李旭辉，高 任，马立成，付 斌

(1.江西省地质矿产勘查开发局赣西北大队，江西 九江 332000；2.中国地质科学院页岩油气调查评价重点实验室，北京 100081)



江西城门山矿田块状硫化物型矿体矿化分带特征

李旭辉1，高 任1，马立成2，付 斌1

(1.江西省地质矿产勘查开发局赣西北大队，江西 九江 332000；2.中国地质科学院页岩油气调查评价重点实验室，北京 100081)

通过城门山矿田矿床地质、矿体走向及倾向上的厚度及品位变化情况总结其矿化特征，根据成矿温度及地球化学成矿条件研究该矿体矿化富集规律的控制因素，并从矿化特征方面佐证讨论该类矿床的成因及外围找矿方向。研究表明，矿体矿化沿水平及垂向上均具有分带特征，大致表现为沿热液中心向外为Mo、Cu、Zn、Pb、Ag、Au元素的分带，从地表向下为TFe、Au、Ag、Pb、Zn、Cu元素的分带。除此之外，矿化还具有差异特征，表现为走向上矿体两端发育的不一致性、倾向上的局部豆荚状发育特征。本次工作厘定的分带性及差异性分别佐证了矿床的热液成因与沉积成因，并预测外围具有较好的多金属找矿前景，且东段好于西段。

三位一体；块状硫化物；矿化分带；地球化学；城门山铜矿

城门山矿田位于中国长江中下游铜铁成矿带中部，是一座铜、硫、铅、锌、钼、金、银、铁等多矿种大型综合性矿田，是属于与燕山期同熔型中酸性斑岩体有关的广义矽卡岩成矿系列的矿床综合体。主要矿床类型有矽卡岩型、斑岩型、块状硫化物型、隐爆角砾岩型和次生的铁帽型(金矿)、淋积型(铁铜矿)。矿田目前具2个大型铜矿，1个中型银矿，1个中型铅锌矿，1个小型金矿。块状硫化物型矿体为矿区各矿种元素主要赋存矿体，不仅形态上贯穿整个矿田，且储量占比高，其铜资源储量占矿田总资源储量的57%，铅锌银资源储量占矿田总资源储量的96%。前人对城门山或九瑞其他类似块状硫化物型矿床的成因进行过较多的研究，主要持两种观点：一种认为属于与岩浆上升侵位有关的热液充填交代成因[1-3]；另一种认为属于海底喷流沉积及后期叠加改造成因[4-7]。本文通过总结其成矿元素铜、铅、锌、银的矿化分带特征，为该类矿床成因及其外围地质找矿提供依据。

1 成矿地质背景

矿田位于长江中下游成矿带的九瑞铜多金属矿集区的南东端，大地构造位置属扬子陆块中的下扬子地块，三级构造单元为长江中下游拗陷带。区内以中元古界双桥山群为褶皱基底，自本区接受沉积以来，经历了多期构造运动，以燕山构造期在本区的表现最为强烈。多期次构造升降运动造成区内地层强烈褶皱、断裂加深并伴随剧烈的岩浆活动，形成了北西及北东东二组浅部断裂构造组成的菱形网格构造格架(见图1)，对浅部岩体和矿床定位起着重要的控制作用[8-9]，不仅为区内成矿准备了丰富矿质来源，而且促成有关成矿元素长期继承性活化、迁移、富集，总体形成了良好的成矿背景。

1—第四系；2—第三系；3—泥盆系—三叠系；4—奥陶系—志留系；5—燕山期中酸性岩体；6—倾角背斜轴线；7—向斜轴线；8—北东东向压扭断裂；9—北东/北东东向扭性断裂；10—北北西向张扭性断裂；11—隐伏构造迹线；12—矿区图1 九瑞区域地质-构造-岩浆岩略图Fig.1 Sketch of geology-structure-magma in the Jiujiang-Ruichang area

区域地层发育较好，除早、中泥盆统、晚石炭统、晚三叠统、侏罗系—白垩系外，其他各时代地层多较发育。元古界双桥山群—寒武系出露于区域东部和南部地区，奥陶系至中三叠统发育较全，其中奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系均有分布。第三系、第四系在断陷盆地、河流、湖泊区广泛分布。上石炭统—下二叠统黄龙组的白云质灰岩、白云岩层为主要赋矿层位，其下与上泥盆统五通群砂岩之间为硅钙界面和平行不整合面，其上以中二叠统梁山组含煤砂、泥岩层为屏蔽层，形成夹心饼式结构，为城门山矿田南区和武山矿田北矿带等矿床的赋矿层位。

