安徽省濉溪縣三鋪地區秦樓銅金礦地質特征及找礦標志

王樂樂

(安徽省地質礦產勘查局325地質隊,安徽 淮北 235000)

0 引言

三鋪地區已知礦床主要是矽卡巖型鐵銅礦床(“前常式”)和銅金礦床(“秦樓式”),前者包括陳莊鐵礦、劉樓鐵銅礦[1]、三鋪鐵礦和前常鐵銅礦，前常礦床達到中型，其余皆為小型；后者包括秦樓銅金礦和楊橋孜銅金礦[2-4]，二者金礦均達到中型規模。秦樓銅金礦位于濉溪縣三鋪巖體北接觸帶的東端，20世紀70年代中期，325地質隊在磁異常驗證時發現了秦樓銅金礦點，1991年提交了普查報告，2008年礦床開發利用。根據礦山的探采對比,礦體的產狀及形態與普查時圈定的產狀基本一致,由于受到經濟和技術等限制,以往普查工作未能對礦體的深部延伸及外圍有效控制。本文通過多年來勘查與生產資料的分析對比,總結了礦床的地質特征及找礦標志，對本區找礦工作具有指導意義。

1 區域地質背景

研究區大地構造位置處于華北陸塊南緣的徐淮地塊淮北斷褶帶內[5]。淮北斷褶帶北面是臺兒莊-豐沛隆起，南面為蚌埠隆起。四級構造單元為宿州凹斷褶束、徐州-宿州弧形構造帶的中段位置[6-7]。

1.1 區域地質特征

研究區隸屬華北地層大區-晉冀魯豫地層區-徐淮地層分區-淮北地層小區。研究區大部分被新生代松散沉積地層所覆蓋，區內缺失奧陶紀上統至石炭紀下統，中生界未見，自上元古代以后的其余地層均有分布。根據構造形態組合，研究區為向西突出的徐州—宿州弧形構造，即徐淮推覆體。區內褶皺構造發育，自西向東為永城復背斜、蔣河復向斜、蕭縣復背斜、閘河復向斜、皇藏峪復背斜及支河向斜等(圖1)。褶皺構造多為箱狀和梳狀形態，以復式背、向斜構造形式出現。

1—酸性巖；2—中性巖；3—基性巖；4—推斷去新生界后巖體范圍；5—推斷隱伏于圍巖中巖體范圍；6—巖漿巖帶及編號；7—礦床位置；8—背斜；9—向斜；10—逆及逆掩斷層；11—性質不明斷層；12—同位素地質年齡

研究區巖漿活動主要發生在燕山期，巖漿巖分布廣泛，巖漿活動頻繁，巖體多為多次侵入活動形成的復式巖體。巖漿活動為中-淺成多期次侵入活動，共有巖體20余個，以巖株為主，少數為巖床和巖墻，此外還有些脈巖。研究區巖體多隱伏于其他地層之下。巖性以閃長巖類為主，與本區鐵、銅、金礦關系密切，其次有花崗巖類和橄長巖-輝長巖類。巖漿巖多產出在EW向斷裂與NNE向斷裂交會處或附近，或背斜核部。巖漿巖的分布明顯規律性地呈EW向和NNE向展布。區內最大的巖體為三鋪巖體，位于宿州西北約10km處，主要由石英二長閃長巖、石英二長閃長玢巖和花崗閃長斑巖組成，巖體出露面積約53.8km2，呈巖株狀侵位于已經褶皺變形的寒武紀-二疊紀地層中。巖體受EW向宿北斷裂和徐淮弧形構造-青龍山弧形斷裂控制?；◢忛W長斑巖中鋯石定年結果為132Ma，石英閃長玢巖中鋯石定年結果為(127.1±1.3)Ma和(129.0±2.8)Ma(1)安徽省地質調查院,華北陸塊南緣巖漿作用與成礦研究(安徽部分)成果報告,2018年。。

1.2 區域礦產特征

研究區碳酸鹽巖發育，圍巖條件較好。區內中酸性巖漿活動強、期次多，成礦地質條件有利。內生礦產資源，如鐵、銅、金、釩、鈷等很豐富，多與巖漿活動有關，以熱液交代型礦床為主，主要礦床見表1。

