安徽省南陵縣牛山金銅多金屬礦地質特征與成因淺析

聞衛軍

（安徽省化工地質勘查總院，安徽 馬鞍山 243000）

本文在分析牛山金銅多金屬礦床地質特征、礦體特征、物探特征的基礎上，對礦床進行了成因探討，總結了找礦標志，認為該礦床具有斑巖體頂部淺成熱液型礦床的相關特征。

1 區域地質背景

礦區位于揚子準地臺下揚子臺坳中段貴池—繁昌斷陷盆地的東南部位，繁南火山巖盆地南緣，蝌蚪山復向斜核部。亦位于淮陽山字型構造前孤東翼中段，因受淮陽山字型及新華夏構造體系的聯合或復合作用。該區域內構造復雜，斷裂發育，構造線總體呈北東向。繁南火山巖盆地南緣，基底為新屋里復式向斜東北端，分布著三疊系中統銅頭尖組至志留系上統中統墳頭組地層。中生代火山巖系覆蓋查區大部分，分布著蝌蚪山組至中分村組火山巖系地層，并構成蝌蚪山向斜主體。火山巖覆蓋層與基底界面間的有利部位有鉛鋅礦（化）。區內構造復雜，斷層發育，巖脈眾多，牛山有隱伏巖體發現，巖體內部裂隙破碎帶有金銅礦化。

1.1 地層

礦區絕大部分被中生代火山巖系和第四系所覆蓋；火山巖系基底地層出露較少，主要出露在礦區北部。礦區地層自老至新分敘如下：

志留系中統墳頭組（S2f）：分布于礦區中南部，產于中生代火山巖蓋層之下，區內地表無露頭。主要為灰、灰白、灰黃色，薄層或片狀泥巖、泥質頁巖，或者泥巖、泥質頁巖互層。

志留系上統茅山組（S3m）：分布于礦區中南部，產于中生代火山巖蓋層之下，區內地表無露頭。主要為紫紅、藍灰、黃綠色中厚層-中薄層狀泥質細砂巖夾粉砂質頁巖、粉砂質泥巖。厚度變化在150m至250m之間，與下伏地層整合接觸。區內自東向西，多數鉆孔均有揭露。

泥盆系上統五通組（D3w）：該組在礦區中部牛山北有零星出露，其上部為淺灰紫、藍灰等雜色薄層泥質粉砂巖、粉砂質頁巖及灰白、淺灰色中厚層細粒石英砂巖，靠頂部夾少量褐鐵礦層。下部為灰白色中厚層中至粗粒石英砂巖夾粉砂質頁巖及頁巖，其底為厚2m～6m的灰白色含礫中粒石英砂巖。厚度變化在60m至80m之間，與下伏地層志留系上統茅山組（S3m）呈假整合接觸。

石炭系中上統黃龍、船山組（C2+3）：僅零星出露于礦區中部，多數見于探礦工程中。該組上部為深灰色中厚至厚層具球狀構造石灰巖或中厚層灰巖、結晶灰巖；下部為灰色厚層白云質灰巖及鈣質白云巖，含少量硅質結核。總厚約70m，與下伏地層五通組（D3w）呈平行不整合接觸。

二疊系下統棲霞組（P1q）：地表無出露。上段（P1q2）生物碎屑灰巖、含燧石團塊灰巖、含燧石結核、燧石條帶灰巖、燧石層，厚約150m。下段（P1q1）生物碎屑灰巖、粉砂質泥質頁巖、含炭質頁巖，厚約50m。與下伏黃龍船山組地層呈平行不整合接觸。

二疊系下統孤峰組（P1g）：地表無出露。上段（P1g2）含燧石生物碎屑灰巖、灰質白云巖、白云質灰巖、硅質巖，厚220m。下段（P1g1）硅質巖、硅質頁巖、泥質頁巖、含錳頁巖，局部含磷結核，厚30m。含錳、磷。與下伏棲霞組地層呈平行不整合接觸。

二疊系上統大隆組（P2d）：地表無出露。為硅質巖、含鈣質泥質頁巖、鈣質硅質巖、泥質頁巖、硅質泥質灰巖透鏡體。厚37m。與下伏地層呈假整合接觸。

三疊系下統殷坑組（T1y）：在區內北部有小面積出露，為石灰礫巖、灰巖、礫狀灰巖、石灰質碎屑灰巖、泥質灰巖、頁巖。厚130m。

三疊系下統和龍山組（T1h）：在區內北部有小面積出露。本組巖性下部為青灰色條帶狀灰巖；上部為灰—深灰色薄層灰巖夾中厚層灰巖。厚約168m，與下伏殷坑組地層呈整合接觸。

