安徽铜陵市金口岭铜矿床岩石地球化学特征及其地质意义

郑洪雷，刘亮明，刘毓菡

（中南大学地球科学与信息物理学院，湖南长沙410083）

安徽铜陵市金口岭铜矿床岩石地球化学特征及其地质意义

郑洪雷*，刘亮明，刘毓菡

（中南大学地球科学与信息物理学院，湖南长沙410083）

金口岭铜矿床位于长江中下游铜铁金多金属成矿带的中部的铜陵矿集区。通过对金口岭矿区钻孔取样，测试分析每个样品可能的成矿元素以及与可能的成矿元素相关的元素，对所有的分析数据进行单元素统计分析、多元素相关分析和主成分分析，结果表明本区与Cu相关性最好的元素是Ag，其次为Au，Au和Ag主要是赋存于Cu的硫化物中，该矿床为中低温成矿作用形成，为矿区进一步找矿提供可靠依据。

金口岭铜矿；岩石地球化学；地质意义

金口岭铜矿是铜陵地区最早开发的矿床，作为铜陵有色金属集团公司的诞生地和曾经的主要资源基地，不仅仅具有非常重要的历史纪念意义，还具有非常现实的经济意义，而且整个铜陵地区矿田很可能还蕴含有巨大的找矿潜力。本文利用金口岭矿山的钻孔岩心进行原生晕地球化学采样，对采集的岩石样品进行了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Co、Ni、Cr、As、Sb、Bi、Hg、Mn、Ba、B等18个相关元素的定量分析，为本矿区进一步寻找深边部矿体提供了新的资料。

1 区域地质背景

金口岭铜矿位于铜陵地区西部，是铜官山矿田的组成部分。铜官山矿田位于长江中下游铜铁金多金属成矿带的中部的铜陵矿集区。长江中下游成矿带是我国主要的铜铁金多金属成矿带，它以超壳深断裂与三大构造单元相邻，其南东界以阳新—常州深断裂与扬子克拉通（扬子板块）相邻，其北西界分别以襄樊—广济深断裂与秦岭—大别山造山带及华北克拉通（华北板块）相邻。就铜陵矿集区而言，其大地构造特征和地壳演化规律更接近于扬子克拉通。在整个铜陵地区，出露面积最大地层是三叠系的中统和下统的地层，其次为二叠系地层。三叠系中统和下统为一套碳酸盐岩夹有含泥质的页岩，而二叠系地层下统为碳酸盐岩，上统主要为含硅泥质页。目前铜陵地区已发现的铜（铁、金）矿床与二叠、三叠系的碳酸盐岩关系密切。石炭系中上统的碳酸盐岩亦是非常重要的成矿层位。区内岩浆活动十分强烈，岩体出露面积达70km2，大者在10km2以上，一般为0.5～2.5km2。主要为钙碱性—碱性的中酸性岩类，即辉石闪长岩（辉石二长闪长岩）—闪长岩—石英闪长岩（石英二长闪长岩）—石英二长岩—花岗闪长岩类。其中与铜矿密切相关的铜官山、金口岭、狮子山、新桥头、凤凰山、沙滩角、横山岭和舒家店等岩体，主要都为闪长岩类岩体，并具有二长闪长岩—石英二长闪长岩—花岗闪长（斑）岩的演化序列除侵入岩外，在本区的东北部还发育有晚侏罗世至早白垩世的喷出岩，主要为安山质、流纹质、粗面质和玄武质的熔岩及相应的火山碎屑岩类。

2 矿床地质特征

金口岭铜矿床矿体空间上围绕金口岭石英闪长岩体产出，主要产于金口岭岩体的东接触带上，矿区出露的岩石单元主要为3个：（1）金口岭岩体的石英闪长岩；（2）下三叠南陵湖组碳酸盐岩；（3）下三叠统和龙山组碳酸盐岩。部分岩体接触带见有矽卡岩。控矿的接触带总体上是NE走向，向NW倾。但整个接触的形态和产状并不是规则和稳定的，沿走向和沿倾向的变化都很大，总体上，产状比较陡，而且向深部变得更陡。矿体大致产于石英闪长岩体与南陵湖组及和龙山组的接触带上，呈不规则的脉状和透镜状，且产状也并不完全与接触带基本一致。

在整个矿区的浅部（-500m以上），铜矿体主要有4个，自南向北为Ⅰ、Ⅱ1、Ⅱ2和Ⅲ号，小矿体有45个。Ⅰ号矿体呈不规则脉状—扁豆状，走向67°～74°，上部和下部向北西倾，倾角55°～72°，中部向东南倾，倾角87°，近于直立。长度103m，平均厚度2.25m，平均斜深138m。Ⅱ1和Ⅱ2号矿体呈不规则脉状，走向23°～38°，倾向NWW，倾角为68°～90°。Ⅱ1号矿体长249m，平均厚度2m，斜深150m；Ⅱ2号矿体长225m，平均厚度1.19m，斜深75m。Ⅲ号矿体呈脉状，走向近SN至NNW（354o），矿体主体是向W倾，倾角为68°～78°，矿体长390m，平均厚度3.64m。铜矿石的自然类型有4种：（1）含铜块状矽卡岩；（2）含铜条带状矽卡岩；（3）含铜磁铁矿；（4）含铜石英闪长岩。

