朱砂红矿床地质特征及深部找矿潜力分析

李 毅

(江西铜业集团公司德兴铜矿, 江西德兴市 334224)

朱砂红矿床地质特征及深部找矿潜力分析

李 毅

(江西铜业集团公司德兴铜矿, 江西德兴市 334224)

对江西德兴朱砂红矿床的成矿地质特征和控矿地质条件进行了综合分析。认为朱砂红矿床成矿作用与区内燕山期构造-岩浆活动有着成因上的密切联系,表现出明显的成矿专属性。在总结朱砂红矿床的成矿规律及与相邻铜厂矿床类比的基础上,提出了该矿床深部找矿新思路。

深部找矿;潜力分析;成矿规律;朱砂红矿床

0 引 言

朱砂红矿床位于德兴市北东方向,德兴斑岩铜矿田的西北部,东南部与铜厂矿床毗邻,是我国著名大型斑岩型铜矿床之一。以往的地质勘探及研究工作多集中在周边的铜厂矿床,朱砂红矿床地质勘探程度较低。为此,笔者利用近几年德兴铜矿对朱砂红矿床地质勘探的最新进展,在总结该矿床的地质特征、成矿规律的基础上,根据地质学的“相似类比理论”,提出了朱砂红矿区深部找矿新思路。

1 矿区地质概况

朱砂红矿床处于江南台隆与钱塘台坳的接合部和赣东北韧性剪切蛇绿混杂岩带的上盘,赣东北深断裂带的北西侧[1]。上述隆、坳以赣东北深大断裂为界,沿赣东北深大断裂的北西侧,是江西省重要的铜铅锌多金属一级成矿带[2]。

1.1 地层

矿区地层单一,除第四系以外,主要是中元古界双桥山群杜村组(Pt2shd),属于地槽沉降阶段的浅海相中、细粒碎屑夹英安质火山碎屑的复理石建造。经区域变质作用和动应力作用后,形成一套由绢云母千枚岩、凝灰质千枚岩、变质沉凝灰岩夹砂质千枚岩组合的浅变质岩系。浅变质岩片理发育,产状相近,走向自西向东,由北东渐变为北东东,总体倾向北,倾角一般为40°～60°。岩石的原始层理尚有保存,其产状与片理类似。据铷锶法同位素年龄测定,杜村组岩石的地质年代为1401百万年,结合微生物分析,地层可与北方蓟县系对比。周边铜厂矿床地层和朱砂红矿床一样,杜村组浅变质岩片理较为发育[3]。岩石片理经构造牵动而形成的“层间”裂隙,是矿区贮矿小构造之一。

1.2 构造

矿区经历了多旋回多期次的构造运动,形成了褶皱断裂齐全、相互复合叠加的构造格局,为矿区岩浆活动和成矿作用提供了有利的构造前提。矿区主干构造线方向分为3组:东西向构造、北东向构造和北北东向构造,与周边铜厂矿区构造特点相似(见图1)。

东西向构造生成时间最早,主要表现为挤压破碎带、陡立片理带及冲断层,并成组成带出现。东西向构造常被其后的北北东向断裂所扭错、改造,并为花岗闪长斑岩、石英闪长玢岩和变质中基性岩脉所充填。该组构造对矿床形成影响较小。

北东向构造以印支期最为活跃,断裂不发育,主要表现为横贯矿区中部的黄坑坞倒转背斜。该倒转背斜轴面北倾,并具有复式、同斜、倒转的特征,其轴部正形隆起的虚脱部位,是有利的贮岩空间。该倒转背斜枢纽自西向东,走向由北东渐转为北东东,呈现向北微凸的缓弧状弯曲,与地表花岗闪长斑岩岩脉群密集出露区的中心线相一致;在空间上,该倒转背斜的轴部位置与朱砂红花岗闪长斑岩岩株体的产状、赋存空间相吻合,反映了该倒转背斜对朱砂红岩株体控岩定位的重要作用。

