江西万载县兴源冲铜矿成矿地质特征及矿床成因探讨

楼法生，吴旭铃，凡秀君，刘成东，严兆彬，陈益平，徐磊

(1．江西省地质调查研究院，江西南昌330030;2．江西省核资源与环境重点实验室－省部共建国家重点实验室培育基地(东华理工大学)，江西南昌330013)

江西万载县兴源冲铜矿成矿地质特征及矿床成因探讨

楼法生1，吴旭铃1，凡秀君1，刘成东2，严兆彬2，陈益平2，徐磊2

(1．江西省地质调查研究院，江西南昌330030;2．江西省核资源与环境重点实验室－省部共建国家重点实验室培育基地(东华理工大学)，江西南昌330013)

江西兴源冲铜矿是近几年发现的具有较大潜力的铜多金属矿床，所处的黄茅地区属九岭南缘多层次大型构造叠加成矿地质背景的西段。在野外详细的地质考察以及室内岩矿鉴定的基础上，运用电子探针和气体同位素质谱仪以及包体测温等现代分析测试技术，对兴源冲铜多金属矿床的成矿地质特征及其矿床成因进行了深入细致的分析研究。实验分析得出:电子探针分析数据表明矿石中含大量Cu、Fe，少量Zn、Au，其中Cu含量达工业品位;矿石中δ34SCDT值和包裹体盐度值说明其成矿流体具有同源性，可能来源于地幔或者与岩浆同源;包体均一温度有两个峰值区间，说明矿床受二期成矿流体控制。综合区域、矿区地质特征、矿体特征以及上述实验所得，得出该矿床应为海相－火山喷流沉积变质叠改型铜矿床。

成矿地质特征铜矿矿床成因兴源冲江西

Lou Fa－sheng，Wu Xu－ling，Fan Xiu－jun，Liu Cheng－dong，Yan Zhao－bin，Chen Yiping，Xu Lei．Geological features and genesis of the Xingyuanchong copper deposit in Wanzai county，Jiangxi Province［J］．Geology and Exploration，2012，48(4):0704－0712．

兴源冲铜矿区地处钦杭成矿带之萍(乡)－乐(平)拗陷带。钦杭成矿带为一条长达1500km以上的Cu－Pb－Zn－Au和W－Sn－Mo－Bi多金属成矿带(毛景文等，2007，2008，2010，2011;杨明桂等，2009)，近年来钦杭成矿带已被中国地质调查局列为重点找矿区带，且江西段的深部铜矿勘探是重中之重(孟雨，2009)。兴源冲铜矿区地处钦杭成矿带北段(谈昕等，2011)，该带沿萍乡－广丰深大断裂之北缘，形成了九岭南缘－乐平的逆冲推覆系，这些受深断裂控制的断裂拗陷带，往往是构造脆弱带，在随后的特别是燕山期的构造岩浆活动中，这些早期火山喷流沉积成因的矿石或矿胚，往往受到后期的热液叠加和改造，并使成矿物质发生活化转移和富集。使得该区成为主要的铜矿成矿带，区内主要的矿床主要为:(1)与壳幔混染型中酸性岩有关的铜多金属矿床(岭后，德兴、银山、枫林、永平、东乡、桃林、七宝山等矿床);(2)与晋宁期岛弧火山作用有关的同生矿床(西裘、铁砂街、罗城等矿床);(3)热液脉型充填冷水坑铜铅锌矿床;(4)韧性剪切带型金山金矿床;(5)破碎蚀变带型万古－黄金洞金银矿床(毛景文等，2011)。

1 区域地质概况

研究区地处江南地块九岭隆起南部，区内已发现铜多金属矿床(点)20多处(丁少辉等，2004)。区内存在五种大型构造:中元古代晚期大型陆缘岛弧裂谷;南侧为晚古生代大萍－乐裂陷带;中新生代九岭南缘大型推(滑)覆构造;并被北北东向走滑冲断－伸展构造复合;长期活动的深断裂带以及沿深断裂带发育的燕山期I型中酸性斑岩带，属多层型次大型构造叠置成矿地质背景。区内主要出露中元古代地层，部分晚古生代及中新生代地层(图1)。

