安徽宣城狮子山铜(钼)矿床地质特征及成因

冯庭录 刘 静 李 凯 黄 涛 段百麒 鲍 雷 吕 呈

(安徽省地质矿产勘查局322地质队)

宣城市狮子山铜(钼)矿床位于长江中下游成矿带南东部，地层主要为志留系之上的陆源碎屑沉积岩及海相碳酸盐地层，燕山期众多中酸性岩体呈岩珠状侵入地层，在地层与岩体接触带附近形成了较为广阔的矽卡岩化带。该区构造变形复杂，构造格架主要为复背斜及断裂，成矿特征具有多样性，成矿地质条件优越，找矿潜力较大，找矿成果丰富，各类金属矿床(点)多达20余处。为进一步指导该区找矿工作，本研究通过讨论狮子山铜(钼)矿床成矿地质背景及矿床地质特征，对矿床成矿作用及成因进行梳理。

1 区域成矿地质背景

研究区在大地构造位置上位于扬子陆块北缘、下扬子台坳南缘与江南古陆北缘的交接部位[1]，溧水火山岩盆地南缘，长江下游深断裂带之南东，江南深断裂的北缘[2]，狸头桥对冲体北部(图1)，狸桥—敬亭山复背斜北部，属于长江中下游成矿带的南外带，也称为江南过渡带[3-4]。

1.1 地层岩性

研究区地层由老至新分别有早志留世高家边组(S1g)砂质页岩，中志留世坟头组(S2f)石英砂岩，晚志留世茅山组(S3m)石英砂岩，晚泥盆世五通组(D3w)石英砂岩，中石炭世黄龙组(C2h)灰岩，晚石炭世船山组(C3c)灰岩，早二叠世栖霞组(P1q)灰岩，早二叠世孤峰组(P1g)硅质页岩夹粉砂岩，晚二叠世龙潭组(P2l)砂、页岩，晚二叠世大隆组(P2d)硅质页岩，早三叠世殷坑组(T1y)钙质页岩夹灰岩，早三叠世和龙山组(T1h)条带状灰岩，早三叠世南陵湖组(T1n)瘤状、蠕虫状灰岩，晚侏罗世中分村组(J3z)凝灰岩、安山岩，晚白垩世宣南组(K2x)粉砂岩，第四系(Q)。

图1 狮子山铜(钼)矿床大地构造位置

1.2 构 造

1.2.1 褶皱构造

研究区褶皱呈线状分布，背斜紧密，向斜开阔，构成了隔档式褶曲。狸桥—敬亭山复背斜包括新河庄斜歪背斜、昆山复向斜。复背斜轴部位于北山—狸桥一线，轴向45°～65°，核部较窄，主要为志留系高家边组或坟头组，轴面倾向SE，北西翼地层为志留纪坟头组—三叠纪南陵湖组，岩层均倾向NW，倾角一般为75°～85°；南东翼地层出露较全，志留系—三叠系均有出露，岩层均倾向SE，倾角较北西翼变缓。区域构造线方向为NE—NNE向，呈略向南东凸状的弧形(图2)。

1.2.2 断裂构造

研究区断裂构造十分发育，主要为燕山期形成的一系列纵、横和斜交断裂，将区域分割成若干菱形断块，制约着区域内岩浆活动及相关矿产的分布。按走向划分，主要有走向NNE、NWW、NW 3组。NE向深大断裂为江南深断裂，自泾县章渡、经敬亭山南侧、南漪湖沿NE向贯穿全区，至江苏东坝一线，断裂两侧褶曲形态、志留系和泥盆系沉积物厚度、岩相、生物群等均有明显差异，且沿断裂带断续分布火山岩。

1.2.3 逆冲推覆构造

研究区推覆构造属于茅山推覆构造的一部分，在区内北部高淳区花山矿区表现得极为明显，三叠系呈叠瓦状逆冲推覆于二叠系之上[5]，在区内主要表现为背斜西翼地层倒转以及沿褶皱轴向发育的一系列纵断层及其错动、褶皱组成的地层层间滑动等。狸桥镇神仙洞景区见晚泥盆世五通组(D3w)超覆于中生代晚白垩世宣南组(K2x)之上(图2)。此外，在宣城市硖石山地区也可见志留系推覆于晚白垩世七房村组之上，造就了目前所见推覆现象的构造运动可能主要发生于燕山晚期—喜山期[6]。

