山东邹平火山岩盆地王家庄—碑楼铜矿床地质特征及成因探讨

常洪华，赵体群，李亚东，冯启伟，耿安凯

(山东省第一地质矿产勘查院，山东省富铁矿勘查技术开发工程实验室，山东 济南 250100)

0 引言

邹平火山岩盆地为山东省内主要的铜矿成矿远景区，也是省内很重要的铜矿产地[1-4](1)山东省第一地质矿产勘查院，山东省邹平火山岩盆地火山通道构造控矿特征及找矿方向研究报告，2015年。，20世纪60年代初，山东地勘队伍先后对邹平王家庄铜矿、大临池铜矿等铜矿床(点)进行勘查，探明了一批铜矿床，发现了多个铜矿点，如铜固子铜矿、李山铜矿等。该区以往开展了大量的地、物、化、遥等工作，前人总结了区内的地层、构造、岩浆岩地质背景与成矿规律。

王家庄铜矿、碑楼铜矿大地构造位于华北板块(Ⅰ)鲁西隆起区(Ⅱ)鲁中隆起区(Ⅲ)鲁山-邹平断隆(Ⅳ)邹平-周村凹陷(Ⅴ)的邹平火山岩盆地内。邹平火山岩盆地是一个由中生代继承性断陷发育而成的陆相火山岩盆地(图1)。早白垩世燕山运动形成了近EW向齐-广挤压断裂带，北侧下陷为济阳坳陷，南侧为邹平火山岩盆地[5]。盆地内分布有各种金属矿床和矿点共计50余处，其中铜金属矿床和矿点20余处[6]。本文通过对其中的典型矿床代表王家庄铜矿、碑楼铜矿展开研究，总结了矿床地质特征，并初步探讨了成矿地质条件。

1 矿床地质特征

1.1 王家庄铜矿地质特征

矿床位于邹平岩体中偏北部，地处会仙山破火山口中心，矿体赋存于王家庄岩体内。地表第四系覆盖厚度80～120m[7]，其下为白垩纪火山岩及燕山晚期的中酸性岩体，王家庄铜矿赋矿岩石为燕山期石英二长闪长岩。以往物探、钻探资料显示，王家庄岩体面积约7km2，岩体形态呈近EW向椭圆形状(图2)，围岩为早白垩世青山群方戈庄组粗安岩、粗安质角砾熔岩[8]，王家庄岩体与矿床围岩呈侵入接触关系，接触面极不规则，呈枝杈状(图3)[9]。

1—第四系；2—新近系+古近系；3—下白垩统；4—侏罗系；5—石炭系+二叠系；6—寒武系+奥陶系；7—泰山岩群；8—二长岩；9—石英闪长岩；10—闪长岩；11—辉长岩；12—花岗岩；13—实测及推测断层；14—推测火山喷发不整合线；15—青山组中亚组破火山口边界；16—中生代洼陷区；17—晚古生代坳陷区

王家庄铜矿规模为中偏小型，由若干大小不等的铜矿体组成。矿体受岩体内部的原生节理裂隙控制，围绕南北2个主矿体中心呈雁行排列(图4)。矿体形态简单，以透镜状、长透镜状为主，另有板状、枝杈状、似脉状等。

矿体围岩以石英二长闪长岩为主，少部分为隐爆角砾岩，蚀变主要以钾硅化为主，蚀变范围广，强度大，成矿作用多阶段性明显。

矿石结构主要为他形粒晶结构，半自形粒状结构、鳞片状结构、填隙结构、交代残余结构等。矿石构造主要为浸染状构造、脉状构造、浸染状—脉状构造等。

矿石矿物主要为黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿、兰辉铜矿和自然铜等，伴生元素有硫、金、银、砷等。

1—钾化石英二长闪长岩；2—石英二长闪长岩；3—闪长玢岩；4—断层及编号；5—钻孔位置及编号；6—矿区范围

1—闪长岩，2—粗安岩

1—17号铜矿体；2—细脉浸染状铜矿体(按边界品位≥0.2%)；3—细脉浸染状铜矿体(按边界品位≥0.3%)

