铜绿山铜铁矿床地质特征及找矿方向

李红利，宋煜，熊国雄

(大冶有色金属有限责任公司 矿业分公司， 湖北 黄石市 435100)

铜绿山铜铁矿床有色金属矿产丰富，以铜、金为主，非金属矿产以水泥原料为主。诸多地质工作者对区内成矿地质背景、成矿规律等做了许多的分析研究，为该区矿产勘查提供了重要的科学依据。

在野外勘查的基础上，结合矿区立钻、水平钻钻探取得的新成果，对矿区地质特征、矿床地质特征进行分析，讨论地质构造与成矿关系，总结成矿规律，促进勘查工作的深入，并为找矿提供新思路。

1 矿区地质特征

1.1 地层

大冶组（T1d）、嘉陵江组（T1-2j）的大理岩、白云质大理岩地层与区内矿床成矿关系密切，第四系（Q）在23勘探线以北分布较广泛。

1.2 构造

矿区主要构造由北北东向和北西西向的断裂和褶皱叠加而形成，强烈的北北东向构造是矿床的主体构造。

1.2.1 褶皱构造

矿区褶皱主要有2种，一是北北东向的背斜叠加褶皱，其背斜的轴部沿北东 21°展布，向北倾伏，至大冶湖倾没，背斜核部地层为 T1d2～T1d4，翼部的地层为 T1-2j1～T1-2j3，是主体控矿构造，矿床内的所有矿体分布于核部和两翼；二是北西西向的大冶湖向斜次级褶皱。由于岩浆岩侵入破坏，褶皱部分消失呈半岛状，背斜的北段、中段只留下东翼的一部分。

1.2.2 断裂构造

断裂延伸在几十米至数百米之间，主要有3组共13条，为北东向、北北东向和北西向。

北东向断裂主要为 F11，规模较大，自Ⅸ号矿体至破钟山，长2000多米，控制着4个矿体的分布；北北东向有4条断裂，分布在北北东向的背斜近轴部位置；北西向有4条断裂。

1.2.3 破碎带

破碎带主要分布在矿体的顶底板、岩浆岩与围岩的接触带、褶皱的轴部和断裂带的部分区域，较为发育。基本为条带状分布，破碎带的角砾物质成分单一，和破碎带围岩大致一样。

破碎带成因主要有3种，一是构造破碎，背斜的轴部与断裂带中因构造作用较为发育；二是接触破碎，岩浆岩侵入接触，使围岩与早期岩浆岩破碎；三是侵入爆裂破碎，侵入岩浆由于富含挥发份气和液，发生的爆裂使岩石隐爆破碎和震碎。

破碎带是成矿的有利条件，破碎带的破碎发育程度、规模大小和矿体分布、规模大小成正比，有些矿体主要赋存于破碎带中，如Ⅷ、Ⅺ号矿体的部分是含矿角砾岩。

1.3 岩浆岩

矿区岩浆岩主要为阳新杂岩体西北端之铜绿山岩株体，其主体岩性为石英二长闪长玢岩[1]，为燕山早期第三次岩浆侵入形成，是矿区与成矿关系最为密切的岩浆岩类型。

岩浆岩在平面上为不规则椭圆状，东西长近4000 m，南北宽近3500 m，面积约12 km2，是向东南倾斜向南超覆的岩株，呈偏心蘑菇状。铜绿山矿床晚期岩浆岩脉较为发育，0勘探线以北分布主要为钠长斑岩脉，0勘探线以南分布主要为闪长玢岩脉与煌斑岩脉。

1.4 接触变质作用及围岩蚀变

1.4.1 接触变质作用

（1）热接触变质作用。岩浆侵入大冶组（T1d）、嘉陵江组（T1-2j）碳酸盐岩中，产生变质作用，形成大理岩、白云石大理岩。

（2）接触交代变质作用。岩浆侵入大冶组（T1d）、嘉陵江组（T1-2j）碳酸盐岩，在其接触带两侧有利部位产生不同类型的矽卡岩体，主要有暗绿色灰绿色的透辉石矽卡岩、褐色的石榴子石矽卡岩、棕色灰绿色的金云母矽卡岩，和矿床成矿关系极为密切，是矿体的直接围岩且分带明显。

1.4.2 围岩蚀变

围岩蚀变的主要种类为透辉石化、石榴子石化、绿帘石化、金云母化、碳酸岩化、硅化、钾长石化和钠化，次要的种类为高岭石化、蒙脱石化和铁硅化。其中和铜矿化关系密切的为碳酸岩化、钾化，和铁矿化关系密切的为钠化，和钼矿化关系密切的为钾化、硅化。

