中條山銅礦峪銅礦區火山巖的地球化學特征及構造背景

周 雄

（湖南新龍礦業有限責任公司,湖南 新邵 422927）

中條山銅礦峪銅礦研究程度較高，上世紀五十至七十年代前人對該礦床的大量研究提出了斑巖型、變質再生礦床和變質火山-噴氣礦床等多種觀點(《中國礦床》編委會，1994)。近十年來，主要對針對礦區地質、礦山及外圍找礦開展了研究。胡永勝[1]對銅礦峪變斑巖型含鉬銅礦床成礦作用進行研究并進行了找礦預測；張佩民[2]利用TM 數據，對礦區外圍和礦區內部進行了找礦預測；郭妮[3]對4號礦體礦床模型進行系統研究，完成礦石儲量估算，并對其深部礦石銅礦物粒度進行了查定。吳國榮[4]等研究銅礦峪銅礦外圍找礦，并提出新的找礦方向。薛克勤[5]、真允慶[6]等還對中條山銅礦帶成礦預測、成礦規律及找礦方向、流體碳氧同位素示蹤進行了研究。

1 區域地質背景

圖1 中條山地區地質略圖（據孫繼源[7]等，1995，略有修改）

中條山銅礦區位于鄂爾多斯地塊與河淮地塊結合帶的南端，銅礦床主要貯存在前寒武系的不同地層中，它們的形成與前寒武紀不同時代的火山活動有密切的聯系，并在區域變質作用過程中受到改造。礦區可劃分為3個構造層：基底為太古代涑水群雜巖，是一套受強烈區域變質、混合巖化和花崗巖化的碎屑巖類和基性火山巖系；中部為元古代優地槽火山沉積建造，為區內主要含礦構造層；上部為古生界蓋層，主要為二疊—石炭系的碎屑沉積巖系和奧陶系—寒武系的碳酸鹽巖系。

中條山銅礦區巖漿活動可分為前絳縣期、絳縣期、中條期、西陽河期和燕山期。主要時代為元古代。以上元古代西陽河期的中基性火山噴發為主，形成了大面積的安山巖、淺成侵入巖（圖1）。銅礦主要集中于中條山北段，與絳縣期、中條期火山活動關系密切。

2 礦區地質特征

銅礦峪銅礦床貯存于下元古界絳縣群頂部的銅礦峪組變質火山巖內，由老到新可分為3個亞組，其中第二亞組為該組地層主體。

第一亞組：變質酸性火山巖，主要為變高鉀流紋巖，由變質酸性流紋巖和流紋質凝灰巖交互組成，夾有石英巖、火山角礫凝灰巖。第二亞組：變中基性火山巖，主要為黑云母片巖及綠泥石片巖,次為角閃石黑云母片巖。第三亞組：變凝灰—半泥質絹云石英片巖。含礦地層主要是第三亞組的下部和中部，96.7%的硫化礦石均產于該亞組下部的絹云石英巖和中部的絹云石英片巖中的變英安斑巖和變石英晶屑凝灰巖中(2005)。銅礦化主要發育在變石英晶屑凝灰巖中，次為變英安斑巖和部分絹云石英巖。礦床圍巖經歷早期石英絹云母化和晚期鈉長石化蝕變，前者主要為在雜巖體中的石英絹云母化，次為綠泥石化和黑云母化；后者主要為鈉長石、石英、白云母、方解石化組合。

黑崖底區地層總體走向北東，片理產狀傾向北西，傾角30°～70°，多在50 左右；密岔溝區地層總體走向北北西，片理傾向南西，傾角50°～60°。

區內經歷了多次區域變形變質作用，地質構造復雜，總體構造線方向為北北東向。在變質巖區，發育早期流變褶皺和韌性剪切構造以及透入性的片理構造。區域性的斷裂構造有中部的西峰山獅了溝大斷裂，延伸100km,走向北北東，傾向南東，斷裂帶寬20～50m;東部的同善一橫河大斷裂，延仲40km,走向北東，傾向北西，斷裂帶寬20～40m。此外，遙感影像地質解譯發現了許多大小不等的環形構造，多發育在兩組不同方向線性構造交匯部位，對銅礦的形成具有一定的控制作用。規模較大的褶皺構造主要有北峪短軸背斜、銅礦峪弧形復向斜、徐茂公殿同斜向斜、南河背斜、馬窯上向斜和后河背斜。褶趨構造對礦床有明顯的控制作用，特別是北峪短軸背斜控制了主要胡蓖型銅礦床的分布(薛克勤等，2005)。

