宁镇中段矿化斑岩体的侵位深度及剥蚀程度研究

杨悸熒，刘理湘

(1.南京大学地球科学与工程学院，江苏 南京 210093;2.江苏省有色金属华东地质勘查局，江苏南京 210007)

0 引言

斑岩铜矿的成矿作用与斑岩体的侵位具有密切的时空与成因联系。斑岩铜矿的形成主要与浅成、超浅成的中酸性斑岩体关系密切，而成矿元素又在一定侵入体内具垂向分带性，受一定的温度、压力等物理化学条件制约而赋集成矿。因此，研究和判别岩体侵位深度对找矿富有指导意义。另一方面，各斑岩铜矿床形成的深度及部位不一，且每个矿床又有一定的垂向分带性。由于受到不同程度的剥蚀，使矿床埋藏深度发生变化，有的暴露于地表或近地表，有的则全部被剥蚀，有的未出露而且保留在深部，不同岩体的不同剥蚀程度，将直接影响矿体的形态和保留程度(朱训等，1983)。因此，剥蚀程度是评价斑岩铜矿找矿前景的重要因素之一。笔者运用多种方法，对宁镇中段矿化斑岩体的侵位深度及剥蚀程度进行了综合研究。

1 区域地质概况

宁镇地区处于扬子准地台下扬子台褶束带扬子坳陷的北东地段(黄崇轲等，2001)，属淮阳山字型东翼反射弧。本区早中生代以前的准地台，沉积了一套稳定型沉积建造，主要由浅海相、海陆交互相和陆相的碳酸盐岩和碎屑岩组成。其间的几次不同规模和级别的升降运动，表现为沉积旋迴和地层间的平行不整合—整合接触关系，并形成隆起和沉降(坳陷)，岩浆活动微弱。中三叠世开始，受太平洋板块运动的影响，华北板块与扬子板块碰撞拼合，产生陆内俯冲。强烈的造山作用，使浅部大陆壳变形。在“印支运动”期，受南北向挤压应力作用，产生了一系列东西向的3个背斜和2个向斜，即“三背二向”褶皱构造。相伴随的有纵向和横向2组断裂构造发育。到“燕山运动”期，由于持续受南北向挤压作用，使区内已有的“三背二向”褶皱构造紧闭，局部形成倒转紧闭褶皱。纵向和横向断裂进一步发展，形成逆冲－逆掩断裂和张扭性断裂。并产生了大规模的岩浆侵入和火山活动，岩浆性质由中性向酸偏碱性演化，形成了钙碱性岩体。侵入岩与火山岩的同源同期多相分异，构成了本区系列杂岩体的分布。

根据岩浆岩在空间分布上的差异，并结合区域地质背景，大致以方山—小丹阳断裂和茅山断裂为界，将宁镇地区岩浆岩划分为西(紫金山地区)、中(汤山—镇江)、东(镇江—谏壁)3个岩区，侵入岩自西向东，时间渐新并沿酸性方向演变(马桂琴，1990)。宁镇中段大部分为中酸性岩体，大多数为I型花岗岩，一部分属A型花岗岩，少部分属S型花岗岩(陈小华，2004)。宁镇中段的岩体，按控岩构造和岩体的空间分布，可划分为:汤山岩体、美人山岩体、伏牛山岩体、安基山岩体、韩墅岩体(包括盘龙岗、洪水宕、王庄、马虎山、猴子石、团山等)、新桥岩体、连山—宝华山岩体、丁靶岗岩体、石马岩体、高资—下蜀岩体和雷巷岩体共11个岩体(图1)。岩浆岩形成时代主要为燕山晚期，岩浆活动可分早、晚2期，4次侵入。

图1 宁镇中段构造格架及主要岩体分布图

各岩体的岩石类型可以概括为8类:花岗闪长斑岩、石英二长斑岩、二长花岗斑岩，石英闪长岩、花岗闪长岩、石英二长岩、钾长花岗岩和石英闪长玢岩。各类岩石里特曼指数1＜σ＜2.35，为钙碱系列，大部分为正常岩类型，少量为铝过饱和类型(张术根等，2008)。

2 剥蚀程度研究方法及鉴别标志

对宁镇中段斑岩体剥蚀程度的研究主要有以下5个方面:岩体“盖层”厚度的恢复;成岩温度、压力的计算;蚀变－矿化分带判别;岩体的顶垂体、捕虏体、析离体及岩脉发育状况判别;岩石结构、构造特征及其他岩石学、矿物学、地质学等综合鉴别标志。