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

铜绿山矿区范围南起喻家山，北止大冶湖，东起熊家湾，西止柯锡太。区内现已发现多个铜铁规模矿体，其东西宽约600 m，南北长约2100 m。矿体的分布受构造控制，主要为北东向、北北东向构造，在空间位置上排列成2个带，其北东向的矿体沿北 69°东方向延伸，此构造带上的矿体分布零星、规模小，北北东向的矿体沿北 21°东延伸，此构造带上的矿体分布多，规模大的也较多。矿体主要赋存在大冶组（T1d）、嘉陵江组（T1-2j）碳酸盐岩和岩浆岩的接触带上，少数赋存于接触带外侧的大理岩、白云质大理岩中，极少数赋存在接触带内的岩浆岩体内。

大多数矿体主要呈雁列，由铜铁矿石、铜矿石、铁矿石类型形成的矿体群，矿体在剖面上呈雁行式斜列，在平面上为平行脉状，分支复合尖灭再现的现象常见，单个矿脉呈狭长透镜状，倾角30°～80°，部分矿体延深较大，-1100 m以下仍未尖灭。

单钼矿体规模小、品位低，赋存于主要铜铁矿体的顶底板或附近。

2.2 矿石特征

矿床中矿物种类达130余种，矿石的矿物成分复杂，常见的硫化矿物主要为黄铜矿、黄铁矿、斑铜矿等，氧化矿物为磁铁矿、赤铁矿等，脉石矿物主要为方解石、白云石、石英、叶蛇纹石、玉髓、透辉石、钙铝榴石、金云母等。主要矿石为铜铁矿石，金属硫化物占 5%左右，以黄铜矿较多，其次是黄铁矿、斑铜矿、辉铜矿，再次是砷黝铜矿、闪锌矿；金属氧化物占42%～88%，主要是磁铁矿，次是赤铁矿。矿石矿物的含量由大到小为磁铁矿、黄铜矿、黄铁矿、斑铜矿、辉铜矿。

矿石结构种类较多，原生带中主要有它形、半自形、自形粒状结构，固溶体分解结构，熔蚀交代结构，压力结构等；在氧化带及混合带中主要有胶状结构、它形粒状结构、假像结构等。

矿石构造在原生带中主要有致密块状构造、浸染状构造、星点状构造、角砾状构造，其次为脉状构造、网脉状构造及粉粒状构造，在氧化带及混合带中主要有致密块状构造、蜂窝状构造、泥质粉砂状构造，其次为粉末状构造、角砾状构造及脉状构造。

矿床的矿石分为4个工业类型，依次为铁矿石、铜铁矿石、铜矿石和钼矿石。

矿床矿石主要为富铜、富铁矿石。铜品位一般为1%～5%，矿体的平均品位一般为1%～3%，以Ⅰ、Ⅱ、Ⅺ号矿体最富，其平均品位均在2%以上，矿床平均品位为1.59%。铁品位一般为30%～55%，矿体平均品位 30%～50%，以Ⅰ号矿体最富，达51.24%。钼品位一般为 0.060%～0.300%，最高达1.180%，矿体平均品位0.033%～0.441%，以Mo-10矿体最富，达0.441%。

矿床中主要伴生有益组份为金、银、硫。金在矿体中的品位一般为（0.50～2.00）×10-6，含金最高的为铜铁矿石，铜矿石其次，铁矿石最低。银主要分布于铜铁矿石及铜矿石中，含量一般为（2～17）×10-6，矿体的平均含量为（2.58～17.32）×10-6。硫主要分布于硫化铜铁矿石及铜矿石中，含硫量为0.96%～6.78%，平均含硫量为2.28%。

