淮北地區矽卡巖型鐵銅礦床控礦條件分析與成礦模式*

(安徽省勘查技術院,安徽蚌埠233005)

淮北地區矽卡巖型鐵銅礦床控礦條件分析與成礦模式*

(安徽省勘查技術院,安徽蚌埠233005)

汪青松

淮北地區位于安徽省北部,是重要金屬成礦區之一。地質構造單元歸屬華北陸塊,其矽卡巖型礦床的控礦條件和成礦模式既與華北地區邯邢式接觸交代型鐵礦床相似而又有區別。邯邢式鐵礦主要圍巖地層為奧陶系,礦石成分簡單,以磁鐵礦為主。淮北地區部分礦床具有這一特征,而另一部分礦床的特征與此有較大差異:圍巖地層為寒武系,礦石成分復雜,以鐵銅礦為主,并含有金、鉬等其它有益元素,巖體分叉侵入,多層成礦,礦體產于燕山中期石英二長閃長玢巖與寒武系中上統內接觸帶及正接觸帶,鎂質矽卡巖較發育,含銅矽卡巖可見于外接觸帶。為了與邯邢式鐵礦區別,稱其為前常式鐵銅礦。本區矽卡巖型礦床的賦礦層位為中上寒武統-下奧陶統。其中,寒武系鐵礦比例43.39%、銅礦比例92.67%、金礦比例100%,奧陶系鐵礦比例56.61%、銅礦比例7.33%。本文在介紹地質背景的基礎上、較系統地分析了控礦條件和成礦模式,提出了巖漿侵入活動中心(或活動帶)與寒武系接觸帶為重點找礦方向的觀點,并明確指出遠離侵入中心(帶)的巖床,其成礦性差。文中還介紹了覆蓋區識別巖漿侵入活動中心(或活動帶)的方法。

鐵銅礦;控礦條件;成礦模式;找礦方向;安徽

1 前言

淮北地區位于安徽省北部,在淮北市、宿州市、濉溪縣、蕭縣一帶不僅有豐富的煤炭資源,還是重要金屬成礦區之一。徐州-宿縣、永城-渦陽近南北向成礦帶和永城-宿縣東西向成礦帶交匯于此。區內已發現鐵、鐵銅及銅金礦床18處,以小型為主,中型礦床有5處,均以富礦為主。已查明鐵礦資源量1.35億噸,共生銅礦約15萬噸,共、伴生金礦約24噸。隨著對礦產資源需求的不斷加大,安徽省已將該區列為重點勘查區[1]。近年來投入了較多的勘查資金,有多個勘查項目在該區實施,筆者承擔的《淮北市前常-徐樓地區鐵銅礦產資源預查及覆蓋區綜合找礦方法研究》是安徽省重點地質勘查基金項目。其目標任務是開展綜合找礦方法研究,為覆蓋區找礦提供行之有效的勘探方法。投入了較多的地質研究和物探工作,取得了較好的成果。

在項目實施過程中,地質研究工作發揮著重要作用。控礦條件是勘查工作布署的前提,成礦模式是鉆探驗證的理論基礎。在全面分析控礦條件和成礦模式的基礎上,才能把準找礦方向,為成礦預測、物探資料解釋、確定鉆探驗證井位提供地質依據,才能取得成果。

近年來,前人在該區開展的金屬礦床研究工作較少,僅有的少量研究工作集中在三鋪地區,缺乏對整個淮北地區的矽卡巖型鐵銅礦床的成礦模式研究工作。

據天津地質礦產研究所沈保豐等研究成果,華北陸塊是我國重要鐵礦資源分布區。邯邢式接觸交代型鐵礦床是區內僅次于(火山)沉積變質型鐵礦的另一重要類型鐵礦床[2]。淮北地區地質構造單元歸屬華北陸塊,研究該區矽卡巖型鐵銅礦床控礦條件和成礦模式,可為華北地區開展新一輪礦產勘查提供更多的參考資料和有益的提示。

本區位于華北地臺南緣,以古生代地層為主,受北北東-近南北向構造控制,燕山期巖漿巖發育,地質概況參見圖1。

圖1 安徽省淮北地區基巖地質構造圖圖Fig.1 Geological-structuralmap of bedrocks of Huaibei area,A nhuiprovince