区域岩浆活动有晋宁、加里东、燕山和喜马拉雅等4期，形成不同类型的岩浆岩，但以燕山期中酸性—酸性岩类分布广泛，且与本区金属矿床有关[1]。岩体一般呈岩株、岩枝、岩墙产出，星群状分布。岩石类型主要为浅成—超浅成中酸性侵入岩。常见的岩石类型有花岗闪长斑岩、石英闪长斑岩、石英斑岩、石英闪长岩、闪长岩、次英安斑岩、辉绿玢岩、花岗细晶岩和煌斑岩，偶尔见玄武岩。区内已发现成矿岩体和矿化岩体13个，花岗闪长斑岩与铜、铅、锌、金多金属矿床关系十分密切，石英斑岩与钼、铜矿床密切，石英闪长玢岩对于形成金银多金属矿床十分有利。

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

块状硫化物型矿体为城门山铜矿已探明的最大矿体，主要赋存于上泥盆统五通组石英砂岩之上，相当于黄龙组碳酸盐岩层层位。矿体受五通组与黄龙组之间的平行不整合面及层间断裂带所控制，产状与围岩基本一致，形态简单，呈层状、似层状，但不是成层整合关系。矿体产状较稳定，北东东走向，倾向338°，倾角17°—57°，平均52°。目前控制矿体范围由城门山矿段至金鸡窝矿段(见图2)，总长1950 m，矿体平均厚度29.7 m。倾向延伸40～1335 m，平均564 m，城门山矿段由于受岩体影响，倾向延伸较短；而金鸡窝矿段由于无岩体截断，顺相应层位延伸较长，在金鸡窝探矿权外北段部分矿块仍有延伸。矿体在东部金鸡窝矿段还另外受泥盆系至三叠系的次级褶皱形态与其产生的虚脱空间控制，形态变化较大。

1—块状硫化物型矿体；2—勘探线及线号；3—城门山岩体范围；4—矿段分界线图2 控制的块状硫化物型矿体水平投影图Fig.2 Horizontal projection of regulated massive sulfide deposits

2.2 矿石特征

矿石中矿物种类较复杂，矿石的矿物组合以黄铁矿-黄铜矿为主，黄铁矿(胶黄铁矿)-石英、菱铁矿-碳酸盐、黄铁矿-菱铁矿、黄铁矿-方铅矿-闪锌矿-银等次之[10]。但主要金属硫化物种类简单，具有工业意义的矿物主要为黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、自然银。其中：黄铜矿呈它形细粒状集合体充填于黄铁矿、脉石等矿物的间隙中，或由固溶体分离作用呈乳滴状、叶片状、断续线状分布在闪锌矿中；黄铁矿在块状硫化物矿体中含量达60%～80%，结晶形态以半自形—它形为主，有时单独形成硫矿体；闪锌矿及方铅矿常共生分布在块状硫化物矿石中，呈块状、不规则粒状或片状、浸染状，多呈半自形—它形粒状单体产出，少数呈集合体，与黄铁矿组成含铜铅锌黄铁矿；自然银形态复杂，有团粒状、骸晶状及皮壳状等形态，表面有一层灰褐色的薄膜覆盖，常与方铅矿共生[11]。

块状硫化物矿石结构主要为结晶粒状结构，次为交代溶蚀结构，如：黄铜矿沿黄铁矿的碎裂裂隙充填交代；矿石的构造主要为块状构造、松散状、角砾状、条带及似条带状等。

2.3 围岩蚀变

根据原岩岩性及蚀变矿物组合的空间分布规律，块状硫化物矿体的近矿围岩蚀变以花岗闪长斑岩接触带为中心形成环带状蚀变分带。在接触带附近，岩体入侵活动强烈，二叠系灰岩中具有矽卡岩化、硅化蚀变，石炭系黄龙组灰岩中具有大理岩化蚀变，矿层底板含砾石英砂岩中具有硅化、绢云母化。在离岩体较远影响不大或无岩体地段，块状硫化物矿体顶板围岩白云质灰岩或灰岩只有较弱大理岩化，底板含砾石英砂岩只具有与表生作用有关的泥化。