2.1 岩体“盖层”厚度恢复法

侵入体，特别是较大的中酸性岩体，在形成过程中，由于所处的环境不同，反映在岩体面貌上也有所不同，表现在岩相的差异性。通常根据侵入体的形成深度来划分岩相，如浅成相(0.5～3 km)、中深成相(3～6 km)和深成相(＞6 km)，用以恢复岩体形成时的物理化学条件。确定侵入形成的绝对深度最可靠的方法是以查明侵入体形成时覆在岩体之上的“盖层”的厚度为依据，但由于原来覆在岩体之上的盖层不同程度地被剥蚀，要恢复在侵入体形成时的地质剖面，必须事先进行细致的古岩相分析。应用“盖层”厚度是在宁镇地区范围不大，古岩相沉积环境相对稳定的情况下来考虑的。以岩体侵位的最新地层为上限，保留地层为下限，据地质剖面和岩体侵位推算剥蚀程度。宁镇地区地层厚度，从侏罗系上统火山岩—志留系下统总厚度大于5 986.9～7 614.9 m。

从4个剖面图(图2)可看出，背斜轴部剥蚀最老的地层为志留系下统高家边组砂页岩，向斜仍有侏罗系火山岩残留。由于该区岩体的最高侵位为侏罗系中下统砂页岩，侏罗系上统火山岩为成岩时的盖层。因此，可按志留系—侏罗系上统的地层厚度估算剥蚀程度。

图2 宁镇中段部分岩体及“盖层”关系剖面图

其中(图2A)，石马岩体和高资岩体，其中心部位均无地层捕虏体，切割最老的地层为志留系高家边组，显然自志留系坟头群至侏罗系上统火山岩已剥蚀，总厚度大于4 807 m，即剥蚀深度大于4 800 m，剥蚀较深。

韩墅岩体侵位于宝巢石背斜和桦亭向斜的轴部，背斜轴部切割最老地层为志留系，向斜轴部切割最老地层为三叠系下统，洪水宕—王庄地段残留志留系地层;马虎山—猴子石地段残留泥盆系地层和志留系地层的顶垂体。由此可知，马虎山—猴子石一带剥蚀了石炭系—侏罗系地层，总厚度为4 200 m，洪水宕—王庄一带剥蚀了泥盆系—侏罗系地层，总厚度为4 600 m。以此方法计算，洪水宕—东培山20剖面图(图2D)岩体中有二叠系地层残留，剥蚀了三叠系至白垩系地层，总厚度为3 800 m。

下蜀—北山水库剖面中(图3)的韩墅岩体在向斜轴部仍有侏罗系中下统象山群残留，而在背斜部位剥蚀了志留系以上地层，总厚度为4 600 m。

图3 下蜀岩体的西部下蜀和东部高资地质剖面图

以上可以看出，韩墅岩体各个不同部位的剥蚀程度不同，总的趋势是西部略浅，东部略深。

下蜀—铜山岩体:从铜山胄王村剖面(图4)可以看出，岩体侵位于侏罗系地层，背斜轴部志留系中上统坟头群以上地层已全部剥蚀，总厚度4 807 m，向斜轴部局部残留二叠系地层，剥蚀厚度为3 877 m。

图4 铜山、下蜀岩体铜山—胄王山地质剖面图

从岩体“盖层”厚度的恢复估算剥蚀深度大致是:高资—下蜀、石马岩体4 800 m(石马岩体南部剥蚀较浅3 300 m)，韩墅岩体4 400 m;伏牛山岩体3 400 m;安基山岩体3 200 m;丁耙岗岩体3 500 m，美人山岩体2 000 m以内。总的来说，从西向东剥蚀程度有所增 大，由南向北剥蚀程度加深。

2.2 成岩温度、压力计算法

铜(钼)斑岩的岩浆熔融体温度为900～1 200℃，二长石析晶温度为500～800℃，钠长石、钾长石和石英三元共结的温度为600～750℃。大多数斑岩铜(钼)矿形成的压力为3 000～6 000 Pa，相当深度为8～25 km(芮宗瑶等，1984)。

