柳树底矽卡岩型铜多金属矿找矿模式探讨

程培起(辽宁省地质勘查院,辽宁 大连 116100)



柳树底矽卡岩型铜多金属矿找矿模式探讨

程培起
(辽宁省地质勘查院,辽宁 大连 116100)

柳树底铜多金属矿床地处胶辽隆起带的太子河-浑江坳陷西部，是典型的矽卡岩铜矿床。在结合前人资料研究成果的基础上从其矿床地质特征、地球化学特征、矿床的成因等方面分析矿床的形成过程。从其铅、硫-氢氧稳定同位素组成反映成矿物质来源于岩浆，流体包裹体数据反映了该矿床为中高温热液矿床，成矿流体以岩浆水为主。在岩浆及构造作用下矿床经历了三次构造热蚀变及矿化作用，建立了该矿床为花岗斑岩与灰岩接触带矽卡岩型矿床的成矿模式，结合矿区内的低阻、高激化体地球物理电性特征进而建立了找矿模式。矿床地质环境为灰岩及侵入其中的花岗斑岩，加上近东西向构造岩浆活动带，矿床内高激化的物性特征，其指示矿体的分布，为寻找盲矿体提供了方向。

柳树底；矽卡岩铜矿床；成矿流体；岩浆水；低阻、高激化;找矿模式

1 区域成矿地质背景

柳树底铜多金属矿床位于本溪南部，大地构造位置属胶辽隆起带的太子河-浑江坳陷西部，是辽东-吉南多金属成矿带的重要组成部分，位于南芬-万宝中生代铜、多金属成矿带西部，鞍山-本溪太古宙铁成矿远景区东部，草河掌-八里甸子铜、多金属成矿远景区西端。在新元古界青白口系-古生界寒武系、奥陶系、石炭系构成的北东向盆地中，中侏罗世花岗斑岩岩株沿盆地的边界侵入，在新元古界、寒武系、奥陶系灰岩接触带产生矽卡岩化[1]，形成矽卡岩型多金属矿床。

2 矿区地质特征

矿区内出露地层主要为新元古界青白口系与南华系的砂页岩夹灰岩、古生界寒武系、奥陶系灰岩夹砂页岩，外围地区有中侏罗世闪长岩及白垩纪中粗粒碱长花岗岩。

侵入岩为中侏罗世柳树底花岗斑岩[1]岩株和各种岩脉。新元古界与古生界构成北西向破残向斜，北东向断裂构造叠加在褶皱构造之上，并切割了区内的岩体(图1)。矿区内矿体主要产于花岗斑岩与中上寒武统灰岩的接触带，其次为侵入于寒武系、奥陶系中的中性脉岩的旁侧、层间破碎带以及花岗斑岩岩体中碳酸盐岩捕虏体的周边。

3 矿床地质特征

3.1 矿体的空间分布及产状规模

矿体的规模、形态及产状受产出部位控制，产于接触带的矿体其形态受矽卡岩体形态控制，多呈脉状，透镜状、囊状、似层状等，规模不等，一般长数百米，厚2～5m，延深100～200m，或更深。岩脉两侧矿体产状与岩脉产状大体一致，一般长30～120m，厚1～8m。层间裂隙矿体呈似层状，产状与地层产状基本一致，一般长30～50m，延深30～60m，厚0.5～3m，捕虏体周边的矿体形态不规则，规模较小。

3.2 矿石矿物

柳树底多金属矿床矿石矿物组成复杂，不同类型矿体矿物组成有一定差异，但组成矿体的金属矿物以黄铜矿、黄铁矿、银矿、辉钼矿、方铅矿、闪锌矿、磁铁矿为主，脉石矿物以透辉石、石榴石、绿帘石、石英、方解石为主。

矿石自然类型有：黄铜矿黄铁矿透辉石石榴石型，黄铜矿黄铁矿银矿石榴石型。其次还有黄铜矿辉钼矿石榴石型，方铅矿闪锌矿黄铜矿石榴石型，闪锌矿黄铜矿磁铁矿石榴石型，黄铜矿石榴石及磁铁矿石榴石型。矿石的工业类型主要有铜锌矿石、铜锌铁矿石、铜铁矿石、银矿石、铅锌矿石、铅锌铜矿石等。

