Apr.,2009
矿 床 地 质
MINERALDEPOSITS
第28卷 第2期
28(2):109~119
文章编号:025827106(2009)0120109211
长江中下游成矿带铜陵矿集区铜多金属矿床模型
毛景文1,邵拥军2,谢桂青1,张建东2,陈毓川3
(1中国地质科学院矿床资源研究所国土资源部成矿作用和资源评价重点实验室,北京 100037;
2中南大学地学与环境工程学院,湖南长沙 410083;3中国地质科学院,北京 100037)
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摘 要 通过对长江中下游成矿带的系统考察和对前人资料的阅读和研究,聚焦铜陵矿集区,初步提出了一个可以涵盖不同类型矿床的矿床模型。该模型表达为:在早白垩世高钾钙碱性花岗岩侵位过程中,通过岩浆的分馏演化,在岩体隆起部位及其内外接触带形成斑岩2矽卡岩型矿床,由于广泛发育石炭纪至三叠纪碳酸盐岩,钙质和镁质矽卡岩型矿床是最主要的矿床类型。作为斑岩2矽卡岩型矿床系统的一部分,在斑岩2矽卡岩铜金钼矿床外围分布有矽卡岩铜金矿床、脉状金矿床以及脉状铅锌银矿床。长江中下游地区在三叠纪曾作为大别)苏鲁造山带的前陆盆地,在后碰撞时期出现了大量滑覆构造和扩容空间,它们在不整合界面处十分发育。因此,在成矿过程中不仅形成了像新桥那样的厚大矿体,而且在位于不整合界面附近的矽卡岩往往退化蚀变成为具有典型层纹状和曲卷状构造的退化蚀变岩和矿石,甚至沿一些层位交代形成了层控矽卡岩型或Manto型矿体。此外,还提出了运用该模型开展勘查评价的建议。
关键词 地质学;矿床模型;斑岩2矽卡岩矿床;铜陵地区;长江中下游地区中图分类号:P618.41 文献标志码:A
Mineraldepositmodelforporphyry2skarnpolymetalliccopperdeposits
inTonglingoredensedistrictofMiddle2LowerYangtze
Valleymetallogenicbelt
MAOJingWen,SHAOYongJun,XIEGuiQing,ZHANGJianDongandCHENYuChuan
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(1MLRKeyLaboratoryofMetallogenyandMineralAssessment,InstituteofMineralResources,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100037,China;2SchoolofGeosciencesandEnvironmentalEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,Hunan,China;3ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100037,China)
Abstract
AccordingtofieldinvestigationsofmajororedepositsalongtheMiddle2LowerYangtzeValleymetallogenicbeltandadetailedstudyofthedataavailable,theauthorsputforwardamineraldepositmodelbasedontheTonglingoredistrict,thelargestoreclusterinthebelt.Theporphyry2skarnCu2Au2Moorebodiesdevelopedaroundtheroofpendantsofthehigh2potashcalc2alkalinegranitoidshaveexperiencedstrongfractionation.
Sincethereareextensivelydistributed
Carboniferous2Permian
carbonates,bothcalcicandmagnisianskarndepositshavemostimportanteconomicsignificance.Ascomponentsoftheporphyry2skarnsystem,theskarnandvein2likegolddepositsandveinlikePb2Zn2Agdepositsaredistributedoutwardgraduallyfromtheintrusionandtheporphyry2skarnCu2Au2Moore
本文得到国家重点基础研究课题(2007CB411405和2007CB411407)、国土资源大调查项目(1212010634001)和国家自然科学重点基金(40434011)联合资助
第一作者简介 毛景文,男,1956年生,博士,教授,从事矿床地质和地球化学研究。Email:jingwenmao@263.net收稿日期 2009202202;改回日期 2009203202。张绮玲编辑。
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deposits.BecausetheMiddle2LowerYangtzeValleybeltwasaforelandbasinduringthecollisionbetweentheSouthChinamassifandtheNorthChinacratonandsubsequentlyadepressionbeltduringthepost2collisionwithalotofdecollementanddetachmentfaults,especiallyalongthediscontinuityboundarywhichoccupiedalargespace,thelargeorebodiesmusthavebeenformedalongthelargespace,suchasthemajororebodyintheXinqiaoS2Cu2Aupolymetallicmine.Thestrongretrogradealteration,consistingofactinolite2tremolite2chlorite2epidoteorserpentine2Mg2chlorite2talc2tremolitewithtypicalwriggliteandlaminatedstructuresalongeitherfracturesordiscordantboundary,replacedtheskarnatthecontactwiththegranitoidintrusion.TherearealsoalotofMantoorstrataboundskarnorebodiesreplacingsomecarbonatelayersofdifferentages.Thispaperalsoindicatesthecorrectutilizationofthemodeltogetherwithsometypesofgeochemicalandgeophysicaltechnologiesforfurtherprospectinginsimilartectonicsettings.
