湖北大冶铜山口地区铜钼矿成矿规律研究及找矿预测.pdf

2023年8月上 世界有色金属 169湖北大冶铜山口地区铜钼矿成矿规律研究及找矿预测李洪，宋玉龙，李柏村，金华，陈文（湖北省地质局第一地质大队，湖北 大冶 4 3 5 1 0 0）摘 要：铜山口铜钼矿床位于长江中下游铜铁金成矿带鄂东南矿集区西南部，是一个典型的矽卡岩-斑岩型铜钼多金属矿床。矿区内矿体主要可分为矽卡岩型矿体、斑岩型矿体两大类，其中主要以产于中下三叠统嘉陵江组碳酸盐岩与花岗闪长斑岩岩株体接触部位的矽卡岩型矿体为主，次为产于岩体内部裂隙的斑岩型矿体。近年来的勘查工作成果表明，整个矿床空间上从浅部到深部存在铜铜钼钨钼的分带性变化趋势。本文拟通过总结矿床的成矿规律，建立找矿模型，开展矿区边深部找矿预测。关键词：铜山口；矽卡岩-斑岩型；铜钼矿床；分带性；成矿规律；找矿模型；找矿预测。中图分类号：P 6 1 8.6 5 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 2-5 0 6 5（2 0 2 3）1 5-0 1 6 9-3Research on the Metallogenic Law and Prospecting Prediction of Copper Molybdenum Deposits in the Tongshankou Area of Daye,Hubei ProvinceLIHong,SONGYu-long,LIBai-cun,JINHua,CHENWen(F i r s t G e o l o g i c a l B r i g a d e o f Hu b e i P r o v i n c i a l G e o l o g i c a l B u r e a u,D a y e 4 3 5 1 0 0,Hu b e i)Abstract:T h e T o n g s h a n k o u d e p o s i t i s a t y p i c a l s k a r n-p o r p h y r y C u (Mo)d e p o s i t i n s o u t h w e s t o f t h e E d o n g n a n d i s t r i c t.Or e b o d i e s c a n b e d i v i d e d i n t o t w o c a t e g o r i e s:s k a r n o r e s a n d p o r p h y r y o r e b o d i e s,t h e s k a r n o r e b o d i e s a r e ma i n l y p r o d u c e d i n t h e c o n t a c t p a r t o f t h e c a r b o n a t e r o c k o f T r i a s s i c J i a l i n g j i a n g F o r ma t i o n a n d t h e g r a n o d i o r i t e p o r p h y r y r o c k ,p o r p h y r y t y p e o r e s a r e p r o d u c e d i n t h e i n t e r n a l f i s s u r e s o f r o c k ma s s e s.T h e r e s u l t s o f e x p l o r a t i o n w o r k r e c e n t l y