赣东北桃源铜矿床地质特征及成因探讨

林忠良，曾庆友

（江西有色地质矿产勘查开发院，江西南昌 330001）

桃源铜矿床自发现以来，地勘单位在矿区先后开展了不同层次的勘查工作，大致查明了矿区基本地质要素，指出了矿区铜矿化类型主要受火山机构控制和受放射状构造裂隙控制，但对矿床的形成机制未作深入研究。本文通过查阅区内地质成果资料，从铜矿床地质特征入手，对铜矿床的形成机制进行分析探讨，以期为矿区开展下一步地质找矿提供参考。

1 区域地质背景

桃源铜矿大地构造位置位于江南地体与华夏地体碰撞对接带的萍乡-广丰构造混杂岩带北侧的白石山次级地体中（图1）。区内地层主要有中元古界双桥山群、震旦系、寒武系、石炭系、侏罗系、白垩系、第三系和第四系；区内褶皱、断裂构造较发育，明显受华夏构造体系控制，以中元古界双桥山群为基底，复式背斜呈NE走向分布，由于受华夏体系压扭性断裂的控制，在其褶皱构造的向斜或断陷带中沉积形成了震旦第至第三系地层，区内断裂构造主要有NE、NW、EW向三组，以NE向为主，其控制了区内岩浆活动及矿化分布，NW、EW向断裂形成较晚，错动NE向断裂，见有斜长细晶岩脉、辉绿玢岩脉、安山玢岩脉充填；区内岩浆活动强烈，侵入岩、脉岩及火山岩均有出露，侵入岩主要有汪坞花岗斑岩、大山花岗闪长岩、培坞角闪石英二长岩、东坞石英正长岩，均呈岩瘤、岩株状产出，火山岩主要发育在高坞至桃源地段，主要岩性有熔岩、凝灰碎屑岩及凝灰角砾岩，并有酸至中性超浅成侵入的岩脉、岩瘤产出，主要有辉绿玢岩、安山玢岩、英安斑岩、斜长细晶岩等；区内矿产资源丰富，主要以非金属矿产为主，金属矿则分布多规模小，大部分仅为矿点、矿化点，分别有船坑铜矿、铜山铜铁矿点、东皇庙铜矿点、青金山铁矿点等［1-2］。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区出露主要有震旦系、寒武系、第三系及第四系地层。

图1 桃源铜矿之大地构造位置略图

震旦系（Z）：矿区范围内大面积出露，底部夹有较厚的中基性古火山岩，根据矿区岩层的组合合特征及其相互关系，并结合区域地层特征将矿区震旦系地层划分为震旦系下统翁家岭组（Z1w）、震旦系下统桃源组（Z1t）、震旦系上统罗村组（Z2l）。其中桃源铜矿区铜矿化主要赋存于震旦系桃源组（Z1t）浅变质古火山杂岩系内，该杂岩系呈NE向带状出露，火成岩遍布全区，以喷溢的熔岩相及喷发的火山碎屑岩相为主，次为侵入的次火山岩及脉岩相。桃源村以北地区，桃源组火山作用表现为喷溢-喷发-喷溢-喷发多旋回特征，与之对应为火山熔岩和火山碎屑岩交替产出，形成不同的岩相组合。下部为喷溢的火山熔岩，主要岩性有安山岩、玄武岩、安山玄武岩等，走向NWW-EWNEE，倾向NNE-N-NNW，倾角60°～750°，往上为喷发相的火山碎屑岩，主要岩性有安山质凝灰岩、角砾凝灰岩、晶屑岩屑凝灰岩、安山质角砾岩等，紧靠火山熔岩上盘产出。往上又出现熔岩-碎屑岩的岩相组合。此外，次火山岩相和脉岩相亦较发育，均呈小岩枝状产出，主要有安山玢岩、闪长玢岩、英安斑岩、斜长细晶岩等。其中火山熔岩和次火山岩中铜丰度值明显偏高，主要分布于桃源铜公山一带，为区内主要的含铜建造。桃源村以南地区以喷发相的岩性为主，大面积出露，局部亦见少量的熔岩及次火山岩。

