銅礦（化）點是尋找銅礦體的直接線索。

4）以往工作發現有銅礦體的地區。巖漿熔離型銅礦體有尖滅再現的特點，其外圍和深部是尋找同類銅礦體的有利部位。

[1] 曾廣湘，呂昶，徐金芳. 山東鐵礦地質[M]．濟南: 山東科學技術出版社，1998．

[2] 孔慶友，張天禎，等. 山東礦床[M]．濟南: 山東科學技術出版社，2006．

[3] 張增奇，劉明渭，等．山東省巖石地層[M]．武漢: 中國地質大學出版社，1995．

Ore Genesis and Prospecting Potential for the Longwantao Cu Deposit in Sishui, Shandong

WANG Ji-fang DU Xian-biao WANG Na HUANG Kun-peng TANG Hong-min XU Ran
（Luneng Institute of Engineering Geological Survey， Yanzhou， Shandong272100）

9 Cu orebodies are found out in Longwantao， Sishui by the Luneng Institute of Engineering Geological Survey. The orebodies are confined as vein and lens in Archean hornblende gabbro and controlled by rockbody. The study indicates that the Cu deposit is a liquid unmixing Cu-Ni Sulfide one.

Cu deposit； liquid unmixing type； prospecting； Longwantao

P618.41

A

1006-0995（2015）03-0343-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.03.006

2014-06-05

王繼芳（1969-），男，山東省成武縣人，地質礦產工程師，主要從事地質礦產勘查工作