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南秦嶺柞山地區銅礦成礦類型、成礦規律及找礦預測

2012-02-02 10:14:06張西社
地質與勘探 2012年4期
關鍵詞:成礦

張西社

(西北有色地質勘查局七一三總隊,陜西商洛 726000)

南秦嶺柞山地區地質構造演化歷史漫長,成礦地質條件優越,礦產資源豐富,是秦嶺地區重要的貴、多金屬礦集區之一。該地區找礦成果最為顯著的時期為20世紀60~80年代,在這一時期發現和勘探的礦床有大西溝-銀洞子大型鐵銀銅多金屬礦床、黑溝中型鐵銀鉛多金屬礦床、桐木溝中型鋅礦床、小河口小型銅礦床、穆家莊中型銅礦床等,基本屬于噴流沉積型和沉積-改造層控型。在之后的二、三十年來,柞山地區的找礦處于徘徊不前的局面。最近幾年來,西北有色地質勘查局在斑巖型銅礦成礦理論的指導下,大膽論證,勇于實踐,在該地區冷水溝、池溝、色河鋪等地投入較多的地、物、化、遙綜合找礦工作,在斑巖型-爆破角礫巖型銅(鉬、金)礦的找礦上,獲得了新的發現和重要進展。本文對柞山地區銅礦成礦類型進行了認真的總結,仔細分析了銅礦在時間上、空間上和物質成分上的演化規律,對銅礦找礦靶區進行了預測,目的在于為銅礦找礦取得重大突破,起到積極的推動作用。

1 區域成礦地質背景

陜西柞山地區位于秦嶺復合型造山帶(張國偉等,2001)之南秦嶺海西-印支褶皺帶東段,主體夾持于華北板塊與揚子板塊的縫合線-商丹斷裂與鳳鎮-山陽大斷裂之間(圖1)。其西起柞水縣,東到山陽縣,面積約3000km2(圖2)。

區內出露地層主要為中-上泥盆統。由下至上為:牛耳川組(D2n)、池溝組(D2c)、青石埡組(D2q)、下東溝組(D2x)和桐峪寺組(D3t),區南為云鎮組(D3y)。巖性為一套淺變質海相細碎屑巖-碳酸鹽巖建造,沉積韻律層發育。其中的青石埡組(D2q)是南秦嶺柞山地區泥盆系熱水噴流沉積型和層控型鐵、銀、銅、鋅等多金屬礦的主要賦礦層位,池溝組(D2c)、下東溝組(D2x)、桐峪寺組(D3t)、云鎮組(D3y)是區域與中酸性小巖體有關的斑巖型-震裂巖型-矽卡巖型銅、鉬、鐵礦的近(賦)礦圍巖。

近東西向紅巖寺-黑山街復式向斜、鳳鎮-山陽大斷裂、云鎮-冷水溝-牛耳川復背斜構成區域構造主體。柞山地區實際上為紅巖寺-黑山街復式向斜之南翼,云鎮-冷水溝-牛耳川復背斜北翼。鳳鎮-山陽大斷裂橫貫全區并出界。平行的次級斷裂、褶皺構造及近南北向的隱伏斷裂發育,對地質構造的演化和各種礦產的形成起明顯的控制和改造作用。

區域巖漿活動頻繁,可分為新元古代、早古生代、早中生代、晚中生代4個階段。新元古代主要形成迷魂陣石英閃長巖(846.7Ma,劉仁燕等,2011)和冷水溝閃長巖、斜長花崗巖(680±9~718±4Ma,牛寶貴等,2006;謝桂青,2011)、小磨嶺宋家屋場蝕變輝綠(長)巖體(864.4±4Ma,劉仁燕等,2011)、李家砭輝綠-輝長巖等。早古生代主要形成板板山堿性花崗巖(519Ma、412Ma,盧欣祥等,2001)等。早中生代主要形成的巖體有柞水花崗巖體(224.8Ma,弓虎軍等,2009)、曹坪花崗巖體(216.9~224Ma,尚瑞鈞等,1988;張宗清等,2006;弓虎軍等,2009)、沙河灣花崗巖體(205~213.8Ma,張宗清等,2006;張成立等,2008)等大巖基。晚中生代沿鳳鎮-山陽大斷裂及兩側形成中 -酸性小斑巖體群(140~148Ma,牛寶貴等,2006;謝桂青,2011),根據其與鳳鎮-山陽大斷裂的空間關系和成礦特點,可分為北、南兩個巖帶,北巖帶即袁家溝-小河口-園子街-下官坊斑巖帶,南巖帶即冷水溝-雙元溝-池溝斑巖帶。單個小巖體呈巖株、巖枝、巖瘤、巖脈或不規則狀產出,與Cu、Mo、Au、Fe礦關系密切。

本區成礦類型有兩大類,即(1)海底熱水沉積-(弱)改造層控型Fe-重晶石-Pb-Ag-Cu-Zn-Au礦,主要產于中泥盆統青石埡組(D2q)地層中,典型礦床(點)自西向東有大西溝大型菱(磁)鐵礦床、銀洞子大型(鉛銅)銀礦床、張家坪銅礦點、穆家莊銅礦床、黑溝中型鉛銀菱(磁)鐵礦床、桐木溝中型鋅礦床等;(2)與中酸性小斑巖體有關的斑巖型-矽卡巖型Cu-Mo-Au-Fe-Ag礦,如冷水溝銅(金)礦點、池溝斑巖型銅鉬金(銀)礦點等。

