柳樹底矽卡巖型銅多金屬礦找礦模式探討

程培起(遼寧省地質勘查院,遼寧 大連 116100)

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柳樹底矽卡巖型銅多金屬礦找礦模式探討

程培起
(遼寧省地質勘查院,遼寧 大連 116100)

柳樹底銅多金屬礦床地處膠遼隆起帶的太子河-渾江坳陷西部，是典型的矽卡巖銅礦床。在結合前人資料研究成果的基礎上從其礦床地質特征、地球化學特征、礦床的成因等方面分析礦床的形成過程。從其鉛、硫-氫氧穩定同位素組成反映成礦物質來源于巖漿，流體包裹體數據反映了該礦床為中高溫熱液礦床，成礦流體以巖漿水為主。在巖漿及構造作用下礦床經歷了三次構造熱蝕變及礦化作用，建立了該礦床為花崗斑巖與灰巖接觸帶矽卡巖型礦床的成礦模式，結合礦區內的低阻、高激化體地球物理電性特征進而建立了找礦模式。礦床地質環境為灰巖及侵入其中的花崗斑巖，加上近東西向構造巖漿活動帶，礦床內高激化的物性特征，其指示礦體的分布，為尋找盲礦體提供了方向。

柳樹底；矽卡巖銅礦床；成礦流體；巖漿水；低阻、高激化;找礦模式

1 區域成礦地質背景

柳樹底銅多金屬礦床位于本溪南部，大地構造位置屬膠遼隆起帶的太子河-渾江坳陷西部，是遼東-吉南多金屬成礦帶的重要組成部分，位于南芬-萬寶中生代銅、多金屬成礦帶西部，鞍山-本溪太古宙鐵成礦遠景區東部，草河掌-八里甸子銅、多金屬成礦遠景區西端。在新元古界青白口系-古生界寒武系、奧陶系、石炭系構成的北東向盆地中，中侏羅世花崗斑巖巖株沿盆地的邊界侵入，在新元古界、寒武系、奧陶系灰巖接觸帶產生矽卡巖化[1]，形成矽卡巖型多金屬礦床。

2 礦區地質特征

礦區內出露地層主要為新元古界青白口系與南華系的砂頁巖夾灰巖、古生界寒武系、奧陶系灰巖夾砂頁巖，外圍地區有中侏羅世閃長巖及白堊紀中粗粒堿長花崗巖。

侵入巖為中侏羅世柳樹底花崗斑巖[1]巖株和各種巖脈。新元古界與古生界構成北西向破殘向斜，北東向斷裂構造疊加在褶皺構造之上，并切割了區內的巖體(圖1)。礦區內礦體主要產于花崗斑巖與中上寒武統灰巖的接觸帶，其次為侵入于寒武系、奧陶系中的中性脈巖的旁側、層間破碎帶以及花崗斑巖巖體中碳酸鹽巖捕虜體的周邊。

3 礦床地質特征

3.1 礦體的空間分布及產狀規模

礦體的規模、形態及產狀受產出部位控制，產于接觸帶的礦體其形態受矽卡巖體形態控制，多呈脈狀，透鏡狀、囊狀、似層狀等，規模不等，一般長數百米，厚2～5m，延深100～200m，或更深。巖脈兩側礦體產狀與巖脈產狀大體一致，一般長30～120m，厚1～8m。層間裂隙礦體呈似層狀，產狀與地層產狀基本一致，一般長30～50m，延深30～60m，厚0.5～3m，捕虜體周邊的礦體形態不規則，規模較小。

3.2 礦石礦物

柳樹底多金屬礦床礦石礦物組成復雜，不同類型礦體礦物組成有一定差異，但組成礦體的金屬礦物以黃銅礦、黃鐵礦、銀礦、輝鉬礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁鐵礦為主，脈石礦物以透輝石、石榴石、綠簾石、石英、方解石為主。

礦石自然類型有：黃銅礦黃鐵礦透輝石石榴石型，黃銅礦黃鐵礦銀礦石榴石型。其次還有黃銅礦輝鉬礦石榴石型，方鉛礦閃鋅礦黃銅礦石榴石型，閃鋅礦黃銅礦磁鐵礦石榴石型，黃銅礦石榴石及磁鐵礦石榴石型。礦石的工業類型主要有銅鋅礦石、銅鋅鐵礦石、銅鐵礦石、銀礦石、鉛鋅礦石、鉛鋅銅礦石等。

