安徽枞阳石家冲地区铜矿成因及开采技术条件探讨

史俊，崔凤，严四华

（安徽省地质矿产勘查局326地质队，安徽安庆 246003）

0 引言

20 世纪70 年代开始在枞阳地区发现一系列铜金人工重砂和土壤化探异常，并已发现铜金矿床、矿点、矿化点100多处，本世纪多家地勘单位对多处矿床进行了勘查，许多学者对不同矿床点进行过研究。枞阳县石家冲地区铜矿是1987—1991 年华东冶金地质勘查局八一五地质队在开展天头山铜（金）矿详查工作时于外围找矿过程中发现，2007—2008年安徽省地质矿产勘查局326地质队实施普查工作。本文介绍其矿床地质特征，分析地质成因及开采技术条件，为该矿床的开发利用提供科学依据。

1 区域地质背景

矿区位于庐枞火山岩盆地西南缘（图1）。庐枞火山岩盆地位于扬子板块北部，郯庐断裂带东侧，扬子板块与华北板块碰撞形成大别造山带的前陆褶皱带。结晶基底之上沉积了巨厚的震旦纪—三叠纪地层。庐枞火山岩盆地的直接基底为中三叠世—中侏罗世海陆交互相-陆相沉积地层。中三叠世东马鞍山组为一套海陆交互相碎屑岩夹碳酸盐岩沉积建造，是庐枞地区铁、硫、铅锌、银的主要含矿层位；中三叠世铜头尖组为一套海陆交互相的含铜砂岩建造，是本区铜矿形成的主要物质来源之一；中三叠世拉犁尖组为陆相含煤碎屑岩建造；侏罗系早、中世磨山组、罗岭组为陆相含煤碎屑岩建造，局部夹碳酸盐岩。

图1 研究区位置图Figure 1.Location map of the study area

区内岩浆活动强烈。岩浆活动主要集中在燕山期，既有大量的火山岩，也有超浅成的潜火山岩，以及大规模的侵入岩。岩浆活动具有多期次的特点。岩石类型较多，主要有中基性、中性、中酸性、中偏碱性等类型。岩浆岩同位素年龄在123～134Ma之间，属于早白垩世。区内铜、金等主要金属矿产成矿均与燕山期岩浆活动及演化有关。

区域褶皱构造不发育，以断裂为主。基底断裂主要有北东、北西、北北东向三个大断裂系统，构成特殊的网格状构造体系。盖层火山构造较发育，有火山洼地、火山口及层火山机构等。

2 矿床地质特征

2.1 地层

矿区内地层简单（图2），主要为白垩系下统砖桥组第一岩性段的一套火山碎屑岩系，南部出露少量的中侏罗统罗岭组上段砂岩。其岩性特征分述如下：

图2 枞阳县石家冲铜矿地质图Figure 2.Geological map of the Shijiachong copper deposit in Zongyang County

（1）罗岭组（J

l

）：岩性主要为中-细粒长石、石英砂岩，少量粉砂岩。岩石呈灰白色、灰黄色，部分为灰红色，中-细粒砂状结构及粉砂结构，薄—中厚层状构造。其碎屑成分为石英、长石及少量云母碎片。主要分布于查区西南角团山-小铁凹，及查区东南老朱庄、白鹿山一带。厚度952m。（2）砖桥组（K

z

）：岩性为粗安质凝灰岩、粗安质及安山质角砾凝灰岩、凝灰质粉砂岩、粗面岩、粗安岩等。厚度大于1352m。

粗安质凝灰岩：灰黄-紫灰色，粗安质凝灰结构，块层状。碎屑成分为长石、云母等，火山灰胶结。区内零星出露，分布于查区中部老屋附近。

安山质凝灰岩：呈灰-紫灰色，安山质凝灰结构，块状构造。碎屑成分为长石、云母，火山灰胶结。在查区内东部及北部大面积出露。

粗安质角砾凝灰岩、安山质角砾凝灰岩：呈灰-灰紫色，角砾凝灰质结构。角砾一般呈次棱角状，成分主要为安山质晶屑凝灰岩，见少量凝灰质粉砂岩角砾。角砾砾径一般在0.2～10cm，角砾含量7%～20%。胶结物为火山碎屑及火山灰。在查区内大面积出露，主要分布于西凹岭-黄公山一带。

凝灰质粉砂岩：紫红色，凝灰质粉砂结构，块状构造。碎屑物成分为云母碎片、长石及少量凝灰岩岩屑等。在查区出露点较多，遍布查区中部及北部。

粗面岩：浅肉红色，多斑结构，块状构造。斑晶为斜长石、钾长石及少量角闪石，呈半自形-不规则形；基质为玻基交织结构，由细小钾长石及火山玻璃质构成，见少量暗色矿物。在查区内出露面积较小，于查区东部张风景及南部老羊家-老坟科一带出露。

