安徽省南陵縣桂花沖銅多金屬礦床物質(zhì)組分及礦化階段探討

李要平， 陳壽椅

(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局321地質(zhì)隊，安徽 銅陵 244033)

礦區(qū)處于戴公山背斜北東傾伏端附近，銅陵—南陵東西向深斷裂的南側(cè)，北面與繁昌火山凹陷接壤，東面與宣南坳陷毗鄰。本區(qū)地層劃屬揚子地層區(qū)下?lián)P子地層分區(qū)貴池地層小區(qū)。區(qū)內(nèi)地層從志留系到白堊系出露較齊全，僅缺失下、中泥盆統(tǒng)和下石炭統(tǒng)，出露最老地層為志留系下統(tǒng)高家邊組，地質(zhì)略圖見圖1。

圖1 桂花沖地質(zhì)構(gòu)造略圖

Q—第四系；K2x—宣南組；K1k—蝌蚪山組；T1n—南陵湖組；T1y—殷坑組；P2d—大隆組；P1g—孤峰組；P1q—棲霞組；D3w—五通組；S3m—茅山組；γδπ—花崗閃長斑巖

1 礦物成分

本礦床礦物種類較多，經(jīng)野外地質(zhì)觀察和室內(nèi)鏡下鑒定共查明礦物56種，其中硫化物12種、硅酸鹽礦物23種、氧化物7種、碳酸鹽5種、硫酸鹽4種、磷酸鹽2種、鎢酸鹽1種、自然元素2種、氟化物1種。礦石礦物中以黃銅礦、自然銅、黃鐵礦為主，次為斑銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、磁鐵礦、輝鉬礦、針鐵礦，少量-微量有黝銅礦、赤銅礦、輝銅礦、白鐵礦、磁黃鐵礦、膠狀黃鐵礦、磁赤鐵礦、菱鐵礦、銀金礦、孔雀石、白鎢礦、黃鉀鐵釩等；脈石礦物以方解石、中-更長石、石英、石榴石為主，其次為正長石、透閃石、透輝石、高嶺石、硅灰石、白云石、硬石膏，微量有黑云母、白云母、角閃石、絹云母、水白云母、金云母、綠泥石、綠簾石、黝簾石、石膏、重晶石、螢石、玉髓、沸石、滑石、尖晶石、鐵白云石、榍石、鋯石、磷灰石、金紅石等。

1.1 主要金屬礦物特征

1.1.1 黃銅礦

黃銅礦是礦床主要含銅礦物，鏡下呈銅黃色，偶見聚片雙晶。黃銅礦多呈他形晶集合體，集合體粒徑可達1～2 mm，在團塊狀礦石中與斑銅礦聚集共生并被斑銅礦穿入或包于斑銅礦之中。

在含銅磁鐵礦(矽卡巖)礦石中，黃銅礦、黃鐵礦呈細脈狀穿插于磁鐵礦礦石中。

在含銅大理巖礦石中，黃銅礦與閃鋅礦、方鉛礦相伴，呈他形晶集合體充填于黃鐵礦顆粒間或黃鐵礦破碎裂隙中，并對黃鐵礦交代溶蝕，有的黃銅礦呈乳滴狀嵌布于閃鋅礦中，呈乳滴狀結(jié)構(gòu)。

在含銅花崗閃長斑巖中，黃銅礦與黃鐵礦、斑銅礦相伴，呈細脈狀-浸染狀分布，其結(jié)晶顆粒細小，對相伴的黃鐵礦交代溶蝕，其本身又被斑銅礦和輝銅礦交代。

1.1.2 斑銅礦

斑銅礦是礦床含銅次要礦物。黃銅礦與斑銅礦在高溫下呈固溶體，溫度下降，兩者呈聚片狀、格子狀或其他形態(tài)連生。

在含銅大理巖中，斑銅礦與黃銅礦、黃鐵礦相伴，對早期生成并被壓碎的黃鐵礦交代溶蝕，其本身又被輝銅礦沿顆粒局部交代。

在含銅矽卡巖中，斑銅礦集合體粗大，顆粒中有固溶體分離的黃銅礦，呈稠密浸染狀嵌布于石榴石、透輝石顆粒間隙并對石榴石、透輝石交代溶蝕。

1.1.3 自然銅

自然銅呈銅紅色，經(jīng)風化表面呈棕褐色，形態(tài)多為水滴狀、似紡錘狀、樹枝狀或不規(guī)則團塊狀集合體。自然銅多賦存于破碎帶，自然銅、輝銅礦與菱鐵礦、方解石、石英(玉髓)鐵質(zhì)污染物一起賦存于角礫間隙的膠結(jié)物中。有的自然銅沿褐鐵礦邊部分布，也有的呈細脈狀穿入褐鐵礦中。

