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 曲江大寶山斑巖型銅鉬多金屬礦床

大寶山礦區位於韶關市東南直距30km,距曲江縣城(馬壩)公路裏程28km,與京廣鐵路的馬壩火車站接軌,有鐵路專線直達礦區。

礦床為中南地質局粵湘地質隊發現,廣東省地質局705地質隊於1958~1961年進行評價勘探工作,查明為壹以銅硫鉛鋅鉬為主元素的特大型礦床。並分別於1961年前後提交了大寶山礦區多金屬礦床地質勘探總結報告(東部)、大寶山礦區西部多金屬礦帶初步勘探總結報告和大寶山礦區船肚鎢鉬礦床初步勘探總結報告。隨後,大寶山礦上馬開采鐵礦至今,同時小規模開采銅礦。在礦山開采過程中,冶金933地質隊、廣東省地礦局706地質大隊、大寶山礦分別對礦區的鉬礦、鉛鋅礦、鐵礦及外圍補做了部分普查勘探工作,取得了壹些成果。

壹、區域構造位置

礦區位於南嶺緯向構造帶南側、大東山-貴東EW向構造巖漿巖帶與江北新華夏斷裂構造帶的復合部位。

二、成礦地質環境

礦區構造復雜(圖4-1)(陳毓川,1993),斷裂構造以NNW、EW為主,NNE、NE次之,在礦區西側泥盆系沿NNW斷裂(F1)逆沖於侏羅系之上;在礦區東部為壹沿NNW走向的向斜構造。礦區最老地層為寒武系地槽型沈積的淺變質砂板巖建造,與上覆中下泥盆統桂頭群呈不整合接觸。晚古生代地層屬地臺型沈積,為壹套陸源碎屑至淺海相碳酸鹽建造。局部有中生代早侏羅世陸緣坳陷盆地碎屑沈積建造,與中下泥盆統桂頭群呈不整合接觸。礦區容礦地層主要為中泥盆統東崗嶺組。多金屬礦床與次英安斑巖和花崗閃長斑巖有關(劉姤群,1985),前者Rb-Sr年齡為(195.5±11)Ma,後者侵入前者。它們均屬中酸性鈣堿性系列鋁過飽和巖石,具富鉀貧鈉、鈣的特點。巖體中成礦元素豐度值高,次英安斑巖中銅、鎢、鉍元素背景值較高(銅高出克拉克值4~8倍、錫2倍、鎢1~2倍);花崗閃長斑巖中鉬、鎢、錫等元素背景值較高;二者鉛鋅豐度均略高於克拉克值。表明本區多金屬礦化(體)和鉬鎢礦化(體)分別與次英安斑巖和花崗閃長斑巖有成因聯系(覃慕陶等,1998)。

圖4-1 大寶山鐵銅多金屬礦區地質略圖

l—下侏羅統;2—上泥盆統;3—中泥盆統;4—寒武系;5—燕山期第三階段花崗閃長(斑)巖;6—燕山早期第二階段次英安斑巖;7—夕卡巖型鎢鉬礦化;8—鐵帽;9—鉬礦化花崗閃長斑巖;10—矽化次英安斑巖

三、礦床分布、產狀

礦區礦床類型較多,不同類型礦床有其空間分布規律,代表礦床有:

1.東部似層狀銅多金屬礦床(圖4-2)

沿斷層上盤分布,產於受向斜控制的碳酸鹽巖中,礦體與地層產狀基本壹致,呈多層狀上下疊置,在向斜軸部礦體加厚(最大厚度161m)。主礦體的呈NNW走向,長2640m,沿傾向水平寬200~540m(平均為350m),平均厚度55m,以銅硫礦體為主。它是本礦區最主要的礦床類型。

2.西部高中溫熱液充填交代型脈狀銅多金屬礦床

礦床產於大寶山次英安斑巖墻下盤與侏羅系接觸的斷裂(F1)破碎帶中,成礦物質基本與東部相似。

3.高中溫熱液斑巖型鉬礦床

它的成礦母巖為花崗閃長(斑)巖,礦體產狀受斑巖頂部及接觸帶控制。

4.船肚夕卡巖型鎢鉬礦床

圖4-2 大寶山鐵銅多金屬礦床27線地質剖面示意圖

1—侏羅系砂巖、砂頁巖;2—泥盆系中統棋子橋組上亞組含錳砂頁巖、凝灰巖;3—泥盆系中統棋子橋組下亞組灰巖;4—泥盆系中統跳馬澗組石英砂巖、絹雲母砂頁巖;5—次英安斑巖;6—褐鐵礦鐵帽;7—銅硫礦體;8—黃鐵礦體;9—菱鐵礦體;10—斷層

