安徽省濉溪县三铺地区秦楼铜金矿地质特征及找矿标志

王乐乐

(安徽省地质矿产勘查局325地质队,安徽 淮北 235000)

0 引言

三铺地区已知矿床主要是矽卡岩型铁铜矿床(“前常式”)和铜金矿床(“秦楼式”),前者包括陈庄铁矿、刘楼铁铜矿[1]、三铺铁矿和前常铁铜矿，前常矿床达到中型，其余皆为小型；后者包括秦楼铜金矿和杨桥孜铜金矿[2-4]，二者金矿均达到中型规模。秦楼铜金矿位于濉溪县三铺岩体北接触带的东端，20世纪70年代中期，325地质队在磁异常验证时发现了秦楼铜金矿点，1991年提交了普查报告，2008年矿床开发利用。根据矿山的探采对比,矿体的产状及形态与普查时圈定的产状基本一致,由于受到经济和技术等限制,以往普查工作未能对矿体的深部延伸及外围有效控制。本文通过多年来勘查与生产资料的分析对比,总结了矿床的地质特征及找矿标志，对本区找矿工作具有指导意义。

1 区域地质背景

研究区大地构造位置处于华北陆块南缘的徐淮地块淮北断褶带内[5]。淮北断褶带北面是台儿庄-丰沛隆起，南面为蚌埠隆起。四级构造单元为宿州凹断褶束、徐州-宿州弧形构造带的中段位置[6-7]。

1.1 区域地质特征

研究区隶属华北地层大区-晋冀鲁豫地层区-徐淮地层分区-淮北地层小区。研究区大部分被新生代松散沉积地层所覆盖，区内缺失奥陶纪上统至石炭纪下统，中生界未见，自上元古代以后的其余地层均有分布。根据构造形态组合，研究区为向西突出的徐州—宿州弧形构造，即徐淮推覆体。区内褶皱构造发育，自西向东为永城复背斜、蒋河复向斜、萧县复背斜、闸河复向斜、皇藏峪复背斜及支河向斜等(图1)。褶皱构造多为箱状和梳状形态，以复式背、向斜构造形式出现。

1—酸性岩；2—中性岩；3—基性岩；4—推断去新生界后岩体范围；5—推断隐伏于围岩中岩体范围；6—岩浆岩带及编号；7—矿床位置；8—背斜；9—向斜；10—逆及逆掩断层；11—性质不明断层；12—同位素地质年龄

研究区岩浆活动主要发生在燕山期，岩浆岩分布广泛，岩浆活动频繁，岩体多为多次侵入活动形成的复式岩体。岩浆活动为中-浅成多期次侵入活动，共有岩体20余个，以岩株为主，少数为岩床和岩墙，此外还有些脉岩。研究区岩体多隐伏于其他地层之下。岩性以闪长岩类为主，与本区铁、铜、金矿关系密切，其次有花岗岩类和橄长岩-辉长岩类。岩浆岩多产出在EW向断裂与NNE向断裂交会处或附近，或背斜核部。岩浆岩的分布明显规律性地呈EW向和NNE向展布。区内最大的岩体为三铺岩体，位于宿州西北约10km处，主要由石英二长闪长岩、石英二长闪长玢岩和花岗闪长斑岩组成，岩体出露面积约53.8km2，呈岩株状侵位于已经褶皱变形的寒武纪-二叠纪地层中。岩体受EW向宿北断裂和徐淮弧形构造-青龙山弧形断裂控制。花岗闪长斑岩中锆石定年结果为132Ma，石英闪长玢岩中锆石定年结果为(127.1±1.3)Ma和(129.0±2.8)Ma(1)安徽省地质调查院,华北陆块南缘岩浆作用与成矿研究(安徽部分)成果报告,2018年。。

1.2 区域矿产特征

研究区碳酸盐岩发育，围岩条件较好。区内中酸性岩浆活动强、期次多，成矿地质条件有利。内生矿产资源，如铁、铜、金、钒、钴等很丰富，多与岩浆活动有关，以热液交代型矿床为主，主要矿床见表1。