北北东向构造主要形成于燕山早期,褶皱不发育,主要表现为12条主干断裂。12条主干断裂位于矿区中部岩脉群及围岩强蚀变带地段,以100～200m间距呈左行侧列、密集成带分布。断裂长短不一,可见数百米至千余米。断裂破碎带宽数厘米至十余米不等,带内挤压透镜体、挤压片理及逆向扭错擦痕兼有,力学性质显示压扭性特征。北北东构造主要发育在黄坑坞背斜轴部的构造复合处,不仅是花岗闪长斑岩的导岩构造,而且直接控制了花岗闪长斑岩岩株体的空间定位、岩脉分布,为含矿溶液的运移、扩散、充填、交代提供了有利的构造条件,是朱砂红矿区控岩控矿的突出构造因素。北北东向构造派生的构造裂隙发育明显,是矿区主要贮矿小构造。

图1 德兴斑岩铜矿田地质构造

1.3 岩浆活动

由于赣东北深大断裂的策动,在矿区内形成多期次的岩浆岩:加里东至海西-印支期的变质中基性、基性岩;燕山早期的花岗闪长斑岩、石英闪长玢岩和细粒闪长岩;燕山晚期的基性、超基性岩等[4]。其中燕山早期的花岗闪长斑岩与矿床形成密切相关,其余岩浆岩仅起围岩作用。

燕山早期花岗闪长斑岩体呈不规则岩脉群出露,出露面积0.06km2[5]。岩脉群由100多个岩脉单体构成,岩脉单体的产出、形态受北北东向断裂和黄坑坞倒转背斜控制。岩体与围岩呈侵入接触,两者界线清楚,无明显同化混染现象,属于浅成、脉动式的侵入体。成岩岩浆来自地壳深部或上地幔,同位素年龄值为168百万年,可与周边铜厂岩体对比。

1.4 蚀变矿化

朱砂红矿床典型的特征之一,是矿床的近矿围岩受岩浆期后热液蚀变的影响,产生广阔的面型蚀变。矿床与成矿有关的蚀变类型有硅化、绢(白)云母化、绿泥石化、碳酸盐化、硫酸盐化以及钾长石化等十多种,其中前6种与成矿关系密切。硅化贯穿于成矿作用的全过程,对成矿起支配作用,是造成蚀变分带的重要因素之一;绢(白)云母化与矿化关系密切,是矿化围岩重要的蚀变类型和找矿标志;绿泥石化空间分布广泛,延续时间长,与成矿密切相关。矿区多种蚀变的叠加,促使了矿化的叠加、富集,典型的蚀变矿化组合是硅化(石英)-绢云母化(绢、白云母)-绿泥石化(鳞绿泥石)-碳酸盐化(铁白云石)-硫酸盐化(硬石膏)-黄铜黄铁矿化。

矿床的蚀变分带受花岗闪长斑岩体和接触带控制,形成了斑岩体与围岩对称式的环状蚀变水平分带。接触带外侧的围岩可划分为强(H2)、弱(H1)2个蚀变带;接触带内侧的斑岩分为强、中、弱3个蚀变带。围岩强蚀变带(H2)绕斑岩体及其岩脉群分布,蚀变为强硅化、强绢云母化,蚀变岩石为硅化绢云母岩或强蚀变的变质沉凝灰岩及千枚岩,是工业矿体的主要赋存地段;弱蚀变带(H1)绕强蚀变带外圈分布,蚀变以绢云母化、绿泥石化为主,伴有硅化、碳酸盐化等,是矿区表外矿的主要赋存地段。

