湖北省大冶市叶家庄矿区铜多金属矿成矿地质特征及下步找矿方向

2021-05-07聂振邦余兴江姜明宇徐新安

资源环境与工程 2021年2期

聂振邦，余兴江，黄婉，姜明宇，孙达，徐新安

(湖北省地质局第一地质大队，湖北大冶 435100)

鄂东南阳新岩体周缘是重要的铜多金属矿产区[1-2]。2013年以来，湖北省地质局第一地质大队在叶家庄一带开展了铜多金属矿普查工作，多个钻孔见有铜多金属矿产出，显示该区具有良好的找矿前景(1)湖北省地质局第一地质大队，湖北省大冶市叶家庄—东角山矿区外围铜多金属矿普查2018年续作设计，2018。。本文在综合分析各类第一手地质资料的基础上，初步总结叶家庄铜多金属矿成矿地质特征，为下步找矿工作指出方向。

1 区域地质背景

区域上铜多金属矿床(点)主要分布于阳新岩体及其周缘(图1)。

图1 阳新岩体周边地层及矿产略图(据参考文献[3]修改)Fig.1 Sketch of surrounding strata and mineral of Yangxin rock1.寒武系—奥陶系碳酸盐岩地层；2.寒武系—三叠系碳酸盐岩地层；3.奥陶系—三叠系碳酸盐岩地层；4.泥盆系—三叠系碳酸盐岩地层；5.志留系砂页岩地层；6.岩浆岩；7.矿床(点)；8.地形点及标高；9.研究区范围。

阳新岩体位于鄂东南三角形构造—岩浆区的中心部位，毛铺—两剑桥断裂带北侧。岩体出露总面积约229 km2，为鄂东南地区规模最大的岩体。岩体平面上总体呈NW向展布，由SE向NW侵位于殷祖—筠山复背斜核部，其西北段侵入大冶湖向斜南翼。岩体主岩性为石英闪长岩，其次为石英闪长玢岩、石英二长闪长岩等，为燕山中晚期被动侵位的壳幔同熔型岩浆岩。

阳新岩体接触带围岩从寒武系至白垩系均有出露。岩体南缘多与志留系碎屑岩接触，局部与寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系碳酸盐岩接触；而岩体北缘多与石炭系、二叠系、三叠系碳酸盐岩接触，偶见与泥盆系碎屑岩和二叠系硅质岩等零星接触。

阳新岩体与围岩地层的接触带总长约112 km(不包括捕虏体接触带)，沿接触带及附近分布各类铜多金属矿床(点)约70余处(图1)。

2 矿区地质特征

矿区位于阳新岩体西北段东北缘接触带，构造上位于印支期近东西向断褶带与燕山期北西向断裂带的交切部位。

2.1 地层

矿区出露地层主要有志留系砂页岩、石炭系碳酸盐岩、二叠系碳酸盐岩、三叠系碳酸盐岩地层(图2)。由于岩浆岩的侵入活动，区内碳酸盐岩大部分变质成大理岩或白云质大理岩，接触带附近的岩石普遍具矽卡岩化。与成矿密切相关的主要为三叠系碳酸盐岩地层。

图2 叶家庄矿区地质简图Fig.2 Geological sketch of Yejiazhuang mining area1.第四系冲洪积层；2.三叠系碳酸盐岩地层；3.二叠系含燧石碳酸盐岩地层；4.石炭系碳酸盐岩地层；5.志留系砂页岩地层；6.阳新岩体石英正长闪长岩；7.矽卡岩；8.地质界线；9.断层及编号；10.钻孔及编号；11.勘探线及编号；12.普查区范围；13.剩余重力正值线；14.剩余重力零值线；15.剩余重力负值线。

2.2 构造

受燕山期构造变动及岩浆活动影响，区内褶皱、断裂十分发育。

区内褶皱主要为中部的倒转向斜与北部的背斜(图2)。倒转向斜轴向从南到北逐渐由NE向转向NNE向再向NNW向，呈向东凸出的弧形，轴面向弧形外侧倾斜，倾角50°～60°；其轴部为三叠系碳酸盐岩地层，东翼地层出露较全，西翼受断层破坏，部分地层缺失。该向斜两翼紧闭，东翼为倒转翼，南西端扬起，该部位有燕山晚期花岗岩侵入，其与围岩接触带为东角山铜矿主矿体产出部位。背斜轴向为NE向，核部为志留系砂页岩地层，北西翼地层出露不全，南东翼地层出露较全，地层倾向SE，倾角54°～80°。

区内断裂构造极为发育，以弧形断裂为主，次为NW向、NE向和近EW向断裂。矿区南部有多条弧形断裂集中产出，多数弧形断裂的断层面陡倾，倾角一般都>60°，局部近乎直立。其中数条弧形断层是东角山铜矿、老鹳窠铜矿的主要控矿构造。这些弧形断裂不仅裁切了倒转向斜扬起端的地层，造成岩石破碎、张裂隙发育，而且在断层与接触带的复合部位强化了构造作用，为矿液运移、富集和赋存提供了有利通道和场所。区内F4断裂规模最大，全长3 400 m，走向为325°，为一区域性逆断层，兼具平推性质，断层面倾向NE，倾角75°～80°。工作区中段F9断层长约1 000 m，为规模最大的NE向断层，走向为55°，倾向不明，具平推性质。

