城门山铜矿矿石矿物组成及矿物学特征

郭宇明，胡基垣，李 超



城门山铜矿矿石矿物组成及矿物学特征

郭宇明，胡基垣，李 超

（成都理工大学 地球科学院，成都 610059）

城门山铜矿位于江西九江，处于环太平洋金属成矿带之下扬子铜铁多金属成矿带中，受长江断裂带与北西及北东断裂带的控制，属深源浅成铜铁矿床成矿系列。该矿矿石矿物以金属硫化物为主，主要为黄铜矿、黄铁矿、辉钼矿、闪锌矿、磁铁矿等，矿石结构主要为自形结构、自形-半自形结构、他形结构、交代残余结构、脉状结构等。城门山铜矿主要受深源浅成中酸性斑岩体的控制，铜矿广泛分布于接触带外，区内铜矿与硅化时空关系最为密切，为广义矽卡岩型铜矿。

铜矿；矿石；矿物学特征；城门山

1 矿区地质概况

1.1 地层

矿区出露地层从老到新依次为：志留系下统罗惹坪组、纱帽组，泥盆系上统五通组，石炭系中统黄龙组，二叠系下统栖霞组、中统茅口组、上统龙潭组、长兴组，三叠系下统大冶组、嘉陵江组[1]，第四系沉积物主要分布于湖区及矿区地表（图1）。矿区地层中石炭系-三叠系浅海相碳酸盐岩广泛发育，是区内有利于矽卡岩铁铜矿床成矿的围岩。区内地层稳定，产状65°~75°∠50°~80°。

图1 城门山铜矿区地质略图

1.2 构造

1）矿区位于乌石街-赛城湖向斜南翼，地层为单斜构造。乌石街-赛城湖向斜轴线北北东向，长20km余，宽2.5~7.5km，具有东宽西窄的趋势。城门山矿区次级褶皱比较发育，轴面近于直立，轴线呈北东45°，向北东倾没，倾伏角约30°。

表1 城门山铜矿主要矿石矿物成分

2）矿区内断裂发育，主要有北东东向、北东-北北东向和北西向三组，对区内岩浆活动及成矿作用起着重要的控制作用。主要断裂有：①F1，北东东向，长大于1 500m，产状155°∠70°~80°，成矿岩体与矿体均位于该断层以北。该煤层是矿区成岩、成矿重要条件。②F9、F17，北西向，为垂直地层走向横断裂，走向285°~330°，倾向不一，倾角70°~86°。③F18，北东-北北东向，产状275°~300°∠50°~80°，该断裂与北东东向断裂复合控制石英斑岩体的侵入，又是控制西接触带铜矿体及岩体中心钼矿体的重要断裂。④F20，北东东向纵贯城门山矿区中部，长约2 400m，切过志留系-二叠系地层，总体产状330°∠70°，属逆冲断层，形成于成岩之前，是矿区重要的控岩、控矿构造。

1.3 岩浆岩

矿区岩浆岩比较发育，为同期不同阶段多次岩浆侵入形成。主要岩体有花岗闪长斑岩、石英斑岩（包括隐爆角砾岩）、英云闪长玢岩、石英安山玢岩等，出露面积为0.8km2，平面形态呈西宽东窄的椭圆形，在剖面上呈上大下小的筒状。岩体一般向北西倾斜，倾角75°左右，侵入于志留系至部分三叠系碎屑岩、碳酸盐岩地层中。岩体形成时代为燕山早期至燕山晚期[2]，相当于晚侏罗世到早白垩世。岩浆岩以花岗闪长斑岩和石英斑岩为主体，它们主要是由浅部岩浆房的分异作用，在多次构造运动配合下，多次侵入兼具隐爆作用的产物。

1.4 围岩蚀变

城门山铜矿床具有多种蚀变类型和不同的分带组合形式：以城门山岩体为中心的斑岩矿床蚀变分带、以接触带为中心的矽卡岩蚀变分带、在层间破碎带组成的硅化带、以石英斑岩体为中心的斑岩矿床蚀变分带等，在空间上的相互影响和重叠，构成了城门山矿床以主岩体为中心的综合蚀变分带，其中，接触带中的蚀变分带由矿体至围岩可细分为透辉石化花岗闪长斑岩带、石榴子石矽卡岩带、石榴子石大理岩带、硅化大理岩带，城门山铜矿体主要与石榴子石矽卡岩带有关。

2 矿石的矿物组成

矿石矿物已发现80余种，内生成矿阶段形成的金属矿物以硫化物种类最多，占比也最高，非金属矿物以硅酸盐类为主，主要为钙铁石榴子石，外生成矿阶段形成的矿物主要为金属氧化物，其次为硫化物、碳酸盐等（表1、表2），矿石的矿物成分特点为：

1）矿石中主要金属硫化物种类简单，平均含量在1%以上的仅为黄铁矿、黄铜矿，在块状硫化物中高度富集，其中黄铁矿含量60%~80%[3]，黄铜矿含量2%~4%以上。

2）黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿除单独构成工业矿体外，常构成铜、硫铁矿复合矿体，有时与闪锌矿一起构成铜、硫铁矿、锌复合矿体，辉钼矿往往单独构成辉钼矿体。

