寧鎮中段礦化斑巖體的侵位深度及剝蝕程度研究

楊悸熒，劉理湘

(1.南京大學地球科學與工程學院，江蘇 南京 210093;2.江蘇省有色金屬華東地質勘查局，江蘇南京 210007)

0 引言

斑巖銅礦的成礦作用與斑巖體的侵位具有密切的時空與成因聯系。斑巖銅礦的形成主要與淺成、超淺成的中酸性斑巖體關系密切，而成礦元素又在一定侵入體內具垂向分帶性，受一定的溫度、壓力等物理化學條件制約而賦集成礦。因此，研究和判別巖體侵位深度對找礦富有指導意義。另一方面，各斑巖銅礦床形成的深度及部位不一，且每個礦床又有一定的垂向分帶性。由于受到不同程度的剝蝕，使礦床埋藏深度發生變化，有的暴露于地表或近地表，有的則全部被剝蝕，有的未出露而且保留在深部，不同巖體的不同剝蝕程度，將直接影響礦體的形態和保留程度(朱訓等，1983)。因此，剝蝕程度是評價斑巖銅礦找礦前景的重要因素之一。筆者運用多種方法，對寧鎮中段礦化斑巖體的侵位深度及剝蝕程度進行了綜合研究。

1 區域地質概況

寧鎮地區處于揚子準地臺下揚子臺褶束帶揚子坳陷的北東地段(黃崇軻等，2001)，屬淮陽山字型東翼反射弧。本區早中生代以前的準地臺，沉積了一套穩定型沉積建造，主要由淺海相、海陸交互相和陸相的碳酸鹽巖和碎屑巖組成。其間的幾次不同規模和級別的升降運動，表現為沉積旋迴和地層間的平行不整合—整合接觸關系，并形成隆起和沉降(坳陷)，巖漿活動微弱。中三疊世開始，受太平洋板塊運動的影響，華北板塊與揚子板塊碰撞拼合，產生陸內俯沖。強烈的造山作用，使淺部大陸殼變形。在“印支運動”期，受南北向擠壓應力作用，產生了一系列東西向的3個背斜和2個向斜，即“三背二向”褶皺構造。相伴隨的有縱向和橫向2組斷裂構造發育。到“燕山運動”期，由于持續受南北向擠壓作用，使區內已有的“三背二向”褶皺構造緊閉，局部形成倒轉緊閉褶皺。縱向和橫向斷裂進一步發展，形成逆沖－逆掩斷裂和張扭性斷裂。并產生了大規模的巖漿侵入和火山活動，巖漿性質由中性向酸偏堿性演化，形成了鈣堿性巖體。侵入巖與火山巖的同源同期多相分異，構成了本區系列雜巖體的分布。

根據巖漿巖在空間分布上的差異，并結合區域地質背景，大致以方山—小丹陽斷裂和茅山斷裂為界，將寧鎮地區巖漿巖劃分為西(紫金山地區)、中(湯山—鎮江)、東(鎮江—諫壁)3個巖區，侵入巖自西向東，時間漸新并沿酸性方向演變(馬桂琴，1990)。寧鎮中段大部分為中酸性巖體，大多數為I型花崗巖，一部分屬A型花崗巖，少部分屬S型花崗巖(陳小華，2004)。寧鎮中段的巖體，按控巖構造和巖體的空間分布，可劃分為:湯山巖體、美人山巖體、伏牛山巖體、安基山巖體、韓墅巖體(包括盤龍崗、洪水宕、王莊、馬虎山、猴子石、團山等)、新橋巖體、連山—寶華山巖體、丁靶崗巖體、石馬巖體、高資—下蜀巖體和雷巷巖體共11個巖體(圖1)。巖漿巖形成時代主要為燕山晚期，巖漿活動可分早、晚2期，4次侵入。

圖1 寧鎮中段構造格架及主要巖體分布圖

各巖體的巖石類型可以概括為8類:花崗閃長斑巖、石英二長斑巖、二長花崗斑巖，石英閃長巖、花崗閃長巖、石英二長巖、鉀長花崗巖和石英閃長玢巖。各類巖石里特曼指數1＜σ＜2.35，為鈣堿系列，大部分為正常巖類型，少量為鋁過飽和類型(張術根等，2008)。

2 剝蝕程度研究方法及鑒別標志

對寧鎮中段斑巖體剝蝕程度的研究主要有以下5個方面:巖體“蓋層”厚度的恢復;成巖溫度、壓力的計算;蝕變－礦化分帶判別;巖體的頂垂體、捕虜體、析離體及巖脈發育狀況判別;巖石結構、構造特征及其他巖石學、礦物學、地質學等綜合鑒別標志。