2.3 岩浆岩

区内出露的岩浆岩主要为燕山早期侵入的石英正长闪长岩(图2)。岩体分布于矿区南西部，为阳新岩体西北段东北缘，属中深成相中酸性石英正长闪长岩体。岩体与围岩接触带呈锯齿状，接触面呈波状起伏(图3)，以外倾为主，局部内倾，总体倾角为40°～60°。近围岩接触带暗色矿物明显增多，并伴有矽卡岩化、绢云母化等现象。岩石呈灰—深灰色，局部因钾化而呈微肉红色，具半自形中—细粒结构，块状构造，主要矿物成分为奥—中长石(60%左右，为自形—半自形晶，粒径0.6～1.5 mm，部分被绢云母及高岭石所交代)、石英(8%～10%，为不规则它形晶，局部含量少于5%)、角闪石(15%，局部含量少于10%)，常见的副矿物有榍石、锆石、磷灰石、磁铁矿、绿帘石、绿泥石等。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

本次通过钻探揭露的主要为铜矿体。根据矿体产出部位的不同，共圈出2个矿体群，编号分别为Ⅰ号、Ⅱ号(图3、图4、表1)。

表1 矿体特征一览表Table 1 List of ore body characteristics

图3 叶家庄矿区19线地质剖面图Fig.3 Geologic section of 19th exploration line in Yejiazhuang area1.石英正长闪长岩；2.大理岩；3.接触带界线；4.钻孔及编号；5.矿体群及编号。

图4 叶家庄矿区矿体纵投影简图Fig.4 Sketch map of ore body longitudinal projection in Yejiazhuang area

Ⅰ号矿体群受5条剖面和7个钻孔控制，单工程穿矿厚度为1.95～10.27 m，平均厚2.98 m，赋存标高为-70～-650 m，埋深为100～680 m。矿体走向NW—SE，倾向NE，倾角56°～75°，剖面形态呈透镜状，赋存于石英正长闪长岩与碳酸盐岩接触带矽卡岩中，走向上延伸稳定，整体呈“V”字形，且北西侧未完全控制。Ⅰ号矿体群以铜矿石为主，铜铁矿石次之，Cu品位一般为0.20%～3.28%，平均为0.38%；TFe品位一般为20.2%～38.4%，平均为25.45%。

Ⅱ号矿体群在空间上位于Ⅰ号矿体群下部，受4条剖面和5个钻孔控制，单工程穿矿厚度为1.05～17.00 m，平均厚6.55 m，赋存标高为-370～-600 m，埋深为400～640 m，矿体走向NW—SE，倾向NE，倾角56°～75°。矿体剖面形态呈透镜状，赋存于接触带下部具蚀变的石英正长闪长岩中，走向上延伸稳定，整体呈“V”字形，且北西侧未完全控制。Ⅱ号矿体群以铜矿石为主，Cu品位一般为0.20%～1.37%，平均为0.33%。

矿体群赋存位置集中于石英正长闪长岩与碳酸盐岩接触带矽卡岩及接触带附近的石英正长闪长岩中，矿体产状受接触带控制。矽卡岩中铜矿体品位较高，但厚度通常较薄，多见铜、铁、金、钼相伴产出；岩体中铜矿体品位稍低，但厚度较大，多见铜、金、银相伴产出。

3.2 矿石特征

矿石自然类型为硫化铜矿石，工业类型主要为铜矿石，次为铜铁矿石。铜矿石为主要矿石类型，矿石矿物主要为斑铜矿、黄铜矿，脉石矿物主要为透辉石、斜长石等，次为石英、角闪石、黑云母、高岭石、方解石等。矿石野外定名为含铜矽卡岩(照片1)、含铜石英正长闪长岩(照片2)等。

照片1 含铜矽卡岩Photo 1 Copper-bearing skarn

照片2 硅化钾化石英正长闪长岩中产出斑铜矿脉Photo 2 Porphyry copper veins in silicified potassic quartz syenitea.斑铜矿脉岩心断面；b.细脉状产出斑铜矿脉(以黄线示意)。

矿石中主要金属矿物为斑铜矿、黄铜矿、磁铁矿等。斑铜矿为区内最主要的铜矿物，自然面呈蓝紫色锖色，新鲜面呈古铜色，条痕为黑色，具金属光泽，性脆，粒度为0.05～1 mm；在Ⅰ号矿体群中多呈斑点状、斑团状产出，而在Ⅱ号矿体群中多呈细脉状、斑点状产出。黄铜矿为区内次要的铜矿物，新鲜面呈铜黄色，条痕为绿黑色，具金属光泽，性脆，粒度为0.05～1 mm；多呈细脉状、斑点状产出。磁铁矿呈黑色，条痕为黑色，具金属光泽，强磁性，粒度为0.05～0.5mm；在Ⅰ号矿体群中多呈斑团状、团块状产出。

