鄂州铜坑地区铁铜矿成矿规律与成矿预测浅议

杨伟卫, 周贤荣, 王 铮, 曾 斌, 梁鹏程

((1.湖北省地质局 第一地质大队,湖北 大冶 435100;2.湖北省地质局 第五地质大队,湖北 黄石 435000)

鄂州铜坑地区铁铜矿成矿规律与成矿预测浅议

杨伟卫1,2, 周贤荣2, 王 铮1, 曾 斌2, 梁鹏程2

((1.湖北省地质局 第一地质大队,湖北 大冶 435100;2.湖北省地质局 第五地质大队,湖北 黄石 435000)

鄂州铜坑位于长江中下游铁铜多金属成矿带的西段,铁山岩体北东缘。区内分布有多个矽卡岩型铁铜多金属矿床(点),如铜灶和铜坑等。通过对区内区域地质和矿床特征研究,认为研究区矿床多与三叠系碳酸岩、燕山期闪长岩、石英闪长岩断裂构造关系密切,尤其是在这些要素复合部位,具有良好的找矿前景。同时结合已知矿床地球物理特征、地球化学特征与成矿之间关系,总结出本区矿床的成矿规律,提出预测靶区,为该区进一步寻找深部隐伏矿提供参考依据。

铁铜矿;成矿规律;成矿预测;铜坑

研究区位于长江中下游重要的鄂东南铜铁矿矿集区内,扬子准地台下扬子台褶带西端,大冶凹褶断束内,花家湖向斜南翼,铁山侵入体北东段。区内分布有多个矿床(点)[1],矿床类型以矽卡岩型为主,矿种以铁铜矿为主。研究区是鄂东南地质研究程度和工作程度相对较高的地区之一,地质工作从上世纪20年代开始,先后有鄂东南地质队、省区测队、省地质调查院、中南冶勘等多家单位在区内进行了大量地质工作,积累了丰富的地质资料。已有成矿规律研究成果大致查明铁山岩体东部地区矿产的分布规律,根据这种规律和矿床特征分析而建立起来的找矿标志、矿产预测标志,已获得了实际找矿效果。本文旨在对前人研究成果和矿床特征进行综合分析,结合近些年矿床(点)勘查现状,进一步开展成矿规律总结,提出勘查找矿靶区。

1 区域地质特征(图1)

1.1 地层

区内大部分地段被第四系覆盖,根据局部露头和钻孔资料,见有三叠系蒲圻组页岩、嘉陵江组白云岩、大冶组灰岩(多数已变质为大理岩)。蒲圻组(T2p)主要出露在北部陈盛、乌龟山等地,走向北西西向,倾向北北东。以紫红色粉砂质页岩为主,夹灰白色粉砂岩与黄白色页岩,与闪长岩接触处局部变为角岩。嘉陵江组(T1-2j)、大冶组(T1d)多见于钻孔中,以大理岩、白云质大理岩为主,在接触带附近或闪长岩内捕虏的大理岩常交代蚀变为矽卡岩。

1.2 岩浆岩

研究区岩浆岩属铁山岩体东北缘一部分,在北部和南部断续出露,向东隐伏地下。地表及浅部岩石蚀变较弱,而深部与碳酸类岩石接触,蚀变较强。主要岩浆岩为闪长岩,灰绿色、肉红色,地表风化后多呈黄褐色、浅黄色,中细粒花岗结构。该岩石类型是区内铁、铜矿的主要含矿母岩。其次为闪长玢岩,灰绿色,斑状结构,块状构造。主要矿物成分为斜长石、角闪石。环带构造发育,常被高岭石、绢云母交代,呈脉状分布。