礦體產於花崗閃長(斑)巖體南緣與上泥盆統天子嶺灰巖接觸帶的石榴子石夕卡巖和內接觸帶中,分別形成夕卡巖型鎢鉬礦床和斑巖型鉬礦床。

5.風化淋濾型褐鐵礦礦床

廣泛覆蓋於地表,為原生礦經氧化而形成的褐鐵礦鐵帽。

四、礦石物質組分

1.礦物成分

多金屬礦型的主要金屬礦物為黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、菱鐵礦、輝鉍礦及少量碲化物;鎢鉬型的主要金屬礦物為輝鉬礦、黃鐵礦、白鎢礦、黑鎢礦、輝鉍礦、錫石、黃銅礦等。

2.化學成分

礦區具有獨立開采價值的元素有鐵、銅、鉛、鋅、硫、鎢、鉬7種,可伴生利用的有鉍、鎘、鎵、銦、硒、鉈、金、銀、錸等10種。銅是本區最主要的有益元素。

五、礦石類型及礦物組合

礦區礦石自然類型***分六種:

(1)白鎢礦、輝鉬礦石,主要為白鎢礦、輝鉬礦,少量黃鐵礦、錫石,主要產於船肚夕卡巖中。

(2)黃鐵礦輝鉬礦石,主要為輝鉬礦、黃鐵礦,少量白鎢礦、錫石,主要產於大寶山頂花崗閃長斑巖中。

(3)含白鎢礦黃銅礦黃鐵礦石,主要為黃鐵礦、黃銅礦,次為白鎢礦,少量赤鐵礦、毒砂、輝鉍礦、輝碲鉍礦、碲金礦、硫銻銅銀礦、膠狀白鐵礦、菱鐵礦等,產於東部多金屬礦床中的北部。

(4)含黃銅礦磁黃鐵礦石,主要為磁黃鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦,少量礦物除同含白鎢礦黃銅礦黃鐵礦石外,另含鐵閃鋅礦,分布於東部多金屬礦床中部。

(5)鉛鋅礦石,主要為方鉛礦、閃鋅礦,次為黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦,少量輝鉍礦、輝碲鉍礦、碲金礦、硫銻銅銀礦、毒砂、輝銀礦、黝銅礦、白鐵礦、白鎢礦等,分布於東部多金屬礦床的中南部。

(6)褐鐵礦石,分塊狀褐鐵礦石與土狀褐鐵礦石兩種,主要為針鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、次要為黃鉀鐵礬、菱鐵礦、孔雀石、纖鐵礦,少量礦物有多種銅鉛鋅氧化礦物,幾乎覆蓋全礦床。

六、礦石構造及結構

礦石構造有條帶狀、塊狀、浸染狀、細脈狀、星點狀、網狀、角礫狀等,褐鐵礦石還有蜂窩狀、皮殼狀、土狀等;礦石結構分為粒狀、交代溶蝕、固溶體分離、膠狀及再結晶、壓力結構等五組,其中以交代溶蝕結構最為發育。

七、蝕變類型及分帶性

斑巖及其圍巖具有面型蝕變的特點(陳毓川等,1993),以巖體為中心向兩側呈對稱分布,蝕變順序分帶如下:

(花崗閃長斑巖)內蝕變帶:未蝕變中心相(花崗閃長斑巖)

黑雲母—鉀長石化帶(內帶)

伊利石—水白雲母化帶(內帶)

接觸帶:石英—絹雲母化帶(接觸帶)

外接觸帶(次英安斑巖):青磐巖化帶(外帶)

八、成礦階段

礦區成礦主要與燕山期巖漿巖有關(劉姤群等,1985),該期兩次巖漿侵入活動也相應發生了兩次成礦作用,壹次是燕山早期,次英安斑巖相伴隨的成礦作用,形成斑巖型多金屬礦床,主要成礦元素為銅、鉛、鋅、硫、鉍(鎢)以及鎘、鎵、銦、金、銀等元素;另壹次亦是燕山早期,但為晚階段與花崗閃長斑巖相伴隨的成礦作用,形成斑巖型鉬(鎢)礦床,主要成礦元素是鉬、鎢(錫、銅、鉍)及錸、硒、碲等元素。這表明,兩次成礦作用在成礦元素組合上具有差異性和繼承性的特點,由此推斷,區內次英安斑巖和花崗閃長斑巖是深源長江系列花崗巖同源巖漿分異的不同階段侵入產物。可能是深源物質在地殼深部發生部分熔融過程中,受到陸殼的強烈混染而形成的巖漿分異、並經多次活動的結果。