表1 研究区探明铁、铜等金属矿床一览表

铁矿主要分布在濉溪县前常、徐楼、邹楼地区，其次分布在淮北市王场及萧县旗杆楼地区。铜金矿集中分布于三铺地区，后马场也有一处小型铜镍矿床。截至目前，该区共发现铁及铁铜矿床18处(表1)，以小型为主，其中有中型矿床7处，均以富矿为主，含铁45%～55%。

已查明铁矿资源量1.4亿t，目前大部分已建井和正在筹划建井开发利用。其中前常、前常东矿段、三铺、陈庄、刘楼等均为以铁为主的铜铁矿床，并有共、伴生金矿及伴生硫、钴、银，大大提高了铁矿资源的利用价值。这部分铜铁型铁矿资源量占全区总资源量的45.46%，并有共、伴生金矿约30t，共生铜矿约14万t。

研究区以铁为主的铁铜等内生矿产多分布在覆盖区，第四系厚40～170m，为隐伏矿床。所发现的矿床除1处为岩浆熔离型铜镍硫化物矿床外，均属矽卡岩型矿床，与“邯邢式”铁矿类似[8-10]。矿床(点)的空间分布与构造、岩浆岩带的展布情况基本一致，关系密切(图1)。

2 矿区地质特征

2.1 地层

本区为第四系覆盖(厚144.88～163.47m)，基岩据钻孔揭露主要见寒武纪中统张夏组、寒武纪上统崮山组、寒武纪上统长山组、寒武纪上统凤山组下段。

寒武纪上统凤山组下段多数钻孔见到条带(斑纹)状白云质灰岩或灰质白云岩。以明显清晰的条带为特征,经热接触变质作用后部分岩石蚀变为条带状角岩，灰岩部分蚀变成浅绿色透辉石角岩，泥质条带部分蚀变成灰黑色黑云母角岩或绢云母角岩。本区揭露真厚度约130m左右,组成局部倒转背斜的两翼,是最主要赋矿层位。该段岩性总的特点是含镁质较高,含水镁石矿物较多,岩石普遍具条带(斑纹)状构造。

2.2 构造

据施工钻孔推断矿床的东北部为NW—SE向局部倒转背斜构造,背斜轴北端仰起,中部凹陷,岩层直立至倒转,南端抬起,背斜轴呈平直的S形。背斜轴向和一号岩墙走向大致相近。背斜两翼岩层倾角约60°～70°,在011线和05孔附近,地层倾角更陡,近于直立。主要由寒武纪上统组成,是赋存矿体的主要层位。背斜东翼岩层倾角60°～90°,主要由寒武纪上统组成。矿区断裂主要为符离集断裂及其派生断层，位于矿床的北部和东部，造成岩石较破碎，为岩体侵入提供了通道。

2.3 岩浆岩

本区岩浆岩发育较广泛(图2)，由南西向北东超覆侵入,侵入面缓波状,倾向SW,倾角60°～80°之间。岩性较简单,主要为石英二长闪长(玢)岩及多斑石英二长闪长玢岩。多斑石英二长闪长玢岩呈岩墙状切穿石英二长闪长(玢)岩,走向320°,舒缓波状,倾角60°～80°不等。岩墙最大出露长度约1000m,最大宽度150m由北西向南东收敛并倾伏，区内有2条此类岩墙，一号岩墙位于矿区中部，二号岩墙位于矿区西侧。

1—古近纪定远组；2—二叠纪石千峰组；3—二叠纪上石河子群上段；4—二叠纪上石盒子群下段；5—二叠纪下石河子群；6—二叠纪山西组；7—石炭纪太原组；8—寒武纪凤山组；9—寒武纪长山组；10—寒武纪崮山组；11—石英二长闪长岩；12—石英二长闪长玢岩；13—多斑石英二长闪长玢岩；14—磁铁矿体；15—铜金矿床；16—铜金矿点；17—勘探线位置及编号；18—推测正断层；19—推测平移断层；20—推测整合地质界线；21—推测不整合地质界线；22—见矿钻孔及编号

