安徽池州馬頭礦區(qū)斑巖型鉬礦含礦裂隙研究

居維偉， 劉小胡， 蘇 陽(yáng)， 閻海飛， 肖 娥， 張悅秋， 梅 芳， 呂國(guó)海

(華東有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)院，江蘇南京210007)

0 引 言

馬頭斑巖型鉬礦是近年新探獲的中型鉬礦，大地構(gòu)造位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)北緣長(zhǎng)江中下游成礦帶上，即江南過(guò)渡帶南側(cè)。區(qū)域地層自震旦系到第四系均有發(fā)育，僅缺失部分地層，其褶皺和斷裂構(gòu)造較發(fā)育，印支期與燕山期巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源較豐富。

近年來(lái)，對(duì)馬頭鉬礦床開(kāi)展過(guò)不少研究工作，對(duì)礦床的研究側(cè)重于鉬礦產(chǎn)出的礦化特征、圍巖蝕變、空間賦存規(guī)律、礦床地球化學(xué)、大地構(gòu)造環(huán)境、流體包裹體以及成礦規(guī)律與成礦物質(zhì)來(lái)源等方面(宋國(guó)學(xué)等，2010；霍明宇，2012；王偉華，2012；艾金彪等,2013；陳雪等，2014；蘇陽(yáng)，2015；趙超等，2015；席明杰等，2016；顧建峰等，2018；劉紅等，2019；張旭東等，2019)，但礦床含礦裂隙規(guī)律研究比較薄弱，且以往的勘查工作認(rèn)為礦區(qū)鉬礦的節(jié)理裂隙優(yōu)勢(shì)方位在走向15°與355°左右，傾向以NW、W和NNE為主，含鉬礦化的節(jié)理裂隙帶走向NNE、傾向NW，礦區(qū)礦化主要受侵入接觸作用產(chǎn)生的裂隙所控制。礦脈疏密不均勻分布，裂隙含礦對(duì)應(yīng)繁雜，傾角、傾向難以確定，采用常規(guī)礦體圈連無(wú)法圈定礦體，故以含礦裂隙帶圈定礦體(霍明宇，2012)。因此，對(duì)馬頭斑巖型鉬礦含礦節(jié)理裂隙開(kāi)展研究工作可以解決礦區(qū)礦體圈連問(wèn)題，有效指導(dǎo)礦區(qū)找礦，為類似斑巖型礦床提供找礦經(jīng)驗(yàn)。

1 礦區(qū)地質(zhì)及礦體特征

礦區(qū)出露地層主要為志留系高家邊組和墳頭組砂巖、砂質(zhì)頁(yè)巖、砂質(zhì)泥巖及泥巖等，西部及西北部揭露上泥盆統(tǒng)五通組砂巖，南部揭露奧陶紀(jì)灰?guī)r。礦區(qū)褶皺、斷裂及節(jié)理裂隙構(gòu)造均較發(fā)育。區(qū)域性斷裂F1規(guī)模最大，制約了馬頭巖體及栗坑巖體的東部邊界，為多期次活動(dòng)斷裂，巖體成巖后又有活動(dòng)，明顯控制區(qū)內(nèi)成礦。礦區(qū)出露馬頭巖體、桐坑巖體及栗坑巖體，均為花崗閃長(zhǎng)(斑)巖，受NW向與NNE向斷裂及次級(jí)斷裂構(gòu)造影響，侵位于志留系墳頭組、高家邊組中(圖1)。

圖1 馬頭礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)劉紅等，2019)1-第四系；2-五通組；3-茅山組；4-墳頭組；5-高家邊組；6-燕山期花崗閃長(zhǎng)斑巖；7-斷層；8-勘探線；9-鉆孔及編號(hào)；10-花崗斑巖體Fig. 1 Geological sketch of Matou mining area (after Liu et al., 2019)