九、多金屬硫化物礦床(體)的巖漿熱液成因特征

1.地質特征(劉姤群等,1985)

如前所述,多金屬硫化物礦體賦存於九曲嶺-大寶山次英安斑巖內及其上下盤接觸帶附近。綜合研究對比表明,盡管各部位礦體的工業儲量不等,但它們的主要礦石類型及主要金屬礦物組合是基本相同的,只不過圍巖蝕變因圍巖性質不同而有所差異。根據該礦床蝕變礦物組合及其空間和時間上的關系,熱液蝕變作用過程大致概況為四個階段:①夕卡巖階段;②鉀質交代作用(黑雲母-鉀長石化)階段;③銅、鉛、鋅礦化階段;④綠泥石-碳酸鹽化階段。因此,由於上述脈動蝕變作用的發生和叠加,形成了壹般斑巖銅礦床的蝕變分帶。

2.成礦元素原生暈分布特征

資料表明,銅(鉍、鉛、銀)暈主要分布於九曲嶺-大寶山次英安斑巖內,其中心略低於東側,並明顯地被大寶山花崗閃長斑巖巖墻所切。

3.黃鐵礦中鈷、鎳、硒、碲的分布特征

通過取自不同產狀礦石中磁鐵礦和黃鐵礦特征元素的化學分析結果表明,黃鐵礦石中鈷、鎳、硒、碲含量及w(Co)/w(Ni)、w(Se)/w(Te)比值上顯示壹般巖漿熱液礦床的特征:黃鐵礦含銅量普遍較高,這是國內外許多斑巖礦常見的現象(王繼華,1981),不同產狀礦石中黃鐵礦(或磁黃鐵礦)的w(Se)/w(Te)比值十分接近;黃鐵礦中w(Co)/w(Ni)比值平均為1.57,表明貧鎳富鈷的特征,這與江西銅廠等斑巖銅礦、湘中和湘南高中溫巖漿熱液型金屬礦床以及國外壹些深成熱液礦床類似,而不同於湘中和湘南壹些沈積和層控型黃鐵礦床和鉛鋅礦床。

4.穩定同位素地球化學特征

(1)硫同位素:金屬硫化物的δ34S值絕大多數變化於-2‰~+2%。之間,反映硫源比較單壹,接近隕石硫特征;不同產狀礦石硫化物的δ34S值十分接近,反映巖漿熱液成礦的特點;主礦體(層)從底層至頂板金屬硫化物的δ34S值無明顯差異,不具有壹般海底火山沈積礦層礦物從底板至頂板因沈積環境改變或海水的影響而使金屬硫化物的δ34S值規律性遞變的特征。***生礦物硫同位素平衡溫度大部分處於180℃~450℃之間。

(2)氧同位素:成礦時溶液δ18OH2O變化於+0.26%0~+7.51%。之間,大體反映了礦液水是來自巖漿水與雨水的混合,表現了壹般斑巖銅礦床的成因特征。

(3)鉛同位素:劉姤群等(1985)對不同產狀礦石分別采集了鉛同位素樣品,經MAT-260型質譜儀測定結果(分析誤差<0.2%)表明,不同產狀礦石鉛同位素組成比較接近(其中206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和207Pb/204Pb三個值的變化範圍小於1.5%),並明顯地不同於泥盆系層控礦床鉛同位素組成。次英安斑巖巖墻和花崗閃長斑巖巖體中礦石鉛同位素組成十分接近,它們的同位素比值可近似地代表巖漿巖結晶時相應的初始鉛同位素比值,並與圍巖中礦石鉛同位素比值相當,反映礦石與巖漿巖在成因上的聯系,區內礦石鉛μ值變化不大(9.48~9.72),反映礦石鉛基本上屬單階段正常鉛,但釷鉛異常性較明顯,ω值變化於37.90~40.17,模式年齡除個別偏低外,多為75~125Ma,與礦區巖漿巖K-Ar同位素年齡和地質依據是基本吻合的。

上述地質和穩定同位素地球化學等方面特征充分證明多金屬硫化物礦床在成因上與次英安斑巖有關,並由巖體中的細脈浸染型、接觸帶附近的夕卡巖型和外帶的似層狀或脈狀型三類礦石組成的斑巖型礦床。其成礦物質來源上,則主要來自深源長江系列次英安斑巖的深源巖漿。