2 地質概況

2.1 地層

本區屬于華北地層區淮河地層分區淮北地層小區。地表大部分被新生代地層所覆蓋。主要地層有下元古界、寒武系、奧陶系、石炭系和二疊系。

下元古界變質巖系是本區結晶基底。上元古界震旦系以石英砂巖、泥質灰巖、砂巖、頁巖為主。寒武系分布廣泛,主要巖性為條帶狀白云質灰巖、泥灰巖、粉砂質頁巖、頁巖等。奧陶系為灰巖和白云巖。石炭系-二疊系是區內產煤地層,主要巖性為灰巖、砂巖、頁巖及煤層。

2.2 構造

本區大地構造位置屬于中朝準地臺淮河臺坳淮北陷褶斷帶[3]。以北北東-近南北向構造為主。古生代地層在印支-燕山早期構造活動中形成了一系列近南北-北北東向相互平行的密集弧形褶皺構造帶和斷裂構造。東西向符離集斷裂是區內最重要的區域性斷裂構造,阻止了近南北-北北東向構造帶的向南延伸。

2.3 巖漿巖

區內有東西向及北北東-南北向巖漿巖帶。其中,東西向巖漿巖帶呈串珠狀分布在符離集斷裂附近,有謝廟、柴洼、岳集、鄒樓、陳老家、百善集、三鋪-前常等巖體。北北東-近南北向巖漿巖帶自西往東有永城背斜巖漿巖帶的旗桿樓、大王莊、鄒樓、岳集、謝廟巖體,蕭縣背斜巖漿巖帶的李莊、丁里、徐樓、百善、鐵佛寺巖體,皇藏峪復背斜西翼的斑井、王場、刁山集、三鋪、演禮寺等巖體。

巖體普遍具有順層侵入特征,多層分布。在巖漿侵入寒武系和奧陶系地層后,常沿地層薄弱面(巖性界面、層間裂隙面)侵入至很遠的地方,形成巖床,部分主巖體已相互連接,形成大型巖床,在鐵佛寺-徐樓地區其分布面積已達數百余平方千米。

區內主要巖漿巖形成于燕山中晚期,有多次侵入活動。燕山中期第一次侵入規模最大,分布最廣,以閃長玢巖、石英閃長玢巖、石英二長閃長玢巖為主,與區內鐵、銅、金等礦產關系最為密切。

3 控礦條件分析

3.1 地層的控礦作用

本區矽卡巖型銅、鐵、金礦的賦礦層位為中上寒武統——下奧陶統。參見淮北地區已探明儲量鐵、銅等金屬礦床一覽表(表1)。

下奧陶統蕭縣組為含鎂適量的鈣鎂碳酸鹽巖類地層,易于交代,對形成鐵礦有利,是矽卡巖型單一鐵礦的主要賦礦層位。據表1計算,奧陶系鐵礦比例為56.61%,銅礦比例7.33%,不含金礦。

中上寒武統徐莊組——風山組為富鎂碳酸鹽巖類地層,成礦物質豐富,對形成鐵、銅、金礦等成礦有利,是矽卡巖型鐵銅礦和銅金礦的主要賦礦層位。據表1計算,寒武系鐵礦比例為43.39%,銅礦比例為92.67%,金礦比例為100%。

3.2 構造的控礦作用

北北東向構造控制了徐(州)-宿(州)四級成礦帶和永(城)-渦(陽)四級成礦帶的展布方向。北北東向與東西向構造交匯區是控制五級成礦單元(礦田)的主要構造,形成了南部前常、徐樓、鄒樓、趙集四個成礦遠景區或礦田,北部形成了王場、旗桿樓二個成礦遠景區或礦田。

背斜核部及傾沒端、短軸背斜應力集中,裂隙發育,易于交代成礦,是控制礦床、礦體的重要構造。如鄒樓、石樓鐵礦床。

表1 淮北地區已探明儲量鐵、銅等金屬礦床一覽表Table 1 Proved reserves of Fe,Cu and A u in deposits of Huaibei area

