湖南江永水口腳銅多金屬礦床控礦因素及找礦前景分析

鮑俊力 蘇 特 劉大勇

(湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局四一八隊(duì))

水口腳銅礦位于湖南江永縣境內(nèi)，區(qū)域上處于南嶺緯向成礦構(gòu)造帶中西段。該礦帶自西向東呈現(xiàn)出的成礦系列為汞、銻—銅、鉛、鋅—鎢、錫—錫、鎢、稀土、鈮、鉭[1]。近年來(lái)在該成礦帶中西段相繼發(fā)現(xiàn)有銅山嶺銅鉛鋅多金屬礦、橋頭鋪鉛鋅多金屬礦、河源鉛鋅礦、庵堂嶺鉛鋅礦等礦床。其中，銅山嶺銅鉛鋅多金屬礦以其獨(dú)特的高中溫—中溫—低溫?zé)嵋旱V床的礦床分帶，產(chǎn)于巖體接觸帶上或巖體附近，吸引了眾多學(xué)者的研究興趣。有關(guān)該類(lèi)礦床的成礦物質(zhì)來(lái)源，學(xué)術(shù)界爭(zhēng)論較激烈，主要集中于2種：一種為成礦物質(zhì)主要來(lái)源于巖體，由巖漿熱液提供，賦礦地層不提供(或提供很少量)成礦物質(zhì)[2-4]；另一種為成礦物質(zhì)有兩個(gè)來(lái)源，巖體和賦礦地層都提供了大量成礦物質(zhì)[5-7]；還有學(xué)者認(rèn)為成礦物質(zhì)主要來(lái)源于地層，巖體僅提供熱源[8]。大量研究表明：南嶺構(gòu)造帶控制了湘南多金屬成礦帶閃長(zhǎng)花崗巖體附近大部分鉛鋅礦床的生成與展布，從而形成了諸多中—大型銅鉛鋅多金屬成礦帶。

水口腳礦床處于南嶺成礦帶之中間“銅鉛鋅”地段，區(qū)域成礦潛力優(yōu)越，具有尋找大型銅、鉛、鋅礦床的前提。前人對(duì)該區(qū)域的研究多集中于銅山嶺銅鉛鋅多金屬礦[9-10]、庵堂嶺鉛鋅礦[11-13]等礦床，而對(duì)水口腳銅鉛鋅礦床的研究較薄弱，使得找礦勘查方向不明確。本次研究在野外地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)上，結(jié)合以往勘查資料、現(xiàn)階段中深部鉆探成果，討論地層、構(gòu)造、巖漿活動(dòng)與成礦的關(guān)系，分析礦床控礦因素和成礦機(jī)制，并就找礦前景進(jìn)行探討，對(duì)礦區(qū)下一步找礦提出合理建議。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

礦區(qū)位于南嶺緯向構(gòu)造帶中西段、江永—江華近南北向沱江凹陷中部。

1.1 地 層

區(qū)域主要出露地層為震旦系、寒武系、奧陶系、泥盆系—白堊系。寒武—奧陶系構(gòu)成基底，巖性為淺海相碎屑巖夾火山碎屑巖、硅質(zhì)巖及不純碳酸鹽巖。泥盆—三疊系為第一蓋層，巖性以淺海相碳酸鹽巖為主，次為濱海或海陸交互相碎屑巖。侏羅—白堊系為第二蓋層，為陸相碎屑巖系[14](圖1)。

圖1 都龐嶺—九嶷山地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造

1.2 構(gòu) 造

區(qū)域構(gòu)造可分為基底構(gòu)造與蓋層構(gòu)造。基底構(gòu)造主要為北東向水口山—銅山嶺殼斷裂，東西向都龐嶺—銅山嶺—九嶷山基底斷裂、北西向懷化—道縣基底斷裂及北東向等距展布的深斷裂。礦區(qū)位于基底構(gòu)造和深斷裂帶交匯處(圖1)。

蓋層構(gòu)造主要為近南北向—北東向褶斷帶。該褶斷帶中，褶皺自西至東有水口腳背斜、銅山嶺農(nóng)場(chǎng)向斜、銅山嶺銅礦背斜等；斷裂為一系列逆沖構(gòu)造。斷裂走向與褶皺軸向基本一致，局部有煌斑巖及花崗斑巖等侵入(圖2)。

