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德興銅礦田

德興斑巖銅礦田位於樂平-萬年逆沖推覆構造帶的前緣,德興-宜陽構造混雜巖帶中。它由壹系列被韌性剪切系統切割並呈東北方向展布的構造疊加變質巖和蛇綠巖塊組成。屬中元古代張村巖群,巖性為絹雲母千枚巖、粉砂千枚巖、凝灰質千枚巖、變質安山巖玢巖。礦田內北西向排列的傅家塢、銅廠、朱沙紅三個含銅花崗閃長玢巖均位於構造混雜巖帶西北緣內側,在剖面上呈東南至西北疊瓦狀穿插,深部為壹體,表現出受北東向疊瓦狀斷裂和北西向橫向張性斷裂帶控制的特征(圖4-29)。

在TM圖像上,礦田是壹個圖像和色調異常的區域,夾在兩條北東向斷裂之間,被壹個大的橢圓環構造所限制。小環構造及北東向、東西向、北西向、北北東向和南北向線性斷裂發育,與已知或推測的隱伏-半隱伏成礦斑巖大致吻合。?

圖4-29德興斑巖銅礦田地質圖(引自楊明貴等,2004年)

含礦斑巖-花崗閃長斑巖是燕山早期第二階段的產物,與應時閃長斑巖和閃長斑巖共生,形成壹個侵入雜巖體。據觀察研究,巖漿侵位從早到晚的順序為:成礦前閃長斑巖、應時閃長斑巖(192Ma)→成礦期花崗閃長斑巖(172 ~ 157Ma)→應時閃長斑巖→成礦後閃長斑巖。晚期巖脈包括鉀長石花崗巖細粒巖、輝綠巖和煌斑巖。從深部花崗閃長斑巖向斑狀花崗閃長斑巖和應時二長斑巖過渡。根據地球物理資料,它可能與下部大型基巖(上部巖漿房)相連。

三個含礦斑巖以小巖簇的形式產出。銅廠巖體、付家塢巖體和朱砂紅巖體出露面積分別為0.2km2和0.07km2(地表為環狀脈群,在-200 m高程以下合並為巖群),沿295°方向呈珠狀分布。單壹巖體呈巖柱狀,向西北傾斜,與南方的橫向夾角為40° ~ 60°。巖體與張村群變質巖呈侵入接觸,頂部有不規則的柱狀或漏鬥狀隱爆角礫巖。角礫巖由淺變質圍巖和花崗斑巖組成,膠結物也是花崗斑巖。角礫巖呈棱角狀或次棱角狀,直徑5 ~ 10 cm,最大1.5 m .圍巖受到不同程度的接觸熱變質作用,近巖體為角閃石,遠為斑狀千枚巖,熱變質帶寬度壹般為200 ~ 500 m。

含礦花崗閃長斑巖具有斑狀-斑狀構造和塊狀構造。斑狀晶體含量35% ~ 60%,主要由中間長石、角閃石和黑雲母組成,少量鉀長石熔融成圓形應時,粒徑0.5 ~ 5mm;;基質呈微細異形粒狀,主要為長英質。巖石的主要礦物含量:應時18% ~ 22%,斜長石48% ~ 52%,鉀長石14% ~ 16%,投影在國際分類圖上,主要位於花崗閃長巖區,部分位於應時二長閃長巖區。巖石中的副礦物為磁鐵礦-磷灰石-榍石-鋯石組合。

斑巖的巖石化學成分見表4-14,表現出弱酸性和富堿的特征,是壹種分化較好的鈣堿性巖。

表4-14德興銅礦田含礦斑巖化學成分(%)與中國及世界同類巖石的對比

(1)括號內數字為樣品數量,為江西省地質研究院數據;(2)據李彤介紹,1962;(3)根據戴利的說法,1933。

成礦元素的富集系數相對較高。根據測試和對比計算(裴等,1998),銅、鉛、鋅、鉬和銀在花崗閃長斑巖中的富集系數分別為6.27、1.73、0.61和4.11。應時閃長玢巖分別為2.19、3.33、1.53、2.22和14.29。雖然沒有對Au進行系統的對比研究,但其儲量已達到超大規模。