利用岩石化学分析资料计算标准矿物投影于Ab-Or-Q三角图解(图5)及用温克勒(1980)的合成花岗岩Ab-Or-Q-H2O系统中压力和温度关系图求得成岩温度、压力数值。以1 000 Pa相当于3.3 km的地压梯度计算，又可得各岩体的成岩深度数据(表1)。

从表1中可看出，该区成岩压力多数在0.8～1.0 kPa，少数大于1.0 kPa，换算成岩深度大致为2 600～3 300 m，少数在3 300 m以上，基本上属中浅成—中深成相岩体。

表1 宁镇中段岩体成岩温度、压力、深度表

本方法求得的成岩深度值与岩体盖层厚度计算的剥蚀深度基本相似。由于地层厚度(尤其是陆相火山岩和碎屑岩)变化的因素未予考虑，所以部分数据2种方法所得差别较大。如2种方法求得的数据下蜀分别为4 620 m和4 800 m，石马分别为4 800 m和 4 950 m，安基山分别为 2 640 m和3 200 m，伏牛山分别为2 640 m和3 400 m。

2.3 蚀变－矿化分带判别

根据国内外总结的斑岩铜矿分带模式(图6)，浅部带广泛发育青盘岩化、水云母伊利石化、石英绢云母化小范围出露;中部带各蚀变带出露齐全，主要为石英—绢云母化带;深部带黑云母钾长石化带发育，石英绢云母脉和石英脉穿插其中。上述各带相应出现的成矿元素分带:浅部带为 Pb、Zn、Mn、Sr、As带，其次为 S、Co、As、Fe 带，中部带为 Cu、Mo、Ag、Rb带，深部带为Mo、Cu带，核部无异常带(郦今敖等，1984)。

图5 宁镇中段花岗质岩石SiO2-Ab-Or图解

图6 斑岩铜矿床蚀变－矿化分带模式图

对比宁镇中段3个矿化地段，猴子石地表为水云母、钠长石化带(即泥化带)，矿化部位在黑云母石英钾长石化带，矿化元素上部S、Co质量分数相对较高，黄铁矿质量分数较多;向中深部Cu、Mo有增 高的趋势。该区地表应属浅部带，深部矿化部位应属中深部带。马虎山地表已见石英绢云母化带及矿体，石英脉体较为发育，应属中深部带。在石英绢云母化部位有铜矿化带(矿体)及含Ag 0.5～1.5 g/t，Mo大于500 g/t，也仅反映了中部带的Cu-Mo-Ag矿化组合类型。该区蚀变带呈现侧向分带特征，北东部抬升，西南侧伏，故南西深部可能有较好的矿化。洪水宕蚀变分带不甚明显，受裂隙带或接触带附近的岩体蚀变所控制，矿化呈陡倾斜透镜体，在岩体内蚀变大体显示浅部带为绿泥石绿帘石化带，矿化部位属碳酸盐绢云母化带，基本属于中浅部带。从矿化元素垂向分带性看，地表S、Co高，矿化部位Cu-Mo-Ag组合。从矿化的水平分带看，老人峰为铅锌矿，盘龙岗为黄铁矿，应属浅部带的矿化特征。根据Pb、Zn-S-Cu的分带特征，在盘龙岗黄铁矿北，洪水宕西可能矿化保存较好。

2.4 岩体的顶垂体、捕虏体、析离体及岩脉发育状况判别

岩体顶部是否保存有顶垂体及岩体中围岩捕虏体和残留体的多少可作为判别剥蚀程度的一种标志。一般来说，保存较多者其剥蚀程度较浅，保存较少或不存在则剥蚀较深。而析离体较多分布于岩体内，所以析离体多说明剥蚀较深。

从本区岩体的实际情况分析，石马、高资—下蜀岩体均不存在顶垂体和捕虏体，而析离体却较多，岩体大面积出露，岩脉发育较少，反映剥蚀较深，但石马岩体的南缘，有较多三叠系地层捕虏体，说明剥蚀较浅。韩墅、安基山、丁耙岗、伏牛山、美人山等岩体内捕虏体、残留体、岩脉均较发育，却少见析离体，在岩体上部还有较大的顶垂体，说明这些岩体剥蚀较浅。

2.5 岩石结构、构造特征及矿物结构状态判别

成矿岩体的岩石多为斑状结构。基质又多为显微花岗结构，少数呈微晶、隐晶或霏细结构，岩石化学成分中氧化系数很高，但一般不超过超浅成相岩体，因此成矿岩体应是在浅成环境下侵位。在国内，中浅成等粒结构的岩体内曾发现斑岩铜矿床的存在(郦今敖等，1982)。