三疊系下統南陵湖組（T1n）：在區內北部石峰、花園，西南下鳳桂有零星出露。南陵湖組下段下部為深灰色薄層灰巖，底部為瘤狀灰巖，中部為灰—灰黑色薄層灰巖、薄層組成的中厚層狀灰巖；上部為灰—灰黑色薄層灰巖、似礫狀灰巖及青灰—紫紅色似瘤狀灰巖。厚約193m。南陵湖組上段下部為灰、深灰色頁片狀—薄層似礫狀灰巖，底部為灰白色同生礫；中部為灰、深灰色薄—中厚層白云質灰巖、中厚層含生物碎屑灰巖；上部為灰、灰白色薄--中厚層灰巖，頂部為中厚—厚層鮞狀灰巖、豆狀灰巖，厚約350m。與下伏和龍山組地層呈整合接觸。

三疊系中統東馬鞍山組（T2d）：在區內長塘沖、石峰一帶有零星出露。下部為灰—淺灰色中厚層白云質灰巖夾灰巖。厚52m；中部為深灰色薄中層灰巖夾白云質灰巖及白云質透鏡體。厚139m；上部為灰白—米黃色中厚層白云巖，常含發屑狀石膏假晶，厚約23m。本組與下伏南陵湖組呈連續沉積，為整合接觸。

三疊系中統銅頭尖組（T2t）：在區內桃園、下分盧及石峰局部出露，下部為紫紅色薄—中厚層含礫粉砂巖、含礫泥質粉砂巖夾粉砂巖及淺綠色細礫巖透鏡體；上部為紫紅—紫褐色厚層粉砂巖夾粉砂質頁巖，頂部為含蟲管粉砂質頁巖。本組厚約182m,與下伏地層呈假整合接觸。

侏羅系上統中分村組（J3z）：分布于區內北部花園—上分盧—上塘一帶；分二個巖性段：下段下部為雜色含礫凝灰質粉砂巖、紫紅色粗面質凝灰角礫巖；中部為灰紫色凝灰質含礫粉砂巖、雜色流紋質角礫凝灰巖；上部為灰紫色含礫沉凝灰巖與紫紅色凝灰質粉砂巖互層。厚約104m，上段下部為肉紅、淺黃色流紋巖、淺黃綠色流紋質角礫熔巖；上部為肉紅色流紋巖、淺紫—肉紅色流紋質角礫巖、流紋質凝灰角礫巖，厚度83m；區內與下伏三疊銅頭尖組地層呈不整合接觸。

侏羅系上統赤沙組（J3c）：分布于區內八都河—丫頭山一帶，；下部為紫灰色流紋質凝灰角礫巖、流紋質凝灰熔巖夾褐紅色黑云母粗面巖、流紋質沉凝灰巖。厚度13m。上部為灰—紫紅色黑云母粗面巖、氣孔狀粗面巖及黃褐色粗面質凝灰角礫巖、含集塊沉安山質粗面質凝灰角礫巖，厚度約160m。與下伏中分村組地層呈噴發不整合接觸。

白堊系下統蝌蚪山組（k1k）：廣泛分布于礦區中部的牛頭山—蝌蚪山—水庫澇及花園一帶，另見于多數鉆孔的中上部。最大厚度大于1288m，分上、中、下三個巖性段：下段（K1k1）上部為灰黃綠色凝灰質粉砂巖、鈣質凝灰質頁巖夾灰綠色細粒巖屑砂巖、粉砂質頁巖，下部為灰紫色流紋質巖屑凝灰巖、紫紅色含礫粉砂巖及泥質粉砂巖，其在工區八都河、新村河處見與下伏赤沙組呈沉積不整合接觸，本段厚約70m。中段（K1k2）下部為黃綠色玄武巖、底部夾粉質頁巖、炭質頁巖，向上夾雜色泥質頁巖、灰紫色凝灰巖、凝灰質頁巖及凝灰質泥巖，上部為紅色安山質凝灰熔巖和深灰—灰黃綠色安山巖、氣孔狀安山巖，本段厚438m。上段（K1k3）為淺黃綠色流紋巖夾肉紅、紫紅色珍珠巖—肉紅、紫紅、灰紫色流紋質火山碎屑巖，在蝌蚪山地區本段以流紋巖為主，厚度大于58m。

