钟鸣 宁钧陶 黄宝亮

摘  要  湘东北地区井冲钴铜矿是湖南省境内首次发现的原生钴矿，本文运用勘查区找矿预测理论从井冲钴铜矿“三位一体”成矿地质特征研究入手，系统分析和总结了该矿床成矿规律，初步认为连云山岩体晚期侵入体为井冲钴铜多金属矿床的成矿地质体，成矿流体主要来源于岩浆热液与大气降水。在系统总结找矿标志基础上探讨了下一步找矿方向。

关键词  钴铜矿;湘东北;“三位一体”;找矿标志;找矿方向

中图分类号：P618.41         文献标识码：A

“Trinity” Metallogenic Geological Characteristics and Geological Target for Prospecting of Jingchong Cobalt and Copper Deposit

in Northeast Hunan

Zhong Ming ， Ning Juntao ， Huang Baoliang

（Team 402 of Hunan Geological Exploration Bureau， Changsha Hunan 410014）

Abstract： Jingchong cobalt-copper deposit in northeastern Hunan is the firstly discovered as primary cobalt deposit in Hunan Province. According to the prospecting prediction theory， the metallogenic regularity， and the "trinity" metallogenic geological characteristics of the Jingchong cobalt-copper deposit were systematically analyzed. It is preliminarily believed that the late intrusion of the Lianyunshan pluton is the ore-forming geological body of the Jingchong copper-cobalt polymetallic deposit and ore-forming fluids are derived from mainly magmatic hydrothermal fluids but contaminated by atmospheric precipitation water. Finally， Based on the systematic summary of prospecting criteria， the next prospecting target is discussed.

Keywords： cobalt and copper deposit; northeast Hunan; trinity; prospecting criteria; prospecting target

引言

井沖钴铜矿区位于湘东北浏阳市境内，是湖南省地勘局四〇二队于20世纪90年代发现的铜多金属矿，通过后期多年的地质勘查发现钴资源量达到中型规模，是湖南省境内最早发现的原生钴矿床。本文运用勘查区找矿预测理论，通过对该矿床开展成矿地质体、成矿构造与成矿结构面、成矿作用特征标志“三位一体”研究，初步总结了矿床成矿规律，并建立了成矿模式，指出了下一步找矿方向。

1  地质背景

井冲钴铜矿区位于江南造山带中段的湘东北地区。该区是华南江南造山带Au-Sb-W-Cu多金属成矿带的重要组成部分，经历了多期构造运动事件，形成了以EW向构造为基础、NNE-NE向构造为主、NW向构造为次的区域构造格架。区内广泛出露新元古代地层，并有多期次、大规模燕山期花岗质岩浆侵入事件发生，矿产资源极为丰富。

2  矿床特征

井冲钴铜矿地处长-平断陷盆地东南缘之长平断裂带中段，区内出露的地层主要为新元古界青白口系，次为中生界白垩系。矿区总体呈一不完整的单斜构造，区域性长平断裂带从区内经过，该断裂带倾向北西，倾角30～55°，由数条时分时合的压扭性断裂及其间所夹动力变质岩带组成。其中F1为断裂带的顶板，破碎板岩带和白垩系百花亭组在此处呈断层接触;F2为断裂带的底板及主干断裂，糜棱岩带和连云山岩体在此处呈断层接触。从北西向南东依次由破碎板岩带（Bd）、热液蚀变构造角砾岩带（Gs）和糜棱岩带（Ml）组成。热液蚀变构造角砾岩带厚度达数十米至数百米，是区内钴铜矿体的主要赋存部位（图1）[1]。

晚侏罗世-早白垩世连云山岩体呈岩基状出露于矿区的东南侧，形态既受北东向构造控制，又受北东向构造破坏。按同位素年龄值、岩石学特征、岩浆演化规律及接触关系将岩体分为早期侵入体和晚期侵入体，前者岩性主要为中细粒二（黑）云母二长花岗岩，后者岩性主要为中（粗）粒斑状黑云母花岗岩[1]。钴铜矿体分布在距连云山岩体1～3km范围内，两者具有很好的空间关系（图1）。

矿区共圈出了5个钴矿体、6个铜矿体及4个铅锌矿化体。矿体主要呈似层状或透镜状产出，受构造、岩性控制明显，均赋存于硅质构造角砾岩、绿泥石化硅质岩中。与矿化关系密切的围岩蚀变主要为硅化、绿泥石化。

3  “三位一体”成矿特征

3.1  成矿地质体

（1）成矿地质体的确定

井冲钴铜多金属矿床分布在连云山岩体的外接触带，矿区以往同位素以及包裹体特征分析结果均表明该矿床的成矿物质和成矿流体主要来源于深部的岩浆热液[2]。结合其与连云山岩体紧密的空间关系，认为岩体为成矿作用提供了物质来源及热驱动力，是该矿床的成矿地质体。研究表明连云山岩体在区内主要有两期活动，其中晚期侵入体侵入时代（129 Ma）与井冲钴铜多金属矿床成矿时代（125 Ma）接近（广州地化所测试数据），初步认定连云山岩体晚期侵入体为该矿床的成矿地质体。

