长江中下游成矿带(安徽段)斑岩型铜金矿床成矿作用特征

孙明明，王利民，赵先超，高曙光，陈静静，吴礼彬

(安徽省地质调查院〔安徽省地质科学研究所〕，安徽 合肥 230001)

0 引言

斑岩型矿床是铜、金矿的主要工业类型之一，规模常达大—中型，具有品位低、易采易选的特点，历来是重点的勘查和研究对象[1-6]。长江中下游地区一直是国内矿产勘查、地质科学研究的热点地段，具有丰富的矿产资源，是国内铜、铁、金、硫、石灰岩等矿产资源的主要产地之一[7]。前人根据区域成岩成矿作用特点，指出长江中下游成矿带南、北两侧的斑岩带，尤其是隆坳过渡带地区出现的燕山期小斑岩体，应以寻找斑岩型铜金矿为重点[8-11]。研究区的斑岩型矿床的构造环境属于典型的陆内环境，形成于印支期造山运动之后的由挤压环境向伸展环境转变的构造背景之下[12-14]，主要分布在铜陵、庐江、宣城等地，次为池州地区。对于这些矿床，已开展了一定程度的研究，包括矿床成矿地质特征、成矿时代、成岩成矿地质作用和成矿地质条件等方面[15-37]。此外，对长江中下游地区中生代岩浆岩南外带的中酸性小斑岩体，已有部分关于岩浆形成与演化、成矿条件、成矿潜力评价等方面的研究[38-42]。

本文首次将长江中下游构造-岩浆岩带(安徽段)的南、北外带作为一个整体开展斑岩型矿床的矿产地质科学研究工作，利用斑岩型矿床成矿理论体系，在综合对比研究的基础上，对该区斑岩型铜金矿床成岩成矿地质作用进行系统的剖析。

1 区域地质条件

研究区处于扬子陆块北东部的下扬子被动陆缘，分布有Ⅳ级成矿亚带4个、Ⅴ级成矿区12个(图1)；存在斑岩型铜金矿床的Ⅴ级成矿区有4个：庐江—滁州成矿亚带内的沙溪成矿区，沿江成矿亚带内的铜陵、池州成矿区，宣城成矿亚带内的宣城成矿区。

图1 长江中下游成矿带(安徽段)成矿区带划分简图

区内地层除缺失青白口系和中、下泥盆统及中、上志留统外，自中元古代至新生代地层发育基本完整，层序齐全。震旦系至下三叠统由海相碳酸盐、碎屑岩、硅质岩组成的沉积盖层，是与岩浆侵入作用有关的斑岩型、矽卡岩型、岩浆热液型矿床的赋矿层位。中三叠统至白垩系的陆相碎屑物和火山喷发及火山沉积物质，是与岩浆喷发作用有关的陆相火山岩型矿床的主要赋矿层位。NE向长江断裂、高坦—南漪湖断裂、黄(栗树)—破(凉亭)断裂、东流—马鞍山断裂与近EW向周王断裂及以其为主干的构造网络系统是控制研究区成岩成矿作用的主要区域性构造[43-45]。

岩浆岩呈NE向—NNE向带状展布，包括北外带、内带、南外带，以及穿插其中的A型花岗岩带，受NE向、NNE向深大断裂系统控制，具有以内带为中心，北外带和南外带大致对称分布的特征(图2)。

北外带岩浆岩包括闪长(玢)岩、(黑云母)石英闪长(斑)岩、花岗闪长(斑)岩、辉石闪长岩等，形成于早白垩世，与矽卡岩型铜钼矿、斑岩型铜金矿、岩浆热液型铜矿有关。

内带岩浆岩包括石英闪长(玢)岩、石英二长闪长岩、闪长(玢)岩、辉石闪长(玢)岩、花岗闪长(斑)岩、英安玢岩等侵入岩，粗安岩、粗面岩、安山岩、熔岩等火山岩及辉石闪长玢岩、闪长玢岩、粗安玢岩、安山玢岩等潜火山岩。侵入岩形成于晚侏罗世至早白垩世早期，主要分布在安庆、贵池、铜陵等隆起区，与矽卡岩型-斑岩型-岩浆热液型铜、铁、硫、金、铅、锌、金、银、钼等矿床有关。火山岩、潜火山岩形成于早白垩世，主要分布于马芜、庐枞、繁昌等坳陷区，与陆相火山岩型铁、硫、石膏、明矾石、铅、锌、银、铜、金等矿床有关。