2 不同類型銅礦成礦特征

柞山地區以銅礦為主劃分的銅礦成礦類型有:熱鹵水噴流沉積型銅(銀鉛)礦、沉積-改造層控型銅礦、熱液脈型銅(鎳)礦、矽卡巖型銅(鐵)礦、震裂巖型銅礦、斑巖型銅(鉬、金)礦等6種類型(表1)。各類型成礦特征如下。

2.1 熱鹵水噴流沉積型銅(銀鉛)礦

該類礦床以大西溝-銀洞子鐵鉛銀多金屬礦田為代表。銅礦與鐵礦、鉛鋅礦異體共生。銅礦體分布于大西溝7號菱鐵礦上盤及銀洞子13號銀鉛銅鋅礦體61~85線以及7~13線的西銅礦段。銅礦體呈層狀、似層狀、多層狀產出。單體長10~655m,厚0.65~16.61m,品位Cu 0.29%~2.11%,并伴生有銀。銅礦石以浸染狀、條帶狀構造為主。金屬礦物為黃銅礦、磁鐵礦、菱鐵礦、黝銅礦,脈石礦物為重晶石、鈉長石、方解石、石英等。已探獲金屬Cu 7.8萬t,其儲量居柞山地區所有銅礦床儲量之冠。

表1 柞山地區銅礦成礦類型Table 1 Copper mineralization types in the Zhashan area

該類型銅礦受中泥盆世柞山斷陷盆地中的次級滯流洼地控制,產于青石埡組(D2q)中,層-相-位控礦特征明顯。成礦物質來源于下伏基底,由海底熱水噴溢作用形成(祁思敬,1999;方維萱,2001),為本區最重要的銅礦成礦類型之一。

2.2 沉積-改造層控型銅礦

該類型以穆家莊銅礦床為例。穆家莊銅礦賦存于中泥盆統青石埡組(D2q)粉砂質白云巖、白云質砂巖、白云質粉砂質千枚巖及其上、下巖性段中。已發現近東西向相互平行的3個礦帶和9個銅礦體,礦帶長250~2160m,寬1~45m。礦體呈似層狀、脈狀、透鏡狀,微穿層產出,總體北傾,傾角60°~80°。主礦帶為Ⅲ號帶,主礦體為其中的Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅲ-3礦體,其長88~210m,厚4.79~14.49m,平均品位Cu 0.52% ~1.68%。其它次要礦體長40~680m,寬1.38~2.98m,品位Cu 0.4% ~2.01%。礦石礦物成分簡單,金屬礦物以黃銅礦、黃鐵礦為主,其次為磁黃鐵礦、斑銅礦等,氧化礦物以孔雀石、藍銅礦、褐鐵礦為主,脈石礦物為鐵白云石、石英、方解石等。礦石結構主要為自形-它形晶粒狀結構、交代熔蝕結構、交代殘余結構、交代假象結構及膠體結構。礦石構造有條帶-條紋狀構造,沉積和交代形成的浸染狀構造、團塊狀構造、角礫狀構造等。圍巖蝕變為硅化、黑云母化、鐵白云石化、黃鐵礦化、綠泥石化等。

中泥盆統青石埡組Cu豐度為64×10-6~130 ×10-6,穆家莊地區該層中Cu含量為30×10-6~120×10-6,是其它地層Cu豐度的1.7~2.6倍,應屬泥盆紀噴流沉積形成的礦源層。該類型銅礦受層位、北西西向金井河-胡家溝背斜近軸部的劈理、片理化破碎帶的雙重控制。斷裂帶的產狀和形態控制著銅礦體的厚度和貧富,如39、47線及北川溝地段151線,在破碎帶由緩變陡處礦體突然膨大變富,而在破碎帶變窄處礦體明顯減薄或趨于尖滅(圖3)。

屬于此類型的銅礦點還有肖臺銅礦點和張家坪銅礦點等。

圖3 穆家莊銅礦區39線剖面示意圖Fig.3 Geological cross section along prospecting line No.39 in the Mujiazhuang copper deposit areaQ-第四系坡積物;Sp-粉砂質千枚巖夾薄層結晶灰巖及泥質白云巖;Ds-白云質粉砂巖、粉砂質白云巖及絹云千枚巖; Cu-銅礦體;F3-容礦斷裂;1-坑道及標高Q-Quaternary slopewash;Sp-silty phyllite containing thin crystalline limestone and argillaceous dolomite;Ds-dolomitic siltstone,silty dolomite and sericite sandstone;Cu-copper ore body;F3-ore-bearing fault;1-tunnel and elevation

