江西某銅礦地質(zhì)特征及礦化富集規(guī)律分析

堯亮亮，龔維強，李麟輝，鄧 浩

（1.江西銅業(yè)集團建設(shè)有限公司井巷分公司，江西 瑞昌 332204; 2.江西銅業(yè)股份有限公司，江西 南昌 330006；3.江西銅業(yè)集團地勘工程有限公司，江西 德興 334200）

1 引言

江西某銅礦于1958年大辦鋼鐵時被發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過60多年的開采，富礦資源日趨緊張。隨著礦山的發(fā)展，對資源的需求也在不斷增加［1］。自銅礦發(fā)現(xiàn)以來，有關(guān)地質(zhì)單位開展了多項地質(zhì)研究工作，成礦理論上也取得較多成果。如1978年徐克勤提出了以火山沉積為主，熱溫疊加為輔的同生沉積礦床觀點；1980年朱家安等論述了具有層控—熱液改造型礦床的成因特征；1993年張祖林等提出了該礦具有多來源、多因素控制的火山沉積—熱液改造型的成因觀點；1996年李培錚等提出了以噴流沉積成礦為主，經(jīng)后期疊加改造富集而成的多因復(fù)成礦床觀點。

在日常生產(chǎn)探礦過程中，經(jīng)常能探到一些小而富的盲礦體。有針對性地找出盲礦體，進一步掌握礦體產(chǎn)出規(guī)律，需要對礦床地質(zhì)特征及控礦因素進行進一步分析研究。本文通過對礦區(qū)的區(qū)域地質(zhì)、礦區(qū)地質(zhì)特征、礦體地質(zhì)特征和控礦因素進行總結(jié)分析，發(fā)現(xiàn)了海底噴流沉積層、巖體發(fā)育地段礦化、橫跨背斜軸部礦化、古地貌隆起或原生銅硫礦體頂板下凹地段銅礦化次生的礦化富集規(guī)律，為礦山進一步探找盲富銅礦體提供了理論方向，增強了危機礦山資源接替保障能力。

2 區(qū)域地質(zhì)概況

本區(qū)地處揚子準地臺南東側(cè)的江南臺隆與華南褶皺系贛中南褶隆兩大構(gòu)造單元的接觸部位，萍鄉(xiāng)-廣豐深斷裂帶北側(cè)［2］。如圖1所示，震旦系變質(zhì)巖和中元古界雙橋山群分別構(gòu)成華南板塊、揚子板塊的褶皺基底，呈NE-NEE向緊密褶皺。蓋層主要為晚古生界石炭系濱海-淺海相的火山碎屑巖、碎屑巖、碳酸鹽巖以及白堊系陸相砂巖、砂礫巖。巖漿巖以燕山期酸性中深-超淺成的侵入巖類為主。本區(qū)長期處于揚子、華夏兩個古板塊及其結(jié)合帶的構(gòu)造格局控制之下，發(fā)生過多次構(gòu)造-沉積-變質(zhì)-成礦事件，特別是燕山期，由于陸內(nèi)收縮和歐亞板塊與太平洋板塊相互作用，陸內(nèi)造山運動強烈，對成礦形成了十分有利的環(huán)境。

圖1 礦區(qū)區(qū)域構(gòu)造略圖

3 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)是一個以銅為主的銅硫、鐵、鎢綜合性礦床。其中，銅礦體以Ⅰ、Ⅴ、Ⅶ號三個礦體為主，占全礦區(qū)銅工業(yè)儲量的95%。區(qū)內(nèi)各種類型的礦體分布在北東至南西方向長2600m、北西至南東方向?qū)?00m的范圍內(nèi)。空間上，從上至下依次為鎢礦體-鐵礦體-次生富銅礦體-原生銅硫礦體。除鎢鐵礦體局部有露頭外，大多為隱伏礦體。礦體主要在梓山群上段砂巖和頁巖的層間斷裂帶中，少部分在壺天群下部的砂頁巖中。礦體厚度大多在10～30m范圍內(nèi)，最厚可達62.85m，平均14.96m，形態(tài)多為層狀、透鏡狀和似層狀，具分枝復(fù)合、尖滅再現(xiàn)、膨大狹縮現(xiàn)象。由于斷裂作用，礦體的形態(tài)較為復(fù)雜，常見的有盲礦體、盲富礦體［1］。