巖石中鍶同位素的初始值為0.7043 ~ 0.7047;巖石中應時斑晶δ18O(SMOW)為+8.17 ‰ ~+9.99 ‰,具有正常花崗巖氧同位素組成特征。長石的鉛同位素測試結果為206 Pb/204 Pb 17.065 ~ 18.080、207 Pb/204 Pb 15.506 ~ 15.640、208pb/204pb38.166 ~ 38。

巖石的總∑REE為60.99×10-6 ~ 122.36×10-6,低於同類巖石的1.5 ~ 4.8倍,∑Ce/∑Y為6.08 ~ 6.96,δ Eu為0.99 ~ 69。

圖4-30銅廠花崗閃長斑巖稀土分布模式(江西省地質研究院)

蝕變與礦化具有多期疊加的特征,並呈現出中心+接觸帶分帶模式。根據蝕變礦物的共生組合及其相互置換和穿插作用,整個蝕變過程可分為三個階段:早期屬於巖漿晚期的殘余氣液蝕變,即自變質階段,其中鉀長石平面K-Ar同位素年齡為157 ~ 152 Ma,有少量浸染狀銅、鉬礦化;中期屬於巖漿期後熱液蝕變,主要蝕變階段為應時-絹雲母-綠泥石化(絹雲母K-Ar同位素年齡為112 Ma)。蝕變中心位於斑巖接觸帶內,呈平面狀向內、向外展布,並在巖漿晚期疊加改造蝕變帶,同時伴有強烈的銅、硫、金礦化。晚期蝕變主要呈線狀分布於巖體及圍巖的淺部,疊加於早期蝕變帶之上,形成次生銅、鉬、鉛、鋅礦化。根據蝕變礦物共生組合的變化、不同蝕變類型的發育強度以及蝕變的原巖巖性,礦田的區域蝕變分帶劃分如下(表4-15)。

表4-15德興銅礦井田區域蝕變分帶

工業礦體主要產於中期蝕變的應時絹雲母化帶,受巖體頂部或頂部附近圍巖網絡狀裂隙系統控制。成礦前後經歷了殘余巖漿氣液期、巖漿期後熱液期和表生期三個階段,其中巖漿期後熱液期為主要階段。在殘余巖漿的氣液相中,僅有輕微的鉀成礦作用和早期浸染狀銅鉬礦化。巖漿期後的熱液成礦期是銅、金的主要成礦期,可分為四個階段:(1)矽酸鹽-氧化物-硫化物階段,主要礦物共生為鉀長石、應時、白雲母-黃鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦和磁鐵礦,主要發育在巖體中的接觸帶或其深部;(2)應時-硫化物階段,主要礦物共生組合為應時、絹雲母-黃鐵礦、黃銅礦和輝鉬礦,它們發育在巖體內外接觸帶的中強蝕變帶中;(3)在硫化物階段,主要礦物共生組合為綠泥石、白雲母-黃鐵礦、黃銅礦和輝鉬礦,廣泛分布於礦田各蝕變帶;(4)在碳酸鹽-硫酸鹽-硫化物階段,主要礦物組合為方解石、硬石膏-黃鐵礦、黃銅礦和輝鉬礦,它們多見於礦床的淺部。表生意義不大,銅在次生富集帶略有富集。

銅礦體產於斑巖體內外的接觸帶,主要產於外帶。巖體的中心是無礦或貧礦核,通常呈管狀。銅品位比較均勻,礦體與圍巖之間沒有明顯的分界,這是由試驗結果和工業指標決定的。主礦體傾角往往小於巖體接觸帶傾角,上盤厚銅品位高,下盤小鉬品位略高。含礦標高從++400米到-800米以下,垂直深度》1200米。三個已探明礦床的礦體形態見表4-16。

表4-16德興斑巖銅礦田礦體賦存狀態

在垂直剖面上,以橫向和縱向分帶為特征,上述蝕變帶常為楔形體(圖4-31)。

勘探資料顯示,德興斑巖銅礦礦化十分集中,主礦體規模巨大、形態規則、品位穩定,礦石含量為0.83% ~ 0.92%。銅廠礦區位於花崗閃長斑巖接觸帶南山-北山礦體中,呈斜楔狀空心圓柱體狀,長1200米,寬300-500米,厚200-600米,傾角30-50°,埋深40-400米,平均含銅量0.454%,儲量近500萬噸。付家塢礦床是壹個完整的中空管狀礦體,長1100米,寬625 ~ 950米。礦體外環弧長2800米,環寬200~500米,傾角25 ~ 46°,埋深0 ~ 410米,平均含銅量為0。5000000005 計算儲量的主要礦體有6個,其中2號礦體最大,長度為1200米,厚度為20 ~ 147米,傾斜深度為800米,傾角為45 ~ 55度,埋深為30 ~ 910米,平均含銅量。