圖2 銅山嶺地區(qū)構(gòu)造綱要

1.3 巖漿巖

區(qū)域巖漿活動(dòng)頻繁，自加里東—燕山期均有出露，巖性以酸、中性為主，其次發(fā)育少量基性巖脈，具多期多階段侵位特點(diǎn)。位于都龐嶺—九嶷山東西向復(fù)式花崗雜巖帶中西部的銅山嶺巖體產(chǎn)出時(shí)代為燕山期(160～164 Ma)[9]，巖性主要以花崗閃長(zhǎng)巖為主，具幔、殼同熔以殼源物質(zhì)為主特征，花崗閃長(zhǎng)巖與區(qū)域內(nèi)生金屬礦產(chǎn)成礦關(guān)系密切((圖1、圖2)。

1.4 區(qū)域物化探異常特征

據(jù)銅山嶺地區(qū)1∶5萬(wàn)重力異常資料顯示，在銅山嶺地區(qū)有一圈閉的布格重力低異常，推斷為北東向不規(guī)則橢圓狀隱伏巖體。據(jù)銅山嶺地區(qū)1∶5萬(wàn)水系沉積物測(cè)量顯示，銅山嶺地區(qū)Cu、Pb、Zn等元素綜合異常均分布于巖體內(nèi)或巖體周邊，且與已知礦(床)點(diǎn)相吻合,反映出異常的巖漿源特征。

1.5 區(qū)域礦產(chǎn)特征

區(qū)域內(nèi)已發(fā)現(xiàn)鎢、鉛鋅、銅、鉬等十余種礦產(chǎn)，內(nèi)生金屬礦產(chǎn)多分布于巖體內(nèi)(巖脈帶)及周邊。空間上，自巖體中心往外圍依次分布有圓頭灣鎢礦點(diǎn)、魯子田鉬礦點(diǎn)、江永縣銀鉛鋅礦床、銅山嶺有色金屬礦床、燕子地金銻礦點(diǎn)等 (圖2)。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地 層

礦區(qū)出露地層由新到老為第四系(Q)、侏羅系下統(tǒng)(J1)、石炭系下統(tǒng)梓門(mén)橋組(C1d3)、測(cè)水組(C1d2)、石磴子組(C1d1)、泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組(D2q)(圖3)。

圖3 水口腳礦區(qū)地質(zhì)

侏羅系下統(tǒng)(J1)，與區(qū)內(nèi)礦化基本無(wú)關(guān)，不整合于石炭系下統(tǒng)測(cè)水組之上。上部巖性為泥質(zhì)砂巖與長(zhǎng)石砂巖，下部巖性為泥質(zhì)砂巖、黏土巖、泥灰?guī)r。

石炭系下統(tǒng)梓門(mén)橋組(C1d3)、測(cè)水組(C1d2)、石磴子組(C1d1)，巖性為一套淺海碳酸巖相夾海陸交互相碎屑沉積。石磴子組中見(jiàn)銅鉛鋅礦化。

泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組(D2q)，走向北東，傾向北西，傾角21°～48°。巖性上部為白云質(zhì)灰?guī)r與灰?guī)r互層，下部為灰?guī)r與白云巖互層。

2.2 構(gòu) 造

礦區(qū)構(gòu)造類(lèi)型主要表現(xiàn)為皺褶與斷裂。

本區(qū)褶皺構(gòu)造為水口腳背斜(圖3)，軸向北北東，傾伏向約25°，傾伏角約30°。背斜軸部為石炭系下統(tǒng)石磴子組，兩翼為石炭系下統(tǒng)梓門(mén)橋組、測(cè)水組，西翼巖層走向30°～60°，傾向300°～330°，傾角40°～50°；東翼為石炭系下統(tǒng)測(cè)水組、石磴子組，巖層走向0°～40°，傾向90°～130°，傾角約45°。