粗安岩：粉红、紫红、紫灰色，斑状结构，块状构造。斑晶为斜长石、钾长石及暗色矿物，呈半自形-不规则形；基质为隐晶质结构，见硅质、暗色矿物。在查区内出露面积小，仅在王庄8线附近出露，东部张风景钻孔中见及。

第四系：为灰黄、灰褐色黏土、亚黏土、砂土及碎石等，分布于查区内山间沟谷中。与下伏地层呈不整合接触。厚度0～50m。

2.2 侵入岩

区内侵入岩体发育较少，仅有石英正长岩和粗安斑岩小岩株产出。

石英正长岩：分布于中南部瓦屋庄-官山小学一带。地表出露范围南北长约1.5km，东西宽0.2km，与中侏统罗岭组呈侵入接触。岩石呈灰红色，中粗粒结构，块状构造。矿物成分主要有：石英10%～18%，呈粒状，半透明—透明，粒径在1～5mm 之间；钾长石，含量75%～85%，呈粗粒状；少量暗色矿物，为黑云母。在岩体与砂岩接触带处具角岩化、黄铁矿化，岩体本身具铅、锌矿化。

粗安斑岩：分布于中西部老屋附近。地表出露东西长约400m，南北宽约200m，向北被第四系覆盖，为燕山晚期的产物。岩石呈灰紫色，斑状结构，块状构造。斑晶成分主要为长板状钾长石，含量占20%，基质为粗安质。岩体内部及与围岩接触带处均具高岭土化、黄铁矿化、硅化及黄铜矿化，褐铁矿化、硅化细脉密集分布，部分地段交织成网脉状。

区内脉岩较发育。岩石类型主要为正长斑岩脉，少量安山玢岩脉及闪长玢岩脉。

正长斑岩：在区内广泛分布。主要呈近南北向或北北东向产出，单脉长多在500m，宽度在1～10m 之间，产状近于直立。岩石呈灰红、肉红色，斑状结构，块状构造。斑晶含量20%～30%，成分主要为钾长石，少量斜长石、石英等。长石多呈自形板状及长柱状，石英斑晶微量，呈溶蚀状。基质为微晶—细粒结构，主要由长石及少量石英组成。岩石普遍具钾化、细粒黄铁矿化及黄铜矿化。

闪长玢岩：分布于区内西南部老张庄-老宋庄一带，地表出露长400m，宽150m，呈近北北东向侵入于中侏罗统罗岭组砂岩中。岩石呈灰红色，斑状结构，块状构造。斑晶含量15%～20%，主要成分为斜长石，少量角闪石；基质为隐晶质。岩石具黄铁矿化。接触带附近围岩具较强的角岩化、黄铁矿化及黄铜矿化。

2.3 构造

2.3.1 褶皱

区内褶皱构造微弱而平缓，由南而北，可视为北北东渐转为北东倾斜的单斜构造，倾角15°～25°居多，局部挠曲地段达45°～50°。

2.3.2 断层

断裂构造较发育，主要有近南北向、北北东-北东向及北北西-北西向三组，局部见有近东西向断裂分布。

近南北向断裂：此组断裂为区内主要控矿赋矿断裂，规模较大，延长多大于1km，具张扭性特征，多表现为蚀变矿化破碎带、硅化带，正长斑岩脉常顺断裂分布。

北北东-北东向断裂：此组断裂在区内分布较广，走向介于20°～40°之间，延长百余米到千余米。断层面平直、光滑，擦痕及左行扭性特征明显，错断基底及盖层，水平错距40～50m，大多被正长斑岩脉、石英正长斑岩脉所充填，少数发育有褐铁矿硅化脉及石英脉，脉体两侧多具硅化及绿泥石化等，见铜金矿化。

北北西-北西向断裂：此组断裂在区内出露较少，规模中等，走向介于300°～330°之间，延长200～550m 不等，多呈构造破碎带产出。破碎带内局部有褐铁矿化硅化脉产出，脉体规模较小，宽度一般小于0.5m，矿化微弱。另外仅局部见于区内北西边部的近东西向断裂：走向275°～280°，近直立，延长300～650m，具右行张扭性特征，矿化不明显。

2.4 围岩蚀变

矿体主要产于白垩系下统砖桥组火山碎屑岩中，近矿围岩主要为安山质凝灰岩、凝灰质粉砂岩、粗安斑岩、正长斑岩等，少部分矿体产于罗岭组砂岩中。蚀变类型主要表现为硅化、绿泥石化、黄铁矿化、黄铜矿化、高岭土化、碳酸盐化、重晶石化、次生石英岩化。区内矿化主要有铜、金、银、锰、铁等。

