安徽宣城茶亭铜金矿床隐爆角砾岩特征及其成矿意义

谢巧勤，孙 锐，徐晓春，许心悦，安昱华，钱仕龙

1.合肥工业大学资源与环境工程学院，合肥230009；

2.纳米矿物与污染控制安徽普通高校重点实验室（合肥工业大学），合肥230009；

3.安徽省地质矿产勘查局322地质队，马鞍山243000

安徽宣城茶亭铜金矿床是安徽省地质矿产部门近年来在长江中下游成矿带浅覆盖区的重大找矿突破，揭开了该区新一轮找矿勘查和深部探测的序幕。对于茶亭铜金矿床的相关理论研究正在陆续开展中，目前仅有少量成果公开发表。例如，江峰等（2017）研究了赋矿石英闪长玢岩的锆石U-Pb年龄及岩石成因；肖庆玲等（2018）研究了赋矿石英闪长玢岩中的黑云母成分特征及成岩成矿指示意义。宣城茶亭铜金矿床发育隐爆角砾岩是其突出特征之一，且与矿化关系密切。基于此，本文拟对该矿床隐爆角砾岩的地质特征及其与蚀变和矿化的关系开展深入和系统的研究，以期探索隐爆角砾岩与铜金矿床的成因联系。

1 地质特征

安徽宣城茶亭铜金矿床位于皖东南的南陵—宣城地区，构造上处于长江中下游构造—岩浆—成矿带北东段呈喇叭口状扩张部位的东南侧。南陵—宣城地区为一个中—新生代坳陷—断陷盆地，四周为深大断裂围限，中部发育北东向的九连山—狸桥逆冲推覆/复背斜构造，其往北东延伸至江苏境内为茅山推覆体（韩克从等,1985;孙竞雄和韦国钧, 1985; 徐学思和胡连英, 2001; 黄润生和曹建忠,2010），断续绵延超过100 km。以九连山—狸桥—茅山逆冲推覆（体）/复背斜构造为标志可将南陵—宣城盆地一分为二，即西侧的南陵盆地和东侧的宣城盆地。区域地震和勘探显示盆地基底为一系列向北西逆冲的叠瓦状构造（李海滨等,2011），与盆地之上的逆冲推覆（体）/复背斜构造特征基本一致。南陵—宣城盆地盖层由早白垩世以来的中—新生代陆相碎屑沉积岩和中生代陆相火山岩构成，盆地基底及其上覆逆冲推覆（体）/复背斜构造上均发育古生界至中生界下三叠统浅海—滨海相碎屑岩和碳酸盐岩。南陵—宣城地区广泛发育燕山期岩浆岩，其中逆冲推覆（体）/复背斜构造中出露有辉石闪长岩、花岗闪长岩、花岗斑岩、闪长玢岩等中酸性侵入岩。据钻孔揭露，盆地基底中有石英闪长玢岩、花岗闪长斑岩、闪长玢岩等。盆地盖层中发育下白垩统陆相火山岩，出露于宣城茶亭、敬亭山、黄牛山、神仙洞和芜湖珩琅山等地，因而构成了长江中下游构造—岩浆—成矿带中除金牛、安庆、庐枞、繁昌、宁芜、溧水、溧阳之外的又一中生代火山岩盆地（图1）。

2 矿床地质

安徽宣城茶亭铜金矿床位于南陵—宣城中—新生代坳陷—断陷盆地西侧的南陵盆地中，地表几乎为第四系覆盖，之下为白垩系上统赤山组陆相碎屑沉积岩、下白垩统中分村组陆相碎屑沉积岩和火山岩。这套盖层沉积的厚度在盆地各处发育并不一致，一般为数十米至数百米。钻孔揭露显示，盆地基底中发育有隐伏的中酸性侵入岩体，大致呈不规则长椭圆柱形岩株状产出，平面上呈北东向延伸，长度大于5000 m，宽度小于1000 m，岩性为石英闪长玢岩，局部相变为花岗闪长斑岩。岩体侵位于以灰岩为主的三叠系地层中。茶亭铜金矿床赋矿石英闪长玢岩位于该岩体的北东段，其锆石LA-ICP MS U-Pb同位素年龄为137.8±1.3 Ma，是中生代早白垩世岩浆活动的产物（江峰等，2017）。

图1 长江中下游成矿带南陵—宣城地区地质简图①南京地质矿产研究所.2008.1:750000长江中下游地区区域地质图.Fig.1 Regional geological map of the Nanling-Xuancheng area in the Middle-Lower reaches of the Yangtze River metallogenetic belt