1.2 碑楼铜矿地质特征

矿床赋存围岩为闪长玢岩，地表第四系厚65～75m，根据物探、钻探资料揭露显示该岩体面积约0.8km2，形态呈南北略长的椭圆形,围岩为青山群八亩地组上段粗安质角砾熔岩、熔结凝灰岩。矿体长50～300m，宽50～100m，厚2～15m，矿体倾向260°，矿体厚度变化系数30%～100%，品位变化系数1%～60%。

矿体呈透镜状、长透镜状为主，其次有板状、枝杈状。矿体斜深较大，大部分矿体沿倾斜方向延伸长度大于矿体走向长度。矿化主要有绢英岩化、钾化、绿泥石化，铜矿化的高低与构造及岩石蚀变的程度有着直接的关系，岩石蚀变程度越强，铜矿化就越好。

Ⅴ矿体为主要矿体，埋深80～150m，走向350°，倾角40°，矿体长310m，宽120m，平均厚度8.50m，平均品位0.89%；第5勘探线412钻孔工程控制多层矿体，揭露矿体厚度3～10m，矿石品位1.14%～1.44%[11]。矿体主要赋存于绢英岩化的闪长玢岩岩体中，矿化呈细粒浸染状和细脉状分布。

矿石中金属矿物主要为黄铜矿，黄铁矿、磁铁矿、褐铁矿等，黄铜矿呈他形粒状、不规则状分布，黄铜矿的含量低于黄铁矿的含量。

矿石构造主要为浸染状、细脉状、细脉—浸染状[12-13]。

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顶底板围岩均为浅灰色的闪长玢岩和钾化闪长玢岩，局部围岩中伴生有呈细粒浸染状和脉状的黄铜矿化和黄铁矿化，近表土层部分岩石高岭土化。碑楼含矿岩石为偏碱性中细粒玢岩类，含矿岩体为燕山晚期超浅成侵入体。

2 成矿期次与矿床成因

2.1 成矿期次划分

中生代时期由于太平洋板块和欧亚板块的相对运动，使得整个濒太平洋带壳幔活动强烈，亦包括鲁西隆起[14]。火山—岩浆大爆发是燕山运动中影响较大的地质事件，邹平火山岩盆地内大多数铜矿床都形成于燕山期[15]，期内成矿时代与成岩时代基本一致，主要反映燕山运动中的壳幔物质与热能大迁移、矿床定位的构造运移之间存在内在联系。

邹平火山岩时间上主要经历了3次喷发与侵入活动，形成了一套基性—中性—中偏碱性的火山-侵入杂岩体[16-17]。按空间分布位置可分3个成矿带：外成矿带、中成矿带、内成矿带[18-19]。

外成矿带：位于岩体边缘，火山首次喷发，基性岩浆沿火山岩地层与沉积地层接触的薄弱地带上侵，形成偏基性岩体。主要以玄武岩、玄安岩、安山岩为主。火山喷发和侵入活动，叠加构造活动，为矿液的运移、沉淀提供了动力与场所。

中成矿带：位于虎伏山—四尖山二长岩及其接触带附近，是二次喷发和侵入的产物，岩性主要为粗安岩和熔结火山碎屑岩。该期火山活动地表蚀变矿化普遍，未形成有工业价值的矿产。

内成矿带：在破火山口范围之内，主要为火山作用的末期，岩浆期后热液作用强烈，是王家庄与碑楼铜矿的主要成矿阶段，以铜为主并伴有铅、锌、金、银、钼、硫等矿产。

分析认为，王家庄与碑楼铜矿位于内成矿带上，形成于岩浆活动晚期，。

2.2 矿床成因

根据研究区内的赋矿岩石化学条件，王家庄铜矿床围岩与碑楼铜矿床都是典型的二长岩、闪长岩、石英二长闪长岩等，参考国内不同斑岩型铜矿岩石化学情况，王家庄铜矿与碑楼铜矿围岩具备寻找斑岩铜矿的岩浆岩条件(表1)。

通过对该区岩石化学分析结果对比发现：该区岩浆演化比较充分，总体是由基性向中酸偏碱性演化，成分上SiO2含量渐增，MgO含量渐减，K2O+Na2O含量渐增，岩性上表现出闪长岩→二长岩→石英闪长岩→石英二长闪长岩的演化，其岩浆演化越到晚期富碱趋势越明显，其演化特征对Cu的富集较为有利(表2)。

