銅礦成礦特征及成因研究范文

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《地質(zhì)與資源雜志》2015年第一期

1臨江銅礦地質(zhì)特征

臨江銅礦位于吉林省臨江市六道溝鎮(zhèn)，礦區(qū)面積約80km2.礦區(qū)主體為銅山礦段，另外還有規(guī)模較小的六道溝、冰湖溝和錯草頂子等礦段.

1.1礦區(qū)地層礦區(qū)出露地層主要為老嶺群變質(zhì)巖、中生代噴出巖及第三紀玄武巖.老嶺群地層遭受多期構造影響，依巖性特點將其分為5段：1）角巖為主夾大理巖互層帶，屬珍珠門組；2）珍珠門組厚層白云石大理巖；3）花山組厚層角巖，鉆孔揭露深部有大理巖夾層，東部地區(qū)為片巖、千枚巖類；4）花山組角巖與大理巖互層夾石英巖薄層；5）厚層角巖層.中生代侏羅紀侵入巖分布面積較廣，從區(qū)域上看總體呈北東向展布.主要巖性有兩類：一套以中性—中酸性火山熔巖與凝灰?guī)r為主，有安山巖、安山質(zhì)角礫夾晶屑、巖屑凝灰?guī)r等；另一套為酸性熔巖和凝灰?guī)r，為流紋巖、流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、流紋質(zhì)巖屑凝灰?guī)r、火山角礫等.第三紀玄武巖分布廣泛，上覆于其他地層之上，由以氣孔玄武巖為主和拉斑玄武巖為主的兩類玄武巖組成，局部見橄欖玄武巖和黑色致密玄武巖.

1.2礦區(qū)構造臨江銅礦床的形成和分布均受區(qū)域和礦區(qū)構造的控制.礦床產(chǎn)出在鴨綠江深大斷裂北東側(cè)，老黑頂子背斜的南翼.礦區(qū)內(nèi)除受南北擠壓應力外還受到近東西向的扭動應力影響，形成了主體北東向扭性斷層組.該組構造控制了區(qū)內(nèi)巖漿活動和成礦作用.礦區(qū)地層產(chǎn)狀、侵入巖體軸向以及礦體群的展布均與區(qū)域構造線方向一致，走向290~320°，傾角55~75°.礦區(qū)構造以斷裂為主，燕山期主軸向為北西西向的侵入雜巖沿斷裂貫入.北東向斷裂與東西向斷裂帶的斜接部位貫入產(chǎn)出花崗閃長巖體，控制了銅山礦床的分布，是礦區(qū)最主要的導礦構造.冰溝湖-小銅礦溝斷裂（F1）：已知延長10km以上，走向50~60°，傾角70~80°.據(jù)工程揭露，礦化集中分布在該斷裂兩側(cè).該斷裂的次級構造也較發(fā)育.平行于主斷裂面的裂隙帶兩盤見平行的多條斷裂.斷裂南盤有小銅礦溝弧形牽引構造（圖2）等.六道溝-銅山斷裂（F2）：位于F1斷裂的南東側(cè)，在六道溝-銅山間與F1斷裂平行，走向為50~60°.該斷裂成礦后也具多次復活特征.可見有層間斷裂帶（f1）.該組斷裂帶是礦區(qū)內(nèi)的重要儲礦構造.斷層形成時間較早，被多期侵入巖及接觸變質(zhì)巖占據(jù)，與礦體產(chǎn)出關系密切（圖2）.

1.3礦區(qū)巖漿巖礦區(qū)內(nèi)巖漿巖分布廣泛，占礦區(qū)面積的80%以上.主要有前燕山期角閃輝長巖、燕山早期中酸性火山雜巖、與成礦有關的燕山中期花崗閃長巖和再度侵入的石英閃長玢巖、燕山晚期酸性侵入巖.前燕山期角閃輝長巖遭受變質(zhì)作用較重，呈不規(guī)則脈狀產(chǎn)出，出露面積較小.巖體變質(zhì)程度較深，在其與石英閃長玢巖接觸部位見有夕卡巖化.燕山早期噴發(fā)的中酸性火山巖分布在六道溝口附近F1斷裂以南及銅山西部一帶.與成礦有關的燕山中期中酸性侵入巖有早階段的花崗閃長巖和晚階段的石英閃長玢巖.花崗閃長巖呈巖基、巖株狀產(chǎn)出，巖石中粒花崗結(jié)構，塊狀構造.巖體巖相變化從中心的花崗閃長巖到邊緣相的石英閃長巖.巖體與基底大理巖地層及早期中酸性噴出巖接觸部位多形成夕卡巖，多為礦體產(chǎn)出賦存之處.吉林冶金地質(zhì)勘探公司髴對花崗閃長巖中黑云母的同位素年齡測定結(jié)果為120.5Ma，屬中燕山期侵入巖.石英閃長玢巖主要呈小巖株及巖脈產(chǎn)出.巖石地球化學測定結(jié)果顯示，石英閃長玢巖與花崗閃長巖邊緣相特征極為接近，且玢巖與石英閃長巖的空間產(chǎn)出關系也十分密切.故認為石英閃長玢巖與花崗閃長巖為同源侵入巖.燕山晚期酸性侵入雜巖有花崗斑巖、斑狀二長花崗巖、花崗細晶巖等，多呈小巖株及較小巖脈狀產(chǎn)出.

