銅綠山銅鐵礦床地質(zhì)特征及找礦方向

李紅利，宋煜，熊?chē)?guó)雄

(大冶有色金屬有限責(zé)任公司 礦業(yè)分公司， 湖北 黃石市 435100)

銅綠山銅鐵礦床有色金屬礦產(chǎn)豐富，以銅、金為主，非金屬礦產(chǎn)以水泥原料為主。諸多地質(zhì)工作者對(duì)區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)背景、成礦規(guī)律等做了許多的分析研究，為該區(qū)礦產(chǎn)勘查提供了重要的科學(xué)依據(jù)。

在野外勘查的基礎(chǔ)上，結(jié)合礦區(qū)立鉆、水平鉆鉆探取得的新成果，對(duì)礦區(qū)地質(zhì)特征、礦床地質(zhì)特征進(jìn)行分析，討論地質(zhì)構(gòu)造與成礦關(guān)系，總結(jié)成礦規(guī)律，促進(jìn)勘查工作的深入，并為找礦提供新思路。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1 地層

大冶組（T1d）、嘉陵江組（T1-2j）的大理巖、白云質(zhì)大理巖地層與區(qū)內(nèi)礦床成礦關(guān)系密切，第四系（Q）在23勘探線(xiàn)以北分布較廣泛。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)主要構(gòu)造由北北東向和北西西向的斷裂和褶皺疊加而形成，強(qiáng)烈的北北東向構(gòu)造是礦床的主體構(gòu)造。

1.2.1 褶皺構(gòu)造

礦區(qū)褶皺主要有2種，一是北北東向的背斜疊加褶皺，其背斜的軸部沿北東 21°展布，向北傾伏，至大冶湖傾沒(méi)，背斜核部地層為 T1d2～T1d4，翼部的地層為 T1-2j1～T1-2j3，是主體控礦構(gòu)造，礦床內(nèi)的所有礦體分布于核部和兩翼；二是北西西向的大冶湖向斜次級(jí)褶皺。由于巖漿巖侵入破壞，褶皺部分消失呈半島狀，背斜的北段、中段只留下東翼的一部分。

1.2.2 斷裂構(gòu)造

斷裂延伸在幾十米至數(shù)百米之間，主要有3組共13條，為北東向、北北東向和北西向。

北東向斷裂主要為 F11，規(guī)模較大，自Ⅸ號(hào)礦體至破鐘山，長(zhǎng)2000多米，控制著4個(gè)礦體的分布；北北東向有4條斷裂，分布在北北東向的背斜近軸部位置；北西向有4條斷裂。

1.2.3 破碎帶

破碎帶主要分布在礦體的頂?shù)装?、巖漿巖與圍巖的接觸帶、褶皺的軸部和斷裂帶的部分區(qū)域，較為發(fā)育?；緸闂l帶狀分布，破碎帶的角礫物質(zhì)成分單一，和破碎帶圍巖大致一樣。

破碎帶成因主要有3種，一是構(gòu)造破碎，背斜的軸部與斷裂帶中因構(gòu)造作用較為發(fā)育；二是接觸破碎，巖漿巖侵入接觸，使圍巖與早期巖漿巖破碎；三是侵入爆裂破碎，侵入巖漿由于富含揮發(fā)份氣和液，發(fā)生的爆裂使巖石隱爆破碎和震碎。

破碎帶是成礦的有利條件，破碎帶的破碎發(fā)育程度、規(guī)模大小和礦體分布、規(guī)模大小成正比，有些礦體主要賦存于破碎帶中，如Ⅷ、Ⅺ號(hào)礦體的部分是含礦角礫巖。

1.3 巖漿巖

礦區(qū)巖漿巖主要為陽(yáng)新雜巖體西北端之銅綠山巖株體，其主體巖性為石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖[1]，為燕山早期第三次巖漿侵入形成，是礦區(qū)與成礦關(guān)系最為密切的巖漿巖類(lèi)型。

巖漿巖在平面上為不規(guī)則橢圓狀，東西長(zhǎng)近4000 m，南北寬近3500 m，面積約12 km2，是向東南傾斜向南超覆的巖株，呈偏心蘑菇狀。銅綠山礦床晚期巖漿巖脈較為發(fā)育，0勘探線(xiàn)以北分布主要為鈉長(zhǎng)斑巖脈，0勘探線(xiàn)以南分布主要為閃長(zhǎng)玢巖脈與煌斑巖脈。