3.3 礦石的結構構造

礦石結構比較復雜，可大體劃分為自形-半自形-它形粒狀結構、乳滴狀結構、交代熔蝕結構、交代殘余結構及骸晶結構等。礦石構造除塊狀、浸染狀構造外，還有條帶狀、脈狀、網脈狀、角礫狀、斑雜狀及揉皺構造等。

3.4 圍巖蝕變

柳樹底多金屬礦床圍巖蝕變類型主要有大理巖化、矽卡巖化和晚期綠泥石化、碳酸鹽化等。矽卡巖化以生成無水鎂鈣矽卡巖礦物為主，包括有透輝石、綠簾石、局部有陽起石、透閃石，深部見有鎂橄欖石、粒硅鎂石。圍巖蝕變具有明顯的分帶性[2]，由巖體到圍巖可大體分出蝕變花崗斑巖帶-綠簾石矽卡巖帶-石榴石矽卡巖帶-石榴石透輝石矽卡巖帶-矽卡巖化大理巖帶，礦體主要賦存在石榴石矽卡巖帶及石榴石透輝石矽卡巖之中。

礦化具有明顯的垂向分帶和水平分帶特征，在垂向上可大體劃分為三個帶[3]，即上部銅礦化帶、中部鐵(銅)鉛鋅礦化帶，下部含銅磁鐵礦帶。在水平方向上，鉛鋅礦體位于外接觸帶矽卡巖或矽卡巖化大理巖中，銅鋅礦體多位于接觸帶部位鉛鋅礦體內側矽卡巖中，銅鐵礦體主要位于靠近巖體一側的矽卡巖中。

4 礦床地球化學特征

4.1 礦石中方鉛礦與閃鋅礦的微量元素特征

柳樹底多金屬礦床的黃銅礦中含Ag、Bi高，Sb低；閃鋅礦中Fe、Cd、Se、Te、In高，Ga、ge低，顯示出高溫體系的元素組合特點，經研究，黃銅礦及閃鋅礦均屬高溫巖漿氣液成因。

4.2 穩定同位素

柳樹底多金屬礦床硫同位素組成比較均一，礦石中δ34S值為靠近零值正值，變化范圍為2.43‰～7.4‰，離差為4.97‰，均值為4.87‰，塔式效應突出(圖2)，具有黃鐵礦>閃鋅礦>方鉛礦的變化關系，這一順序與平衡熱液體系中硫同位素分餾方向一致(Ohmoto，1972)。說明該礦床的硫主要為巖漿源硫[4]。

圖2 柳樹底多金屬礦床硫同位素組成圖解

礦石和成礦母巖中鉛同位素組成比較接近，在鉛同位素組成圖解上均沿著μ=8.1的演化趨勢線分布，顯示出巖石鉛和礦石鉛具有密切的親緣關系。值得提出的是礦石鉛的207Pb/204Pb值普遍高于巖石鉛，這說明成礦過程中有少量的高207Pb/204Pb比值鉛加入，而中上寒武紀統鉛恰好具有這種特征(207Pb/204Pb值為15.525)，這說明在成礦過程中除花崗斑巖鉛外，還有部分地層鉛進入含礦熱液[5]。

柳樹底多金屬礦床礦石中的礦物包裹體水的氫氧同位素組成見圖3，從圖3中可以看出，黃銅礦、方鉛礦及石英包裹體水的氫氧同位素組成非常一致，δD值變化于-49.9‰～76.4‰之間，δ18O值變化于5.8‰～8.1‰之間，與巖漿水的δD及δ18O變化范圍吻合。這表明成礦熱液[6]以巖漿水為主，基本沒有大氣降水參與，即水的來源不十分充足，這與前面提到的矽卡巖化以生成無水矽卡巖礦物為主的認識相吻合。

圖3 柳樹底多金屬礦床礦物包體δD-δ18O圖解

4.3 成礦溫度與成礦流體鹽度

柳樹底多金屬礦床礦物中包裹體數量很多，以氣熱液相共存的氣液包裹體為主，從矽卡巖到中低溫熱液期，包裹體中氣相比例遞減，晚期石英中有純液體包裹體。

礦物氣液包體均一溫度及成礦流體鹽度列于表1中，從表中可以看出，均一溫度與成礦期次劃分是相對應的，即從早期的矽卡巖磁鐵礦期到晚期的鉛鋅硫化物期成礦溫度和鹽度依次下降，顯示出成礦作用具有由高溫高鹽度向低溫低鹽逐次降低的特點。