1.1.4 黃鐵礦(含白鐵礦和膠狀黃鐵礦)

黃鐵礦是礦床中主要含硫礦物，為一貫通礦物。黃鐵礦呈自形-半自形晶，顆粒粗大，有的達2～3 mm。受晚期應力作用，有的呈碎裂狀，沿其裂隙有黃銅礦、斑銅礦、菱鐵礦充填。

白鐵礦呈板柱狀晶粒，為晚期中-低溫熱液產(chǎn)物，白鐵礦和黃鐵礦相伴呈細脈穿入大理巖中，呈凝膠狀膠結(jié)黃鐵礦，為晚期石英-硫化物階段和碳酸鹽階段的產(chǎn)物。

1.1.5 銀金礦

銀金礦鏡下呈乳黃色、淡黃色，呈細粒、微粒，與斑銅礦、黃銅礦、石英、菱鐵礦、方解石相伴生，多為晚期中-低溫熱液產(chǎn)物。本礦床中的銀金礦多與晚期黃銅礦、斑銅礦、菱鐵礦細脈有密切關(guān)系，含斑銅礦較多的部位均有微量銀金礦。礦床中伴生的銀金礦多為晶隙金，很少為包體金和裂隙金，粒徑在0.037 mm左右，屬于易選礦石。

1.1.6 磁鐵礦

磁鐵礦為礦床中主要含鐵礦物，產(chǎn)出于矽卡巖內(nèi)，為自形-半自形粒狀晶體組成的團塊狀集合體，粒徑一般<0.25 mm。經(jīng)氧化作用顆粒邊部常有磁赤鐵礦和針鐵礦氧化物。顆粒間隙有晚期黃銅礦、黃鐵礦充填，并有更晚期斑銅礦、黃銅礦細脈充填形成含銅磁鐵礦礦石。

1.1.7 閃鋅礦

閃鋅礦多產(chǎn)出于礦化大理巖中，與黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、方鉛礦相伴。有的與黃銅礦構(gòu)成固溶體分離結(jié)構(gòu)，即黃銅礦呈乳滴星散狀或呈定向乳滴嵌布于閃鋅礦之中，構(gòu)成含銅鋅大理巖，有的閃鋅礦呈細粒集合體構(gòu)成閃鋅礦礦石。

1.1.8 方鉛礦

方鉛礦與黃銅礦、閃鋅礦、斑銅礦共生，多產(chǎn)出于大理巖內(nèi)中-低溫熱液礦脈中，并對早期結(jié)晶的黃鐵礦、閃鋅礦、黃銅礦有交代溶蝕。

1.1.9 輝鉬礦

輝鉬礦晶形為葉片狀，受應力作用多呈撓曲狀、波浪狀外形。多與黃銅礦、黃鐵礦、石英、鉀長石相伴，呈浸染狀、細脈狀嵌布于鉀化花崗閃長斑巖中。

1.2 脈石礦物特征

1.2.1 鈣鐵榴石

鈣鐵榴石為矽卡巖主要礦物，顆粒粗細不等，呈自形-半自形粒狀變晶體，部分見環(huán)帶結(jié)構(gòu)，少數(shù)顆粒見異常光性，少量被方解石、鐵質(zhì)交代，緊密鑲嵌分布。

1.2.2 透輝石

透輝石為僅次于鈣鐵榴石的矽卡巖礦物。在礦床中分布不均，有的地段構(gòu)成透輝石矽卡巖，但多與鈣鐵榴石相伴組成透輝石石榴石矽卡巖。透輝石晶體多為短柱狀，顆粒一般<0.3 mm。經(jīng)后期蝕變，常被綠泥石、方解石、菱鐵礦交代。

