摘要:东乡铜矿位于江南地体与华夏地体的交接部位,是赣东北有色金属成矿带的一部分。本文针对东乡铜矿的成矿特点,结合前人研究成果,在对区域地质背景进行分析的基础上,对该矿床地质特征、成矿元素分布规律等进行了深入剖析,总结出东乡铜矿床矿化富集规律,认为:(1)东乡铜矿工业矿化限于海底喷流沉积层内;(2)矿化在岩体发育的地段更加富集,矿化由北东往南西方向增强的趋势;(3)矿化在横跨背斜轴部更加富集;(4)古地貌隆起或原生铜矿体顶板下凹地段是铜矿化次生富集的有利部位。
关键词:东乡铜矿;地质特征;矿化富集规律
1 绪论
东乡铜矿区位于江西省东乡县城东北约7km,距省会南昌110km,离赣东北重要交通枢纽鹰潭市65km。南昌至景德镇公路穿越矿区,与浙赣铁路线大致平行的320公路国道与矿区只有3km之遥,东乡铜矿地理位置十分优越。
2 区域成矿地质背景
东乡铜矿床是一个以铜为主,共(伴)生有硫、铁、钨等多种组份及少量银、铋、金、硒、碲等元素的综合性矿床[1]。该矿与赣东北地区的乐华锰铅锌矿和水平铜矿床等在矿床成因方面,具有许多相同或相似之处,它们在赋矿层位、区域构造环境及成矿作用方式上具有许多可类比的地方,反映了它们具有极其相同的区域成矿地质背景。
1 陆内断裂坳陷;2 喷流沉积岩系;3 矿床;4 深大断裂及编号;
① 萍乡-广丰深断裂;② 赣东北深断裂;③ 乐安江深断裂;
④ 北武夷山隐伏基底深断裂
3 矿床地质特征
3.1 地层岩性
矿区的最老出露地层为晚元古界双桥山群(Ptsh)的砂泥质浅变质岩系,构成矿区的褶皱基底。其上为下石炭统的梓山群和中上石炭统壶天群,岩性主要为粉砂岩、硅质岩。在矿区的南部还有白垩系和第四系出露。
晚元古界双桥山群(Ptsh):主要岩性为砂泥质浅变质岩系,以千枚岩、千枚状粉砂岩为主。
下石炭统华山岭组(Clh):为泥灰质粉砂岩、砂岩、砂砾岩夹粉砂岩、泥岩及流纹质英安岩,厚度32-77m。
下石炭统梓山组(Clz):上段以碎屑岩、粘土岩为主。下段为凝灰岩、粉砂岩夹细砂岩组成,在中下部含石英砾岩,近地层硅化较强,有的形成铁帽,常伴生有岩浆岩的侵入。是矿区中主要的含矿及赋矿层位,厚度78-130m。
中石炭统壶天群(C1-2):下段为钙质砂岩、页岩、泥灰岩、硅质岩夹少量的火山沉积岩及泥灰岩,局部夹含铜的砂岩及页岩,上段为白云岩、白云质灰岩,厚度22-53m。
上白垩统南雄组(K2n):主要为砂砾岩和砾岩组成,出露在矿区的南部,不整合覆盖于石炭系之上,厚度大于450m。
第四系主要为粘土与粉质粘土,多处含碎石、砾、砂质半胶结-松散沉积物,厚度2-35m。
3.2 地质构造
矿区内褶皱构造表面上形态简单,总体为走向50-60°的单斜构造,倾向南东,倾角较缓。该单斜构造北为晚元古界双桥山群(Ptsh)组成,往南为石炭纪地层,最南为上白垩统。组成向斜构造的主要地层为石炭纪,由于岩浆作用和构造运动的影响,各层间出现构造的变动,形成不整合面和构造角砾岩,往往在这些带上出现铁帽或浸染状。
断裂构造矿区内断裂构造发育,其分布形态及规模方向比较复杂,主要有北东东向、北西向、近南北向三组。
3.3 岩浆岩特征