茶亭铜金矿床位于上长村东侧，钻孔控制的范围在平面上约为1500 m×1000 m，深度小于2000 m。根据矿石品位圈定的矿体形态多呈不规则透镜状，总体走向北东，北东端扬起；倾向南东，倾角10 ～30°。最大矿体3 号主矿体长1000 m，宽400～900 m，平均厚度170 m。茶亭铜金矿床的矿化范围呈倒立的长钟状体，深部矿化尚未完全限定，岩体与围岩接触带处矿化不明显。矿床发育的围岩蚀变类型主要有硅化、钾长石化、钠长石化、黑云母化（图2a，b，c）、绢（白）云母化、黄铁矿化（图2e）、磁铁矿-赤铁矿化（图2j）、（石榴子石-透辉石）矽卡岩化（图2d）、绿泥石化（图2k，l）、绿帘石化（图2e）、硬石膏化（图2g，h）、石膏化、碳酸盐（方解石、菱铁矿）化、高岭石化（粘土化）（图2i）等。围岩蚀变具有较为明显的分带性，深部以钾硅酸盐化（硅化、钾长石化、钠长石化、黑云母化）为主，中部矿化强烈部位表现为钾硅酸盐化叠加黄铁绢英岩化（硅化、绢（白）云母化、黄铁矿化），浅部发育较弱的高岭石化和石膏化；磁铁矿-赤铁矿化、矽卡岩化、绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化仅在局部呈条带状或团块状发育；硬石膏化常与硅化一起发育，形成石英-硬石膏脉并叠加铜金矿化。石英闪长玢岩侵入体的围岩为三叠系下统灰岩、泥质灰岩和泥岩，一般发育热变质大理岩化和角岩化。矿石构造主要为角砾状、脉状、细脉—网脉状和细粒浸染状，局部见团块状构造（图3）。矿石结构主要为自形—半自形粒状结构、它形粒状结构、固溶体分离结构、交代残余结构等

（图4）。矿石中的金属（氧化物和硫化物）矿物有磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、黝铜矿、砷黝铜矿、辉钼矿、闪锌矿、方铅矿、自然金和银金矿等（图4），脉石矿物有石英、硬石膏、石榴子石等。根据矿物共生组合和矿脉相互穿切关系，可将成矿作用划分为四个阶段，分别为早期的矽卡岩-磁铁矿阶段和主成矿期的石英—硬石膏—硫化物阶段、石英-多金属硫化物阶段以及成矿晚期的石膏-黄铁矿阶段（徐晓春等，2018）。

图2 茶亭铜金矿床主要蚀变类型照片Fig.2 Photographs and micrographs showing major alterations in the Chating Cu-Au ore deposits,Xuancheng

图3 宣城茶亭铜金矿床矿石结构构造照片（据许心悦等，2019）Fig.3 Photographs of specimens and microphotographs of ore structures of the Chating Cu-Au ore deposit,Xuancheng

3 隐爆角砾岩特征

3.1 隐爆角砾岩产状

隐爆角砾岩是指在一定地壳深度（0.5～3 km）的封闭条件下，中酸性侵入体上升定位过程中岩浆或水热流体由于扩容减压而产生沸腾、去气作用，引起隐蔽爆发所形成的特殊岩石组合（刘家远，1982；章增凤，1991；唐菊兴，1995；周济元等，1998；卿敏和韩先菊，2002；梁俊红等，2011）。根据钻孔岩心观察确定的角砾岩特征及钻孔剖面圈定的角砾岩空间分布特征，茶亭铜金矿床发育的角砾岩可以确定为隐爆角砾岩，其在空间上呈上大下小的不规则筒状体，产出于石英闪长玢岩侵入体中，平面上呈北东向延长的不规则透镜状，长轴约550 m，短轴约500 m，面积0.14 km2左右，钻孔控制最大深度超过1600 m。

图4 宣城茶亭铜金矿床矿石结构显微照片（据许心悦等，2019）Fig.4 Microphotographs of ore structures and major mineral compositions of the Chating Cu-Au ore deposit,Xuancheng

