辽宁省宽甸县大石湖沟铜矿地质特征及成因分析

王刚 贾玉国 李丹 李琛 包德军 梁天意 谢园宏

摘 要：辽宁省宽甸县大石湖沟铜矿位于燕山早期第三阶段（晚侏罗世）花岗岩体内，南部与柏林川碱性杂岩体接触，自于幔源的花岗岩体侵入提供了持续稳定的热源并形成富多金属成分的岩浆期后热液，岩体内多期次活动的断裂构造为矿体的运移通道，并成为良好的贮矿构造，分析矿床成因为产于花岗岩体内的受断裂构造控制的含铜石英脉型矿床。

关键词：碱性杂岩体；花岗岩；幔源岩浆；侵入岩；铜矿

1 概述

大石湖沟铜矿为新发现的小型铜矿，地表褐铁矿化普遍，但深部找矿一直未能取得较大的突破；2013年本人主持该项目的全面工作，在运用先进的物探方法及扎实的地质工作基础上，综合分析矿床成矿背景、矿床成因、成矿模式、控矿构造，在成矿有利部位采用钻探工程验证J2号物探异常，发现品位较好的铜矿体，并陆续发现、控制多条铜矿体，为该区勘查工作提供了新的找矿方法，为该地区矿产资源评价开创了美好的前景。

2 地质概况

大石湖沟铜矿大地构造位置处于中超准地台-胶辽台隆-太子河-浑江台陷之辽阳-本溪凹陷与营口-宽甸台拱的接触部位；位于海城-草河口岩石圈断裂的东端与刘家河-青堆子壳断裂的交汇部位。

2.1 区域地质

印支末期到燕山末期的构造运动，形成了北东向的构造格局，海城-草河口岩石圈断裂与刘家河-青堆子壳断裂经历多次活化，岩浆侵入活动强烈，主要为印支晚期碱性杂岩（晚三叠世）和燕山早期第三阶段花岗岩（晚侏罗世），岩浆期后各类脉岩发育，主要有闪长岩脉、闪长玢岩脉、花岗岩脉、花岗斑岩脉等；出露地层由老到新分别为晚元古界震旦系细河群、古生界寒武系、奥陶系、中生界侏罗系、新生界第四系；褶皱构造不发育，仅局部残留单斜褶皱。

2.2 矿区地质

（1）地层。矿区出露地层简单，仅出露晚元古界震旦系、中生界侏罗系及新生界第四系；第四系分布于山间冲沟及平地，岩性主要为砂质土、砂砾石层及腐殖土；中生界侏罗系长梁子组（J1c），局部出露，以灰黑色、灰绿色页岩为主，夹泥质粉砂岩、粉砂岩、砂岩等，不整合于更老的地层之上；早元古界震旦系出露钓鱼台组（Z1d）、南芬组（Z1n）地层，钓鱼台组岩性为灰白、浅褐色中厚层、厚层石英砂岩，偶夹页岩，近岩体接触部位多发生较强的热接触变质作用；南芬组整合于钓鱼台组之上，其岩性为紫色、蛋青色薄层、中厚层泥灰岩、砂质泥灰岩及页岩，泥灰岩中含黄铁矿结核，具铜矿化，与侵入岩体接触部位多发生较强的热接触变质作用。

（2）构造。区内大部为侵入岩出露区，地质构造相对复杂，主要表现为北东向断裂构造、北北东向断裂构造和北西向断裂构造。

北北东向断裂构造形成较早并经历多次活动，由断续连接的平行断裂组成，切割燕山期花岗岩，区内出露长约3.0km，宽度约300～500m，构造断面倾向不稳定，倾角60°～70°，属压性一压剪性壳断裂的边缘构造；断裂破碎带中多见挤压破碎现象，发育棱角状断层角砾，粒度一般为2～3cm；断裂具多期活动特征，断层面上发育多组不同方向的擦痕及阶步，并伴有后期石英脉及闪长玢岩脉侵入，充填的岩脉沿走向具膨缩和折线弯曲现象，伴有铜、金、银矿化及磁铁矿化、黄铁矿化、硅化等蚀变现象，为区内主要导矿、容矿构造。

北东向和北西向断裂构造为后期构造，一般规模较小，多错断矿体，断裂内有挤压破碎蚀变带形成，并伴有糜棱岩化、硅化、铁铜矿化和石英脉充填。

（3）岩浆岩。区内岩浆活动表现为侵入作用，为燕山早期第三阶段（晚侏罗世）花岗岩（γ52（3）2）和印支期碱性杂岩体（ξ51）。

印支期碱性杂岩体（ξ51）分布于矿区东南部，主要岩性为正长斑岩、霓霞正长岩，岩体深部与燕山期花岗岩接触，同位素测年结果为234.4～197.8Ma，表明侵入时间为印支期（中生代中晚三叠世），成分上以富钾为特点Na2O+K2O/Al2O3<1（分子数），在SiO2-Ne-Kp三角图上，投影点落在石榴石区和凹槽右侧。K/Rb比值为266.9～342.9，相当于花岗岩。稀土分布形式为右倾平滑曲线，Eu（铕）不亏损，Tb（铽）、Tm（铥）正异常，Lu负异常，与花岗岩重熔型中的一种形式相同。由此认为，该碱性杂岩体的形成与花岗岩分异演化有关。