h a v e s h o w n t h a t t h e mi n e r a l i z a t i o n c h a n g e s l i k e c o p p e r c o p p e r-mo l y b d e n u m t u n g s t e n-mo l y b d e n u m f r o m t h e s h a l l o w t o t h e d e p t h.T h i s a r t i c l e i n t e n d s t o e s t a b l i s h a p r o s p e c t i n g mo d e l b y s u mma r i z i n g t h e me t a l l o g e n i c l a w s o f t h e o r e d e p o s i t s,e s t a b l i s h t h e p r o s p e c t i n g mo d e l,a n d c a r r y o u t p r o s p e c t i n g p r e d i c t i o n s i n t h i s a r e a.Keywords:T o n g s h a n k o u；s k a r n-p o r p h y r y t y p e；c o p p e r-mo l y b d e n u m d e p o s i t；z o n i n g；me t a l l o g e n i c r e g u l a r i t y；p r o s p e c t i n g mo d e l；p r o s p e c t i n g p r e d i c t i o n.收稿日期：2 0 2 3-0 5作者简介：李洪，生于1 9 7 7 年，男，工程师，从事地质勘查、成矿预测工作。通讯作者：宋玉龙，生于1 9 8 8 年，男，工程师，金属矿产勘查专业，主要从事地质找矿及成矿规律、成矿预测工作。矿规律、成矿预测工作。长江中下游地区是我国重要的铁铜成矿带之一，鄂东南矿集区是其重要组成部分，区内矿床以铁、铜为优势矿种，还发育有大型的金、钨、钼等矿床。矿床类型主要为矽卡岩型和矽卡岩-斑岩复合型1,2,3。铜山口位于鄂东南矿集区西南部，是一个大型的矽卡岩-斑岩型通钼多金属矿床，该矿床的形成主要与早白垩世铜山口花岗闪长斑岩和三叠系下统大冶组、嘉陵江组碳酸盐岩有关，在斑岩体与大冶组、嘉陵江组碳酸岩接触带附近发育典型的矽卡岩型铜铂钨矿化，在斑岩体内部发育典型的斑岩型铜钼矿化4。矿床已发现的矿体主要为矽卡岩型，次为斑岩型。至上世纪50年代以来，湖北省地质局第一地质大队、湖北省地质调查院、湖北省地质局物探大队先后在本地区开展了大量的地质找矿工作，随着深部地质找矿工作的推进，发现铜山口矿床至上而下存在成矿元素具有一定分带性的变化特征。前人在该地区以往地质勘查工作目前只局限于-500m以上的深度，本文通过总结矿床成矿规律，开展矿区边深部的找矿预测，圈定有利的找矿靶区，推动铜山口矿区的边深部找矿工作。1 区域地质概况铜山口矿区位于灵乡侵入体东南外侧，殷祖岩体西北外侧，殷祖复式背斜北翼。区内地层发育比较齐全，除缺失中、下泥盆统及上侏罗统外，其余均有出露。区内构造复杂，褶皱以殷祖复背斜褶皱系为主，伴随有东西向及北东向、北西向和北北东向断层，构造具多次活动的特点。区内断裂发育，主要大断裂有北西西-近东西向断裂（双港口断裂带等）、北北东断裂（姜桥断裂带等）。区内燕山期中酸性侵入岩分布广泛，出露有殷祖杂岩体、灵乡杂岩体、阳新杂岩体以及铜山口、龙角山等多个小岩体（群）。