Keywords:geology;mineraldepositmodel,porphyry2skarndeposit,Tonglingoredistrict,Middle2LowerYangtzeValleymetallogenicbelt
长江中下游地区是中国一个重要的Cu2Fe2Au2Mo矿产走廊,成矿时代主要分为早白垩世斑岩2矽卡岩型Cu2Fe2Au2Mo矿床(144~135Ma)和白垩纪中期的磷灰石2磁铁矿矿床(125~123Ma)(余金杰等,2002;Maoetal.,2006a)。前人曾对后一类型矿床进行了深入研究,提出了著名的玢岩铁矿模式(宁芜玢岩铁矿编写小组,1978)。迄今为止,对于前一类型矿床成因的争议仍在进行之中,争议的原因是在斑岩2矽卡岩型矿床内部发育一些层状矿体,并发现一些同生成矿的证据。在长江中下游成矿带,早白垩世斑岩2矽
矿集区(图1)。EW向和NNE向2组构造在成矿带内最发育,明显控制着燕山期岩浆活动和矿床分布,尤其是两组构造的交汇部位(翟裕生等,1992)。长江中下游成矿带内出露的地层有零星分布的前震旦纪变质基底和震旦纪碎屑岩、白云岩和硅质岩,广泛发育有寒武纪至早三叠世的碎屑岩和碳酸盐岩及侏罗纪)白垩纪陆相火山岩夹碎屑岩(常印佛等,1991),其中,石炭纪、二叠纪和早三叠世碳酸盐岩是Cu2Au2Mo2Fe多金属矿化最重要的围岩。
在长江中下游地区发育有3种类型的中生代花
卡岩型Cu2Fe2Au2Mo矿床主要集中在鄂东南、九瑞、岗质岩石(周涛发等,2008):¹与Cu2Au2Mo2Fe多
安庆2贵池、铜陵和宁镇5个大型矿集区,从铜矿规模金属矿化有关的高钾钙碱性侵入岩系列,由辉长岩、和成矿复杂性等方面均以铜陵矿集区为代表。过去十年,对于铜陵矿集区进行了多方面的研究,尤其是开展了深部地球物理结构探测和流体填图(吕庆田等,2004;蒙义峰等,2004b),并对花岗质岩石进行了系统的同位素年龄精测(王彦斌等,2004a;2004b;2004c;吴淦国等,2008)。基于近十年来对长江中下游成矿带各大矿集区主要矿床的野外观察和系统地阅研前人的资料,本文以铜陵大型矿集区为对象,初步论述并提出了铜陵矿集区的矿床模型,旨在推动在类似地质环境中开展的找矿评价工作。
闪长岩、石英闪长岩和花岗闪长岩等组成,属于I型或磁铁矿型花岗质岩类(Peietal.,1995;Xieetal.,2008;Zhouetal.,2007),最近部分学者称其为埃达克质岩石(张旗等,2001);º与玢岩铁矿有关的富钠钙碱性闪长岩类,包括辉石闪长玢岩、闪长玢岩及其相应的喷出岩(常印佛等,1991);»A型花岗岩类,包括石英正长岩、正长岩、石英二长岩、碱性花岗岩及相应的喷出岩(唐永成等,1998;范裕等,2008),这套岩石与金矿关系密切。
2 铜陵地区地质及矿床特征
1 区域地质背景
长江中下游成矿带的南缘为阳兴2常州大断裂,北侧以襄樊2广济大断裂及郯庐大断裂为界,是中国一个重要的Cu2Au2Fe2Mo成矿带,从西向东有鄂东南、九瑞、安庆)贵池、铜陵、庐枞、宁芜和宁镇几个大中型
在铜陵矿集区,出露的地层主要为志留系至第四系,累计厚度大于4500m。区内志留系主要为深海2浅海相的页岩和砂岩;中下泥盆统缺失,上泥盆统五通组砂岩、细砂岩和粉砂岩;石炭系黄龙组和船山组碳酸盐岩;二叠系至下三叠统发育比较齐全,除
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图1 长江中下游成矿带矿床分布图及其成矿时代
(据Sunetal.,2003;Maoetal.,2006;Xieetal.,2007;Lietal.,2008;谢桂青等,2008资料编制而成)