礦石中有90多種礦物,主要是硫化物,其次是矽酸鹽,還有少量的氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、氟化物、碲化物和自然元素。礦石中金屬硫化物含量不高,僅占原生礦重量的4% ~ 5%,以黃鐵礦和黃銅礦為主,其次為輝鉬礦。黃銅礦占原生礦石中銅礦物的90%以上,其他還有黝銅礦、砷銅礦和輝銅礦。次生銅礦物包括斑銅礦、輝銅礦、紫銅礦、藍銅礦、孔雀石和紫銅礦。金主要以獨立礦物存在,以自然金為主,占金礦物的90%,其余金礦物有銀金礦、碲金礦、碲金礦等。脈石礦物通常約占重量的95%,主要是應時、絹雲母、白雲母、伊利石和綠泥石。?

圖4-31德興銅礦田蝕變分帶剖面圖(根據朱迅等,1983)

最發育的礦石結構有異形粒狀結構、半自形粒狀結構、包裹體結構、粒間充填交代結構、裂隙充填交代結構和交代殘留結構。礦石構造以細脈和浸染狀構造為主,其次為細脈和浸染狀構造。礦石類型有細脈浸染型、細脈浸染型和浸染型三種,其中以細脈浸染型為主。

礦田和礦床中成礦元素和指示元素的地球化學暈組分復雜,元素分帶和濃度分帶特征顯著,總體形態與礦化蝕變帶壹致。整個礦田以三個斑巖體的連線為中心,呈西北方向分布的多元素組成的同心環狀異常,在垂直剖面上具有水平分帶、側向分帶和垂直分帶,在三維空間上具有傾斜的鐘形向前分帶。在水平方向上,銅、鉬、金、銀等成礦元素集中在斑巖體和接觸帶附近,鉛、鋅、鈷、鎳、錳、鎢、鉍等元素的異常帶出現在礦體邊緣和外部。縱向上,礦體上方有汞、錳、鉛、鋅、銀等前緣元素異常,礦體附近有銣、鎢、鈷、鎳、鈦等近礦指示元素異常,礦體中有銅、鉬、金、銀等元素濃度異常。值得指出的是,在區域銅鉬高背景區的銅鉬高異常外圍存在壹個環形含銅低值區。礦田銅含量異常為100×10-6 ~ 1000×10-6,其外側為銅含量為46×10-6的負異常帶,寬度為2 ~ 5km,向外平均銅含量為65× 6556。礦田周圍環形負異常的出現可能是圍巖中的銅被循環過程中巖漿侵位加熱的地下水提取的結果,其中壹部分可能已被帶入礦田(圖4-31)。

多年來,壹些單位或學者對礦田的硫同位素、氧同位素和礦物包裹體進行了大量研究,為分析成礦環境、成礦流體來源、特征和演化提供了有價值的信息,現簡述如下:

δ34S測試結果(表4-136江西省地質研究院等單位在銅廠、傅家塢、朱砂紅銅礦、大茅山硫鐵礦采集的硫化物金屬礦物)顯示,各礦區δ34S組成相似,變化範圍為-4.0‰~+3.1‰,絕對值和變化幅度較小。

表4-17德興銅礦田硫同位素組成

朱迅等人在礦田不同蝕變-礦化帶采集了壹批氧同位素樣品,測試結果反映了成礦流體的來源和演化規律:晚期巖漿殘余氣液蝕變成礦期成礦流體的δ18O值為+6.77 ‰ ~+7.44 ‰ SMOW,屬於巖漿水範疇。在巖漿期後熱液成礦的應時-硫化物階段,含礦流體δ18O的值為+4.68 ‰ ~-2.5 ‰ Smow,平均為+1.4 ‰ Smow,明顯低於正常巖漿水的δ18O(+6‰~+9‰Smow)。其中,早期含輝銅礦、黃鐵礦和黃銅礦的應時脈的δ18OH(+4.68‰)高於含黃鐵礦和黃銅礦的應時脈(δ18OH為+2.03 ‰ ~-2.5 ‰)。在應時-絹雲母化帶中,產生絹雲母化蝕變的熱液δ18OH2O為+2.74 ‰ ~+4.67 ‰ SMOW,平均值為++3.74‰。在綠泥石-水雲母-碳酸鹽化帶,產生綠泥石化的水流體δ18OH為+2.5 ‰ ~-2.94 ‰ Smow,平均值為-0.19‰具有加熱雨水的性質(表4-18)。

