嫩江縣三礦溝鐵銅礦床地質特征及成礦條件分析

張建良，董超然

（1.黑龍江省地質資料檔案館，黑龍江 哈爾濱 150090；2.黑龍江省第五地質勘查院，黑龍江 哈爾濱 150090）

1 區域地質特征

三礦溝鐵銅礦床位于黑龍江省嫩江縣多寶山鎮內，屬于小型矽卡巖型礦床。距多寶山特大型銅礦床北西約20km處。三礦溝鐵銅礦床位于黑龍江省多寶山銅多金屬成礦帶的西北部，大興安嶺孤盆系多寶山島孤罕達氣裂谷帶內，裸河-三礦溝-多寶山北西向擠壓構造帶的北西端，三礦溝背斜與三礦溝斷裂相交處。該礦床賦存于下—中奧陶統多寶山組大理巖與燕山早期花崗閃長巖的接觸帶內的矽卡巖中。主要控礦構造是馬蹄形三礦溝巖體西南端的侵入構造接觸帶，而控制礦體的容礦構造則是矽卡巖內的斷裂帶、或層間破碎帶以及北東向的斷裂破碎帶。

區內出露的地層主要為奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系上統-二疊系下統、三疊系下統、白堊系下統，孤盆系內奧陶系為島孤型碎屑巖-火山巖建造，志留系為裂谷型殘留海砂泥質沉積復理石建造，泥盆系為裂谷型淺海相黑色碎屑巖沉積夾碳酸鹽巖、火山巖沉積建造，下石炭統為陸內山間盆地河湖相碎屑巖沉積建造，上石炭統、上二疊-下三疊統為陸相沉積的火山-沉積巖建造，下-中侏羅統為河湖相中性、中酸性火山-沉積巖建造，上侏羅-白堊系以基性、中基性、中酸性、酸性火山巖-沉積巖建造。

區域內構造復雜，經歷了加里東、華力西、印支、燕山及喜山運動的多次構造作用改造，構造變形強烈、形式復雜多樣，褶皺、斷裂、環形構造、片理化帶發育。加里東期和華力西期形成的北西向和北東向斷裂構造組成了區內的基本構造格架，疊加了巖漿侵入穹隆和與火山機構有關的環形構造。區內主要褶皺構造主要有多寶山復背斜和石灰窯復向斜。斷裂構造有兩個方向，一組北東向、東西向、近南北向的壓性－壓扭性斷裂，對地層展布和巖體定位均有控制作用；另一組為北西向的張性斷裂，它們將區內古生代地層分割錯斷。

區內熱液活動不甚顯著，除內接觸帶有厚達20m的綠泥石化花崗巖外，其他熱液期的礦物皆充填交代在矽卡巖、大理巖和角巖等的空洞和裂隙內。

2 礦床地質特征

2.1 礦床地質概況

礦床位于窩里河一三峰山背斜近軸部的北東翼，花崗閃長巖體沿近背斜軸部的北東向與北西向斷裂交匯部位侵入，侵入接觸碎裂構造、層間裂隙構造是重要的控礦構造。礦區內層基本為-北東傾斜的單斜構造，在擠壓構造帶的影響下，地層、巖石破碎，節理裂隙發育，層間滑動破碎，巖層片理化等產生。這些斷裂、裂隙產狀多以北西、北東、北北東走向為主，傾向北東、南西、北西。為后來的巖漿熱液的礦化作用造成有利的條件。

2.2 礦體特征

三礦溝鐵銅礦床由3個礦化帶組成，編號分別為1～3號含鐵銅矽卡巖礦化帶。礦化帶產于侵入體與大理巖層的接觸帶、大理巖層層間破碎帶、大理巖層與粉砂巖層層間錯碎帶內。在礦化帶內有5個主礦體，36個分支礦體，銅礦體長50m～240m、寬2m～13m，鐵銅礦體長50m～235m、寬2m～17m。

1號礦帶：位于三礦溝左岸，長1440m、寬約180m，延深200m～350m，礦帶走向130°～140°，帶內分布有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號礦體群。Ⅰ號礦體群：位于礦帶的東南段，由16 條銅礦體組成；Ⅱ號礦體群：位于礦帶的中段，由17 條銅礦體組成；Ⅲ號礦體群：位于礦帶的北西段。

