江西省新干县海原铜多金属矿控矿因素及找矿方向

刘新华

(江西省核工业地质局二六三大队)



江西省新干县海原铜多金属矿控矿因素及找矿方向

刘新华

(江西省核工业地质局二六三大队)

结合海原铜多金属矿地质勘探成果，对矿区地质特征、矿体地质特征进行了详细分析，结果表明：①矿区出露地层有震旦系下统上施组(Z1sh)和下坊组(Z1x)、侏罗系下统林山组(J1L)和第四系(Q)；②岩浆活动较强烈，由加里东期至燕山期均有岩浆活动；③断裂构造走向NE35°～40°，倾向SE(或NW)，倾角55°～75°，主要表现形式为燕山期闪长岩脉、煌斑岩脉及石英脉。在上述分析的基础上对矿区控矿因素及找矿方向进行了讨论，认为海原矿区铜矿化成因应为震旦系老变质岩中Cu、Sn、Ag等丰度值高，后期多期次的岩浆活动，为含矿物质的活化、迁移、富集提供了热驱动条件，断裂构造活动为成矿热液提供了运移通道，随着成矿热液上升至温度、压力及其他物理化学条件发生变化的地段富集成矿，今后该矿区应以寻找石英脉型铜矿化为主。

地质特征控矿因素找矿方向成矿热液铜多金属矿

新干县海原铜多金属矿区位于新干县潭丘乡、城上乡境内，20世纪60年代江西省地矿局开展过1∶20万区域地质矿产调查和1∶5万地质测量、水系重砂取样、土壤化探取样工作，1958年江西省地矿局区测大队在海原地区施工了槽探165 m3，浅井30 m，采取了少量的化学样、重砂样。1972年10月—1974年6月，江西省地矿局九0一大队对海原铜多金属矿开展过地质找矿工作，发现了7条含铜石英脉，圈定了5个Cu或Cu、Pb、Zn原生晕圈，所探明的铜矿化以含铜石英脉型为主。2011—2014年江西省核工业地质局二六三大队在该区开展了1∶1万地质测量、1∶1万土壤化探取样及少量钻探工作，土壤化探取样分析圈定了6个铜异常晕，4个锡异常晕。2012—2014年该矿区共施工了7个钻孔，其中6个钻孔铜矿化品位达工业品位，1个钻孔铜矿化品位达边界品位。前人对该矿区进行了大量的地质勘探工作，但尚未取得突破，原因在于石英脉区铜多金属矿化规模小，厚度不大；钻探深度有限，孔深在350 m以内，深部铜多金属矿化未探明。为进一步指导区内找矿工作，本研究结合该矿区已有的地质工作成果，对区内矿体地质特征、控矿因素以及找矿方向进行探讨。

1　矿区地质概况

1.1地层

矿区内出露地层有震旦系下统上施组(Z1sh)和下坊组(Z1x)、侏罗系下统林山组(J1L)和第四系(Q)(图2)。震旦系下统上施组(Z1sh)和下坊组(Z1X)为一套浅海相复理石建造，经变质作用形成变质砂岩、绢云母千枚岩和片岩。上施组(Z1sh)岩性主要为厚—巨厚层状变余长石石英砂岩、板岩、千枚岩、粉砂质千枚岩，石英、黑云母、石榴石、斜长石等具定向排列。下坊组(Z1X)岩性主要由石榴二云母石英片岩、二云母片岩、白云母片岩组成。侏罗系为一套陆相火山碎屑沉积，主要分布于矿区北侧。林山组(J1L)以砂岩夹炭质页岩、晶屑玻屑凝灰岩为主，属湖相火山碎屑沉积。第四系(Q)则分布于沟谷、低洼处，由坡积、冲积亚黏土、亚砂土及砂卵石层组成。

1.2岩浆岩

矿区岩浆活动较强烈，加里东期至燕山期均有岩浆活动，主要出露于矿区西南角，海原村以西及北东方向的主要岩性为加里东期细粒二云二长花岗岩。矿区内脉岩较发育，主要有细脉状花岗斑岩(γπ)、石英斑岩(λπ)、石英闪长玢岩(δoμ)、花岗闪长斑岩(γδπ)、煌斑岩(χ)及石英脉(q)(图2、图3)。