2.3 斑巖型銅(鉬、金)礦

緊貼鳳鎮-山陽大斷裂南、北兩側,燕山期中酸性小巖體成帶成群產出。伴隨巖漿活動,形成了與之有關的斑巖型銅(鉬、金)礦。以池溝銅礦點和冷水溝銅礦點為例說明之。

圖4 池溝地區地質地球化學綜合圖Fig.4 Map showing geological and geochemical characteristics of the Chigou area1-第四系沖、坡積物;2-鈣質粉砂質板巖、黑云母粉砂質板巖夾泥質大理巖,底部角巖化巖石;3-條帶狀粉砂質板巖、石英黑云母角巖、透輝石角巖;4-透輝石角巖、黑云母石英角巖夾矽卡巖;5-石英砂巖、粉砂質板巖、黑云母石英角巖;6-石英砂巖夾粉砂質板巖;7-黑云母二長花崗巖;8-石英閃長巖;9-石英閃長玢巖;10-銅、金礦體及編號;11-實、推測斷層;12-見鉬鉆孔;13-見銅鉆孔;14-銅次生暈異常及編號;15-金次生暈異常;16-銀次生暈異常;17-鉬次生暈異常;18-銅、鉬、金集區1-Quaternary sediments;2-calcareous-silty slate,biotite silty slate containing shaly marble,with the bottom hornfel rock;3-stripped silty slate,quartz biotite hornfel and diopside hornstone;4-diopside hornstone.Biotite quartz hornfel interbedded with skarn;5-quartz sand,silty slate,biotite quartz hornstone;6-quartz sandstone interbedded with silty slate;7-biotite monzogranite;8-quartz diorite;9-quartz diorite porphyry;10-copper and gold ore bodies and number;11-measured and inferred fault;12-drilling hole intersected with Mo;13-drilling hole intersected with copper;14-copper secondary halo anomalies and number;15-gold secondary halo anomalies;16-silver secondary halo anomalies;17-Mo secondary halo anomalies;18-copper,molybdenum and gold concentration area

池溝銅鉬(金)礦點(圖4):成礦主巖為二長花崗斑巖,次為石英閃長(玢)巖。巖體出露面積僅0.007~0.12km2。巖體呈巖株、巖枝等屬淺成-超淺成相中酸性巖漿巖(張本仁等,1989)。巖體性質為高鉀鈣堿性系列,屬I型花崗巖。圍繞巖體出現鉀硅酸鹽化、絹英巖化、青磐巖化、角巖化等面型蝕變和矽卡巖化線型蝕變。在Ⅰ號巖體北側,二長花崗斑巖體內及旁側圍巖黑云母角巖中,按鉬邊界品位0.03%圈礦,在鉆孔中可圈出12~36個單礦體,厚度0.44~36m。在Ⅲ、Ⅳ號巖體分布地段,若按銅邊界品位0.1%,可圈出兩個銅礦體,均屬隱伏礦。Cu1礦體長大于150m,厚37.21~38.86m,礦體呈透鏡狀。Cu2礦體長大于350m,厚36.4~265.18m,礦體呈大透鏡狀、似板狀。兩銅礦體在剖面上斜列產出。黃銅礦、輝鉬礦在礦石中呈浸染狀、細脈狀分布。成礦與成巖年齡一致,為燕山期(147.1~148.3Ma,謝桂青①,2011)。在遠離主巖體的白沙溝地段透輝石角巖中已發現5條金礦體,單體長數十至170m,寬10cm~3.4m,其受構造蝕變帶控制。空間上,在同一礦床內Cu、Mo、Au礦三位一體。

冷水溝銅(金)礦點:該礦點為一雜巖體。侵入巖類型有新元古代閃長巖、鈉長巖、斜長花崗巖和晚中生代的花崗閃長斑巖、花崗斑巖。成礦期為燕山期(145.6~150Ma,謝桂青①,2011)。成礦母巖為花崗閃長斑巖和花崗斑巖(圖 4),其出露面積0.06km2~0.17km2,出露形態為極不規則的瘤狀、叉枝狀和似啞鈴狀等。蝕變主要為鉀化、絹英巖化、矽卡巖化、角巖化及高嶺土化,多發育于巖體內、外接觸帶附近。圍繞斑巖體存在鉀化、硅化、絹英巖化分帶現象。金屬礦化有黃鐵礦化、磁黃鐵礦化、黃銅礦化、輝鉬礦化及零星的方鉛礦化等。容礦巖石為斑巖體的圍巖斜長角閃巖、斜長花崗巖、鈉長巖等。已圈出銅礦體十余個,單體長20~350m,厚0.4~33m,品位Cu 0.34%~1.70%。礦體群在綜合剖面構成盛開的“花朵狀”形態(圖4)。

另外在冷水溝雜巖體的南外圍南溝地段新元古代斜長角閃巖中發現構造蝕變巖型金(銀)礦體12條,單體長一般50~200m,寬0.n m,品位Au 1.96 ×10-9~3.63×10-9。金礦體受斷裂破碎帶、節理、裂隙控制,不同方向的礦體可分段產出,也可在同一地段同時出現。金礦化與硅化關系密切。在徐家灣地段的石英脈中還發現有少量團塊狀方鉛礦化。

斑巖型銅礦的成礦年齡與斑巖成巖年齡一致,均為燕山期。可見成礦是構造-巖漿巖活動的產物(張銀龍,2002)。

圖5 冷水溝銅礦點地質礦產綜合剖面圖Fig.5 Geology and mineral composite profile of the Lengshuigou copper occurrence1-古道嶺組;2-斜長角閃巖;3-鈉長巖;4-斜長花崗巖;5-花崗閃長斑巖;6-花崗斑巖;7-石英閃長巖;8-鈣矽卡巖;9-銅礦帶;10-竣工孔1-Gudaoling Group;2-amphibolite;3-albite rock;4-granite aplite;5-granodiorite porphyry;6-granite porphyry;7-quartz diorite;8-calcium skarn; 9-copper belt;10-completed hole