1.4礦體及礦石特征臨江銅礦由多達幾十條礦體組成，單個礦體多呈不規(guī)則脈狀、透鏡狀產(chǎn)出，形態(tài)變化較大.礦體在空間分布上常見殲滅再現(xiàn)、平行成群產(chǎn)出等特征.礦體產(chǎn)狀直接受含礦夕卡巖的形態(tài)、產(chǎn)狀控制（圖2、3）.礦石金屬礦物主要為黃銅礦、斑銅礦、輝鉬礦，其余少量礦物有硫鉍銅礦、黝銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、鏡鐵礦、輝銅礦等.非金屬礦物以夕卡巖礦物：石榴石、透輝石、透閃石等為主，方解石、斜長石次之.礦石構造以浸染狀、致密塊狀及脈狀構造為主，少見角礫狀及條帶狀構造.礦石結(jié)構有自形、半自形結(jié)構，交代溶蝕結(jié)構等.礦石中見：輝鉬礦呈自形片狀、撓曲片狀產(chǎn)出；多數(shù)金屬礦物呈半自形集合體狀產(chǎn)出；黃銅礦與閃鋅礦呈乳濁狀結(jié)構.黃銅礦與黃鐵礦、黃銅礦與輝鉬礦等呈交代殘余結(jié)構.根據(jù)礦物結(jié)構構造及共生關系判斷礦物生成順序大致為：磁鐵礦→早期黃銅礦、斑銅礦伴生黃鐵礦→閃鋅礦、黃銅礦→晚期斑銅礦、黃銅礦、伴生方鉛礦、輝鉬礦→褐鐵礦、孔雀石等表生礦物.

1.5圍巖蝕變臨江銅礦的圍巖蝕變類型主要有夕卡巖化、透輝石-鉀長石化、碳酸鹽化、沸石化.夕卡巖化主要分布在花崗巖類與碳酸鹽類巖石接觸帶，也見分布于花崗巖與中酸性噴出巖接觸帶圍巖中，呈透鏡狀、不規(guī)則脈狀產(chǎn)出.夕卡巖分帶現(xiàn)象不明顯，是礦區(qū)最主要的賦礦圍巖.夕卡巖含礦性相差甚遠，成分簡單的干夕卡巖一般不含礦，復雜的濕夕卡巖常形成礦化富集.透輝石-鉀長石化見于礦區(qū)東南部石英閃長巖楔形巖枝中，在近接觸帶的巖體一側(cè)較為強烈.該蝕變以大量微斜條紋長石交代石英和斜長石，透輝石交代黑云母和角閃石為特征.碳酸鹽化主要蝕變礦物為方解石，有時伴隨少量石英或其他礦物，呈不規(guī)則團塊狀或細脈狀產(chǎn)出.沸石化是礦區(qū)較晚的一種蝕變，沸石細脈幾乎穿插交代所有巖石，尤其在各種火成巖、夕卡巖及角巖中較為發(fā)育.

2惠山銅礦地質(zhì)特征

惠山銅礦（也稱朝鮮惠山青年銅礦）位于惠山市西南2km，距鴨綠江700m，與我國長白縣沿江煤礦隔江相望.惠山銅礦的前身是惠山煤礦，在進行煤田普查時發(fā)現(xiàn)了銅礦化線索，繼而轉(zhuǎn)向以銅為主的勘探工作，于1967年正式建礦.