据矿区所施工的钻孔见到的多斑石英二长闪长(玢)岩与石英二长闪长玢岩接触面附近,多斑石英二长闪长(玢)岩的斑晶(长条矿物)平行界面呈定向排列,长英脉在多斑石英二长闪长玢岩一侧中断,说明多斑石英二长闪长玢岩晚于石英二长闪长玢岩。镜下观察也见到多斑石英二长闪长(玢)岩交代石英二长闪长(玢)岩现象。

根据岩浆岩形成时代及接触界线，将本区岩浆岩侵入分为一期两次，都为燕山早期，第一次为石英二长闪长(玢)岩，第二次为多斑石英二长闪长玢岩。

石英二长闪长(玢)岩属燕山早期第一阶段的侵入体,深灰、灰、浅灰绿色,不等粒结构、似斑状—斑状结构,其斑晶主要为斜长石，块状构造。岩石主要由斜长石、角闪石、石英、钾长石和少量黑云母组成。副矿物有磁铁矿、磷灰石、榍石等。该岩体是三铺复式岩体中的主体。石英二长闪长(玢)岩侵入或赋存在矿区内寒武纪上统凤山组中,呈枝杈状侵入围岩，且将围岩分割成大小不同的捕虏体。与围岩接触带主要为渐变性接触关系,其接触界线不清晰,接触面多呈枝杈状、锯齿状,接触变质带较宽,接触带中的矿物组合多而复杂,围岩蚀变较强烈,在部分地段形成工业矿体。所以石英二长闪长(玢)岩对矿体的形成起主导因素。在与周边各矿床资料对比研究的基础上,确认三铺复式岩体中第一阶段形成的石英二长闪长(玢)岩是成矿母岩。

多斑石英二长闪长玢岩属于燕山早期第二阶段的产物。岩石呈灰、浅灰白色,强烈蚀变后呈灰绿色,钾化则呈浅肉红色。斑状结构、块状构造。其矿物成分与石英二长闪长(玢)岩基本相同,其不同点是斜长石斑晶多而大,一般在2～3mm,个别达4～5mm,多斑石英二长闪长玢岩多半是切穿、扩充增大石英二长闪长(玢)岩体或沿石英二长闪长(玢)岩体的边缘分布,岩体与围岩界线明显,几乎没有接触变质及同化混染作用,岩体边部突然变细,出现冷凝边,接触面一般平整,局部形成工业矿体。本期次多斑石英二长闪长玢岩也是成矿母岩之一。

2.4 物探异常特征

从矿区磁测△T化极(等值线)平面图可以看出。在NW向磁异常梯级带上叠加了局部磁异常,梯级带磁场强度为0～350nT。局部磁异常呈圆形,直径500m,叠加于梯级带西侧磁力高异常之上,△T⊥>650nT。矿体与磁△T化极异常分布不完全一致(图3)。

1—已知矿床(点)；2—矿体水平投影；3—磁测△T化极异常等值线

3 矿床特征

秦楼铜金矿矿床发育在局部倒转背斜的西翼单斜构造中,矿体主要赋存于燕山期石英正长闪长(玢)岩体与寒武纪凤山组下段碳酸盐岩的接触带矽卡岩中和接触带上下岩体中的碳酸盐岩捕虏体内,少数矿体赋存于碳酸盐岩层间破碎构造带、层间裂隙带中[11-12]。

主要矿体如23,24,36,37,41号矿体等赋存在一号岩墙(多斑石英二长闪长玢岩)上、下岩体与碳酸盐岩的接触带上及附近。

矿体个数较多,共67个。规模小到中等。厚度、品位变化较大。矿体以不规则透镜状、脉状为主,次为似板状、扁长条状等。矿体产状倾角较陡,矿体倾角一般50°～70°。多数矿体埋深在-250m～-600m之间。

矿床共生与伴生金属多，主要为金、铜、钼、钨、银、铁等。矿床蚀变分带较为明显,自西向东(如01线剖面)、自上而下为钼矿、铁矿、铜矿或铁矿、铜矿向铜矿、铜金矿演变(图4)。