十、礦床成因及成礦模式

目前對礦區內斑巖型鉬(鎢)礦床和夕卡巖型鎢鉬礦床的成因認識是壹致的,屬於巖漿熱液礦床,對鐵礦淋慮成因的看法也無異議(鄧世強,1981;劉姤群等,1985;裴太昌,1986;覃慕陶等,1998);但對多金屬硫化物礦床成因卻長期爭論不休,概括起來基本上有四種觀點:①層控型礦床,②泥盆紀海底火山噴氣礦床,③熱液交代型礦床,④“復控”礦床。

圖4-3 大寶山多金屬礦成礦演化模式圖

1—砂巖;2—頁巖;3—灰巖;4—次英安斑巖;5—花崗閃長斑巖;6—含鎢鉈鐵帽;7—黃鐵礦體;8—菱鐵礦體;9—銅鉛鋅多金屬礦體;10—夕卡巖型鎢(鉬)礦體;11—斑巖鉬礦及邊界;12—硫、鉬礦及邊界;13—含鎢鉍鉬銅石英細脈;14—透閃石化-陽起石化;15—矽化、綠泥石化;16—夕卡巖化;17—鉀長石化

產生分歧的主要癥結在於對大寶山次英安斑巖的不同認識、東崗嶺組上亞組有沒有凝灰巖以及次英安斑巖底板巖層(“金雞組”)的時代及兩者的接觸關系問題。通過本文如前所述,從地質產狀、地球化學特征、礦床特征以及穩定同位素年齡等方面綜合分析,大寶山次英安斑巖和花崗閃長斑巖是同源巖漿分異的不同階段侵入產物,同屬於燕山期,並分別伴隨銅鉛鋅多金屬礦床及鎢鉬礦床的產出。礦區東崗組上亞組中,前人所謂的“凝灰巖”確有存在,但其巖石特征、副礦物組分、Rb/Sr值等,均與區內次英安斑巖接近,蝕變全巖K-Ar同位素年齡值為156.7Ma,由於它僅見於礦區內,綜合上述資料,初步推斷前人所謂的“凝灰巖”可能是次英安斑巖的巖床,而巖舌狀巖枝,或者是同源同期的次火山相脈巖,暫定名為“英安質次火山巖”(劉姤群等,1985)。某些地質學家認為區內東崗嶺組存在同期海底火山噴發凝灰巖,並同區內多金屬礦床成因聯系起來,則顯得依據不足。

大寶山次英安斑巖下盤地層時代及接觸產狀問題:次英安斑巖呈巖墻侵入於泥盆系逆沖於侏羅紀之上的斷裂破碎帶中;西部多金屬帶即為產於斷裂破碎帶中的脈狀礦體,其礦石特征與東部似層狀多金屬礦體相似。侏羅紀砂頁巖,曾采獲香港菊花石化石,經鑒定其時代為下侏羅統。

綜上所述,從大寶山礦床地質地球化學特征,特別是次英安斑巖與銅鉛鋅礦化及花崗閃長斑巖與鎢鉬鉍銅礦化的時空關系、成巖、成礦時代,以及從成礦作用過程中流體包裹體溫壓地球化學來看,該礦床為巖漿熱液成因,其成礦模式分為兩個主要階段(圖4-3)。由銅鉛鋅黃鐵礦、磁黃鐵礦、菱鐵礦等早期形成的硫化礦體,經過長期風化淋濾作用,最後形成褐鐵礦體。主要的銅鉛鋅多金屬礦及鎢鉬礦,均與燕山期同源的次英安斑巖與花崗閃長斑巖具有成因聯系。因此,大寶山礦區礦床成因應屬於“三位壹體”的廣義的斑巖型銅鉬多金屬礦床。

十壹、找礦標誌

(1)有利於熱液交代的碳酸鹽巖層存在。

(2)燕山期的中酸性小斑巖體,呈巖株、巖墻、巖床產出。

(3)新華夏系構造與其他構造交匯部位,最好是與東西向構造交匯部位。礦體常富集於控礦斷裂旁側的褶皺構造中,湘南粵北常謂之“背、向斜加壹刀”。

(4)圍巖蝕變有鉀長石化、夕卡巖化、雲英巖化、絹雲母化、高嶺土化、透閃石-陽起石化以及菱鐵礦化等;

(5)常見有銅、鉬、鉛、鋅等元素原生暈分布,特別是分布在有利構造、巖體、巖性部位最佳;

(6)地表有褐鐵礦鐵帽分布,以含銅、鉛、鋅、鎢、砷較高的蜂窩狀鐵帽指示找礦最為直接。