矿石结构主要为交代结构。Ⅰ号矿体群的矿石构造主要为斑点状构造、斑团状构造，Ⅱ号矿体群的矿石构造主要为脉状构造、斑点状构造。

3.3 围岩蚀变特征

区内围岩蚀变广泛发育，蚀变类型有热接触变质作用产生的大理岩化、角岩化，接触交代作用形成的矽卡岩化以及热液蚀变作用导致的硅化、钾化等蚀变。

大理岩化：区内碳酸盐岩由于受岩浆岩热力作用的影响，普遍遭受强烈的大理岩化，近接触带围岩大理岩化最强，向外逐渐减弱。

矽卡岩化：发生在岩浆岩与碳酸盐岩地层的接触带及其附近，在中等深度条件下经气水热液的高温交代作用而形成，区内铜、铁、金等矿化主要与矽卡岩化有关。

钾长石化：主要分布在石英正长闪长岩受含矿热液影响的近接触带附近，表现为钾长石交代斜长石，使灰白色斜长石变为淡红色，呈脉状、不规则团块状产出，铜、金矿化与之有关。

硅化：表现形式有两种，一是硅质呈粒径<0.5 mm的它形粒状微晶或较粗的粒状集合体，常伴有碳酸盐化；二是呈脉状石英充填裂隙，与硅化关系密切的矿化有铜矿化和铜金矿化。

4 找矿方向探讨

围绕阳新岩体北西缘接触带分布有铜绿山、鸡冠咀、桃花咀、许家咀等矿床(点)，虽然各矿床(点)在形态、规模、成矿元素组合等方面不尽相同，但这些矿床(点)普遍具有以下特点：区内矿产的形成与大规模岩浆活动密切相关；矿体主要产于围岩与岩体接触带及其附近，产出部位距岩体边缘距离<500 m；成矿物质主要来源于岩浆；平直的接触带不利于矿浆的沉淀，富矿大矿多见于岩体内捕掳体中或者港湾状接触带的转折部位[3-5]。从地质产出位置来看，叶家庄矿区位于阳新岩体北缘接触带附近，岩体与围岩接触带形态呈港湾状；从剖面上来看，接触带形态呈锯齿状，岩体与围岩呈指状反复穿插，因此本区成矿条件较为有利。

类比区内其它矿床(点)，认为叶家庄矿区找矿有以下三个主要方向：

(1) 追索接触带，寻找矽卡岩型铜多金属矿。矿区内目前已发现的Ⅰ号矿体群为矽卡岩型，矿体主要产于阳新岩体石英正长闪长岩与三叠系碳酸盐岩接触带矽卡岩中，矿体产出形态、规模、产状受主接触带控制，矿石品位较高，在本区产出较为稳定，具有进一步探索的空间。类比矿区南东侧的东角山铜矿，其矿体产于阳新岩体与石炭系—二叠系碳酸盐岩地层接触带矽卡岩中。叶家庄矿区北西侧亦存在石炭系—二叠系碳酸盐岩地层与岩体的接触带，成矿地质条件与东角山铜矿类似，因此叶家庄矿区北西侧仍有寻找矽卡岩型铜多金属矿的潜力。

(2) 探索岩体内捕掳体，寻找新矿体。矿区内岩体与围岩接触带多呈指状、港湾状。叶家庄及其北西一带岩体显示为剩余重力正值区，且沿接触带地表出露有多个碳酸盐岩、矽卡岩露头，因此岩体内可能存在碳酸盐岩捕掳体。矿区中部老鹳窠铜矿及矿区外围赤马山铜矿的矿体均产于接触带附近的碳酸盐岩捕掳体中，阳新岩体西北段石头嘴铜铁矿亦有部分矿体产于捕掳体矽卡岩中。鄂东南地区多个矿床实例表明，接触带500 m以内岩体中残留的碳酸盐岩捕掳体是成矿的有利部位。下步可沿叶家庄矿区接触带，于岩体侧500 m以内寻找碳酸盐岩捕掳体，探索其含矿性，以期发现新矿体。

(3) 探索深部斑岩型铜矿体。矿区内发现的Ⅱ号矿体群呈密集细脉体，其产出受岩体内裂隙带控制。脉体多垂直岩心轴向产出，与矿体倾角不一致，呈雁列状展布特征。岩体往往多具硅化、钾化、高岭石化等蚀变现象。对比斑岩型铜矿床的蚀变矿化特征，发现Ⅱ号铜矿体的矿化特征、矿物组合和蚀变特征与典型斑岩型铜矿体的泥岩化带—似千枚岩化带特征极其相似[6]，推测Ⅱ号矿体群为斑岩型矿床浅部矿体，指示其深部可能有斑岩型主矿体。但鉴于目前区内工作程度较低，地质依据不够明确，因此有必要在深部开展钻探验证，探索斑岩型矿体存在的可能性。