脉岩主要有闪长玢岩和辉绿玢岩,主要在钻孔中见到,与成矿关系不明显。

1.3 构造

1.3.1 褶皱

研究区处于碧石渡—花家湖宽缓复式向斜南翼,该向斜被第四系覆盖严重,仅局部地段组成一些北西西向的残丘和小山。轴线大致在碧石渡、汀祖北、花家湖一线,西段没入三山湖中,东段过花家湖长约10 km。轴向北西西向,两端略发生偏斜,走向上成反S形。两翼不对称,北翼倾向南南西,倾角为40°～77°;南翼倾向北东,倾角20°～45°。轴部平缓波状,次级褶曲发育。向斜向西扬起,地层依次封闭。由于岩体的侵入、吞蚀,两翼破坏较强烈,极不完整,但仍可辨该向斜构造的总体形迹。

1.3.2 断裂

断裂较发育,主要为张性结构面,可分为成矿前和成矿后两期。成矿前的断裂破碎带已胶结紧闭,呈角砾岩,主要沿下接触带发育,为储矿构造,其展布方向主要为北东向;成矿后的断裂破碎带,胶结松散,常有岩脉充填,并切割矿体,主要沿北西向展布,由砂页岩、闪长岩等组成角砾,角砾大小不一。

图1 鄂城铜坑地区地质矿产图Fig.1 Geological mineral of Ezhou Tongkeng

2 控矿因素分析

2.1 围岩与成矿

研究区内与铁铜金属矿生成有关的碳酸盐岩主要是下三叠统大冶组灰岩,碎屑岩为中上三叠统的蒲圻组泥质粉砂岩。若围岩为碳酸盐岩,则矿床规模大;围岩为碎屑岩,则矿床规模小。通过对研究区围岩的丰度与Taylor(1964)的元素地壳丰度相对比,则本区地层中所测元素大多属于显著贫化和接近地壳丰度,表明在围岩中Cu、Fe原始沉积浓度很低,不足以提供成矿所需的矿物质,成矿元素多来自岩浆岩。

虽然这套以碳酸盐岩为主的赋矿地层丰度低,但岩石孔隙度及渗透率都较高,有利于成矿流体在围岩中扩散、渗滤交代,能够将化学反应进行得更为充分和彻底,更能促进矿质的沉淀。频繁互层的岩性接触面是力学性质和化学性质的陡变带,易于形成层间破碎带,也易于形成化学梯度带,导致矿质沉淀。

2.2 岩浆岩与成矿

研究区内岩浆岩活动有两期五次。主要铁、铁铜矿床的形成和铁山岩体燕山早期第一次侵入的闪长岩类在空间上和时间上都有着密切的联系,是矿床中矿物质来源的根本,因此岩浆岩是成矿的有利因素和先决地质条件。岩体内部的铁、铁铜矿体绝大多数与隐伏大理岩带(体)有着密切的关系,自岩浆岩与沉积岩的接触面向岩体方向250 m,向沉积岩方向1 200 m以内。一般来讲,铁矿石一般赋存于接触带靠近闪长岩一侧或闪长岩内部,铁铜矿石一般赋存于接触带大理岩一侧,铜矿石赋存于近接触带的大理岩一侧或大理岩层。

2.3 构造与成矿

区内岩浆岩及矿田的展布,主要受北西西—近东西向的褶皱、断裂及北北东向横跨褶皱、断裂控制,它们控制了程潮、铁山等大中型矿床的分布,岩体与大理岩接触带复合断裂构造控制了矿体的产出;铁山杂岩体内部北西西向、北西向隐伏大理岩捕虏体构造,控制了区内陈盛铁铜矿床、铜坑铁铜矿床以及区外皮金献铁矿床等的产出。同时矿床、矿点的分布具有北北东向等距分布,间隔2.5～3 km。

图2 鄂城铜坑地区综合异常图

3 矿床物化探特征(图2)