表4-18德興銅礦田氧同位素組成

註:SMOW標準平均海水,樣品由宜昌礦院測試,數值由朱迅等人引用,1983。

礦田中的礦物包裹體有四種類型,即氣液兩相、氣相、液相含CO2和含子礦物的多相包裹體。其中,多相包裹體分布在接觸帶兩側;液相CO2包裹體主要分布在圍巖礦體中。氣液包裹體大多位於礦床的邊緣和外圍。成礦流體的鹽度呈帶狀分布,其中接觸帶濃度最大,由內向外依次降低。根據李銀清的研究,銅廠礦床中的多相包裹體含KC 1 116% ~ 20%,NaCl 26% ~ 39%,總鹽度42% ~ 59%。氣液包裹體鹽度為9% ~ 23%,氣體包裹體鹽度為1% ~ 21%。應時包裹體成分分析表明,K+和Na+是主要陽離子,其次是Ca2 ++和Mg2++。K+/Na+0.37 ~ 5.53,其中富家塢平均為1.17,銅廠平均為2.44;Ca2+和Mg2+的濃度比K+和Na+低壹個數量級,Ca2+/Mg2+為0.39 ~ 6.42,平均值為0.73。應時包裹體中的陰離子主要是Cl-和F-,其次是

大別-臺灣省走廊成礦帶的四維結構

、HS-等。;Cl-/F- 13.04 ~ 246.08,銅廠平均29.45,付家塢平均70.06。cl-明顯高於F-。CO2含量普遍較高,含有銅、鐵、鉛、鋅、鋁、鎳、鉬、錳和銀等金屬元素,其中銅含量為29× 10-6 ~ 2730× 10-6。因此,礦田中的含礦流體應屬於氯化鈉-KCl-硫酸鈣-硫酸鎂-H2O體系,是壹種富含鹵素、堿和壹定量金屬元素的溶液。根據礦田278個樣品(爆炸法和均化法)的測溫結果,可劃分出四個溫度範圍:(1)晚期巖漿殘余氣液蝕變的成礦期為580 ~ 570℃;(2)中高溫液體的矽酸鹽-氧化物-硫化物階段為390 ~ 280℃;(3)中等溫熱液的應時-硫化物和硫化物階段為280 ~ 210℃;(4)中低溫熱液碳酸鹽-硫酸鹽-硫化物和碳酸鹽-硫酸鹽階段為210 ~ 160℃。主要成礦階段的礦物形成溫度通常由接觸帶向內外兩側降低。

芮宗堯等利用礦田測量的多相包裹體均壹溫度和鹽度數據估算出成礦過程中的均勻瞬時壓力變化為850 ~ 1850 ATM(861×105 ~ 1875×105 Pa)。根據氣體包裹體測試數據,估算其沸騰蒸氣壓為90× 105 ~ 220× 105 Pa。桂林冶金地質研究所對付家塢礦區應時包裹體的研究發現,部分六方包裹體體積占50% ~ 76%,並在555 ~ 540℃均質化為氣相,表明包裹體在成礦早期被沸騰蒸汽捕獲,當時壓力應該很低。同壹晶體中其他包裹體的液相CO2體積百分比為10% ~ 10%。根據H2O-CO2系統CO2含量-均壹溫度-壓力關系普爾托夫圖,成礦壓力為150 ~ 200個大氣壓(152×105 ~ 203×105 Pa)。因此,礦田成礦壓力估算值為100×105 ~ 1800×105 Pa。結合宏觀地質資料分析,300× 105 ~ 1000 Pa的可能性最大。由此推算出成礦深度為1 ~ 3.5 km,為淺-超淺環境。

礦田中,距花崗閃長斑巖稍遠的變質巖裂隙中還發育有大茅山式黃鐵礦脈和冠茅山式含銅黃鐵礦脈,與斑巖銅(鉬-金)礦體處於同壹成礦系統,成因關系密切,可形成完整的成礦模式(圖4-31)。