燕山早期第三阶段（晚侏罗世）花岗岩（γ52（3）2）分布在矿区大部，地表发现大量“铁帽”出露，深部与东南部的碱性杂岩体直接接触；从岩体的稀土元素特征来看，总体为向右方陡倾斜的平滑曲线，铕为一般亏损，属于同熔型曲线。同熔型岩体位于玄武岩区上方及其附近，说明岩浆来自于幔源并受到不同程度的上部地壳混染。

区域调查结果表明：此期侵入岩含矿性最好，从人工重砂测量成果来看，有磁铁矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、钛铁矿、辉钼矿、黄铜矿、辰砂、重晶石、萤石等；从岩石微量元素分析结果来看，造矿元素含量普遍高于克拉克值；从锆石微量元素来看，造矿元素不仅有显示，而且含量较高，从而证明了，位于岩体内及接触带的铜铁矿床不仅和这期侵入岩有空间上的联系，而且有时间和成因上的联系。

（4）物探异常特征

共获得激发极化异常5处，编号分别为J1、J2、J3、J4、J5，其展布严格受F2断裂构造带控制，呈不连贯串珠状分布，异常长轴1.2km，宽约200m；极化率峰值为5.8%，电阻率异常形态与极化率异常相近，电阻率值一般为50～1500Ω.m；等值线封闭完整，整体走向为南北向，中部略向东突出；异常表现为高极化率～低电阻率特征，异常与矿体所处构造位置大致对应；应用可控源音频大地电磁测深法对J1、J2号物探异常进行研究，断裂带宽度约300m～500m，极化异常体赋存深度在50m～300m之间，总体趋势为南低北高，J2号异常经钻探工程验证见不同矿化程度的矿体，由此原则陆续发现并控制7条隐伏铜矿体。

2.3 矿体特征

矿区主要工作量集中在中部，对应J2号物探异常，编号为Ⅱ号矿体，由大致平行、断续连接的7个隐伏矿体组成，处于F2构造断裂带的中间部位，由断续连接的平行小断裂控制，发育棱角状断层角砾并伴有铜、金、银矿化及石英脉、闪长玢岩脉侵入，脉岩侵入及矿化部位伴随近矿围岩蚀变及磁铁矿化、黄铁矿化、硅化等蚀变现象，围岩均为碎裂化斑状花岗岩；矿体总体走向为南北向，倾向西，倾角变化较大在45°～85°之间，以陡倾向为主，局部矿体受构造影响，矿体倾向有变化。矿体整体形态由北向南侧倾，北段出露，南段隐伏，长度340m，宽度2～5.2m，埋深0～150m，Cu品位在0.8%～10.21%之间。

2.4矿石品质

矿石物质组成较简单，金属矿物主要有黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、黄铁矿、磁铁矿、磁黄铁矿、金、银等，在地表可见氧化矿物主要有孔雀石、铜蓝、褐铁矿、软锰矿等。脉石矿物成分主要有石英、绢云母，其次有钾长石、斜长石、绿泥石、绿帘石、方解石、黑云母及围岩角砾等。矿石结构为自形—半自形粒状结构、它形粒状结构、交代残余结构、碎裂结构、包含结构等，矿石构造主要为块状构造、浸染状构造，次为网脉状、角砾状。矿体围岩为碎裂化斑状花岗岩、蚀变闪长细晶岩，近矿围岩蚀变现象可见钾长石化、黄铁矿化、硅化、绢云母化、绿泥石化，矿体与围岩之间有比较明显的接触界线。

3 成因分析

综合矿区地质特征及岩矿石性质，来自于幔源的燕山早期第三阶段（晚侏罗世）花岗岩岩体形成后期，富多金属成分的岩浆期后热液活跃在岩体的边部，北北东向的刘家河-青堆子壳断裂多期次活动为岩体边缘活动的流体提供了良好的运移通道，同时也是较好的贮矿构造；由矿石化学全分析结果可知，成矿流体为富钾的硅、水流体，矿体围岩主要为碎裂化斑状花岗岩，说明矿体形成在晚侏罗世—白垩世；实际资料证明矿体在断裂构造带内呈南低北高趋势，侧面证实了化学流体在构造内运移是由深部向地表、由岩体的边部向岩体内部进行的，在适宜的温度、压力条件下形成矿体；矿体严格受北北东向断裂控制，成矿后期断裂工作对矿体起强烈的破坏作用，水平及垂直方向均有一定程度的错动，给找矿工作带来较大的困难。

4 结论

矿区位于构造交汇地带，自于幔源的花岗岩体侵入提供了持续稳定的热源并形成富多金属成分的岩浆期后热液，岩体内多期次活动的断裂构造为矿体的运移通道，并成为良好的贮矿构造，综合分析矿床成因为产于花岗岩体内的受断裂构造控制的含铜石英脉型矿床。

参考文献

[1] 辽宁省区域地质志，地质矿产部，1982年7月。

[2] 辽宁省宽甸县灌水镇大石湖沟多金属矿详查报告，贾玉国等，2014年12月。