礦區(qū)鉬礦床為斑巖型礦床，主要賦存在巖體與地層內(nèi)外接觸帶中，另外賦存于鉀長(zhǎng)花崗(脈)巖內(nèi)及其附近。礦體走向主要為近SN向，成群相對(duì)集中分布，形成近SN向鉬(銅)礦帶。接觸帶及構(gòu)造為主要控礦因素，礦化主要賦存在由節(jié)理裂隙、石英脈組成的裂隙系統(tǒng)中，節(jié)理裂隙為礦區(qū)主要容礦構(gòu)造。含礦節(jié)理裂隙帶主要走向NNE，傾向SE，傾角整體上緩下陡。礦區(qū)主礦體Mo1賦存在巖體與地層接觸帶及其附近，礦體(化)受接觸帶控制，產(chǎn)狀變化大，由北往南趨緩，整體上部緩、下部陡，走向NNE，傾向SE，傾角多在40°左右，局部地段傾角20°，較陡地段傾角約60°，延伸貫穿礦區(qū)勘探剖面6線—23線及其外推。礦體呈層狀、似層狀、脈狀，埋深(標(biāo)高)222.64～-789.03 m，一般在標(biāo)高-300 m以上，礦體厚度變化較大，品位變化較均勻(圖2)。

礦區(qū)礦石工業(yè)類型主要為輝鉬礦，自然類型主要為石英脈型-脈狀、細(xì)脈狀輝鉬礦石。礦石構(gòu)造主要為脈狀、細(xì)脈-網(wǎng)脈狀構(gòu)造，次為浸染狀構(gòu)造。礦石礦物以輝鉬礦、膠輝鉬礦為主，次為黃鐵礦、黃銅礦；脈石礦物主要為石英、長(zhǎng)石、綠泥石及絹云母。成礦作用與石英-絹云母化蝕變帶、鉀長(zhǎng)石化有密切關(guān)系，礦床含礦母巖主要為花崗閃長(zhǎng)(斑)巖，成礦流體主要來(lái)自巖漿晚期—期后熱液。

2 鉬礦床含礦裂隙系統(tǒng)的分布規(guī)律

馬頭鉬礦床節(jié)理裂隙較為發(fā)育，為主要容礦、儲(chǔ)礦構(gòu)造。在礦區(qū)分別選取具有代表性的淺部礦、深部礦以及與鉀長(zhǎng)花崗巖有關(guān)的礦的鉆孔進(jìn)行節(jié)理裂隙特征統(tǒng)計(jì)，結(jié)果裂隙為13 080條，含礦裂隙為839條，對(duì)代表性鉆孔統(tǒng)計(jì)的節(jié)理裂隙傾角特征進(jìn)行對(duì)比分析(表1)。同時(shí)，在地表、平硐內(nèi)選擇3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行節(jié)理裂隙觀察統(tǒng)計(jì)(表2)，根據(jù)野外觀察情況結(jié)合鉆孔裂隙傾角及地表裂隙產(chǎn)狀玫瑰花圖(圖3、圖4)可知礦區(qū)節(jié)理裂隙特征規(guī)律。

圖3 鉆孔節(jié)理裂隙傾角玫瑰花圖(a)、(b) ZK1901巖體裂隙與含礦裂隙傾角(淺部礦)；(c)、(d) ZK2701巖體裂隙與含礦裂隙傾角(與鉀長(zhǎng)花崗巖有關(guān))；(e)、(f) ZK2901巖體裂隙與含礦裂隙傾角(深部礦)Fig. 3 Rose Diagrams of the dip angles of the joint fissures in the boreholes (a) and (b) dip angles of rock fissure and ore-bearing fissure in Borehole ZK1901 (shallow ore); (c) and (d) dip angles of rock fissure and ore-bearing fissure in Borhole ZK2701 (related to k-feldspar granite); (e) and (f) dip angles of rock fissure and ore-bearing fissure in Borhole ZK2901 (deep ore)