3.3 矿石的结构构造

矿石结构比较复杂，可大体划分为自形-半自形-它形粒状结构、乳滴状结构、交代熔蚀结构、交代残余结构及骸晶结构等。矿石构造除块状、浸染状构造外，还有条带状、脉状、网脉状、角砾状、斑杂状及揉皱构造等。

3.4 围岩蚀变

柳树底多金属矿床围岩蚀变类型主要有大理岩化、矽卡岩化和晚期绿泥石化、碳酸盐化等。矽卡岩化以生成无水镁钙矽卡岩矿物为主，包括有透辉石、绿帘石、局部有阳起石、透闪石，深部见有镁橄榄石、粒硅镁石。围岩蚀变具有明显的分带性[2]，由岩体到围岩可大体分出蚀变花岗斑岩带-绿帘石矽卡岩带-石榴石矽卡岩带-石榴石透辉石矽卡岩带-矽卡岩化大理岩带，矿体主要赋存在石榴石矽卡岩带及石榴石透辉石矽卡岩之中。

矿化具有明显的垂向分带和水平分带特征，在垂向上可大体划分为三个带[3]，即上部铜矿化带、中部铁(铜)铅锌矿化带，下部含铜磁铁矿带。在水平方向上，铅锌矿体位于外接触带矽卡岩或矽卡岩化大理岩中，铜锌矿体多位于接触带部位铅锌矿体内侧矽卡岩中，铜铁矿体主要位于靠近岩体一侧的矽卡岩中。

4 矿床地球化学特征

4.1 矿石中方铅矿与闪锌矿的微量元素特征

柳树底多金属矿床的黄铜矿中含Ag、Bi高，Sb低；闪锌矿中Fe、Cd、Se、Te、In高，Ga、ge低，显示出高温体系的元素组合特点，经研究，黄铜矿及闪锌矿均属高温岩浆气液成因。

4.2 稳定同位素

柳树底多金属矿床硫同位素组成比较均一，矿石中δ34S值为靠近零值正值，变化范围为2.43‰～7.4‰，离差为4.97‰，均值为4.87‰，塔式效应突出(图2)，具有黄铁矿>闪锌矿>方铅矿的变化关系，这一顺序与平衡热液体系中硫同位素分馏方向一致(Ohmoto，1972)。说明该矿床的硫主要为岩浆源硫[4]。

图2 柳树底多金属矿床硫同位素组成图解

矿石和成矿母岩中铅同位素组成比较接近，在铅同位素组成图解上均沿着μ=8.1的演化趋势线分布，显示出岩石铅和矿石铅具有密切的亲缘关系。值得提出的是矿石铅的207Pb/204Pb值普遍高于岩石铅，这说明成矿过程中有少量的高207Pb/204Pb比值铅加入，而中上寒武纪统铅恰好具有这种特征(207Pb/204Pb值为15.525)，这说明在成矿过程中除花岗斑岩铅外，还有部分地层铅进入含矿热液[5]。

柳树底多金属矿床矿石中的矿物包裹体水的氢氧同位素组成见图3，从图3中可以看出，黄铜矿、方铅矿及石英包裹体水的氢氧同位素组成非常一致，δD值变化于-49.9‰～76.4‰之间，δ18O值变化于5.8‰～8.1‰之间，与岩浆水的δD及δ18O变化范围吻合。这表明成矿热液[6]以岩浆水为主，基本没有大气降水参与，即水的来源不十分充足，这与前面提到的矽卡岩化以生成无水矽卡岩矿物为主的认识相吻合。

图3 柳树底多金属矿床矿物包体δD-δ18O图解

4.3 成矿温度与成矿流体盐度

柳树底多金属矿床矿物中包裹体数量很多，以气热液相共存的气液包裹体为主，从矽卡岩到中低温热液期，包裹体中气相比例递减，晚期石英中有纯液体包裹体。

矿物气液包体均一温度及成矿流体盐度列于表1中，从表中可以看出，均一温度与成矿期次划分是相对应的，即从早期的矽卡岩磁铁矿期到晚期的铅锌硫化物期成矿温度和盐度依次下降，显示出成矿作用具有由高温高盐度向低温低盐逐次降低的特点。