¹)襄樊2广济大断裂;º)阳兴2常州大断裂;»)郯庐大断裂
Fig.1 DistributionoforedepositsinMiddle2LowerYangtzeValleymetallogenicbeltwithpreciseagedata
¹)Xiangfan2Guangjifault;º)Yangxing2Changzhoufault;»)Tanlufault
下二叠统栖霞组下部及上二叠统龙潭组为海陆交互相含煤砂页岩外,其余都为海相灰岩、泥质灰岩和硅质岩等;中三叠统下部马鞍山组主要为泻湖相的含膏盐白云岩、白云质灰岩夹少量灰岩等;上三叠统范家塘组至第三系大通组,均为陆相的砾岩、砂岩、细砂岩和粉砂质页岩(常印佛等,1991;翟裕生等,1992;唐永成等,1998)。
在燕山期,铜陵地区岩浆活动强烈,地表出露的小岩体约有74个,多呈中2浅成相的小岩株、岩枝或岩墙产出,出露面积111km2。主要为辉石二长闪长舒家店、新桥头、凤凰山、沙滩角为中心组成几个岩体群。LA2ICP2MS和SHRIMP锆石U2Pb定年,表明这些岩体的形成时代为(144.9?2.3)~(137.5?1.1)Ma(王彦斌等,2004a;2004b;2004c;徐夕生等,2004;吴淦国等,2008)。
铜陵矿集区内铜矿床(点)众多,主要集中于四大矿田:铜官山矿田、狮子山矿田、新桥矿田、凤凰山矿田(图2),在沙滩角岩体周围也有一系列小型矿床。主要矿床类型有矽卡岩型、斑岩型、沿层交代的Manto型和热液脉状。按照主要成矿元素,还可以分为铜矿、金矿和铅锌矿。区内多数矿床受NNE向与NE向、EW向等构造的复合部位所控制。但单个矿床均分布于NE向与其他多组方向构造叠加的复合部位,例如,铜官山矿田受NNE向构造与NE向褶皱和东西向叠加褶皱、断裂的共同控制;狮子山矿皱、断裂及南北向挤压构造的复合部位;新桥矿田受NNE向构造与NE向褶皱、EW向绕曲构造的共同控制(刘文灿等,1996;藏文拴等,2007)。
铜官山铜矿田地处铜陵)戴家汇EW向构造岩浆岩带西端南侧,NE向与EW向构造交汇处,与矿
岩、石英二长岩和花岗闪长岩等,以铜官山、狮子山、田则位于NNE向构造与NE向背斜、EW向叠加褶
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图2 铜陵矿集区地质和矿产分布略图(据毛景文等,2006b,由吴淦国等执笔)
1)第三系泥岩、砾岩夹玄武岩;2)侏罗系)白垩系凝灰质砂砾岩、英安质火山岩;3)泥盆系)三叠系碳酸盐岩;4)志留纪砂岩、粉砂岩;
5)中生代石英二长闪长岩、花岗闪长岩;6)印支期复式向斜、复式背斜;7)燕山早期中小型褶皱;8)燕山晚期复式褶皱;
9)断裂;10)铜矿;11)铁矿;12)铅锌矿;13)黄铁矿;14)多金属矿
Fig.2 GeologicalsketchmapshowingdistributionoforedepositsintheTonglingoredistrict
1)Tertiarymudstone,conglomerateintercalatedwithbasalt;2)Jurassic2Cretaceoustuffaceoussandyconglomerateandandesiticvolcanicrocks;3)Devonian2Triassiccarbonaterocks;4)Silluriansandstoneandsiltstone;5)Mesozoicdioriteandgranodiorite;6)Indosinianmultiple2anticlineandmultiple2syncline;7)EarlyYanshanianmiddle2smallsizedfold;8)LateYanshanianmultiple2fold;9)Fault;Mineraldeposits:10)Copper;11)Iron;12)Lead2zinc;13)Pyrite;14)Polymetals