圖4 南部龍舒河節(jié)理裂隙走向(a)和傾向(b)Fig. 4 Strike (a) and dip (b) of joint fissures of Longshu River in the south

表2 地表、平硐內(nèi)節(jié)理裂隙特征Table 2 Characteristics of joint fissures in surface and footrill

區(qū)內(nèi)巖體與礦體圍巖中裂隙十分發(fā)育，尤其是礦體(化)地段。巖體與礦體圍巖中的裂隙越發(fā)育，含礦性裂隙亦越發(fā)育，裂隙的主要發(fā)育方向也是含礦裂隙發(fā)育的優(yōu)選方向，且裂隙越發(fā)育，其中的石英脈亦越發(fā)育，可見(jiàn)裂隙的主要發(fā)育方向即為礦液的優(yōu)勢(shì)充填方向。

礦區(qū)裂隙多呈細(xì)脈-網(wǎng)脈狀，節(jié)理裂隙面粗糙、光滑均有，單個(gè)節(jié)理裂隙長(zhǎng)度從數(shù)十厘米至數(shù)米不等；節(jié)理裂隙有相對(duì)密集部位，一般淺部較密，深部較稀，主要形成NNW、NNE和SN走向的寬窄不一且有一定規(guī)模的裂隙破碎帶。花崗閃長(zhǎng)巖、鉀長(zhǎng)花崗巖形成后期有高低溫含礦熱液擴(kuò)散、沉淀，使早期節(jié)理裂隙充填石英脈，不少石英脈中有輝鉬礦脈、黃鐵礦脈、黃銅礦脈與碳酸鹽脈等。常見(jiàn)裂隙有膨縮分支、復(fù)合、尖滅等現(xiàn)象，輝鉬礦常賦存于裂隙面或石英脈的兩壁，與石英脈關(guān)系最為密切。

根據(jù)鉆孔、平硐以及地表節(jié)理和裂隙構(gòu)造研究推斷，礦區(qū)含礦節(jié)理裂隙傾角方向優(yōu)勢(shì)傾角有4組：① 傾角10°～20°，傾向SE；② 傾角40°～60°，傾向SE；③ 傾角40°～60°，傾向NW；④ 傾角80°左右，傾向NW。淺部礦及與鉀長(zhǎng)花崗巖有關(guān)的含礦裂隙的優(yōu)勢(shì)傾角主要為40°～60°、70°～80°，深部礦傾角多在20°左右。

在同一開(kāi)孔位置的直孔ZK309以及開(kāi)孔方位125°、傾角75°的斜孔ZK301中，ZK309揭露的Mo1號(hào)礦體部位較淺，ZK301揭露的部位相對(duì)較深，說(shuō)明礦帶傾向SE。因此，根據(jù)剖面對(duì)應(yīng)關(guān)系結(jié)合揭露的節(jié)理裂隙特征，認(rèn)為礦區(qū)主礦體含礦優(yōu)勢(shì)節(jié)理裂隙走向NNE，傾向SE，傾角多在40°左右。

圖2 馬頭礦區(qū)鉬礦19線典型剖面示意圖 1-第四系；2-茅山組；3-墳頭組；4-花崗閃長(zhǎng)斑巖；5-輝綠玢巖；6-鉆孔及編號(hào)；7-鉬礦體； 8-低品位鉬礦體 Fig. 2 Schematic diagram of the typical profile of Line 19 in Matou molybdenum deposit

表1 鉆孔內(nèi)節(jié)理裂隙特征

ZK1901與ZK1902孔的裂隙發(fā)育程度相當(dāng)，但ZK1901孔含礦性很好，ZK1902孔含礦性較差，推測(cè)ZK1901和ZK1902孔不在同一配礦通道上，因此推斷：① 礦區(qū)斷裂F3、F5方向不是主要配礦構(gòu)造方向；② 礦區(qū)節(jié)理裂隙較發(fā)育，為主要容礦空間；③ 配礦通道對(duì)節(jié)理裂隙是否含礦起決定性作用。