1.4 接觸變質(zhì)作用及圍巖蝕變

1.4.1 接觸變質(zhì)作用

（1）熱接觸變質(zhì)作用。巖漿侵入大冶組（T1d）、嘉陵江組（T1-2j）碳酸鹽巖中，產(chǎn)生變質(zhì)作用，形成大理巖、白云石大理巖。

（2）接觸交代變質(zhì)作用。巖漿侵入大冶組（T1d）、嘉陵江組（T1-2j）碳酸鹽巖，在其接觸帶兩側(cè)有利部位產(chǎn)生不同類(lèi)型的矽卡巖體，主要有暗綠色灰綠色的透輝石矽卡巖、褐色的石榴子石矽卡巖、棕色灰綠色的金云母矽卡巖，和礦床成礦關(guān)系極為密切，是礦體的直接圍巖且分帶明顯。

1.4.2 圍巖蝕變

圍巖蝕變的主要種類(lèi)為透輝石化、石榴子石化、綠簾石化、金云母化、碳酸巖化、硅化、鉀長(zhǎng)石化和鈉化，次要的種類(lèi)為高嶺石化、蒙脫石化和鐵硅化。其中和銅礦化關(guān)系密切的為碳酸巖化、鉀化，和鐵礦化關(guān)系密切的為鈉化，和鉬礦化關(guān)系密切的為鉀化、硅化。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

銅綠山礦區(qū)范圍南起喻家山，北止大冶湖，東起熊家灣，西止柯錫太。區(qū)內(nèi)現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)多個(gè)銅鐵規(guī)模礦體，其東西寬約600 m，南北長(zhǎng)約2100 m。礦體的分布受構(gòu)造控制，主要為北東向、北北東向構(gòu)造，在空間位置上排列成2個(gè)帶，其北東向的礦體沿北 69°東方向延伸，此構(gòu)造帶上的礦體分布零星、規(guī)模小，北北東向的礦體沿北 21°東延伸，此構(gòu)造帶上的礦體分布多，規(guī)模大的也較多。礦體主要賦存在大冶組（T1d）、嘉陵江組（T1-2j）碳酸鹽巖和巖漿巖的接觸帶上，少數(shù)賦存于接觸帶外側(cè)的大理巖、白云質(zhì)大理巖中，極少數(shù)賦存在接觸帶內(nèi)的巖漿巖體內(nèi)。

大多數(shù)礦體主要呈雁列，由銅鐵礦石、銅礦石、鐵礦石類(lèi)型形成的礦體群，礦體在剖面上呈雁行式斜列，在平面上為平行脈狀，分支復(fù)合尖滅再現(xiàn)的現(xiàn)象常見(jiàn)，單個(gè)礦脈呈狹長(zhǎng)透鏡狀，傾角30°～80°，部分礦體延深較大，-1100 m以下仍未尖滅。

單鉬礦體規(guī)模小、品位低，賦存于主要銅鐵礦體的頂?shù)装寤蚋浇?/p>

2.2 礦石特征

礦床中礦物種類(lèi)達(dá)130余種，礦石的礦物成分復(fù)雜，常見(jiàn)的硫化礦物主要為黃銅礦、黃鐵礦、斑銅礦等，氧化礦物為磁鐵礦、赤鐵礦等，脈石礦物主要為方解石、白云石、石英、葉蛇紋石、玉髓、透輝石、鈣鋁榴石、金云母等。主要礦石為銅鐵礦石，金屬硫化物占 5%左右，以黃銅礦較多，其次是黃鐵礦、斑銅礦、輝銅礦，再次是砷黝銅礦、閃鋅礦；金屬氧化物占42%～88%，主要是磁鐵礦，次是赤鐵礦。礦石礦物的含量由大到小為磁鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦、斑銅礦、輝銅礦。