第四系（Q4）：為淺黃色粘土、粉砂質粘土等，零星分布于山間及山坡低凹處。厚約0m～10m。

1.2 構造

本區的構造發展過程，分為印支、燕山、喜山三個階段，主要褶皺在印支期形成，燕山運動以斷裂和巖漿活動為主，喜山期則以地殼的差異升降為主繼承燕山晚期坳陷形成更加平緩的構造盆地（圖1）。

圖1 牛山金銅多金屬礦床區域地質構造圖

牛山隱伏背斜：牛山隱伏背斜基本位于蝌蚪山向斜之下；由本次普查工作的多數探礦工程所揭露。結合區域地質資料，認為牛山隱伏背斜為一短軸背斜。西起蝌蚪山西南側，東至石峰水庫西陽李以北，長約6公里，寬約4公里。為一對稱褶皺。其長軸軸向為NE55°，與蝌蚪山向斜軸向近平行排列。背斜核部由墳頭組（S2f）、茅山組（S3m）、五通組（D3w）構成。北西翼傾向北西，傾角較緩，10°～30°，由五通組（D3w）上部的石炭系、二迭系、三迭系地層組成。

蝌蚪山環狀與放射狀斷裂帶：蝌蚪山環狀與放射狀斷裂帶是本區最為主要的斷裂構造帶，其與中心的蝌蚪山破火山口共同構成蝌蚪山的火山機體。環狀斷裂帶主體平面形態近圓形、半環形，往往被放射狀裂隙所斷開，造成地形外陡內緩，山坡呈階梯狀。沿放射狀裂隙侵蝕的放射狀水系匯集于山間凹地。蝌蚪山破火山口中心位于礦區西南蝌蚪山，該破火山口在區域上處于繁昌火山凹陷之南部，中分村復向斜之次級褶皺蝌蚪山向斜的核部，是區域的北西、北東向斷裂的交匯處。發育于上侏羅統赤沙組之上，由蝌蚪山組構成，面積8.3平方公里。該破火山口機體一般特征：火山機體的主體平面形態近圓形，四周山脊呈半環形，中間為凹陷，地形外陡內緩，山坡呈階梯狀。放射狀水系匯集于中間凹地，向北東方向排泄。其火山巖基底主要為上侏羅統赤沙組，主要巖性有黑云母粗面巖、沉安山質粗面質凝灰角礫巖、粗面質凝灰角礫巖；火山頸部發育流紋斑巖。另外，淺成侵入巖花崗閃長斑巖可能也是該破火山口機體的范疇。機體主體的直徑約2公里，上部由白堊系下統蝌蚪山組玄武巖及流紋巖、流紋質火山碎屑巖組成，厚度0m～500m（南部、西部較厚）；其下部由花崗閃長斑巖體及泥質粉砂巖基底組成；火山巖明顯呈環狀分布，產狀內傾。

蝌蚪山復向斜：西起蝌蚪山西南側，東至麻橋鎮以東，出露長約11公里，寬3.5公里。為一對稱褶皺。區域上屬于繁昌火山巖盆地的南側，與八分村背斜近平行排列，為中分村復向斜的次級褶皺。向斜核部為蝌蚪山組上段構成，兩翼為蝌蚪山組中、下段。北西翼傾向南東,傾角26°～48°。南東翼傾向北西或北北西，傾角26°～36°，核部流紋巖之流面構造較陡，傾角46°～80°。向斜軸向70°～80°，軸向近直立或略向北傾。北東端被斷層多處切割，南西端稍微昂起，樞紐近水平。

