隨州吳山銅鉬礦地質特征及成礦模式

陳志文, 戴紹杰, 向祥輝, 王家杰

(湖北省地質局 第八地質大隊,湖北 襄陽 441002)

圖1 區域地質圖Fig.1 Regional geological map1.第四系;2.白堊系;3.三疊系;4.二疊系;5.志留系;6.寒武系;7.震旦系;8.南華系;9.中—新元古界;10.古元古界;11.燕山期花崗巖;12.加里東期輝綠(玢)巖、輝長輝綠巖;13.加里東期正長斑巖;14.揚子—大別山期輝長巖;15.揚子—大別山期基性巖;16.地質界線;17.地層不整合接觸;18.斷裂(層);19.剪切帶;20.吳山銅鉬礦位置。

隨州吳山銅鉬礦位于湖北省隨州市吳山鎮境內,屬小型礦床。礦床所處大地構造位置為武當—隨南逆推帶(Ⅰ1-1)之白桑關—殷店高壓變質巖系折返帶(Ⅰ1-1-5),產于區域性北西向新市—太山廟斷裂與北西向帚狀壓扭性斷裂、七尖峰姊妹性小型巖株體(東、西谷山花崗巖)交會處,中生代七尖峰花崗巖體南西側外接觸帶內(圖1)。該礦所在位置為動力—熱液活動聚集點,對熱液型多金屬的礦化富集十分有利。

1 礦區地質特征

1.1 地層與巖性

礦區出露地層(圖2)主要為南華紀早世武當巖群(Nh1w)變火山碎屑—沉積巖:混合質云母二長片麻巖、高嶺石化淺粒巖、黑云斜長片麻巖、白云斜長片麻巖、白云二長片麻巖、白云鈉長片巖等,南華紀中晚世耀嶺河組(Nh2-3y)變基性火山巖:陽起鈉長片巖(綠片巖)等;震旦紀早世陡山沱組(Z1d)含碳石英鈉長片巖、石英巖、大理巖等,震旦紀晚世燈影組(Z2∈1d)硅質(燧石)巖等;寒武紀始世楊家堡組(∈1-2y)與早世莊子溝組(∈2z):硅質板巖、碳硅質板巖等[1]。

1.2 構造特征

礦區褶皺構造為應山褶皺束,呈NW-SE向展布,向SE傾伏;礦區主要褶皺為陳家大坡—姚家灣背斜,走向130°,軸面南傾,兩翼亦然,傾角北陡(>45°)南緩(30°±);北翼西部尚伴有次級小型褶皺,性質相似。

礦區斷裂較褶皺發育,受區域性斷裂控制,總體呈帚狀斷裂束,由SE向NW擴散,收縮歸并于姚家灣以東的新市—太山廟斷裂(F1)穿越處。

斷裂構造總體特征為:以擠壓破碎為主,產狀雜亂,斷距不大;早期張性斷裂為主,晚期則為壓扭性;以高角度逆沖為主,平推多見,正斷層少;沿斷裂多見強烈硅化,尤以規模較大者為甚;多期次、復合性和繼承性特征明顯。

斷裂依其方位特征、期次及規模可分為三期。其特征為:①第一期。成礦前斷裂,控制了花崗巖株體,為其侵入定位準備了通道,就位了東、西谷山小巖株體;②第二期。成礦期斷裂,活動性差,主要形成次一級大量羽狀裂隙,為成礦液體的運移、集散和沉淀富集提供了場所及空間,并切割早期花崗斑巖脈。隨礦液及相伴的脈巖的充填相繼發生強烈的硅化,碳酸鹽化和高嶺石化,因脈動性構造而使后成者切割先成者呈現相互交切現象;③第三期。成礦后斷裂,特征為無明顯擦痕和充填物的干性斷縫,切割前者及充填脈體,局部形成糜棱巖化。