按照節(jié)理裂隙特征，節(jié)理、裂隙分布的地質(zhì)體之間的關(guān)系以及石英脈充填情況，將礦區(qū)主要節(jié)理裂隙劃分為3期6次(圖5)：① 成礦期前，普遍發(fā)育高角度張裂隙，多被石英脈充填，一般寬1 cm左右，最寬可達(dá)10 cm及以上，部分裂隙壁附著輝鉬礦，裂縫可能存在后期復(fù)活現(xiàn)象；② 成礦期前，低角度斜裂隙呈共軛狀，切割早期高角度張裂隙；③ 成礦期前，剪裂隙寬約0.5 mm，切割共軛低角度斜裂隙；④ 成礦期，張裂隙呈低角度或水平分布，寬約0.1 mm，切割成礦期前剪裂隙，多充填膠狀輝鉬礦，成礦裂隙間有時(shí)交織成網(wǎng)狀；⑤ 成礦期，高角度張裂隙寬約1 mm，與成礦期前高角度裂隙近似平行，局部繼承后者發(fā)育，形成殘留礦物線擴(kuò)張壁；⑥ 成礦期后，脆性擠壓破裂帶一般疊加于早期裂隙中，可形成高角度寬大破裂帶，帶中巖石破裂，但原巖結(jié)構(gòu)可辨，局部發(fā)育壓性破裂面，具擦痕與階步，并附有膠狀輝鉬礦薄膜，其中主要容礦節(jié)理裂隙為成礦期張裂隙。

圖5 馬頭礦區(qū)節(jié)理裂隙相互間的關(guān)系(a) 第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ組裂縫交切關(guān)系及第Ⅳ組裂縫的擴(kuò)張現(xiàn)象；(b) 第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組裂縫交切關(guān)系；(c) 第Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ組裂縫交切關(guān)系；(d) 第Ⅰ、Ⅳ組裂縫交切關(guān)系；(e) 成礦期第Ⅴ、Ⅵ組裂縫交切關(guān)系；(f) 成礦期后構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成小型斷裂破碎帶Fig. 5 Relationship between joint fissures in Matou mining area(a) the cross-cutting relation of fracture groups Ⅲ, Ⅳ and Ⅴ and the expansion of fissure group Ⅳ; (b) the cross-cutting relation of fissure groups Ⅱ, Ⅲ and Ⅳ; (c) the cross-cutting relation of fissure groups Ⅰ, Ⅱ and Ⅵ; (d) the cross-cutting relation of fissure groups Ⅰ and Ⅳ; (e) the cross-cutting relation of fissure groups Ⅴ and Ⅵ during the metallogenic period; (f) the small-scale fault fracture zone formed by the tectonic movement after the mineralization period

3 含礦裂隙與巖體及區(qū)域構(gòu)造的關(guān)系

趙茂春等(2020)認(rèn)為斑巖型容礦裂隙可歸納為區(qū)域應(yīng)力疊加、水巖分離、巖漿結(jié)晶冷縮和侵入擠壓4種主要成因類型。研究區(qū)含礦裂隙受多種成因類型影響，以冷縮裂隙和區(qū)域應(yīng)力疊加裂隙為主(表3)。區(qū)內(nèi)發(fā)育斷裂走向主要為SN、NNE、NE和NW向，分別為F1、F2、F3、F4、F5，主要斷裂為馬頭—西鋒廟斷裂(F1)。

表3 馬頭礦區(qū)容礦裂隙與主要容礦裂隙成因特征對(duì)比Table 3 Genetic characteristics of ore-hosting fissures in Matou mining area and main ore-hosting fissures