捕虜體接觸帶構造及其層間裂隙,圍巖中物質與巖體中物質能充分發生交代成礦作用,是前常地區主要控礦構造。如劉樓銅鐵金礦床。

3.3 巖漿巖的控礦作用

區內主要為中性閃長巖-石英二長閃長巖雜巖系,均為鈣堿性巖,里特曼指數為δ1.94～3.00,為同源巖漿分異產物,中-淺成侵入巖。其次,為少量基性巖、中酸性巖及酸性巖。

3.3.1 巖石類型、化學成分與成礦的關系

SiO2弱過飽和過堿性的閃長玢巖、石英閃長玢巖類以徐樓巖體為代表,副礦物以磁鐵礦、鋯石、磷灰石為其組合特征,含量較高,其余均低。微量元素均不高,僅親鐵元素T i含量較高,其次為V,余均低。主要成礦類型為矽卡巖型單一鐵礦。

SiO2弱過飽和過堿性的石英二長閃長玢巖類以三鋪巖體為代表,副礦物以磁鐵礦、鋯石、榍石、磷灰石為其組合特征,含量較高。微量元素以親鐵元素為主,T i、V、Cr含量較高;親硫元素Cu含量最高,其余均低;親氧元素Ba含量高,其余均低。主要成礦類型為矽卡巖型銅鐵礦及銅金礦床,規模較大,礦種多。除鐵、銅、金外,還有鎢、鉬。

3.3.2 巖體產狀與成礦的關系

似層狀巖體(巖床)礦體產于主巖體上隆區似層狀分叉侵入的巖枝接觸帶中,多層礦體。主巖體接觸帶成礦較差。

蘑菇狀巖體周邊似層狀巖枝順層侵入圍巖,礦體產于接觸帶附近或內接觸帶中,多層礦體。

3.3.3 巖漿侵入中心(帶)與成礦的關系

由圖1可以看出,在近南北-北北東向區域構造帶和東西向區域構造帶內,均有巖漿巖帶存在。在上述兩構造帶交匯區均有巖漿侵入中心存在。已知礦床均分布于巖漿侵入中心和巖漿巖帶內。巖漿侵入中心(帶)外的巖床分布區未發現礦床,近期施工的“火01”和“柳01”鉆孔均揭穿了主巖體下接觸帶,巖石蝕變均很弱,都未見礦化。而位于中心(帶)的鉆孔見礦情況則良好(表2)。

表2 淮北地區近期鉆探見礦情況統計表Table 2 Appearance of ores in drill holes in the recent drilling in Huaibei area

巖漿順層侵入不利于與圍巖發生交代作用,遠離中心(帶)后,其攜帶成礦物質的能力也大為減弱,成礦最差。此類隱伏巖床區內廣泛分布。利用磁場測量等物探方法可以識別巖漿巖中心(帶)。

巖漿巖帶磁異常呈串珠狀分布,成礦好。巖漿侵入中心磁異常規模大、強度高,如果巖漿活動期次多,磁異常形態復雜,成礦則好,如前常地區;如果巖漿活動期次少,磁異常形態簡單,成礦則差,如鐵佛寺地區。參見淮北部分地區地磁化極異常分布圖(圖2)。

4 成礦模式分析

本區主要成礦模式有2種,分別是“邯邢式”鐵礦和“前常式”鐵銅礦(銅金礦),參見成礦模式示意圖。

圖2 安徽省淮北地區基巖地質構造圖圖Fig.2 M ap show ing distribution of magnetic polarization anomalies in part of Huaibei area

圖3 淮北地區鐵銅礦成礦模式示意圖Fig.3 Schematic map show ing Fe and Cu metallogenic model in Huaibei area

4.1 邯邢式鐵礦

為本區鐵礦主要類型,與華北地區邯邢式鐵礦極為相似。以石樓鐵礦為代表,鐵礦體產于奧陶系下統蕭縣組(次為馬家溝組)鈣鎂碳酸巖與鈉化閃長玢巖、含石英閃長玢巖主巖體上隆區頂部外接觸帶似層狀巖枝的上、下接觸帶中。主巖體上隆區接觸帶成礦較差,主巖體外接觸帶的似層狀巖枝上下接觸帶成礦較好,并具多層侵入,多層成礦的特點。礦體呈似層狀、透鏡狀,傾角平緩;礦體個數較少,一般較集中。與成礦有關的巖體巖石鈉化強烈,退磁明顯,密度降低,矽卡巖一般不大發育。礦石類型、組分及伴生元素較簡單。