3.1 地層

礦區(qū)地層由老至新，主要有中元古界牛頭嶺組、將軍嶺組，新元古界楊溪巖組，石炭系云山組、中棚組，石炭系梓山組、大埔組，侏羅系中統(tǒng)漳平組，白堊系茅店組、周田組和第四系中更新統(tǒng)進賢組及全新統(tǒng)聯(lián)圩組。

礦區(qū)位置屬贛東北銅及有色金屬成礦帶的南西段，礦體基本上是順層分布。梓山組和壺天群是河湖相至濱海相的中細粒夾火山凝灰及火山沉積碎屑巖，是礦區(qū)銅礦主要賦存層位。

3.2 構(gòu)造

礦區(qū)有四組發(fā)育不等的構(gòu)造形跡，具體構(gòu)造情況如下：

（1）東西向構(gòu)造：主要發(fā)育于西部雙橋山群中，構(gòu)成將軍嶺東西向褶皺，其東端(鄰近礦區(qū))局部走向轉(zhuǎn)為北東東向。由于伴隨的走向斷層較發(fā)育，常形成厚大的斷裂破碎帶，成為礦體賦存的有利構(gòu)造地段。

（2）北東向構(gòu)造：F1斷層也稱含礦破碎帶，主要發(fā)育于壺天群底部至梓山組上部，普遍造成地層缺失，上部為規(guī)模較大的破碎帶，是礦體賦存的主要部位。總體走向50°～60°，傾向SE，傾角35°～40°，斷層面沿走向、傾向舒緩波狀起伏。走向長3.5km、傾斜方向延伸1km以上。

（3）北北東向構(gòu)造：具有斷裂顯現(xiàn)及側(cè)列式等距分布的特點，該斷裂比較發(fā)育，規(guī)模中等或較大，沿走向一般為數(shù)百米，走向和傾向延伸穩(wěn)定，是區(qū)內(nèi)主要控巖控礦構(gòu)造。

（4）北西向構(gòu)造：除北西向褶皺外，主要為北西向張扭性斷裂，走向NW290°～300°，傾向不一，傾角較陡，有時將礦體錯斷［3］。

3.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)在元古代時期有微弱巖漿噴發(fā)。在牛頭嶺組巖石中含少量火山晶屑和凝灰物質(zhì)，偶夾變中基性火山巖。

巖漿巖主要有：橄欖巖、輝長巖、輝綠巖、片麻狀花崗斑巖、變中基性熔巖及變角斑巖等。燕山早期巖漿活動強烈，活動形式為酸性巖漿侵入。

燕山期內(nèi)巖漿巖主要有花崗斑巖、花崗閃長斑巖。燕山晚期以后，區(qū)內(nèi)未有巖漿活動。

礦區(qū)所見脈巖以花崗斑巖為主，其次為花崗閃長斑巖、英安巖。初步推測礦區(qū)燕山期成礦巖漿巖可能為花崗閃長斑巖-花崗斑巖序列。受地層和斷裂的雙重制約，具有數(shù)量多、分布廣、規(guī)模小等特點。

3.4 圍巖蝕變

礦區(qū)圍巖蝕變較為普遍，總體屬“中低溫?zé)嵋何g變”范疇，且分帶不明顯。各種蝕變類型和蝕變組合往往與原巖巖性和礦化類型有關(guān)，如與銅硫礦體有關(guān)的主要是絹云母化、硅化、黃鐵絹英巖化和綠泥石化，其次是碳酸鹽化；與鎢鐵礦體有關(guān)的多為硅化螢石化，其次為重晶石化和高嶺土化等。硅化遍及全區(qū)，呈北東向展布，是良好的找礦標志之一。