本區(qū)斷裂按其展布方向可將礦區(qū)斷裂分為2組，1組為北北東，另1組為北東東(圖3)。

北北東組斷裂帶(F2、F100)：斷面在走向上呈波狀彎曲，傾向有分枝復(fù)合現(xiàn)象。走向15～25°，傾向北西西，傾角70°，控制長(zhǎng)600～900 m，厚1～15 m。帶內(nèi)巖石主要由壓碎壓扁灰?guī)r角礫、含銅硫化物、及大理巖、灰?guī)r構(gòu)造透鏡體組成。其中，灰質(zhì)構(gòu)造角礫略具定向分布，斷層局部見(jiàn)劈理帶，反映斷層力學(xué)性質(zhì)屬壓扭性。主斷裂面兩側(cè)圍巖發(fā)育大理巖化、銅礦化等蝕變。斷裂破碎帶平面上呈平行排列，呈疊瓦狀。

北東東組斷裂帶(F121、F123、F115等)：走向65°～70°，傾向北北西，傾角65°～75°，控制長(zhǎng)400～500 m，厚0.5～1 m。帶內(nèi)巖石主要由壓扁灰?guī)r角礫、次棱角狀角礫及構(gòu)造透鏡體組成，帶中可見(jiàn)二期含礦石英脈、硫化物細(xì)脈、含礦碳酸鹽細(xì)脈。據(jù)結(jié)構(gòu)面分析，斷裂早期可能為張扭性斷裂，晚期可能為壓扭性斷裂。

礦區(qū)節(jié)理裂隙發(fā)育，主要分布在F2、F100上下兩盤(pán)鄰近斷裂帶地段，斷續(xù)出露，成組成對(duì)出現(xiàn)。按其展布大致可分為3組：第一組走向近南北，傾向西或東，傾角65°～85°；第二組走向北北東—北東，傾向西—北西，傾角80°，第三組走向近東西，傾向南或北。沿各組節(jié)理裂隙均充填有銅、鉛、黃鐵礦石英細(xì)脈或方解石細(xì)脈。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)巖漿巖局部發(fā)育，為規(guī)模較小的石英斑巖(圖3)。其位于礦區(qū)南部邊緣，呈巖墻或不規(guī)則狀產(chǎn)出，大致呈東西向斷續(xù)分布，侵入時(shí)間據(jù)前人測(cè)定為119 Ma，屬燕山中晚期產(chǎn)物。礦區(qū)外圍深部，ZK10001號(hào)鉆孔標(biāo)高-800 m左右發(fā)現(xiàn)有規(guī)模較大的隱伏巖體，巖性為角閃石黑云母花崗閃長(zhǎng)巖(圖3)。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦(化)體特征

礦區(qū)內(nèi)目前已發(fā)現(xiàn)具一定規(guī)模的礦體1個(gè)，產(chǎn)于北北東向斷裂破碎帶(F2)中，嚴(yán)格受斷裂控制，礦化特征以細(xì)脈為主，地表含礦細(xì)脈短小分散，往深部礦化集中，單脈厚度增大。

①-1號(hào)礦體：走向北北東，傾向北西西，傾角75°～85°。控制走向長(zhǎng)約300 m,傾向延深約210 m,厚0.59～2.06 m,平均厚1.13 m,Cu品位(0.38～1.81)×10-2，平均品位1.16×10-2；Pb品位(0.05～4.29)×10-2，平均品位1.05×10-2；Zn品位(0.25～3.47)×10-2，平均品位0.95×10-2；Ag品位(17.06～73.26)×10-6，平均品位60.75×10-6。

礦區(qū)內(nèi)兼有節(jié)理裂隙型細(xì)礦脈，可分為含礦石英脈、含礦方解石石英脈、含礦方解石脈、硫化物細(xì)脈四種類(lèi)型，主要分布在北北東向斷裂帶(F2、F100上下盤(pán))-100 m標(biāo)高以上，一般成對(duì)成組出現(xiàn)，羽裂排布，相互之間具切割、限制現(xiàn)象，脈幅較小，沿走向、傾向延伸較短。

圖4 水口腳礦區(qū)52線地質(zhì)剖面

3.2 圍巖蝕變

礦區(qū)圍巖蝕變基本斷裂分布，主要為大理巖化、矽卡巖化、黃鐵礦化、鈣硅角巖化、絹云母化、綠泥石化、葉臘石化等。鉆孔揭露的矽卡巖化帶中均有較強(qiáng)的礦化現(xiàn)象，顯示矽卡巖化與礦化關(guān)系最為明顯。另外，大理巖化也是本區(qū)重要蝕變類(lèi)型。