矿区附近已发现的有多处铜金钨钼多金属矿床点，主要为铜山口铜钼矿床、龙角山铜钨矿床、张海金矿床、胡家湾钨钼矿床等，这些矿床点均与燕山期中酸性侵入岩有关。2 矿床地质特征图1铜山口地区找矿预测地质简图世界有色金属2023年8月上170铜山口矿区位于灵乡侵入体东南外侧，殷祖复式背斜北翼，铜山口-龙角山铜钼钨矿田的西端，铜山口花岗闪长斑岩体南缘，成矿条件较为有利。铜山口铜矿为一大型斑岩-矽卡岩型复合型铜钼矿床，铜山口矿区西南侧殷祖岩体北缘接触带发育有胡家湾小型矽卡岩型钨钼矿（图1）。2.1 铜山口铜钼矿铜山口铜钼矿一个大型斑岩-矽卡岩型复合型铜钼矿床，矿体主要赋存于花岗闪长斑岩与三叠系中-下统碳酸盐岩的接触带上。矿体的形态、产状、规模严格受接触带控制。矿床由规模不等，形态各异、产状多变的、号矿体组成。其中、号为主矿体，矿体赋存标高140.37米至-700米。号矿体规模最大，占全区总储量的60%。其形态完全受花岗闪长斑岩岩株与碳酸盐岩地层的接触带控制，地表呈椭圆环带状，因东部为火成岩阻隔，将圆环切开缺口，立体形态似一向南东倾斜的“花瓶”；矿体随接触带弯曲，局部呈S形，其产状较陡，倾向南东，倾角50 80，厚10m40m，最厚达100m，斜深300m600m。矿体上部较厚，向深部厚度变小，但深至700m仍未尖灭。号矿体浅部产于三叠系中-下统嘉陵江组与三叠系下统大冶组灰岩层间裂隙构造带附近，为层间盲矿体。由上下两层组成，以下层为主，上层断续出现，在岩体东、北、西三面与号矿体相连。2.2 胡家湾钨钼矿胡家湾钨钼矿是分布在铜山口矿区西南角的一个小型矽卡岩型钨钼矿，位于殷祖岩体石英闪长岩与二叠系栖霞组碳酸盐地层接触带上。矿体主要赋存在矿区浅部的石榴子石矽卡岩内，为一捕掳体悬浮在殷祖岩体石英闪长岩中。矿体地表出露呈长条状，走向近东西向，总体南倾，呈楔形向下延深最大约50米后尖灭，矿体东部边缘稍有分叉现象，矿体赋存标高30-90米。围岩蚀变从岩体至围岩依次发育钾化、绢英岩化、矽卡岩化、大理岩化，其中矽卡岩化与成矿关系极为密切。3 成矿规律及找矿思路3.1 矿床成矿规律总结（1）地层与成矿。根据铜山口地区主要分布地层采集样品结果统计5，可以看出Au、Ag在石炭系及志留系地层中含量高于地壳丰度，Pb、Zn在志留系地层中含量高于地壳丰度，W、Mo在所有地层中略高于地壳丰度。其它元素在各地层中均低于地壳丰度。总体来说各元素在本区平均含量低于地壳丰度或与之相当，因此基本上可以认为地层为区内成矿提供矿源的可能性不大。铜山口铜钼矿、胡家湾钨矿主要是产于岩体与碳酸盐岩地层接触带，碳酸盐岩在与燕山期中酸性侵入岩接触易发生接触交代作用，随着物理化学条件变化，成矿元素易在接触带及部分地层层间滑脱有利构造部位富集成矿。（2）构造与成矿。区内褶皱及断裂为主要的控岩构造。区内主要的褶皱构造为铜矿山倾伏背斜，位于天台山倒转向斜的轴部偏北翼。铜山口岩体主要受洋塘山天台寺倒转向斜轴部与东西向F1断裂和北东向F2断裂联合控制。胡家湾钨矿主要产于殷祖岩体与二叠系栖霞组灰岩接触带，殷祖岩体主要受区域上殷祖复背斜控制。区内碳酸盐岩地层与燕山期中酸性侵入岩的接触带构造是重要的控矿构造，矿体主要产于接触带上，接触带的产状也制约了矿体的规模，陡立的接触带一般矿体都很薄，而相对平缓或者呈台阶式的接触带，矿体多为厚层状。次为大理岩层间和层内的层间滑脱构造，滑脱带中充填了后期的岩浆岩及与岩浆岩有关的铜多金属矿，为矿区重要的容矿构造。此外，岩体及围岩内部张性裂隙也是区内较好的赋存空间，铜山口号矿体就产于岩体内部裂隙中。（3）岩浆岩与成矿。区内主要分布有铜山口岩体和殷祖岩体。