图1　矿区大地构造

1.3构造

(1)褶皱。区内褶皱受NE向区域构造影响，形成NE向展布的单斜构造。

(2)断裂。海原铜矿区断裂构造受次级区域断裂海原—东门坑断裂构造控制，总体断裂构造走向NE35°～40°，倾向SE(或NW)，倾角55°～75°。主要表现形式为NE走向的石英脉及斑岩脉体(图2)。

1.4变质作用及围岩蚀变

海原铜多金属矿区由于岩浆上侵，围岩遭受挤压，高温烘烤等强变质作用，部分围岩裂隙中发生围岩蚀变现象，形成网状或脉状蚀变岩，部分围岩会形成烘烤带，如在围岩中有石榴石、透辉石等中—高温矿物。由于岩体侵入作用带来的热能和含矿流体分别作用于不同性质的围岩，以及该2种作用强度的差异和叠加，使区内围岩蚀变较复杂。区内主要蚀变类型有云母化(黑云母化和绢云母化)、黄铁矿化、黄铜矿化、绿泥石化、云英岩化、角岩化和硅化等。

图2　海原铜多金属矿区地形概况

图3　片麻状细粒二长花岗岩

2　矿体地质特征

2.1矿体(层)空间分布特征2.1.1石英脉区铜矿化分布特征

2.1.2斑岩区铜矿化分布特征

图4　石英脉区铜矿(化)分布特征

2.2矿石质量

(1)与石英脉有关的铜矿化。矿石矿物成分由黄铜矿、黄铁矿、毒砂、锡石、闪锌矿、方铅矿等组成，氧化带见次生矿物褐铁矿及孔雀石。脉石矿物主要有石英、极少量的碳酸盐和电气石。矿石结构有交叉状结构、骸晶状结构、叶片状结构、自形粒状—他形结构，矿石构造为块状构造和浸染状构造。伴生有益元素有Ag、Sn、S，局部地段w(Sn)0.2%～0.565%、w(Ag)107.4g/t，可达综合利用要求。

图5　斑岩区铜矿(化)分布特征

(2)与花岗斑岩、花岗闪长斑岩有关的铜矿化。矿石矿物成分为黄铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿、方铅矿、黑钨矿等(图6)，脉石矿物有钠长石、碳酸盐、石英、绿泥石等。矿石结构有自形—半自形结构、他形结构、交叉结构及团块状结构。矿石构造主要为细脉浸染状构造，少数为星散状、似条带状构造。伴生有用组分为Pb、Zn、Sn、Ag等。

图6　黄铜矿、磁铁矿、磁黄铁矿镜下照片(光片)

2.3矿石类型

(1)自然类型。根据金属矿物组合，矿石类型为黄铜矿-磁黄铁矿矿石。金属矿物主要为黄铜矿和磁黄铁矿，另有少量磁铁矿、褐铁矿、锡石矿(图7)和黑钨矿。

(2)工业类型。矿石中主要有用元素为Cu、Sn，矿化不均匀，据7个钻孔161件样品分析结果，w(Cu)0.002 3%～3.32%(包含围岩样品)。根据矿石特征将矿区矿石工业类型分为与石英脉有关的铜矿化和与花岗斑岩或花岗闪长斑岩有关的铜矿化2类。

2.4矿体(层)围岩和夹石

区内矿体围岩主要为一套震旦系变质岩系，震旦系下统上施组(Z1sh)岩性为变余长石石英砂岩、板岩、千枚岩、粉砂质千枚岩，震旦系下统下坊组(Z1X)岩性为石榴二云母石英片岩、二云母片岩、片麻岩、白云母片岩。区内围岩蚀变主要有云母化(黑云母化和绢云母化)、黄铁矿化、黄铜矿化、绿泥石化、云英岩化、角岩化和硅化等。