3.3 礦石成分及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

組成礦石的金屬礦物主要有黃銅礦、方鉛礦、銀礦、閃鋅礦及黃鐵礦等；非金屬礦物主要有石英、方解石、透閃石等[15]。

礦石構(gòu)造有浸染狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造。礦石結(jié)構(gòu)主要為壓碎結(jié)構(gòu)，早期生成的自形程度較高的黃鐵礦有明顯的壓碎現(xiàn)象。較早生成的粗粒石英、方解石等也發(fā)生破碎現(xiàn)象[15]。

4 控礦因素及成礦機(jī)制

4.1 控礦因素

4.1.1 地層巖性

地層巖性對(duì)內(nèi)生金屬礦床的控制作用表現(xiàn)在不同巖性的圍巖可形成不同成因類(lèi)型、不同礦體形態(tài)、不同規(guī)模大小的內(nèi)生礦產(chǎn)。本區(qū)礦(化)體主要產(chǎn)于石炭系石磴子組碳酸鹽巖夾它生碎屑巖中，它生碎屑巖是較好的“遮擋層”，為含礦熱液提供封閉環(huán)境而有利于礦質(zhì)的聚集；當(dāng)碳酸鹽巖巖性不純時(shí)，含礦熱液往往選擇含有機(jī)質(zhì)或泥質(zhì)的巖性段順層沉淀，形成層狀礦體；當(dāng)碳酸鹽巖性性脆單一時(shí)，易形成穿層斷裂，發(fā)育脈狀礦體。

4.1.2 構(gòu) 造

(1)區(qū)域基底斷裂控巖。區(qū)域基底斷裂是巖漿巖侵入的深部通道，北西向懷化—道縣基底斷裂帶、東西向都龐嶺—銅山嶺—九嶷山基底斷裂帶，北東向銅山嶺—水口山深大斷裂的交匯部位控制銅山嶺巖體的產(chǎn)出(圖1)。

(2)區(qū)域蓋層構(gòu)造導(dǎo)礦。區(qū)內(nèi)北北東向褶斷帶為深部巖體及含銅熱液運(yùn)移的通道。在礦區(qū)外圍南部，北北東向斷裂中見(jiàn)有花崗閃長(zhǎng)斑巖、花崗斑巖及煌斑巖脈侵入，斷裂帶內(nèi)蝕變類(lèi)型有矽卡巖化、大理巖化、硅化等；在礦區(qū)背斜核部地段，淺表部?jī)H為銅鉛細(xì)脈，而中深部見(jiàn)有銅礦體(圖3)。

(3)次級(jí)構(gòu)造容礦。礦區(qū)北北東—北東東向構(gòu)造為區(qū)域北北東向斷裂旁側(cè)次級(jí)斷裂構(gòu)造。從全區(qū)鉆孔見(jiàn)礦情況來(lái)看，銅礦化主要發(fā)育在F2、F100斷裂中，如在ZK10001中，只在鄰近F100的部位見(jiàn)有細(xì)脈礦化；52—ZK4沿F2傾向方向上鉆進(jìn)，則見(jiàn)達(dá)工業(yè)規(guī)模銅礦體，說(shuō)明F2、F100為礦區(qū)容礦斷裂。

4.1.3 巖漿巖

(1)為成礦提供物質(zhì)來(lái)源。區(qū)內(nèi)隱伏花崗閃長(zhǎng)巖所含銅鉛鋅成礦元素的豐度，約為華南燕山期花崗巖的10倍；鄰區(qū)江永鉛鋅礦床硫、鉛同位素特征表明，礦床成礦物質(zhì)主要來(lái)源于殼—幔混熔巖漿[16]：鄰區(qū)銅山嶺鉛鋅多金屬礦床Pb同位素分析表明，花崗閃長(zhǎng)巖是該礦床的重要物質(zhì)來(lái)源。由此可知，花崗閃長(zhǎng)巖可為區(qū)內(nèi)成礦提供足夠的物質(zhì)來(lái)源及熱動(dòng)力來(lái)源。