F1屬區(qū)域性斷裂，縱貫礦區(qū)中東部，區(qū)內(nèi)走向?yàn)镹E 15°～30°，傾向SE，傾角為高角度(80°左右)，延長(zhǎng)3.5 km，沿?cái)嗔迅浇鼛r石破碎較強(qiáng)烈，其東側(cè)盤(pán)相對(duì)北移，西側(cè)盤(pán)相對(duì)南移，為一左行剪切平移斷裂。在F1附近，地層及巖體中發(fā)育了較多次級(jí)或配套的斷裂、裂隙，以及石英脈、鉀長(zhǎng)石脈，局部地段有鉀長(zhǎng)花崗巖脈。燕山晚期F1斷裂進(jìn)入活躍期，礦區(qū)開(kāi)始出現(xiàn)大規(guī)模巖漿侵入活動(dòng)，形成巖體中早期節(jié)理裂隙和巖體期后破碎帶中節(jié)理，為巖漿和礦液向上運(yùn)移的主要通道；伴隨著F1和其他斷裂活動(dòng)，次級(jí)斷裂和伴生節(jié)理裂隙大量發(fā)育，形成了主要配礦通道和容礦空間。

礦區(qū)發(fā)育的破裂-破碎主要受下列2種機(jī)制控制。

(1) 斷裂控制：斷裂最早期的活動(dòng)使花崗閃長(zhǎng)巖體得以侵位，待巖漿基本固結(jié)成巖后，斷裂活化使早期含礦石英脈貫入巖體裂隙，并在后期使基本固結(jié)的石英脈再次破裂。

(2) 巖漿內(nèi)生機(jī)制控制：冷凝收縮產(chǎn)生裂隙，進(jìn)一步發(fā)展后可能發(fā)生塊體塌陷，是導(dǎo)致破碎-破碎帶產(chǎn)生的主要原因。因此，破碎-破裂帶在構(gòu)造控制的花崗閃長(zhǎng)斑巖區(qū)普遍存在。

4 結(jié) 論

(1)研究區(qū)巖體與礦體圍巖中的節(jié)理裂隙特征基本一致，含礦裂隙與不含礦裂隙特征無(wú)明顯差異，礦液充填方向與裂隙優(yōu)勢(shì)發(fā)育方向一致，節(jié)理裂隙的發(fā)育明顯受斷裂作用控制，節(jié)理裂隙雖呈多組產(chǎn)狀，但因斷裂帶中小節(jié)理裂隙存在局部不一致，整體節(jié)理裂隙帶的產(chǎn)狀應(yīng)與大斷裂帶發(fā)育產(chǎn)狀一致。

(2)節(jié)理裂隙為礦區(qū)主要容礦構(gòu)造，礦體部位即為含礦裂隙、石英脈較發(fā)育地段，礦化節(jié)理裂隙帶與圍巖一般呈漸變過(guò)渡。礦體礦化程度受巖體與圍巖中裂隙帶發(fā)育程度控制，形成于裂隙帶內(nèi)。礦區(qū)發(fā)育節(jié)理裂隙主要有5組，分別為走向345°、15°～20°、75°左右、290°與310°左右，傾向多為NW；其次為SE，傾角變化大，以40°～60°、70°～80°、20°左右為主。其中，含礦節(jié)理裂隙特征與地表觀測(cè)的節(jié)理裂隙特征相似，淺部礦及與鉀長(zhǎng)花崗巖有關(guān)的礦的含礦節(jié)理裂隙傾角主要為40°～60°、70°～80°，深部礦傾角主要在20°左右。礦區(qū)主礦體Mo1含礦優(yōu)勢(shì)節(jié)理裂隙走向NNE，傾向SE，傾角多在40°左右。

(3)燕山運(yùn)動(dòng)期，礦區(qū)主斷裂F1活動(dòng)形成了以近SN向?yàn)橹鞯臄嗔选⒐?jié)理裂隙系統(tǒng)，為礦區(qū)主要配礦通道和容礦空間，故區(qū)內(nèi)主要找礦方向?yàn)镕1與其他斷裂交會(huì)連通形成的節(jié)理裂隙密集帶。