4 礦體地質(zhì)特征

礦區(qū)的礦化帶呈北東向展布，長2600m，寬約400m，由產(chǎn)于黃龍組下段兩種空間上疊置的礦層組成。礦區(qū)上部含鎢赤鐵礦鐵帽礦體，中間為次生富集銅礦體，下部為原生銅礦體。上部氧化帶為赤鐵礦-含鎢赤鐵礦層，中部為Ⅰ號層狀銅硫礦體，下為銅硫礦層。

4.1 礦體形態(tài)、產(chǎn)狀

礦區(qū)的銅硫和鎢鐵礦體以層狀和似層狀為主，其次為透鏡狀、扁豆狀。礦體連續(xù)性較好，產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致，局部與地層成小角度斜角。主礦體基本特征如下：

I號銅硫礦體：主要由次生富集作用形成，產(chǎn)于壺天群下部破碎帶中，呈似層狀分布于F1斷層的底部。礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致。走向長1200m，傾向延伸200～300m，厚度常在2～10m范圍內(nèi)，最厚可達20m。除0線附近有零星的鐵帽露頭外，礦體一般埋深均在標高45m以下，最深達-375m。

V號銅硫礦體：位于Ⅰ號礦體之下，為礦區(qū)銅資源儲量最大的礦體，占礦區(qū)銅資源儲量的51%。淺部礦體連續(xù)性較好，呈似層狀，往深部連續(xù)性較差，呈透鏡狀、豆莢狀。礦體淺部走向60°，往南西深部轉(zhuǎn)為28°，傾向南東，傾角40°～45°。礦體走向長1200m，傾向最大延深680m，厚度1.00～62.58m，沿傾向常見尖滅再現(xiàn)現(xiàn)象。

VII號銅硫礦體：礦體呈透鏡狀，產(chǎn)于黃龍組下段中部，并在北東向與北西向二組斷裂交匯部位，厚度增大、品位變高，構(gòu)成礦區(qū)厚度最大的礦體。礦體整體走向60°、傾向南東，傾角20°～30°，走向長400m，傾向最大延深450m，厚度0.59～87.84m，平均厚19.95m。VII號銅硫礦體不僅規(guī)模大，而且品位也最高，礦體的中上部大多由致密塊狀的斑銅礦與輝銅礦組成。同時，該礦體由上至下，整個次生氧化淋濾富集作用的分帶性也十分清楚。

4.2 礦體類型及分帶性

礦區(qū)的礦體類型多種多樣，在不同地段由大小不等的原生銅礦體、次生富集銅礦體、鐵礦體（鐵帽）及鎢礦體組成。其垂向分布具有規(guī)律性，總體空間分布特征由上到下分別為鐵、鎢礦體—次生富集銅礦體—原生銅礦體。

礦床因形成條件不同，自上而下可分氧化帶、交替帶、次生硫化物富集帶和原生硫化物帶。

（1）氧化帶

氧化帶主要由原生鎢礦-硫化物氧化而成。硫化物轉(zhuǎn)化成赤鐵礦、針鐵礦、水赤鐵礦，但部分鎢鐵礦、鎢錳礦和白鎢礦等得以保留，構(gòu)成鎢鐵礦赤鐵礦礦石和含鎢赤鐵礦硅化巖。氧化帶上部的鎢主要以鎢礦物產(chǎn)出，而在氧化帶下部沉淀的富鐵礦部位，其鎢主要呈離子狀態(tài)，從而被赤鐵礦等吸附，與鐵呈共消長關(guān)系。氧化帶所屬地層主要為中上石炭統(tǒng)壺天群上亞群的白云巖和下亞群砂頁巖，該部位既是破碎帶又是強烈的硅化帶。但在礦區(qū)西段下石炭統(tǒng)梓山群上段的砂頁巖中，也有鎢礦化的氧化帶，鎢礦物多呈細脈狀、網(wǎng)狀及散染狀產(chǎn)于硅化巖和鐵礦中，鎢礦脈的分布主要受NE50～60°裂隙組控制。一般情況下，上部以白鎢礦為主，中部以鎢錳礦為主，下部以鎢鐵礦為主。