图1 江西九岭南缘多层次大型构造格架略图Fig．1 Map showing large－scale tectonic framework of the southern margin of the Jiuling area，Jiangxi Province

2 矿区地质特征

矿区地处北东东向慈化－宜丰板缘深断裂带及大型推(滑)覆构造西段往南急速弧型大转折与湘赣边界北北东向走滑推覆冲断带复合部位(图2)。

2．1 矿区地层

区内主要出露中元古代蓟县纪宜丰岩组，属一套沉积变质火山岩系，由下至上或从北西到南东可划分为3个岩片。下岩片(Jxy1)为片状变质石英砂岩、粉砂质绢云母千枚岩夹绿泥绢云千枚岩、似层状的石英电气石岩。第二岩片下部(Jxy2－1)为石英二云母片岩、绢云母片岩夹千枚岩、变质砂岩变细碧岩及变细碧质玄武岩;中部(Jxy2－2)为二云母片岩、绢云母片岩夹薄层透镜状变质砂岩、大理岩;上部(Jxy2－3)为绢云母片岩与石英绢云(二云)母片岩、千枚岩互层。上岩片(Jxy3)为石英二云母片岩、含石榴石二云母石英片岩、绢云母石英千枚岩夹变石英角斑岩、阳起石岩。

2．2 矿区构造

区内构造总体为一北东向围绕大型“构造窗”的复合推(滑)覆构造，北东向韧脆性硅化片理化带发育。

推(滑)覆构造主要有东西向、北东向、北西向和环形断裂4组。

韧脆性硅化带呈北东向斜贯全区，在矿区南西角一带产生偏转呈北西向。带宽大于1000 m，由4～6条次级韧脆性硅化带组成，单条宽几至几十米不等，倾向南东，倾角40°～70°，具多期活动特点。带内岩层动热变质变形普遍，达高绿片岩相，岩石破碎，片理化糜棱岩化和构造透镜体化发育。矿体一般赋存在片理化带内，常见沿片理化带发育大小不一呈透镜状、细脉状矿化石英脉，并伴有硅化、绿泥石化、黄铁矿化、黄铜矿化。

另外矿区还发育有一组与片理化带产状基本一致的构造破碎带，该组断裂一般发育在片理化带附近及其旁侧，一般表现为硅化破碎。角砾的成分主要有片岩、黄铜矿化硅化片岩，泥砂质脉结，脉结物中见有黄铁矿、黄铜矿矿化和硅化蚀变，沿韧脆性硅化带发育有辉绿(玢)岩脉。

图2 兴源冲矿区野猫冲矿段地质简图Fig．2 Geological sketch map of the Yemaochong ore section in the Xing－yuanchong ore district

2．3 矿区岩浆岩

本区岩浆活动频繁且强烈、主要为晋宁期和燕山期。晋宁早期发生了较大规模“双峰式”火山活动，表现为宜丰岩组中含有变石英角斑岩、变玄武岩、变辉绿岩夹层。变细碧岩、变辉绿岩中常见黄铜矿、方铅矿、闪锌矿化，区内铜矿床(点)多分布于宜丰岩组出露区，表明宜丰岩组为铜、金、铅、锌重要矿源层。晋宁晚期大规模中酸性岩浆侵入形成了九岭大型复式黑云花岗闪长岩基。燕山期岩浆活动较弱，以中酸性、酸性花岗岩类为主，主要为细粒含斑黑云母二长花岗岩，呈岩株状，另外细晶岩、花岗闪长岩、花岗斑岩等脉岩较多，角岩化范围较大。