中條山區火山活動主要集中在中太古代涑水期的中、基性火山巖和新太古代絳縣期強烈的富鉀雙峰式火山噴發，以及中元古代大規模的西陽河期安山巖噴溢。侵入巖在不同時代的地層中都有分布。涑水雜巖中分布有較大面積的黑云斜長片麻巖、黑云二長片麻巖和弱變質英云閃長巖、二長花崗巖、鉀長花崗巖以及變質的超基性、基性巖及偉晶巖侵入體，呈巖株、巖床和巖墻狀產出;絳縣群中有變石英斑巖、變花斑輝綠巖、變花斑英安巖、斜長角閃巖和角閃巖侵入；中條群中巖漿侵入活動較弱，見有斜長角閃巖體、花崗巖、花崗閃長巖和角閃巖脈;西陽河期侵入巖主要分布在太古和古元古界老地層中，未經過變質作用改造，巖性有閃長玢巖、輝綠巖和輝長巖，呈巖墻、巖脈和巖床狀產出;中生代侵入巖主要分布在中條山西南段，呈巖株和巖脈狀產出。上述產于不同地層中的不同時代的巖漿活動，都與礦化有不同程度的關系。

銅礦峪銅礦床大規模的礦體有7個，主礦體為5號和4號細脈（浸染型）礦體，都呈透鏡狀、似層狀，基本上與頂底板變基性火山巖圍巖平行產出，礦床成因類型屬斑巖型，礦石量占礦區總量的90%以上。2號礦體屬輝綠巖型，1號和3號礦體屬變鉀質基性火山巖型銅礦。

圖2 火山巖的TAS 圖(Le Bas M J et al,1986)

3 地球化學特征

圖3 火山巖的w(SiO2)-w (K2O)圖（據Le Maitre et al,1989;Richwood,1989）

本次研究重點對礦區范圍內與礦化密切相關的酸性火山巖、火山角礫巖及火山碎斑熔巖進行系統調查，并采集具有代表性的樣品進行分析測試，常量元素測試方法為X 光-熒光光譜法；微量元素和稀土元素測試方法為ICP-MS 方法，委托武漢綜合巖礦測試中心測試。

3.1 主量元素特征

本區火山巖的主量元素分析結果見表1。火山巖SiO2范圍較大，質量分數為47.22%～76.00%，平均為66.21%，具高鉀雙峰式特征；（K2O＋Na2O）含量為3.72%～13.17%，在TAS 圖（圖2）上，樣品分別落在流紋巖、玄武巖、英安巖、粗面巖等區；富鉀，除1210、102 外，w(K2O)/w(Na2O)＝1.99～22.95，在w(SiO2)-w (K2O)圖（圖3）上，幾乎所有的樣品都落在高鉀鈣堿系列和鉀玄武系列區，屬一種高鉀系列火山巖；富鋁，Al2O3含量為11.03%～20.03%。

表1 中條山銅礦峪礦床火山巖主量元素含量表 w(B)/（%）

3.2 稀土元素特征

從稀土元素成分（表2）及對應的配分型式圖（圖4）來看：

表2 中條山銅礦峪火山巖稀土元素組成 w(B)/（×10-6）

1）礦區酸性火山巖（流紋巖及凝灰巖等）屬輕稀土富集型。稀土總量∑REE=131.6～269.9ppm，輕稀土明顯分異(La/Sm)N=l.86～4.13，平均3.21；LREE/HREE=0.81～8.22，重稀土曲線較平緩，10～80 倍于球粒隕石標準值，分異不明顯，δEu=0.44～0.85，具負銪異常，銪虧損中等；(La/Yb)N=1.59～27.2，反映輕重稀土分餾明顯(圖4-A)。