1.2.3 方解石

方解石為大理巖的主要組分，呈粒狀變晶體。在矽卡巖中呈殘留體賦存于石榴石、透輝石間隙，在碳酸鹽階段呈粗細不等的脈體出現(xiàn)。在后期蝕變作用下多交代石榴石、透輝石和長石等，呈蝕變礦物出現(xiàn)。

1.2.4 石英

石英為礦床中的貫通礦物。在花崗閃長斑巖中呈他形晶，嵌布于長石間隙。在石英-硫化物階段多與黃銅礦、黃鐵礦、閃鋅礦相伴。硅化的石英脈則不規(guī)則穿入各類礦石和巖石中。

1.2.5 菱鐵礦

礦床中多期次均有產(chǎn)出。早期菱鐵礦產(chǎn)于塊狀硫化物礦石中，呈他形晶充填狀嵌布于黃鐵礦、黃銅礦和鈣鐵榴石間隙。在晚期石英-硫化物階段多與黃銅礦、斑銅礦、黝銅礦、方鉛礦、閃鋅礦相伴呈脈體出現(xiàn)。

2 礦石結(jié)構(gòu)

礦石結(jié)構(gòu)主要為自形-半形晶結(jié)構(gòu)、半自形-他形晶結(jié)構(gòu)、共邊結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、晶隙金結(jié)構(gòu)、交代溶蝕結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、固溶體分離結(jié)構(gòu)等。

2.1 結(jié)晶結(jié)構(gòu)

自形-半自形晶結(jié)構(gòu)：礦石中的黃鐵礦呈立方體和五角十二面體，多出現(xiàn)于含銅黃鐵礦礦石和含銅大理巖中，含銅黃鐵礦礦石中的黃鐵礦呈等軸狀自形晶粒。

半自形-他形晶結(jié)構(gòu)：礦石中的黃銅礦、斑銅礦、閃鋅礦等礦物顆粒粗細和形狀受早期結(jié)晶的黃鐵礦、鈣鐵榴石、透輝石等礦物所留間隙制約，不能形成本身所固有的形態(tài)呈充填狀分布。

共邊結(jié)構(gòu)：礦石中的黃銅礦與斑銅礦共生，其接觸界面平緩波狀彎曲，不具有交代溶蝕，表明兩者近于同時結(jié)晶。

包含結(jié)構(gòu)：銀金礦物微細顆粒嵌布于斑銅礦或黃銅礦之中，構(gòu)成包含結(jié)構(gòu)。

晶隙金結(jié)構(gòu)：礦石中的銀金礦多嵌布于斑銅礦與黃銅礦、斑銅礦與石英、菱鐵礦或石英晶粒間，構(gòu)成晶隙金結(jié)構(gòu)。

2.2 交代溶蝕結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)

是礦石中廣泛出現(xiàn)的一種結(jié)構(gòu)。早期晶出的黃鐵礦被晚期晶出的黃銅礦、斑銅礦、閃鋅礦、方鉛礦交代溶蝕。交代作用首先從黃鐵礦邊部或裂隙處開始，當交代強烈時黃鐵礦呈殘余晶粒出現(xiàn)于黃銅礦、斑銅礦等礦物之中，構(gòu)成交代殘余結(jié)構(gòu)。

鈣鐵榴石被菱鐵礦、方解石、綠泥石交代，僅保留其外形，亦屬此類結(jié)構(gòu)。

2.3 固溶體分離結(jié)構(gòu)

最常見的是黃銅礦呈細小圓形或紡錘形乳滴雜亂分布于閃鋅礦中，乳滴顆粒邊緣平滑無溶蝕交代閃鋅礦現(xiàn)象，此系固溶體溫度下降較快分離不夠充分的條件下形成的。當溫度下降較慢，黃銅礦沿閃鋅礦解理集中分布，即構(gòu)成固溶體分離結(jié)構(gòu)。

3 礦石構(gòu)造

礦石構(gòu)造類型主要有角礫狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、團塊狀構(gòu)造。

