浅析城门山铜矿成矿背景及矿床成因

2019-12-26吕岳虎

世界有色金属 2019年18期

吕岳虎

（江西省核工业地质局二六七大队，江西九江332000）

城门山铜矿具有多成因、多期次、多阶段的成矿特点。矿床赋存在碳酸盐岩、碎屑岩与岩浆岩的内、外接触带中，形成矽卡岩型、块状硫化物型和斑岩型“三位一体”的复合矿床。

1 成矿地质背景

城门山矿区位于九瑞矿田的南东端。该矿田北界长江，南至乌石街，西临封山洞，东濒赛湖，面积约550平方公里。大地构造位置位于扬子陆块（Ⅰ级）的下扬子地块（Ⅱ级）西部，Ⅲ级构造单元为长江中下游坳陷带，Ⅳ级构造单元为九江坳陷。纵观区域构造，工作区面临四条深大断裂：北东、北西分别为鄂州～九江断裂和麻城～幕阜山断裂，东为赣江断裂，南为修水～德安断裂，它们交织为菱形网状，共同控制形成了工作区内部的网状断裂格局，沿网格结点有一串燕山期深源浅成中酸性岩浆侵入活动，构成了与区内铜矿床形成有其内在联系的区域地质背景（如图1）。

图1 城门山铜矿区域大地构造位置图

2 矿床特征

2.1 矿体地质特征

城门山铜矿为一以铜为主，共伴生硫、钼、锌、金、银及稀散元素铼、镉、铟、镓、锗、硒、碲、铊等的大型综合性矿床，具有多成因、多期次、多阶段的成矿特点[1]。矿床赋存在碳酸盐岩、碎屑岩与岩浆岩的内、外接触带中，形成矽卡岩型、块状硫化物型和斑岩型“三位一体”的复合矿床。全区共有工业及低品位铜矿体108个。

2.2 矿石质量

（1）矿石结构构造。城门山矿区的矿体结构种类繁多，按照其形成方式大致分为五种类型，并分为16种矿体结构。其中以晶状颗粒结构和交代溶解结构为主，假晶、次生和蠕虫状结构少见。

（2）矿石矿物成分。矿区内矿石性质复杂，类型繁多，主要金属矿物有黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿、蓝铜矿、斑铜矿、铜蓝、硫砷铜矿、砷黝铜矿、闪锌矿、方铅矿、辉钼矿、毒砂、孔雀石、磁铁矿、赤铁矿、自然铜等；脉石矿物主要有石英、石榴石、方解石、长石和高岭石。

（3）矿石化学成分。主要成矿元素有Cu、S、Mo、Zn、Fe；伴生有益组份有Au、Ag和稀散元素Se、Te、Ga、Ge、In、Cd、Tl、Re等；主要有害杂质为As、MgO、F等。As含量很低，一般为0.0046%～0.065%之间，仅个别样达到0.11%～0.14%；MgO在0.09%～1.41%之间；F在0.022%～0.069%之间；A12O3在一般铜矿石中含量小于4%，只在含铜、钼斑岩及含铜角砾岩中较高（11.4%～16.94%）；SiO2在铜、钼斑岩中高达65.24%～71.7%，其它矿石在7%～37.08%之间；K2O在铜、钼斑岩中较高，达2.6%～5.7%；W、Bi在个别样中达0.04%～0.05%。

2.3 矿石类型

铜矿石按CuO含量分析结果，可分为氧化矿石（氧化率≥30%）、混合矿石（氧化率10%～30%）、原生矿石（氧化率＜10%）等三种自然类型。铜矿石按矿物成分可分为块状硫化物含铜黄铁矿矿石、含铜矽卡岩矿石、含铜斑岩矿石等三种主要工业类型。

3 矿床成因

3.1 成矿物质来源

城门山矿区铜矿大量资料研究成果，矿区三种主要铜矿石类型（块状硫化物型铜矿、矽卡岩型铜矿、斑岩型铜矿）并无本质上差别，而是在成因上有密切联系的统一体；主要成矿物质来源于中酸性岩浆侵入作用有关的含矿热液。

3.2 成矿期、成矿阶段及成矿温度

本区矿床具有多期、多成因、多阶段特点，大致可分为内生成矿作用与外生成矿作用两个阶段。

①内生成矿作用。内生成矿的主要作为一般分为早晚两期。早期的为成矿期，因此矽卡岩铜矿与二长花岗斑岩和花岗闪长斑岩的入侵作用相关，并形成铜、锌、硫，其局部银、铅富集的矽卡岩型、块状硫化物型、斑岩型“三位一体”矿床。晚期称为斑岩型钼(铜)矿成矿期，与石英斑岩侵入有关，主要由钼形成。②外生成矿作用。外生矿主要作用为表生成矿作用，成矿时期在晚期，并是的在矿化斑岩的成矿基础上，形成次生富集的10好席状矿体。本区铜、银、铅、锌、硫主要属矽卡岩铜矿成矿期硫化物阶段，主要结晶温度为260℃～270℃，属岩浆期后中温热液矿床。

3.3 成矿作用过程

铁路坎矿床属城门山矿区矿床东部延伸部分，故其属于同一成矿系列，成矿作用过程一致。

早期的晚阶段：酸钙碱系列岩浆受到地区北西深断裂、岩浆库的入侵从外壳到一定深度优先分化花岗闪长岩热液，由于局部结构控制矿区，岩浆上升侵位浅和石炭纪～二叠纪～三叠纪碳酸盐岩石(主要是二叠纪)接触，产生接触交代作用；岩浆期后热液成矿作用开始：首先形成无水矽卡岩；其次为弱热液成矿作用，形成含水矽卡岩、磁铁矿和弱铜银铅锌矿化。该成矿系列是在不同成矿部位和围岩介质条件影响下，同源岩浆热液演化的结果。

晚期的早阶段：由于其矿体构造具有继乘性的特点，在花岗闪长斑岩体中不两侧产生了破裂，石英斑岩热液上升多次爆破，并将大量的钼、硫、和少量的铜、石英斑岩的结晶，形成典型的斑岩表面蚀变类型分区和钾、硅化带中形成大的细脉浸染型钼、强烈叠加铜矿、转换，沿着原始结构裂缝系统激活转移，成矿形成前后两个时期为一个有机整体，并具有成矿特征。因此，该矿床为双复合“三位一体”成矿作用的矿床，成矿流体与成矿杂岩体同矿源。