1.3 巖漿巖

區域巖漿活動強烈，形成了大量的以中—中酸性為主的侵入—噴出巖，且侵入、噴出活動在成因、時間上密切相關。

1.3.1 火山巖

區內火山活動分為三個明顯的周期，構成了火山巖三個旋回，分別為：第三旋回蝌蚪山組，第二旋回赤沙組，第一旋回中分村組（自上而下的順序）。

1.3.2 侵入巖

本區的巖漿侵入活動主要發育在燕山期，與牛山查區毗鄰的巖體有沙灘腳石英二長閃長巖體、板石嶺石英二長巖體：

沙灘腳石英二長閃長巖體：分布于新屋里復向斜與戴公山破碎帶、九榔斷裂帶的交切處。平面形態復雜，周邊不規則，長軸大致呈北東東向，長五公里，面積6平方公里，呈巖株產出，巖體由北向南超覆，傾向北，接觸面不規則。巖體由石英二長閃長巖組成，巖石等粒—似斑狀結構，以等到粒為主，見有綠泥石化、鉀長石化、黑云母化及透輝石化等蝕變，從蝕變部位及交代方式看，這些蝕變亦屬巖漿晚期自變質作用，圍巖為泥盆系上統五通組至三疊系下統的一套以碳酸鹽為主的沉積巖層，變質帶分帶明顯，礦化主要賦存于南接觸帶的矽卡巖帶。

板石嶺石英二長巖體：分布于牛山工作區的北部，出露0.5平方公里，巖體呈北東—南西向侵位于板石嶺背斜軸部，為巖株，接觸面較陡，傾角60°以上，圍巖由三疊系下統灰巖及侏羅系上統中分村組流紋巖組成，圍巖蝕變較弱，灰巖幾乎無變質現象，流紋巖僅表現輕微石英巖化。

2 礦體地質特征

本次普查在區內發現并圈定2個金（銅）礦體（表1），編號為①和②，共計21條礦脈（①號礦體有11條脈，②號礦體有10條脈）。

表1 牛山金銅多金屬礦礦體規模、形態、產狀一覽表

2.1 礦體形態、產狀及規模

2.1.1 ①號金（銅）礦體形態、產狀及規模

①號金銅礦體:礦體總體走向北東東，控制長約600m，礦體形態為脈狀和似層狀，產于花崗閃長巖內的裂隙破碎帶中，帶內角礫巖、黃鐵礦及網狀石英細脈發育。礦體向南陡傾斜，傾角60°～70°，傾向延伸大于300m，厚度20m～50m。礦體由11條金（銅）礦脈組成，編號為①-1～①-11，礦體視厚1.36m～9.95m，長100m～600m，Au品位1g/t～6g/t，賦存標高：-330m～+90m，埋深0m～420m。11條礦脈中①-1、①-3規模較大。

2.1.2 ②號金（銅）礦體形態、產狀及規模

②號金（銅）礦體:礦體總體走向北東東，控制長約500m，礦體形態為似層狀，產于花崗閃長巖內接觸帶的破碎帶中，帶內角礫巖、黃鐵礦及網狀石英細脈發育。礦體向南陡傾斜，傾角60°～70°，傾向延伸大于300m，寬度20m～50m。礦體由10條金（銅）礦脈組成，編號為②-1～②-10，礦體視厚1.30～8.00m，長100m～500m，Au品位1g/t～5g/t，賦存標高：-400m～-700m，埋深640m～760m。10條礦脈中②-6、②-7規模較大。

3 地球物理特征

通過可控源大地音頻電磁法工作，初步查明了區內巖體的空間幾何形態，初步劃分出巖體與地層的界線，且界線清晰，均表現為電阻率等值線畸變帶。在區內選擇北西-南東向剖面（B線），方位角130°，長1350m進行可控源大地音頻電磁法工作，反演結果如圖2。

由圖2可知，該線電性層差異明顯，且電性層劃分較為清晰。本剖面通過已知鉆孔ZK5901,且1500m處附近有已知鉆孔ZK5001。地表800～1400m段0～-250m，電阻率低，等值線均勻，連續性好，說明其層位穩定，巖性均勻。已知ZK5901，50～-300m為侏羅系上統地層，其下均為巖體。和反演圖比對，可知300m以上為侏羅系上統地層，而下低阻區則為巖體的反映。同時侏羅系上統地層和巖體均為低阻，而巖體電阻率最低。需要說明的是，CSAMT法測量針對低阻體有放大效應，因此巖體位置和實際鉆孔有少許出入。地表1400～2000米段0～300m，電阻率相對較高，一般為100～200Ω·m，根據ZK5001（按走向延伸而來）資料以及地表出露白堊系下統蝌蚪山組地層，推測其為白堊系下統蝌蚪山組地層。其下有一個低阻區，電阻率較低，一般小于100Ω·m，和左側低阻體比較接近，推測其可能為巖體的反映。剖面-500m以下為高阻區，一般大于200Ω·m，且等值線連續性好，根據ZK5001鉆孔-260m附近進入灰巖，可推測其可能為灰巖。