2.5矿床共(伴)生矿产

矿区矿石共生矿有锡矿，部分地段含量可达工业品位；伴生矿有Ag、W(ZK80-1孔-532.43～-533 m处氧化钨含量达4.325%)，可进行综合利用。

2.6同位素测年成果

海原花岗岩体主要为细粒二云二长花岗岩，花岗斑岩主要为白云母化电气石化斜长石花岗斑岩，2种岩石中的锆石含量非常低，且颗粒细小，多为细长柱状，其横断面直径一般为10～20 μm或更小，因此测试方法选择单颗粒锆石LAM-ICP-MS等离子探针U-Pb定年。将花岗(斑)岩岩石样品粉碎至0.1 mm，手工淘洗后在双目镜下挑选锆石颗粒，共挑选了7颗晶形完好的锆石，锆石呈浅黄色，透明—半透明，无包裹体。从每种类型中挑选无包体、无裂隙的锆石颗粒作为分析试样。在0.25 mL的氟塑料容器中用HF-HNO3混合溶液在200±5 ℃的温度范围内进行锆石溶解。使用w(207Pb)/w(235U)混合稀释剂作为测定稀释剂，用LAM-ICP-MS等离子探针质谱仪进行U-Pb同位素测定，所有测得的数据均对质量歧视效应进行校正。海原花岗(斑)岩中锆石的颗粒虽小，但类型较复杂(图8)。

样品分析共选择了7组锆石，年龄测定结果如图9和表1所示。由表1可知：①1#～3#点锆石的w(206Pb)/w(238U)和w(207Pb)/w(235U)均获得了较一致的表面年龄，分别为149.4～152.3 Ma、150.2～152.3 Ma；②1#～3#点锆石的w(206Pb)/w(238U)表面年龄较低，且相差较大，分别为146.9，133.2，123.9 Ma，随着锆石年龄值的降低，锆石由透明状过渡至半透明状，可能是由于锆石形成后，遭受了后期热液蚀变，造成了不同程度放射性成因Pb的丢失而致使年龄偏低；③4#、5#、6#点锆石的表面年龄有可能代表了3次热液活动的时间，而该3次热液活动的事件依次为146.9，133.2 ，123.9 Ma(属燕山期)[2]，其强度也越来越大，因此该3个点锆石的w(207Pb)/w(235U)、w(207Pb)/w(206Pb)的测试数据均不理想，表面年龄无法达到一致；④7#点锆石的w(206Pb)/w(238U)、w(207Pb)/w(235U)也获得了较一致的表面年龄，其表面年龄的加权平均值为420±6 Ma(属加里东期)[2]，据此可确定海原村以西及以北的花岗岩应属加里东期。

2.7磁法测量、电磁测深、激电中梯测量及钻探验证成果

(1)通过磁法测量及电磁测深等物探工作，基本查明了海原铜多金属矿区北东部及东部隐伏花岗(斑)岩体的分布及埋深，地表零星分布的花岗斑岩脉在其深部是一个整体。

图9　海原花岗(斑)岩体单颗粒锆石U-Pb 同位素测定结果的谐和图

(2)通过激电中梯测量大致查明了海原铜多金属矿区北东部有隐伏断裂构造分布。

(3)经钻探验证，证实物探各种方法推测结论的正确性，钻孔内-288.23～-296.87 m、-327.91～-335.58 m及-413.40～-419.73 m有花岗斑岩的侵入。-975.84 m以下为黑云母花岗岩。钻孔中在-333.08～-334.18 m处的花岗斑岩的硅化破碎带中见团块状铜矿化，铜平均品位1.636%；但深部花岗岩中未有Cu多金属矿化显示，取样分析结果表明，Cu铜品位仅为0.003 8%,说明铜矿化与硅质脉关系密切。

表1　海原花岗(斑)岩体单颗粒锆石U-Pb同位素测定结果

3　控矿因素及找矿方向

3.1控矿因素

(1)地层。区内铜多金属矿化主要产于震旦系下统上施组(Z1sh)和下坊组(Z1X)地层内的石英脉中。区内地层中成矿金属丰度值较高，应为铜多金属矿成矿母岩，后期岩浆热液活动使地层中的成矿元素活化，沿断裂裂隙运移至有利的地球物理化学场所富集成矿。ZK7-1所见的铜矿化以及石英脉型矿化区的铜矿化均属该类型(图10)。