1.3 巖漿巖

礦區及其外圍的巖漿巖主要以侵入巖為主,其主要巖類有石英正長巖(Mzξο)、似斑狀花崗巖(Mzγπ)、花崗斑巖(Mzγπ)等。

礦區內脈巖發育,主要有花崗巖脈、球粒狀正長斑巖、角閃玢巖、煌斑巖、長石石英脈、石英脈和方解石脈等。其中長石石英脈、石英脈和方解石脈為含礦巖脈。

1.4 圍巖蝕變

主要圍巖蝕變有高嶺石化、硅化、碳酸鹽化、矽卡巖化、云英巖化等,各種蝕變均與不同的金屬硫化物相伴隨。

1.5 混合巖化

與巖株體相伴,見于其外接觸帶中,屬邊緣型混合巖。該類型混合巖有6種類型。①角礫狀混合巖。基體為成分不一的角礫巖,膠結物為長英質,沿角礫間隙貫入并向雙側擴散混染;②斑雜混合巖。特征總體與角礫狀混合巖大致相同,不同處是基體為綠簾黑云陽起片巖,膠結之石英脈常呈斑狀,因基性、酸性混雜而得名;③分枝狀混合巖。基體角礫不明顯,變位不大,脈體沿裂隙貫入,常與角礫狀混合巖相混而難區分;④條帶狀混合巖。長英質脈體沿黑云斜長片麻巖的條帶間貫入,或承襲其淺色條帶,當原巖撓曲發育時則成腸狀混合巖;⑤滲透混合巖。條紋長石交代原巖石英所致;⑥花斑狀混合巖。長英質脈貫入巖石,基體呈花斑狀混雜,僅局部見及。其中角礫狀混合巖、斑雜混合巖、分枝狀混合巖統稱角礫狀混合巖,與礦化關系密切(圖3)。

2 礦床地質

2.1 礦化分帶及特征

吳山礦區礦化分布的總體趨勢是:北部以Cu、Mo為主,次為W、Pb。南部以Pb、Zn為主,次為Cu、Mo。

礦區內大致分布有4條礦化帶,分別為:馬家坰—陡壁—半邊山—銀洞坡礦化帶、邱家大坡—陳家大坡—壇坡—姚家灣礦化帶、魯河寨—吳山—青山寺—馬槽—半邊山礦化帶及團包—仙灘—銀洞坡礦化帶等4個礦化帶,其中以馬家坰—陡壁—半邊山—銀洞坡礦化帶為主。

馬家坰—陡壁—半邊山—銀洞坡礦化帶位于礦區東部花崗巖株西南接觸帶,與陡壁斷裂重合,走向130°,斷續分布2 000 m±,其主要圍巖為碎裂巖、壓碎淺粒巖、各種混合巖等。礦化以銅鉬為主,鉛鎢次之。礦化主要集中在陡壁地段。

圖4 吳山銅鉬礦區11勘查線剖面圖Fig.4 Profile of No.11 exploration line in Wushan copper-molybdenum mine area1.第四系;2.武當巖群云母斜長片麻巖與變粒巖互層;3.武當巖群綠簾黑云陽起片巖;4.花崗斑巖(脈);5.角礫巖;6.角礫狀混合巖;7.混合巖;8.殘坡積;9.云母斜長片麻巖與變粒巖互層;10.綠簾黑云陽起片巖;11.混合巖;12.角礫狀混合巖;13.銅礦體(銅含量≥0.3%);14.鉬礦體(鉬含量≥0.03%);15.銅礦化體(銅含量≥0.1%);16.礦體編號;17.斷層;18.地質界線;19.氧化—混合帶下限;20.探槽位置及編號;21.鉆孔位置及編號;22.鉆孔終孔;23.采樣位置及編號;24.混合巖邊界。

圖3 部分礦石結構構造素描圖Fig.3 Structural sketches of some ores

2.2 礦體特征

吳山銅鉬礦以陡壁礦段為主,主要分布在吳山水庫壩南河流西岸,沿岸陡立斷層之中(圖4)。陡壁斷裂走向305°～320°。礦化富集在其與近SN向斷裂的交會處,含礦巖石為混合巖、角礫巖、碎裂巖,長約720 m,東延被河床覆蓋。有用組分以Cu、Mo為主,次為W、Pb,局部見有含Au石英脈,圏定Cu、Mo礦體4個,Mo、Pb、W、Ag礦化體1個。