3 矿化分带特征

3.1 矿体的分带性

城门山矿田块状硫化物型矿体的金属矿产元素以铜为主，伴有铅、锌、银等元素，据城门山矿田现有的工作程度及资料分析，就整个块状硫化物矿体而言，成矿元素品位的变化存在一定的规律。

从图3a来看，矿体在15—5线以及J6—J2线Cu品位存在2个高值区域，富集中心位于J0线；矿体中部5—12线间品位较低，也较稳定，对应与岩体接触的矿段；再往两端，Cu品位又出现下滑直至矿体尖灭。因此，块状硫化物中的Cu元素由岩体中心向外依次有3个矿化分带：①岩体中心附近的矿体，与岩体直接接触的矿体部分出现Cu的低品位带；②岩体外围往东西两个方向400 m左右均出现Cu的高品位带；③矿体远离岩体800 m处的东西两端出现Cu的低品位带及尖灭。

图3 块状硫化物矿体水平投影品位等值线图Fig.3 Massive sulfide deposits horizontal projection grade contour map

从图3b来看，铅锌元素主要集中在矿体的东段金鸡窝矿段，且品位较高，西端也有少量富集，品位一般，中段紧靠热液中心无铅锌分布。金鸡窝矿段铅锌集中在J2—J12线，该段正好处于Cu低品位带。银元素与铅锌元素共生，品位变化类似。

结合图3a、3b可以看出，该矿体具有典型热液矿床金属元素分布的分带性，即由岩体热液中心向外依次分布有：低Cu(5—12线)—高Cu、低PbZnAg(15—5线及12—J2线)—低Cu、高PbZnAg(J2—J8线)—高PbZnAg(J8—J16线)。

金属元素的这种分带性主要受到成矿温度以及地球化学因素影响[12]。在燕山成矿期，这个含成矿元素的流体从高温、高于水的临界态的流体中沉淀金属矿物时，由靠近岩体热源中心向外，温度逐渐降低，相应沉淀的金属元素则不一致。首先沉淀有辉铜矿、斑铜矿、黄铜矿、黄铁矿等金属硫化物；再向外侧流动，在温度降低过程中沉淀黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等金属硫化物，以及白云石、方解石等碳酸盐脉石矿物[13]。受地球化学因素影响，城门山矿田Cu元素伴生Pb、Zn、Au、Ag等元素属同一成矿系统，其络合物阳离子电子势按大小排序为：Cu2+→Zn2+→Pb2+→Ag+→Au+，则在燕山期中酸性流体中按电子势由大至小的顺序先后依次沉积。

3.2 矿体特征解译

3.2.1 矿体走向

矿体在走向上的差异除了金属元素分带性之外，还表现为东西两端块状硫化物型铜铅锌银矿体存在明显差异，东端矿体规模、各元素品位都要大于西端。

蒋少涌等[4]指出，九瑞矿集区块状硫化物型矿床属叠加成矿作用，分为3个阶段：第一阶段为海西期，此阶段有陆缘伸展、裂隙活动，晚期形成的海底火山和热液通道，喷流沉积形成块状含铜黄铁矿；第二阶段为印支期，此阶段发育叠瓦式构造类型，将第一阶段形成的矿体逆冲上推；第三阶段为燕山晚期，燕山期岩浆热液上升侵位，再次叠加成矿。

笔者近阶段的矿区深部勘查工作显示，在该矿体部分底板石英砂岩上有一套风化较强的砂岩存在(见图4a)，认为该风化砂岩为石英砂岩在泥盆纪晚期局部地区出露地表接受风化形成，也说明当时城门山地形的不平整性。在海西期构造活动强烈的时期，在下扬子断陷带中，受局部垂直构造作用影响，引发张性同生断裂，形成了若干次级的、规模较小的阶梯状生长断裂。含矿热液沿火山或者通道上升到海水-岩石界面，由于其密度高于海水，没有剧烈喷出分散，而是沿阶梯状斜坡或凹陷向下流动，在次级盆地集中，形成了规模差异较明显的含铜黄铁矿。