南外带的岩浆岩包括石英闪长(玢)岩、花岗闪长(斑)岩、闪长(玢)岩、二长花岗岩等，分布于坳陷区内的基底隆起带中，形成于早白垩世，与斑岩型、岩浆热液型、矽卡岩型铜、硫、钼、钨、铅、锌、金等矿床有关。

A型花岗岩带包括石英正长岩、花岗岩、正长岩等，分布于内带和南、北外带之间的结合部位，形成于早白垩世晚期，在隆起区和坳陷区均有分布，与铀、金、稀有、稀土金属矿化有关。

图2 长江中下游成矿带(安徽段)中生代岩浆岩分布简图

2 斑岩带地质特征

研究区内的斑岩带分布在长江断裂两侧，存在大致对称分布的，呈NE向延展的江北和江南两条斑岩带，是省内斑岩型铜金矿床的主产区。斑岩带内产出的大型规模的斑岩型铜、金矿床计有4处，分别是庐江县沙溪铜(金)矿床、池州市抛刀岭金矿床、铜陵市舒家店铜(金)矿床和茶亭铜(金)矿床。累计查明铜、金(含伴生)资源储量分别为261.47万吨和222.98 t，分别占全省总量的25.08%和26.80%。

2.1 江北斑岩带

江北斑岩带分布于黄栗树—破凉亭断裂与滁河断裂之间，沿庐江沙溪、全椒马厂至滁州琅琊山一线呈NE向展布，自南西向北东依次出现庐江沙溪(黑云母)石英闪长斑岩、裴岗辉石闪长玢岩、巢湖苏湾花岗闪长斑岩、全椒马厂石英闪长玢岩、滁州琅琊山石英闪长玢岩-闪长玢岩等为代表的斑状结构岩体；属(高钾)钙碱性花岗闪长斑岩-石英闪长玢(斑)岩-闪长玢岩组合。岩体围岩在沙溪地区为古生代及中生代碎屑岩建造，主要形成斑岩型铜(金)床；马厂至滁州一带则为新元古代至早古生代碳酸盐岩建造，主要形成矽卡岩型铜、钼、铁、金矿床。

2.2 江南斑岩带

江南斑岩带沿马鞍山—东流断裂带及其两侧产出，主要分布于贵池的丁冲、马石、马头、白虎山、乌石、抛刀岭、低岭等，经青阳插花山、南陵丫山、铜陵舒家店，直到宣城的茶亭等地，主要为一套(高钾)钙碱性辉石闪长玢岩-石英闪长玢岩-花岗闪长斑岩组合。岩体围岩为古生代及中生代碳酸盐岩建造，且侵入接触带波状起伏时，多形成岩浆热液型、矽卡岩型铜、铁、金、银、铅、锌、锑、硫矿床；若侵入接触带平整，则能形成斑岩型铜、钼、金矿床。岩体围岩为古生代碎屑岩建造时，多形成斑岩型铜、金、钼、银矿床。

3 斑岩型铜金矿床成矿地质特征

研究区内的斑岩型铜金矿床在形成时间上与斑岩体相同或略晚，在空间上主要分布在斑岩体内部及接触带部位。矿床均分布于NE向—NNE向区域性断裂构造旁侧，受区域性断裂构造与背斜近核部派生的次级断裂构造的复合控制；成岩成矿作用发生于燕山期。赋矿围岩主要是碎屑岩建造，仅茶亭矿区为碳酸盐岩建造。矿床(体)的围岩蚀变分带发育，主要产于钾-硅质蚀变带(或钾化与青磐岩化叠加带)和石英-绢云母化-黄铁矿化带内(表1、图3、图4)。

4 斑岩体地质、地球化学特征

区内与斑岩型铜金矿床成矿作用有关的侵入岩均为呈小岩株状产出的斑岩体或类斑岩体，除抛刀岭斑岩型金矿成矿岩体为单一的英安玢岩体外，其余均为复式小岩体。江北、江南两条斑岩带的主要斑岩体属中酸性—中基性的(高钾)钙碱性系列，包括辉石闪长(玢)岩、石英闪长斑(玢)岩、英安玢岩、花岗闪长斑岩等(表2)。成矿斑岩体内及其附近往往发育有隐爆角砾岩体，角砾岩体呈筒状或脉状分布在斑岩体的内接触带中，常构成品位较富的角砾岩型铜金矿石(如舒家店、茶亭等)。