礦石結(jié)構(gòu)種類(lèi)較多，原生帶中主要有它形、半自形、自形粒狀結(jié)構(gòu)，固溶體分解結(jié)構(gòu)，熔蝕交代結(jié)構(gòu)，壓力結(jié)構(gòu)等；在氧化帶及混合帶中主要有膠狀結(jié)構(gòu)、它形粒狀結(jié)構(gòu)、假像結(jié)構(gòu)等。

礦石構(gòu)造在原生帶中主要有致密塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、星點(diǎn)狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造，其次為脈狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造及粉粒狀構(gòu)造，在氧化帶及混合帶中主要有致密塊狀構(gòu)造、蜂窩狀構(gòu)造、泥質(zhì)粉砂狀構(gòu)造，其次為粉末狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造及脈狀構(gòu)造。

礦床的礦石分為4個(gè)工業(yè)類(lèi)型，依次為鐵礦石、銅鐵礦石、銅礦石和鉬礦石。

礦床礦石主要為富銅、富鐵礦石。銅品位一般為1%～5%，礦體的平均品位一般為1%～3%，以Ⅰ、Ⅱ、Ⅺ號(hào)礦體最富，其平均品位均在2%以上，礦床平均品位為1.59%。鐵品位一般為30%～55%，礦體平均品位 30%～50%，以Ⅰ號(hào)礦體最富，達(dá)51.24%。鉬品位一般為 0.060%～0.300%，最高達(dá)1.180%，礦體平均品位0.033%～0.441%，以Mo-10礦體最富，達(dá)0.441%。

礦床中主要伴生有益組份為金、銀、硫。金在礦體中的品位一般為（0.50～2.00）×10-6，含金最高的為銅鐵礦石，銅礦石其次，鐵礦石最低。銀主要分布于銅鐵礦石及銅礦石中，含量一般為（2～17）×10-6，礦體的平均含量為（2.58～17.32）×10-6。硫主要分布于硫化銅鐵礦石及銅礦石中，含硫量為0.96%～6.78%，平均含硫量為2.28%。

2.3 礦體圍巖及夾石

礦體圍巖主要有高嶺石化石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖、大理巖、白云質(zhì)大理巖、矽卡巖等。

礦體的夾石規(guī)模一般較小，延續(xù)性差，對(duì)礦體完整性影響不大，主要有大理巖、矽卡巖、高嶺石化石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖、鈉長(zhǎng)斑巖和閃長(zhǎng)玢巖等。

3 控礦因素及礦床成因

3.1 控礦因素

巖漿巖、構(gòu)造和圍巖等條件控制著礦床形成，巖漿巖是前提，構(gòu)造是主導(dǎo)因素，圍巖是形成銅鐵礦體的重要條件。

3.1.1 構(gòu)造控制因素

褶皺與斷裂構(gòu)造控制礦床的空間展布，巖漿巖和被捕虜?shù)陌雿u狀大理巖形成的接觸帶控制著礦體的規(guī)模、形態(tài)與產(chǎn)狀，礦床中規(guī)模較大的礦體，均賦存于接觸帶中。

3.1.2 巖漿巖控制因素

與礦床成礦作用關(guān)系密切的是燕山早期的第三次侵入的巖漿巖，巖漿巖體與大理巖、白云質(zhì)大理巖形成的接觸帶控制礦體在空間的分布，其形態(tài)、產(chǎn)狀和規(guī)模受控制特征明顯。

3.1.3 圍巖控制因素

（1）碳酸鹽類(lèi)圍巖在其他地質(zhì)條件類(lèi)似的情況下，不同層位的圍巖，對(duì)成礦作用強(qiáng)度有較大的影響，如礦床內(nèi)銅礦體主要產(chǎn)于嘉陵江組第一、第二巖性段；質(zhì)純富鈣或適度富鎂的白云質(zhì)大理巖有利于成礦，較純的白云巖對(duì)成礦不利，酸不溶物低的巖石對(duì)成礦有利，反之則不利。

（2）外帶以金云母透輝石矽卡巖、石榴石透輝石矽卡巖成礦最好，石榴石矽卡巖的含礦強(qiáng)度要低于前兩類(lèi)。內(nèi)帶矽卡巖一般不含礦，僅有鐵銅礦化。復(fù)雜矽卡巖對(duì)成礦較為有利，而簡(jiǎn)單型矽卡巖，含礦性較差。