矿区内岩浆活动频繁而强烈,具有多旋回、多成因、多岩性等特点。它一方面提供热源,成为含矿物质运移、聚合的驱动力,另一方面岩浆本身亦可提供部分成矿物质。
在各期岩浆活动中,以晋宁期、燕山期花岗岩类建造,对铜矿床的形成具有重要的作用。特别是岩浆岩的来源、成分、规模、形态、产状的不同,关系到内生铜矿成矿物理化学条件的差异,对矿床的形成有着极大的影响。
3.3.1 晚古生代火山作用
矿床受晚古生代陆内裂陷盆地控制,其喷流沉积成矿特征是很明显的,火山-岩浆热液成矿作用主要表现为两个方面,火山喷发喷溢成矿作用和燕山期浅成侵入岩浆热液的叠加富集成矿作用。
3.3.2 燕山期岩浆活动
矿区燕山期岩浆侵入活动主要有两次:一次为花岗闪长斑岩,另一次为花岗斑岩。两者均以岩株、岩枝或呈脉状侵入于基底双桥山群地层直到上覆石炭系沉积盖层壶天群中,并被白垩系南雄组紫红色砂砾岩等所覆盖。
3.4 矿床基本特征
3.4.1 矿体形态、产状
东乡铜矿共有多个铜硫矿体、钨矿体、铁矿体、硫矿体组成的矿床群,以铜钨为主,铜硫共生,钨铁含其内的综合矿床,并且伴生金银。矿体分布与地层的走向基本一致,呈NE延伸,顺层倾向分布,向西有延伸的可能,由于特殊的构造位置,尤其是东乡铜矿位于不同构造单元交汇的部位,长期受构造运动的作用,经历多次构造的改造,富铜矿体的形态比较复杂,矿体总体呈层状、似层状、透镜体和扁豆体出现。
3.4.2 矿体类型及矿化分带
东乡铜矿矿体类型可分为:原生铜矿体、次生富集铜矿体、铁矿体、钨矿体、硫矿体等,在成因、空间分布上密切相关。在垂直方向上具有上铁、硫、钨,中间为次生富铜矿体,下部为原生铜硫矿体的分布规律。矿体矿物由上往下依次为白钨矿、黑钨矿、赤铁矿、辉铜矿、斑铜矿、黄铁矿、胶黄铁矿、黄铜矿。可以划分为氧化带、交替带、次生硫化物富集带和原生硫化物,它们之间在空间分布、垂向排列、成因等具有密切的关系。
3.4.3 矿石矿物组成
根据东乡铜矿垂直方向和水平方向不同矿体及中段的矿体,主要有以下几类矿石:
原生带矿石类型:黄铜矿黄铁矿矿石、黄铁矿斑铜矿矿石、黄铁矿矿石。
次生富集带矿石类型:黄铁矿黄铜矿矿石、黄铁矿辉铜矿矿石、辉铜矿赤铁矿矿石、辉铜矿黄铁矿矿石。endprint
氧化带矿石类型:含钨赤铁矿矿石、钨矿矿石。
东乡铜矿矿物主要有:黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿、赤铁矿、含钨赤铁矿、白钨矿赤铁矿等;次要的有:白铁矿、闪锌矿、辉铋矿等;
3.4.4 矿石结构、构造
硫化物矿石的结构:主要出现晶粒状结构、交代结构和压碎结构等常见的结构,同时还出现重结晶结构、共生边结构、镶嵌结构等。
硫化矿石的主要构造有: 散染状构造:砂岩中常见。块状构造:硅化岩、碳酸盐岩、破碎带中常见。
角砾状构造:围岩角砾被胶结,黄铁矿角砾被黄铜矿等胶结等。
3.5 围岩蚀变
矿区围岩蚀变较发育,在坑道内矿体围岩中见到较多管状蚀变和脉状蚀变体,这些比较典型地反映出当时该矿的喷流沉积成矿特征。
蚀变种类因原岩性和距离矿体远近而异。与硫化物矿化作用有关的蚀变主要有硅化、绿泥石化、菱铁矿化,其次有绢云母化、方解石、铁白云石化、高岭石化等。原岩性质对蚀变的影响表现为:碳酸盐岩石常发生硅化、菱铁矿化,其次为绿泥石化;砂岩主要有硅化,其次为绢云母化、高岭石化;花岗斑岩和页岩主要为绿泥石化。