3.1 磁法

区内由磁铁矿、含铜磁铁矿或磁黄铁矿及岩体中磁性矿物富集所引起的局部磁异常主要沿接触构造带分布,且大多数与矿化关系密切。铜灶—小铜坑异常带,该带异常较集中,沿接触带分布。异常轴向一般为北西向,强度较大,场值可达数千纳特,梯度大,正负伴生。主要异常有:陈盛、张家山、荷花池、汀祖、小铜坑和程天开等7处,均证实为矿异常。其中M2对应李秀乙铜铁矿,M3、M4对应张家山、荷花池段,M6对应大铜坑和丁家坳,M8对应小铜坑。磁异常与已知矿床(点)对应较好,是寻找铁矿的直接信息。

3.2 电法

在铁山岩体北东缘,闪长岩与砂页岩接触,闪长岩电阻率较高,ρs值一般>800 Ω·m,而砂页岩地段ρs值较低。在接触带附近ρs值一般为100 Ω·m,过渡带为200～300 Ω·m。在岩体南缘,闪长岩与灰岩接触、两种岩性均为高阻,但在接触带表现为低阻,联合剖面有明显的正交电。铜灶—小铜坑段,异常呈北西向沿接触带分布,单个异常轴向为北西向。该带异常值较低,极大值变化范围为5%～6%,与磁异常重合较好,多为已知铜铁矿引起。J3异常与李秀乙铜矿对应吻合,J5与铜灶磁异常对应,J6、J7分别与大铜坑、小铜坑磁异常吻合,为已知矿异常,异常属含铜磁铁矿引起。

3.3 地球化学

区内化探异常按其性质特征,可分为矿或矿化异常和非矿异常两类。矿异常或矿化异常一般元素组合好,异常形态规则,分带清楚,并有明显浓集中心,所处地质环境在成矿有利部位,地表铜、硫矿化发育,并与激电异常及磁异常对应。在多金属矿化体上,铅锌、银元素丰度高,异常梯度陡。非矿异常一般范围小,等量线分散,形态不规则,往往分布在岩体或硅化岩地段,无明显物探异常反映。区内化探异常主要与已知矿化带有关。

(1) 陈盛—铜坑地段:异常展布方向为北西,以铜元素为主,伴生有铅、锌、铜元素,最高可达5 000×10-6,与已知矿床对应吻合。

(2) 谢华伍—石桥水库地段:异常区呈近等轴状,Cu含量一般100×10-6～200×10-6,最高3 000×10-6,与已知矿点对应较好。

4 找矿标志及找矿方向

4.1 找矿标志

(1) 直接找矿标志:包括区内以往含矿矽卡岩和铁帽进一步研究,岩体与碳酸盐地层接触带矽卡岩矿化带。

(2) 间接找矿标志:选择物化探异常强度高,形态规则,规模大。区内磁铁矿均有磁性差异,如陈盛铁铜矿床、铜灶铁铜等矿床,与已知矿床作对比,可以作为间接找矿标志;激电异常可作为寻找含硫化物矿床的间接标志,如铜坑铁铜矿床、小铜坑铁铜矿床,电测深可指示大理岩分布范围和产状特点;化探异常,尤其是Cu、Pb、Zn等元素异常,可作为间接找矿标志[2-3]。