該類型的銅礦點還有雙元溝、土地溝銅(金)礦點等。

2.4 矽卡巖型銅(鐵)礦

在鳳鎮-山陽斷裂北12~15km的范圍內,呈近東西向展布著一條長28km,寬3km的串珠狀小巖體群,即袁家溝-小河口-園子街-下官坊小斑巖體群。侵入巖類型為閃長花崗巖、二長花崗斑巖、石英閃長玢巖等。單個巖體出露面積0.03km2~0.08km2。巖體與圍巖呈侵入或整合接觸關系,巖體與不同巖性的圍巖接觸發生熱變質和熱液交代作用,產生角巖化、矽卡巖化、硅化、高嶺土化及黃鐵礦化、磁鐵礦化、黃銅礦化等。其中矽卡巖化產于巖體與碳酸鹽巖的接觸帶,接觸帶形態為似層狀、港灣狀、波狀、鋸齒狀、枝叉狀等。矽卡巖類型為石榴石矽卡巖、石榴透輝石矽卡巖、透輝石矽卡巖,與銅、鐵礦化關系密切。小河口地區矽卡巖型(鐵)銅礦床屬典型的熱液交代礦床。其已勘探和開采的銅礦體有27個,單體長50~265m,寬0.7~2.85m,斜深135~350m。礦體呈似層狀、扁豆狀及透鏡狀,產狀與接觸帶產狀一致。礦石類型為含銅磁鐵礦石、含銅黃鐵礦石、含銅鉬硫化物礦石、含銅磁黃鐵礦石、黝銅礦石等。Cu平均品位1.63%。其它地區如園子街、下官坊、冷水溝、池溝也有矽卡巖型銅礦存在,但規模不大,前景有限。

2.5 震裂巖型銅礦

在柞山盆地南部鳳鎮-山陽大斷裂近南側,沿近東西向的云鎮-冷水溝-牛耳川復背斜核部存在一條隱爆角礫巖帶。隱爆角礫巖體成帶成群,呈串珠狀產出于上泥盆統云鎮組(D3y)碎屑巖夾碳酸鹽巖中。從西往東,依次有鎮安縣黃石板溝、鎮安縣仵峪溝、柞水縣寬坪小西溝、水滴溝、冷水溝到山陽縣竹園溝、色河鋪等多處隱爆角礫巖體群。這些隱爆角礫巖規模較小,一般呈不規則狀或脈狀,與正常圍巖呈明顯的侵入接觸關系。隱爆角礫巖一般由熔漿質角礫巖和混合質角礫巖組成,色河鋪地區還發現有大面積震裂巖。三者空間上密切共存,從內向外有一定的分帶性,界線不清,相互過渡。熔漿質角礫巖的角礫由巖漿巖角礫和少量的地層圍巖角礫組成,填隙物為巖漿巖的礦物晶屑和很少量熱液組份。混合質角礫巖的角礫由地層圍巖角礫和少量巖漿巖角礫組成,填隙物為巖漿巖的礦物晶屑和很少量的熱液組份,與地層為明顯的侵入接觸關系。震裂巖則由震裂的地層圍巖和充填于裂隙中的含礦熱液脈體組成。

熔漿質角礫巖蝕變不發育,與礦化關系不密切,混合質角礫巖常見有鈉化、硅化、碳酸鹽化等,與銅礦化關系較密切,色河鋪震裂巖具黃鐵礦化、碳酸鹽化、硅化、鏡鐵礦石英鐵白云石化、黃銅礦化、藍銅礦化等,與銅礦化關系極為密切,目前已在其中發現方向不同的3條銅礦帶和多條銅礦體。單礦體長數十米至數百米,寬0.n~n m,品位Cu 0.2%~0.5%。不同方向的礦體分別在不同的地段產出,同一方向的礦體在平面上往往具平行的雁列式分布的特點。個別地段也有零星高品位的Au顯示。色河鋪銅礦點目前尚處于進一步的勘查之中。

2.6 熱液脈型銅(鎳)礦

該類型僅見于鳳鎮-山陽斷裂北側的萬丈溝銅礦點。礦點內出露中泥盆統牛耳川組變細砂巖、板巖,并發育石英鈉長巖。礦化帶賦存于次級斷裂帶中,鐵碳酸鹽化、黃鐵礦化、蛇紋石化強烈。礦化元素為Cu、Au、Ni、Co等,主要礦物組合為黃銅礦、黃鐵礦、砷鎳礦、鎳華,礦石構造為細脈狀、浸染狀、塊狀等。礦化帶長大于2000m,寬數十米,品位 Cu 0.17% ~3.95%。含Au 0.1×10-6~0.4×10-6、含Ni最高16.14%。該礦點處于大斷裂附近,距加里東期李家砭輝長巖5km,分析認為銅鎳礦可能是該基性雜巖體中之成礦元素經后期構造-巖漿熱液活化再就位的結果。目前該礦點還沒有發現工業礦體。

