吉林省自由屯金銅礦床地質特征及成因淺析

薛澤潤，范穎鑫，金曉彤，羅博霖

（吉林大學 地球科學學院，吉林 長春 130012）

1 成礦地質背景

自由屯礦區（圖1）地處天山——興安造山系、吉黑造山帶，吉中活動陸緣南部，位于吉中-延邊MoAuCuPbFeNi成礦帶、山河-榆木橋子AuAgMoCuNiPbZn成礦亞帶內。

圖1 自由屯礦區地質圖

2 礦區地質特征

（1）地層。根據地質資料及野外露頭、巖芯觀察，礦區內出露地層為寒武—奧陶系黃鶯屯組及二疊系大河深組：寒武—奧陶系黃鶯屯組（∈-Oh）：出露于測區中北部，巖層走向NE，傾向NW，與上伏二疊系地層呈不整合接觸。主要巖性為黑云母花崗片麻巖（Brgn）；顏色為黃褐色—灰白色，交代結構，片麻狀構造為主，主要礦物為酸性斜長石、正長石、鉀微斜長石、石英、黑云母、角閃石等，暗色礦物呈定向排列，呈片麻狀。二疊系下統大河深組（P1d）：該組為本區出露的主要地層，在區內出露的主要巖性有板巖、大理巖、砂巖[1]。板巖（Sl）：巖層走向340°～360°，傾向250°～270°，傾角75°左右；巖石顏色為灰黑色—褐黃色，變晶結構，板狀構造。主要礦物為長石、石英、云母等。在不同鉆孔的不同深度處均可見板巖。部分深度可見板巖因富碳質而成深黑色，金屬光澤，有滑感，污手。碳質板巖中常含見黃鐵礦。大理巖（Mb）：主要呈厚板狀或薄層狀產出，巖層走向為340°～360°，傾向為250°～270°，傾角為75°～60°。顏色灰白色—白色，中細粒變晶結構，條帶狀構造。主要礦物為方解石，巖石局部受層間構造影響，有壓碎現象。野外觀察可見大理巖后期接觸變質，礦物顆粒增大，發生硅化。砂巖（Ss）：產狀與板巖相近，且可見互層出現，在礦區內出露較少。顏色灰色—深灰色，砂狀結構，塊狀構造。主要成分為長石和石英，含量95%左右，粒徑0.5mm～0.8mm，粒度基本均勻，膠結物為硅質，膠結致密、堅硬。

（2）巖漿巖。工作區巖漿巖較發育，主要為印支早期—華力西早期黑云母花崗巖、石英閃長巖，分布在區內偏西及南側，侵入二疊系大河深組地層中，巖體呈NW—SN向展布。野外露頭情況較差，距離礦體較近處原巖均已發生不同程度蝕變、變質。黑云母花崗巖（γβ）：棕褐色—淺肉紅色，中粗粒結構，塊狀構造。主要礦物為鉀長石，酸性斜長石、石英及黑云母等。巖石蝕變見高嶺土化，絹云母化及綠泥石化等。石英閃長巖（δο）：灰—灰黃色，中粒結構，塊狀構造。主要由中性長石、黑云母和少量的角閃石及石英組成。巖石蝕變有綠泥石化、絹云母化，局部見硅化等。糜棱巖化變質安山巖：產在勘查區中部的大理巖中，產狀與大理巖一致。原巖灰綠色，半自形—他形細粒結構，壓碎條帶狀構造。主要礦物為斜長石、角閃石、綠簾石和少量的榍石、石英。細粒閃長巖脈（δ）：與糜棱巖化變質安山巖走向相同，主要分布在勘查區的中部，灰褐色—灰綠色，細粒結構，塊狀構造，主要礦物為斜長石、角閃石、黑云母，石英次之。該巖脈多風化較深，巖脈走向330°～360°，傾向240°～270°，傾角75°左右。閃長玢巖（δμ）：巖石呈灰綠色，斑狀結構。斑晶為角閃石、斜長石，含量45%。輝石呈半自形柱狀，斜長石呈自形—半自形板狀，角閃石呈半自形柱狀、粒狀。石英脈：與本區金礦成礦關系密切，蝕變破碎帶中常見。

經地表槽探驗證，Au、Cu元素異常明顯受SN向蝕變破碎帶、糜棱巖化帶及其附近巖脈所控制。

（3）構造。本礦區由于受相鄰的富太河—都力河兩大斷裂構造影響，區內有小斷裂構造、構造破碎帶、糜棱巖化帶，NNW—SN較為發育，以NW—NNW—SN方向展布，控制著地層及巖漿巖的分布。野外露頭情況較差，不易觀察。巖芯觀察可見破碎帶構造。后期碳酸鹽熱液順破碎帶侵入泥質板巖中，破碎帶中可見圍巖碎塊。

3 礦床地質特征

（1）礦（化）體特征。槽探及鉆探工程共發現三條礦體：Ⅰ號礦體長度為83m，寬度為1.5m～2.0m，走向北西，傾向南西，呈NWW向脈狀賦存于大理巖巖層或閃長巖脈與安山巖附近與其產狀近平行的破碎帶中，傾角60°～70°。平均厚度0.55m，金平均品位6.27×10-6，銅平均品位0.44%。Ⅱ號礦體長度為80m，寬度為1.2m～1.8m，走向15°，北西傾，傾角45°，產于構造破碎帶中，中部有一個探槽，兩端尚未控制。主要蝕變有高嶺土化、綠泥石化、碳酸鹽化、硅化及褐鐵礦化。水平厚度1.0m，刻槽分析Au0.53×10-6，Ag2.0×10-6，Cu0.007%。蝕變帶控制長度110m，平均寬11m。Ⅲ號礦體為隱伏礦（化）體，走向南北，西傾，傾角為68°～75°，賦存凝灰質板巖中，通過兩個探槽、三個鉆孔進行揭露。延長和延深均為80m，平均水平厚度2.25m，金平均品位0.33×10-6。