3）黄铜矿以外的其他含铜矿物在原生矿石中含量甚微，铜的表生矿物以辉铜矿、蓝辉铜矿、铜蓝、自然铜、孔雀石等较为常见[4]，但它们在矿床中不占重要地位。

4）矿石中的伴生有益组分为自然金和自然银。

5）微量金属矿物种类繁多[5]，显示了组成矿床的矿物成分较为复杂。

表3 黄铜矿中微量元素含量

3 主要矿物的特征

3.1 黄铜矿

是原生矿石中的主要含铜矿物，在各类矿石中均有产出，其产出形态有：呈他形细粒状集合体充填于黄铁矿、脉石等矿物的间隙中，呈星散状分布在脉石中，由固溶体分离作用呈乳滴状、叶片状、断续线状分布在闪锌矿中，与石英、细粒黄铁矿共生并常交代中粗粒黄铁矿形成交代结构或成细囊状连晶包裹体包在黄铁矿中，呈交代残留在辉铜矿中或在黄铁矿内部交代包含其中的磁黄铁矿颗粒，微粒状黄铜矿与胶状黄铜矿、胶状白铁矿紧密连生[6]，部分黄铜矿中有文象状的斑铜矿以及交代残留的黄铁矿。次生黄铜矿极少见，只在次生富集的矿石中有产出，当含铜的硫酸盐溶液与黄铁矿等作用，首先被还原成黄铜矿绕在黄铁矿之外，黄铜矿经氧化向外依次生成斑铜矿、蓝辉铜矿、辉铜矿及水针铁矿环带等。

根据单矿物化学分析，黄铜矿平均：Cu 27.79%~29.29%、Fe 29.41%~30.46%、S 31.38%~34.46%、Au 2.407 PPm ~2.66PPm、Ag 74.97 PPm ~86.3PPm，Ag-Bi-（Zn）是黄铜矿的特征元素组合（表3）。在表生作用下，黄铜矿被交代形成斑铜矿、蓝辉铜矿、辉铜矿、铜蓝、孔雀石等次生矿物。

3.2 黄铁矿

黄铁矿是矿床中含量最多，分布最广的金属矿物，在各类矿石中均有出现，特别是在块状硫化物矿体中，黄铁矿的含量可达60%~80%，在空间分布上也超过黄铜矿的分布范围，有时形成单一硫铁矿矿体。黄铁矿的结晶形态以半自形-他形晶为主，其次为立方体及五角十二面体或两者的聚形。按粒径可将黄铁矿分为粗粒（＞0.5mm）、中粒（0.15~0.5mm）、细粒（0.03~0.15mm）及微粒（＜0.03mm）。根据野外观察及实验室测定后将黄铁矿分为第一世代的中—粗粒黄铁矿、第二世代的细粒黄铁矿以及围岩中沉积形成的微粒黄铁矿，具体特征如下：

1）中-粗粒黄铁矿：中粒与粗粒黄铁矿形成时间相近，它们之间没有明显的切穿、交代关系，所以合并为第一世代的黄铁矿，大部分呈立方体、五角十二面体的自形、半自形粒状晶体，与石英共生。中-粗粒黄铁矿内有磁黄铁矿包裹体。有的被压碎成糜棱状、碎屑状及角砾状，并被黄铜矿呈网脉状穿插交代。

2）细粒黄铁矿：细粒黄铁矿的形成晚于中、粗粒黄铁矿，常切穿交代中、粗粒黄铁矿。大部分细粒黄铁矿呈立方体、五角十二面体的自形、半自形粒状晶体，与石英、黄铜矿共生，常被方铅矿、闪锌矿等交代。

3）微粒黄铁矿：粒径小于0.03mm，晶形为立方体、五角十二面体以及立方体与五角十二面体的聚形。根据镜下鉴定，微粒黄铁矿是石英砂岩沉积过程中形成的。

黄铁矿中Fe的含量为44.00%~45.79%，S的含量为50.12%~51.62%，略低于理论标准值，微量元素Cu、As、Co、Ni、Mo、Au、Ag等含量较高，以块状硫化物铜矿的黄铁矿含Au最高，As-Co-Ni是黄铁矿的特征元素组合（表4）。

表4 黄铁矿中微量元素含量

3.3 辉钼矿

辉钼矿大多分布于斑岩体内，少数产于强钾化和硅化的石英砂岩中，含量为0.2%~0.3%，晶体呈自形板柱状、长柱状、弯曲长柱条状，晶体大小不一，一般为（0.05~0.08）mm×（0.005~0.01）mm。辉钼矿在岩石中主要呈细脉状产出，分布于岩石裂隙处及石英脉壁上，部分沿脉石矿物、金属矿物颗粒之间或金属矿物颗粒之间或破裂处分布，常呈单体产出，少量与黄铜矿呈连晶、沿黄铁矿晶粒间和边缘交代分布或穿切于黄铜矿之中、呈极少量包裹体在石英颗粒之中。辉钼矿中Mo50%~52%，S36.3%~37.8%，Au0.2 ppm ~1.00ppm，Ag5.0 ppm ~7.3ppm，另外还有少量的Cu、Pb、Zn、Sn等。