3 矿体地质

3．1 矿体特征

矿体赋存在宜丰(岩)组第二岩片中部(Jxy2－2)岩层内，受北东向韧性变形构造控制，无根“钩”状、揉皱、褶叠及褶曲构造发育，造成矿体在走向上、倾向上均呈波状起伏、尖灭再现的特点。矿体走向北东东、倾向150°～160°、倾角50°～70°，走向断续沿长大于6000 m，厚1～18．83 m，绝大部分为隐伏矿体。主要由含铜硅化片理化带构成，呈细脉状、细脉浸染状，细脉宽1～4 mm、密度40～100条/m，铜矿体厚1．21～1．01m，Cu平均品位1．23%。

矿区已圈出(四条)工业矿体4条，呈脉状、似层状，编号为V1、V2、V3、V4。其中V2矿体规模最大，矿体形态呈脉状，走向北东21～25°，倾向南东，倾角22～40°，走向已控制长1060 m，延深550 m (－240m标高)，垂直厚度1～18．83m，平均垂直厚度3．36m，铜品位0．21%～2．88%(图3)。

3．2 矿石特征

3．2．1 矿石矿物

图3 兴源冲矿区野猫冲矿段00号勘探线剖面简图Fig．3 Geological profile of the Yemaochong ore section along the prospecting line 00 in the Xingyuanchong ore district

兴源冲铜矿矿石中主要的金属矿物有黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、斑铜矿、方铜矿等;非金属矿物主要为石英、绢云母、白云母、绿泥石等。其中黄铜矿为主要有用矿物。矿石中的有用组份以铜为主，次为金、锌。铜品位总体较均匀，局部有富集，据以往野外观察和岩鉴资料，矿石矿物主要是黄铜矿，次为黄铁矿、磁铁矿和闪锌矿，呈粒状。从电子探针测试所获得的元素含量(表1)可见，主要是以Cu、Fe、S为主，其中也可见少量的Zn、Au。兴源冲矿区矿物的氧化物集中出现在SiO2、Al2O3、FeO、MgO(见表2)。可以得出脉石矿物主要为石英、白云母、绢云母、绿泥石等。

3．2．2 矿石结构构造

矿石的主要结构类型有以下几种:自形晶结构、半自形晶结构、它形粒状结构，按形态分为鳞片状结构、交代融蚀状结构。

矿石构造以细脉－网脉状构造为主，其次为浸染状构造、条带状构造、块状构造、角砾状构造。

3．3 矿石类型

矿石类型属石英脉硫化物型，呈微细脉浸染状、不规则状团块状。

微细脉浸染状矿石:黄铜矿呈细－微粒集合体，充填在微细裂隙或散布于矿物裂隙中及矿物颗粒间，形成脉状矿石，矿化较均匀。

不规则状团块状矿石:表现为黄铜矿、黄铁矿等沿裂隙或孔隙充填，形成不规则状、团块状矿石，矿化不均匀。

3．4 围岩蚀变

围岩蚀变一般发育在片理化带或构造破碎带附近，与黄铜矿化关系密切。类型众多复杂，主要有:硅化、绿泥石化、绿帘石化、绢云母化。

3．5 矿床地球化学特征

3．5．1 流体包裹体特征

通过对包裹体均一温度的测量与冰点测盐度方法，实际得到数据表明(图4、图5)，兴源冲铜矿的流体包裹体温度主要集中在120℃～440℃之间。可以看出矿区的流体包裹体温度可以分为两个阶段，第一阶段均一温度变化分为较小，主要集中在100℃～200℃，峰值出现在200℃左右，此时的成矿流体应属中低温成矿流体。第二阶段包裹体均一温度较高，200℃～350℃少数的包裹体温度已经超过350℃以上，此时成矿流体应属于中高温成矿流体。这说明成矿流体系统在不断演化，矿床受二期成矿流体控制。矿物包裹体的盐度变化范围在6．16wt%～21．11wt%之间，平均为14．395wt%，不论成矿流体在哪一个阶段，流体盐度基本保持不变(图5)。该矿床具有中温、中等盐度特征。由于均一温度变化较大，盐度又主要集中于13wt%～19wt%之间，初步推测:成矿作用是在海水的底部或接近海底的条件下进行，是一个减压降温的成矿环境。成矿主要与海相火山喷发间隙期或晚期的火山气液作用有关，矿体围绕火山喷发中心分布。