蚀变受岩体接触带、断裂构造等控制。在岩体接触带处及部分岩脉中主要发育硅化、绿泥石化、黄铁矿化、钾化，接触带处的围岩具角岩化，部分地段伴生铁、铜矿化。断裂带附近或构造破碎带中主要发育硅化、绿泥石化、黄铁矿化、高岭土化，部分地段具铁、铜、金等矿化。

2.5 矿化特征

2.5.1 矿（化）体特征

共发现31个矿体，大多掩覆于地表以下，呈脉状、透镜状产出（图3）。矿体平均厚度2～10m，矿体总体呈南南东-北北西或近南北走向，倾向一般向西，倾角陡，一般大于50°，部分矿体沿走向和倾向具尖灭再现，少数矿体有分枝复合现象。主要矿体叙述如下：

图3 石家冲铜矿51线地质剖面Figure 3.Line 51 geological section across the Shijiachong copper deposit

Ⅰ号矿体为主矿体，呈脉状产于北北西向破碎带中。矿体走向延长大于475m，倾向延伸78～450m。走向330°～340°，倾向南西，地表倾角40°～55°，深部变陡为65°～74°。矿体最厚7.8m，最薄0.44m，平均厚度3.90m。厚度变化系数65.96%，矿体厚度较稳定。

Ⅱ号矿体位于Ⅰ号矿体西，与Ⅰ号矿体近于平行，垂直间隔约40m，呈透镜状赋存于破碎带中。矿体走向长约213m，倾向延伸达212m，矿体产状变化不大，呈北西向分布，走向上延长略大于倾向延伸，倾向南西西，倾角约59°。矿体厚6.89～5.95mm，平均矿体厚度6.24m。

Ⅲ号矿体位于胡老屋北北西约200m，地表见一条宽近10m的含铜蚀变破碎带，延长百余米，呈透镜状产出。走向325°，倾向南西，地表倾角约53°，深部逐渐变陡，倾向延伸110m。矿体厚6.50～11.05m，平均厚度8.78m。

VI 号矿体位于Ⅰ号矿体北西，赋存于中侏罗统罗岭组和砖桥组砂岩或破碎带中。矿体呈近南北向展布，长约120m，倾向延伸112～206m。矿体倾向南西西，倾角51°～59°，往深部变陡。矿体厚度稳定，为11.18～7.22m，平均厚度9.40m。

其他矿体规模小，走向延长多在50～120m 之间，倾向延伸多在40～100m，平均厚度多小于3m。

2.5.2 矿石特征

2.5.2.1 矿石矿物组成

矿物组合均较简单。矿石的金属矿物主要为黄铜矿、黄铁矿，次为斑铜矿、硫铜铋矿、镜铁矿、自然金、自然银，局部地段构成铜金共（伴）生矿，近地表氧化带可见孔雀石、褐铁矿，偶见赤铁矿；脉石矿物主要为石英、重晶石，次为高岭土、绿泥石及黏土类矿物。自然金、自然银主要载体矿物为黄铜矿及石英，多嵌布于黄铜矿、石英裂隙间或以包裹体形式产出。

2.5.2.2 矿石结构构造

矿石结构主要为粒状结构，次为交代残余结构。常见黄铜矿呈他形粒状结构，黄铁矿呈他形或半自形粒状结构，黄铁矿被黄铜矿交代呈残余结构。

矿石构造主要为角砾状构造，次为脉状、网脉状构造及浸染状构造。含铜凝灰岩角砾由硅质、铁质胶结，或由围岩角砾蚀变矿化交代残体构成不同成因的角砾状构造。常见含铜石英脉、硅化脉或重晶石细脉穿插，构成脉状、网脉状构造；而由黄铜矿与部分黄铁矿呈单晶粒状星散嵌布于含矿岩石中构成，有时颗粒沿小裂隙断续分布，则形成细脉浸染状构造；浸染状构造由2～5mm粒径的黄铜矿呈粒状集合体散布于岩石中构成，有的斑点大于5mm者，则称团块状构造。

2.5.2.3 矿石主要有用组分及含量

矿石有用组分较为简单，以Cu 为主，共（伴）生Au、Ag。Cu、Au、Ag 平均含量分别为0.51%、0.51g/t、1.64g/t，分布不均匀。

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Ⅰ号矿体：Cu、Au、Ag 平均含量分别为0.70%、0.40g/t、1.07g/t。