化关系密切的有铜官山和金口岭2个小岩体。矿田内以铜官山铜矿床为代表,8个矿段(松树山、老庙基山、小铜官山、老山、宝山、白家山、笔山和罗家村矿段)沿铜官山岩体接触带分布,围岩为石炭系)二叠系碳酸盐岩。依据矿体产状、矿化特征、蚀变类型等,矿体分为矽卡岩型矿体、层状矿体及细脉浸染型矿体(袁小明,2002)。
在狮子山矿田内发育众多铜矿床,主要有东狮子山,西狮子山、大团山、老鸦岭、冬瓜山和花树坡铜矿床。矿床主矿体多呈似层状产出。矿体沿接触带自下而上呈阶梯状排列,深部为冬瓜山斑岩型和层控式矽卡岩型矿床(常印佛等,1991),中部为花树坡、大团山层间交代式矽卡岩型矿床,上部为老鸦岭、西狮子山等层间交代式矽卡岩型矿床,浅部有东
狮子山隐爆角砾岩型矿床。在成矿过程中,气液高
度聚集,可以见到早期矽卡岩角砾被晚期矽卡岩胶结的现象(图3a),表明经历了多次高温成矿作用。在冬瓜山斑岩2矽卡岩型铜矿中,于不整合界面处矽卡岩退化蚀变作用强烈,由镁质矽卡岩(主要由石榴子石、透辉石、硅镁石、粒硅镁石、镁橄榄石和金云母组成)退化蚀变形成透闪石集合体或透闪石及少量蛇纹石和绿帘石组合,金属矿物为黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿,进一步退化蚀变为滑石、蛇纹石、黄铁矿、磁铁矿和黄铜矿组合,并具有经过自组织作用形成的纹层状和曲卷状构造(wrigglite)(图3b),一种常见的矽卡岩退化蚀变现象(Kwaketal.,1981)。在通常情况下,在这种纹层状和曲卷状退化蚀变型矿石中的不透明矿物是磁铁矿,但是在铜陵地区,成矿
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过程中硫逸度异乎寻常地高,因此,更多发育黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿组合(图3b)。
新桥铜矿田位于舒家店背斜与大成山背斜、盛冲向斜的交汇处。矿体主要赋存在泥盆系五通组石英砂岩、砂页岩及石英岩与石炭系黄龙组和船山组碳酸盐岩不整合界面及与二叠系栖霞组厚层灰岩之间的层间滑脱面中。出露的岩浆岩多为中酸性岩株、岩枝及岩墙,其中规模较大的为矶头岩株和牛山岩株。新桥矿床是由产状和矿化类型不尽相同的矿雄等(2005)对大团山、南阳山和沙滩角3个矽卡岩型铜矿的Re2Os同位素测年,获得(136.9?2.2)~(142.8?1.6)Ma的年龄数据;蒙义峰等(2004a)测得冬瓜山和金口岭矿床中辉钼矿的Re2Os同位素年龄分别为137.4Ma和136.8~137.4Ma;蒙义峰(2004a)和曾普生等(2004)获得铜官山、老庙基山和小铜官山矿区的Ar2Ar年龄分别为(144.9?0.4)Ma,(150.25?3.00)Ma和(137.68?2.75)Ma。这些数据与区内花岗质岩体的成岩时代相吻合。在矽体及矿石组成,一类是赋存在二叠系栖霞组底部,可能由沉积作用形成的菱铁矿矿体和石炭系黄龙组底部少量的胶黄铁矿和纹层状矿石组成;另一类是与矶头岩体有关的层状、似层状硫化物矿体、矽卡岩型和热液脉型含铜硫化物矿体。似层状、层状硫化物矿体是新桥矿床的主矿体,约占总储量的90%(臧文拴等,2004;2007)。
