澳大利亞Hillside鐵氧化物型銅-金礦床地質特征

丁紹磊　魯文華,2　陽正熙　梁學玉

(1.成都理工大學地球科學學院；2.四川省地質礦產勘察開發局物探隊)

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澳大利亞Hillside鐵氧化物型銅-金礦床地質特征

丁紹磊1魯文華1,2陽正熙1梁學玉1

(1.成都理工大學地球科學學院；2.四川省地質礦產勘察開發局物探隊)

摘要Hillside鐵氧化物型銅-金(Iron oxide copper gold,IOCG)礦床是近年來在南澳大利亞奧林匹克銅-金成礦省中發現的又一大型IOCG礦床。區內出露Hiltaba輝長巖體及花崗巖體，SN走向的礦體賦存于巖體與Moonta-Wallaroo地層的接觸帶內。SN向的Pinepoint構造斷裂帶為區內主要的控礦構造，為成礦物質提供了運移通道和富集場所。區內主要礦石礦物有黃銅礦、黃鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦等，礦化階段可分為早期矽卡巖階段、晚期矽卡巖階段、成礦階段，熱液蝕變可分為早期高溫蝕變階段、進變質蝕變階段、退變質蝕變階段。基于區內已有的大量勘探資料，在詳細分析礦區地質特征、礦床地質特征的基礎上，對區內控礦因素進行了探討，并分別從地層巖性、構造、巖漿巖、圍巖蝕變、重磁異常等方面歸納了找礦標志，為區內找礦工作提供參考。

關鍵詞IOCG礦床礦化階段熱液蝕變成礦物質礦床地質特征控礦因素找礦標志

近30多a來，隨著世界各地一大批大型或特大型IOCG礦床被陸續發現，IOCG礦床已成為業內關注焦點[1]。目前，澳大利亞是IOCG型礦床產出最多且規模最大的國家，其中最典型的是奧林匹克壩超大型鐵-銅-金-鈾-稀土礦床，礦石資源儲量達32億t，鐵礦石20億t，礦石品位：Cu 1.6%，U3O80.06%，Au 0.6 g/t，Ag 3.5 g/t[2]。全球的IOCG型礦床具有一些共性(如大規模產出的鐵氧化物(赤鐵礦和磁鐵礦)，大范圍的鈉-鈣化、鉀化和水解蝕變等)，但在整個IOCG型礦床家族中，各礦床的地質特征存在一定的差異。

Hillside IOCG礦床由澳大利亞Rex minerals公司發現于2008年，截至2013年6月，該礦床推測的資源量達到3.3億t，總的礦石資源儲量為1.8億t，平均品位：Cu 0.52%，Au 0.13 g/t。Hillside IOCG礦床是繼奧林匹克壩礦床之后，發現的又一世界級超大型銅、金伴(共)生礦床，進一步證明了奧林匹克成礦省的巨大成礦潛力。為進一步指導區內找礦勘探工作，本研究對該礦床的地質特征、控礦因素及找礦標志進行系統研究。

1區域地質背景

Hillside IOCG礦床位于南澳大利亞約克半島(Yorke peninsula)東部，處于奧林匹克銅-金成礦省南段，大地構造位置位于Gawler克拉通東緣，Torrens樞紐帶西側。奧林匹克成礦省位于高勒克拉通東緣，該省是一條SN向延伸的銅富集帶，南至Kalinjala剪切帶，北至Prominent Hill銅-金礦床，總長約1 000 km[3]，該省孕育了許多IOCG型礦床，其中包括最著名的奧林匹克壩(Olympic dam)礦床、Prominent Hill礦床、Carrapateena礦床、Punt Hill礦床等。奧林匹克成礦省中出露的地層主要包括新太古界Sleaford雜巖和Mulgathing雜巖，分別分布于Gawler克拉通南部與中西部，巖性相似，由條帶狀含鐵建造、Carnot麻粒巖相片麻巖、Wangary角閃巖相片麻巖組成[4]。古元古界Hutchison組地層在裂谷盆地環境中沉積形成，成為Gawler克拉通東部最大的盆地沉積序列，該組地層主要由頂、底2部分組成：底部巖性為石英巖和塊狀白云巖，上覆Middleback亞組碳酸鹽巖；頂部巖性為泥質巖和酸性火山巖及火山碎屑巖[5]。古元古界Wallaroo組地層由變質沉積巖和雙峰變質火山巖組成，巖性為變質泥質至細粒碎屑巖夾條帶狀含鐵建造、變質火成碎屑巖及變質玄武巖，該組形成于切穿古變質基底的裂谷盆地內，延Gawler克拉通東緣分布。