3 銅礦成礦規律

柞山地區晚古生代為南秦嶺裂陷槽內的二級沉積盆地,它是在早古生代殘余洋盆基礎上發展形成的。盆地的邊界和內部結構受近東西向的鳳鎮-山陽同生斷裂和近東西向、近南北向的次級隱伏同生斷裂所控制(楊志華,1991;湯正剛,1995;楊志華,1997)。鳳鎮-山陽同生斷裂控制了盆地的南界,不同方向的次級同生斷裂構成了經緯相交(陳松嶺等,1995)的網狀構造骨架。盆地基底同生斷裂的差異性升降又將柞山盆地進一步分隔為隆、洼相間,大小及深淺不一的多個三級水下成礦洼地,自西向東有大西溝-銀洞子洼地、張家坪-穆家莊-肖臺洼地、小河口-黑溝洼地、桐木溝洼地等。穆家莊同生海底蝕變巖—黑云方柱石巖(薛春紀等,1992)的存在表明其屬熱水洼地。這些洼地均處于同生斷裂的旁側。區域航磁和重力顯示柞山地區總體上為高重低磁場,屬地幔局部上隆的熱點區。同生斷裂是連接深部基底和盆地的通道。柞山盆地的基底為北秦嶺構造帶丹鳳群變質火山巖系(劉平,1998),盆地周緣北側為北秦嶺褶皺山系,西側為佛坪古陸、小磨嶺微古隆起,東側為陡嶺古隆起,南側為武當、牛山、平利等古隆起(圖1)。盆緣隆起的蝕源區為洼地提供了豐富的沉積物(胡寧等,2001)和部分金屬元素,洼地在接受正常沉積期間,盆地基底熱流體異常活躍,在盆地下方形成噴流和冷、熱水的對流循環。物質的不斷上涌和交換,使得大量的鉛、鋅、銅、金、銀、鋇、鐵等成礦物質進入上述洼地發生沉淀。由于熱水噴流作用具有時間上的持續性、強度上的振蕩性和成分上的繼承性,因此在牛耳川組(D2n)、池溝組(D2c)、青石埡組(D2q)和桐峪寺組(D3t)中均不同程度地出現了含礦熱水噴流沉積巖夾層、多金屬礦層或礦源層,甚至出現同沉積斷裂礫巖層(端木合順,2000)。礦體呈層狀、似層狀整合產出,礦石為條紋-條帶狀構造,含礦層底板存在熱液蝕變而上盤卻無。此類典型礦床有大西溝、銀洞子熱鹵水噴流沉積型銅多金屬礦。這一時期肖臺、穆家莊、張家坪一帶只形成銅的礦坯,尚未達到工業富集。區域上大西溝、銀洞子、穆家莊、黑溝、桐木溝海底熱水沉積型Fe-重晶石-Pb-Ag-Cu-Zn-Au礦床成近東西向帶狀展布,集中分布于鳳鎮-山陽大斷裂北盤距之4~13km的范圍內,各礦床間距20km±。該類型銅礦與沉積-構造、巖漿改造型銅礦床(點)呈“⊥”字形集中分布于柞山地區的西部。穆家莊銅礦床位于該“⊥”字形的交匯部位,其與北側的張家坪銅礦點、南側的肖臺銅礦點構成NNE向的銅礦帶,與銀洞子銅多金屬礦則構成近東西向的銅礦帶。這種棋盤格子式分布特點顯然是受不同方向同生斷裂的結點控制。

海西末期-印支期,受南北向擠壓力的作用,柞山盆地發生褶皺回返,并沿商丹斷裂產生大規模的中酸性巖漿活動,形成了以柞水、曹坪、沙河灣為主體的印支期閃長巖、花崗巖巖基。在巖體外接觸帶形成了寬數十米到千余米不等的堇青石-黑云母角巖化帶。在柞水巖體與青石埡組(D2q)噴流含礦層接觸的部位形成了熱接觸變質銅礦化作用。目前僅發現蜜蜂溝銅礦點,找礦前景不大。

燕山期柞山地區進入了陸內造山階段,近東西向的鳳鎮-山陽大斷裂及近南北向的隱伏基底斷裂再次復活,導致了一系列平行的次級斷裂形成。大斷裂溝通了深部巖漿房,從而發生了大規模的中-酸性巖漿的被動侵入、演化分異和冷卻就位。這次巖漿活動主要發生在鳳鎮-山陽大斷裂近南側和北側(上盤)0~15km的范圍內,大致構成北部的袁家溝-小河口-園子街-下官坊斑巖帶和南部的冷水溝-雙元溝-池溝斑巖帶。在北帶由于巖漿與下東溝組(D2x)、桐峪寺組(D3t)泥質和碳酸鹽巖接觸而發生了大規模的角巖化、矽卡巖化蝕變,并形成了與中酸性斑巖有關的矽卡巖型銅(鐵、金)礦,南帶則侵入于牛耳川組(D2n)、龍洞溝組(D2l)和云鎮組(D2y)而形成了斑巖型銅鉬礦及由巖漿隱爆作用而形成的震裂巖型銅礦。矽卡巖型銅礦床(點)有小河口銅礦床、園子街銅礦點、下官坊銅礦點等,規模均不大,找礦前景有限。近年來在池溝和冷水溝地區的地質勘查工作均取得較大進展,在冷水溝洋芋溝礦帶上發現了厚大的低品位銅礦體,在池溝鉆探也發現了厚百米的低品位銅礦體和數十米厚的鉬礦體,在色河鋪發現了震裂巖型銅礦體。柞山地區斑巖型礦床的成礦母巖為深源高侵位的侵入體(羅德正,1995),屬高鉀鈣堿性Ⅰ型中酸性斑巖。主巖中一般不出現銅礦化,銅礦體主要產于斑巖體與圍巖的接觸帶或旁側圍巖中,礦化對圍巖沒有選擇性。銅、鉬礦化分段產出,有一定的分帶性(張西社等,2011)(圖4,6)。從巖體→圍巖,金屬礦化分帶為:內帶Mo(Cu)礦→中帶Cu(Mo)礦→外帶Au(Ag、Cu),并伴有W、Pb、Zn、Co、Ni、S、Ga等組份。銅礦體在剖面上具平行的斜列式產出特點。應注意的是由于南北向應力的強烈擠壓,地層在發生逆沖推覆、走滑剪切和巖漿活動等動熱變質和巖漿熱液流體的共同作用下,中-上泥盆統原始礦源層、礦坯中的銅礦質發生活化、遷移,在礦源層附近的構造劈理化、片理化、破碎帶中形成了沉積-構造、巖漿改造型銅礦,如穆家莊銅礦床、張家坪銅礦點、肖臺銅礦等。這類礦床(點)的礦石甚至還保持有沉積期成礦的特點。由于最終成礦期為燕山期,所以斷裂控礦特征明顯,局部甚至形成塊狀黃銅礦。這類礦床位于柞山地區中偏西部,雖然地表未見有巖漿巖出露,但伴有明顯的航磁異常,暗示深部可能存在隱伏巖體。沉積-改造型銅礦呈NNE向展布,形成肖臺-穆家莊-張家坪銅礦帶。