斑岩体强蚀变带紧靠内接触带零星分布,在斑岩体上盘的上部岩枝中相对发育,局部地段受构造破碎带控制,蚀变以硅化、绢(白)云母化为主,蚀变岩石为石英绢云母岩或强蚀变花岗闪长斑岩,较发育的浸染状黄铜矿化是其显著特征。中蚀变带主要分布在接触带和斑岩体的中、上部,与强蚀变带彼此穿插过渡,蚀变类型以绢云母化、绿泥石化、硅化为主,叠加有碳酸盐化、硬石膏化。弱蚀变带主要分布于斑岩体的中、下部,蚀变类型以绢(水)云母化、绿泥石化为主,伴有硅化、碳酸盐化和钾化,本带铜矿化微弱,早期的钼矿化发育,常是单独工业钼矿体的富集部位。

2 矿床地质特征

朱砂红矿床是在多种地质因素互相配合的条件下,由岩浆晚期-期后热流体多次成矿作用叠加而形成的浅成热液斑岩型铜矿。该矿床主要形成于岩浆期后中温热液期,岩浆期的成矿效应仅为关键的期后热液成矿起了铺垫作用,属较典型的“岩浆期后中温热液矿床”。

2.1 矿体特征

矿体赋存在花岗闪长斑岩体浅部的内外接触带,以斑岩体接触带为中心分布。由于矿区斑岩体剥蚀程度低,使矿化不只是在斑岩体上、下盘的接触带富集成环状矿体,而且岩体顶部的接触带和岩体的中、上部亦成为矿化的富集部位,从而使矿体在总体上呈半实心至实心的筒状。矿体的分布和产状与花岗闪长斑岩体基本吻合,具有较典型的岩控矿床特征。

矿体规模巨大,呈脉状、透镜状产出,与围岩没有明显界线;整体形态较简单、完整,但连续性较差,形态复杂。铜平均品位在0.20%～0.38%之间变化,伴生有Mo、S、Au、Ag等有益组份,属于品位稳定、组分均匀的细脉浸染型铜矿床。

2.2 矿石特征

矿石主要金属矿物以黄铜矿、黄铁矿为主,其次是砷黝铜矿、辉钼矿。主要脉石矿物为石英和云母类矿物。蚀变矿物则比较复杂,原岩残留矿物甚少,种类有辉石、石榴石、磷灰石、榍石、独居石、锆石和尖晶石等。矿石结构以它形细粒结构为主,它形中、粗粒结构及自形半自形结构少见。金属硫化物之间交代结构发育,黄铁矿常被黄铜矿、黝铜矿交代,呈交代残余结构、交代溶蚀结构及骸晶假象结构等。

2.3 矿化富集规律

矿区复杂的构造运动和燕山期花岗闪长斑岩的侵入,为含矿热液的形成、运移和交代提供了构造空间、热压驱动,从而由深部岩浆(约为7/8)和围岩(约为1/8)中汲取了造岩成矿物质[6]。脉动式的构造运动和岩浆活动促使了热液的反复循环,导致蚀变矿化作用的多期次叠加和富集。矿床矿化富集因素主要是斑岩体因素、构造因素和蚀变因素,岩性因素只对矿化富集起次要的局部性的作用。

斑岩体的矿化富集因素,主要表现在对矿化强度的空间配制上。就总体而言,矿化主要受主岩体形态和地质部位的控制,岩体的上部和接触带是矿化富集的中心,且又以岩体上盘和顶部的接触带为最佳,该处往往直接控制了工业矿体的分布,表现了明显的岩控特点。

矿区构造不仅控制了成矿斑岩体的空间定位和产状形态,而且直接控制了矿化富集。构造在岩体周围接触带形成了环状裂隙带,为矿液沿接触带运移和沉淀提供了良好的构造条件,成为工业矿体的主要赋存空间,使矿床表现出接触带成矿的特征。

矿区不同蚀变类型及其组合对矿化的富集或迁移有着主要的制约作用。其中硅化、绢云母化是矿化富集的主导蚀变因素,脉状碳酸盐化、硫酸盐化是矿化叠加富集的主要因素,而后期脉状绿泥石化则是矿化富集的辅助因素。以主导蚀变为基础的多种蚀变的复合,促使了矿化的进一步富集。