图4 矿石宏观及微观特征图片Fig.4 Macroscopic and microscopic characteristics of mineral

燕山活动期在九瑞矿集区产生反转断裂系统，对原先存在的断裂进行了“唤醒”并改造，伴随着强烈的岩浆向上侵入，形成了目前城门山矿田岩体的主格局，即岩体总体呈环状，为主矿液通道。岩浆侵入到二叠、三叠系后，沿层间或裂隙带、破碎带继续向围岩中呈帚状侵入。最重要的是热液沿小岩体以及原破碎矿层带通道不断对原矿体进行叠加改造，次生交代，使矿体规模变大、品位变富。图4b为矿体顶底板(左为黄龙组白云岩，右为五通组石英砂岩)，其上均可见黄铁矿充填交代呈浸染状、细脉状，属于燕山期成矿形迹。图4c为含铜黄铁矿石光片镜下图片，矿石受构造应力作用明显，黄铁矿大部分被压碎，有碎裂结构；黄铜矿主要充填于黄铁矿颗粒之间和裂隙中，为后期交代充填形成，且其碎裂不明显。综合分析，该矿石黄铁矿为早期沉积形成，经印支期发生构造运动破碎，于燕山期充填交代黄铜矿。

矿床东段各线均有燕山期花岗闪长斑岩岩体浅部平缓侵入，大部分岩体侵入二叠系；而西段仅17线有岩体呈透镜状产于茅口组中，产出范围规模要小很多。其次，金鸡窝矿段受到区域褶皱及矿区F2断层作用，产生了一系列次级小褶皱，这些褶皱造成了褶皱转折端及地层平缓部分，并且造成黄龙组下段更加碎裂，易于赋矿。综上所述，岩脉造成了矿液来源的差别，构造造成赋矿条件的差别，也造就了东矿段与西矿段矿床品位的差异。

3.2.2 矿体倾向

成矿元素在倾向上的矿化及品位差异主要是次生作用上的区别造成的。

首先，矿体的表生氧化作用较为强烈，形成倾向上的次生分带特征也有典型的代表意义。自上而下依次可分为：①氧化带，地表出露标高为50～130 m，向下延伸一般为-65～-200 m。该带原生硫化物基本完全氧化为褐铁矿铁帽，主要由针铁矿、水针铁矿、赤铁矿及黏土矿物组成，其次有少量的硫化物、硬锰矿、黑铜矿、赤铜矿、自然铜、自然金、自然银等。主要有益组分有铁、铜、金、银，但作为铁、铜矿产利用价值甚小，因含杂质过高或一般选矿方法难以回收，而金、银则有明显富集。②次生硫化物富集带，发育比较普遍。城门山矿田块状硫化物矿体的次生硫化物富集带倾斜延伸位置处于-200～-500 m。主要矿物有银硫矿、方铅矿、闪锌矿，其次为黄铜矿、辉铜矿、铜蓝及胆矾等铜矿石，矿石呈松散状，矿石品位显著增高。③原生带，-500 m以下，主要为原生黄铜矿、黄铁矿，少量方铅矿及闪锌矿，品位较好。

其次，受次生淋滤作用的影响。倾向上距离地表浅部AgPbZn矿体与含TFe矿体紧密相存，二者产状基本一致，共生形态包括TFe矿体内包含AgPbZn矿体，以及AgPbZn矿体直接叠加在TFe矿体上，或者规模要稍大于TFe矿体向下延伸。形态上，浅部矿体受到TFe矿层及其所处的层间破碎带的共同控制，形成早期的层控叠生型银铅锌矿床。关键是热液成矿晚期后至现在整个阶段，发生了一系列的表生变化。大气降水、地下水、空气以及稳定的地质环境，使已形成的矿层遭受了较强的风化作用、淋滤作用，破碎的矿层直接与大气、水接触，早先形成的AgPbZn矿床由于性质稳定多被冲刷，大气降水带着成矿元素混着风化成的泥质沿矿层破碎带通道往下流并沉积，最终在-200～-500 m的位置沉积。图4d为该位置的矿石，风化程度较高的泥质与含银铅锌黄铁矿直接接触，且岩石上溶蚀孔洞发育，黄铁矿氧化程度高。在这个过程中，Cu2+由于性质活泼，随着溶液向下迁移距离更远，在下部较平缓地段中发生还原反应并富集，与叠加成矿形成的硫化物型矿体一起构成厚度较大的块状硫化物型矿体。次生变化对于倾向下部的Cu矿体起到了进一步的叠加作用。