2.1礦區(qū)地層礦區(qū)產(chǎn)出較老地層為下元古界摩天嶺系.該地層自下而上可分為3個統(tǒng)：底部城津統(tǒng)為基性火山巖及陸源碎屑巖建造、碳酸鹽建造；中部北大川統(tǒng)為厚層碳酸鹽巖；上部南大川統(tǒng)，在惠山礦區(qū)出露面積較大，以陸源碎屑巖夾火山碎屑巖為主.南大川統(tǒng)自下而上可分為3段：下段主要為黑云母片巖、二云母片巖夾薄層大理巖；中段以硅質(zhì)巖、硅化絹云母片巖、硅化黑云母片巖為主，為礦床圍巖之一；上段由灰綠色粉砂巖、千枚巖、石英云母片巖、大理巖組成.朝鮮北部古生界、中生界地層與我國華北地臺地層有較好的對應關系，對比介紹如下.陽德統(tǒng)地層與我國寒武系地層相當，由粉砂巖、斑點狀頁巖、鮞狀灰?guī)r（內(nèi)含三葉蟲化石）組成，礦區(qū)內(nèi)該組地層與下部地層呈斷層接觸.楚山統(tǒng)相當于上寒武系至下奧陶系，主要巖性為黏土質(zhì)灰?guī)r及灰色灰?guī)r互層.曼達統(tǒng)中奧陶系地層，以層狀、塊狀灰?guī)r為主，也有少量白云石化灰?guī)r，為礦體下盤圍巖，早期為惠山水泥廠主要原料.平安系與石炭系至二疊系地層相當，主要為砂巖、粉砂巖，上部礫質(zhì)砂巖夾局部可采煤層.長坡里統(tǒng)相當于三疊系至下侏羅系地層，由礫巖、砂巖、碳質(zhì)粉砂巖和煤層組成.該層內(nèi)發(fā)育石墨化，石墨帶呈透鏡狀、囊狀，延長10～20m髴.新生代地層主要有第三系.底部為長石砂巖、薄層玄武巖含硅藻土層，與我國第三系土門子組地層相當.

2.2礦區(qū)構造惠山銅礦位于惠山-利原凹陷的西北端，虛川江斷裂和長坡里斷裂之間.惠山銅礦更接近虛川江斷裂，礦體賦存于虛川江斷裂次級的春冬斷層和其東側(cè)的馬山斷層之間（圖4）.春冬斷層走向330°，傾向東，傾角60~70°.斷層切穿礦區(qū)所有的地層，并多次活動.成礦前該斷層活動表現(xiàn)為將古生代地層錯斷，造成南大川統(tǒng)地層逆沖于古生代地層之上.伴隨脈巖侵入，斷層再次復活，見斷層局部切穿脈巖現(xiàn)象.此次復活同時也破壞了礦體.春冬斷層在深部與虛川江斷裂帶匯合.馬山斷層走向325~330°，傾向東，傾角65~70°，其與春冬斷層近似平行，兩側(cè)圍巖均為南大川統(tǒng)地層.兩條斷層明顯控制了礦床的形成與礦體的分布（圖4）.

2.3礦區(qū)巖漿巖礦區(qū)產(chǎn)出的侵入巖有惠山巖群和端川巖群及鴨綠江巖群.惠山巖群：侵入時代大致為三疊紀，分布在利原-惠山一線.礦區(qū)內(nèi)沿長坡里斷裂帶東側(cè)分布，由約20個巖體組成，規(guī)模不大.主要巖性為黑云母花崗巖和角閃黑云母花崗巖、閃長巖、花崗閃長巖.侵入體邊緣部分常出現(xiàn)夕卡巖化、角巖化及碳酸鹽化.端川巖群：侵入時代為侏羅紀，沿北西向及南北向斷裂帶產(chǎn)出，規(guī)模差別較大，呈小巖株、巖基狀產(chǎn)出.主要巖性為絹云母花崗巖、花崗閃長巖.鴨綠江巖群：侵入時代為白堊紀，與端川巖群為侵入不整合接觸關系.早階段為輝長巖、花崗閃長巖、石英閃長巖，多以脈狀或小巖株的形式產(chǎn)出.晚階段為文象花崗巖、花崗斑巖，規(guī)模不大，多以脈狀產(chǎn)出.