(2)造成熱液蝕變分帶。由ZK10001號(hào)鉆孔揭露巖體情況可見(jiàn)，從巖體內(nèi)部至旁側(cè)圍巖依次發(fā)育云英巖、絹英巖中高溫蝕變—接觸帶矽卡巖、大理巖熱接觸蝕變—硅化、銅鉛鋅礦化和黃鐵礦化低溫蝕變，具明顯的高溫—中低溫蝕變分帶現(xiàn)象。

(3)侵入體形態(tài)起伏變化造成不同礦化類(lèi)型。由相鄰礦區(qū)所見(jiàn)接觸帶構(gòu)造可知，巖體的凸起部位應(yīng)力集中利于構(gòu)造與裂隙的發(fā)育而形成(細(xì))脈型礦體。巖體的下凹部位熱液聚集利于充分交代作用而形成厚大矽卡巖型礦體。

4.2 成礦機(jī)制

基于上述分析，認(rèn)為該礦床成礦機(jī)制如下：含礦巖漿受多期次構(gòu)造活動(dòng)影響，沿構(gòu)造薄弱帶(斷裂或背斜軸部)侵位。在此過(guò)程中，早期溫度與壓力較高，巖體在相對(duì)封閉條件下與較塑性的碳酸鹽巖發(fā)生滲濾交代作用，在接觸帶附近出現(xiàn)矽卡巖化等蝕變分帶現(xiàn)象，并伴有銅多金屬礦化，形成矽卡巖型銅鉛鋅礦床；隨著巖體冷卻，圍壓降低，巖體及其旁側(cè)圍巖發(fā)生收縮反應(yīng)，產(chǎn)生大量裂隙，成礦系統(tǒng)由封閉轉(zhuǎn)向開(kāi)放。含礦溶液沿?cái)嗔蚜严栋l(fā)生充填擴(kuò)散交代作用，形成破碎帶型銅鉛鋅礦床。

5 找礦前景分析

就巖體外接觸帶脈型銅鉛鋅礦而言，①-1號(hào)銅礦體目前控制最深標(biāo)高-400 m，在走向上礦化不連續(xù)，但據(jù)礦區(qū)52號(hào)勘探線鉆孔原生暈測(cè)量結(jié)果顯示，礦化帶由上往下逐漸縮小，但礦化明顯增強(qiáng)且相對(duì)集中，顯示該區(qū)深部礦化帶內(nèi)有形成工業(yè)礦體的可能。認(rèn)為已知礦化帶控制最深標(biāo)高-400 m至成礦母巖埋深標(biāo)高-800 m之間尚有尋找厚大銅多金屬礦的前景。

就深部接觸矽卡巖型銅多金屬礦而言，水口腳鄰區(qū)如銅山嶺礦區(qū)、江永鉛鋅礦區(qū)礦床類(lèi)型主要為巖體接觸矽卡巖型，本區(qū)標(biāo)高-800 m左右發(fā)現(xiàn)為成礦提供物源的花崗閃長(zhǎng)巖，圍巖多為化學(xué)性質(zhì)活潑的碳酸鹽巖，顯示本區(qū)深部有尋找接觸矽卡巖型礦床的前景。

6 結(jié) 論

(1)水口腳礦區(qū)主要控礦因素為巖漿和構(gòu)造聯(lián)合控礦，燕山早期巖漿巖提供成礦物質(zhì)來(lái)源及熱動(dòng)力來(lái)源；構(gòu)造多期次活動(dòng)為成礦提供運(yùn)移通道與容礦空間，區(qū)域基底構(gòu)造控巖，區(qū)域蓋層構(gòu)造導(dǎo)礦，礦區(qū)次級(jí)構(gòu)造容礦。

(2)水口腳礦區(qū)下一步找礦方向可分為2個(gè)方面：一方面對(duì)外接觸帶脈型銅鉛鋅礦深部即礦化帶自控制的最深標(biāo)高-400 m至成礦母巖埋深標(biāo)高-800 m之間進(jìn)行探索；另一方面對(duì)深部矽卡巖型銅多金屬礦進(jìn)行鉆探驗(yàn)證。