铜山口岩体是铜山口铜钼矿的成矿母岩，殷祖岩体为一个大杂岩体，在殷祖岩体与围岩接触带已发现有胡家湾钨矿、马岭芦钨矿等多个钨矿床点。区内燕山期侵入岩是成矿物质的直接来源。区内多期次的岩浆侵入活动，导致了区内成矿具有多期次叠加的特点6,9。此外，岩体冷却后期发育的大量内部裂隙，也是后期含矿热液的充填运移的有利成矿条件，形成了斑岩型的矿化。（4）围岩蚀变与成矿。围岩蚀变的种类：区内主要发育接触变质作用及热液蚀变作用。接触交代变质作用发生在岩浆岩与碳酸盐岩接触带，经气化热液的作用，发生以渗滤扩散两种方式的接触交代变质作用，形成以矽卡岩为主的高温接触交代变质岩系，构成不同形态、规模及类型的矽卡岩体，其中透辉石矽卡岩与铜矿化有关，石榴石矽卡岩与钨矿化有关。热液蚀变是一种伴随成矿作用全过程的交代蚀变作用，区内围绕铜山口岩株体，热液蚀变具有明显面型分布，从内到外，从下向上，依次为新鲜花岗闪长斑岩钾化带钾硅化带绢云母化硅化带矽卡岩带矽卡岩化大理岩带蛇纹石、绿泥石化大理岩带大理岩、白云岩。热液蚀变分带与矿化分带：各种蚀变类型均以岩体为中心，环绕岩体分布，且各蚀变类型在空间上有不同程度的叠加。胡家湾钨钼矿与铜山口矿床水平分带性明显，大致可划分为钾硅酸盐化带绢英岩化带内矽卡岩带外矽卡岩化带大理岩化带，各种蚀变类型均以岩体为中心，环绕岩体分布，且各蚀变类型在空间上有不同程度的叠加，且不同蚀变带有着不同的矿化特点。3.2 找矿突破思路总结（1）已知矿体深部沿倾向延伸具有极好的找矿前景。铜山口花岗闪长斑岩体是往南东方向倾伏的，岩体东南深部倾角变缓，呈北西-南东向的一椭圆形。根据 湖北大冶铜山口地区铜多金属矿勘查 成果，矿区外围ZK0801孔终孔深度1001.03米，该孔在孔深900左右揭露了花岗闪长斑岩与碳酸盐岩地层接触带，接触带见三层铜矿（化），一层钨矿，累计见矿厚度7.79米，深部岩体与大理岩接触带发育矽卡岩型铜钼钨矿化，指示铜山口花岗闪长斑岩体向南东向深部倾向延伸稳定。前人勘查的矿体大都在-600米以上，在-2000米以上还存在巨大的找矿空间。近年来，鄂东南矿集区围绕铜绿山、鸡冠咀、桃花咀、龙角山、石头咀等老矿区边深部取得了重要的找矿成果12，将部分矿区勘查深度推进至-1700米。已有的勘查经验表明，矿区边深部仍具有很大的找矿潜力和探索空间。（2）铜山口深部矿化类型发生变化，深部应注意寻找深部矽卡岩型钨钼矿。总结区域规律，鄂东南已发现的付家山、马岭山、阮宜湾及本区胡家湾、铜山口深部钨钼矿成矿特征与南岭钨矿带上的钨矿床基本类似。前人研究表明，本区基底与南岭钨矿带基底均为江南式基底，具有形成类似矽2023年8月上 世界有色金属 171卡岩型钨矿的成矿地质条件9。结合本区铜山口深部钨矿的发现，殷祖岩体周边发现多个钨矿床点，这些信息指示该地区钨矿的找矿前景是很好的，应引起重视。4 找矿预测及找矿模型4.1 找矿预测4.1.1 已知矿床深部预测铜山口矿区深部找矿靶区（A1）：前人在铜山口南东侧圈定了G5-重力异常，认为该异常为铜山口岩体向南东稳定侧伏的的深度可达-1000米，19线在铜山口矿区外深部揭露了接触带产出的铜钼钨矿体，说明铜山口接触带沿倾向向深部延伸稳定（图2）。号矿体深部沿倾向深度控制程度不足，今后可按照就矿追矿的思路，追索控制铜山口沿倾向延伸部分。深部接触带矿体向下延伸稳定，矿化从上而下呈现铜铜钼钼钨分带性特征，表现出岩体深部成矿温度递增变化特征，因此越往深部更应重视寻找能在相对高温场形成的钨钼矿。铜山口深部接触带在局部较为平缓或呈“”字形时，接触带石榴子石矽卡岩厚度明显增大，局部可达40-60米，钨明显更加富集，矿体厚度也有增大趋势。