3.1 角礫狀構(gòu)造

角礫狀構(gòu)造是礦床中常見的一種構(gòu)造。角礫常見的有大理巖角礫、矽卡巖角礫和花崗閃長斑巖角礫。

3.2 脈狀、網(wǎng)脈狀構(gòu)造

礦床中有早晚兩期脈狀、網(wǎng)脈狀構(gòu)造。早期脈狀、網(wǎng)脈狀構(gòu)造形成于礦床的主要成礦階段，含硅質(zhì)的成礦熱液沿破碎大理巖、花崗閃長斑巖、矽卡巖裂隙充填灌入而成，其礦脈較粗一般大于5 mm，有的地方形成團塊狀礦石，其礦物成分復雜，礦石顆粒較粗。晚期脈狀、網(wǎng)脈狀構(gòu)造其礦脈較狹，礦物單一，礦物顆粒相對較細，穿入早期礦石中。

早期石英-硫化物礦脈脈體寬大，礦物顆粒相對較大且成分復雜，是構(gòu)成礦床的主要階段；晚期脈狀、網(wǎng)脈狀構(gòu)造的石英-硫化物脈細一般小于3 mm，成分單一，且多為低溫礦物。

3.3 浸染狀構(gòu)造、細脈浸染狀構(gòu)造

黃銅礦、斑銅礦、輝鉬礦等金屬硫化物呈星散狀分布于花崗閃長斑巖、大理巖或矽卡巖中，構(gòu)成此類結(jié)構(gòu)。浸染狀構(gòu)造多與脈狀、網(wǎng)脈狀構(gòu)造共存于同一礦石中，脈的兩側(cè)巖石內(nèi)多為星散分布的硫化物，構(gòu)成細脈浸染狀構(gòu)造。

3.4 團塊狀構(gòu)造

磁鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦等單礦物或者兩種以上礦物局部聚集，其集合體連成團塊，在磁鐵礦間隙有少量黃銅礦、黃鐵礦等硫化物。

4 成礦期及成礦階段

根據(jù)礦床地質(zhì)特征、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造及礦物共生組合特征，可將本礦床形成過程劃分為一個主成礦期，二個主成礦階段。

4.1 早期石英-硫化物階段

本階段是成礦的主要階段。金屬礦物以黃鐵礦、磁鐵礦、黃銅礦為主，次為閃鋅礦、輝鉬礦，它們呈團塊狀或以粗大的脈體賦存于大理巖、矽卡巖和花崗閃長巖中。

黃鐵礦顆粒較粗，大于1 mm，呈自形、半自形，晶粒間有黃銅礦、鐵閃鋅礦嵌布，組成含銅鋅黃鐵礦礦石。磁鐵礦呈半自形、細粒狀，小于0.3 mm，顆粒間被黃銅礦充填交代構(gòu)成含銅磁鐵礦礦石。

輝鉬礦和黃鐵礦相伴呈細脈浸染狀產(chǎn)出于花崗閃長斑巖破碎裂隙中，輝鉬礦賦存的部位均有不同程度的鉀長石化。

4.2 晚期石英-硫化物階段

礦物以黃銅礦、斑銅礦、閃鋅礦為主，次有輝銅礦、方鉛礦、銀金礦、白鐵礦。黃鐵礦較前階段少且顆粒細小，而白鐵礦增多。

呈團塊狀產(chǎn)出的黃銅礦、閃鋅礦、黃鐵礦和白鐵礦多賦存于大理巖中，也有的閃鋅礦呈脈狀(脈寬2～3 mm)穿入大理巖中。以脈狀產(chǎn)生的黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦等多穿入早期含銅矽卡巖、含銅磁鐵礦中。

銀金礦多與晚期石英-硫化物有密切關(guān)系，例如含銅磁鐵礦礦石中有晚期黃銅礦、斑銅礦細脈(1～2 mm)穿入脈內(nèi)，銀金礦呈微粒包體嵌布于斑銅礦中，和呈細粒晶隙金賦存于黃銅礦和斑銅礦界面間。

總之，早期硫化物以黃鐵礦、黃銅礦、鐵閃鋅礦、磁鐵礦、輝鉬礦為主；晚期硫化物以斑銅礦、黃銅礦、方鉛礦和銀金礦為主。磁鐵礦、輝鉬礦形成于矽卡巖階段，白鐵礦、膠狀黃鐵礦、藍輝銅礦形成于碳酸鹽階段，輝銅礦形成于碳酸鹽階段和氧化階段，自然銅、赤銅礦等形成于氧化階段。