（2）礦石特征。礦石中金屬主要礦石礦物為黃鐵礦和黃銅礦，礦物粒徑＜2㎜，礦石結構以交代浸蝕結構為主，構造主要是浸染狀構造，微細粒金呈裂隙金產出于黃鐵礦中。黃銅礦：在顯微鏡下呈現銅黃色，反射率Ⅱ級，具有弱非均質性（微綠土黃色—略橙土黃色）[2]，表面較光滑，呈半自形—不規則狀出現，粒徑約0.6mm至1.0mm，含量約20%。黃鐵礦：顯微鏡下呈淡黃色，反射率Ⅰ級，具有異常非均質性，較難磨光，表面多見麻點，光片中黃鐵礦自形晶—不規則狀均有出現，粒徑在0.05mm至0.2mm之間，含量約15%。可見不同世代黃鐵礦：后期脈狀半自形—他形黃鐵礦插入早期黃銅礦中。

由于探槽出露時間較長，原生礦石在地表經歷嚴重的風化剝蝕，所能觀察到礦物主要礦物為黃鐵礦和黃銅礦，并且均在后期被不同程度的風化，次生礦物主要有針鐵礦、纖鐵礦、孔雀石、藍銅礦和銅藍。針鐵礦（Gt）灰色微帶藍色，反射率近于閃鋅礦，非均質性，內反射強烈，在本光片中主要呈現褐紅色，含量約15%；銅藍（Cv）顯微鏡下呈藍色，雙反射顯著（淺藍色—深藍色），具有強非均質性（火橙色～薔薇色～橙黃色），粒徑約0.02mm，含量約3%；孔雀石（Mlt）呈灰色微帶褐紅色，具有強烈的翠綠色內反射，呈粉末狀，含量約7%；藍銅礦（Art）顯微鏡下呈深灰色微帶粉紅色，具有強烈的天藍色內反射，含量極微。礦石標本中金屬礦物粒徑＜2㎜且無定向排布，故礦石呈浸染狀構造。礦石結構以交代浸蝕結構為主，同時也有交代殘余結構、包含結構和假象結構。交代浸蝕結構：針鐵礦、纖鐵礦交代黃銅礦，呈尖楔狀插入黃銅礦中；褐鐵礦交代黃銅礦和黃鐵礦；黃鐵礦交代黃銅礦，黃鐵礦呈脈狀插入黃銅礦之中。交代殘余結構：褐鐵礦交代黃鐵礦，使黃鐵礦在褐鐵礦中存留一些不規則狀殘余體，可大致恢復黃鐵礦輪廓。假象結構：褐鐵礦交代自形黃鐵礦，仍保留黃鐵礦的晶形，成假象褐鐵礦。包含結構：黃銅礦包含細小的黃鐵礦自形晶進而形成包含結構。

（3）礦化蝕變。圍巖蝕變類型主要有有硅化、綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化。具有中低溫熱液蝕變特征。大理巖受熱液作用形成石英脈，寬度約5cm～10cm。綠泥石化、綠簾石化表現為中低溫熱液對安山巖、英安巖、玄武巖等中—基性火山巖以及中性、弱酸性淺成侵入巖等進行交代并產生綠泥石、綠簾石礦物的一種蝕變作用。碳酸鹽化為熱液作用形成方解石-白云石-石英細脈、網脈，是野外露頭及巖芯觀察最常見的蝕變類型。在蝕變破碎帶中常見石英脈伴生黃鐵礦化、黃銅礦化及金礦化，為本區主要控礦構造。礦化類型為銅礦化和黃鐵礦化：探槽內可見巖石表面有明顯的由銅礦風化而成的孔雀石化，巖芯中亦可見細脈狀黃鐵礦賦存；結合鏡下觀察，礦石中黃銅礦、黃鐵礦含量較高，故礦石的礦化類型為銅礦化和黃鐵礦化。

4 礦床成因及找礦標志

（1）礦床成因。研究區內金銅礦化與NNW—SN走向斷裂關系密切，目前已發現的礦（化）體均產出于該走向的斷裂及相關的破碎帶中。NW—SN向斷裂構造還控制著提供成礦物質來源的巖漿巖的展布方向，提供熱液運移通道和就位空間。根據地球化學測量結果推測成礦與中生代以來陸相火山活動——以裂隙式噴溢為主的一套鈣堿性玄武巖—安山巖—流紋巖組合密切相關；礦體與圍巖的接觸界限較為清晰，礦體為不規則的脈狀，因此判斷為成礦方式為充填成礦[3]。容礦圍巖的硅化、綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化及少量的陽起石化、黝簾石化、鉀長石化等，均出中低溫熱液礦床的典型蝕變特征。綜上，認為自由屯金銅礦床成因屬中—低溫熱液充填型礦床。

（2）找礦標志。①構造標志。礦體主要賦存于北西向主斷裂構造次一級破碎蝕變帶附近，北西向的破碎構造蝕變帶是重要的找礦標志。②蝕變標志。硅化、綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化等圍巖蝕變是重要的找礦標志，本礦區成礦后，因受后期強烈風化作用的影響，近地表淺部礦體中礦石被氧化，生成大量褐鐵礦與銅綠、藍銅礦等次生礦物。

致謝：本文依托吉林大學大學生創新項目（編號201910183589）研究成果。項目立項及實施在導師楊言辰教授指導下完成，野外調查及資料收集得到吉林有色金屬地質勘查局608隊，三河礦業公司的支持與幫助，深表感謝。