成矿岩体的w(SiO2)在47.09%～63.77%之间，平均56.18%；w(Na2O+K2O)为4.47%～8.30%，平均6.72%。K2O/Na2O值为0.33～2.64，平均0.83，以富钠质岩体为主。里特曼指数为1.6～6.5，平均3.8，属钙碱性—碱性岩。A/CNK值为0.5～1.17，属准铝质岩石。岩石不同程度的富集大离子亲石元素和亏损高场强元素，轻/重稀土比值在6～14.69之间，(La/Yb)N为3.01～23.04。岩体143Nd/144Nd值为0.512 100～0.512 398，εNd(t)在-10.62～-3.4之间，87Sr/86Sr值为0.705 314～0.709 080，江北斑岩带与江南斑岩带Nd-Sr同位素体系基本一致，岩浆源自上地幔或加厚下地壳熔融(表2)。

表1 长江中下游成矿带(安徽段)斑岩型铜金矿床成矿特征Table 1 Metallogenic characteristics of porphyry copper gold deposits in the middle and lower reaches of Yangtze River metallogenic belt (Anhui section)

图3 庐江县沙溪铜金矿床蚀变分带模式图(据文献[11])Fig.3 Model map of alteration zone of Shaxi copper-gold deposit in Lujiang County [11]

图4 铜陵市舒家店铜金矿床蚀变分带模式图(据文献①)Fig.4 Model map of alteration zone of Shujiadian copper-gold deposit in Tongling City①

5 成矿物源与流体特征

由下地壳或上地幔部分熔融产生的岩浆的δ34S在-3‰～+3‰之间，从中分离出来的岩浆热液的δ34S在-3‰～+7‰之间。沿江地区斑岩型矿床的δ34S在-0.8‰～+13.4‰之间，表明成矿物质为深源岩浆和上地壳物质的混合来源(表3)。矿床中δ13C在-6.53‰～-0.6‰之间，介于地幔射气-岩浆碳源(-9‰～-2‰)和沉积岩(碳酸盐岩)中的碳源(-2‰～+3‰)之间。锶同位素及氢氧同位素显示成矿流体以岩浆水为主，仅在成矿晚期混入少量大气降水。

矿石流体包裹体温度为110℃～529℃，主成矿阶段温度为190℃～420℃。矿床的流体盐度测定结果表明，成矿过程中，成矿流体由高盐度流体向低盐度流体演化，且发生了沸腾作用，与典型的斑岩型矿床成矿作用特征一致。但茶亭斑岩型铜金矿主要为低盐度流体，可能是大量天水参与下的结果。

6 成岩成矿作用过程

晚侏罗世至早白垩世早期，研究区由特提斯构造体制向古太平洋构造体制转换，岩石圈挤压加厚，“古岩石圈不连续”再活化形成了陆内构造-岩浆-成矿带[46]。早白垩世(135 Ma)前后，以太平洋板块俯冲作用为主的NW向挤压作用导致岩石圈构造垮塌、拆沉，富集岩石圈地幔的拆沉导致软流圈物质上涌，发生玄武质岩浆底侵作用，并引起下地壳部分熔融[47]。玄武质岩浆和下地壳部分熔融岩浆沿地壳脆弱带上侵，并与地壳物质发生同化混染，形成了区内“多层岩浆房”。岩浆上侵过程中发生的混染和分离结晶作用，使富含高挥发分流体和成矿物质进一步聚集，至浅表位置成矿，常伴随着隐蔽爆破和流体的沸腾现象[48-51]。