表1 研究區探明鐵、銅等金屬礦床一覽表

鐵礦主要分布在濉溪縣前常、徐樓、鄒樓地區，其次分布在淮北市王場及蕭縣旗桿樓地區。銅金礦集中分布于三鋪地區，后馬場也有一處小型銅鎳礦床。截至目前，該區共發現鐵及鐵銅礦床18處(表1)，以小型為主，其中有中型礦床7處，均以富礦為主，含鐵45%～55%。

已查明鐵礦資源量1.4億t，目前大部分已建井和正在籌劃建井開發利用。其中前常、前常東礦段、三鋪、陳莊、劉樓等均為以鐵為主的銅鐵礦床，并有共、伴生金礦及伴生硫、鈷、銀，大大提高了鐵礦資源的利用價值。這部分銅鐵型鐵礦資源量占全區總資源量的45.46%，并有共、伴生金礦約30t，共生銅礦約14萬t。

研究區以鐵為主的鐵銅等內生礦產多分布在覆蓋區，第四系厚40～170m，為隱伏礦床。所發現的礦床除1處為巖漿熔離型銅鎳硫化物礦床外，均屬矽卡巖型礦床，與“邯邢式”鐵礦類似[8-10]。礦床(點)的空間分布與構造、巖漿巖帶的展布情況基本一致，關系密切(圖1)。

2 礦區地質特征

2.1 地層

本區為第四系覆蓋(厚144.88～163.47m)，基巖據鉆孔揭露主要見寒武紀中統張夏組、寒武紀上統崮山組、寒武紀上統長山組、寒武紀上統鳳山組下段。

寒武紀上統鳳山組下段多數鉆孔見到條帶(斑紋)狀白云質灰巖或灰質白云巖。以明顯清晰的條帶為特征,經熱接觸變質作用后部分巖石蝕變為條帶狀角巖，灰巖部分蝕變成淺綠色透輝石角巖，泥質條帶部分蝕變成灰黑色黑云母角巖或絹云母角巖。本區揭露真厚度約130m左右,組成局部倒轉背斜的兩翼,是最主要賦礦層位。該段巖性總的特點是含鎂質較高,含水鎂石礦物較多,巖石普遍具條帶(斑紋)狀構造。

2.2 構造

據施工鉆孔推斷礦床的東北部為NW—SE向局部倒轉背斜構造,背斜軸北端仰起,中部凹陷,巖層直立至倒轉,南端抬起,背斜軸呈平直的S形。背斜軸向和一號巖墻走向大致相近。背斜兩翼巖層傾角約60°～70°,在011線和05孔附近,地層傾角更陡,近于直立。主要由寒武紀上統組成,是賦存礦體的主要層位。背斜東翼巖層傾角60°～90°,主要由寒武紀上統組成。礦區斷裂主要為符離集斷裂及其派生斷層，位于礦床的北部和東部，造成巖石較破碎，為巖體侵入提供了通道。

2.3 巖漿巖

本區巖漿巖發育較廣泛(圖2)，由南西向北東超覆侵入,侵入面緩波狀,傾向SW,傾角60°～80°之間。巖性較簡單,主要為石英二長閃長(玢)巖及多斑石英二長閃長玢巖。多斑石英二長閃長玢巖呈巖墻狀切穿石英二長閃長(玢)巖,走向320°,舒緩波狀,傾角60°～80°不等。巖墻最大出露長度約1000m,最大寬度150m由北西向南東收斂并傾伏，區內有2條此類巖墻，一號巖墻位于礦區中部，二號巖墻位于礦區西側。

1—古近紀定遠組；2—二疊紀石千峰組；3—二疊紀上石河子群上段；4—二疊紀上石盒子群下段；5—二疊紀下石河子群；6—二疊紀山西組；7—石炭紀太原組；8—寒武紀鳳山組；9—寒武紀長山組；10—寒武紀崮山組；11—石英二長閃長巖；12—石英二長閃長玢巖；13—多斑石英二長閃長玢巖；14—磁鐵礦體；15—銅金礦床；16—銅金礦點；17—勘探線位置及編號；18—推測正斷層；19—推測平移斷層；20—推測整合地質界線；21—推測不整合地質界線；22—見礦鉆孔及編號