凤凰山铜矿田内出露的地层主要为下三叠统龙山组灰岩、南陵湖组灰岩以及中三叠统月山组白云质灰岩和白云岩。岩浆岩以白垩纪花岗闪长岩、石英二长闪长斑岩为主,出露有新屋里岩体及一些小型岩脉。新屋里岩体沿北东向复式向斜的核部侵位,呈近等轴状,出露面积约10km2。围绕岩体分布有凤凰山、江家冲、清水塘、仙人冲、铁山头和宝山陶等铜矿床,构成凤凰山矿田。这些矿床都是矽卡岩型,也可见晚阶段的浸染状黄铜矿、石英2黄铁矿脉及多金属硫化物2石英2方解石脉叠加在矽卡岩及其矿体之上(邵拥军等,2003)。
在上述4个矿田及沙角滩矿田,都显示出在岩体接触带为矽卡岩?斑岩型铜矿,向外,存在一系列脉状金银矿(图2)。正如储国正等(2000)指出:在接触带主要为黄铁矿+磁黄铁矿+黄铜矿+辉铋矿的中高温矿物组合,远离接触带发育黄铁矿+自然金+石英的低温矿物组合。在接触带外面的脉状金银矿床有天马山金矿、包村金矿、许桥银矿、白芒山金矿等,最近在铜陵矿集区外围还探明到姚家岭铅锌银矿(蒋其胜等,2008)。
通过对铜陵矿集区典型矿床的辉钼矿Re2Os、Os2Os和云母类的40Ar239Ar系统测年,获得成矿时代为(141.7?2.5)~(136.9?2.2)Ma(图1),其中,Sun等(2003)对龙虎山闪长岩中的辉钼矿和青阳矽卡岩和石英脉中辉钼矿进行Os2Os同位素年龄测定,得到(139.02?0.34)Ma和(136.4?2.5)~(138.1?2.5)Ma的数据;毛景文等(2004)和梅燕
卡岩阶段成矿温度和盐度都比较高,脉状矿体的成矿温度和盐度属于中高温和中低盐度(唐永成等,1998;Panetal.,1999;肖新建等,2002;徐兆文等,2005)。硫、氢氧和铅同位素比较一致地反映出,无论是矽卡岩型还是层状矿体以及有关的脉状矿体,其成矿流体与高钾钙碱性花岗质岩浆密切相关,早阶段的成矿流体主要来自岩浆,晚阶段的流体来自岩浆流体与大气降水的混合(唐永成等,1998;Panetal.,1999;陈邦国等,2002;黄顺生等,2003)。铜同位素研究表明,冬瓜山层状铜矿体中的铜来自岩浆,而非海底喷流沉积的产物(黄顺生等,2003)。
3 成矿作用与矿床模型
铜陵矿集区是长江中下游成矿带在140Ma左右时限成矿的代表性地区,以Cu2Mo2Au2S矿化组合为特点,有关的岩浆岩是高钾钙碱性花岗岩或具有埃达克岩石性质的花岗闪长岩等(张旗等,2001),明显来自于深源,为壳幔同熔的产物(徐克勤等,1982)。其成岩成矿环境可能是古太平洋板块或Izanagi板块向欧亚大陆俯冲过程中,由于俯冲板片撕裂,导致软流圈沿裂开处上涌,以至于发生壳慢相互作用,因而,从西向东出现5个(鄂东南、九瑞、安庆)贵池、铜陵和宁镇)花岗岩集中区和与之有关的铜多金属矿化区。
来自深源的I型(或同熔型)花岗岩可能由俯冲
板片重熔而成,因而富含铜和铁等元素。在含矿岩
浆上侵到浅部定位的过程中,如果围岩是泥盆系五通组和志留系碎屑岩和泥质岩石时,由于含矿气液较难逸散,在岩体隆起部位发育斑岩型矿床。大多数岩体侵位于二叠纪和三叠纪碳酸盐岩中,因此钙质矽卡岩矿化最为普遍;当石炭纪黄龙组白云岩为围岩时,形成镁质矽卡岩。作为长江中下游成矿带的一个组成部分,铜陵地区位于大别)苏鲁造山带
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图3 冬瓜山2新桥矿床中地质现象照片及俄罗斯乌拉尔地区志留纪喷流口照片
a.早期矽卡岩被晚期矽卡岩胶结,形成两次矽卡岩;b.由透闪石集合体或透闪石及少量蛇纹石和绿帘石,金属矿物为黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿组合自组织形成曲卷状构造(wrigglite),一种常见的矽卡岩退化蚀变现象;c.矿体下盘下泥盆统五通组砂岩中细脉和细网脉硫化物
