湖南省井冲铜钴矿床“三位一体”成矿作用特征分析

颜志强，李恋宇，谢鹏峰，周岳强，李荫中

（湖南省地勘局四〇二队，湖南 长沙 410014）

近年来，通过深部地球物理勘查并结合三维地质建模研究，初步显示该矿床深部具有较大的找矿前景。本文拟在深入研究井冲铜钴多金属矿床成矿作用特征的基础上，分析该地区的深部找矿前景，为该区下一步的找矿工作提供依据。

1 井冲铜钴多金属矿床地质特征

1.1 矿区地质特征

矿区内地层出露简单，主要为青白口系仓溪岩群和白垩系百花亭组，总体呈北东向展布。区域性大断裂长平断裂带呈北东-南西向贯穿全区，从北西向南东依次由破碎板岩带、构造热液蚀变岩带和糜棱岩带组成。构造热液蚀变岩带厚度达50～600米，是矿区内铜多金属矿体的主要赋存部位。矿区内出露早白垩世花岗岩,同位素年龄数据表明，花岗岩可分为两期：早期花岗岩为中细粒二云母二长花岗岩；晚期花岗岩为中（粗）粒斑状黑云母花岗岩。

1.2 矿床地质特征

矿体地质特征。矿区内共圈出铜钴矿体6个，矿体赋存于构造热液蚀变岩带的硅质构造角砾中，倾向北西，倾角36～47°，地表出露长度为162～232m，沿侧伏方向延伸长度约为610～2528m，厚0.31～16.67m。矿体呈透镜状产出，彼此平行排列，相距较近，一般相距3～10m，在侧伏方向上有尖灭再现和尖灭侧现现象。

2 成矿作用特征分析

（1）成矿期次和成矿阶段划分。井冲铜钴多金属矿床的成矿作用划分为热液成矿期和表生氧化期两个成矿期，其中热液成矿期又可划分为石英-黄铁矿阶段、石英-多金属硫化物阶段和石英-碳酸盐阶段三个成矿阶段。

（2）成矿物质和成矿流体来源。井冲矿区的δ34S值变化范围为-4.5～0.2‰，平均值为-3.2‰，变化较小且接近零值，暗示了硫主要来自于岩浆热液，但略富轻硫可能与地层硫的混入有关。铅同位素分析结果落在造山带和上地壳之间，并接近连云山花岗岩的铅同位素组成，明显不同于青白口系地层的铅同位素组成，暗示了井冲矿石中的铅主要来源于连云山花岗岩。He-Ar同位素分析结果表明，矿区的3He/4He值范围0.017～0.30 Ra[1]，接近或略高于地壳值，但明显低于地幔值，根据公式计算出成矿流体中地幔He的最大比例为0.12-4.84 %，因此，井冲矿石中的He主要来自于地壳。40Ar/36Ar值为285.3-306.1，略高于大气氩组成，暗示了成矿过程中有大气降水的参与。据此，认为岩浆来源的热液流体与大气降水的混合导致了铜钴多金属成矿物质的沉淀。

3 “三位一体”成矿模式

3.1 成矿地质体分析

井冲铜钴多金属矿床在成矿地质特征上，具有以下几方面的特征：①大断裂控矿：铜钴多金属矿体均沿长平断裂带产出;②矿体发育于构造破碎带中：矿体分布于NE向长平深大断裂带的构造热液蚀变岩带中，受不同岩性界面或裂隙、次级断裂控制；③与连云山岩体关系密切：已知的铜钴多金属矿床均分布在连云山岩体的外接触带，两者具有很好的空间关系。矿体形成的年代（125 Ma）[2]与早白垩世晚期连云山花岗岩的形成时代（129±1.5 Ma）相近；④多成矿元素组合：铜钴矿体的上部或浅部往往产出有铅锌矿体，呈现出“上铅锌下铜钴”的空间分布特征。此外，井冲铜钴多金属矿床已有的氢氧同位素分析结果均表明早期成矿物质和流体主要来自于岩浆热液。综上所述，认为早白垩世晚期花岗岩为湘东北铜钴多金属矿床的成矿地质体，为成矿作用提供了物质来源及热驱动力。

3.2 成矿前、成矿期和成矿后构造

构造研究表明，长平断裂带经历了多期演化：早期发生了韧脆性剪切变形，并伴随花岗岩体的侵入形成了蚀变带和混合岩化带；中期则产生了次级断裂破碎带和低序次的构造裂隙群，成为含矿热液充填的良好场所。

因此，长平断裂带包括其主干断裂是重要的成矿前构造。长平断裂带旁侧发育的压扭性次级构造（赋矿构造）是成矿期构造。北西向断裂切穿矿体，为成矿后构造。

3.3 成矿作用特征标志

井冲铜钴多金属矿床在成矿地质特征上，严格受长平断裂带控制，矿体主要呈似层状或透镜状产出。矿体普遍具有强烈的硅化、绢云母化、绿泥石化、黄铁矿化。靠近矿体，围岩蚀变以硅化、绿泥石化为主，次为碳酸盐化、绢云母化、高岭土化等；矿化以黄铁矿化和黄铜矿化为主，次为毒砂矿化、赤铁矿化。

3.4 矿床成因

根据以上综合研究，将井冲铜钴多金属矿床的成矿作用过程总结为：早侏罗世古太平洋板块向欧亚板块呈斜向俯冲，这一挤压的构造背景导致长平断裂带兼具左行走滑剪切和逆冲推覆的特征；早白垩世，随着软流圈的上涌，加厚的下地壳部分熔融形成了连云山岩体，连云山岩体演化的晚阶段，富Cu、Pb、Zn含成矿元素的岩浆热液沿着长平断裂主干断裂（F2）运移，运移过程中可能萃取了围岩地层中有利的成矿元素（如Co），随着压力、温度等成矿条件的变化，以及可能的大气降水的参与条件下，在成矿地质体外接触带有利的构造部位如层间裂隙、构造破碎带富集成矿。因此，井冲铜钴多金属矿床的矿床成因可归为中低温热液充填交代成因，其中，Co成矿作用发生在热液成矿期的早-中阶段，而Cu、Pb、Zn成矿主要发生在中-晚阶段。

3.5 成矿模式

在参考国内外经典矿床模型的基础上，根据对成矿地质体、成矿构造与结构面以及成矿作用特征标志的研究，初步构建了井冲铜钴多金属矿床的二元空间结构地质模型（图1）。浅部为铅锌矿体、深部为铜钴矿体，矿体矿化样式没有太大区别，主要受断裂构造侧伏规律控制，蚀变主要为硅化和绿泥石化。

图1 井冲铜钴多金属矿床的成矿模式图