3 找矿潜力分析

朱砂红矿床的产出受统一的燕山期“构造-岩浆带”控制,显示出“同位多期、基底制约、多源多因复合成矿”特征。区域内独特的大地构造背景、多期次构造变动和岩浆活动使矿床周边具备大型铜多金属汇聚成矿的地质条件。朱砂红矿床与铜厂矿床直线距离为300～500m,两者处于同一地质构造单元,且成矿、控矿地质条件相似,因此,在两个矿床的结合部-黄坑区域,应该有隐伏矿体的存在。黄坑区域丰富的成矿地质信息表明了巨大的找矿潜力。

3.1 直接找矿标志

黄坑区域硅化绢云母岩、强蚀变千枚岩、强蚀变花岗闪长斑岩等蚀变岩石较为发育,岩石中有大量的铁帽、细脉浸染铜矿化脉体、黄铁矿脉、石英大脉的露头,是深部矿体存在的直接标志[7]。

3.2 岩浆岩标志

深部隐伏岩体的存在为成矿提供含矿热液和热驱动力的基本成矿前提,是找矿的关键性标志。深部钻探资料表明,朱砂红岩体与铜厂岩体在黄坑区域(地表之下900m左右)已连成一体,目前两个矿区内见到的岩株与岩脉仅是该隐伏岩体顶部的分枝和突起[8]。根据构造位置、岩石特征,可以确定形成岩体的岩浆来自上地幔,同位素年龄值为168百万年,反映了燕山期的成岩作用。

3.3 蚀变特征

国内外地质学者认为,斑岩型铜矿的矿化蚀变分带可以作为深部探矿的依据[9]。黄坑区域岩石的硅化、绢云母化、水白云母化、钾长石化、伊利石化明显,地层蚀变强度大,分带性好。上部地表蚀变见大量钾化、碳酸盐化和褐铁矿化等;下部地层发育有大量强蚀变硅化、绢云母化、绿泥石化,有大量浸染和细脉型黄铁矿存在。在强蚀变地段,有面状石英-绢云母-水白云母化蚀变分带。

3.4 化探标志

黄坑区域成矿指示元素Cu、Mo、Ag、Pb、Zn等,受统一的“构造-岩浆带”控制,由内而外元素分带特征明显,内带成矿元素Cu、Mo具有明显的浓度分带,且与朱砂红矿床蚀变带具有紧密的内生联系。

3.5 地质工程验证

根据朱砂红矿床的深部地质情况,德兴铜矿在黄坑深部进行了验证性钻孔勘探,累计施工探矿钻孔10个,进尺近4987.3m,获得了部分新增工业矿体。勘探结果表明,黄坑深部(-600m标高以下)存在有一定储量的Cu(Mo)矿体[10]。

4 结束语

通过对朱砂红矿床揭露的地质信息进行研究,提取有效的成矿信息,发现矿床周边具有优越的成矿地质条件,并圈定出一个具有很好资源潜力的成矿区域并进行钻孔勘探验证,达到了矿山地质储量升级的效果,具有明显的经济、社会价值。

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[5]毛景文,张建东,郭春丽.斑岩铜矿-浅成低温热液银铅锌-远接触带热液金矿矿床模型:一个新的矿床模型——以德兴地区为例[J].地球科学与环境学报,2010,32(1).

[6]周耀华,梅占魁,王传松,等.德兴斑岩铜矿物质来源之刍议[J].江西地质科技,1981(1):32-41.

[7]刘志远.赣东北乐华-德兴成矿带成矿环境与成矿作用[D].沈阳:东北大学,2005.

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2012-03-20)

李 毅(1974-),男,江西宁都县人,工程师,主要从事采矿现场管理与技术指导工作,Email:877159472@qq.com。