奧林匹克成礦省中巖漿巖大面積出露，包括Donington花崗巖套、A-I型Hiltaba花崗巖侵入體及中—基性Gawler Range火山巖。古元古代(1 850 Ma)Donington花崗巖套橫穿大面積的東部克拉通，巖體形成于擠壓構造環境，據推測，該巖體來源于地幔，后期被太古代形成的淺部地殼混染[6]。Hiltaba花崗巖體及Gawler Range火山巖形成于元古代 (1 595～1 575 Ma)，高勒克拉通內發生了大范圍的構造巖漿活動事件(Gawler Range火山和Hiltaba巖漿活動事件)，侵位于古元古代增生地塊之上或侵入于其之中。Gawler Range火山巖主要分布于克拉通中部，面積大于25 000 km2，橫穿克拉通中心，深1.5 km，Gawler火山巖由2部分組成：上部巖性為酸性火山巖序列(英安巖-流紋英安巖-流紋巖)，以英安巖為主；下部巖性包括流紋英安巖、流紋巖和玄武巖[7]。Hiltaba花崗巖體主要分布于克拉通東部，與典型的區域規模Fe異常、鈉質-鈣質蝕變及銅-金-鈾-稀土礦化具有時空上的聯系，Hiltaba花崗巖體巖性主要為高度分異的花崗巖-花崗閃長巖序列(w(SiO2)大于70%)，形成于非造山拉張環境中[8]。該構造巖漿活動時期在高勒克拉通東緣形成的NNW向拉張帶中發生了礦化事件，沿克拉通邊緣形成了一條以Fe、Cu為主，伴生或共生Au、U、稀土等礦化帶。

2礦區地質特征

2.1地層

Hillside礦區內出露的地層主要為古元古界Moonta-Wallaroo組淺變質巖，該組地層沉積于鍥入變質基底的裂谷盆地中，在后期的Kimban造山運動(1 730～1 710 Ma)中發生變形變質[9]。Moonta-Wallaroo組地層可分為：①變質砂屑-砂屑泥質-泥質巖單元，巖性主要為灰黑色變質砂屑質或泥質沉積巖，礦物成分以石英，長石為主，含少量黑云母、白云母；②變質鈣質泥質-長石質沉積巖單元，巖性主要為富鉀長石變質砂巖，含少量電氣石及綠泥石，可見淺紅色的長石條帶或由綠簾石(或陽起石)和綠泥石組成的綠色條帶，局部可見鐵氧化物組成的條帶，在近礦體處發育有強烈的矽卡巖化，碳酸鹽脈充填于其中；③變質不純的碳酸鹽巖單元，該單元原巖巖性以灰巖或白云質巖為主，變質作用后，常呈角礫狀構造，具斑狀變晶結構，變斑晶成分包括斜方輝石、金云母、方柱石、陽起石，該單元受構造變形影響強烈，變質鈣質泥質-長石質沉積巖單元與變質不純碳酸鹽巖單元矽卡巖化較強烈。

2.2構造

Hillside礦區位于Yorke半島東部的Pinepoint斷裂帶內，該斷裂帶SN走向。Pinepoint斷裂帶是在元古代發生的構造巖漿活動事件中沿Gawler克拉通東緣形成的拉張帶中產生的一組斷裂，其內發育4組與其平行的次級斷裂，自西向東分別為Dart、Zanoni、Parsee、Songvar斷裂。該斷裂帶控制了礦體的展布與延伸，為成礦物質提供了通道和富集場所，礦化主要沿該4組次級斷裂構造發育，形成4條礦化帶。該4條礦化帶走向與磁性異常帶相吻合，通過異常分析和查證，推測與礦化有關的輝長巖體沿Pinepoint斷裂帶的擴容部位侵位上升。