寒武系（∈）：在矿区北部小面积出露，呈NE向展布，与震旦系地层呈断裂接触。可分为上统杨柳岗组（∈2y）和下统荷塘组（∈1h）。岩性主要有深灰-灰黑色薄层状碳质泥岩、粘土岩及硅质泥岩夹深灰色含有机质泥晶灰岩、粉晶-细晶灰岩，灰黑色中厚层状及薄层状灰岩、钙质页岩等。

第三系（E）：为巨江组（Ech）地层，分布于矿区南东部，由紫红色砂砾岩、凝灰质砾岩组成。

第四系（Q）：分布于沟谷、水田、缓坡地带，由残坡积及冲积物组成。

2.2 构造

矿区构造主要有环状火山机构及断裂构造，区域性的NE向大断裂（F3）横贯全区（图2），断裂构造以NE、NW向两组为主，NW向断裂形成较晚，错断了NE向构造，另有少量EW、SN向小断裂。

区域性NE向大断裂（F3）：该断裂带从古岳山延至高坞直达桃源，往东进入第四系地层消失，至桃源地段扭转为东西向展布，长达10km，断裂破碎带5m～15m,地表表现为一NE向的硅化破碎带，局部硅化较强,破碎带中见火山碎屑挤压发育的片理、页理，局部夹透镜体，两侧产生揉皱，后期贯入的石英脉均呈透镜状，角砾细小，破碎带由硅质、钙质等物质紧密胶结组成，局部具糜棱岩化，断层界线清楚，擦痕发育，属压扭性断裂，走向NE，倾向SE，倾角70°～80°。断裂带的南盘为震旦系翁家岭组地层，北盘为寒武系杨柳岗组地层，该断裂为震旦系与寒武系的接触界面。

NE向含矿构造破碎带（F1、F2）：F1位于工作区北部，区域性大断裂F3南东侧，出露于高坞-桃源一带，地表断续出露长2800m，宽10m～15m，走向NE，倾向NW，倾角60°～75°，往高坞区段转为近SN向。带内岩石为碎裂化火山杂岩，主要为喷发沉积的火山碎屑岩，局部见少量喷溢相的中基性火山熔岩及大量侵入相次火山岩，呈岩脉、岩枝状产出，带内岩石由于受应力作用和热液作用，蚀变强烈，该断裂为矿区V3铜矿体的赋矿构造；F2位于工作区中部，F1的南东侧，两者相距约200m，出露于罗村-桃源一带，地表出露长2000m，宽10m～15m，走向NE，倾向NW，倾角60°～70°，矿化特征基本同F1，为矿区V4铜矿体的赋矿构造。

NE向断裂（F4、F5、F6）：该组断裂在本区十分发育，主要分布于桃源－铜公山一带，均发育于桃源组地层中，向南至黄坞山坡逐渐减弱而消失。主要特征为强烈挤压破碎，断裂带中火山碎屑物被挤压为片理、页理，局部见挤压透镜体及断层泥，具糜棱岩化，页理、片理的定向排列清楚，界线分明，断裂带由于受挤压强弱不同、通过岩性不一所产生的片理的宽窄变化较大，甚至突然尖灭，次生物质为叶腊石、绿泥石、碳酸盐及少量的硅质物，局部见辉绿玢岩脉充填。该组断裂延长300m～600m，宽1m～5m，走向30°～50°，倾向SE，倾角60°～80°。

NW向张性及张扭性断裂（F7、F8、F9）：该组断裂主要分布于靠坑及桃源一带，为脆性断裂。断裂带中主要为构造角砾岩，由铁质、硅质等物质紧密胶结而成，局部地段见辉绿玢岩脉，极少见有片理、页理等片状物，断裂带界线凹凸不平，多呈渐变现象，断裂延伸600m～800m，宽度1m～2m，倾向SE，倾角70°～80°。该组断裂为后期破坏断裂，错断了NE向断裂。