3.4 闪锌矿

闪锌矿主要分布在含铜矽卡岩和块状硫化物矿石中，常与方铅矿共生，局部富集构成单独锌矿石，呈块状、不规则粒状或片状、浸染状，多呈半自形-他形粒状单晶体产出，少数呈集合体，与黄铁矿组成含铜黄铁矿-闪锌矿矿石。闪锌矿粒度较细，呈不均匀浸染状或呈细脉状，在颗粒中有黄铜矿、脆硫锑铜矿、斜方辉铅铋矿等矿物的微细颗粒包裹体。Zn-Pb-Cu-Ag-Cd是闪锌矿的特征元素组合。

3.5 磁铁矿

磁铁矿除在含铜黄铁矿、磁铁矿矿石中呈块状产出外，在其他矿石中均呈交代残余或作为其他矿物的包裹体产出。块状产出的磁铁矿呈他形等粒状，少数为八面体及菱形十二面体自形晶，偶见八面体生长环带，在磁铁矿的裂隙间有黄铁矿、黄铜矿、赤铁矿、针铁矿所填充交代，少数晶体被压碎，有的呈细小雏晶定向包裹在黄铁矿中，偶尔可见有包含黄铁矿的现象。磁铁矿的化学成分主要为：FeO 31.37%，Fe2O364.95%，Cu 2 282 PPm。

4 结论

1）城门山铜矿主要受深源浅成中酸性斑岩体的控制，区内矿床由岩体向接触带外，依次有斑岩型、矽卡岩型和块状硫化物型三种类型铜矿，主要的矿石矿物为黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿、辉钼矿和磁铁矿，其中黄铜矿和黄铁矿广泛分布于矿区主要矿石中，尤其以块状硫化物型铜矿最为显著。

2）区内铜矿主要与早期侵入的花岗闪长斑岩有关，斑岩钼矿主要与晚期侵入的石英斑岩有关。

3）区内成矿岩体和围岩发生强烈而广泛的热液蚀变，主要的蚀变作用包括钾长石化、黑云母化、硅化和粘土化，矿床接触带外为硅化带和硅化粘土带，而区内铜矿广泛分布于接触带外，故区内铜矿与硅化时空关系最为密切。

4）城门山花岗闪长岩杂岩体侵入到碳酸盐岩围岩中，在岩体内裂隙带中形成斑岩铜（钼）矿体，此外，层间破碎带和断层破碎带也形成铜矿床。

5）根据矿石演化过程，三种类型铜矿都经历了硅酸盐（主要是矽卡岩）、氧化物、石英硫化物、碳酸盐岩等四个成矿阶段，故认为本区铜矿为广义矽卡岩型铜矿。

[1]黄恩邦,孟良义,张乃堂,等.城门山武山铜矿地质[R].江西省地质矿产局赣西北地质大队,1990: 29-39.

[2]宫研,韦访.广西昭平县黄官金矿地质特征及找矿标志[J]. 大科技,2013 （9） :228-229.

[3]姜宾延,吴彩斌.矿山尾矿综合处理与利用[J]. 金属矿山, 2004 （1） :430-433.

[4]龚婷婷,肖渊甫,任科法,等.西藏尕尔穷铜矿床金银矿物特征及赋存状态.[J].成都理工大学学报,2013,40（2）:139-146.

[5]温宏雷,侯中健.斑岩型铜矿探讨[J].四川地质学报, 2014（1）:58-63.

[6]张才学,巨星,张巍,等.云南某铜矿伴生金银的赋存状态及综合回收[J]. 矿产综合利用, 2013（5）:24-26.

Ore Mineral Component and Mineralogy of the Chengmenshan Cu Deposit

GUO Yu-ming HU Ji-yuan LI Chao

（College of Earth Sciences, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059）

The Chengmenshan copper deposit lies in the Yangtze Cu-Fe-Polymetallic ore belt of the circum-Pacific metallogenic belt and controlled by Yangtze fault zone and the NW- and NE-trending fault zones. This paper has a discussion on ore mineral association, wallrock alteration, mineral succession of generation and minor element components as well as mineralogy of ore mineral of the Chengmenshan Cu deposit. Ore minerals are chalcopyrite, pyrite, molybdenite, sphalerite, magnetite and so on. Ore textures are euhedral texture, xenomorphic texture, metasomatic relict texture and so on. The deposit is controlled by the Chengmenshan granite porphyry intrusion and occurs in endocontact and exocontact, be a generalized skarn deposit.

Cu deposit; ore mineral; mineralogy; Chengmenshan

2017-11-08

郭宇明（1993-），男，河北邢台人，在读硕士研究生，专业：地质学，研究方向：岩石学、矿物学、矿床学

P618.41

A

1006-0995（2018）03-0427-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.03.018