總之,柞山地區銅礦受沉積洼地、近東西向的鳳鎮-山陽大斷裂、隱伏的近南北向基底斷裂或中酸性斑巖體的控制,但主導因素是鳳鎮-山陽大斷裂的多期活動。礦床(點)總體上沿鳳鎮-山陽大斷裂兩側產出,形成棋盤格子式的定位格局。礦床類型多種多樣,不同類型銅礦床(點)的產出位置分區性明顯,西部為熱水噴流沉積型銅礦的產出區,中偏西部為沉積-改造型銅礦的產出區,東偏北部為矽卡巖型銅礦的產出區,東偏南部則為斑巖型、震裂巖型銅礦的產出區。含礦建造多樣,有噴流巖、巖漿巖、變質巖、蝕變巖、隱爆巖、震裂巖、地層圍巖等。成礦期有海西期、印支期和燕山期,但以海西期和燕山期為主。有的為單期成礦,有的則為多期成礦。有的為同生成礦,有的為后生成礦。有的形成獨立銅礦體,有的則形成共(伴)生礦體。

圖6 池溝地區B-B'-B″剖面圖Fig.6 Geological profile B-B'-B"in the Chigou area1-第四系殘、坡積物;2-條帶狀透輝石角巖夾黑云母角巖、矽卡巖;3-黑云母二長花崗巖;4-石英閃長(玢)巖;5-構造破碎帶;6-鉬礦化體;7-銅礦化體;8-實推測斷層;9-實推測地質界線;10-鉆孔;11-巖體編號1-Quaternary residues and slope wash;2-banded biotite hornfels clip of diopside and skarn;3-black mica adamellite;4-quartz diorite (porphyrite)rocks;5-structural fractured belt;6-molybdenum ore body;7-copper ore body;8-measured and inferred fault;9-measured and inferred geological boundary;10-drilling hole;11-rock mass number

4 找礦靶區預測

根據柞山地區地質、物探、化探異常及銅礦成礦規律,綜合考慮成礦條件的有利程度、預測依據的充分程度、礦化強度、資源潛力大小和以往工作程度等因素進行找礦靶區的預測。

4.1 預測原則

(1)A類找礦靶區:成礦地質條件十分有利,物化探異常顯示良好,已有很好的成礦事實,資源潛力很大,以往工作程度高,近期投入勘查最有可能獲得找礦突破的地區。

(2)B類找礦靶區:成礦地質條件有利,物化探異常顯示較好,已有較好的成礦事實,資源潛力較大,以往工作程度較高,近期投入勘查很有可能取得找礦進展的地區。

本次確定找礦靶區的預測理論為:異常致礦理論、相似類比理論、就礦找礦理論、成礦專屬理論等。

按照上述找礦靶區的預測原則和預測理論,在柞山地區初步確定了5個找礦靶區(圖7),即A類找礦靶區3處、B類找礦靶區2處,分別是:A1-柞水縣銀洞子礦床深部、A2-柞水縣冷水溝銅礦點、A3-山陽縣池溝銅礦點、B1-柞水縣張家坪銅礦點、B2-山陽縣色河鋪銅礦點。

4.2 預測方法

4.2.1 A類找礦靶區

(1)A1-柞水縣銀洞子礦床深部

①預測范圍

略,面積約28km2。

②預測要點

銀洞子銀多金屬礦床19世紀80年代初期結束勘探,礦床達大型規模。從大西溝到銀洞子,礦體具有明顯的分帶特征,走向上從西向東為Fe→Cu→Ag、Pb(Zn)→Ag、Cu→Pb,垂向上呈多層性,由下而上為Cu、Ag→Ag、Pb→Pb→Fe。同時又明顯受巖性、巖相控制,鐵白云質灰巖與炭質綠泥絹云母千枚巖組合賦存銀鉛(鋅)礦體,當重晶石或似碧玉巖增多時出現銅或銅銀礦體。

1992~1993年,按照噴流沉積成礦模式,作者單位對礦區北部馬耳峽地段進行深部鉆孔驗證找礦,并聯合中南工業學大用CSAMT法對控礦盆地進行系統探測,結果在馬耳峽深部見到了13號主(銀銅)礦體延伸,同時證實含礦層位向北傾角變緩并有上翹趨勢。在距北部探礦工程1000~1400m處即57線北部,與13號礦層延展一致的CSAMT視電阻率異常曲線突然陷落成“凹斗”狀,推測此凹斗部位可能為熱水噴溢口。在噴口附近可能存在網脈狀、塊狀富厚銅(銀)礦體。根據CSAMT測深結果,在礦田北部視電阻率2000Ω·m范圍內,對可能存在的礦體以已知礦體平均厚度、品位估算資源量為Cu 172萬t、Ag 2457t、Pb 560萬t(李豐收,1994)。資源潛力巨大。

③找礦思路

以噴流沉積礦床成礦理論和就礦找礦理論為指導,充分總結大西溝-銀洞子礦田的成礦規律,通過遙感及重力測量對礦田深層次的構造格架進行把控,構建礦田的巖相古地理模型和成礦模式,采用大地音頻電磁法、瞬變電磁測深法對原CSAMT視電阻率凹斗異常進行印證,一旦證實物探異常存在,就要不失時機,大膽探索。主攻類型為噴流沉積型銅多金屬礦。主要找礦手段為大比例尺遙感+物探(重力、CSAMT、TEM)+鉆探。