圖4 中條山火山巖稀土元素配分曲線圖

2）礦區基性火山巖的稀土特征具兩類：K2O 含量高的巖石具堿性玄武巖稀土特征，稀土總量中等Σ REE=157.0，輕重稀土明顯分異(La/Yb)N=8.39，Eu=1.38，具正異常，為銪富集型。K2O 含量偏低巖石的稀土總含量低，分別為33.42、50.45，輕稀土略有富集，(La/Yb)N=2.17，重稀土平坦(圖4-B)，Eu 負異常或具正異常。兩類圖譜均具大陸拉斑玄武巖的特征。其兩類截然不同的稀土特征，可能反映為不同巖漿源演化的產物。

3）礦區火山角礫巖及碎斑熔巖的稀土總量較高，ΣREE=37.44～785.7，分布范圍較寬，稀土曲線右傾明顯(圖 4-C)，δ Eu=0.42～0.96，具負異常，銪虧損中等；δ Ce=0.79～0.93，具負鈰異常；LREE/HREE=0.89～5.9，

巖漿分異程度較強；（La/Yb）N=1.84～14.47，反映輕重稀土分餾明顯，且輕稀土分餾更明顯。

3.3 微量元素特征

表3 中條山銅礦峪火山巖微量元素組成 w(B)/（×10-6）

礦區火山巖微量元素含量也見表3。從微量元素配分型式圖(圖5)，可知礦區酸性火山巖石的曲線形態近似，表明其具同源區巖石組成的相似性；微量元素圖譜除Sr個別樣品外，所有元素的含量都高于球粒隕石標準值；(Rb/Yb)N＞1，顯示為強不相容元素富集型的型式，明顯地富集大離子親石元素Rb、K，其成因可能為富集地慢源分離結晶程度強的殘余熔體形成。另外，由圖5可知，礦區基性火山巖其微量元素圖譜曲線形態相似，同樣圖譜除Sr、P個別樣品外，其余元素含量均高于球粒隕石標準值，且明顯富集大離子親石元素Rb、K，虧損Th、Sr、Nb；(Rb/Yb)N＞1，顯示為強不相容元素富集型，其總體配分型式類似于板內拉斑玄武巖[4]；而且Nb*＜l，具鈮虧損，與被混染了的大陸拉斑玄武巖性質相近。

圖5 中條山火山巖微量元素蛛網圖

4 構造背景意義

據上述稀土及微量元素特征的分析，礦區基性火山巖在稀土配分模式圖上，均具有較明顯的輕稀土富集和弱的負Eu 異常，其稀土配分曲線型式與大陸拉斑玄武巖的稀土配分曲線相似，這表明基性火山巖的源巖漿來源于上地慢。在微量元素的球粒隕石標準化圖上，表現為不相容元素Rb、K、Ba、Th 的高度富集。同時，具有Sr、Tb和Nb、Ti 的虧損，其總體配分型式類似于板內拉斑玄武巖。

裂谷火山作用是與張性構造環境關系密切的一種火山作用。裂谷型大陸火山巖的源巖漿雖然來源于地慢，但在其源巖漿的上升過程中，地殼的貢獻作用不可低估，存在一定程度的殼源混染。中條裂谷內雙峰態火山活動、S型花崗巖侵入頻繁，證明新太古代—古元古代期間，區內古板塊俯沖作用和地幔熱柱活動相輔相成，促使巖石圈拆沉，軟流圈上涌，地殼出現多期“閉合”。

[1]胡永勝.銅礦峪變斑巖型含鑰銅礦床成礦作用及找礦預測[J].礦床地質,2000,19(4)∶46～53.

[2]張佩民.銅礦峪銅礦床遙感地質特征及找礦預測[J].遙感技術與應用,2005,20(2)∶247～250.

[3]郭妮.中條山銅礦峪4#礦體礦床模型的建立及其研究[J].礦產與地質,2003,17(2)∶183～187.

[4]吳國榮,席增仁.中條山銅礦峪外圍找礦前景[J].有色礦山,2003,32(4)∶36～37.

[5]薛克勤,鄧軍,商培林,趙月鳳.中條山銅成礦帶地球化學特征及成礦預測[J].物探與化探,2005,29(6)∶481～486.

[6]真允慶,束乾安.中條山銅礦流體碳、氧同位素示蹤[J].地質調查與研究,2006,29（1）：30～37.

[7]孫繼源，冀樹楷，真允慶.中條裂谷銅礦床[M].北京：地質出版社,.1995.111～147.