湖南省井沖銅鈷礦床“三位一體”成礦作用特征分析

顏志強，李戀宇，謝鵬峰，周岳強，李蔭中

（湖南省地勘局四〇二隊，湖南 長沙 410014）

近年來，通過深部地球物理勘查并結合三維地質建模研究，初步顯示該礦床深部具有較大的找礦前景。本文擬在深入研究井沖銅鈷多金屬礦床成礦作用特征的基礎上，分析該地區的深部找礦前景，為該區下一步的找礦工作提供依據。

1 井沖銅鈷多金屬礦床地質特征

1.1 礦區地質特征

礦區內地層出露簡單，主要為青白口系倉溪巖群和白堊系百花亭組，總體呈北東向展布。區域性大斷裂長平斷裂帶呈北東-南西向貫穿全區，從北西向南東依次由破碎板巖帶、構造熱液蝕變巖帶和糜棱巖帶組成。構造熱液蝕變巖帶厚度達50～600米，是礦區內銅多金屬礦體的主要賦存部位。礦區內出露早白堊世花崗巖,同位素年齡數據表明，花崗巖可分為兩期：早期花崗巖為中細粒二云母二長花崗巖；晚期花崗巖為中（粗）粒斑狀黑云母花崗巖。

1.2 礦床地質特征

礦體地質特征。礦區內共圈出銅鈷礦體6個，礦體賦存于構造熱液蝕變巖帶的硅質構造角礫中，傾向北西，傾角36～47°，地表出露長度為162～232m，沿側伏方向延伸長度約為610～2528m，厚0.31～16.67m。礦體呈透鏡狀產出，彼此平行排列，相距較近，一般相距3～10m，在側伏方向上有尖滅再現和尖滅側現現象。

2 成礦作用特征分析

（1）成礦期次和成礦階段劃分。井沖銅鈷多金屬礦床的成礦作用劃分為熱液成礦期和表生氧化期兩個成礦期，其中熱液成礦期又可劃分為石英-黃鐵礦階段、石英-多金屬硫化物階段和石英-碳酸鹽階段三個成礦階段。

（2）成礦物質和成礦流體來源。井沖礦區的δ34S值變化范圍為-4.5～0.2‰，平均值為-3.2‰，變化較小且接近零值，暗示了硫主要來自于巖漿熱液，但略富輕硫可能與地層硫的混入有關。鉛同位素分析結果落在造山帶和上地殼之間，并接近連云山花崗巖的鉛同位素組成，明顯不同于青白口系地層的鉛同位素組成，暗示了井沖礦石中的鉛主要來源于連云山花崗巖。He-Ar同位素分析結果表明，礦區的3He/4He值范圍0.017～0.30 Ra[1]，接近或略高于地殼值，但明顯低于地幔值，根據公式計算出成礦流體中地幔He的最大比例為0.12-4.84 %，因此，井沖礦石中的He主要來自于地殼。40Ar/36Ar值為285.3-306.1，略高于大氣氬組成，暗示了成礦過程中有大氣降水的參與。據此，認為巖漿來源的熱液流體與大氣降水的混合導致了銅鈷多金屬成礦物質的沉淀。

3 “三位一體”成礦模式

3.1 成礦地質體分析

井沖銅鈷多金屬礦床在成礦地質特征上，具有以下幾方面的特征：①大斷裂控礦：銅鈷多金屬礦體均沿長平斷裂帶產出;②礦體發育于構造破碎帶中：礦體分布于NE向長平深大斷裂帶的構造熱液蝕變巖帶中，受不同巖性界面或裂隙、次級斷裂控制；③與連云山巖體關系密切：已知的銅鈷多金屬礦床均分布在連云山巖體的外接觸帶，兩者具有很好的空間關系。礦體形成的年代（125 Ma）[2]與早白堊世晚期連云山花崗巖的形成時代（129±1.5 Ma）相近；④多成礦元素組合：銅鈷礦體的上部或淺部往往產出有鉛鋅礦體，呈現出“上鉛鋅下銅鈷”的空間分布特征。此外，井沖銅鈷多金屬礦床已有的氫氧同位素分析結果均表明早期成礦物質和流體主要來自于巖漿熱液。綜上所述，認為早白堊世晚期花崗巖為湘東北銅鈷多金屬礦床的成礦地質體，為成礦作用提供了物質來源及熱驅動力。

3.2 成礦前、成礦期和成礦后構造

構造研究表明，長平斷裂帶經歷了多期演化：早期發生了韌脆性剪切變形，并伴隨花崗巖體的侵入形成了蝕變帶和混合巖化帶；中期則產生了次級斷裂破碎帶和低序次的構造裂隙群，成為含礦熱液充填的良好場所。

因此，長平斷裂帶包括其主干斷裂是重要的成礦前構造。長平斷裂帶旁側發育的壓扭性次級構造（賦礦構造）是成礦期構造。北西向斷裂切穿礦體，為成礦后構造。

3.3 成礦作用特征標志

井沖銅鈷多金屬礦床在成礦地質特征上，嚴格受長平斷裂帶控制，礦體主要呈似層狀或透鏡狀產出。礦體普遍具有強烈的硅化、絹云母化、綠泥石化、黃鐵礦化。靠近礦體，圍巖蝕變以硅化、綠泥石化為主，次為碳酸鹽化、絹云母化、高嶺土化等；礦化以黃鐵礦化和黃銅礦化為主，次為毒砂礦化、赤鐵礦化。

3.4 礦床成因

根據以上綜合研究，將井沖銅鈷多金屬礦床的成礦作用過程總結為：早侏羅世古太平洋板塊向歐亞板塊呈斜向俯沖，這一擠壓的構造背景導致長平斷裂帶兼具左行走滑剪切和逆沖推覆的特征；早白堊世，隨著軟流圈的上涌，加厚的下地殼部分熔融形成了連云山巖體，連云山巖體演化的晚階段，富Cu、Pb、Zn含成礦元素的巖漿熱液沿著長平斷裂主干斷裂（F2）運移，運移過程中可能萃取了圍巖地層中有利的成礦元素（如Co），隨著壓力、溫度等成礦條件的變化，以及可能的大氣降水的參與條件下，在成礦地質體外接觸帶有利的構造部位如層間裂隙、構造破碎帶富集成礦。因此，井沖銅鈷多金屬礦床的礦床成因可歸為中低溫熱液充填交代成因，其中，Co成礦作用發生在熱液成礦期的早-中階段，而Cu、Pb、Zn成礦主要發生在中-晚階段。

3.5 成礦模式

在參考國內外經典礦床模型的基礎上，根據對成礦地質體、成礦構造與結構面以及成礦作用特征標志的研究，初步構建了井沖銅鈷多金屬礦床的二元空間結構地質模型（圖1）。淺部為鉛鋅礦體、深部為銅鈷礦體，礦體礦化樣式沒有太大區別，主要受斷裂構造側伏規律控制，蝕變主要為硅化和綠泥石化。

圖1 井沖銅鈷多金屬礦床的成礦模式圖