4.2 找矿方向

通过对区域地质和矿床地质特征的研究,成矿条件对比和矿化信息的综合以及物化探信息综合评价,认为该地区有两处可进一步开展地质勘查工作。

4.2.1 李秀乙—铜灶—铜坑深部

位于铁山岩体北东缘内接触带和岩体内部,呈北西向展布。成矿母岩为燕山早期第一次侵入的透辉石闪长岩,矿床类型为矽卡岩型铁铜矿。成矿受北西向断裂和北西向隐伏大理岩(带)及北北东向小背斜、向斜横跨褶皱构造控制,包括有李秀乙铜铁矿床,铜灶、铜坑铁铜矿床和小铜坑铁铜矿点,与已发现的矿床矿体吻合。物化探异常有地磁M3、M4、M5、M6、M8,分别对应张家山Ⅳ-Ⅴ号铁矿体,荷花池矿体,铜灶Ⅰ-Ⅲ号矿体,铜坑铜铁矿和汀祖铁矿,小铜坑铁铜矿;激电异常J3、J4、J5、J6、J7分别对应李秀乙铜铁矿床、张家山Ⅳ-Ⅴ号铁矿体、铜灶铜铁矿、铜坑铜铁矿、小铜坑铁铜矿、化探甲类异常Cu102。但多数勘查深度仅限于500 m以浅,对比物化探异常规模和现已探明的矿床规模,深部有望继续扩大。

4.2.2 谢华伍—张祖一带

位于谢华伍—虞家湾构造岩浆岩成矿带南缘,呈北西向展布。区内主要为三叠系大冶组灰岩和白云岩,北西向断裂发育。有成矿显示,在东方山Fe趋势高的北部、铁东Cu趋势高的核部南侧,谢华伍有铜的矿化,有铜的原生晕异常,含Cu100×10-6～500×10-6,个别达1 000×10-6。张祖地段分布有磁异常,异常形态规则,推测为矿体引起。

5 结论

总之,铜坑地区成矿有利围岩为三叠系碳酸盐岩类,断裂构造是矿床的直接定位因素,矿化的强弱直接取决于燕山期后期热液活动的强弱、构造破碎带的强度,尤其是三者复合地带,成矿元素较富集,易形成强烈的地球化学和地球物理异常,是成矿有利部位,亦是重要的找矿标志。建议今后加强对区内断层和接触带的识别,注意北西向断层带内矿床呈等距的分布特点。期望对该地区找矿及工作布署提供一定的参考。

[1] 薛迪康,葛宗侠,胡惠民,等.鄂东南铜金矿床成矿模式与找矿模型[M].武汉:中国地质大学出版社,1997.

[2] 钟国绘,黄智辉.铁山岩体东部矿床成矿建造及矿床成因和找矿方向[J].资源环境与工程,2012,26(6):551-556.

[3] 李享洲,白瑛,汪建华.鄂东南铁山岩体内部大理岩捕虏体分布规律及找矿探讨[J].资源环境与工程,2009,23(1):13-18.

(责任编辑：于继红)

Discussion on Metallogenic Prognosis and Metallogenic Regularity of Ironand Copper Deposit in Ezhou Tongkeng Area

YANG Weiwei1,2, ZHOU Xianrong2, WANG Zheng1, ZENG Bin2, LIANG Pengcheng2

(1.FirstGeologicalBrigadeofHubeiGeologicalBureau,Daye,Hubei435100; 2.FifthGeologicalBrigadeofHubeiGeologicalBureau,Huangshi,Hubei435000)

Ezhou Tongkeng is located in the western part of the Yangtze River downstream of the iron copper polymetallic metallogenic belt,north east edge of Tieshan rock.In the region are distributed multiple silicon skarn Fe- Cu polymetallic deposits (points),such as Tongzao and Tongkeng.In this paper,based on the regional geology and ore deposit characteristics of study area and Triassic carbonate rocks,Yanshanian dioritic rocks,quartz diorite rocks,faults are closely related,especially in these elements combination of parts,with good prospecting foreground.In combination with the geophysical characteristics of known deposits,the relationship between geochemical characteristics and mineralization,the paper sums up the metallogenic regularity of the ore deposits in this area,and puts forward the forecast target area,which provides reference for further prospecting for deep concealed ore deposits in this area.

iron and copper deposit; metallogenic regularity; metallogenic prognosis; Tongkeng

2016-08-29;改回日期:2016-10-21

杨伟卫(1984-),男,工程师,硕士,构造地质学专业,从事地质找矿工作。E-mail:kitegis@163.com

P618.31; P618.41

A

1671-1211(2016)06-0809-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.06.002

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20161026.0907.012.html 数字出版日期:2016-10-26 09:07