據礦區所施工的鉆孔見到的多斑石英二長閃長(玢)巖與石英二長閃長玢巖接觸面附近,多斑石英二長閃長(玢)巖的斑晶(長條礦物)平行界面呈定向排列,長英脈在多斑石英二長閃長玢巖一側中斷,說明多斑石英二長閃長玢巖晚于石英二長閃長玢巖。鏡下觀察也見到多斑石英二長閃長(玢)巖交代石英二長閃長(玢)巖現象。

根據巖漿巖形成時代及接觸界線，將本區巖漿巖侵入分為一期兩次，都為燕山早期，第一次為石英二長閃長(玢)巖，第二次為多斑石英二長閃長玢巖。

石英二長閃長(玢)巖屬燕山早期第一階段的侵入體,深灰、灰、淺灰綠色,不等粒結構、似斑狀—斑狀結構,其斑晶主要為斜長石，塊狀構造。巖石主要由斜長石、角閃石、石英、鉀長石和少量黑云母組成。副礦物有磁鐵礦、磷灰石、榍石等。該巖體是三鋪復式巖體中的主體。石英二長閃長(玢)巖侵入或賦存在礦區內寒武紀上統鳳山組中,呈枝杈狀侵入圍巖，且將圍巖分割成大小不同的捕虜體。與圍巖接觸帶主要為漸變性接觸關系,其接觸界線不清晰,接觸面多呈枝杈狀、鋸齒狀,接觸變質帶較寬,接觸帶中的礦物組合多而復雜,圍巖蝕變較強烈,在部分地段形成工業礦體。所以石英二長閃長(玢)巖對礦體的形成起主導因素。在與周邊各礦床資料對比研究的基礎上,確認三鋪復式巖體中第一階段形成的石英二長閃長(玢)巖是成礦母巖。

多斑石英二長閃長玢巖屬于燕山早期第二階段的產物。巖石呈灰、淺灰白色,強烈蝕變后呈灰綠色,鉀化則呈淺肉紅色。斑狀結構、塊狀構造。其礦物成分與石英二長閃長(玢)巖基本相同,其不同點是斜長石斑晶多而大,一般在2～3mm,個別達4～5mm,多斑石英二長閃長玢巖多半是切穿、擴充增大石英二長閃長(玢)巖體或沿石英二長閃長(玢)巖體的邊緣分布,巖體與圍巖界線明顯,幾乎沒有接觸變質及同化混染作用,巖體邊部突然變細,出現冷凝邊,接觸面一般平整,局部形成工業礦體。本期次多斑石英二長閃長玢巖也是成礦母巖之一。

2.4 物探異常特征

從礦區磁測△T化極(等值線)平面圖可以看出。在NW向磁異常梯級帶上疊加了局部磁異常,梯級帶磁場強度為0～350nT。局部磁異常呈圓形,直徑500m,疊加于梯級帶西側磁力高異常之上,△T⊥>650nT。礦體與磁△T化極異常分布不完全一致(圖3)。

1—已知礦床(點)；2—礦體水平投影；3—磁測△T化極異常等值線

3 礦床特征

秦樓銅金礦礦床發育在局部倒轉背斜的西翼單斜構造中,礦體主要賦存于燕山期石英正長閃長(玢)巖體與寒武紀鳳山組下段碳酸鹽巖的接觸帶矽卡巖中和接觸帶上下巖體中的碳酸鹽巖捕虜體內,少數礦體賦存于碳酸鹽巖層間破碎構造帶、層間裂隙帶中[11-12]。

主要礦體如23,24,36,37,41號礦體等賦存在一號巖墻(多斑石英二長閃長玢巖)上、下巖體與碳酸鹽巖的接觸帶上及附近。

礦體個數較多,共67個。規模小到中等。厚度、品位變化較大。礦體以不規則透鏡狀、脈狀為主,次為似板狀、扁長條狀等。礦體產狀傾角較陡,礦體傾角一般50°～70°。多數礦體埋深在-250m～-600m之間。

礦床共生與伴生金屬多，主要為金、銅、鉬、鎢、銀、鐵等。礦床蝕變分帶較為明顯,自西向東(如01線剖面)、自上而下為鉬礦、鐵礦、銅礦或鐵礦、銅礦向銅礦、銅金礦演變(圖4)。

1—第四系；2—大理巖；3—大理巖(寒武紀上統鳳山組下段)；4—矽卡巖；5—石英二長閃長玢巖；6—鉬礦體；7—銅金礦體；8—鐵礦體；9—地質界線；10—鉆孔編號及位置