表1 柳樹底銅多金屬礦床不同成礦階段均一溫度與鹽度

注：測試單位為吉林大學測試科學實驗中心。

5 礦床成因討論

礦床的地質特征和地球化學特征表明，柳樹底多金屬礦床是巖漿與碳酸鹽巖高溫氣熱交代即矽卡巖化作用的產物。柳樹底多金屬礦床的形成機制大體如下所示。

伴隨燕山中期強烈的構造巖漿活動，中侏羅世花崗斑巖(166±2Ma*資料來源于程培起等完成的橋頭等四幅1/5萬區域地質礦產調查。，SHRIMP(U-Pb))侵位于結晶基底及其上覆的寒武紀、奧陶紀地層中，在巖漿活動的晚期，巖漿氣液與灰巖接觸交代，在巖體與圍巖接觸部位形成矽卡巖體，同時大量的磁鐵礦及部分黃銅礦沉淀形成磁鐵礦體或銅鐵礦體。在隨后的高溫氣液期，黃銅礦和閃鋅礦大量沉淀于接觸帶部位的矽卡巖中形成銅鋅礦體，并伴隨有高溫組合的熱液蝕變，中低溫熱液階段鉛鋅礦物大量沉淀于外接觸帶矽卡巖中形成鉛鋅礦體，晚期銀礦化發生于破碎帶中，同時部分鉛鋅含礦熱液進入圍巖裂隙，在接觸帶外側形成少量的脈狀及層狀礦體。礦床成因類型屬典型的接觸交代矽卡巖型多金屬礦床。

在矽卡巖中可識別出三次構造熱蝕變及礦化作用。早期：花崗斑巖侵位初期，圍巖(碳酸鹽巖)發生接觸變質作用，形成石榴石大理巖(或發生大理巖化)；中期：在構造和巖漿熱液作用下，大理巖發生碎裂并粒化，形成不規則狀角礫或碎粒，角礫大小在2.0～15.0mm之間，碎粒大小在0.1～2.0mm之間，均為棱角狀，其間被硅質或鈣質膠結，石英多數為半自形板柱狀，粒徑大小不等，為0.15～2.0mm之間，大部分呈脈狀或不規則集合體分布，綠泥石為鱗片狀或顯微鱗片狀分布，與此同時巖石發生硅化、綠泥石化，并伴有銅、赤鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦化；晚期：在構造和熱液的持續作用下，先成巖石進一步發生硅化、綠泥石化、碳酸鹽化，同時伴有銅(鉬)礦化。由此可以看出，中期和晚期是主要銅(鉬)礦化期。

6 找礦模式

6.1 礦床地質模式

特征描述：花崗斑巖與灰巖接觸帶矽卡巖中的銅鉛鋅多金屬礦化[7]。

地質環境：巖石類型為灰巖及侵入其中的花崗斑巖。巖石結構： 花崗斑巖具有中粒、中細粒半自形花崗結構；矽卡巖呈花崗變晶結構—角巖結構；灰巖呈泥晶-亮晶結構，中厚層夾薄層構造。地質時代 ：燕山中期(中侏羅世)。構造背景 ：南芬-萬寶東西向構造巖漿活動帶，北西向復式向斜褶皺被北東、北西向斷裂切割。伴生礦床類型 ： 矽卡巖型磁黃鐵礦。

礦床特征：礦物組合：磁黃鐵礦+黃鐵礦+斑銅礦+黃銅礦+方鉛礦+閃鋅礦±銀礦±黝銅礦±輝銅礦±辰砂。結構、構造： 自形-半自形-他形及不規則粒狀結構、乳滴結構、交代溶蝕結構、交代殘余結構、骸晶結構等。礦石構造除塊狀、浸染狀外，還有條帶狀、脈狀、網脈狀、角礫狀、斑雜狀及揉皺構造。蝕變：早期無水矽卡巖化、大理巖化及晚期綠泥石化。控礦條件：花崗斑巖與灰巖的接觸帶、層間裂隙中。