4 成矿元素分布规律
4.1 主要成矿元素
东乡铜矿的含矿层位主要为石炭系的梓山群、壶天群,含矿岩系主要有:砂岩、页岩、粘土岩、灰岩、硅质岩、喷流角砾岩和铁锰岩等。不同岩石中成矿元素的丰度值从表4-1中可以看出:在地层中,主要成矿元素丰度值普遍较高,尤其是Cu、W等成矿元素在不同的岩石中已有较高的初始富集。
本区铜矿石中的主要元素有:铋、钴、硒、碲、铟、银、金等。含矿岩系的一个重要特征是:成矿元素在空间分布上变化非常大。含矿岩系的岩性岩相无论在垂直方向还是在水平方向都存在较大的变化见。这种变化影响矿体的形态和规模。
4.1.1 伴生元素在各矿带中的分布
铋、硒、碲在表生作用过程中,均发生了次生富集作用,形成这种元素在交替带(由辉铜矿、赤铁矿石构成)中富集,而在氧化带(铁矿体)中贫化,铋在交替带中的含量是次生富集带中含量的四倍,碲在交替带中的含量是次生富集带的五倍。硒在交替带中的含量是次生富集带中的三倍;而钴在这两带中近于一致。这对于了解铋、硒、碲的地球化学作用很有意义。
锌和砷是铜矿石中的主要伴生有害元素,从表4-3中可以看出,各铜矿体中Zn和As有害元素的含量很低,均未超出最大允许含量。
4.2 铜元素的总体分布规律
通过对矿区不同矿体、不同勘探线的深入剖析,结合相关地质资料,本文认为铜元素分布规律具体可以从以下几个方面加以认识:
4.2.1 矿化的普遍性、集中性特点
矿区内铜矿化普遍,围岩中成矿元素背景值较高是该矿的一个特点。品位大于10%的极富铜矿体分布在矿区中部,局部铜品位竟高达33.21%,可见矿化的集中程度是非常高的。
4.2.2 成矿的多期性与成矿物质的多元性特点
东乡铜矿体的成矿期不尽相同。如I号矿体为海西期火山碎屑沉积矿体;V、VII号铜矿体为燕山早期热液喷流矿体;次生的富铜矿体及V号矿体则受过后期的淋滤改造作用。从成矿物质来看,部分成矿物质来源于基底含矿建造,少部分来自围岩,主要来源则是具有壳幔混熔性质的海底火山喷气及浅成一超浅成岩浆侵入体。
5 矿化富集规律
东乡铜矿床矿化富集有以下规律:
一是工业矿化限于海底喷流沉积层内:矿体赋存在梓山组上段和壶天群下亚群地层中,这是一套由陆源碎屑与海底喷流物混合沉积的岩系,其上部为壶天群下亚群白云岩或白云质岩,下部为华山岭组石英砂岩。上伏地层岩性致密,具较好的屏蔽性。
二是矿化在岩体发育的地段更加富集[4]:矿体的规模和矿化程度也与岩浆侵入有必然联系,岩体发育的地段,矿体规模大、矿化程度好,其是岩体与矿体直接接触的地段,矿化类型复杂、矿化好。
三是矿化在横跨背斜轴部更加富集:矿区内存在有一系列南北向横跨背斜,这些横跨背斜大多隐伏于白垩系红层之下。矿化有由北东往南西方向增强的趋势,矿化是沿北东东向的断裂破碎带分段富集的。
四是古地貌隆起或原生铜矿体顶板下凹地段是铜矿化次生富集的有利部位:古地貌上隆并有原生铜矿体存在,在风化条件下,原生矿体上部产生风化淋滤作用,在古地下水面不断下降的情况下,可形成次生富集的斑铜矿或蓝辉铜矿体。
参考文献
[1]黄崇轲等.中国铜矿床.地质出版社,1995.