3.2 隐爆角砾岩岩石学特征

周济元等（1998）根据结构、成分、胶结物等特征及其所反映的形成方式和形成环境，将隐爆角砾岩划分为隐爆角砾岩类、隐爆崩塌角砾岩类、隐爆震碎角砾岩类、隐爆热液角砾岩类和隐爆破裂角砾岩类等五种类型。这一划分方法较为全面准确地刻画了隐爆角砾岩不同于火山角砾岩、断层角砾岩、岩溶角砾岩等的总体特征，同时考虑了隐爆角砾岩中角砾的大小、形状、磨圆度、可拼合性等特征和角砾间的裂隙、胶结物特征以及它们的空间分布特征，因此本文拟采纳该划分方案。但是，该划分方案中的第一小类隐爆角砾岩与大类同名，而且与隐爆震碎角砾岩难以区分，本文将其归为一类，并基于其胶结物为熔浆或晶屑和岩屑的特征确定为隐爆浆屑角砾岩。茶亭铜金矿床为一隐伏矿床，目前仅为钻孔揭露和控制，依据钻孔岩心观察可以确定出的隐爆角砾岩类型主要为隐爆浆屑角砾岩、隐爆热液角砾岩和隐爆破裂角砾岩三类（图5），未见隐爆崩塌角砾岩。

（1）隐爆浆屑角砾岩位于隐爆角砾岩筒（体）中心和下部，角砾成分较为复杂，主要为石英闪长玢岩，也有少量大理岩化灰岩、大理岩、角岩及石英-黄铁矿脉的角砾。角砾中的石英闪长玢岩具斑状结构，基质呈显晶质结构，斑晶含量45%～60%，主要为斜长石（45%～60%），角闪石（10%～15%）和钾长石（5%～8%），可见少量石英，与包孕隐爆角砾岩筒（体）的石英闪长玢岩侵入体的岩性和结构特征基本一致。角砾粒径一般为3～10 mm，最大可达5～10 cm，角砾多呈次圆状、次棱角状，显示有一定的磨圆，可拼合性较差，含量约30%～40%（图6a）。胶结物主要为熔浆（微粒—细粒岩浆岩）和微粒—细粒晶屑和岩屑，有时热液矿物与其一起共同胶结。熔浆（微粒—细粒岩浆岩）由隐爆作用发生后岩浆房中上升的岩浆快速结晶而成，它们在矿物成分上与角砾基本一致，均为钾长石、斜长石、石英、黑云母等，粒径一般为0.2～1 mm。微粒—细粒晶屑和岩屑由石英闪长玢岩隐爆炸碎和气热流体运动过程中导致的磨蚀所产生，晶屑成分主要为钾长石、斜长石和石英，岩屑成分与石英闪长玢岩角砾基本一致，粒径一般小于2 mm，其大小有向石英闪长玢岩角砾逐渐过渡的趋势。熔浆（微粒—细粒岩浆岩）与微粒—细粒晶屑和岩屑通常难以区分，主要依据显微镜下的精细结构观察确定。热液矿物常为石英、硬石膏及黄铁矿、黄铜矿等硫化物矿物，以充填和交代方式胶结角砾（图6b，c）。

图5 茶亭铜金矿床02线及45线钻孔剖面中隐爆角砾岩分布示意图Fig.5 Diagram showing the distribution of cryptoexplosive breccia in the section of 02 and 45 exploration lines of the Chating Cu-Au ore deposit,Xuancheng

图6 茶亭矿区三类隐爆角砾岩手标本及显微岩相学照片Fig.6 Pictures of a hand specimen and micropetrography of three types of cryptoexplosive breccia

（2）隐爆热液角砾岩为茶亭隐爆角砾岩筒（体）的主要组成部分，主要产出于隐爆角砾岩体（筒）近中心和上部。岩石中的角砾分选较差，粒径变化较大，多在3～10 cm之间。角砾磨圆差，为棱角-次棱角状，可拼合性较好，角砾有一定的位移，位移量大小不等。角砾成分以石英闪长玢岩（图6d）为主，局部可见灰岩或大理岩化灰岩的角砾（图6g，h，i）。其中石英闪长玢岩角砾发育较为强烈的热液蚀变，既有钾硅酸盐化、黄铁绢英岩化，有时也见有矽卡岩化等。角砾间为后期热液注入并冷却结晶而胶结，热液脉宽度大小不等，一般为3～10 cm，最大可达数米，通常形成含硫化物的硬石膏脉或石英—硬石膏脉，并常常构成矿床矿体的主体部分，部分为石膏和方解石等晚期热液矿脉穿切。胶结角砾的主要热液矿物为石英、硬石膏、方解石、黄铁矿、黄铜矿等（图6e，f）。