1.3 岩浆岩

研究区岩浆岩主要有昆山黑云母辉石闪长岩、马山埠花岗闪长斑岩体；脉岩主要有斜长细晶岩、闪斜煌班岩以及蚀变二长斑岩脉。

1.4 区域矿产

研究区共有各类金属矿床(点)近20处，其中大型铜金矿床1处，多以中小型矽卡岩型矿床为主，如狮子山铜矿床、魏墩Pb-Zn矿、马山埠Pb-Zn矿床、马尾山硫铁矿床、铜山—荞麦山Cu-Mo-Fe-S矿床、塔山锰矿床、刘家山矽卡岩型硫铁矿床等。此外，近年来在该区北侧茶亭发现了1处斑岩型Cu-Au矿床，该矿床目前处于普查阶段，预期储量可达大型以上[1]。

图2 宣城市狸桥镇神仙洞推覆构造特征

2 矿区地质特征

2.1 地 层

矿区地层主要有晚泥盆世五通组(D3w)石英砂岩；早石炭世高骊山组(C1g)砂岩；中石炭世黄龙组(C2h)灰岩；晚石炭世船山组(C3c)灰岩；早二叠世栖霞组(P1q)灰岩、孤峰组(P1g)硅质页岩夹粉砂岩；晚二叠世龙潭组(P2l)砂、页岩，大隆组(P2d)硅质页岩；早三叠世殷坑组(T1y)钙质页岩夹灰岩，和龙山组(T1h)条带状灰岩，南陵湖组(T1n)瘤状、蠕虫状灰岩(图3)。

图3 狮子山矿区地质特征

2.2 构 造

2.2.1 褶皱构造

矿区位于新河庄背斜南东翼，区内为一单斜构造，背斜全长18 km，轴向NE40°～55°，轴面倾向SE，倾角78°。核部地层为志留系，翼部地层由泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系组成，南东翼地层走向NE35°，倾向SE，倾角20°～50°，浅部陡、深部缓。

2.2.2 断裂构造

矿区断裂构造发育，按其与褶皱轴的关系，可分为纵断层和横断层，横断层切割纵断层，纵断层或走向断层呈组出现，一系列近似平行的逆掩断层构成的逆冲推覆构造为矿区主要的导岩、导矿构造。

(1)纵断层(推覆构造)。矿区推覆构造由F1、F2、F3等纵断层组成，断层分布于褶皱翼部。断层近NNE走向，倾向SE。断层大体顺层分布，呈舒缓波状，局部地段与地层走向斜切，断层具有压扭性特征，属逆掩断层，成组出现，具有叠瓦状构造特征且形成推覆体。该推覆构造控制了矿区主矿体，且推覆体造成的圈闭环境为富矿体的形成提供了良好的储矿空间。

(2)横断层。区内横断层发育，主要为F4、F5、F6、F7等断层。横断层多垂直分布于褶皱翼部，走向多呈NW向，倾角较陡，倾向略有变化，但以NE向为主，沿断层出现较多角砾岩，角砾呈棱角状或次棱角状，大小不一，砾径一般为0.5～5 cm，局部达20 cm以上，由硅、铁、泥质胶结，具有张性或张扭性[7]。

2.3 岩浆岩

矿区内岩浆活动强烈，为燕山晚期侵入岩，岩性为辉石闪长岩及石英闪长岩。辉石闪长岩侵位于昆山一带，呈NNW展布，出露面积为12 km2。岩体内部多为围岩捕虏体和残留项盖。岩体的主体岩石为黑云母辉石闪长岩，呈灰绿色，中细粒半自形粒状结构。矿物类型主要为长石(78%)，辉石(8.5%)，黑云母(8.5%)及微量磁铁矿、绿泥石、磷灰石等，矿物粒度一般为0.5～0.8 mm，大者可达2～3 mm。辉石闪长岩与围岩同化混染作用十分强烈，致使岩体成分变化极大，出现多种岩石类型，如辉石正长岩及二长岩等。在岩石中还出现钙铁辉石、石榴石等变质矿物。石英闪长岩呈灰白色、浅黄褐色，半自形细—中粒结构，块状构造。岩石主要由斜长石(70%)、角闪石(8%)、石英(10%)、钾长石(3%～5%)、黑云母(<2%)等组成，副矿物主要为榍石、磷灰石、磁铁矿和锆石，分布于辉石闪长岩的边部。