1—第四系；2—大理岩；3—大理岩(寒武纪上统凤山组下段)；4—矽卡岩；5—石英二长闪长玢岩；6—钼矿体；7—铜金矿体；8—铁矿体；9—地质界线；10—钻孔编号及位置

金主要分布在含铜金矽卡岩、含铜金蛇纹岩中。金和斑铜矿关系密切,和黄铜矿关系次之。一般情况下铜高金高,两种金属元素的含量大致呈正相关,因而含铜矿石(斑铜矿、黄铜矿)可以作为寻找金的直接找矿标志[13-14]。

铜矿物以斑铜矿为主,次为辉铜矿、兰辉铜矿。金矿物以自然金为主,产出特征上以晶隙金为主,其次是裂隙金和包裹金。按金的成分划分，以自然金为主,次为银金矿、金银矿。

伴生银主要载体矿物是斑铜矿,脉石(单矿物)矿物含银很低。

成矿围岩化学成分MgO含量高达15.13×10-2,CaO与MgO的比值为2.46,对形成含铜金蛇纹岩(矿石)有利。铜金矿石中MgO的含量为20.96×10-2,说明矿石里是富含镁质的。

4 找矿标志与找矿模型

4.1 找矿标志

根据成矿地质条件、成矿规律的认识，结合已知矿床物探异常特征,考虑到研究区内金及多金属矿床集中分布在三铺地区,因此对三铺地区金多金属矿地质和物探找矿标志进行了系统总结。

(1)控矿地层

与金及多金属矿关系密切的地层为寒武纪中上统,尤以寒武纪中统毛庄组、徐庄组和寒武纪上统凤山组最佳；岩性组合为含一定量的泥质、粉砂质的富镁碳酸盐岩的杂层组合；化学成分上表现为富镁贫钙、富钾的特征。这些特点对形成镁矽卡岩和铜金矿石有一定的作用。相间分布的脆、塑性岩层容易产生构造空间和构造薄弱带,利于含矿溶液的流通和沉淀[15]。

(2)控矿构造

三铺地区金及多金属矿体产于主岩体边缘相石英二长闪长玢岩与弧形平山背斜两翼不纯钙镁碳酸盐岩构成的环形接触带范围内,主岩体边部多层岩脉穿插于围岩中形成上下重叠的复杂接触带构造是赋矿的最有利空间[16-17]。一般而言,缓倾斜微波状的下接触带比陡直的上接触带成矿要好。从围岩构造角度,大背斜(平山背斜)两翼控制矿床的展部,次级向斜的翼部控制矿床或矿体的存在。从岩体构造角度则是主岩体边缘相及其顶、底面为内凹的拐弯处赋矿最佳。成矿过程中裂隙构造和层间构造对形成金及多金属矿有利。

(3)控矿岩浆岩

三铺岩体是本区金及多金属矿的成矿母岩,它对驱使含矿物质和热流体转移、富集、交代乃至沉淀成矿起到巨大作用。主岩体规模大、分异程度高,岩石化学特征显示其为钙碱性-高钾钙碱性偏铝质闪长岩类,成矿岩浆属壳幔混合型。副矿物组合为磁铁矿+榍石+磷灰石+锆石。

主岩体产状为蘑菇状岩株,其边缘相与成矿关系密切。边部常见多层岩脉穿插于围岩中,其顶面和底面均可形成矿床(体),一般来说,主岩体底面成矿较好。

(4)围岩蚀变

在呈环形展部的南、北宽广的接触带中,广泛发育的交代作用各具特色,但对寻找金及多金属矿有指示意义的两点重要标志却是相同的。其一,自主岩体向围岩方向广泛发育的钾质、钙质、镁质、硅质交代指示出成矿接触带的位置和规模,它是寻找金及多金属矿床必要宏观标志；其二,镁质交代往往指示矿体的赋存位置,即由蛇纹石矽卡岩、石榴子石矽卡岩、透辉石矽卡岩、金云母矽卡岩、蛇纹岩等组成的镁质交代带,易于被选择性交代形成富集成工业矿体,尤以多次叠加蛇纹石化或金云母化的透辉石矽卡岩带或蛇纹岩带赋矿最佳,是寻找金及多金属矿体的重要标志。