2.4礦體特征惠山銅礦包括2個礦區(qū)：本山礦區(qū)和馬山礦區(qū).本山礦區(qū)位于惠山銅礦的北端，距鴨綠江約700m，包括3個礦體，依次稱1、2、3號礦體.1號礦體沿春冬斷層產(chǎn)出，分布在17～24線之間，長500m左右，走向330°，在春冬斷層走向轉(zhuǎn)變部位礦體膨大產(chǎn)出.該礦體圍巖為古生代平安系砂巖，主要礦石礦物為硫砷銅礦和黝銅礦，礦石礦物含量隨礦體的膨大而變富.2號礦體為隱伏礦體，發(fā)育在曼達統(tǒng)灰?guī)r與砂巖接觸部位.在灰?guī)r產(chǎn)狀轉(zhuǎn)變部位礦體富集程度好，礦化最好處礦體長200m，富集銅鉛鋅元素.3號礦體產(chǎn)于曼達統(tǒng)灰?guī)r之內(nèi)，礦體長80m，主要礦石礦物為閃鋅礦.3個礦體形態(tài)有別，出露深度也不同，但均受春冬斷層控制.馬山礦區(qū)位于惠山銅礦的南部，由4個礦體組成，僅編號為2、3號的礦體具有工業(yè)價值.礦體主要圍巖為曼達統(tǒng)灰?guī)r，少見南大川統(tǒng)片巖.隨灰?guī)r硅化程度的加強，礦石礦物的含量也相應增高.礦石類型主要有：1）黃銅礦、硫砷銅礦和黝銅礦；2）方鉛礦、閃鋅礦和黝銅礦；3）黃鐵礦和黃銅礦.2號礦體長約100m，寬22m，走向為350°，傾向東，傾角60°.礦體下盤圍巖為灰?guī)r，頂板為硅化灰?guī)r，內(nèi)有石英斑巖脈穿插（圖5）.

2.5圍巖蝕變特征礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變較強，蝕變種類較多，見有高嶺土化、絹云母化、碳酸鹽化、硅化和夕卡巖化.這些蝕變作用大致可以分為3期：1）成礦前蝕變主要發(fā)生在本山地區(qū)的地表；2）成礦期表現(xiàn)為絹云母化蝕變；3）成礦后蝕變作用以熱液蝕變作用為主髴.