2.3巖漿巖

區內巖漿活動強烈，侵入巖體主要有輝長巖類與花崗巖類，該2類巖體是在元古代時期Hiltaba巖漿活動事件中侵位上升形成[10]。輝長巖類呈巖枝侵入于地層層間或呈巖脈切穿地層，根據輝長巖類結晶粒度可分為等粒狀輝長巖與斑狀輝長巖。由于巖體受構造和礦化蝕變作用的影響，巖體出現了不同程度的角礫化和矽卡巖化，輝長巖中的輝石與角閃石常蝕變為綠泥石，早期高溫礦化蝕變組合為磁鐵礦-黑云母-鉀長石-斑銅礦；晚期蝕變組合表現為鉀長石交代斜長石，巖漿成因角閃石與早期蝕變形成的黑云母蝕變為綠泥石。礦區內花崗巖類主要有：①花崗正長巖，呈淺肉紅色，粒度不等，常可見后期碳酸鹽脈和石英脈充填于其中，距離礦體越近，鉀長石化蝕變作用越強；②花崗巖，成分以長石、石英為主，受構造活動影響，呈碎裂狀構造，局部出現偉晶巖化，后期石英或碳酸鹽脈沿其裂隙充填；③花崗偉晶巖，主要礦物成分為石英和長石，粗粒結構，主要以巖脈形式侵入于花崗巖和輝長巖中，由于受后期構造變形的影響，巖脈發生強烈的變形而形成角礫狀和碎裂狀構造，花崗偉晶巖也具有強烈的鉀長石化與矽卡巖礦化現象，與構造作用及礦化事件關系密切。

3礦床地質特征

3.1礦體形態特征

區內礦體主要受Pinepoint主斷裂中的4組次級斷裂帶控制，在平面上呈帶狀分布，沿SN向延伸，與礦區重磁異常走向相吻合，總長度約2.5 km，寬約700 m；剖面上形態呈脈狀或筒狀分布于輝長巖和花崗巖侵入巖體與變質沉積巖的內外接觸帶中或分布于侵入巖體中，由地表向下延伸超過700 m。礦體產狀陡傾，傾角60°～ 90°，與斷裂帶產狀基本一致。

3.2含礦巖石與礦石特征

3.2.1含礦巖石特征

區內礦石類型以矽卡巖型礦石為主，矽卡巖主要發育于侵入巖體與變質沉積巖內外接觸帶內或侵入巖體內部，根據矽卡巖礦物成礦溫度，可將區內矽卡巖分為2類：

(1)高溫進變質矽卡巖。其形成是由于Hiltaba巖漿活動時期的高溫巖漿熱液沿斷裂裂隙上升與圍巖發生交代作用。主要礦物有石榴子石和單斜輝石(透輝石-鈣鐵輝石)，還含有少量的黑云母與早期褐簾石。石榴子石呈棕色—深棕色，粗—中粒結構，主要分布于鄰近侵入體部位。石榴子石在后期被低溫礦物(如綠簾石、單斜輝石)交代或側蝕，形成交代假象。單斜輝石顏色隨Fe含量的增高由淺綠至深綠色變化，呈細粒結構，Fe含量由侵入體鄰端至末端逐漸增加[11]。單斜輝石在后期退變質過程中被綠泥石和滑石交代。

(2)低溫退變質矽卡巖。其形成可能是由于在巖漿活動后期下降的天水與后期巖漿熱液沿構造裂隙相互混合或與前期形成的高溫礦物發生水巖反應。主要礦物有單斜角閃石、鉀長石、綠簾石、綠泥石等，含少量的榍石、滑石、褐簾石等。退變質期礦物以交代作用為主，交代早期高溫礦物形成交代假象結構、反應邊結構、骸晶結構等。