图2 桃源铜矿区地质略图

环形构造：主要发育于桃源村北部，从南向北可见火山沉积岩-火山熔岩-火山沉积岩-火山熔岩-火山沉积岩沉积旋回。火山熔岩由西向东走向呈NWWEW-NEE向弧形分布。在火山喷发沉积岩和火山熔岩中脉状、岩枝状次火山岩广泛发育，铜矿体产于火山熔岩上部，呈层状产出。桃源铜矿区构造虽经历多次构造活动破坏，但古火山机构特征仍清晰可见。在桃源村北东部火山熔岩和次火山侵入岩发育，表明古火山口位于矿区北东部，向SW方向以火山沉积为主，显示出与火山口有一定的距离。

2.3 岩浆岩

矿区岩浆活动频繁，火成岩类以喷出的熔岩相及火山碎屑岩相为主，次为次火山岩相及岩脉相，岩石种属繁多，从超基性到酸性岩石均有见及，均呈岩脉、岩株状产出，未见大面积岩基出露，主要岩石类型有：橄榄玄武岩、玄武岩、辉绿玢岩、辉绿岩、安山质角砾岩、安山质凝灰岩、角砾凝灰岩、晶屑岩屑凝灰岩、安山岩、安山质玄武岩、安山玢岩、闪长玢岩、英安斑岩、斜长细晶岩等。

2.4 围岩蚀变

区内火山岩系除普遍遭受自变质作用外，还具有中低温热液不同程度蚀变。主要有硅化、碳酸盐化、绿泥石化、绢云母化、重晶石化、粘土化、黄铁矿化、黄铜矿化、辉铜矿化、斑铜矿化、毒砂化等。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

矿区已发现矿体4条，产于桃源村北部火山口附近火山熔岩上部层状铜矿体2条（编号为V1、V）2，产于桃源村南部放射状断裂构造带内铜矿体2条（编号为V3、V）4。

V1矿体：位于桃源区段铜公山南侧，区域性大断裂F3南东侧，受火山熔岩与火山碎屑岩的接触界面控制，位于火山熔岩的上部。地表出露长约1100m，矿体由于受岩相接触带控制，产状亦随接触带的变化而变化，走向NWW-EW-NEE，倾向NNE-N-NNW，倾角60°～75°。矿体呈似层状产出，铜品位1.20%～2.16%，厚度1.50m～16.5m，该矿体沿走向尚未完全控制。

在估计出门槛值的前提下，我们要对门槛效应的显著性进行校验，其目的是检验以门槛值为划分标准的两组样本模型估计参数是否显著。同时，为了确保模型的准确性要对门槛值的个数进行检验。由于门槛值γ是未知的，所以F统计量的分布为非标准的卡方分布，因此本文采用Bootstrap自助抽样法进行先验估计，对(1)式分别在不存在门槛值、存在1个门槛值、存在2个门槛值的假设下进行检验。 检验结果见表2。

V2矿体：位于桃源区段铜公山山脊北侧，V1矿体北东侧，两者相距约150m。地表出露长约600m,总体走向NWW，倾向NNE，倾角60°～75°。矿体呈似层状产出，铜品位0.85%～1.24%，厚度4.5m～12m，该矿体沿走向尚未完全控制，总体特征同V1矿体。

V3矿体：出露于高坞-桃源一带，在区内地表出露长约2000m，走向NE，倾向NW，倾角60°～75°，铜品位0.4%～2.48%，厚度1.5m～9m。受F1断裂控制，岩石蚀变强烈，近地表见大量的氧化铜蓝。

V4矿体：出露于罗村至桃源一带，V3矿体的南东侧，两者相距约200m，长约1200m，走向NE东，倾向NW，倾角60°～70°，铜品位0.61%～1.47%，厚度2.5m～6m，矿体受F2断裂控制，蚀变特征同V3。

3.2 矿石质量

矿石组成：矿石矿物成分较复杂，金属矿物主要有辉铜矿、自然铜、斑铜矿、铜兰、黄铜矿、毒砂及少量黄铁矿、磁铁矿、针铁矿等［3］。脉石矿物主要有石英、绢云母、重晶石及碳酸盐等；矿石化学成分简单，有用组分仅为铜，且含量较高，伴生有益组分含量较低，均无回收价值。