2.1 巖體“蓋層”厚度恢復法

侵入體，特別是較大的中酸性巖體，在形成過程中，由于所處的環境不同，反映在巖體面貌上也有所不同，表現在巖相的差異性。通常根據侵入體的形成深度來劃分巖相，如淺成相(0.5～3 km)、中深成相(3～6 km)和深成相(＞6 km)，用以恢復巖體形成時的物理化學條件。確定侵入形成的絕對深度最可靠的方法是以查明侵入體形成時覆在巖體之上的“蓋層”的厚度為依據，但由于原來覆在巖體之上的蓋層不同程度地被剝蝕，要恢復在侵入體形成時的地質剖面，必須事先進行細致的古巖相分析。應用“蓋層”厚度是在寧鎮地區范圍不大，古巖相沉積環境相對穩定的情況下來考慮的。以巖體侵位的最新地層為上限，保留地層為下限，據地質剖面和巖體侵位推算剝蝕程度。寧鎮地區地層厚度，從侏羅系上統火山巖—志留系下統總厚度大于5 986.9～7 614.9 m。

從4個剖面圖(圖2)可看出，背斜軸部剝蝕最老的地層為志留系下統高家邊組砂頁巖，向斜仍有侏羅系火山巖殘留。由于該區巖體的最高侵位為侏羅系中下統砂頁巖，侏羅系上統火山巖為成巖時的蓋層。因此，可按志留系—侏羅系上統的地層厚度估算剝蝕程度。

圖2 寧鎮中段部分巖體及“蓋層”關系剖面圖

其中(圖2A)，石馬巖體和高資巖體，其中心部位均無地層捕虜體，切割最老的地層為志留系高家邊組，顯然自志留系墳頭群至侏羅系上統火山巖已剝蝕，總厚度大于4 807 m，即剝蝕深度大于4 800 m，剝蝕較深。

韓墅巖體侵位于寶巢石背斜和樺亭向斜的軸部，背斜軸部切割最老地層為志留系，向斜軸部切割最老地層為三疊系下統，洪水宕—王莊地段殘留志留系地層;馬虎山—猴子石地段殘留泥盆系地層和志留系地層的頂垂體。由此可知，馬虎山—猴子石一帶剝蝕了石炭系—侏羅系地層，總厚度為4 200 m，洪水宕—王莊一帶剝蝕了泥盆系—侏羅系地層，總厚度為4 600 m。以此方法計算，洪水宕—東培山20剖面圖(圖2D)巖體中有二疊系地層殘留，剝蝕了三疊系至白堊系地層，總厚度為3 800 m。

下蜀—北山水庫剖面中(圖3)的韓墅巖體在向斜軸部仍有侏羅系中下統象山群殘留，而在背斜部位剝蝕了志留系以上地層，總厚度為4 600 m。

圖3 下蜀巖體的西部下蜀和東部高資地質剖面圖

以上可以看出，韓墅巖體各個不同部位的剝蝕程度不同，總的趨勢是西部略淺，東部略深。

下蜀—銅山巖體:從銅山胄王村剖面(圖4)可以看出，巖體侵位于侏羅系地層，背斜軸部志留系中上統墳頭群以上地層已全部剝蝕，總厚度4 807 m，向斜軸部局部殘留二疊系地層，剝蝕厚度為3 877 m。

圖4 銅山、下蜀巖體銅山—胄王山地質剖面圖

從巖體“蓋層”厚度的恢復估算剝蝕深度大致是:高資—下蜀、石馬巖體4 800 m(石馬巖體南部剝蝕較淺3 300 m)，韓墅巖體4 400 m;伏牛山巖體3 400 m;安基山巖體3 200 m;丁耙崗巖體3 500 m，美人山巖體2 000 m以內。總的來說，從西向東剝蝕程度有所增 大，由南向北剝蝕程度加深。

2.2 成巖溫度、壓力計算法

銅(鉬)斑巖的巖漿熔融體溫度為900～1 200℃，二長石析晶溫度為500～800℃，鈉長石、鉀長石和石英三元共結的溫度為600～750℃。大多數斑巖銅(鉬)礦形成的壓力為3 000～6 000 Pa，相當深度為8～25 km(芮宗瑤等，1984)。