2.4 矿区变质作用

矿区变质作用主要分布于辉石闪长岩与围岩的接触带上，变质作用主要为热接触变质作用和接触交代变质作用2类。热接触变质作用根据岩性不同其变质产物也不同，三叠系灰岩和栖霞灰岩变质为大理岩，石英砂岩变质为石英岩，龙潭组砂、页岩则变质为绢云母、堇青石角岩或角岩化页岩。接触交代变质作用主要分布于三叠系灰岩与辉石闪长岩的接触带上，形成贯穿矿区南北的矽卡岩带(图4)。矽卡岩带长2 200 m，宽100～500 m。矽卡岩自内向外大致可分为矽卡岩化闪长岩→透辉石、石榴石矽卡岩→透辉石化大理岩→大理岩。矽卡岩中见有较强的铜铅锌钼矿化，是区内矿床的主要赋存层位。

图4 坑道内的条带状矽卡岩

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

矿区共有铜矿体6个，铜金矿体2个，钼矿体1个。矿体皆赋存于矽卡岩中，受矽卡岩控制。

Ⅰ#铜矿体走向NNE6°，倾向SE，倾角30°，走向长100 m，赋存标高-120～-162 m，延伸80 m，矿体视厚度2.00 m。Ⅱ#铜矿体走向NNE6°，倾向SE，倾角69°，走向长100 m，赋存标高120～7 m，延伸120 m，矿体视厚度1～3 m。Ⅲ#铜矿体走向NNE6°，倾向SE，倾角69°，走向长100 m，赋存标高124～-3 m，延伸135 m，矿体视厚度1～3 m。Ⅳ#铜矿体走向NNE6°，倾向SE，倾角69°，走向长100 m，赋存标高130～93 m，延伸40 m，矿体视厚度3.00 m。Ⅴ#铜矿体走向NNE6°，倾向SE，倾角45°，走向长100 m，赋存标高99～70 m，延伸40 m，矿体视厚度2.00 m。Ⅵ#铜矿体走向NNE6°，倾向SE，倾角45°，走向长100 m，赋存标高107～79 m，延伸40 m，矿体视厚度2.40 m。矿体形态均为透镜状(图5)。

1#铜金矿体走向NE30°，倾向SE，倾角变化大，走向控制长度125 m，赋存标高25～5 m，延伸105 m，矿体视厚度3.2～4.5 m。2#铜金矿体走向NNE6°，倾向SE，倾角41°，走向控制长度50 m，赋存标高25～5 m，延伸105 m，矿体视厚度1.5 m。

区内钼矿体走向NNE6°，倾向SE，倾角41°，走向长100 m，赋存标高50～2 m，延伸73 m，矿体视厚度1.62 m。

图5 狮子山铜矿9#线剖面

3.2 矿石特征

3.2.1 矿石物质成分

3.2.1.1 铜矿石

矿区内铜矿石自然类型可分为硅灰石斑铜矿矿石、矽卡岩斑铜矿矿石、方解石黄铜矿矿石3类。

(1)硅灰石斑铜矿矿石。金属矿物以斑铜矿为主，斑铜矿呈他形粒状，含量为8%～11%，斑铜矿生于脉石矿物间隙或沿裂隙、脉石矿物节理充填，斑铜矿可包裹并交代脉石矿物，构成包含结构和交代浸蚀结构；黄铜矿和辉铜矿晶粒较小，含量均为1%左右，可包裹于斑铜矿中，构成固溶体分离结构；黄铜矿和辉铜矿也生于斑铜矿外侧，并自边缘局部交代斑铜矿，构成交代浸蚀结构。金属矿物生成顺序位辉钼矿-黄铁矿-斑铜矿、黄铜矿、辉铜矿-黄铜矿、辉铜矿。脉石矿物主要为硅灰石(图6)。