表1 兴源冲铜矿区产于石英脉中黄铜矿电子探针分析数据(%)Table1 Electron microprobe analyses(%)of the chalcopyrite in the quartz vein from the Xing－yuanchong copper deposit

表2 兴源冲铜矿区产于石英脉中黄铜矿电子探针分析数据(%)Table2 Electron microprobe analyses(%)of chalcopyrite in quartz veins from the Xing－yuanchong copper deposit

图4 兴源冲铜矿床流体包裹体均一温度直方图Fig．4 Histogram showing homogenization temperatures of fluid inclusions from the Xing－yuanchong copper deposit

3．5．2 硫同位素特征

样品是采自位于矿区中部的野猫冲矿段以及位于矿区中东部的刘家冲矿段。硫同位素分析的主要样品是产于千枚岩中浸染状黄铁矿和石英脉中的黄铜矿矿石。

图5 流体包裹体均一温度－盐度图Fig．5 Diagram showing relationship between homogenization temperature and salinity of fluid inclusions in the Xingyuanchong ore district

硫同位素的分析方法:把待测矿物碎样，在镜下挑出单矿物，研磨至200目以下，称取含S 20μg～100μg待测样品，在1020℃下氧化为SO2，用Flash－EA与MAT－253质谱仪联机测试所得。测试结果见表3。

硫同位素共有3种不同的来源(Chaussidon M，et al．，1990;门兰静等，2008;陕亮等，2009):(1)地幔硫，δ34S接近于0，变化范围为0±3‰;(2)现在海水硫，δ34S约为+20‰，但有很大的变化，一般认为，海相蒸发盐岩δ34S代表海水硫酸盐的硫同位素;(3)还原(沉积)硫，或生物硫，δ34S普遍为负值。兴源冲铜矿床硫同位素组成非常相近(见表3)，δ34SCDT(‰)的变化范围是2．84～4．81之间，变化幅度小，这说明，研究区成矿流体具有同源性。

表3 S同位素测试结果Table3 Sulphur isotope composition in the Xing－yuanchong copper deposit

硫同位素的组成容易受到热力学平衡分馏(郑永飞等，2000;Ohmotmo H，et al．，1972，1979)、动力学分馏(郑永飞等，2000)和成矿物理条件如氧逸度、温度等的影响(Klein E L，et al．，2007)，造成在研究成因物质来源方面判断的不确定性，虽然具有成功的范例(吴南平等，2003)。但热液总硫的组成表示为各溶解相中硫同位素浓度加权平均值，因此即使δ34S=0，也不一定说明硫源为岩浆或地幔。兴源冲铜矿床的硫同位素值与地幔硫的值一致，但因是综合硫的特征，仅能判断该成矿物质可能来源于地幔或者与岩浆同源，并且与长江中、下游地区马山、武山、铜官山等块状硫化物矿床硫化物的硫同位素δ34S值－1‰～5．5‰(顾连兴等，1986;李文达等，1997)十分相近，表明各种矿石中硫不是来源于地层，可能与海底喷流作用(陆建军等，2003)以及后期的岩浆热液叠加改造作用有关。

4 矿床成因

4．1 成矿物质来源

中元古代晚期岛弧裂谷型火山浊流、古火山岩系富含Cu、Co、Au、Pb、Zn等元素岩石组合，形成的铜铅锌(金)的重要矿源层或成矿胚胎层，易于形成层控叠改型矿床，区内多数铜多金属矿床(点)分布于宜丰岩组出露区。

兴源冲铜矿床硫同位素组成矿石中硫与海底喷流作用以及后期的岩浆热液叠加改造作用有关。

4．2 成矿控制因素

区域地质矿产背景显示北东－北北东向走滑冲断带－伸展构造为本区的主要控岩控矿构造。岩体和矿化往往赋存在大型推(滑)覆构造带与其它构造复合部位，空间上表现为矿床(点)纵向成带、横向成行似网状斜列的分布格局。