整体来看，王家庄岩体与碑楼岩体等都具有形成斑岩铜矿的潜力，王家庄岩体演化更充分。

王家庄铜矿与碑楼铜矿位于邹平火山岩盆地的铜矿成矿带上，综合分析前人资料认为，矿床类型主要为斑岩型铜矿，属高中温热液矿床，受火山喷发与构造控矿作用明显。

邹平地区自早白垩世以来连续经历了3次火山作用，在这些火山作用过程中，伴有大量中—中酸性岩浆侵入，岩浆沿张性裂隙上升至地壳浅部逐渐冷却结晶成岩。在结晶成岩晚期，残留的中酸性岩浆热液发生了交代作用，这些因素形成了王家庄铜矿与碑楼铜矿比较强烈的钾化、钾硅化、硅化、绿泥石化、绿帘石化、黄铁矿化等蚀变，交代作用过程中发生物质交换，其形成富含铜的成矿流体，伴随压力变化与液体(大气降水)作用，成矿流体开始蒸发转移与富集，在一定的构造和物理化学条件下沉淀成矿，形成了王家庄、碑楼斑岩型铜矿床。

表1 国内不同斑岩型铜矿的含矿岩体岩石化学特征对比(3)山东省第一地质矿产勘查院，山东省邹平火山岩盆地火山通道构造控矿特征及找矿方向研究报告，2015年。

表2 邹平火山岩盆地王家庄铜矿、碑楼铜矿岩石化学成分(4)山东省第一地质矿产勘查院，山东省邹平火山岩盆地火山通道构造控矿特征及找矿方向研究报告，2015年。

3 矿化蚀变标志研究

矿化蚀变主要作用于含矿岩体，呈环状中心式分带的特征。蚀变强度由内向外逐渐减弱，分为强钾硅化带-钾硅化带-钾化带过渡的3个环状蚀变岩带，由多期次蚀变作用叠加生成[20-21]。

矿床所在的内成矿带蚀变最强，蚀变以钾化、钾硅化、硅化等为主，与矿化关系密切。因钾元素在岩浆晚期形成的侵入岩—潜火山岩中浓度较高，可伴随有铜、硫的富集，这类蚀变是寻找斑岩型铜矿的重要标志。绿帘石化、硅化和黄铁矿化在本区内也广泛存在，并且对找矿也具有重要的指示意义。

绿帘石化：研究区内矿化较好部位，往往是绿帘石化、硅化较强。

硅化：以石英脉、细脉、网脉、硅化角砾岩等形式出现，伴有浅色的围岩蚀变和金属硫化物矿化。一般石英硫化物细脉发育地段，皆有铜、金矿化显示，具有一定的找矿指示意义。

黄铁矿化(褐铁矿化)标志：铜矿化较好部位，其地表一般发育铁染现象(褐铁矿)；而在矿体深部，黄铜矿往往与团块状黄铁矿共生[22]。

黄铁矿化又分为线型标志与面型标志：线型标志中矿化受构造裂隙控制，通常与岩脉及其他矿脉共生，规模小，程度不均匀，部分伴生元素较多；面型标志矿化范围大而均匀，伴生元素简单。

此类黄铁矿化标志，对该区金矿找矿方向研究也具有一定指导意义。

4 结论

(1)王家庄铜矿规模为中偏小型，由若干个大小不等的铜矿体组成，17号矿床是王家庄铜矿中最大的工业矿体。矿体赋存于王家庄岩体中部的石英闪长岩中，蚀变主要以钾硅化为主，蚀变范围广，矿石大，成矿作用多期次明显。

(2)碑楼铜矿矿体赋存于绢英岩化闪长玢岩中，矿化呈细粒浸染状和细脉状分布，Ⅴ矿体为主要矿体，矿化主要有绢英岩化、钾化、绿泥石化，铜矿化与岩石蚀变程度呈正相关。

(3)王家庄与碑楼铜矿位于邹平火山—侵入杂岩体的内成矿带上，形成于岩浆活动晚期，矿床类型主要为斑岩型铜矿，属高中温热液矿床。通过对比国内不同斑岩型铜矿岩石化学特征，认为矿床围岩王家庄岩体与碑楼岩体具有形成斑岩铜矿的潜力。