（2）成矿地质体特征

连云山岩体晚期侵入体中片麻状构造、斑杂构造发育，混染现象明显，相带不发育。最新的锆石LA-ICPMS U-Pb年龄显示其年龄为（129±1.5）Ma，形成于早白垩世。主要岩性为中粗粒似斑状细粒二云母二长花岗岩，其SiO2含量均值为71.88%，属于花岗岩类;Al2O3的含量均值为14.83%，为过铝质花岗岩;Na2O含量均值为3.23%，K2O的含量均值为4.07%，总碱K2O+Na2O为6.45%～8.69%，K2O/Na2O在0.77至2.76之间，除个别为钾玄岩系列，主要为钙碱性-高钾钙碱性系列。

3.2  成矿构造与成矿结构面

3.2.1  成矿构造系统

根据该矿区的地质作用特征，认为断裂构造系统控制了该钴铜多金属矿床的形成。

区域性长平断裂带纵贯全区，其具有多期活动变形特征，经历了早中侏罗世左行走滑剪切兼具逆冲推覆、侏罗-白垩纪走滑拉伸和新生代的挤压三个主要演化阶段，是区内重要的控岩控矿断裂构造，其对燕山早期岩体（脉）侵入（如连云山岩体）和井冲钴铜矿床形成具有重要的控制作用。该断裂带内构造破碎岩带和热液蚀变构造角砾岩带发育，钴铜矿体、铅锌矿体均赋存于热液蚀变构造角砾岩带中。因此，长平断裂带主干断裂及其旁侧发育的次级构造为井冲钴铜多金属矿的成矿构造系统。

3.2.2  成矿结构面特征

长平断裂带主干断裂（F2）下盘低序次构造发育，其旁侧压性“入”字型次级构造中的张扭性裂隙群控制了区内钴铜多金属矿体的产出（图2），是钴铜多金属矿床的成矿结构面。根据力学性质分析，成矿结构面具有张扭性质。

3.2.3  成矿前、成矿期和成矿后构造

长平断裂带构造研究表明其經历了多期演化，早期发生了韧脆性剪切变形，并伴随花岗岩体侵入形成了蚀变带和混合岩化带;中期产生了次级断裂破碎带和低序次的构造裂隙群，成为含矿热液充填的良好场所。因此，长平断裂带是重要的成矿前构造，其下盘发育的张扭性次级构造（赋矿构造）是成矿期构造，矿区内切穿矿体的一些小的北西向断裂为成矿后构造。

3.2.4  成矿结构面空间格架

井冲钴铜多金属矿化主要发育在成矿地质体连云山岩体外接触带的构造破碎带中，由于铅锌在热液中的分配系数随着压力减小而增加，因此铅锌矿往往距离侵入体接触带更远，这也就导致了矿体从深部到浅部出现“下钴铜→上铅锌”的空间分布特征。同时，长平断裂带具左形走滑特征，受断裂控制影响，深部钴铜矿体具向西南侧伏规律。

3.3  成矿作用特征标志

3.3.1  矿体宏观特征

矿体均产于构造热液蚀变岩下部硅质构造角砾岩中，呈似层状或透镜状产出，走向北东30°，倾向北西。其中铜、钴矿体产于蚀变构造角砾岩带的中下部，而铅锌矿体分布于铜、钴矿体的斜上方（图3）。钴矿体地表矿体长70～240m，沿侧伏方向长1400～1500m，剖面上矿体斜长600～70m，厚17.63～0.86m;铜矿体互相平行排列，相距较近，一般3～10m，矿体地表出露长度162～232m，沿侧伏方向总长2528～610m，厚0.31～16.67m，控制矿体最大斜深长约592m;铅锌矿体由北东向南西与铜矿化体的距离逐渐加大，走向上不连续，总长1500m左右，倾向长224～80m，厚1.74～0.42m。

3.3.2  矿石及矿物特征

矿石类型可分为黄铁矿-黄铜矿矿石、含钴铜黄铁矿矿石、黄铜矿矿石、方铅矿闪锌矿矿石。矿石结构有自形、半自形、他形粒状结构以及乳滴状结构等。构造以块状、角砾状、浸染状为主，次为条带状、脉状、网脉状构造。

矿石矿物包括黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿，及少量的辉铜矿、斑铜矿、毒砂、磁黄铁矿、白铁矿、辉铋矿、辉铅铋矿、硫铋铜矿和辉砷钴矿等，脉石矿物以石英、绿泥石为主，次为绢云母、方解石等[3]。