同一产状的侵入岩，不同部位结构构造亦有差异性。如内部相结晶程度高，为自形—半自形等粒状或似斑状结构，原生流动构造不发育;过渡相为中细粒斑状或中粗粒斑状，原生流动构造较为发育;边缘相为细—微粒斑状，常有较发育的原生构造和大量捕虏体。

由于岩体的各个相带有不同的结构构造，不同产状的岩体亦各有不同的结构构造。因此可以利用岩石的结构构造特点来判别剥蚀程度。

下蜀—高资岩体为粗粒结构，反映的是深部相，剥蚀较深。铜山为中细粒似斑状结构，相对下蜀—高资剥蚀较浅。石马岩体在石马—徐湾—石头岗一带为中粗粒似斑状结构，也显示内部相，剥蚀较深。其南部的韦岗和太阳山—沈家山地区为细粒斑状—似斑状结构，韦岗为过渡相，大阳山—沈家山为边缘相的特征，剥蚀较浅。西起美人山、伏牛山、安基山，东至韩墅、王庄、洪水宕等地均为斑状结构，基质为微粒(细粒)花岗结构为主，部分具隐晶质结构，有的尚可见气孔和熔蚀状斑晶、反应边等，这些都说明岩体为中浅成相，剥蚀程度较浅。丁耙岗岩体的石龙岗、石墨庄等地，斑晶含量少、粒度细、基质具球嵌、微嵌晶、霏细结构，与某些火山岩面貌极为相似，表明岩浆岩侵入深度较浅，剥蚀也较浅。

为具体了解侵入岩的形成深度，用结晶系数d=V斑/V基(即斑晶与基质体积比值)来表示，d随岩体形成的深度增 加而增 加，各岩体结晶系数详见表2。由表2可以看出，石马、高资、下蜀岩体d值无法计算，为等粒结构，属深成岩，表明剥蚀较深;洪水宕、猴子石、西银坑、马虎山、五积坟等地，d≈1或稍大于1;伏牛山、下鲍亭—东阳、美人山等地，0.5≤d＜0.7，为浅成相，剥蚀较浅;丁耙岗岩体及韩墅岩体南部，d＜0.5，亦为浅成相，剥蚀更浅些。

表2 岩体结晶系数对比表

2.6 岩体剥蚀程度的综合鉴别

除上述5点分析鉴别外，还可以结合地质产状、成矿温度、氧化铁帽等特征加以鉴别，综合鉴别标志见表3。

宁镇地区中生代构造分期及其对成岩成矿的控制明显(肖志明，1991)，侵入活动主要受近东西向基底断裂带的控制，在成岩成矿带的分布上，展现出比较明显的纵向分带性，主要表现在侵入岩体的深度由北向南变浅，岩体剥蚀深度由北往南逐渐变小，成矿温度由北往南变低，成矿组合以围绕成岩成矿活动中心由北向南出现矿产分带性。

3 结论

对宁镇地区若干地段剥蚀程度的研究及其他综合标志判别，初步认为宁镇中段总体上由西向东、由南向北剥蚀程度逐渐加深。每个岩体又受构造、岩相、侵位、古地理等因素影响，剥蚀又有差异。宁镇中段中、西部基本属于中浅剥蚀程度，一般2～3 km，矿化蚀变部位保存尚好，剥蚀较浅，深部有矿体(矿化)发育，找矿应以宁镇中段中—西部剥蚀相对较浅处探索。

表3 宁镇中段岩体剥蚀程度综合鉴定表

通过宁镇中段若干地段多种方法综合分析岩体的剥蚀程度，该区西部汤山、美人山、连山—宝华山及南部的伏牛山、安基山及丁耙岗为浅剥蚀;中部韩墅岩体为中—浅剥蚀，剥蚀深度2～3 km;北部下蜀—高资岩体及东部的石马岩体均为深剥蚀，剥蚀深度4～5 km，部分大于5 km。

具体矿化地段，从蚀变分带、结晶系数、捕虏体发育情况、压力推算及其他地质特征综合分析，洪水宕地区位于中—浅部带，猴子石为浅部带，马虎山为中部带。据此推测这3个地段深部可能有矿化(矿体)发育。

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