Ⅰ號礦體:呈透鏡狀—似層狀,位于河床南岸,地表不連續,呈之字型扭曲,礦體傾角75°,近直立。具分枝復合現象,礦體厚度在1～5.5 m之間;礦體中有時以Mo為主,伴生Cu;有時為Mo、Cu共生的復合體。Mo品位一般在0.03%～0.831%,平均0.081%;Cu品位一般在0.16%～0.71%;賦礦巖石以角礫狀混合巖、碎裂巖為主。

Ⅱ號礦體:呈透鏡狀位于Ⅰ號礦體SW側之碎裂片麻巖內,與Ⅰ號礦體近平行。礦體傾角60°左右,礦體厚度9.3 m左右。礦體以Mo為主,伴生Pb,Mo品位一般在0.02%～0.403%,平均0.106%;Pb品位約0.29%。該礦體由含礦的密集細脈組成,大致以20°方向穿插于碎裂巖中。

Ⅲ號礦體:呈不規則囊狀分布于Ⅰ號礦體的NE側,走向150°～160°,傾角近直立,礦體長約120 m,厚3 m左右。以Mo、Cu為主礦體,形成以W、Pb、Ag共生的復合礦化體;Mo平均品位為0.41%;Cu品位一般在0.1%～0.7%,平均為0.21%;W品位一般在0.03%～0.2%,平均為0.064%;Pb品位一般在0.1%～0.4%,平均為0.17%;Ag品位一般在0.001%～0.01%,平均為0.001 6%。礦(化)體呈20°的脈體較密集地穿插于角礫狀混合巖之中。

Ⅳ號礦體:呈透鏡狀隱伏于Ⅰ號礦體之下,與Ⅰ號礦體平行。礦體長約75～150 m,厚1.5 m左右。以Cu礦化為主,Cu品位平均為0.39%;賦礦巖石為含浸染—細脈狀黃銅礦碎裂巖。

2.3 礦石特征

(1) 礦石自然類型。礦石自然類型有6種:①角礫狀混合巖型Cu礦石;②輝鉬礦石英脈(硅化)膠結的角礫巖型Mo礦石;③輝鉬石英脈型Cu-Mo礦石;④長英質脈型Mo-Cu-Pb-Ag-W礦石;⑤鐵帽型CU-Pb-Zn礦石;⑥含不均勻浸染狀—細脈狀黃銅礦之碎裂Cu礦石。以上礦石類型以第4種為主。

(2) 有用組分賦存形態及共生組合。礦區內有用組分有Cu、Mo、Pb、Zn等,其賦存形態及共生組合特征如下:

Cu的載體(礦物)以黃銅礦為主,次為輝銅礦、斑銅礦,偶見黝銅礦,氧化物:孔雀石、蘭銅礦、含Cu褐鐵礦、黑銅礦等。①在輝鉬礦、石英膠結物內與輝鉬礦共生;②不均勻浸染狀、團塊狀黃、輝、斑銅礦于角礫狀混合巖內脈體近側基體中與黃鐵礦共生,而脈中少見;③在輝鉬礦石英脈內,粒大數毫米至數厘米;④呈團塊狀聚晶,單晶產于長英質脈體中;⑤不均勻浸染或團塊在矽卡巖內;⑥在褐鐵礦化大理巖中;⑦浸染狀細脈黃銅礦見于鎂鐵質片巖、片麻巖中與黃鐵共生,也少見于淺粒巖中;⑧次生氧化物呈膜狀充于節理裂隙中或呈晶簇狀見于孔洞中。