2號礦帶：位于礦床中部，帶長1250 m，寬80m～125m，延深50m～230 m，礦帶東南部走向130°～140°，帶內分布有Ⅳ號礦體。

3號礦帶：位于三礦溝右岸，走向北西，短軸狀，長軸長180 m，短軸長100 m，中部延深70 m。帶內分布有Ⅴ號礦體。

礦體形狀為透鏡狀、似層狀、扁豆狀，礦體產狀同礦化帶的產狀一致。礦體產狀有四組，即40°～50°45°～70°；115°50°～87°；230°55°；310°83°。鐵銅礦體主要賦存在粒狀鈣鐵石榴石矽卡巖中，磁鐵礦多數是交代鈣鐵榴石矽卡巖體的某一部分，少數則沿透輝石石英角巖的片理交代而成。銅礦化多數沿鈣鐵榴石矽卡巖空隙裂隙充填交代而成。

2.3 礦石結構、構造及礦石類型

該礦床的礦石結構較簡單，主要為他形晶粒狀結構，其次為自形-半自形晶粒狀結構和板狀、格狀、乳滴狀固溶體分離結構，以及交代殘余結構等。構造以塊狀構造、填隙構造、膠結構造為主，次為浸染狀、脈狀及條帶狀構造等。

礦石自然類型按氧化程度分為原生礦石和氧化礦石，氧化帶深度4.5m～20m。礦石的工業類型為鐵銅礦石、鐵礦石、銅礦石。銅礦石主要為黃銅礦斑銅礦礦石和黃銅礦礦石，兩種礦石的銅平均品位分別為8.85×10-2和7.51×10-2；銅鐵礦石主要為黃銅礦磁鐵礦礦石，其銅平均品位為5.18×10-2，全鐵平均品位為31.77×10-2；鐵礦石為磁鐵礦礦石，其全鐵平均品位為64.53×10-2。礦石的金屬礦物主要為磁鐵礦、黃銅礦、次要礦物為赤鐵礦、孔雀石、蘭銅礦、斑銅礦、褐鐵礦。脈石礦物為鈣鐵石榴石、透輝石、石英等。

2.4 矽卡巖化的分帶與蝕變礦化

矽卡巖帶的形成有兩個先決條件，其一是具有一定規模的大理巖體，長約100m～200m、寬40m～50m。其二，大理巖體距侵入巖體宜近不宜遠，二者接觸界面愈多矽卡巖化愈強，接觸界面不易太陡。由于大理巖體均夾于角巖化粉砂巖層內，矽卡巖化均沿大理巖層的邊界發生，顯示有清楚的環帶狀分帶現象。角巖的分帶現象多形成透輝石矽卡巖、透輝石化角巖、透輝石英角巖、石英角巖。泥質巖或灰巖與粉砂巖薄層互層，或靠近大理巖處的角巖形成肉紅色致密狀鈣鋁榴石矽卡巖，一般不具分帶現象。

花崗巖體的侵入是礦床形成的主要原因，在交代－礦化作用之前發生巖漿侵入接觸變質作用，形成了分布較廣的各種角巖和大理巖。在此基礎上再發生交代－礦化作用，形成各種類型矽卡巖。磁鐵礦大量沉淀而成礦體，乃至少量黃鐵礦、毒砂、磁黃鐵礦亦隨之晶出；大量礦化作用出現在隨后的熱液作用階段，各種金屬元素硫化物、氧化物相繼沉淀結晶，礦體形成。

主要蝕變:除矽卡巖化外，晚期熱液活動形成了綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化、鉀化、硅化、絹云母化。主要礦化:有黃鐵礦、磁黃鐵礦、鏡鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、斑銅礦、輝鉬礦和輝銀礦等。鐵銅礦體產于粒狀鈣鐵石榴石矽卡巖中；鉬礦體產于晶洞構造發育的鈣鐵石榴石矽卡巖、或黑云母石英角巖中的透輝石矽卡巖中。

矽卡巖型礦化從上至下具有鐵→銅、金、銀→鉬鎢礦化分帶的特點。蝕變以矽卡巖為主，綠泥石化、碳酸鹽化、硅化、絹云母化等次之。成礦以銅鐵為主，伴生鉬、金、銀、鋅、鎵、銦、鍺和碲等多種有益組分。