3.2.2礦石特征

區內礦石礦物主要有黃銅礦、黃鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦，其次有輝銅礦、斑銅礦、藍輝銅礦、方鉛礦、雌黃鐵礦、輝鉬礦、晶質鈾礦、瀝青鈾礦等。脈石礦物主要有石英、長石、方解石、石榴子石、單斜輝石、單斜角閃石等，其次為黑云母、絹云母、綠簾石、綠泥石、磷灰石等。礦石構造主要有脈狀、網脈狀、塊狀、角礫狀、浸染狀構造等，礦石結構以交代殘余結構、網狀結構、交代假象結構、鑲邊結構為主。

(1)黃銅礦。為含Cu的主要礦石礦物，礦石構造以網脈狀、塊狀構造為主，主要存在形式：①呈脈狀或網脈狀充填于碎裂狀磁鐵礦或黃鐵礦裂隙中(圖1(a))；②呈細粒棱角狀交代赤鐵礦；③呈乳濁狀交代閃鋅礦，圍繞閃鋅礦邊緣形成溶蝕邊結構。

(2)黃鐵礦。為含Fe的礦石礦物中最主要的硫化物礦物，主要呈自形—半自形粒狀結構(圖1(b))或壓碎結構，其裂隙被黃銅礦或赤鐵礦礦脈充填或呈島狀分布于黃銅礦中。

(3)磁鐵礦。呈粒狀分布于赤鐵礦或黃銅礦中，由于形成較早，受后期構造活動及熱液作用的影響，被后期赤鐵礦或黃銅礦充填交代，形成明顯的交代殘余結構(圖1(c))、骸晶結構、交代假象結構。

(4)赤鐵礦。礦石構造以脈狀或浸染狀構造為主(圖1(d))，呈脈狀沿磁鐵礦或黃鐵礦裂隙充填并進行交代作用，形成交代假象結構和交代殘余結構。

圖1　Hillside礦區礦石樣品

(5)自然金。主要以碲化物或銀金化合物形式呈微晶粒狀嵌布于黃銅礦中，粒度0.1～50 μm不等，Au、Cu含量成正相關關系。

根據礦物的鏡下特征與各類礦物之間的相互關系，可大致將礦區的礦化階段分為：①早期矽卡巖階段，主要金屬礦物組合有磁鐵礦、黃鐵礦及少量的磁黃鐵礦、早期黃銅礦；非金屬礦物組合以石榴子石、單斜輝石、黑云母為主；②晚期矽卡巖階段，該階段金屬礦物較少，僅有少量的黃銅礦、黃鐵礦出現；非金屬礦物組合主要包括透閃石、陽起石、綠簾石、鉀長石、鈉長石等，還包含少量的榍石、綠泥石；③成礦階段，該階段主要以金屬硫化物的大量生成為特征，該階段的硫化物沿裂隙充填交代早期形成的金屬礦物，主要金屬硫化物礦物組合包括赤鐵礦、黃銅礦、輝銅礦、藍輝銅礦、斑銅礦等及碲金銀礦、銀金礦、鈦鈾礦與磷釔礦；非金屬礦物(碳酸鹽礦物、石英)主要以脈狀形式充填于礦物間隙或裂隙中。

3.3圍巖蝕變

區內圍巖蝕變以典型的矽卡巖礦化蝕變為主，由于礦床經過多期次的熱液作用，礦化蝕變的空間分布特征難以辨認，但從時間上可將礦化蝕變分為：①早期高溫蝕變，在巖漿活動時期，矽卡巖礦化期之前，在高溫條件下形成的圍巖蝕變，蝕變礦物組合主要為鉀長石-鈉長石-黑云母；②進變質蝕變，為在早期矽卡巖階段形成的圍巖蝕變，蝕變礦物組合主要為單斜輝石-褐簾石；③退變質蝕變，為在晚期矽卡巖階段由于溫度較低的天水與巖漿熱液相混合或與早期形成的礦物發生水巖反應形成的圍巖蝕變，蝕變礦物組合主要為單斜角閃石-綠簾石-綠泥石-絹云母-方解石-石英。

3.4控礦因素

(1)地層。區內賦礦圍巖主要為Moonta-Wallaroo組變質砂屑-砂屑泥質-泥質巖單元、變質鈣質泥質-長石質沉積巖單元及變質不純碳酸鹽巖單元。該組變質鈣質沉積巖單元與變質不純碳酸鹽單元是形成矽卡巖礦化的必要條件之一，且受后期構造活動影響，變質變形強烈，為后期熱液運移和交代反應提供了場所。矽卡巖礦化呈脈狀、浸染狀產出于巖體與地層的內外接觸帶也佐證了該論斷。