2.3 矿体围岩及夹石

矿体围岩主要有高岭石化石英二长闪长玢岩、大理岩、白云质大理岩、矽卡岩等。

矿体的夹石规模一般较小，延续性差，对矿体完整性影响不大，主要有大理岩、矽卡岩、高岭石化石英二长闪长玢岩、钠长斑岩和闪长玢岩等。

3 控矿因素及矿床成因

3.1 控矿因素

岩浆岩、构造和围岩等条件控制着矿床形成，岩浆岩是前提，构造是主导因素，围岩是形成铜铁矿体的重要条件。

3.1.1 构造控制因素

褶皱与断裂构造控制矿床的空间展布，岩浆岩和被捕虏的半岛状大理岩形成的接触带控制着矿体的规模、形态与产状，矿床中规模较大的矿体，均赋存于接触带中。

3.1.2 岩浆岩控制因素

与矿床成矿作用关系密切的是燕山早期的第三次侵入的岩浆岩，岩浆岩体与大理岩、白云质大理岩形成的接触带控制矿体在空间的分布，其形态、产状和规模受控制特征明显。

3.1.3 围岩控制因素

（1）碳酸盐类围岩在其他地质条件类似的情况下，不同层位的围岩，对成矿作用强度有较大的影响，如矿床内铜矿体主要产于嘉陵江组第一、第二岩性段；质纯富钙或适度富镁的白云质大理岩有利于成矿，较纯的白云岩对成矿不利，酸不溶物低的岩石对成矿有利，反之则不利。

（2）外带以金云母透辉石矽卡岩、石榴石透辉石矽卡岩成矿最好，石榴石矽卡岩的含矿强度要低于前两类。内带矽卡岩一般不含矿，仅有铁铜矿化。复杂矽卡岩对成矿较为有利，而简单型矽卡岩，含矿性较差。

3.2 矿化分带与富集规律

3.2.1 矿化分带

矿床原生分带较为清楚，由内带至外带按含矿围岩与矿化类型约可分为7个矿石带。

石英二长闪长玢岩中：辉钼矿矿石带①，铜矿石带（黄铜矿、黄铁矿）②（少量）。

矽卡岩中：黄铜矿—黄铁矿矿石带③，磁铁矿—黄铜矿矿石带④，黄铜矿—斑铜矿—辉铜矿—磁铁矿矿石带⑤。

大理岩中：黄铜矿矿石带⑥，黄铜矿—辉铜矿矿石带⑦。

由①～⑦，钼矿化强度递减，而铜矿化强度递增。

3.2.2 矿化富集规律

（1）铜。主要富集在透辉石矽卡岩、石榴子石矽卡岩、金云母矽卡岩为含矿母岩的铜铁矿石中，其次在大理岩型铜铁矿石中，最后为岩浆岩的裂隙中。围岩为大理岩、白云质大理岩利于铜的富集，特别是岩石完整性差、裂隙发育更利于铜的矿化富集。多次叠加的成矿作用与铜的富集有密切关系，矿化强度在矿体中间部位最高，剖面由上往下逐渐降低。

（2）金。原生矿石中的金与铜的富集成正相关关系，相关系数为0.92；矿床内的铜铁矿石、铜矿石、铁矿石等皆含金，其中铜铁矿石含金最高，铜矿石次之，铁矿石极微，一般仅0.1×10-6左右；矿体中的金在矿体中间部位最高，边部贫，剖面由上往下逐渐降低。

（3）银。银在矿石中的分布与含量变化较大，主要分布于铜铁矿石及铜矿石中，与铜的关系密切，其与铜相关系数为0.85，铁矿石中银含量较低，一般为（0.1～1.2）×10-6。

3.3 成矿作用方式

铜绿山矿床成矿作用方式主要为接触交代作用，充填交代作用次之。岩浆岩侵入大冶组（T1d）、嘉陵江组（T1-2j）碳酸盐岩，产生渗滤—扩散交代，形成矽卡岩体和矿体。晶隙交代是主要的矿化作用方式，块状矿石由强烈的交代形成，浸染状矿石由稍弱的交代形成。

3.4 矿床成因

铜绿山矿床矿体规模、形态和产状受接触带控制，与矽卡岩有密切的空间关系，主要赋存在岩浆岩和大冶组（T1d）、嘉陵江组（T1-2j）碳酸盐岩的接触带上。接触交代作用是主要的成矿作用方式，成矿物质来源主要是深部，与岩浆同源，主要的铜、铁、金、银等金属矿物在中—高温热液阶段形成，矿床类型为矽卡岩型铜铁矿床。

4 找矿方向

以前人勘查和研究工作为基础，以矽卡岩矿床成矿规律、成矿元素在岩浆热液中分配及迁移、铜同位素分馏等相关理论为依据，以构造变形模拟、原位微区分析、金属同位素示踪技术、广域电磁测深、计算机三维建模等方法为技术手段，综合物化探方法技术，本区碳酸盐岩与岩浆岩的接触带，尤其是在有构造叠加时，是重要的找矿方向；在勘探线基线以西，寻找背斜西翼，探索新的矿体；在Ⅲ、Ⅳ、ⅩⅢ矿体上下盘寻找隐伏小矿体；矿区物化探异常区域和-1200 m以下区域开展资源潜力评价。