表1 柳树底铜多金属矿床不同成矿阶段均一温度与盐度

注：测试单位为吉林大学测试科学实验中心。

5 矿床成因讨论

矿床的地质特征和地球化学特征表明，柳树底多金属矿床是岩浆与碳酸盐岩高温气热交代即矽卡岩化作用的产物。柳树底多金属矿床的形成机制大体如下所示。

伴随燕山中期强烈的构造岩浆活动，中侏罗世花岗斑岩(166±2Ma*资料来源于程培起等完成的桥头等四幅1/5万区域地质矿产调查。，SHRIMP(U-Pb))侵位于结晶基底及其上覆的寒武纪、奥陶纪地层中，在岩浆活动的晚期，岩浆气液与灰岩接触交代，在岩体与围岩接触部位形成矽卡岩体，同时大量的磁铁矿及部分黄铜矿沉淀形成磁铁矿体或铜铁矿体。在随后的高温气液期，黄铜矿和闪锌矿大量沉淀于接触带部位的矽卡岩中形成铜锌矿体，并伴随有高温组合的热液蚀变，中低温热液阶段铅锌矿物大量沉淀于外接触带矽卡岩中形成铅锌矿体，晚期银矿化发生于破碎带中，同时部分铅锌含矿热液进入围岩裂隙，在接触带外侧形成少量的脉状及层状矿体。矿床成因类型属典型的接触交代矽卡岩型多金属矿床。

在矽卡岩中可识别出三次构造热蚀变及矿化作用。早期：花岗斑岩侵位初期，围岩(碳酸盐岩)发生接触变质作用，形成石榴石大理岩(或发生大理岩化)；中期：在构造和岩浆热液作用下，大理岩发生碎裂并粒化，形成不规则状角砾或碎粒，角砾大小在2.0～15.0mm之间，碎粒大小在0.1～2.0mm之间，均为棱角状，其间被硅质或钙质胶结，石英多数为半自形板柱状，粒径大小不等，为0.15～2.0mm之间，大部分呈脉状或不规则集合体分布，绿泥石为鳞片状或显微鳞片状分布，与此同时岩石发生硅化、绿泥石化，并伴有铜、赤铁矿、方铅矿、闪锌矿化；晚期：在构造和热液的持续作用下，先成岩石进一步发生硅化、绿泥石化、碳酸盐化，同时伴有铜(钼)矿化。由此可以看出，中期和晚期是主要铜(钼)矿化期。

6 找矿模式

6.1 矿床地质模式

特征描述：花岗斑岩与灰岩接触带矽卡岩中的铜铅锌多金属矿化[7]。

地质环境：岩石类型为灰岩及侵入其中的花岗斑岩。岩石结构： 花岗斑岩具有中粒、中细粒半自形花岗结构；矽卡岩呈花岗变晶结构—角岩结构；灰岩呈泥晶-亮晶结构，中厚层夹薄层构造。地质时代 ：燕山中期(中侏罗世)。构造背景 ：南芬-万宝东西向构造岩浆活动带，北西向复式向斜褶皱被北东、北西向断裂切割。伴生矿床类型 ： 矽卡岩型磁黄铁矿。

矿床特征：矿物组合：磁黄铁矿+黄铁矿+斑铜矿+黄铜矿+方铅矿+闪锌矿±银矿±黝铜矿±辉铜矿±辰砂。结构、构造： 自形-半自形-他形及不规则粒状结构、乳滴结构、交代溶蚀结构、交代残余结构、骸晶结构等。矿石构造除块状、浸染状外，还有条带状、脉状、网脉状、角砾状、斑杂状及揉皱构造。蚀变：早期无水矽卡岩化、大理岩化及晚期绿泥石化。控矿条件：花岗斑岩与灰岩的接触带、层间裂隙中。