（2）交替帶

交替帶主要分布在壺天群下亞群的砂巖和頁巖中，厚度為0～3m，局部存在輝銅礦、赤鐵礦礦石，分布不穩(wěn)定。其中，除銅外，鉍、硒、碲也有顯著富集。

（3）次生硫化物富集帶

次生硫化物富集帶主要賦存在壺天群下亞群和梓山群上段的砂、頁巖以及花崗斑巖中，構(gòu)成重要的工業(yè)礦體。貯礦部位是構(gòu)造破碎帶，如圖2所示。次生硫化物主要是斑銅礦和輝銅礦，系選擇交代原生硫化物而成，多呈細脈侵染狀產(chǎn)在砂巖、花崗斑巖和頁巖裂隙中，在斷裂中常形成塊狀斑銅礦、輝銅礦礦石。

圖2 0號勘探線剖面圖

（4）原生硫化物帶

原生硫化物帶主要存在梓山群上段的砂巖和頁巖的層間斷裂帶中（見圖3），極少部分在壺天群下部的砂頁巖中。黃鐵礦、黃銅礦等硫化物與圍巖發(fā)生了廣泛的交代作用，并充填膠結(jié)了圍巖角礫，自東向西形成了四個銅硫礦體。除含銅、硫外，原生硫化物帶還存在鉍、銀、金等元素。

原生銅硫礦體礦物垂直分布帶不明顯，僅V號礦體有所表現(xiàn)。在早期黃鐵礦體中，下部層間斷裂部位又有晚期的黃銅礦交代產(chǎn)出，形成富銅礦；同時還有輝鉍礦、硫鉍銅礦的相對富集。

原生礦體沿走向，其分帶亦有所不同。東部為黃銅礦-黃鐵礦礦帶，西部為纖鋅礦-黃鐵礦礦帶。兩帶之間約有200m的過渡帶。纖鋅礦的分布很不均勻，主要產(chǎn)于原生帶的最西端和礦帶中段的V號礦體兩側(cè)或其分枝尖滅處。

圖3 31號勘探線剖面圖

5 控礦因素分析

礦床成礦關(guān)系最為密切的因素主要有含礦層位、構(gòu)造、巖漿作用和次生富集作用。

（1）賦礦層位與成礦的關(guān)系

礦體主要產(chǎn)在下石炭統(tǒng)梓山組上段和中上石炭統(tǒng)壺天群下亞群地層中，這套地層為淺海相砂巖、粘土巖，局部夾有泥灰?guī)r和碳質(zhì)頁巖。由于早期的海底噴流作用，在噴流沉積區(qū)內(nèi)夾有層狀、透鏡狀噴流堆積物，這些堆積物所含成分復(fù)雜，其中金屬硫化物占比高。在后來的成巖過程中，這些堆積物便轉(zhuǎn)化成為層狀、透鏡狀的礦體，部分地段形成含銅量較高的礦體。

（2）巖漿活動與成礦的關(guān)系

巖漿活動與成礦的關(guān)系表現(xiàn)在兩個方面，一是為改造早期形成的硫化物礦體，提供熱源和礦化劑；二是巖漿本身帶來成礦物質(zhì)，使早期形成的礦體更加富化，更具規(guī)模。

（3）構(gòu)造與成礦的關(guān)系

根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造分析得知，自晚古生代晚期以來，礦區(qū)經(jīng)歷過三次較大的構(gòu)造活動，每次構(gòu)造活動中的巖漿作用，使其產(chǎn)生相應(yīng)的成礦活動。構(gòu)造活動對成礦的控制，主要表現(xiàn)在對導(dǎo)礦和容礦構(gòu)造的控制［4］。就導(dǎo)礦而言，構(gòu)造形成的大斷裂往往是連接礦源與礦體或巖體與礦體的通道。成礦物質(zhì)通過這些通道，向成礦有利的部位聚集形成礦體，此構(gòu)造部位非常有利于礦化的富集［5］。