（3）隐爆破裂岩产出于隐爆角砾岩筒的边部，实际即为破裂的石英闪长玢岩，向外过渡为正常的石英闪长玢岩侵入体。岩石受隐爆作用影响产生破裂，产生的裂隙切割岩体，岩体破裂呈角砾状但无位移，具有良好的可拼合性。裂隙或细密或稀疏，随远离隐爆角砾岩筒（体）中心而变化。隐爆破裂岩主要发育于石英闪长玢岩体中，裂隙中充填有含金属硫化物的石英、硬石膏、石膏等热液细脉或网脉（图6j，k，l）。

3.3 隐爆角砾岩与蚀变和矿化的关系

根据钻孔岩心观察和剖面圈定的石英闪长玢岩侵入体、隐爆角砾岩筒（体）以及蚀变和矿化岩石的空间分布特征，可以确定茶亭铜金矿床的矿体主要产于被石英闪长玢岩侵入体包孕着的隐爆角砾岩筒（体）中，蚀变和矿化范围略大于隐爆角砾岩筒（体）（图5）。在石英闪长玢岩侵入体与围岩下三叠统灰岩、泥质灰岩的接触带以及围岩中目前均未见大量矿化。

在隐爆角砾岩筒（体）中，蚀变和矿化的强烈部位主要集中于中心及其上部。在隐爆角砾岩筒（体）中心和下部发育的隐爆浆屑角砾岩中，蚀变和矿化中等，角砾中主要发育钾硅酸盐化，有时叠加黄铁绢英岩化，也常见有矿化。胶结物主要为熔浆（微粒—细粒岩浆岩）和微粒—细粒晶屑和岩屑，有时见热液矿物与熔浆或晶屑、岩屑一起胶结角砾，但一般热液矿物占比较少。热液矿物有石英和硬石膏以及金属硫化物黄铁矿和黄铜矿等。在隐爆角砾岩筒（体）中心及其上部发育的隐爆热液角砾岩中，蚀变和矿化强烈，角砾中发育钾硅酸盐化并叠加黄铁绢英岩化，有时见有矽卡岩化，角砾和胶结物中均有矿化。胶结物热液矿物在岩石中的占比较大，主要为石英、硬石膏以及金属氧化物磁铁矿、赤铁矿和金属硫化物黄铁矿和黄铜矿等。在隐爆角砾岩筒（体）边部发育的隐爆破裂角砾岩中，蚀变和矿化较为强烈，破裂的角砾中发育钾硅酸盐化，常叠加黄铁绢英岩化，局部发育绿泥石化、绿帘石化，上部常见高岭石化，角砾中也常见浸染状矿化。胶结物呈细脉或网脉状充填于微细裂隙中，热液矿物有石英、黄铁矿、黄铜矿等。

4 讨论

根据上述蚀变和矿化特征以及矿（化）体与石英闪长玢岩侵入体、隐爆角砾岩筒（体）的关系可见，茶亭铜金矿床具有典型斑岩型矿床的特征，但不同的是，斑岩型矿床虽然常常发育隐爆角砾岩筒（体），但其或者规模较小，或者矿化不强、不是矿体的主要产出部位，例如长江中下游成矿带铜陵矿集区冬瓜山矿田东狮子山矿床1号矿体即为隐爆角砾岩型铜矿体（储国正，2003），姚家岭锌金多金属矿床中也发育隐爆角砾岩且与成矿关系密切（钟国雄，2007），大别造山带沙坪沟斑岩钼矿床中发育隐爆角砾岩筒（体），但其中矿化较弱，未见矿体（张怀东等, 2010; 于文等,2012）。茶亭铜金矿床的蚀变与矿化和隐爆角砾岩筒（体）关系密切，蚀变和矿化强烈部位就是隐爆角砾岩筒（体）发育部位，矿体产于隐爆角砾岩筒（体）中，而隐爆角砾岩筒（体）又被石英闪长玢岩体所包孕。此外，茶亭铜金矿床既发育细脉—网脉状矿化，又发育角砾状、脉状、团块状矿化，也明显不同于典型斑岩型矿床的矿石特征。的确，隐爆角砾岩型矿床是一类与斑岩型、火山—次火山岩型（浅成低温热液型）矿床具有密切联系、又互为过渡的矿床，因此也有人将其归入斑岩型和火山—次火山岩型。但确有一部分矿床既与斑岩或火山—次火山岩关系密切，同时又有特殊的产出部位和矿体特征，值得单独划出为隐爆角砾岩型矿床（罗镇宽等, 1999）。据此，推测茶亭铜金矿床为一个与石英闪长玢岩侵入体内发育的隐爆角砾岩具有密切成因联系的矿床。