(2)A2-山陽縣池溝銅礦點

①預測范圍

略,面積約9.3km2。

②預測要點

池溝銅礦點位于鳳鎮-山陽多期次活動的深大斷裂北側,點內燕山期中-酸性巖漿成NNE向串珠狀分布。巖體受大斷裂上盤的次級近東西向斷裂和NNE向隱伏基底斷裂聯合控制。侵入巖巖性為黑云母二長花崗巖和石英玢巖。此點具明顯的地面高精度磁異常和分散流異常,圍繞Ⅰ號酸性巖體存在鉀化、絹云巖化、青磐巖化蝕變分帶現象,相應的由內到外,依次出現Mo、Cu(Ag)→Mo、Cu、Bi(Ag)→Pb、Zn、Au、As、Ag、Sb的化探異常元素的環帶及Mo (Cu)→Cu(Mo)→Au(Ag)的礦化分帶現象,銅礦化與鉬礦化若即若離,銅礦體和鉬礦體同空間但不同體,為異體共生礦。因此該銅鉬礦屬斑巖型(寧奇生等,1979;芮宗瑤等,1984)無疑。目前已在Ⅰ號主巖及北側發現厚幾十米的鉬礦體和百余米的厚大低品位隱伏銅礦體。在外圍劉家臺和白沙溝一帶也發現有構造蝕變巖型金(銀)礦體存在。這些信息預示著本區具有尋找中-大型斑巖型銅礦的巨大潛力。

通過對該區已有的地物化找礦成果進行分析認為,Ⅰ號巖體西、南外圍應是另一處斑巖型銅礦富集地段,值得進一步驗證。具體依據為:① 在Ⅰ號巖體西、南外圍存在圍繞該巖體分布的5個銅次生暈異常,其中西部一個銅次生暈濃集中心部位經地表兩個槽探揭露,發現了幾十米寬的銅原生暈異常;②地表已在Ⅰ號巖體南側分支部位發現1條近東西向的銅礦化體;③在Ⅰ號巖體西、南外圍存在多個物探激電異常,其異常中心明顯,異常均圍繞該巖體呈環帶狀分布,顯然是對硫化物目標地質體特征的反映;④Ⅰ號巖體西側ZK201鉆孔揭露,Ⅰ號巖體中見鉬礦化,圍巖中已開始出現銅礦化(張西社,2011)(圖6)。

③找礦思路

借鑒國、內外斑巖型銅礦的勘查模式,在池溝眾多的小巖體中首先應識別出成礦主巖和成礦中心,這是勘查工作部署的關鍵。重點應圍繞Ⅰ號主巖開展勘查工作,尤其是Ⅰ號巖體西南外圍。主攻類型為斑巖型銅礦,兼顧斑巖型鉬礦和構造蝕變巖金(銀)礦。主要找礦手段為地質填圖+地質巖石剖面+槽探+物探(激電)+鉆探。由于CSAMT法是以物性的視電阻率差異為前提的,在本區硫化物和含水裂隙廣泛發育的情況下并不適用。

(3)A3-柞水縣冷水溝銅礦點

①預測范圍

略,面積約11.6km2。

②預測要點

冷水溝銅礦點位于鳳鎮-山陽導漿、導礦大斷裂近南側,點內中元古代變基性火山巖、新元古代閃長巖、斜長花崗巖及早白堊世中-酸性巖漿活動十分頻繁,構成復式雜巖體。此點具明顯的航磁異常和銅分散流異常,圍繞斑巖體形成似環狀分布的Mo、Cu、Pb、Au溝系次生暈異常,且從內向外,大致出現Cu(Mo)→Au、Ag(Pb)的礦化分帶現象。目前已發現有斑巖型銅礦和構造蝕變巖型金礦,局部出現矽卡巖型銅礦。就銅礦而言,洋芋溝斑巖型銅礦帶最有可能獲得突破。理由如下:

①洋芋溝銅礦帶為不同巖性(斜長角閃巖、鈉長巖、斜長花崗巖)的接觸帶,是不同物質物理、化學性質差異面,這有利礦液活動和物質沉淀;② 該帶在加里東期就曾發生過熱液交代成礦作用,形成有石榴透輝矽卡巖及較弱的矽卡巖型銅礦化;③近南北向斷裂在此帶多期活動,控制了新元古代和晚中生代巖漿的侵位和豹子溝-洋芋溝近南北向花崗閃長斑巖及斑巖型銅礦的形成。喜山期該斷裂復活使銅礦質進一步富集;④該帶存在南北向銅化探異常;⑤原714隊物探資料反映,該帶在8、1、9勘探線上均存在明顯的激電異常;⑥目前該帶地表已發現長數百米,寬數十米的低品位銅礦。因此該帶找礦潛力很大。

另外應引起注意的洞子溝腦巖瘤狀花崗閃長斑巖及其外圍銅礦的找礦。理由是:① 與脈狀花崗閃長斑巖相比,巖瘤狀巖體空間產出形態對成礦有利;②該花崗閃長斑巖其北、其東為火山(沉積)角礫巖,角礫巖性脆、孔隙度大,有利于礦液活動;③在該斑巖體外側與斜長花崗巖的接觸帶及斜長花崗巖中,斑巖體與火山角礫巖接觸帶均已有發現有銅礦化出現,在TC10槽子中見1條含輝鉬礦脈的石英脈,并有銅、鉬、鉛的原生暈異常顯示。