矿石结构构造：矿石结构主要有碎裂结构、变余斑状结构、半自形－它形晶粒结构、骸晶结构、溶蚀结构、交代包含结构等；矿石构造主要有：块状构造、角砾状构造、斑杂状构造、脉状构造、不均匀浸染状构造、气孔-杏仁状构造等［4-6］。

矿石类型：矿区矿石类型较简单，主要为块状星散浸染状蚀变安山玄武岩型，次为构造蚀变岩型铜矿石。

4 矿床成因

矿床的形成经历了火山喷发时期的火山活动和岩浆期后的热液活动两个成矿作用阶段。火山活动阶段包括岩浆开始喷发直至火山活动结束，由于火山气液活动结束之时要滞后于岩浆喷发结束之时，因而火山气液活动地质记录可以延续到震旦系桃源组上覆的罗村组地层中，表现为罗村组地层中的层状铜矿化。甚至火山活动阶段更长一些时期内，火山气液中是富硫的，亦可携带来亲硫的铜，玄武岩中铜与镍成对数正相关，此表明铜主要来自熔融的地幔，随着硫化物的沉淀，气液中硫的浓度逐渐降低，氧的浓度相对提高，至火山活动晚期或末期，火山气液沉淀的矿物即可演化为以氧化物为主。此外，火山气液中碱质成分主要是钠，而Cu＋的半径与Na＋相近，在硫浓度高的条件下可形成辉铜矿，故玄武岩矿石中的铜矿物主要以辉铜矿为主。在中基性岩浆及其气液中，Cu2+的半径与Fe2+的半径相近，在富硫和富氧的条件下都能形成化合物，赋存在斜长石晶体间隙和杏仁中的铜与黄铁矿，和赋存于罗村组砂岩中的铜矿化，可能是火山活动阶段气液充填的铜矿物。矿区各类地质体中铜的含量以玄武岩平均含量最高（3274×10－6），其它有用组分含量较低，但火山活动阶段气液充填、火山沉积形成的铜矿化弱，仅形成了初始富集的矿源层。此外，区内岩浆期后的热液活动均沿构造薄弱面产出，产于构造破碎带中铜矿化及产于不同岩相接触面的铜矿化均遭受了不同程度的热液蚀变，铜矿（化）体中见大量的中低温热液矿物沿碎裂面充填交代，如石英、水白云母、绿泥石、碳酸盐、重晶石及金属硫化物等，其中与铜矿化关系密切的主要是硅化、碳酸盐化，铜的富集程度与之呈正相关。石英细脉、碳酸盐细脉呈枝状、放射状、极不规则状产出，铜矿物大部分产于其中，脉旁亦可见稀疏浸染状的金属硫化物。震旦系桃源组地层为一NE走向的火山构造杂岩带，北部受控于区域性NE向大断裂F3，南部界面被罗村组地层覆盖，带内岩性复杂，熔岩相、碎屑岩相、次火山岩相及脉岩相的岩石均有出露，以熔岩相、碎屑岩相岩石为主，另见大量的浅成-超浅成产出的脉岩，主要有辉绿玢岩、安山玢岩、辉绿岩、斜长细晶岩等，此为富集成矿提供了热源。

综上所述，矿床成矿模式为“火山沉积-动力变质-热液改造叠加”，成因类型为受火山机构控制的变质热液型铜矿。

5 找矿标志

（1）“桃源式”铜矿产于特定层位中，即产于震旦系桃源组火山杂岩带中，沿该特定层位找寻该类矿床意义重大。

（2）安山玄武岩中铜的原始丰度值较高，在其龟背状裂隙发育处，常可见硅质细脉与褐铁矿细脉，该类熔岩矿化较好。

（3）不同岩相的接触界面处往往为铜矿化的最有利部位。

（4）断裂发育部位，玄武岩碎裂化强烈，具强硅化、碳酸盐化、绿泥石化，并可见少量的金属硫化物，该类玄武岩往往即为工业矿体。

（5）矿化玄武岩出露于地表部位，往往出现铜的次生氧化物（铜蓝），为地表直接找铜标志。