(5)物探异常

重力异常:金及多金属矿体往往位于重力异常梯级带上,梯级带有NW向、近EW向和NE—NNE向,梯级带等值线一般较为密集,金及多金属矿体往往在多组方向梯级带交会处或梯级带转折部位集中分布[17]。

磁异常:与金及多金属矿有关的磁异常规整圆滑,具宝塔状,梯度变化较陡,金及多金属矿体多位于这类磁异常的梯级带上[18-19]。矿床规模同磁异常面积、梯级带长度、磁异常复杂程度有关,一般是磁异常面积大、梯级带长、磁异常复杂,矿床的规模越大。

4.2 找矿模型

通过对研究区内典型矿床和主要矿(化)点研究可知，除铁矿外，区内主要的找矿方向为接触交代矽卡岩型铜多金属矿，区内矿床以秦楼铜金矿和杨桥孜铜金矿为代表。

通过成矿规律和控矿因素研究，结合找矿标志，统计了研究区内矽卡岩型铜金矿成矿要素(表2)，建立研究区铜金多金属矿的找矿模型。

表2 研究区内矽卡岩型铜金矿成矿要素一览表

(1)寒武纪中上统碳酸盐岩地层是本区铜金多金属矿重要的赋矿层位。其中最重要的是寒武纪中统毛庄组、徐庄组和寒武纪上统凤山组白云质灰岩。

(2)燕山期早白垩世的中酸性侵入体是寻找铜金多金属矿重要的标志。

(3)矿体主要受控于接触带构造、捕虏体构造和裂隙构造。

(4)接触交代矽卡岩型铜金多金属矿围岩蚀变主要有蛇纹石化、金云母化、矽卡岩化、钾化等。

(5)局部磁异常和重力剩余异常可以寻找隐伏中酸性岩体，从而间接找矿，尤其是寻找矽卡岩型铜金多金属矿较为有利。矿体一般赋存于局部磁异常的边部或局部磁异常梯级带上，以及布格重力异常梯级带上。

5 找矿潜力浅析

本区的磁异常经多年地质工作证实是一个致矿异常。沿物探工作推断的接触带附近均揭露了工业矿体，且矿体均分布在多斑石英二长闪长玢岩岩墙的上、下两侧。可见秦楼铜金矿北西及南东方向未控制的接触带，尤其是秦楼铜金矿与廖家铁矿之间的大梅家在一号岩墙的上、下石英二长闪长玢岩与围岩的接触带是找矿的远景地段。

从以往勘查工作布设的2个深部控制孔看，01线ZK110(850.25m终孔)，据测井资料335～775m，△z曲线呈锯齿状跳跃，无规律，可能为薄矿体或矿化体引起。在-800m左右一号岩墙的下部见到透辉石石榴石矽卡岩50多米，可见在一号岩墙向南西方向延伸的深部仍具找矿前景。

6 结论

(1)秦楼铜金矿是三铺地区以金为主的矽卡岩型铜金矿床,矿区位于三铺岩体北接触带东端,岩体复杂接触带(多层分叉侵入、多层成矿)及围岩层间裂隙为主要控矿构造。矿体主要产于燕山早期三铺岩体侵入岩边缘相石英二长闪长玢岩和寒武纪上统凤山组富镁碳酸盐岩接触带及其附近大理岩捕虏体中。

(2)秦楼矿床是由富含多金属元素的气液,交代富镁碳酸盐岩形成的中低温热液接触交代矽卡岩型铜金矿床。

(3)寒武纪中上统碳酸盐岩地层是本区金多金属矿重要的赋矿层位，局部磁异常和重力剩余异常可以寻找隐伏中酸性岩体,从而间接找矿,尤其是寻找矽卡岩型金多金属矿较为有利。矿体赋存于局部磁异常的边部或局部磁异常梯级带上,以及布格重力异常梯级带上。

(4)秦楼铜金矿北西及南东方向未控制的接触带，尤其是秦楼铜金矿与廖家铁矿之间的大梅家在一号岩墙的上、下石英二长闪长玢岩与围岩的接触带是找矿的远景地段。