金主要分布在含銅金矽卡巖、含銅金蛇紋巖中。金和斑銅礦關系密切,和黃銅礦關系次之。一般情況下銅高金高,兩種金屬元素的含量大致呈正相關,因而含銅礦石(斑銅礦、黃銅礦)可以作為尋找金的直接找礦標志[13-14]。

銅礦物以斑銅礦為主,次為輝銅礦、蘭輝銅礦。金礦物以自然金為主,產出特征上以晶隙金為主,其次是裂隙金和包裹金。按金的成分劃分，以自然金為主,次為銀金礦、金銀礦。

伴生銀主要載體礦物是斑銅礦,脈石(單礦物)礦物含銀很低。

成礦圍巖化學成分MgO含量高達15.13×10-2,CaO與MgO的比值為2.46,對形成含銅金蛇紋巖(礦石)有利。銅金礦石中MgO的含量為20.96×10-2,說明礦石里是富含鎂質的。

4 找礦標志與找礦模型

4.1 找礦標志

根據成礦地質條件、成礦規律的認識，結合已知礦床物探異常特征,考慮到研究區內金及多金屬礦床集中分布在三鋪地區,因此對三鋪地區金多金屬礦地質和物探找礦標志進行了系統總結。

(1)控礦地層

與金及多金屬礦關系密切的地層為寒武紀中上統,尤以寒武紀中統毛莊組、徐莊組和寒武紀上統鳳山組最佳；巖性組合為含一定量的泥質、粉砂質的富鎂碳酸鹽巖的雜層組合；化學成分上表現為富鎂貧鈣、富鉀的特征。這些特點對形成鎂矽卡巖和銅金礦石有一定的作用。相間分布的脆、塑性巖層容易產生構造空間和構造薄弱帶,利于含礦溶液的流通和沉淀[15]。

(2)控礦構造

三鋪地區金及多金屬礦體產于主巖體邊緣相石英二長閃長玢巖與弧形平山背斜兩翼不純鈣鎂碳酸鹽巖構成的環形接觸帶范圍內,主巖體邊部多層巖脈穿插于圍巖中形成上下重疊的復雜接觸帶構造是賦礦的最有利空間[16-17]。一般而言,緩傾斜微波狀的下接觸帶比陡直的上接觸帶成礦要好。從圍巖構造角度,大背斜(平山背斜)兩翼控制礦床的展部,次級向斜的翼部控制礦床或礦體的存在。從巖體構造角度則是主巖體邊緣相及其頂、底面為內凹的拐彎處賦礦最佳。成礦過程中裂隙構造和層間構造對形成金及多金屬礦有利。

(3)控礦巖漿巖

三鋪巖體是本區金及多金屬礦的成礦母巖,它對驅使含礦物質和熱流體轉移、富集、交代乃至沉淀成礦起到巨大作用。主巖體規模大、分異程度高,巖石化學特征顯示其為鈣堿性-高鉀鈣堿性偏鋁質閃長巖類,成礦巖漿屬殼?；旌闲?。副礦物組合為磁鐵礦+榍石+磷灰石+鋯石。

主巖體產狀為蘑菇狀巖株,其邊緣相與成礦關系密切。邊部常見多層巖脈穿插于圍巖中,其頂面和底面均可形成礦床(體),一般來說,主巖體底面成礦較好。

(4)圍巖蝕變

在呈環形展部的南、北寬廣的接觸帶中,廣泛發育的交代作用各具特色,但對尋找金及多金屬礦有指示意義的兩點重要標志卻是相同的。其一,自主巖體向圍巖方向廣泛發育的鉀質、鈣質、鎂質、硅質交代指示出成礦接觸帶的位置和規模,它是尋找金及多金屬礦床必要宏觀標志；其二,鎂質交代往往指示礦體的賦存位置,即由蛇紋石矽卡巖、石榴子石矽卡巖、透輝石矽卡巖、金云母矽卡巖、蛇紋巖等組成的鎂質交代帶,易于被選擇性交代形成富集成工業礦體,尤以多次疊加蛇紋石化或金云母化的透輝石矽卡巖帶或蛇紋巖帶賦礦最佳,是尋找金及多金屬礦體的重要標志。