4.2 前常式鐵銅礦(銅金礦)

為本區鐵銅礦主要類型,在巖體形態、礦體產出部位和礦種方面均與邯邢式鐵礦有較大的區別,而與大冶式鐵銅礦有所相似,為了區別,取名為前常式鐵銅礦。前常式礦床且以鐵銅為主,并有同體共生金礦或伴生金礦。以前常鐵銅礦為代表,礦體產于石英二長閃長玢巖與寒武系中上統(次為奧陶系蕭縣組)富鎂碳酸鹽巖內接觸帶及正接觸帶,鎂質矽卡巖較發育,含銅矽卡巖可見于外接觸帶。但在秦樓、楊橋孜等地,石英二長閃長玢巖與寒武系中上統接觸,僅有少量磁鐵礦體,主要為銅、金礦,并有異體共生的鉬礦或鎢礦。

與成礦有關的巖體具分叉侵入,多層成礦的特點。礦體多呈透鏡狀,次為似層狀,扁豆狀,礦體形態變化大。與成礦有關的巖體巖石堿質交代蝕變強烈,退色退磁現象明顯,鈉化程度較低,主要為鉀化。礦石類型、組分及伴生有益元素較復雜。

5 找礦方向

依據控礦條件分析和成礦模式,確定了巖漿侵入活動中心和構造巖漿帶內的巖體與寒武系接觸帶為重點找礦方向。

(1)鄒樓地區為巖漿侵入中心。找礦方向一是環形磁異常邊部主巖體下接觸帶,圍巖為寒武系,主要礦種為鐵銅礦。二是環形磁異常中心部位,在復式巖體內部尋找熱液型礦床。

(2)徐樓地區處于北東向重磁異常帶上。在殷莊-石樓-雙莊-邱圩子一線,推測為深斷裂控制的巖漿巖帶。找礦方向是該帶中心部位主巖體上下接觸帶,圍巖為寒武系和奧陶系,主要礦種為鐵銅礦。翟橋01孔,深930 m,在873.68 m處揭穿主巖體,進入寒武系地層,見有銅礦化,證明該區確有找礦遠景。

(3)后馬場-吳窯地區處于近南北向重磁異常帶上,推測為深斷裂控制的巖漿巖帶。找礦方向是巖體與寒武系地層的接觸帶,主要礦種為銅、金礦,次要為鐵礦。此外,還具有鎢、鉬、鉛礦和銅鎳的成礦地質條件。

(4)前常地區為三鋪巖體分布區,屬于重要巖漿活動中心。在巖體西南接觸帶發現了三鋪、前常和前常東鐵銅礦床。在捕虜體內及其接觸帶上發現了劉樓、陳莊鐵銅礦,在巖體北接觸帶東段發現秦樓銅金礦。該巖體成礦條件極好。找礦方向是巖體北接觸帶、捕虜體和西南接觸帶,其中巖體南北兩側的下接觸帶為找礦重點。北接觸帶礦種為鐵、銅、金、鎢、鉬礦,捕虜體礦種為鐵、銅、金礦,西南接觸帶礦種為鐵、銅、金礦。在巖體北接觸帶施工“水01”孔,深901.7 m,在778 m處巖體下接觸帶附近,發現了0.7 m致密塊狀黃鐵礦體,有銅和磁鐵礦化,還有井中激電異常和巖石化學Cu、A u、Co等元素異常。

此外,本區北部的旗桿樓、王場等地,也是邯邢式鐵礦遠景區。

利用重力、磁法、可控源音頻大地電磁(CSAM T)等物探方法組合能有效確定巖漿侵入中心(侵入帶)及巖體接觸帶部位,也能準確發現巖體中的捕虜體。

6 結 論

(1)淮北地區矽卡巖型礦床的控礦條件和成礦模式既與華北地區邯邢式接觸交代型鐵礦床相似而又有區別,既可形成邯邢式矽卡巖型鐵礦,又能形成前常式矽卡巖型鐵銅礦和銅金礦。