宜丰岩组沉积变质火山岩各类岩石多数Na2O＞K2O，属富钠质岩石系列，Pb、Zn元素丰度值普遍较高，其中古火山岩含Cu、Au高丰度值，变细碧质玄武岩Cu丰度值为124．86×10－6、Au丰度值为4．4×10－9，变沉凝灰岩Cu丰度值为51．25×10－6、金丰度值为7．5×10－9，变细碧岩、变辉绿岩中常见黄铜矿、方铅矿、闪锌矿化，表明宜丰岩组岛弧裂谷型火山浊流、古火山岩系岩石组合为铜、金、铅、锌重要矿源层。

本区岩浆岩对矿床的形成没有明显的作用，但岩浆期后的热液对矿体的形成可能有一定叠加和富集作用。

综上所述，兴源冲铜矿的矿床成因为沉积－火山喷流热液叠改系列的海相细碧角斑岩型铜矿床。

5 结论

(1)兴源冲铜矿的形成与宜丰岩组地层密切相关，受北东向韧性变形构造控制，成矿流体具有多期次活动的特点，是构造与成矿流体多期次的叠加改造的结果。

(2)流体包裹体主要代表着成矿流体的演化过程，该矿区成矿流体经历了两个阶段;流体盐度相对集中，初步推测成矿作用是在海水的底部或接近海底的条件下进行的。

(3)通过对矿床的地质特征研究及矿物的流体包裹体研究、硫同位素的研究，兴源冲铜矿床应该为海相－火山喷流沉积变质叠改型铜矿床。

致谢本文得到“江西省万载县兴源冲铜多金属矿详查项目”资助，数据由江西省核资源与环境重点实验室分析测试，是集体工作的成果，一并致以诚挚的谢忱!

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Geological Features and Genesis of the Xingyuanchong Copper Deposit in Wanzai County，Jiangxi Province

LOU Fa－sheng1，WU Xu－ling1，FAN Xiu－jun1，LIU Cheng－dong2，YAN Zhao－bin2，CHEN Yi－ping2，XU Lei2
(1．Jiangxi Provincial Institute of Geology Survey，Nanchang，Jiangxi330030;2．State Key Laboratory Breeding Base of Nuclear Resources and Environment，East China Institute of Technology，Nanchang，Jiangxi330013)

The Xingyuanchong copper deposit in Jiangxi Province is a recently discovered copper－polymetallic deposit with great potential．It is located in the Huangmao area，which belongs to the western section of the multiple－layer large－scale structure in the southern edge of the Jiuling area．Based on regional geological surveys，identification of rocks and ores，application of the EMPA，IRMS methods and inclusion temperatures，this paper carries out a detailed analysis of the geological features and genesis of the Xingyuanchong copper deposit．The EMPA data show that the ores contain a large amount of Cu and Fe and a small amount of Zn and Au，and the Cu content reaches the industrial grade．Values of δ34SCDTand salinity in inclusions indicate the metallogenic fluids have the same source，probably originated from the mantle or have the same source with magma．The two distribution ranges of the fluid homotemperatures show this deposit was controlled by two－phase metallogenic fluids．Integrating the geological features of the region and the ore district，orebody characters and analysis aforementioned，this paper comes to the conclusion that this deposit is of the superposition－reform type associated with marine volcanic exhalation and metamorphic sediments．

metallogenesis，copper deposit，deposit genesis，Xingyuanchong，Jiangxi Province

book=7,ebook=201

P618

A

0495－5331(2012)04－0704－9

2011－07－02;

2012－02－06;［责任编辑］郝情情。

本文为核资源与环境国家重点实验室培育基地开放基金项目和江西省万载县兴源冲铜多金属矿详查资助的成果。

楼法生(1965年—)，教授级高工，1987年毕业于中国地质大学(武汉)，长期从事于地质矿产调查工作。E－mail:jxddyt@ vip．163．com。