脉,这些脉旁侧没有明显蚀变,与海底喷流矿床下部补给带大面积硅化和角砾岩截然不同;d.沿不整合界面矿体遭受风化而形成铁帽;e.乌拉尔志留纪块状硫化物矿体中发现的古喷流口,横截面呈环带构造,核心是重晶石、闪锌矿或黄铁矿2黄铜矿,向外是其他硫化物;f.在矿体内部还见有大量角砾,主要来自上盘围岩中泥盆统黄龙组白云岩,这些角砾没有明显蚀变,由微细粒黄铁矿集合体胶结
Fig.3PhotosshowinggeologicalphenomenaoftheDongguashan2XinqiaodepositsintheTonglingoredistrictand
photoshowingSilurianchimneydiscoveredinUrals,Russia
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的南缘,在晚三叠世造山过程中及造山后伸展期间沿地层间发生错位或错动,尤其是不整合面之间广泛出现构造滑脱。因此,当白垩纪岩浆侵位时大量成矿流体迅速涌入这些空间,并交代原岩形成了像新桥和冬瓜山这样大规模的层状矿体;同时,流体沿地层错动层位广泛交代,形成层状矽卡岩型矿体或层控矽卡岩型矿体(常印佛等,1983)。由于层控矽卡岩型矿体出现在石炭纪、二叠纪和三叠纪碳酸盐岩层内,翟裕生等(1992)称之为多层楼成矿。成矿是这种现象与乌拉尔志留纪块状硫化物矿体中发现的古喷流口(图3e)完全不同,后者的外形为一簇柱子集合体,类似岩溶洞内的石笋,横截面呈环带构造,核心是重晶石、闪锌矿或黄铁矿2黄铜矿,向外是其他硫化物。在新桥矿区矿体内部还见有大量角砾(图3f),角砾主要为碳酸盐岩,可能来自上部围岩中石炭统黄龙组白云岩,它们没有明显蚀变。将这一特点与微细粒黄铁矿集合体放在一起思考,不能不考虑到这很可能是成矿气流迅速进入一个大空间,立即减压沉淀成不仅发育于矽卡岩阶段,而且更加广泛出现在退化蚀变阶段,常见铜多金属与阳起石2透闪石、绿泥石和绿帘石(由钙质矽卡岩蚀变而成)或透闪石2镁绿泥石2滑石2蛇纹石(由镁质矽卡岩蚀变而成)共生。值得指出的是,对于这些层状矿体的成因有不同的认识,例如,认为由海底喷流沉积形成(即SEDEX型矿床)(徐克勤等,1978;顾连兴等,1986;李红阳等,2004;曾普胜等,2005)。这一认识虽然比较有利于解释层状矿体之形成,但主矿体位于不整合界面,使人们很难理解在陆表或极浅海环境中为何能够出现海底喷流成矿系统。研究表明,若没有足够的静水压力,从海底喷气口喷出的气体将直接逸散,无法形成矿产。在2002年,德国一艘科考船开展海底调查时,发现在菲律宾有一条断裂从深海沟延伸至白岛,沿该断裂在深海沟正在喷流成矿,到白岛可见地表热泉,在热泉下部的浅表位置正在形成浅成低温热液矿床。到目前为止,在全球已经发现正在活动和已经死亡的海底喷流成矿系统达350多处(Scott,2008),绝大多数位于海沟、深海槽和洋中脊,距海平面1500~3500m,例如,冲绳海槽,东太平洋中脊北纬21b和巴布亚新几内亚的Manus盆地;地中海的意大利伊特鲁利亚海东南部的Palinuro、Marsilli和Panarea几个热液活动区位于浅水区,水深400~700m。后者中的矿化类似于深海以火山岩为容岩的块状硫化物矿床与浅表的岩浆2浅成低温热液贵金属矿床之间的过渡性矿床(Gemmelletal.,2008)。此外,还必须指出的是,正确识别古代同生成矿的典型标志是合理建立矿床模型的基础。在新桥矿区主矿体是巨厚层的S2Au2Cu矿体,其下伏围岩上泥盆统五通组砂岩中有细脉和细网脉状硫化物脉(图3c),这些脉旁侧没有明显蚀变,与海底喷流矿床下部补给带大面积硅化和角砾岩化以及远补给带的绿泥石化截然不同。在新桥矿体内部沿不整合界面附近广泛出现遭受风化的矿石,形似铁帽(图3d),部分学者疑为海底热液喷流口,但