利用巖石化學分析資料計算標準礦物投影于Ab-Or-Q三角圖解(圖5)及用溫克勒(1980)的合成花崗巖Ab-Or-Q-H2O系統中壓力和溫度關系圖求得成巖溫度、壓力數值。以1 000 Pa相當于3.3 km的地壓梯度計算，又可得各巖體的成巖深度數據(表1)。

從表1中可看出，該區成巖壓力多數在0.8～1.0 kPa，少數大于1.0 kPa，換算成巖深度大致為2 600～3 300 m，少數在3 300 m以上，基本上屬中淺成—中深成相巖體。

表1 寧鎮中段巖體成巖溫度、壓力、深度表

本方法求得的成巖深度值與巖體蓋層厚度計算的剝蝕深度基本相似。由于地層厚度(尤其是陸相火山巖和碎屑巖)變化的因素未予考慮，所以部分數據2種方法所得差別較大。如2種方法求得的數據下蜀分別為4 620 m和4 800 m，石馬分別為4 800 m和 4 950 m，安基山分別為 2 640 m和3 200 m，伏牛山分別為2 640 m和3 400 m。

2.3 蝕變－礦化分帶判別

根據國內外總結的斑巖銅礦分帶模式(圖6)，淺部帶廣泛發育青盤巖化、水云母伊利石化、石英絹云母化小范圍出露;中部帶各蝕變帶出露齊全，主要為石英—絹云母化帶;深部帶黑云母鉀長石化帶發育，石英絹云母脈和石英脈穿插其中。上述各帶相應出現的成礦元素分帶:淺部帶為 Pb、Zn、Mn、Sr、As帶，其次為 S、Co、As、Fe 帶，中部帶為 Cu、Mo、Ag、Rb帶，深部帶為Mo、Cu帶，核部無異常帶(酈今敖等，1984)。

圖5 寧鎮中段花崗質巖石SiO2-Ab-Or圖解

圖6 斑巖銅礦床蝕變－礦化分帶模式圖

對比寧鎮中段3個礦化地段，猴子石地表為水云母、鈉長石化帶(即泥化帶)，礦化部位在黑云母石英鉀長石化帶，礦化元素上部S、Co質量分數相對較高，黃鐵礦質量分數較多;向中深部Cu、Mo有增 高的趨勢。該區地表應屬淺部帶，深部礦化部位應屬中深部帶。馬虎山地表已見石英絹云母化帶及礦體，石英脈體較為發育，應屬中深部帶。在石英絹云母化部位有銅礦化帶(礦體)及含Ag 0.5～1.5 g/t，Mo大于500 g/t，也僅反映了中部帶的Cu-Mo-Ag礦化組合類型。該區蝕變帶呈現側向分帶特征，北東部抬升，西南側伏，故南西深部可能有較好的礦化。洪水宕蝕變分帶不甚明顯，受裂隙帶或接觸帶附近的巖體蝕變所控制，礦化呈陡傾斜透鏡體，在巖體內蝕變大體顯示淺部帶為綠泥石綠簾石化帶，礦化部位屬碳酸鹽絹云母化帶，基本屬于中淺部帶。從礦化元素垂向分帶性看，地表S、Co高，礦化部位Cu-Mo-Ag組合。從礦化的水平分帶看，老人峰為鉛鋅礦，盤龍崗為黃鐵礦，應屬淺部帶的礦化特征。根據Pb、Zn-S-Cu的分帶特征，在盤龍崗黃鐵礦北，洪水宕西可能礦化保存較好。

2.4 巖體的頂垂體、捕虜體、析離體及巖脈發育狀況判別

巖體頂部是否保存有頂垂體及巖體中圍巖捕虜體和殘留體的多少可作為判別剝蝕程度的一種標志。一般來說，保存較多者其剝蝕程度較淺，保存較少或不存在則剝蝕較深。而析離體較多分布于巖體內，所以析離體多說明剝蝕較深。

從本區巖體的實際情況分析，石馬、高資—下蜀巖體均不存在頂垂體和捕虜體，而析離體卻較多，巖體大面積出露，巖脈發育較少，反映剝蝕較深，但石馬巖體的南緣，有較多三疊系地層捕虜體，說明剝蝕較淺。韓墅、安基山、丁耙崗、伏牛山、美人山等巖體內捕虜體、殘留體、巖脈均較發育，卻少見析離體，在巖體上部還有較大的頂垂體，說明這些巖體剝蝕較淺。

2.5 巖石結構、構造特征及礦物結構狀態判別

成礦巖體的巖石多為斑狀結構。基質又多為顯微花崗結構，少數呈微晶、隱晶或霏細結構，巖石化學成分中氧化系數很高，但一般不超過超淺成相巖體，因此成礦巖體應是在淺成環境下侵位。在國內，中淺成等粒結構的巖體內曾發現斑巖銅礦床的存在(酈今敖等，1982)。