6.2 矿床地球物理模式

磁力场(航磁)特征：平稳低弱正磁场。

重力特征:重力边部高。

电性特征：在圈定的激电异常①中，柳树底下小型铜矿处于JD7号异常带内(图4)，其余较大的异常没有进行评价，激电异常对寻找矽卡岩型的铜多金属矿具有重要的指导意义。

激电测深剖面推断，地下存在高极化、低阻体，高极化、低阻体顶板埋深多在100～150m之下，向下均具有较大延深，是硫化物矿床的典型物性特征。

7 结 论

柳树底铜多金属矿床是岩浆侵位过程中与围岩发生热接触交代作用，在内外接触带形成Cu、Mo、Ag矿化，从硫、铅稳定同位素组成反映成矿物质来源于岩浆，流体包裹体数据反映了该矿床为中高温热液矿床，成矿流体以岩浆水为主，在岩浆及区域构造作用下矿床经历了三次热蚀变及矿化作用。

矿床外围出露的中侏罗世花岗斑岩，是矿床的成矿母岩，加上侵入古生界灰岩的近东西向构造岩浆活动带，是寻找矽卡岩矿床的标志之一。在成矿有利的地段易形成激电异常，这些激电异常主要表现为高极化、低阻体的地球物理特征，其指示矿体的分布，并为寻找盲矿体提供了方向，是该矿床的找矿另一标志。

[1] 刘学龙,李文昌,尹光候,等.云南格咱岛弧斑岩—矽卡岩铜钼矿床(金)矿床成矿系统[J].中国地质,2012(4):1007-1022.

[2] 王宝林,代军治,等.辽宁小佟家堡子金矿床主要硫化物矿物特征及其成因意义[J].黄金,2012(2):26-31.

[3] 黄华,张长青,周云满,等.云南金厂河铁铜铅锌多金属矿床矽卡岩矿物学特征及蚀变分带[J].岩石矿物学杂志,2014(1):127-148.

[4] 杜杨松,曹毅,张智宇,等.安微沿江地区中生代原地和异地矽卡岩岩浆—热液成矿作用[J].地质学报,2011(5)：699-711.

[5] 王锡华.桓仁地区矽卡岩特征与成矿关系浅析[J].矿产与地质,2012，26(3)221-227.

[6] 陈毓川,裴荣富，王登红，等.三论矿床的成矿系列问题[J].中国地质科学院报，2006(10):29-33.

[7] 辽宁省地质矿产勘查局.辽宁省区域矿产总结[M].北京:地质出版社,1995.

Discussion of prospecting models for Skarn copper polymetallic deposit in Liushudi

CHENG Pei-qi

(Liaoning Institute of Geological Exploration,Dalian 116100，China)

Liushudi copper polymetallic deposit is a typical skarn copper deposit，which is located in the western Taiz river- HunJiang depression，Jiaoliao uplift belt.Based on the combination of previous data，the paper analysed the process of forming deposit from its geological features of ore deposit，geochemical characteristics and the genesis of ore deposit etc.Stable isotope composition of lead，sulfur，hydrogen and oxygen refect the ore-forming material is derived from magma，fluid inclusion data reflects the deposit is a meso-hypothermal deposit，ore-forming fluid mainly from magmatic water.The deposit had experienced three times of tectonic thermal alteration and mineralization by the influence of magmatism and tectonism.We established skarn deposit metallogenic model，which is in the contact zone between the granite porphyry and limestone.The author establish the prospecting model for the kind of deposits,which is based on the geophysical electrical features of the geological bodies with lowr resistivity and higher activation.

Liushudi；Skarn copper deposit；ore-forming fluid；magmatic water；lower resistivity and higher activation；prospecting model

2014-10-23

中国地质调查局项目“辽宁1∶5万桥头镇、本溪市、南芬、铁山街等四幅区域地质调查”资助(编号：1212011120734)；中国地质调查局项目“丹东市、东港市、通化市1∶25万区域地质调查”资助(编号：20001300005121；200113000048)

程培起(1971-)男，地质高级工程师，从事区域地质矿产调查工作。E-mail：xigumiaosi@163.com。

P612

A

1004-4051(2015)11-0095-04