[2]张建明.东乡铜矿区构造特征与找矿的关系[J].铜业工程,2004,(03).
[3]朱金初,张承华.江西东乡枫林石炭纪火山岩及铜钨矿床的成因[J].南京大学学报(自然科学出版),1981,(2).
[4]春华.赣东北地区金矿床类型.地质特征及找矿方向[J].地质找矿论丛.2006,9.
作者简介: 刘涛(1985- ) , 男, 助理工程师, 在读工程硕士, 长期从事地质勘查、地质找矿与勘探工作。endprint
氧化带矿石类型:含钨赤铁矿矿石、钨矿矿石。
东乡铜矿矿物主要有:黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿、赤铁矿、含钨赤铁矿、白钨矿赤铁矿等;次要的有:白铁矿、闪锌矿、辉铋矿等;
3.4.4 矿石结构、构造
硫化物矿石的结构:主要出现晶粒状结构、交代结构和压碎结构等常见的结构,同时还出现重结晶结构、共生边结构、镶嵌结构等。
硫化矿石的主要构造有: 散染状构造:砂岩中常见。块状构造:硅化岩、碳酸盐岩、破碎带中常见。
角砾状构造:围岩角砾被胶结,黄铁矿角砾被黄铜矿等胶结等。
3.5 围岩蚀变
矿区围岩蚀变较发育,在坑道内矿体围岩中见到较多管状蚀变和脉状蚀变体,这些比较典型地反映出当时该矿的喷流沉积成矿特征。
蚀变种类因原岩性和距离矿体远近而异。与硫化物矿化作用有关的蚀变主要有硅化、绿泥石化、菱铁矿化,其次有绢云母化、方解石、铁白云石化、高岭石化等。原岩性质对蚀变的影响表现为:碳酸盐岩石常发生硅化、菱铁矿化,其次为绿泥石化;砂岩主要有硅化,其次为绢云母化、高岭石化;花岗斑岩和页岩主要为绿泥石化。
4 成矿元素分布规律
4.1 主要成矿元素
东乡铜矿的含矿层位主要为石炭系的梓山群、壶天群,含矿岩系主要有:砂岩、页岩、粘土岩、灰岩、硅质岩、喷流角砾岩和铁锰岩等。不同岩石中成矿元素的丰度值从表4-1中可以看出:在地层中,主要成矿元素丰度值普遍较高,尤其是Cu、W等成矿元素在不同的岩石中已有较高的初始富集。
本区铜矿石中的主要元素有:铋、钴、硒、碲、铟、银、金等。含矿岩系的一个重要特征是:成矿元素在空间分布上变化非常大。含矿岩系的岩性岩相无论在垂直方向还是在水平方向都存在较大的变化见。这种变化影响矿体的形态和规模。
4.1.1 伴生元素在各矿带中的分布
铋、硒、碲在表生作用过程中,均发生了次生富集作用,形成这种元素在交替带(由辉铜矿、赤铁矿石构成)中富集,而在氧化带(铁矿体)中贫化,铋在交替带中的含量是次生富集带中含量的四倍,碲在交替带中的含量是次生富集带的五倍。硒在交替带中的含量是次生富集带中的三倍;而钴在这两带中近于一致。这对于了解铋、硒、碲的地球化学作用很有意义。
锌和砷是铜矿石中的主要伴生有害元素,从表4-3中可以看出,各铜矿体中Zn和As有害元素的含量很低,均未超出最大允许含量。
4.2 铜元素的总体分布规律
通过对矿区不同矿体、不同勘探线的深入剖析,结合相关地质资料,本文认为铜元素分布规律具体可以从以下几个方面加以认识:
4.2.1 矿化的普遍性、集中性特点
矿区内铜矿化普遍,围岩中成矿元素背景值较高是该矿的一个特点。品位大于10%的极富铜矿体分布在矿区中部,局部铜品位竟高达33.21%,可见矿化的集中程度是非常高的。
4.2.2 成矿的多期性与成矿物质的多元性特点