隐爆角砾岩是角砾岩中的一种特殊类型，其特点是孔隙度大，有利于成矿流体的渗透、迁移和矿质沉淀富集，形成控矿构造和容矿空间，因而其成岩作用常常伴随热液成矿作用，构成金属矿床中的一种重要类型（Bryner,1961;Silltoe et al.,1984; Thompson et al., 1985）。刘家远 （1996） 指出，岩浆隐蔽爆破作用与内生金属矿床的关系，不仅与斑岩型铜、钼、铅-锌、钨、锡、铀等金属矿床有密切联系，而且与金、银等贵金属成矿也有密切关系。中国尤以隐爆角砾岩型金矿床最为发育、经济价值巨大（卿敏和韩先菊,2002），如河南嵩县祁雨沟金矿床、福建上杭紫金山金铜矿床和黑龙江佳木斯团结沟金矿床等（罗镇宽等,1999;范宏瑞等,2000;毛光武等;2016）。

根据上述隐爆角砾岩的产状和岩石学特征，以及隐爆角砾岩与蚀变和矿化石英闪长玢岩侵入体的关系，可以大致确定成岩成矿的过程。首先是石英闪长玢岩侵入体形成。早白垩世时期，随着区域构造由挤压向伸展过渡，地壳深部岩浆沿北东向断裂侵入，形成浅成斑岩型石英闪长玢岩侵入体。其次是含矿隐爆角砾岩体形成。早期岩浆侵位结晶后，深部岩浆房中的岩浆继续汇聚，分异产生岩浆期后高温高压流体，受热动力驱动，沿构造作用产生的位于石英闪长玢岩侵入体内部的断裂裂隙系统上升至地壳浅部聚集，当内外压力平衡被打破时发生隐蔽爆破作用，形成隐爆角砾岩体（筒）。再次是含矿热液形成和成矿物质萃取。岩浆房中的岩浆继续分异出富含挥发性组分及不相容元素的流体，以深部的断裂和浅部的隐爆角砾岩筒（体）为通道，上升并萃取途经围岩中的成矿金属元素，形成富含矿化剂组分和成矿金属元素的岩浆热液流体；与此同时，沿断裂和裂隙下渗的大气降水受岩浆侵位的热力驱动，对途经围岩进行交代，活化并萃取其中的成矿金属元素和化合元素，形成富含矿质的大气降水热液。最后是含矿热液混合与矿质沉淀。来自深部的岩浆热液上升至浅部与深循环的大气降水热液混合，随着温度和压力的降低以及其它物理化学条件（酸碱度、氧逸度、硫逸度等）的改变，成矿热液流体中的金属元素因饱和而沉淀，最终在有利构造空间——隐爆角砾岩体（筒）中充填和交代、富集沉淀成矿（图7）。

5 结论

（1）茶亭铜金矿床发育隐爆角砾岩筒（体），主要由隐爆浆屑角砾岩、隐爆热液角砾岩和隐爆破裂角砾岩三类隐爆角砾岩组成，并依次由隐爆角砾岩筒（体）中心向外大致呈同心环状分布，再向外即过渡为原生石英闪长玢岩，蚀变和矿化也相应逐渐减弱。

（2）茶亭铜金矿床的矿体赋存于隐爆角砾岩筒（体）中，而隐爆角砾岩筒（体）又为浅成石英闪长玢岩侵入体所包孕，矿床的蚀变和矿化范围略大于隐爆角砾岩筒（体），蚀变和矿化特征与典型斑岩型矿床和火山岩—次火山岩型（浅成低温热液型）矿床既有相似之处，又有明显的差异，本文将其确定为一个与中酸性浅成斑岩侵入体密切相关的隐爆角砾岩型矿床。

图7 茶亭铜金矿床成岩—成矿模式示意图Fig.7 Sketch showing a mineralization-diagenesis model for the Chating Cu-Au ore deposit,Xuancheng

（3）茶亭铜金矿床的成矿作用发生于石英闪长玢岩侵位固结以后，岩浆房中的岩浆及气水热液聚集并隐蔽爆破形成隐爆角砾岩筒（体），隐爆角砾岩筒（体）的形成不仅大量释放了携带成矿物质的气体和热液、减压降温、促使矿质沉淀，而且产生的大量角砾和裂隙为成矿金属元素运移和沉淀成矿提供了有利的构造和空间。