Co主要赋存于黄铁矿和毒砂中，其次为辉砷钴矿。此外，还有少量钴存在于绿泥石中。

3.3.3  蚀变特征

围岩蚀变主要有硅化及绿泥石化，次为碳酸盐化、绢云母化等;矿化以黄铁矿化和黄铜矿化为主，次为毒砂矿化。与矿化关系密切的围岩蚀变主要为硅化和绿泥石化[1]。

3.3.4  成矿元素化学成分

井冲钴铜多金属矿浅部为铅锌矿，深部为钴铜矿。LA-ICPMS原位微量元素分析结果表明井冲矿区大部分黄铁矿的Co/Ni比值明显大于沉积成因黄铁矿的相应值（通常<1），呈疏松多孔状的世代Ⅰ黄铁矿具有最高的Co含量和Co/Ni比值，这种明显的结构和化学差异暗示了世代Ⅰ黄铁矿可能来源于沉积胶状黄铁矿，但受到后期岩浆热液的影响，因此世代Ⅰ黄铁矿中的钴主要来源于地层，热液活动使元素Co更加富集。相对于世代Ⅰ黄铜矿，世代Ⅱ黄铜矿中更高的Pb、Zn含量表明Pb、Zn矿化主要形成于晚阶段。综上所述，结合矿物共生组合，可以发现井冲矿区成矿早阶段以形成固溶体Co为特征，而随着热液进一步活动（即中期成矿阶段），部分Co从黄铁矿中分离出来形成钴的独立矿物，Cu、Pb、Zn成矿作用则与中晚期热液活动关系密切。

3.3.5  成矿物质和流体来源

井冲钴铜多金属矿硫化物的δ34S值变化范围为-4.5‰～-0.2‰[4]，具有略富轻硫的特征;黄铁矿的4He变化范围为2.2×10-8 ～ 11.8×10-8 cm3 STP/g，40Ar为3.1×10-8 ～ 11.2×10-8 cm3 STP/g，3He/ 4He值范围为0.24×10-7 ～ 4.16×10-7，40Ar/36Ar值为285.3 ～ 306.1，表明井冲矿石中的He主要来自于连云山岩体，Ar要来自于大气降水[2]。结合硫同位素组成，井冲矿区成矿流体最可能来源于地壳重融成因的S型连云山花岗岩，但混有大气降水。

3.3.6成矿规律

1）矿体侧伏规律

井冲钴铜多金属矿床铜、钴矿体均具有向南西（232°～245°）侧伏下延的规律，侧伏角20°左右，最大侧伏延伸已达2500m。

2）矿化分带规律

井冲钴铜多金属矿床铜、钴矿体主要呈脉状或透镜状产出，受断裂构造控制明显。其中铜、钴矿体产于长平断裂带硅化构造角砾岩带的中下部，而铅锌矿体分布于铜、钴矿体的斜上方。

4  “三位一体”成矿地质模型

按照成矿地质体、成矿结构面和矿体的关系及成矿作用特征标志，构建了井冲钴铜多金属矿床的“三位一体”成矿地质模型（图4）。

5  找矿方向探讨

5.1  找矿标志

1）热液蚀变构造角砾岩带及其旁侧次级构造

矿区内铜、钴、铅锌矿体均赋存于长平断裂带内的热液蚀变构造角砾岩带中，其旁侧的“入字”形次级构造即矿体的赋存部位，是矿区重要的找矿标志。

2）燕山早期中酸性岩浆岩分布地区

井冲钴铜多金属矿床与区内燕山早期中酸性岩浆岩具有重要的成生关系，一般距离岩体1～3km。

3）围岩蚀变标志

与矿化关系密切的围岩蚀变主要有硅化、绿泥石化。其中硅化是矿区最为发育、分布最广的蚀变类型，黄铜矿、黄铁矿、方铅矿、铁闪锌矿均赋存于硅化岩石中;绿泥石化常与硅化相伴生，与黄铜矿、方铅矿、黄铁矿、铁闪锌矿关系密切。

5.2  矿区深部找矿前景

在矿区周边开展了2条1：1万重力、磁法综合剖面测量工作（方位角128°，总长度10km）（图1），其重磁剖面反演结果显示岩体往深部延深规模大，构造热液蚀变带随着深度增加有逐渐变厚趋势，宽幅30 ～ 250m不等（图5），预计成矿深度达-2000m以上。而目前井冲矿区勘探深度仅达-600m，矿区边深部沿侧伏方向找矿远景巨大，此外，在矿体倾向延深方向上还存在第二找矿空间的可能。

6  结论

（1）井冲钴铜多金属矿是以长平断裂带为出露标志、与连云山晚期花岗岩体有密切时空联系的中低温岩浆热液型矿床，其成矿地质体为连云山晚期侵入体。

（2）长平断裂带主干断裂F2下盘低序次构造发育，其旁侧压性“入”字型次級构造中的张扭性裂隙群是矿体富集的有利构造部位，控制了区内钴铜多金属矿体的产出，是钴铜多金属矿床的成矿结构面;矿体赋存于热液蚀变构造角砾岩带中;其成矿流体主要来源于岩浆热液和大气降水的混合。

（3）矿区边深部找矿远景巨大，下一步找矿方向不仅要要考虑沿矿体侧伏方向，还应该在沿矿体倾向延深方向上探索第二找矿空间。

参考文献/References

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