东乡铜矿体的成矿期不尽相同。如I号矿体为海西期火山碎屑沉积矿体;V、VII号铜矿体为燕山早期热液喷流矿体;次生的富铜矿体及V号矿体则受过后期的淋滤改造作用。从成矿物质来看,部分成矿物质来源于基底含矿建造,少部分来自围岩,主要来源则是具有壳幔混熔性质的海底火山喷气及浅成一超浅成岩浆侵入体。
5 矿化富集规律
东乡铜矿床矿化富集有以下规律:
一是工业矿化限于海底喷流沉积层内:矿体赋存在梓山组上段和壶天群下亚群地层中,这是一套由陆源碎屑与海底喷流物混合沉积的岩系,其上部为壶天群下亚群白云岩或白云质岩,下部为华山岭组石英砂岩。上伏地层岩性致密,具较好的屏蔽性。
二是矿化在岩体发育的地段更加富集[4]:矿体的规模和矿化程度也与岩浆侵入有必然联系,岩体发育的地段,矿体规模大、矿化程度好,其是岩体与矿体直接接触的地段,矿化类型复杂、矿化好。
三是矿化在横跨背斜轴部更加富集:矿区内存在有一系列南北向横跨背斜,这些横跨背斜大多隐伏于白垩系红层之下。矿化有由北东往南西方向增强的趋势,矿化是沿北东东向的断裂破碎带分段富集的。
四是古地貌隆起或原生铜矿体顶板下凹地段是铜矿化次生富集的有利部位:古地貌上隆并有原生铜矿体存在,在风化条件下,原生矿体上部产生风化淋滤作用,在古地下水面不断下降的情况下,可形成次生富集的斑铜矿或蓝辉铜矿体。
参考文献
[1]黄崇轲等.中国铜矿床.地质出版社,1995.
[2]张建明.东乡铜矿区构造特征与找矿的关系[J].铜业工程,2004,(03).
[3]朱金初,张承华.江西东乡枫林石炭纪火山岩及铜钨矿床的成因[J].南京大学学报(自然科学出版),1981,(2).
[4]春华.赣东北地区金矿床类型.地质特征及找矿方向[J].地质找矿论丛.2006,9.
作者简介: 刘涛(1985- ) , 男, 助理工程师, 在读工程硕士, 长期从事地质勘查、地质找矿与勘探工作。endprint
氧化带矿石类型:含钨赤铁矿矿石、钨矿矿石。
东乡铜矿矿物主要有:黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿、赤铁矿、含钨赤铁矿、白钨矿赤铁矿等;次要的有:白铁矿、闪锌矿、辉铋矿等;
3.4.4 矿石结构、构造
硫化物矿石的结构:主要出现晶粒状结构、交代结构和压碎结构等常见的结构,同时还出现重结晶结构、共生边结构、镶嵌结构等。
硫化矿石的主要构造有: 散染状构造:砂岩中常见。块状构造:硅化岩、碳酸盐岩、破碎带中常见。
角砾状构造:围岩角砾被胶结,黄铁矿角砾被黄铜矿等胶结等。
3.5 围岩蚀变
矿区围岩蚀变较发育,在坑道内矿体围岩中见到较多管状蚀变和脉状蚀变体,这些比较典型地反映出当时该矿的喷流沉积成矿特征。
蚀变种类因原岩性和距离矿体远近而异。与硫化物矿化作用有关的蚀变主要有硅化、绿泥石化、菱铁矿化,其次有绢云母化、方解石、铁白云石化、高岭石化等。原岩性质对蚀变的影响表现为:碳酸盐岩石常发生硅化、菱铁矿化,其次为绿泥石化;砂岩主要有硅化,其次为绢云母化、高岭石化;花岗斑岩和页岩主要为绿泥石化。
4 成矿元素分布规律
4.1 主要成矿元素
东乡铜矿的含矿层位主要为石炭系的梓山群、壶天群,含矿岩系主要有:砂岩、页岩、粘土岩、灰岩、硅质岩、喷流角砾岩和铁锰岩等。不同岩石中成矿元素的丰度值从表4-1中可以看出:在地层中,主要成矿元素丰度值普遍较高,尤其是Cu、W等成矿元素在不同的岩石中已有较高的初始富集。