同一產狀的侵入巖，不同部位結構構造亦有差異性。如內部相結晶程度高，為自形—半自形等粒狀或似斑狀結構，原生流動構造不發育;過渡相為中細粒斑狀或中粗粒斑狀，原生流動構造較為發育;邊緣相為細—微粒斑狀，常有較發育的原生構造和大量捕虜體。

由于巖體的各個相帶有不同的結構構造，不同產狀的巖體亦各有不同的結構構造。因此可以利用巖石的結構構造特點來判別剝蝕程度。

下蜀—高資巖體為粗粒結構，反映的是深部相，剝蝕較深。銅山為中細粒似斑狀結構，相對下蜀—高資剝蝕較淺。石馬巖體在石馬—徐灣—石頭崗一帶為中粗粒似斑狀結構，也顯示內部相，剝蝕較深。其南部的韋崗和太陽山—沈家山地區為細粒斑狀—似斑狀結構，韋崗為過渡相，大陽山—沈家山為邊緣相的特征，剝蝕較淺。西起美人山、伏牛山、安基山，東至韓墅、王莊、洪水宕等地均為斑狀結構，基質為微粒(細粒)花崗結構為主，部分具隱晶質結構，有的尚可見氣孔和熔蝕狀斑晶、反應邊等，這些都說明巖體為中淺成相，剝蝕程度較淺。丁耙崗巖體的石龍崗、石墨莊等地，斑晶含量少、粒度細、基質具球嵌、微嵌晶、霏細結構，與某些火山巖面貌極為相似，表明巖漿巖侵入深度較淺，剝蝕也較淺。

為具體了解侵入巖的形成深度，用結晶系數d=V斑/V基(即斑晶與基質體積比值)來表示，d隨巖體形成的深度增 加而增 加，各巖體結晶系數詳見表2。由表2可以看出，石馬、高資、下蜀巖體d值無法計算，為等粒結構，屬深成巖，表明剝蝕較深;洪水宕、猴子石、西銀坑、馬虎山、五積墳等地，d≈1或稍大于1;伏牛山、下鮑亭—東陽、美人山等地，0.5≤d＜0.7，為淺成相，剝蝕較淺;丁耙崗巖體及韓墅巖體南部，d＜0.5，亦為淺成相，剝蝕更淺些。

表2 巖體結晶系數對比表

2.6 巖體剝蝕程度的綜合鑒別

除上述5點分析鑒別外，還可以結合地質產狀、成礦溫度、氧化鐵帽等特征加以鑒別，綜合鑒別標志見表3。

寧鎮地區中生代構造分期及其對成巖成礦的控制明顯(肖志明，1991)，侵入活動主要受近東西向基底斷裂帶的控制，在成巖成礦帶的分布上，展現出比較明顯的縱向分帶性，主要表現在侵入巖體的深度由北向南變淺，巖體剝蝕深度由北往南逐漸變小，成礦溫度由北往南變低，成礦組合以圍繞成巖成礦活動中心由北向南出現礦產分帶性。

3 結論

對寧鎮地區若干地段剝蝕程度的研究及其他綜合標志判別，初步認為寧鎮中段總體上由西向東、由南向北剝蝕程度逐漸加深。每個巖體又受構造、巖相、侵位、古地理等因素影響，剝蝕又有差異。寧鎮中段中、西部基本屬于中淺剝蝕程度，一般2～3 km，礦化蝕變部位保存尚好，剝蝕較淺，深部有礦體(礦化)發育，找礦應以寧鎮中段中—西部剝蝕相對較淺處探索。

表3 寧鎮中段巖體剝蝕程度綜合鑒定表

通過寧鎮中段若干地段多種方法綜合分析巖體的剝蝕程度，該區西部湯山、美人山、連山—寶華山及南部的伏牛山、安基山及丁耙崗為淺剝蝕;中部韓墅巖體為中—淺剝蝕，剝蝕深度2～3 km;北部下蜀—高資巖體及東部的石馬巖體均為深剝蝕，剝蝕深度4～5 km，部分大于5 km。

具體礦化地段，從蝕變分帶、結晶系數、捕虜體發育情況、壓力推算及其他地質特征綜合分析，洪水宕地區位于中—淺部帶，猴子石為淺部帶，馬虎山為中部帶。據此推測這3個地段深部可能有礦化(礦體)發育。

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