同樣值得注意的是南溝口地段。該地段存在Ⅲ號地面高精度磁異常,分布面積約1km2。在該異常區內發現3處隱爆角礫巖。通常認為淺部隱爆角礫巖體是深部潛火山巖漿活動的標志,因此隱爆角礫巖體下部極可能存在隱伏斑巖體。該地段東側為洋芋溝銅礦帶,西部存在銅、金組合異常,其近南側存在南溝多條金、銀礦體。綜合分析該地段為一巖漿活動中心,深部可能存在斑巖型銅礦。

③找礦思路

結合國、內外斑巖型銅礦的成礦模式和勘查經驗,重點沿洋芋溝南北向斷裂、不同巖性接觸面追索找礦,尤其注意花崗閃長斑巖或花崗斑巖侵入地段。向南可以控制到Ⅳ號高磁異常區,向北可以延至洞子溝北,以進一步擴大洋芋溝銅礦體的規模。同時兼顧洞子溝腦及南溝口地段銅礦的找礦。主攻類型為斑巖型銅礦,兼顧構造蝕變巖型金銀礦。主要找礦手段為地質填圖+地質巖石剖面+槽探+物探(激電)+鉆探。

4.2.2 B類靶區

(1)B1-柞水縣張家坪銅礦點

①預測范圍

略,面積約7.7km2。

②預測要點

張家坪銅礦點位于鳳鎮-山陽大斷裂北側(上盤)。點內地層為上泥盆統桐峪寺(D3t)組粉砂巖、千枚巖夾碳酸鹽巖。有專家認為該點附近存在一近東西向的同生斷裂。同生斷裂的存在,對形成噴流沉積礦床是至關重要的。調查發現桐峪寺組有順層分布的浸染狀銅礦化存在,說明該組地層也是噴流沉積層。海西-燕山期不同方向斷裂、裂隙的疊加,促使銅礦質向構造部位聚集。點內存在航磁異常和低緩的銅分散流異常。航磁異常可能反映本點存在隱伏巖體。目前已在該點發現有構造控制的多條小的銅礦體,并在民采坑中發現有條帶狀銅礦石和塊狀銅礦石。該銅礦點與穆家莊銅礦床、肖臺銅礦點構成NNE向的噴流沉積-改造層控型銅礦帶。通過進一步的工作,有望發現一中型銅礦床。

③找礦思路

以噴流沉積-改造層控礦床成礦理論為指導,認真總結鄰區穆家莊銅礦床的成礦規律和勘查經驗,注意辨別和尋找熱水沉積巖相。在沿層位找礦的同時,注意在層位和斷裂構造疊加部位尋找富礦體。主攻類型為噴流沉積-構造、巖漿改造層控型銅礦。主要找礦手段為地質填圖+槽探+化探+物探(磁法、激電)+鉆探。

(2)B2-山陽縣色河鋪銅礦點:

①預測范圍

略,面積約4.9km2。

②預測要點:

色河鋪銅礦點位于鳳鎮-山陽大斷裂弧形轉彎部位的南側。東西向主干斷裂與北東向次級斷裂在此交匯。鳳鎮-山陽多期次深切割的大斷裂是區域性導巖斷裂,控制著熔漿的強烈活動和多次上涌,北東向次級斷裂是控巖斷裂,為巖漿在淺部的就位提供了賦存空間,北北東向、北北西向及南北向更次一級的低序次斷裂、裂隙則明顯的控制了近(古)地表隱爆角礫巖及震裂巖中銅礦化帶和銅礦體的形成。本礦點存在銅的分散流異常和次生暈異常。與本地區雙元溝、土地溝隱爆角礫巖區相比較,深部有可能存在斑巖型銅礦化。通過進一步的勘查工作,有望獲得一中型銅礦床。

③找礦思路

以斑巖型和爆破角礫巖-震裂巖型銅礦成礦系列理論為指導,充分總結區域內已有斑巖型、震裂巖型銅礦點的成礦條件、礦化規律和找礦標志。淺部以尋找震裂巖型銅礦為主,積極探索深部存在斑巖型銅礦的可能性。主攻類型為震裂巖型銅礦,兼顧斑巖型銅礦。主要找礦手段為地質填圖+槽探+化探+物探(磁法、激電)+鉆探。

5 結論

南秦嶺柞山地區地質構造演化歷史漫長,成礦地質條件優越,礦產資源豐富,是秦嶺地區重要的貴、多金屬礦集區。柞山地區銅礦成礦類型有熱鹵水噴流沉積型銅(銀鉛)礦、沉積-改造層控型銅礦、斑巖型銅(鉬、金)礦、矽卡巖型銅(鐵)礦、震裂巖型銅礦、熱液脈型銅(鎳)礦等6種類型,其中以熱水噴流型銅礦、斑巖型銅礦、沉積-改造層控型銅礦最具找礦潛力。已知的礦床(點)均沿具導漿、導熱、導流、導礦功能的區域性鳳鎮-山陽大斷裂兩側展布。未來一段時期,柞山地區銅礦找礦的主攻類型應為熱水噴流型銅礦、斑巖型銅礦、沉積-改造層控型銅礦。找礦靶區首推柞水縣銀洞子礦床深部、山陽縣池溝銅礦點、柞水縣冷水溝銅礦點,次為柞水縣張家坪銅礦點、山陽縣色河鋪銅礦點。通過進一步勘查有望取得銅礦找礦的重大突破。

[注釋]

① 謝桂青.2011.陜西省柞山盆地池溝-冷水溝銅鉬礦區的成礦規律和找礦方向研究[R]

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[附中文參考文獻]

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