本区铜矿石中的主要元素有:铋、钴、硒、碲、铟、银、金等。含矿岩系的一个重要特征是:成矿元素在空间分布上变化非常大。含矿岩系的岩性岩相无论在垂直方向还是在水平方向都存在较大的变化见。这种变化影响矿体的形态和规模。
4.1.1 伴生元素在各矿带中的分布
铋、硒、碲在表生作用过程中,均发生了次生富集作用,形成这种元素在交替带(由辉铜矿、赤铁矿石构成)中富集,而在氧化带(铁矿体)中贫化,铋在交替带中的含量是次生富集带中含量的四倍,碲在交替带中的含量是次生富集带的五倍。硒在交替带中的含量是次生富集带中的三倍;而钴在这两带中近于一致。这对于了解铋、硒、碲的地球化学作用很有意义。
锌和砷是铜矿石中的主要伴生有害元素,从表4-3中可以看出,各铜矿体中Zn和As有害元素的含量很低,均未超出最大允许含量。
4.2 铜元素的总体分布规律
通过对矿区不同矿体、不同勘探线的深入剖析,结合相关地质资料,本文认为铜元素分布规律具体可以从以下几个方面加以认识:
4.2.1 矿化的普遍性、集中性特点
矿区内铜矿化普遍,围岩中成矿元素背景值较高是该矿的一个特点。品位大于10%的极富铜矿体分布在矿区中部,局部铜品位竟高达33.21%,可见矿化的集中程度是非常高的。
4.2.2 成矿的多期性与成矿物质的多元性特点
东乡铜矿体的成矿期不尽相同。如I号矿体为海西期火山碎屑沉积矿体;V、VII号铜矿体为燕山早期热液喷流矿体;次生的富铜矿体及V号矿体则受过后期的淋滤改造作用。从成矿物质来看,部分成矿物质来源于基底含矿建造,少部分来自围岩,主要来源则是具有壳幔混熔性质的海底火山喷气及浅成一超浅成岩浆侵入体。
5 矿化富集规律
东乡铜矿床矿化富集有以下规律:
一是工业矿化限于海底喷流沉积层内:矿体赋存在梓山组上段和壶天群下亚群地层中,这是一套由陆源碎屑与海底喷流物混合沉积的岩系,其上部为壶天群下亚群白云岩或白云质岩,下部为华山岭组石英砂岩。上伏地层岩性致密,具较好的屏蔽性。
二是矿化在岩体发育的地段更加富集[4]:矿体的规模和矿化程度也与岩浆侵入有必然联系,岩体发育的地段,矿体规模大、矿化程度好,其是岩体与矿体直接接触的地段,矿化类型复杂、矿化好。
三是矿化在横跨背斜轴部更加富集:矿区内存在有一系列南北向横跨背斜,这些横跨背斜大多隐伏于白垩系红层之下。矿化有由北东往南西方向增强的趋势,矿化是沿北东东向的断裂破碎带分段富集的。
四是古地貌隆起或原生铜矿体顶板下凹地段是铜矿化次生富集的有利部位:古地貌上隆并有原生铜矿体存在,在风化条件下,原生矿体上部产生风化淋滤作用,在古地下水面不断下降的情况下,可形成次生富集的斑铜矿或蓝辉铜矿体。
参考文献
[1]黄崇轲等.中国铜矿床.地质出版社,1995.
[2]张建明.东乡铜矿区构造特征与找矿的关系[J].铜业工程,2004,(03).
[3]朱金初,张承华.江西东乡枫林石炭纪火山岩及铜钨矿床的成因[J].南京大学学报(自然科学出版),1981,(2).
[4]春华.赣东北地区金矿床类型.地质特征及找矿方向[J].地质找矿论丛.2006,9.
作者简介: 刘涛(1985- ) , 男, 助理工程师, 在读工程硕士, 长期从事地质勘查、地质找矿与勘探工作。endprint