在區內選擇為北西-南東向剖面（C線），方位角130°，長900m。進行可控源大地音頻電磁法工作，反演結果如圖3。

圖3 牛山礦區C線BOStick反演斷面圖

由圖2可知，該線電性層差異明顯，且電性層劃分較為清晰。由于B、C線僅相距250m，且共用一個場源，因此可進行類比解釋。該剖面電性層簡單，共可分為4個電性層，分別 為0～50Ω·m、50～100Ω·m、100～200Ω·m和 大 于200Ω·m。0～-150m，電阻率低，一般為50～100Ω·m，近似水平狀，和B線比較，推測為侏羅系上統地層。-150m～300m，電阻率一般為100～200Ω·m，推測為白堊系下統蝌蚪山組中段地層。其下低阻0～50Ω·m，則對應于B線低阻巖體，推測可能為巖體的反映。巖體之下高阻區，電阻率大于200Ω·m，則對應于灰巖。各巖性之間界線均為等值線梯度帶，清晰明顯。測區位于牛山及其周邊，北自花園-下分盧一線，南至上鳳桂-毛沖，東自大井-上分揚，西至毛山-黃泥壟。

綜合分析得出認識：B線和C線位于火山口外，通過已知鉆孔和反演圖比對，可知巖體為低阻，且其埋深均較淺，而灰巖是高阻，兩者之間的接觸帶比較清晰，是成礦的有利部位。

4 金銅礦圍巖蝕變

①、②號金銅礦（化）體產于花崗閃長斑巖內，頂底板均為花崗閃長斑巖，頂、底板與礦體界線不清晰，呈漸變現象。通過對Zk1901和Zk1103孔系統采樣并巖礦鑒定分析，初步可歸納出含礦巖體蝕變具有分帶特征：蝕變巖體自上而下分為三個蝕變帶，即高嶺石化硅化蝕變帶、絹云母化硅化蝕變帶和絹云母化鉀長石化（夾高嶺石化絹云母化硅化）蝕變帶。

5 礦床成因

區內隱伏巖體分泌出來大量的含礦汽、液，侵入到性質活潑的圍巖裂隙中，發生化學反應和物質交換，熱液沿著構造裂隙運移至淺部，在裂隙中發生沉淀、形成熱液充填型礦床[1-3]。牛山金銅礦成礦部位多為近地表，成礦物質后期受早白堊世侵入巖巖漿活動影響，提供了成礦溫度和壓力，與成礦熱液發生化學物理反應形成含有成礦元素的成礦熱液，通過斷裂構造帶運移，與周邊圍巖接觸交代，沿斷裂構造到達近地表，由于溫度壓力驟降，金以自然金，銅以黃銅礦形式賦存于花崗閃長斑巖內接觸帶的網脈狀石英細脈或似角礫巖中。深部隱伏巖體與灰巖接觸帶內可能存在矽卡巖型礦床，在隱伏巖體內部可能存在斑巖型礦床[4-8]。

6 成礦規律及遠景評述

6.1 成礦條件及成礦規律

金銅礦化主要受花崗閃長斑巖體內構造破碎帶控制，根據區內的巖體和圍巖的蝕變特征，可知區內具有多期熱液作用，多期含礦熱液的疊加作用富集成工業礦體[9]。

6.2 找礦前景

大量資料表明，碳酸鹽由于其化學性質活潑、易分解，物理性質較脆弱，是良好的成礦圍巖。牛山查區靠近蝌蚪山破火山口，構造發育，有利于淺成-超淺成巖體的侵入。本區基底地層有二疊系、石炭系、泥盆系和志留系灰巖地層，為淺海相碳酸鹽建造，化學性質活潑，受夠在及巖漿侵入影響，較為破碎，斷裂帶及節理裂隙發育，提供了良好的成礦環境和物質來源。該地層的接觸界面、接觸界面附近的破碎帶是沿江地區重要的成礦有利層位。

7 結語

牛山礦區內礦化種類多，礦化分布廣，含礦層位多。礦化種類有金、銅、鉛、鋅、銀等，區內已發現初具規模的金銅礦化帶2個，金礦化體（脈）多層。圍巖蝕變多樣，有綠泥石化、硅化、高嶺土化、絹云母化、硫鐵礦化等蝕變強烈，揭示區內成礦具多樣性，顯示本區有著光明的成礦遠景，預測通過進一步工作有望找到中-大型金銅鉛鋅多金屬礦床。