图6 坑道内的硅灰石斑铜矿矿石

(2)矽卡岩斑铜矿矿石。辉钼矿为片状结构，斑铜矿(w(Cu)为4%～6%)、黄铜矿(w(Cu)为1%)、辉铜矿(w(Cu)为1%)均为他形粒状结构；辉钼矿生于透辉石、石榴石晶体间隙，可被透辉石、石榴石半包裹，斑铜矿可包裹并交代辉钼矿，构成包含结构和交代浸蚀结构。局部见斑铜矿的集合体包裹并交代透辉石，构成假海绵陨铁结构；黄铜矿和辉铜矿少部分包裹于斑铜矿晶体中，构成固溶体分离结构；黄铜矿和辉铜矿生于斑铜矿外侧并局部交代斑铜矿，也在斑铜矿中沿微裂隙充填并局部交代斑铜矿，构成交代浸蚀结构。金属矿物生成顺序为辉钼矿-斑铜矿、黄铜矿、辉铜矿-黄铜矿、辉铜矿。脉石矿物主要为透辉石、石榴石、方解石。

(3)方解石黄铜矿矿石。黄铜矿经化学试剂浸蚀后，显示明显的颗粒间线和内部环带结构，黄铜矿含量为6%～8%，为半自形—他形粒状结构，黄铜矿可分为2个世代，第1世代的黄铜矿结晶颗粒较小，粒度为0.02～0.2 mm，含量高；第2世代的黄铜矿生于第1世代黄铜矿集合体外侧，结晶较大，粒度为0.1～1.0 mm。2个世代的黄铜矿结晶时间基本连续。2个世代的黄铜矿晶体中均分布有辉铜矿的小颗粒，构成固溶体分离结构，但第1世代黄铜矿中的辉铜矿含量稍高(1%～2%)。脉石矿物主要为方解石(图7)。

图7 坑道内的方解石黄铜矿矿石

3.2.1.2 钼矿石

方解石辉钼矿矿石的金属矿物以辉钼矿为主，辉钼矿呈自形—半自形片状结构，辉钼矿沿微裂隙充填，并在微裂隙附近交代岩石(方解石)，另外在裂隙中偶见他形粒状黄铜矿。脉石矿物为方解石(图8)。

图8 坑道内的方解石辉钼矿矿石

3.2.2 矿石结构构造

(1)矿石结构。①自形晶结构，见于黄铁矿、辉钼矿、方铅矿中，晶粒晶面平直，晶形完整；②半自形晶结构，区内闪锌矿属于半自形晶形结构；③他形晶结构，主要见于矿区的黄铜矿，所有晶面都不发育，无一定的形态；④填隙结构，黄铜矿、斑铜矿充填于石英裂隙中；⑤交代结构，黄铜矿交代黄铁矿，褐铁矿交代黄铁矿，孔雀石交代黄铜矿等；⑥假象结构，见于氧化铜矿石，褐铁矿呈黄铁矿假象自形粒状结构产出；⑦胶状结构，见于氧化铜矿石，孔雀石呈胶状产出。

(2)矿石构造。①浸染状构造，辉钼矿、黄铜矿呈浸染状分布于矽卡岩中；②细脉状构造，黄铁矿、铅锌矿呈细脉状产于铜矿石中；③团块状构造，黄铜矿、辉钼矿呈小团块状分布于矽卡岩中；④皮壳状构造，为氧化铜矿石特有，为强氧化带孔雀石矿石构造；⑤多孔状构造，多为褐铁矿矿石，以孔洞发育为特征。

3.3 矿石类型

Ⅰ#铜矿体中的主要金属矿物为黄铜矿、斑铜矿、闪锌矿、方铅矿，Cu、Pb、Zn品位皆满足工业品位要求，故矿石自然类型为黄铜矿、闪锌矿、方铅矿矿石。Ⅱ#、Ⅲ#、Ⅳ#铜矿体中的主要金属矿物为黄铜矿，矿石自然类型为黄铜矿矿石。Ⅴ#、Ⅵ#铜矿体中的主要金属矿物为孔雀石，系原生黄铜矿氧化而成，矿石类型为氧化铜矿石。钼矿体中主要的金属矿物为辉钼矿，矿石自然类型为辉钼矿矿石。矿区铜矿体和钼矿体皆赋存于矽卡岩中，并严格受矽卡岩控制，脉石矿物主要为石榴石、透辉石等矽卡岩矿物，区内铜矿体和钼矿体的工业类型分别为矽卡岩型铜矿和矽卡岩型钼矿。