成矿元素在倾向上的厚度差异则与其印支期的构造运动有关系。区域上志留系至三叠系均发生了褶皱，在矿区内形成连续的小型次级背斜和向斜。根据区域资料以及地层与构造的相互空间关系，这次构造运动为印支运动，与前文中提到的第二期构造运动相吻合，时间上，该构造运动在燕山成矿期前。已形成的褶皱在燕山期成矿热液叠加期对矿体的形成产生了一定影响。具体表现在：①褶皱使得泥盆系与石炭系之间的不整合接触带的矿层和海西期沉积的矿层更加破碎，在褶皱背向斜轴曲处形成的破碎地层以及虚脱部位更易于矿液的充填交代和矿体的赋存，因此背斜或向斜转折端矿层厚度较大；②褶皱使得沉积矿层倾角波动较大，在地层陡直地段，不利于矿液的停留，最终不利于叠加成矿。

4 结论

城门山块状硫化物型矿床具有明显的立体式矿化分带。平面上，由热液中心向外，具有Cu、Mo→Cu→Cu、Zn→Cu、Pb→Pb、Zn、Ag→Au成矿元素分带共生富集特征；垂向上，由地表向下，具有TFe、Cu、Au→Ag、Au、Cu→Ag、Pb、Zn→Cu成矿元素次生分带富集特征。矿化分带内因源自于成矿温度及地球化学环境的变化，佐证了该类矿床的热液成矿因素的存在。

矿体规模及品位同样存在立体上差异。块状硫化物型矿体沿东、西端延伸，其赋存位置同是在五通组与黄龙组层间不整合面及接触带上，但矿体规模局部存在显著差异，单是热液成因无法解释该现象，可从矿体特征方面来佐证成矿早期同生沉积阶段的存在。

块状硫化物型矿床的该类矿化分带性，可运用于长江中下游成矿带地区及国内外其他相关热液矿床的找矿指导工作，对于已发现的该类铜矿区的外围应根据矿化分带特征继续寻找其他金属元素的矿体，根据成矿因素的差异选择成矿更有利的一段，如金鸡窝矿段。

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MINERALIZATION ZONATION OF MASSIVE SULFIDE DEPOSIT IN THE CHENGMENSHAN OREFIELD,JIANGXI PROVINCE, CHINA

LI Xu-hui1, GAO Ren1, MA Li-cheng2, FU Bin1

(1.Northwest Jiangxi Geology Team, Jiangxi Bureau of Geology and Mineral Resources, Jiujiang 332000, Jiangxi, China;2.KeyLabofShaleOilandGasGeologicalSurvey,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100081,China)

Chengmenshan ore field is located in the middle part of Middle-Lower Yangtze River Cu-Fe mineralization belt, China. It is a large comprehensive ore field with enriched in ore-forming elements of Cu, S, Pb, Zn, Mo, Au, Ag and Fe. The deposit is a trinity of massive sulfide-type, skarn-type and porphyry-type. Massive sulfide-type ore body is the largest one in the Chengmenshan ore field, and it accounted for 57% of total copper resources. Based on the investigation on geological characteristics, thickness and grade changes of ore body along the strike and tendency, it summarized the features of mineralization. It studied and discussed the controlling factors of mineralization enrichment about ore-forming temperature and geochemistry, genesis of mineral deposit, prospecting direction of the mine periphery. The mineralization of the orebody has zonality both horizontal and vertical direction. It roughly shows Mo, Cu, Zn, Pb, Ag, Au element mineralization zonality from hydrothermal center to outside, and TFe, Au, Ag, Pb, Zn, Cu element mineralization zonality from surface to down. In addition, the mineralization is different. It display inconformity both the ends of the orebody along the strike and leguminous shape along the tendency. In this paper, the zonality and difference mineralization identified the hydrothermal genesis and sedimentary origin respectively. It has preferable exploration prospect outside the orefield, especially the eastern periphery of mine.

trinity; massive sulfide; mineralization zonality; geochemistry; Chengmenshan copper mine

1006-6616(2016)03-0794-09

2016-03-09

国土资源部矿产资源补偿费矿产勘查项目“江西省九江县城门山铜矿边缘铜银矿普查”

李旭辉(1963-)，男，高级工程师，主要从事矿产勘查及研究工作。E-mail：jjsm28@163.com

P612

A