3.2 礦化分帶與富集規(guī)律

3.2.1 礦化分帶

礦床原生分帶較為清楚，由內(nèi)帶至外帶按含礦圍巖與礦化類(lèi)型約可分為7個(gè)礦石帶。

石英二長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖中：輝鉬礦礦石帶①，銅礦石帶（黃銅礦、黃鐵礦）②（少量）。

矽卡巖中：黃銅礦—黃鐵礦礦石帶③，磁鐵礦—黃銅礦礦石帶④，黃銅礦—斑銅礦—輝銅礦—磁鐵礦礦石帶⑤。

大理巖中：黃銅礦礦石帶⑥，黃銅礦—輝銅礦礦石帶⑦。

由①～⑦，鉬礦化強(qiáng)度遞減，而銅礦化強(qiáng)度遞增。

3.2.2 礦化富集規(guī)律

（1）銅。主要富集在透輝石矽卡巖、石榴子石矽卡巖、金云母矽卡巖為含礦母巖的銅鐵礦石中，其次在大理巖型銅鐵礦石中，最后為巖漿巖的裂隙中。圍巖為大理巖、白云質(zhì)大理巖利于銅的富集，特別是巖石完整性差、裂隙發(fā)育更利于銅的礦化富集。多次疊加的成礦作用與銅的富集有密切關(guān)系，礦化強(qiáng)度在礦體中間部位最高，剖面由上往下逐漸降低。

（2）金。原生礦石中的金與銅的富集成正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.92；礦床內(nèi)的銅鐵礦石、銅礦石、鐵礦石等皆含金，其中銅鐵礦石含金最高，銅礦石次之，鐵礦石極微，一般僅0.1×10-6左右；礦體中的金在礦體中間部位最高，邊部貧，剖面由上往下逐漸降低。

（3）銀。銀在礦石中的分布與含量變化較大，主要分布于銅鐵礦石及銅礦石中，與銅的關(guān)系密切，其與銅相關(guān)系數(shù)為0.85，鐵礦石中銀含量較低，一般為（0.1～1.2）×10-6。

3.3 成礦作用方式

銅綠山礦床成礦作用方式主要為接觸交代作用，充填交代作用次之。巖漿巖侵入大冶組（T1d）、嘉陵江組（T1-2j）碳酸鹽巖，產(chǎn)生滲濾—擴(kuò)散交代，形成矽卡巖體和礦體。晶隙交代是主要的礦化作用方式，塊狀礦石由強(qiáng)烈的交代形成，浸染狀礦石由稍弱的交代形成。

3.4 礦床成因

銅綠山礦床礦體規(guī)模、形態(tài)和產(chǎn)狀受接觸帶控制，與矽卡巖有密切的空間關(guān)系，主要賦存在巖漿巖和大冶組（T1d）、嘉陵江組（T1-2j）碳酸鹽巖的接觸帶上。接觸交代作用是主要的成礦作用方式，成礦物質(zhì)來(lái)源主要是深部，與巖漿同源，主要的銅、鐵、金、銀等金屬礦物在中—高溫?zé)嵋弘A段形成，礦床類(lèi)型為矽卡巖型銅鐵礦床。

4 找礦方向

以前人勘查和研究工作為基礎(chǔ)，以矽卡巖礦床成礦規(guī)律、成礦元素在巖漿熱液中分配及遷移、銅同位素分餾等相關(guān)理論為依據(jù)，以構(gòu)造變形模擬、原位微區(qū)分析、金屬同位素示蹤技術(shù)、廣域電磁測(cè)深、計(jì)算機(jī)三維建模等方法為技術(shù)手段，綜合物化探方法技術(shù)，本區(qū)碳酸鹽巖與巖漿巖的接觸帶，尤其是在有構(gòu)造疊加時(shí)，是重要的找礦方向；在勘探線(xiàn)基線(xiàn)以西，尋找背斜西翼，探索新的礦體；在Ⅲ、Ⅳ、ⅩⅢ礦體上下盤(pán)尋找隱伏小礦體；礦區(qū)物化探異常區(qū)域和-1200 m以下區(qū)域開(kāi)展資源潛力評(píng)價(jià)。