Mo的載體(礦物)主要有輝鉬礦、鉬酸鈣、鉬華等。①與石英共生在角礫膠結物內呈網脈狀與黃鐵、黃銅、輝銅礦共生;②輝鉬、黃鐵、黃銅礦石英脈、脈體細微;③產于長英質巖脈中與多種金屬硫化物共生,Cu、W在中心,其它在外側;④在方解石脈內為葉片狀自形輝鉬礦。

Pb、Zn的載體(礦物)主要為方鉛礦、閃鋅礦。①產于上述長英質脈中與輝鉬礦共生;②產于網脈狀方解石脈中與黃銅礦伴生。

(3) 礦物組成。礦石中的金屬礦物主要有:黃銅礦、輝鉬礦、輝銅礦、斑銅礦、孔雀石、藍銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、白鎢礦、黃鐵礦等;非金屬脈石礦物為:石英、微斜長石、白云母、石膏、菱鐵礦、重晶石、方解石、高嶺石等。其生成順序見圖5。

3 礦床成因探討

3.1 成礦物質來源

2007年《鄂北地區第三輪成礦遠景區劃報告書》[2]認為:吳山銅鉬礦應屬巖漿熱液型,成礦熱液由巖漿期后的Si、K質溶液提供(不排除天水參與),礦質來源(Cu、Mo)于片麻巖、淺粒巖,片麻巖內Cu>Mo,淺粒巖內Mo>Cu。斷裂帶內為成礦有利區段,說明了其物源供給方便就近。

經微量元素區域原生暈再研究,發現東谷山巖體W、Mo元素含量分別為10.78×10-6和40.1×10-6,是七尖峰地區各期花崗巖平均含量的8.23倍和6.75倍,Mo含量為全區花崗巖類的最高值。巖株體內W-Mo共生,外接觸帶以Mo為主,伴有Cu,應是Mo礦富集成礦的主要供給源。

圖5 主要礦物生成順序示意圖Fig.5 Schematic diagram of main mineral formation sequence

3.2 成礦要素分類

吳山銅鉬礦床成礦要素見表1。

3.3 成礦模式

根據吳山銅鉬礦的礦質來源、礦床特征及成礦地質條件分析,將其歸為巖漿熱液型銅鉬礦床,主要依據是:銅鉬礦化帶與東谷山花崗(斑)巖有著密切的空間關系,集中分布在巖體西南緣外接觸帶部位;礦化帶向遠離花巖體的方向,成礦元素種類及元素組合呈由中高溫向中低溫變化的降溫總趨勢,反映巖體侵位活動為成礦作用提供了礦源和熱動力源;本礦床銅鉬礦化主要礦石類型為角礫狀混合巖型銅鉬礦石,表明巖體邊緣混合巖化在成礦作用中的主導地位。混合巖化大體相當于鉀化帶,硅化及云英巖化與絹英帶相對應,高嶺石化相當于泥化帶,本礦床的青盤巖化帶則存異,大致對應碳酸鹽化帶的位置,礦床成礦模式如圖6所示。

4 結論

表1 吳山銅鉬礦礦床成礦要素表Table 1 Metallogenic elements of Wushan copper-molybdenum deposit

圖6 吳山銅鉬礦成礦模式Fig.6 Metallogenic model of Wushan copper-molybdenum deposit1.燕山期花崗巖;2.斷層;3.熱液上升方向。

隨州吳山銅鉬礦為巖漿熱液型銅鉬礦床,銅鉬礦化主要礦石類型為角礫狀混合巖型銅鉬礦石,集中分布在巖體西南緣外接觸帶部位,呈似層狀—透鏡狀產于混合巖化帶與武當巖群變質巖系之間的斷裂接觸部位、(震旦系)大理巖為底板的褐鐵礦化大理巖中、(武當巖群)云母斜長片麻巖內—片間破碎帶中,成礦時代為燕山早期。巖株體內W-Mo共生,外接觸帶以Mo為主,伴有Cu,巖體侵位活動為成礦作用提供了礦源和熱動力源,銅鉬礦化帶與東谷山花崗(斑)巖有著密切的空間關系,可能是Mo礦富集成礦的主要供給源,但不排除圍巖提供了部分成礦物質。