(5)物探異常

重力異常:金及多金屬礦體往往位于重力異常梯級帶上,梯級帶有NW向、近EW向和NE—NNE向,梯級帶等值線一般較為密集,金及多金屬礦體往往在多組方向梯級帶交會處或梯級帶轉折部位集中分布[17]。

磁異常:與金及多金屬礦有關的磁異常規整圓滑,具寶塔狀,梯度變化較陡,金及多金屬礦體多位于這類磁異常的梯級帶上[18-19]。礦床規模同磁異常面積、梯級帶長度、磁異常復雜程度有關,一般是磁異常面積大、梯級帶長、磁異常復雜,礦床的規模越大。

4.2 找礦模型

通過對研究區內典型礦床和主要礦(化)點研究可知，除鐵礦外，區內主要的找礦方向為接觸交代矽卡巖型銅多金屬礦，區內礦床以秦樓銅金礦和楊橋孜銅金礦為代表。

通過成礦規律和控礦因素研究，結合找礦標志，統計了研究區內矽卡巖型銅金礦成礦要素(表2)，建立研究區銅金多金屬礦的找礦模型。

表2 研究區內矽卡巖型銅金礦成礦要素一覽表

(1)寒武紀中上統碳酸鹽巖地層是本區銅金多金屬礦重要的賦礦層位。其中最重要的是寒武紀中統毛莊組、徐莊組和寒武紀上統鳳山組白云質灰巖。

(2)燕山期早白堊世的中酸性侵入體是尋找銅金多金屬礦重要的標志。

(3)礦體主要受控于接觸帶構造、捕虜體構造和裂隙構造。

(4)接觸交代矽卡巖型銅金多金屬礦圍巖蝕變主要有蛇紋石化、金云母化、矽卡巖化、鉀化等。

(5)局部磁異常和重力剩余異?？梢詫ふ译[伏中酸性巖體，從而間接找礦，尤其是尋找矽卡巖型銅金多金屬礦較為有利。礦體一般賦存于局部磁異常的邊部或局部磁異常梯級帶上，以及布格重力異常梯級帶上。

5 找礦潛力淺析

本區的磁異常經多年地質工作證實是一個致礦異常。沿物探工作推斷的接觸帶附近均揭露了工業礦體，且礦體均分布在多斑石英二長閃長玢巖巖墻的上、下兩側。可見秦樓銅金礦北西及南東方向未控制的接觸帶，尤其是秦樓銅金礦與廖家鐵礦之間的大梅家在一號巖墻的上、下石英二長閃長玢巖與圍巖的接觸帶是找礦的遠景地段。

從以往勘查工作布設的2個深部控制孔看，01線ZK110(850.25m終孔)，據測井資料335～775m，△z曲線呈鋸齒狀跳躍，無規律，可能為薄礦體或礦化體引起。在-800m左右一號巖墻的下部見到透輝石石榴石矽卡巖50多米，可見在一號巖墻向南西方向延伸的深部仍具找礦前景。

6 結論

(1)秦樓銅金礦是三鋪地區以金為主的矽卡巖型銅金礦床,礦區位于三鋪巖體北接觸帶東端,巖體復雜接觸帶(多層分叉侵入、多層成礦)及圍巖層間裂隙為主要控礦構造。礦體主要產于燕山早期三鋪巖體侵入巖邊緣相石英二長閃長玢巖和寒武紀上統鳳山組富鎂碳酸鹽巖接觸帶及其附近大理巖捕虜體中。

(2)秦樓礦床是由富含多金屬元素的氣液,交代富鎂碳酸鹽巖形成的中低溫熱液接觸交代矽卡巖型銅金礦床。

(3)寒武紀中上統碳酸鹽巖地層是本區金多金屬礦重要的賦礦層位，局部磁異常和重力剩余異常可以尋找隱伏中酸性巖體,從而間接找礦,尤其是尋找矽卡巖型金多金屬礦較為有利。礦體賦存于局部磁異常的邊部或局部磁異常梯級帶上,以及布格重力異常梯級帶上。

(4)秦樓銅金礦北西及南東方向未控制的接觸帶，尤其是秦樓銅金礦與廖家鐵礦之間的大梅家在一號巖墻的上、下石英二長閃長玢巖與圍巖的接觸帶是找礦的遠景地段。