矿所致,以至于气流与崩塌的角砾来不及发生水岩反应就快速凝固。这些显然是后生成矿的基本特征。
至于不整合界面之间广泛发育的黄铁矿层及菱铁矿层,可能属于正常沉积形成(常印佛等,1991;藏文拴等,2007),但由于广泛遭受燕山期岩浆流体的强烈改造作用而难于识别。就现有测试资料来看,这些矿层中的硫、氢氧和铅同位素组分曾经过均一化过程(Panetal.,1999),主要表现为岩浆热液的产物,但是Zhou等(2007)进一步深入研究指出,这是由于后生的岩浆热液与同生沉积矿石发生了同位素交换作用的结果。
综上所述,在长江中下游地区,尽管在泥盆系五通组与石炭系之间出现同生沉积的黄铁矿层及菱铁矿层,但广泛发育的铜多金属矿床形成于早白垩世,与高钾钙碱性花岗质岩石有密切的成因联系,属于比较典型的斑岩2矽卡岩型成矿系统。由于大量碳酸盐岩发育,矽卡岩型矿床比斑岩型矿床更加发育,而且具有通常可见的矿化分带特征,即斑岩型矿床出现在岩体隆起部位,而接触带为矽卡岩型矿床,向外有矽卡岩2热液型金矿和铅锌矿。长江中下游地区在三叠纪曾作为大别)苏鲁造山带的前陆盆地,在后碰撞期间出现了大量滑覆构造和扩容空间,它们在不整合界面尤其发育。因此,在成矿过程中不仅形成了像新桥那样的厚大矿体,而且位于不整合界面附近的矽卡岩往往退化蚀变成为具有典型层纹状和曲卷状构造的退化蚀变岩和矿石,甚至沿一些层位交代形成了层控矽卡岩型或Manto型矿体。以上述特点为基础,建立了一个矿集区尺度的矿床模型,示于图4。
4 矿床模型
以铜陵矿集区内主要矿床的特点为基础建立的矿床模型,可以用于在类似的地质环境中开展找矿评价工作。在应用过程中应考虑以下因素:
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图4 铜陵矿集区矿床模型示意图(说明见正文)
Fig.4 MineraldepositmodelofpolymetalliccopperdepositsintheTonglingoredistrict
(1)铜多金属矿集区出现于壳幔强烈作用地带,可能为俯冲板块撕裂带(在原来三叠纪造山带前陆盆地基础上发育而成)与NE向断裂的交汇部位,与高钾钙碱性花岗岩有密切的关系,成岩成矿时代为144~136Ma,岩浆岩集中区就是找矿的中心部位。
(2)矿化集中出现在岩体的内外接触带,矿体形态受控于接触构造、成矿前的滑脱构造(包括层间破碎带),石炭系与泥盆系之间的不整合界面及层间构造应力薄弱带,尤其是具有滑脱性质的扩容构造。
(3)矿化类型与围岩关系密切,以碎屑岩为围岩,形成斑岩型矿床;以灰岩为围岩,形成钙质矽卡岩或斑岩2矽卡岩型矿床;以白云岩为围岩,形成镁质矽卡岩型矿床或斑岩2矽卡岩型矿床。
(4)以含矿岩体为核心,具有Cu2Mo,Au或Cu2Mo,Pb2Zn,Au的分带现象,各类矿床互为找矿标志。
(5)高重力、高磁、高激电是寻找该类型矿床的有效方法。
后 记 该论文是笔者对长江中下游成矿带进行考察后,以地质现象最丰富的铜陵矿集区为例,提出以!的一个矿床模型,也是笔者对该区成矿过程的一种理解和对找矿评价的建议。笔者深知目前对于铜陵矿集区内一些地质现象存在不同的认识和看
法,这是科学研究和探索的必然过程。欢迎对本文提出讨论和质疑,不同的科学认识并不妨碍科学家之间交朋友。
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