3討論與找礦方向探討

根據(jù)已有地質(zhì)資料分析，臨江銅礦屬較典型的夕卡巖型銅礦.工程揭露礦體多產(chǎn)出在燕山期花崗閃長巖、石英閃長玢巖與圍巖灰?guī)r接觸的夕卡巖內(nèi)，礦區(qū)局部平面圖與鉆孔剖面圖上均有顯示（圖2、3）.礦石、脈石礦物種類及生成順序也符合夕卡巖型礦床的特征.朝鮮惠山銅礦受地質(zhì)研究程度的限制，我國地質(zhì)工作者對其了解不夠詳盡.目前了解到的地質(zhì)概況反映惠山銅礦及圍巖蝕變與斑巖型銅礦地質(zhì)特征接近：礦體產(chǎn)出在中酸性花崗巖內(nèi)；礦石類型以細脈浸染型為主；主要礦石礦物為黃銅礦；圍巖蝕變主要為硅化、絹云母化.我國長白縣沿江村與朝鮮惠山銅礦隔鴨綠江僅數(shù)百米.據(jù)武警黃金部隊在沿江村水泥廠鉆孔工程揭示，380m左右存在厚度不大的金礦化體，符合斑巖成礦系統(tǒng)外圍淺成低溫熱液型金礦地質(zhì)特征.長白縣十二道溝地區(qū)經(jīng)地質(zhì)勘探工作發(fā)現(xiàn)鎢礦化線索.對于2個礦床成礦年齡尚未有學者進行相關研究，但吉林冶金地質(zhì)勘探公司髵對花崗閃長巖中黑云母的同位素年齡測定結(jié)果為120.5Ma.結(jié)合花崗閃長巖與銅礦體的產(chǎn)出關系，可推測臨江銅礦的成礦年齡應略晚于120Ma.朝鮮惠山銅礦礦區(qū)范圍內(nèi)產(chǎn)出侏羅紀的端川巖群及三疊紀的惠山巖群.根據(jù)典型斑巖型銅礦成礦巖體與礦床成礦年齡的先后關系，可推測惠山銅礦成礦年齡與臨江銅礦相近.根據(jù)對兩個銅礦地質(zhì)和時空特征分析，臨江銅礦與惠山銅礦床應同屬斑巖-夕卡巖型成礦系統(tǒng)。典型的斑巖-夕卡巖型成礦系統(tǒng)有特定的成礦巖漿巖及圍巖.朝鮮惠山銅礦與臨江銅礦均產(chǎn)出在元古宙遼吉裂谷內(nèi)，基本地質(zhì)背景相似.古老裂谷形成初期拉張裂解階段，形成了快速沉降火山噴發(fā)堆積和慢速沉積堆積旋回，形成了良好的鉛鋅、菱鎂礦、銅、金等礦源層.在裂谷形成及演化階段形成了鴨綠江成礦帶內(nèi)許多有名的礦床，如青城子鉛鋅礦、赤柏松銅鎳硫化物礦床等.區(qū)內(nèi)產(chǎn)出的前寒武系老嶺群（朝鮮境內(nèi)稱為摩天嶺群）老變質(zhì)巖地層多種成礦元素地球化學背景值均較高，為成礦提供了良好的礦源層.前人對華北板塊東緣構造體制的研究表明，中生代構造體制的轉(zhuǎn)變，由擠壓轉(zhuǎn)變?yōu)槔爝^程中，引發(fā)了大量的熱體制變化、火山噴發(fā)、花崗巖侵入與大規(guī)模成礦事件.前已述及該區(qū)產(chǎn)出在元古宙遼吉裂谷內(nèi)，從長白縣沿鴨綠江至臨江一帶多有前寒武紀弱變質(zhì)灰?guī)r、大理巖及中生代中酸性侵入巖出露.該地區(qū)具備尋找斑巖-夕卡巖型礦床的良好條件.臨江銅礦與朝鮮惠山銅礦的產(chǎn)出均受斷裂構造控制.臨江銅礦內(nèi)主要斷裂F1（冰溝湖-小銅礦溝斷裂）為鴨綠江斷裂的次級斷裂.斷裂多次活動切割較深，為中酸性侵入體就位提供了空間，是礦床的導礦構造.其次級斷裂基本與之平行，控制了臨江銅礦多個銅礦體的產(chǎn)出.該斷裂構造走向50~60°，傾角70~80°，與長白地區(qū)內(nèi)主要的北東向斷裂產(chǎn)狀一致.惠山銅礦的產(chǎn)出受北西向春冬斷裂和馬山斷裂的控制.春冬斷裂走向330°，傾角60~70°，馬山斷裂基本與之平行.朝鮮地質(zhì)工作研究標明春冬斷裂在深部與虛川江斷裂匯合，并延伸進入中國境內(nèi).該組斷裂也是長白地區(qū)區(qū)域上存在的另一組主要斷裂（層）.研究顯示，我國長白地區(qū)存在較好的尋找斑巖-夕卡巖型銅礦的潛力.找礦工作應注意中生代侵入巖與前寒武紀淺變質(zhì)地層接觸部位礦化線索，尤其是軸向為北西向、北東向產(chǎn)出的燕山期中酸性花崗巖類.典型斑巖型成礦系統(tǒng)的礦化蝕變也應引起足夠重視.不容易引起重視的硅化、泥化也可能具有礦化指示作用.長白縣附近產(chǎn)出一種稱為“長白石”的觀賞石，就是由葉臘石、明礬石、高嶺石等組成，可能就是斑巖型蝕變外圍泥化帶的體現(xiàn).由于長白山地區(qū)第三紀玄武巖大面積噴發(fā)，并上覆于之前地層之上，且玄武巖層較厚，對找礦勘查工作帶來一定難度.鑒于該種類型礦床受構造控制產(chǎn)出明顯，找礦時應注意主體北西向、北東向斷裂與東西向斷裂交匯部位的地球化學異常查證工作.

4結(jié)論

1）臨江銅礦礦體多產(chǎn)出于夕卡巖內(nèi)，呈透鏡狀、囊狀，受構造控制明顯.礦石礦物種類及生成順序與典型夕卡巖礦床基本一致.該礦床為夕卡巖型銅礦.朝鮮惠山銅礦顯示斑巖型銅礦地質(zhì)特征.2）2個礦床的地質(zhì)特征及周邊低溫熱液金礦化的產(chǎn)出指示兩礦床同屬斑巖-夕卡巖型成礦系統(tǒng).研究區(qū)存在較好斑巖-夕卡巖型銅礦床找礦潛力.3）今后找礦工作應注意：北西向、北東向斷裂與近東西向斷裂交匯部位礦化線索；軸向北西向、北東向燕山期中酸性侵入巖與前寒武紀地層接觸部位礦化線索；斑巖型礦床不易引起注意的特征礦化蝕變。

作者：楊宏智 張倩 趙巖 時建民 馮躍文 時溢 單位：沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所 中國地質(zhì)調(diào)查局 沈陽地質(zhì)調(diào)查中心 遼寧有色勘察研究院 中色地科礦產(chǎn)勘查股份有限公司