Ⅱ号矿体：Cu、Au、Ag 平均含量分别为0.50%、0.36g/t、2.90g/t。

Ⅲ号矿体：Cu、Au平均含量分别为2.82%、0.46g/t。

VI 号矿体：Cu、Au、Ag 平均含量分别为0.41%、0.29g/t、2.31g/t。

2.5.3 矿石自然类型

根据矿石矿物组合、矿石结构构造，该地区矿石均为硫化矿石。可划分为两种类型：星点状含铜（金）角砾岩型矿石和细脉浸染状矿石。

星点状含铜角砾岩型矿石：赋存于角砾岩中。灰-灰紫色，局部呈灰白-灰绿色，具较强的褐铁矿化、钾化、高岭土化、绿泥石化，部分地段具较强的孔雀石化。其矿物成分主要是黄铜矿、黄铁矿，黄铜矿呈他形星点状分布于岩石中。

细脉浸染状矿石：赋存于罗岭组砂岩中。呈灰紫色。矿石普遍硅化、重晶石化、碳酸盐化，呈细脉状、网脉状产出。黄铜矿多呈细脉状、星点状和浸染状分布。铜矿化与硅化、碳酸盐化、重晶石化关系密切。

3 矿床成因及找矿标志

3.1 矿床成因

结合区域成矿特征分析，本区铜矿化与庐枞盆地广泛分布的含铜石英脉型铜矿（化）成因具有一致性，系盆地同一火山-岩浆气液作用背景下形成的，与砖桥旋回末期至双庙旋回，橄榄玄粗质岩浆上升溶出热液有关，为受断裂裂隙控制的热液型脉状铜矿，矿床成因类型为中低温热液充填（交代）型。有学者研究认为成矿热液和矿物质主要来源于岩浆，但热液有大气降水加入，矿质来源有少量围岩组分。

3.2 找矿标志

砖桥组火山碎屑岩和罗岭组砂岩中北北西-南南东或近南北向构造破碎带，是矿体主要赋存空间；孔雀石化、硅化、黄铁矿化、黄铜矿化、高岭土化、碳酸盐化、重晶石化等蚀变是铜矿化的主要标志。Au、Ag、Bi、Cu、Pb带状组合异常，是铜矿化的地球化学标志。

4 矿床开采技术条件

4.1 水文地质条件

矿区矿床（体）大部分位于当地自然排水基准面以下，是以裂隙充水为主的矿床，矿体埋藏深度0～403m，大部分低于当地侵蚀基准面，矿区内主要含水层其富水性弱；其主要含水层钻孔混合抽水的单位涌水量为0.0151l/s·m，表明矿区各含水岩组其富水性弱。矿区内构造破碎带及裂隙带起富水或导水作用，在开采浅部矿体时地表水与巷道之间通过裂隙或破裂面将有水力联系，各含水岩组通过裂隙发生水力联系最终与巷道沟通，本次预测矿坑涌水量不大。综合水文地质边界条件简单—中等。综合分析矿区水文地质勘探类型为中等型。

4.2 工程地质条件

矿床地层岩性较简单，地质构造较发育，围岩以块状粗安岩、凝灰岩及长石石英砂岩等为主，局部分布有层状凝灰质粉砂岩及粉砂质页岩等，各岩组岩石物理力学性质较好，矿体围岩稳固性中等—良好。但需注意的是，各类岩组中均不同程度地发育有岩石破碎段、崩解段等不良的地质现象，在井巷开拓及采矿过程中可能会出现冒顶等工程地质问题。矿床工程地质条件属中等复杂类型。

4.3 环境地质条件

矿区水资源环境质量良好，不良的地质作用弱发育，矿山开采可能引起水资源环境的变化和地面（采空）塌陷、崩落等地质灾害的产生，矿区地质环境质量中等。矿区环境地质勘探类型为中等型。

综上所述，该矿床勘查类型是中等复合型矿床，开采技术条件属Ⅱ-4型。未来矿山开采要加强硐口及局部顶板的衬砌支护，采用合理的顶板管理方法。对开采位于河床（或水库）底部及其附近的矿体时，要确保河床（或水库）岩层稳定，避免出现地表水溃入采坑。要加强地表变形的监测。

5 结论

（1）石家冲地区铜矿主要赋存于北北西-南南东向或近南北向构造破碎带中，构造破碎带控制了其产出状态，矿体展布与构造破碎带一致，向西倾，倾角陡。

（2）石家冲铜矿有含铜（金）角砾岩型和细脉浸染状两种类型矿石。矿石矿物主要为黄铜矿、黄铁矿，次为斑铜矿、硫铜铋矿、镜铁矿、自然金、自然银；脉石矿物主要为石英、重晶石，次为高岭土、绿泥石及黏土类矿物。

（3）本矿床勘查类型是中等复合型矿床，开采技术条件属Ⅱ-4型。