7 找矿方向

研究区近年来斑岩型铜金矿床找矿主要成果：新发现了宣城市茶亭铜金矿床(大型)，铜陵市舒家店铜金矿床规模从小型突破至大型，庐江县沙溪铜金矿床(大型)新增铜资源储量一百多万吨，池州抛刀岭金矿床规模从中型突破为大型。铜金矿床均分布于沿江低山丘陵地带，交通便利，利于开发利用。目前仅有抛刀岭金矿床为在采矿山，沙溪铜金矿床正处于矿山基建阶段，舒家店、茶亭暂未利用。矿床内的矿体埋深较大，如舒家店铜金矿床矿体埋深在10 m以下、抛刀岭金矿床矿体埋深在100 m以下、沙溪铜金矿床矿体埋深在400 m以下、茶亭铜金矿床矿体埋深在500 m以下，不利于露天开采。

表2 长江中下游成矿带(安徽段)斑岩型铜金矿床成矿侵入岩地质-地球化学特征Table 2 Geological and geochemical characteristics of ore-forming intrusive rocks ofporphyry copper gold deposit in the middle and lower reaches of Yangtze River metallogenic belt (Anhui section)

表3 长江中下游成矿带(安徽段)斑岩型铜金矿床稳定同位素特征Table 3 Stable isotope characteristics of porphyry copper gold deposits in the middleand lower reaches of Yangtze River metallogenic belt (Anhui section)

综上，已有找矿成果显示研究区在斑岩型铜金矿床的找矿勘查方面，仍存在进一步突破的可能，但采矿的经济效益需要进一步的综合评价。

7.1 江北斑岩带

江北斑岩带内的铜金矿主要与燕山期岩浆作用有关，主要类型为斑岩型和矽卡岩型。成矿有关的岩浆岩属长江断裂带控制形成的岩浆岩带的北外带，多以小型岩株出现，其与南外带发育的斑岩带对应。在庐江沙溪—巢湖—苏湾—来安新屯仓一带这类小侵入体断续分布，全椒马厂、巢湖苏湾等地的小型侵入体具有铜金矿化、庐江东顾山地区存在区内时代最晚的花岗斑岩及有关的钨钼矿。因此，在沙溪矿田深部及周边地区仍具有继续扩大规模的潜力，在沙溪—新屯仓一带具有寻找斑岩型铜金矿床和矽卡岩型、斑岩型钨钼矿床的潜力，应继续开展这些小型侵入体的找矿潜力评价。

7.2 江南斑岩带

江南斑岩带优势矿产有铜、金、铅、锌、硫等，主要矿床类型为斑岩型、矽卡岩型、岩浆热液型等。贵池—青阳—南陵一带内的小斑岩带应作为斑岩型铜金矿床的找矿的重点，尤其是在隆坳过渡区接近坳陷区的边缘部分。

宣城地区中—新生代盆地边缘隆起是具有成矿潜力的地区；在茅山—九连山推覆体的前缘(西侧)的南陵盆地的东缘，中新生代覆盖层较薄，属盆地边缘隆起区，宣城茶亭铜金矿即产于此。区内重、磁异常呈NE向带状展布，与区域总体构造线方向一致，经对部分异常验证也发现了隐爆角砾岩和铅锌矿，证实在南陵盆地东部边缘具有较大的找矿潜力，下步应在扩大茶亭铜金矿找矿范围的同时，通过综合类比，选择重磁异常进行查证，实现该区找矿新进展。

8 结论

1)江北、江南斑岩带与主带(沿江成矿亚带)相比具有与岩浆岩带一致的对称分带特征，斑岩带产于区域上隆坳过渡部位，以及南、北外带岩浆岩的外侧。

2)江北、江南对称分布的斑岩带具有相同的岩石组合，以石英闪长玢(斑)岩、花岗闪长斑岩与斑岩型铜金矿床的关系最为密切，次为辉石闪长玢岩、英安玢岩等。

3)在斑岩带的形成时代上，江南斑岩带成岩成矿稍早于江北斑岩带，前者形成时代与隆起区内的矽卡岩型矿床一致；后者形成时代与坳陷区内的陆相火山岩型铁硫矿床成矿一致。出现这种差异的原因可能在于燕山期陆内挤压、伸展的转换构造环境及变化相对构造宁静期有利斑岩体侵位，与斑岩型矿床主要产于隆坳过渡位置的环境一致。

4)区内斑岩型矿床成岩成矿物源相同，主要为幔源岩浆，有壳源物质混染。

注释：

① 安徽省地质调查院(安徽省地质科学研究所). 安徽省铜陵矿集区铜金多金属成矿规律及成矿模式研究成果报告 [R]. 合肥， 2019.