4 矿床成因

4.1 成矿作用过程

综合矿区矿物组成、矿石结构构造及主要金属矿物与脉石的关系，该矿床可分为2个成矿期，4个成矿阶段。

(1)气成热液期。①矽卡岩阶段，该阶段为矽卡岩矿物透辉石、石榴石等的形成时期，在矿区岩体周边形成矽卡岩带，同时伴生辉钼矿生成，该阶段为辉钼矿的主要成矿期；②石英硫化物阶段，早期含矿热液由于温度高、压力大，不利于铜、铅锌矿形成，随着温度的降低，大量的黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、方铅矿、闪锌矿等金属硫化物沉积出，呈浸染状、细脉状、团块状分布于矽卡岩和闪长岩中；③碳酸盐阶段，该阶段形成的矿物主要为方解石，其次有少量白云石，呈充填脉状产于铜钼矿体中。

(2)风化期。氧化作用阶段，由于氧化作用，原生黄铜矿、斑铜矿、黄铁矿等被氧化、淋滤，生成次生氧化铜矿石。

4.2 矿床成因

任何矿床的成矿过程都经历了多个成矿期，在早期成矿作用的基础上，后期的岩浆活动、变质作用或其他地质作用带来新的成矿物质叠加其上，形成新的矿床[8]，根据矿床物质组合及其围岩蚀变特征，矿床矿化作用虽有多期，但辉钼矿、黄铜矿沉积主要在中高温期，其生成深度为中浅深度，故矿床成因属接触交代—热液矽卡岩型黄铜矿、辉钼矿矿床。

一般来讲，矿床的形成都有其特定的地质构造环境和具体的地质成矿作用[9]。研究区位于新河庄背斜翼部，其南为昆山复式向斜，区内断裂构造发育，岩浆活动强烈。构造一方面提供了成矿物质的运移通道和沉积就位空间，对矿床就位与改造具有控制意义；另一方面可提供物质交换和运动的能量[10-11]。燕山晚期辉石闪长岩沿昆山一带侵入成岩基本冷凝后，构造活动再次发生，矿产的形成和与分布受成矿物质条件、成矿构造条件的双重制约[12]，深部残余岩浆及其分泌出的气液沿构造、接触带及其层间裂隙上升，与围岩发生交代，形成矽卡岩，其后复有构造活动，此时深处的岩浆温度下降，分泌出含矿热液，沿再生或新生断裂上升，充填交代形成矿体。研究区推覆构造发育，逆冲断层大体顺层分布，呈舒缓波状，局部地段与地层走向斜切，断层具有压扭性，属逆掩断层，成组出现，具有叠瓦状构造特征且形成推覆体。该推覆构造控制矿区主矿体，且推覆体造成的圈闭环境为富矿体的形成提供了良好的储矿空间。成矿前的推覆构造(顺层滑动、逆断层等)以及沿推覆构造上侵的岩脉、岩株与围岩的接触带为矿床的导矿、控矿构造。构造、围岩、岩浆岩的复合因素为矿床的主要成矿条件，在有利的围岩条件下，构造裂隙的发育程度以及次生富集现象是否发育，控制着矿体厚薄及品位的高低[13]。

5 结 论

(1)宣城市狮子山铜(钼)矿床的成矿过程可分为矽卡岩阶段、石英硫化物阶段、碳酸盐阶段、氧化作用阶段等4个成矿阶段。矿床成因属接触交代—热液型矽卡岩矿床。成矿条件为构造、围岩、岩浆岩多因素复合成矿，其中构造在矿床形成过程中发挥了重要作用，叠瓦状推覆构造控制着矿区主矿体，且推覆体形成的圈闭环境为成矿热液提供了良好的储存空间，有利于成矿物质的富集与成矿。目前钻孔揭示矿床下部岩体与灰岩断续出现，是否预示着存在与铜陵地区相似的“几层楼模式”，需要进一步进行勘查研究，深部与逆冲推覆构造叠加的矽卡岩带为矿床的找矿远景区。

(2)研究区构造环境复杂，各类金属矿床众多，大多属于矽卡岩型中小型矿床，在石炭系、二叠系灰岩与上升侵位岩体的接触带附近通常发生矽卡岩化，其与构造叠加部位为该区最有利的富集成矿部位，也是该区找矿标志层位。复背斜北西翼正在开展的茶亭铜多金属矿普查工作已发现了1处大型斑岩型铜金矿床，成矿地质条件相似的复背斜轴部及南东翼是否也存在类似于茶亭的斑岩型铜金矿床或大型层状矽卡岩型矿床成为目前该区找矿勘查研究的主要方向。