3 成礦地質條件

3.1 礦床成因

該鐵銅礦床是在燕山早期侵入體侵入到富含碳酸鹽質巖石和大理巖層中，在侵入接觸帶、層間破碎帶產生接觸變質和雙交代作用形成的矽卡巖。

矽卡巖形成的早期階段，首先是巖漿飽含SiO2、Al2O3氣化溶液沿接觸帶構造裂隙運移與大理巖層內飽含CaO溶液相遇，發生雙交代作用，形成粒狀鈣鐵石榴石矽卡巖、鈣鋁石榴石矽卡巖、透輝石石榴石矽卡巖、矽灰石石榴石矽卡巖。之后，早期形成的褐色致密鈣鋁榴石矽卡巖和矽灰石石榴石矽卡巖再次被交代呈淺綠色鈣鐵石榴石矽卡巖。這些礦物是在高溫的超臨界條件下以氣化作用形成的。晚期矽卡巖階段，由于早期矽卡巖形成后，溫度降低、溶液中鐵達到飽和后，經反應形成大量磁鐵礦和赤鐵礦、鏡鐵礦等氧化礦物，此階段的礦化作用是在超臨界點左右的氣化-高溫熱液條件下進行的。

繼矽卡巖期之后，進入石英-硫化物氣水熱液活動期，首先含水硅酸鹽對圍巖交代產生綠泥石、綠簾石、絹云母等蝕變礦物不具明顯的礦化作用。之后，含礦熱水溶液沿著原有舊的裂隙通道，進行循環交代和充填在矽卡巖內，形成磁黃鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、閃鋅礦等金屬硫化礦物的中高溫熱液活動期，而金銀的礦化屬于硫化物的晚期產物。礦床形成之后，進入表生階段，含銅硫化礦物被氧化產生孔雀石、蘭銅礦等。黃鐵礦被氧化成褐鐵礦。

總之，該礦床的形成是在侵入體侵入熱液接觸變質作用的基礎上經過兩大成礦作用階段：第一階段為硅卡巖期即氣化溶液雙交代作用階段，形成簡單矽卡巖和氧化礦物磁鐵礦等礦物的高溫氣熱交代成礦階段；第二階段為石英-硫化物期，是在氣水熱液作用下形成復雜矽卡巖和金屬硫化礦物黃銅礦、斑銅礦等成礦作用的中高溫熱液充填交代階段。該礦床的形成深度是在3000m～5000m之間，在較高的大氣壓下，溫度在300℃～800℃的條件下形成的。成礦時代為172～184Ma。

3.2 找礦標志與成礦要素

富含碳酸鹽質巖石和大理巖層是找矽卡巖型礦床的巖性地層；具一定規模的中、中酸性小型侵入體是找礦的侵入巖體；構造活動地帶、侵入接觸帶、層間破碎帶、斷裂破碎帶是找礦的構造；粒狀鈣鐵石榴石矽卡巖是蝕變變質巖石的直接找礦；磁法測量、激電測量的異常是找礦的重要間接標志。三礦溝鐵銅礦床成礦要素見表1。

表1 三礦溝鐵銅礦床成礦要素表

3.3 成礦模式

三礦溝矽卡巖型鐵銅礦床的成礦花崗閃長巖形成于早侏羅世晚期。而位于該區的佳木斯地塊與松嫩地塊的在侏羅紀前已經碰撞拼合，成為一體。從早侏羅世起，古太平洋構造體制已經開始并強烈影響該區域。結合巖石成因、源區性質和區域構造演化，我們認為三礦溝弧巖漿特征的花崗閃長巖形成于古太平洋板塊向歐亞大陸俯沖的構造體制下。在這種構造體制下，受俯沖流體影響的地慢楔發生部分熔融形成中酸性巖漿，該巖漿攜帶大量成礦物質沿區域斷裂構造向上運移，至上地殼淺部侵入先前形成的大理巖。當花崗閃長巖侵入大理巖時，發生了各種物理化學反應，在內外接觸帶發生了各種類型的角巖化和矽卡巖化，同時伴隨著磁鐵礦、鏡鐵礦的大量沉淀，以及部分黃銅礦、黃鐵礦、輝鉬礦等金屬硫化物生成。