(2)岩浆岩。区域内岩浆活动较强烈，从晋宁期基性、超基性岩，到加里东期二长花岗岩，海西期中—基性花岗岩，燕山期酸性花岗岩及次火山岩，发育一系列花岗斑岩、石英斑岩、花岗闪长斑岩、石英闪长玢岩、煌斑岩等脉岩。多期多次的岩浆活动既带来了矿源物质(依据同位素测年结果推测至少有4次)，又为铜多金属活化、迁移、富集提供了活化热液。区内主要蚀变类型有云母化(黑云母化和绢云母化)、黄铁矿化、黄铜矿化、绿泥石化、云英岩化、角岩化和硅化等，围岩中有石榴石，透辉石等中—高温矿物。该类现象也反映出岩体侵入作用带来的热能和含矿流体分别作用于不同性质的围岩，以及该2种作用强度的差异和叠加，使区内围岩蚀变种类较多且复杂。

(3)断裂构造。区内断裂构造发育，形成了一系列NE向断裂构造带，以石英脉或花岗斑岩脉的形式出露于地表，矿化也多发生于该类部位，可见该类断裂为矿区的容岩、容矿构造。该类断裂构造的活动，为成矿热液提供了运移通道和富集场所。

图10　新干海原铜多金属矿7#勘探线剖面

3.2找矿方向

根据新干海原铜多金属矿(化)体的产出特征，区内铜矿化成因应为震旦系下统上施组(Z1sh)和下坊组(Z1X)老变质岩中Cu、Sn、Ag等丰度值较高，为元素背景值的数倍至十几倍，后期多期次的岩浆活动(主要是燕山期的3次岩浆活动)为含矿物质的活化、迁移、富集提供了热驱动条件，断裂构造活动为成矿热液提供了运移通道，随着成矿热液上升至温度、压力及其他物理化学条件发生变化的地段富集成矿[3]。区内矿化赋存于石英脉中。区内寻找斑岩型铜矿化的可能性较小，矿区找矿方向仍以寻找石英脉型铜矿化为主。斑岩区铜矿化虽富集较好，但与岩体中后期硅化破碎带中的石英脉有密切关系。

4　结　语

在海原铜多金属矿区实地调查的基础上，结合区内已有的地质工作成果，对矿区地层、岩浆岩及断裂构造的分布情况进行了详细分析，在此基础上分别从地层、岩浆岩、断裂构造等方面对区内控矿因素进行了讨论，认为该矿区找矿方向应以寻找石英脉型铜矿化为主。

[1]晏宗根，黄明光，胡龙华.音频大地电磁测深在海原铜多金属矿的找矿实践[J].现代矿业，2016(5)：102-105.

[2]江西省地质矿产局.江西省区域地质志[M].北京：地质出版社，1984.

[3]袁见齐，朱上庆，翟裕生.矿床学[M].北京：地质出版社，1985.

Ore-controlling Factors and Prospecting Direction of Haiyuan Cu-polymetallic Deposit in Xingan County,Jiangxi Province

Liu Xinhua

(263 Brigade of the Jiangxi Nuclear Industry Geological Bureau)

Combing with the geological prospecting results of Haiyuan Cu-polymetallic mining area,the geological characteristics of the mining area and ore-bodies area analyzed in detail,the results show that:①the strata of the mining area are Shangshi group (Z1sh) and Xiafang group (Z1x) of lower Sinian, Linshan group (J1L) of lower Jurassic and Quaternary (Q);②the Magmatic activity is strong in the mining area, which is spanning from Caledonian to Yanshanian;③the fracture structure towards to NE35°～40°,tend to SE-direction(or NW-direction),the main form of fractures are Yanshanian diorite vein,bright spot dike and quartz veins.Based on the above analysis results,the ore-controlling factors and prospecting direction of Haiyuan Cu-pollymetallic mining area are discussed in depth, the Cu mineralization genesis of Haiyuan mining area can be explained that the contents of Cu、Sn、Ag of the Sinian system old metamorphic rock,the thermal driving conditions of the activation,migration and enrichment of ore-bearing materials are provided by the multiphase magmatism of the late period,the migration pathway of the ore-forming hydrothermal is provided by the activities of the fracture structure,enrichment mineralization the ore-forming hydrothermal is conducted under the conditions of the ore-forming hydrothermal rising to the parts which the temperature,pressure and other physical and chemical conditions are changed,the quartz vein type Cu mineralization is the main prospecting target in the mining area.

Geological characteristics, Ore-controlling factors, Prospecting direction, Ore-forming hydrothermal, Cu-polymetallic deposit

2016-05-27)

刘新华(1964—)，男，高级工程师，331307 江西省新干县683信箱。