深部钨矿体的产出特征与付家山钨钼矿的蚀变矿化特征基本类似，铜山口目前发现的矿体仅停留在标高-500米以上，围岩主要为三叠系地层，深部的石炭系-二叠系碳酸盐岩地层与岩体接触带目前还未见，因此深部-500米以下存在第二找矿空间，深部寻找矽卡岩型钨钼矿具有极好的找矿前景。图2铜山口23线-19线矿体联合剖面及深部预测图1-第四系；2-三叠系嘉陵江组白云岩、灰岩；3-三叠系大冶组灰岩；4-二叠系栖霞组灰岩；5-花岗闪长斑岩；6-石英二长闪长岩；7-断层；8-铜矿体及编号；9-钼（钨）矿体；1 0-矿权界限；1 1-钻孔编号；1 2-深部预测矿体4.1.2 已知矿床外围找矿预测胡家湾钨钼找矿靶区（B1）：铜山口铜钼矿床西南侧殷祖岩体北缘接触带上发育胡家湾钨矿，胡家湾钨钼矿产于殷祖岩体与二叠系碳酸盐地层接触带上，本区该主接触带较为发育，可在该矿区两侧进行探索。观音窝钨钼找矿靶区（C1）：铜山口矿区南东侧观音窝二叠系栖霞组灰岩地层区还发育铁帽，该铁帽为一硫化物型铁帽，产于二叠系栖霞组灰岩层间及花岗闪长斑岩脉与灰岩的接触带上。指示观音窝背斜核部碳酸盐岩地层区存在热液活动，该地区深部是否存在与铜山口岩体类似的成矿中酸性隐伏小岩体也值得进一步探索。4.2 找矿地质模型燕山期中酸性岩浆沿着深大断裂上侵，早期岩浆气液向1湖北省地质局综合研究队.铜山口矿区岩浆岩杂岩体特征及其与成矿关系R.1964.2舒全安，陈培良，程建荣.鄂东铁铜矿产地质M.北京:冶金工业出版社，1992，1-530.3吕新彪，姚书振，林新多 湖北大冶铜山口矽卡岩-斑岩复合型铜(钼)矿床地质特征和成矿机制 J.地球科学中国地质大学学报，1992，172-180.4方可栋，1994.铜山口铜矿床成岩成矿演化机理探讨.地质与勘探,22(5)：7-13.5魏克涛，刘冬勤，李喆明，等.湖北省大冶市铜山口铜矿接替资源勘查报告R.2015.6谢桂青，李瑞玲，蒋国豪，等鄂东南地区晚中生代侵入岩的地球化学和成因及对岩石圈减薄时限的制约 J 岩石学报，2008，24(8)：1703-17177刘坤，王敏芳，张旭波，等.鄂东南矿集区铜山口斑岩矿床成矿流体特征研究.中国地球科学联合学术年会.2015.8赵新福，李建威，马昌前，2006.鄂东南铁铜矿集区铜山口铜(钼)矿床40Ar/39Ar年代学及对区域成矿作用的指示.地质学报，80(6)：849-862.9周涛发，范裕，王世伟，等.2017.长江中下游成矿带成矿规律和成矿模式.岩石学报，33(11)：3353-3372.10梁学堂，全浩理，马玄龙，等 湖北大冶铜山口地区地球物理深部找矿模式 物探与化探，2012，36(4)：697-70411 刘坤，王敏芳，李喆明，等.鄂东南矿集区铜山口侵入体地球化学特征及其成因研究.资源环境与工程，25-33.2016.12 纪云昊.鄂东矿集区付家山-龙角山矽卡岩W-Cu矿成矿机制研究.硕士毕业论文.2020.岩体顶部聚集，促进广泛的充填交代作用9。与碳酸盐岩地层或捕掳体接触带发生矽卡岩化、大理岩化，形成矽卡岩型铜钨钼矿化，岩体内部局部聚集形成斑岩型细脉浸染状铜钼矿化11（图3）。矿化类型随着热液温度的降低发生变化，早期成矿温度较高，发育硅化、钾长石化、透辉石石榴子石矽卡岩化等高温蚀变，在接触带矽卡岩带，随着成矿热液向上运移形成深部钨钼矿到浅部铜钼矿的矿化特点，在岩体内部钾硅酸盐化带内细脉浸染状斑岩型铜钼矿化，后期随着温度降低及大气降水的加入，岩浆水与表生循环水混合作用，相应出现绢云母化、绿泥石化、黄铁矿化等低温蚀变，形成细脉状、浸染状、团块状硫铁矿化、黄铜矿化等。图3铜山口地区找矿模型图1-三叠系嘉陵江组；2-三叠系大冶组；3-二叠系；4-石炭系；5-花岗闪长斑岩；6-石英二长斑岩；7-石英闪长岩；8 矽卡岩；9-大理岩；1 0-断层；1 1-矿体，1 2-岩浆上侵方向