(2)構造。區內大地構造位置處于Gawler克拉通東緣Torrens樞紐帶內，礦床的展布受SN向Pinepoint主構造斷裂帶控制，該構造斷裂為主要的導礦構造，是巖漿活動的主要通道，矽卡巖礦化與圍巖蝕變分帶也與主斷裂帶具有一定的時空關系。

(3)巖漿巖。區內與礦化具有直接聯系的巖漿活動為元古代Hiltaba巖漿活動事件，為該礦床成礦的主要物源。巖體沿后期斷裂上升，與周圍地層發生交代反應，形成矽卡巖礦化，成礦物質在斷裂帶中沉淀富集形成礦床。

4找礦標志

(1)地層巖性。區內古元古界Mounta-Wallaroo組變質不純碳酸鹽巖單元原巖巖性以灰巖和白云巖為主，受后期變質作用影響，呈角礫狀構造，有利于巖體與地層的接觸交代反應，是形成矽卡巖礦化的主要地層單元。

(2)構造。Hillside礦床的產出位置主要受SN向Pinepoint主斷裂控制，該斷裂帶內的4條次級斷裂為礦體的主要產出部位，構成了礦床的4個主要礦體。切穿地層單元的SN向斷裂構造，是形成脈狀礦體的有利構造部位。

(3)巖漿巖。區內出露的輝長巖體與花崗巖體在斷裂帶中與圍巖的接觸帶往往發育矽卡巖礦化，且后期巖體受構造活動的影響，發育角礫狀和碎裂狀構造，有利于后期熱液活動從中萃取成礦物質形成脈狀礦化，進一步疊加成礦。

(4)圍巖蝕變。與礦化密切相關的圍巖蝕變主要有硅化、鉀長石化、鈉長石化、綠簾石化、綠泥石化、碳酸鹽化等。

(5)重磁異常。區內重力異常與磁異常呈明顯的SN向帶狀延伸的特點，與礦體水平分布特征及主次級構造斷裂分布特征相吻合。

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(收稿日期2015-08-21)

Geological Characteristics of Hillside Iron Oxide Copper Gold Deposit in Australia

Ding Shaolei1Lu Wenhua1,2Yang Zhengxi1Liang Xueyu1

(1.College of Earth Science,Chengdu University of Technology;2.Geophysical Team of Sichuan Bureau of Geology and Minerals Exploration)

AbstractThe hillside iron oxide copper gold (IOCG) deposit is another large-size IOCG deposit, which is discovered recently in Olympic copper and gold metallogenetic province in southern Australia. The outcrop of Hiltaba gabbros and granites can be observed in the mining area. SN striking ore-body is hosted by the contacted zone of intrusive and rocks of Mount Wallaroo group. SN striking Pinepoint fault zone is the main ore-controlling structure in the mining area, which supply the metallogenic materials transporting aisle and metallogenic convergence. The main ore minerals are chalcopyrite, pyrite, magnetite, hematite etc,the mineralization stages can be divided into three stages: early skarn stage, late skarn stage and metallogenic stage,the hydrothermal alteration can be divided into three stages: early high temperature alteration, prograde alteration and retrograde alteration. Combing with the large amount of the geological exploration data of the mining area, based on analyzing the geological characteristics of the mining area, ore deposit geological characteristics and ore-controlling factors of the mining area are discussed respectivdly in depth,besides that, the prospecting indicators of the mining area are summarized from the aspects of formation lithology, structure,magmatic rocks, wall rock alteration and gravity and magnetic anomalies. The research results in this paper can provide some reference for the prospecting work in the mining area.

KeywordsIOCG deposit, Metallogenic stage, Hydrothermal alteration, Metallogenic materials, Ore deposit geological characteristics, Ore-controlling factors, Prospecting indicators

丁紹磊(1991—)，男，碩士研究生，610059 四川省成都市成華區二仙橋東三路1號。