6.2 礦床地球物理模式

磁力場(航磁)特征：平穩低弱正磁場。

重力特征:重力邊部高。

電性特征：在圈定的激電異常①中，柳樹底下小型銅礦處于JD7號異常帶內(圖4)，其余較大的異常沒有進行評價，激電異常對尋找矽卡巖型的銅多金屬礦具有重要的指導意義。

激電測深剖面推斷，地下存在高極化、低阻體，高極化、低阻體頂板埋深多在100～150m之下，向下均具有較大延深，是硫化物礦床的典型物性特征。

7 結 論

柳樹底銅多金屬礦床是巖漿侵位過程中與圍巖發生熱接觸交代作用，在內外接觸帶形成Cu、Mo、Ag礦化，從硫、鉛穩定同位素組成反映成礦物質來源于巖漿，流體包裹體數據反映了該礦床為中高溫熱液礦床，成礦流體以巖漿水為主，在巖漿及區域構造作用下礦床經歷了三次熱蝕變及礦化作用。

礦床外圍出露的中侏羅世花崗斑巖，是礦床的成礦母巖，加上侵入古生界灰巖的近東西向構造巖漿活動帶，是尋找矽卡巖礦床的標志之一。在成礦有利的地段易形成激電異常，這些激電異常主要表現為高極化、低阻體的地球物理特征，其指示礦體的分布，并為尋找盲礦體提供了方向，是該礦床的找礦另一標志。

[1] 劉學龍,李文昌,尹光候,等.云南格咱島弧斑巖—矽卡巖銅鉬礦床(金)礦床成礦系統[J].中國地質,2012(4):1007-1022.

[2] 王寶林,代軍治,等.遼寧小佟家堡子金礦床主要硫化物礦物特征及其成因意義[J].黃金,2012(2):26-31.

[3] 黃華,張長青,周云滿,等.云南金廠河鐵銅鉛鋅多金屬礦床矽卡巖礦物學特征及蝕變分帶[J].巖石礦物學雜志,2014(1):127-148.

[4] 杜楊松,曹毅,張智宇,等.安微沿江地區中生代原地和異地矽卡巖巖漿—熱液成礦作用[J].地質學報,2011(5)：699-711.

[5] 王錫華.桓仁地區矽卡巖特征與成礦關系淺析[J].礦產與地質,2012，26(3)221-227.

[6] 陳毓川,裴榮富，王登紅，等.三論礦床的成礦系列問題[J].中國地質科學院報，2006(10):29-33.

[7] 遼寧省地質礦產勘查局.遼寧省區域礦產總結[M].北京:地質出版社,1995.

Discussion of prospecting models for Skarn copper polymetallic deposit in Liushudi

CHENG Pei-qi

(Liaoning Institute of Geological Exploration,Dalian 116100，China)

Liushudi copper polymetallic deposit is a typical skarn copper deposit，which is located in the western Taiz river- HunJiang depression，Jiaoliao uplift belt.Based on the combination of previous data，the paper analysed the process of forming deposit from its geological features of ore deposit，geochemical characteristics and the genesis of ore deposit etc.Stable isotope composition of lead，sulfur，hydrogen and oxygen refect the ore-forming material is derived from magma，fluid inclusion data reflects the deposit is a meso-hypothermal deposit，ore-forming fluid mainly from magmatic water.The deposit had experienced three times of tectonic thermal alteration and mineralization by the influence of magmatism and tectonism.We established skarn deposit metallogenic model，which is in the contact zone between the granite porphyry and limestone.The author establish the prospecting model for the kind of deposits,which is based on the geophysical electrical features of the geological bodies with lowr resistivity and higher activation.

Liushudi；Skarn copper deposit；ore-forming fluid；magmatic water；lower resistivity and higher activation；prospecting model

2014-10-23

中國地質調查局項目“遼寧1∶5萬橋頭鎮、本溪市、南芬、鐵山街等四幅區域地質調查”資助(編號：1212011120734)；中國地質調查局項目“丹東市、東港市、通化市1∶25萬區域地質調查”資助(編號：20001300005121；200113000048)

程培起(1971-)男，地質高級工程師，從事區域地質礦產調查工作。E-mail：xigumiaosi@163.com。

P612

A

1004-4051(2015)11-0095-04