(2)區內矽卡巖型礦床賦礦層位為中上寒武統-下奧陶統。奧陶系是矽卡巖型單一鐵礦的主要賦礦層位,寒武系是矽卡巖型鐵、銅、金礦的賦礦層位。

(3)巖漿巖分布受區域構造控制。燕山中期閃長玢巖、石英閃長玢巖、石英二長閃長玢巖與區內鐵、銅、金等礦產關系最為密切。已知礦床均分布于巖漿侵入中心和侵入帶內。巖漿順層侵入至遠離中心(帶)形成的巖床不利于成礦。

(4)背斜核部及傾沒端、短軸背斜、捕虜體接觸帶構造以及層間裂隙是控制礦床、礦體的重要構造。其中,捕虜體接觸帶成礦已有相當規模,具有找礦潛力。

(5)目前,淮北地區金屬礦勘探還未把寒武系作為重點。下一步找礦方向是巖漿侵入活動中心和侵入活動帶的巖體與寒武系接觸帶。巖漿侵入中心(帶)以外的巖床分布區成礦較差。

(6)利用綜合物探方法在覆蓋區可識別巖漿侵入活動中心和巖漿巖活動帶。

[1] 黃步旺,陸三明.安徽省新一輪鐵礦勘查的幾點思考[J].安徽地質,2008(2):5-8.

[2] 沈保豐,翟安民,苗培森,等.華北陸塊鐵礦床地質特征和資源潛力展望[J].地質調查與研究,2006,29 (4):244-252.

[3]安徽省地質礦產局.安徽省區域地質志[M].北京:地質出版社,1987.

Analysis on ore-controlling conditions and metallogen ic model of skarn type Fe and Cu deposits in Huaibaiarea

WAN G Q ing-song
(Geolog ical Exp loration T echnolog ies Institute of A nhui P rovince,B engbu A nhui p rovince233005,China)

Located in North A nhui province,Huaibei area is one of the important metalm imeralized districts.The geologic structural unit of the area belongs to North China continental block,in which the ore-controlling conditions and metallogenic model of skarn type deposits are sim ilar to but a little different from those of Handan-Xingtai contact metasomatic type iron deposits.The wall rocks of Handan-Xingtai type iron deposits mostly are O rdovician strata,the composition of ores is simple,being dom inated by magnetites.A part of deposits in Huaibei area have the same characteristics show ing in Handan-Xingtai type deposits.But the other part of deposits in Huaibei area has quite different characteristics.The wall rocks of deposits are Cambrian strata,the ores have complicated composition,being dom inated by iron and copper ores containing gold, molybdenum and other available elements.The igneous bodies are shown as bifurcating intrusions causing to from multilayered m ineralizations.The ore bodies are occurred in contacts and endocontacts between m iddle Yanshan quartz monzodiorite porphyries and m iddle and upper Cambrian,w ith developing of magnesium skarns and Cu-bearing skarns in exodontists.In order to distinguish from Handan-Xingtai type iron deposits,the deposits in Huaibei area are named asQ ianchang type skarn iron-copper deposits.The orebearing horizons are upper Cambrian-low O rdovician,in which the Cambrian iron ores make up 43.39%,copper ores 92.67%and gold ore 100%;the O rdovician iron oresmake up 56.61%and copper ores 7.33%.Basing on the study on geological background of skarniron-copper deposits in Huaibei area,the paper systematically analyzed orecontrolling conditions and metallogenic model for the deposits in Huaibei area,proposed that the contacts between magma intrusion center(belt)and Cambrian strata may be consideredasthemajorore-prospectingtargetsandclearlypointedoutpoor m ineralizations of sills located far away from intrusion center.In addition,the way to recognize magma intrusion center in the area w ith overlying strata was introduced.

iron-copper deposits;ore-controlling conditions;metallogenic model; prospecting target;A nhui province

book=103,ebook=71

P618.2

A

1671-4814(2010)02-103-09

2009-10-13

汪青松(1959～),男,安徽樅陽人,學士學位,高級工程師,長期從事地質礦產物探勘查工作。