（4）次生富集作用與成礦的關(guān)系

當原生銅礦體暴露于地表或接近地表時，便受到表生氧化作用，從而促使原生礦體中的金屬硫化物氧化，形成銅的硫酸鹽和碳酸鹽，并隨地表水向下滲透淋濾，在地下水面下邊的流動帶形成次生富集的銅礦體。礦區(qū)由次生富集作用形成的銅礦體主要是斑銅礦和藍輝銅礦，在氧化富集亞帶可見到自然銅［6］。

6 礦化富集規(guī)律

通過礦床地質(zhì)研究和控礦因素分析，主要得出以下礦化富集規(guī)律。

（1）海底噴流沉積層為工業(yè)礦化聚集地

礦體賦存在梓山組上段和壺天群下亞群地層中，此巖系由陸源碎屑與海底噴流物混合沉積而形成，其上部為壺天群下亞群白云巖或白云質(zhì)灰?guī)r，該地層中的巖性較為致密，有很好的隔離性。噴流沉積層含有豐富的成礦物質(zhì)，在成巖過程中，成礦物質(zhì)在該含礦層內(nèi)局部聚集，在局部地段可形成一定規(guī)模的礦體，其規(guī)模大小與原始噴流沉積作用有關(guān)，在離噴流口較近的地段可形成厚層狀、大透鏡狀礦體。

（2）巖體發(fā)育地段礦化更加富集

礦本的空間分布與巖體的分布密切相關(guān)，在巖體發(fā)育的地段，普遍存在規(guī)模較大、礦化程度好的礦體，尤其是礦巖交接處。與礦化富集與巖體發(fā)育程度有關(guān)的直接原因是：巖漿侵入改造了早期形成的礦體，使其更加富集；同時，帶來了部分成礦物質(zhì)，迭加在早期礦體之上。

（3）橫跨背斜軸部礦化更加富集

礦區(qū)有一系列南北向橫跨背斜，且大多隱伏于白堊系紅層以下，它們在白堊系之前就已形成，白堊系后又有所加強。若背斜橫跨在早期形成的東西向破碎帶上，在背斜軸部形成的虛脫，為礦化提供了有利的聚集場所。同時，由于褶皺作用，背斜翼部早期形成的礦化體呈塑性，向核部流動，使核部礦體變得更加厚大。

（4）古地貌隆起或原生銅硫礦體頂板下凹地段銅礦化次生富集現(xiàn)象明顯

古地貌上隆并伴有原生銅硫礦體，經(jīng)過風(fēng)化和風(fēng)化淋濾，形成次生富集的斑銅礦或藍輝銅礦體［7］。

原生礦體頂板下凹的部位也易形成銅的次生富集，若礦體埋深不大，頂板下凹，地表水向下凹的地段聚匯并向下滲入，使原生銅礦體產(chǎn)生風(fēng)化淋濾，形成次生富集的銅礦體［8］，如Ⅶ號礦體，其上部為近東西向的向斜構(gòu)造，礦體頂板下凹，在這一地段形成了厚大的斑銅礦或藍輝銅礦體。

7 結(jié)語

本文通過對江西某銅礦地質(zhì)特征及礦化富集規(guī)律分析，發(fā)現(xiàn)該礦床具有多階段成礦的特點。

（1）與含礦巖系的噴流沉積作用和北東東向的斷裂破碎帶構(gòu)造有關(guān)。

（2）與橫跨在北東東向破碎帶之上的褶皺及古地形有關(guān)。

礦體雖然產(chǎn)在破碎帶中，礦體走向也與破碎帶走向一致，但礦體在破碎帶內(nèi)是不連續(xù)的，其厚大部位與破碎帶走向近于垂直，即與原勘探線方向近于一致。如此，在原勘探線間距較大的情況下，所布置的探礦工程就難以控制住礦體的形態(tài)變化和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，甚至在勘探線之間漏掉小而富的盲礦體，尤其是那些由次生富集作用形成的富銅礦體。因此，重新研究該礦床的控礦因素和富集規(guī)律，采用合適的找礦勘探方法，在礦區(qū)內(nèi)尋找新的富礦化地段和隱伏的盲礦體是很有可能的。