试论我国长江中下游块状硫化物矿床成因——以武山矿床为例

房洪峰

（矽比科〈上海〉矿业有限公司 中国 上海 200051）

1 区域地质背景

长江中下游断裂坳陷带位于江南背斜雪峰期褶皱带和皖南加里东地槽褶皱带以北，武当-大别雪峰期褶皱带以南。西起武汉、大冶，向东经九江、安庆、铜陵，直至南京、镇江一带，全长大约600 余公里。

长江中下游坳陷带发育了厚度达万余米的震旦系到三叠系的地层，仅有局部的沉积间断，反映了该坳陷带长期稳定的沉降史。 海西-印支期，有上地幔物质喷出成为下石炭统海相火山岩，同时火山沉积铜、铁矿床形成。 燕山期，岩浆侵入和火山活动更为频繁。 火山岩盆地沿断裂带发育，形成一系列的中酸性侵入体，一系列铁铜矿床随之产生，并使海西-印支形成的火山沉积矿床受到不同程度的叠加和改造[1-2]。

2 矿床地质特征

江西瑞昌武山矿区位于下扬子断裂坳陷带中部向南弧形突出的部位。褶皱构造呈东西向。地层出露完整，自北向南依次分布有志留系上统下家桥组、西坑组，泥盆系上统五通组，石炭系中统黄龙组，二叠系下统栖霞组、茅口组，上统龙潭组、长兴组，三叠系下统大冶组和中统嘉陵江组。

矿区内，侵入岩主要有燕山期花岗岩闪长斑岩。 武山铜矿花岗质岩体含有韵律环带明显的岩浆锆石, 早期锆石年龄145 ±3.9Ma[3]，呈岩株状产出，面积约0.5 平方公里，平面为椭圆形。

按照矿体产出的空间位置和形成条件，本矿可以分为两个矿带（如图1 所示）。

北矿带产于中石炭统黄龙组地层中，自下而上有三个矿体，均呈层状、似层状，与地层产状完全一致。 原生矿石矿物主要为黄铁矿、胶黄铁矿、白铁矿、方铅矿和闪锌矿等，蚀变改造微弱。

南矿带受闪长花岗岩体所控制，矿体完全分布在椭圆形岩体周围的环形矽卡岩带内，形态很不规则，矿石中除了黄铁矿、黄铜矿和磁铁矿等金属矿物外，还常见到矽卡岩矿物，且普遍含钨、锡、铀、钒等元素，而它们在北矿带却贫乏[3-4]。

3 矿床火山沉积证据

矿床具有一定的层位，下石炭统地层为碎屑岩相，中石炭统黄龙组地层为碳酸盐建造。 武山北矿带以中下石炭统地层作为层状矿床的围岩[5]。

图1

矿体呈层状、似层状，顺着围岩层理，稳定地产于上述地层中，且矿体随地层的褶皱而褶皱。

矿石常具有顺层条带状构造。 矿石结构常具有反映同生沉积特征的显微球粒状、同心环带结构。 矿石一般晶体不甚发育，晶粒十分细小，缺乏热液蚀变现象；与化学性质不活泼的岩石呈多次互层。 此外韵律层理和显微球粒结构也十分发育。

武山矿区北矿带与含铜黄铁矿关系密切的高岭土岩层已证实母岩为中石炭统海底喷发形成的火山岩和次火山岩，界于含铜黄铁矿与五通砂岩之间。

4 关于海相沉积的分析

海西-印支期， 长江中下游断裂坳陷带地壳活动性比较大， 上古生代和三叠纪地层的总厚度往往超过了2000-3000米，有些地方甚至超过了5000 米。 特别是中石炭世，地壳剧烈沉降沉积了巨厚的碳酸盐岩[1，2，5]。

近些年来人们对块状硫化物，尤其是现代海底热液矿床的研究，有助于验证、深化和拓展传统的块状硫化物理论[6]。现代海洋中Fe、Mn、Cu、Pb、Zn 等金属的富集，主要与海底火山活动有关；海底火山沉积作用完全可以形成规模巨大的矿床；在海底火山活动更为强烈的燕山期，海相火山沉积成矿作用是十分重要的。

5 热液叠加改造

事实上只认识火山沉积作用还是不够的，大多数的矿床都在后期受到了不同程度的热液叠加改造作用[4]。

后期热液对矿床的叠加改造主要体现在如下的几个方面：矿石物理性质的改变，包括重结晶、变形和破碎等；矿物相的转化；物质组分的重组；热液叠加和活化转移。

1）矿石物质性质的改变：早期沉积作用形成的层状胶黄铁矿随着重结晶作用的增强，逐渐减少，取而代之的是变斑状的粗晶黄铁矿的出现[7]。

2）矿物相的转变：黄铁矿在一定的温度和硫活度下，挥发出S2，转化为磁黄铁矿。

3）活化转移的观点：成矿物质由岩浆侵入热液带来，在一定的物理、化学条件下，发生水岩作用或者直接沉淀充填成矿。

a）在层状的含铜黄铁矿床Au、Ag、Se、Te 等微量元素较高[4]，这正好与国内外黄铁矿型铜矿的热点一致；

b）δS34都比较集中、正值，而距离零线不远[8]，与世界上一般黄铁矿型铜矿的特征相类似。

6 小结

1）深大断裂发育，有利于海西期火山沉积活动以及成矿作用的进行；

2）从志留纪到中石炭世的厚层碎屑岩沉积以及三叠世的碳酸盐岩沉积说明了本区域地壳一直处于连续下降的阶段，为火山沉积活动提供了有利的场所；

3）矿体层状产出、矿石矿物的条带状构造、显微球粒结构以及同心环带等沉积成因典型结构的发育都为海相沉积成因说提供了有利的证据；

4）燕山期岩浆侵入体对先期形成的层状矿体进行了叠加改造，使得成矿物质活化转移并富集；

5）多数的矿床都在后期受到了不同程度热液叠加改造作用，证据包括局部残留的胶状黄铁矿细小颗粒，重结晶增大的黄铁矿颗粒等。

［1］毛景文，等.长江中下游地区铜金（钼）矿Re-Os 年龄测定及其对成矿作用的指示[J].地质学报，2004，78（1）：121-131.

［2］顾连兴，徐克勤.论长江中、下游中石炭世海底块状硫化物矿床[J].地质学报，1986，2：176-189.

［3］丁昕，蒋少涌，倪培，等.江西武山和永平铜矿含矿花岗质岩体锆石SIMS U-Pb 年代学[J].高校地质学报，2005，11（3）：383-389.

［4］崔彬，杨明银，詹朝阳.武山铜矿北矿带黄铁矿的成因矿物学研究[J].地质与勘探，2002，38（5）：44-48.

［5］徐克勤，朱金初.我国东南部几个断裂坳陷带中沉积（或火山沉积）热液叠加类铜矿床成因的探讨[J].福建地质，1978，50（4）：1-68.

［6］Peter M. Herzig, Mark D. Hannington. Polymetallic massive sulfides at the modem seafloor a review[J].ore geology reviews，1995，10（2）：95-115.

［7］顾连兴，等.硫化物矿石若干结构及相关成矿理论研究进展[J].自然科学进展，2002，12（2）：146-159.

［8］崔彬.江西九江瑞昌地区花岗岩类的演化及其控矿作用[J].现代地质，1993，7（3）：337-345.