除铜矿体外，矿区还发育有钼矿体14个，呈透镜状和脉状产于铜矿体上盘的内矽卡岩或石英闪长岩中，主要为含钼（铜、金）矽卡岩及含钼石英闪长岩。矿体最长50m，一般长度为12.5～25m，厚度为0.9～5.6m，斜深为25～223m。

金口岭岩体岩石为石英闪长岩，是矿床主要的赋矿围岩，岩体分布于铜官山石英闪长岩的北西侧，金口岭向斜近核部偏东南翼，呈岩株状产出。岩体平面形状为近南北向的不规则椭圆形，面积5km2。

石英闪长岩呈浅灰—灰色，半自形—他形中粒结构，块状构造，主要矿物成份有斜长石，含量60%～75%，多为中长石An=46，一般粒径0.4～1.5mm；次为角闪石，含量9%～17%，一般粒径1～4mm，为长柱状自形—半自形晶；石英含量5%～8%，呈他形晶，少量正长石含量4%～5%；副矿物有磁铁矿、榍石、磷灰石。

3 岩石地区化学数据特征分析

3.1 相关分析

相关分析是研究现象之间是否存在某种依存关系，并对具体有依存关系的现象探讨其相关方向以及相关程度，是研究随机变量之间的相关关系的一种统计方法。主要通过计算2个变量之间的相关系数来确定二者之间的相关关系。

假设变量x的取值为（x1,x2,…,xn），变量y的取值为（y1,y2,…,yn），则两变量之间的相关系数γ为：

相关系数反映二者的相关程度，通常介于0～±1间，相关系数为+1则表示二者完全正相关，为-1则表示二者完全负相关，为0则表示二者完全不相关。

金口岭地区原生晕元素相关分析结果见表1，原生晕元素聚类谱系图见图1。相关分析结果显示与Cu金口相关性最好的元素是Ag和Au，其次为Mn、Sb、Ni和Bi，但相关性较差。Au与As之间的相关系数非常低。

表1 金口岭测区原生晕元素相关系数表

3.2 主成分分析

图1 金口岭测区原生晕元素聚类谱系图

表2 金口岭测区原生晕主成分分析表

主成分分析（principal components analysis）也称主分量分析，是由霍特林（Hotelling）于1933年首先提出的。主成分分析是利用降维的思想，在损失很少信息的前提下，把多个指标转化为几个综合指标的多元统计方法。通常把转化生成的综合指标称为主成分。其中每个主成分都是原本变量的线性组合，其各个主成分之间互不相关，这就使得主成分比原始变量具有某些更优越的性能。这样在研究复杂问题时就可以只考虑少数几个主成分而不至于损失太多信息，从而更容易抓住主要矛盾，揭示事物内部变量之间的规律性，同时使问题得到简化，提高分析效率。

对化探元素进行主成分分析的目的是为了从所分析的众多元素中求出一个或多个对成矿作用具有指示意义的地球化学综合指标，而且这个综合指标指示矿化的有效性要高于单元素。

金口岭地区出成分分析结果见表2，第一主成分主要包含了Ni、Sb、Ag、As、Co、Au、Cu、Cr。第二主成分主要包含了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As等元素。

3.3 变化系数统计分析

成矿作用是一种使元素分布变得不均匀的地质作用，成矿元素的聚集程度越高，则元素分布越不均匀。正是根据这一原理，我们可以将元素分布的非均匀程度作为评价元素成矿作用的一个指标。据Hаумов（1989）研究，越靠近矿体，成矿元素的分布越不均匀。成矿作用实际是一种物质能量场的自组织演化，这个场影响越强的地方，成矿元素的分布越不均匀。变化系数的大小表示元素分布的非均匀程度，变化系数越大，元素的分布就越不均匀，我们可以用变化系数来分析评价成矿作用。

各元素的变化系数见表3。从统计数据看出，变化系数最大的元素为Au，其次为Cu和Mo，低温元素Sb、Bi的变化系数在此区都比较小，高温的深源元素Co、Ni、Cr的变化系都不高，Mn和Ba的变化系数比较低。

4 结论

金口岭测区原生晕元素相关系数显示：与Cu相关性最好的元素是Ag，其次为Au，表明本区的Au和Ag主要是赋存于Cu的硫化物中，而Au与As之间的相关系数非常低，表明此区有形成大量的含Au毒砂。

聚类分析结果显示Cu-Au-Ag组与Pb-Zn-As-Sb-Bi-Hg组相距比较远。虽其第一主成分的主要组成中包含了Cu-Au-Ag，但As、Sb、Bi、Co、Ni、Cr的贡献更大，所以第一主成分还不能作为金口岭测区的成矿指标。

从统计数据特征看，变化系数最大的元素为Au，其次为Cu和Mo，低温元素Sb、Bi的变化系数在此区都比较小，高温的深源元素Co、Ni、Cr的变化系都不高，预示此区的成矿主要是中低温成矿作用。Mn和Ba的变化系数都比较低，也预示着沉积作用对成矿的贡献很小。

表3 岩石原生晕地球化学数据统计结果表

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P618.41

A

1004-5716(2015)12-0105-04

2014-12-15

2014-12-16

本论文受到国家自然基金项目（41372338）的资助。

郑洪雷（1992-），男（汉族），江苏宿迁人，中南大学地球科学与信息物理学院在读研究生，研究方向：矿物学、岩石学、矿床学。