Question

矿床的基本特征及成矿作用

Answer 1

(一)矿化及其分布特征

1.凤凰山矽卡岩型矿床

凤凰山铜矿床位于新屋里岩体的西部，新屋里向斜的中段靠近轴部之西北翼。矿体主要呈似板状和不规则透镜状产于新屋里岩体与三叠系灰岩间的接触带上，为矽卡岩型，受接触带和断裂构造的复合控制。接触带产于下三叠统和龙山组(T₁h)和南陵湖组(T₁n)与新屋里岩体间，靠近接触带的岩体的岩性主要为石英二长闪长岩，并且发生了较强的钾化和黄铁矿化。

整个矿床共有矿体126个，其中主要矿体4个，即Ⅰ～Ⅳ号矿体，次要矿体3个，即Ⅴ～Ⅶ号矿体。Ⅳ号矿体位于矿床的北部和中部，自12线至32₁线，标高+133～－190m。Ⅲ号矿体位于矿床的中部，自30₁线至35线，标高+139～－415m。Ⅰ号和Ⅱ号矿体位于矿床的南部，其中Ⅰ号自34₁线至42线，标高+125～－335m，Ⅱ号自27₁至39线，标高+74～－615m。总体上看，越往南，矿体沿倾向延伸越深。次要矿体和小矿体大多集中分布在主矿体近旁的大理岩、矽卡岩及岩体中，部分赋存在花岗质角砾岩中。自12线至42线都有分布，但以Ⅰ号和Ⅱ号矿体附近居多，在垂向上多分布在－240m标高以上。

主要矿石矿物有黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿、赤铁矿、斑铜矿、菱铁矿，次为辉铜矿、赤铜矿、方铅矿、闪锌矿、白铁矿、磁黄铁矿、毒砂等，氧化矿物有褐铁矿、孔雀石、铜矾等;脉石矿物有方解石、铁白云石、石英、石榴子石、白云石、透辉石、绿泥石、透闪石、阳起石、绿帘石等。矿石具他形粒状、网脉状、文象和交代溶蚀结构等，具块状、浸染状和角砾状构造。根据成分和结构构造，矿石可分为7种自然类型:①块状含铜磁铁矿、赤铁矿;②块状含铜菱铁矿，TFe＞30%;③角砾状矿石，TFe＜30%;④浸染状含铜石榴子石矽卡岩型;⑤块状含铜黄铁矿型;⑥浸染状含铜花岗闪长岩(石英二长闪长岩)型;⑦浸染状含铜大理岩型。其中以含铜磁(赤)铁矿型和含铜菱铁矿型为最主要的矿石类型。

2.凤凰山南区斑岩型铜钼金矿

斑岩型铜金矿是凤凰山南区新发现的矿化类型，目前坑道和钻孔已揭露了上下两个矿体群、多个矿体。斑岩型矿化产于石英二长闪长斑岩中，岩体中硫化物矿化较普遍，但富矿体主要受断裂构造控制，呈脉状和透镜状产出。铜矿体一般品位较高，达2%以上，伴生金银也达到独立金银矿的品位。斑岩型铜矿化体附近还可见团包状钼矿化富集体，局部构成工业富矿体。斑岩型矿化新类型的发现和确证，是铜陵凤凰山矿区深边部找矿的重大突破之一，对于矿区乃至区域找矿都有重要的指导意义。

(1)矿体形态、产状

凤凰山铜矿南区工程揭露的斑岩型矿化体受控于石英二长闪长斑岩体，其形态复杂，分布规模大，品位变化也大。其中富矿体受断裂构造的控制，形态为脉状和透镜状，在多组构造交汇部位膨大富化(图2－3)。

从工程控制情况可知，斑岩型矿体总体走向北西，向南西方向陡倾，倾角在60°左右。由于多组构造的控制，矿体局部的产状有所变化。

(2)矿石特征

斑岩型矿体的矿石类型复杂，有细脉浸染状黄铜矿石(图2－4)，密集细脉状黄铜矿－斑铜矿矿石，不规则小脉状浸染状黄铜矿－斑铜矿矿石，块状黄铜矿矿石，块状黄铜矿－斑铜矿矿石，团包状、脉状黄铜矿－斑铜矿矿石和角砾状矿石等。

上述矿石特征中，细脉浸染状黄铜矿矿石代表斑岩型矿化的第一成矿阶段的特征，以矿化均匀、分布广、品位低、受微裂隙控制为特点。其他类型代表第二成矿阶段，是斑岩成矿作用进一步富集的过程，受构造控制更为明显，具有矿化不均匀、品位高、受断裂构造控制等特点。

图2－3 凤凰山南区55线斑岩型矿体形态剖面图

(3)主要矿物组成

斑岩型矿石的主要特征之一是矿体中的磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿等铁的氧化物和碳酸盐矿物少见。矿化岩体中经常出现磁黄铁矿反映了一种相对还原的条件。成矿过程中还有一部分铁则以绿泥石的方式产出。在斑岩型矿体及附近围岩(斑岩、矽卡岩、绿泥石化破碎带)中常见有辉钼矿，呈星点状分布，局部呈团包状富集，与铜的富集无明显的相关性或分带性关系。辉钼矿分布的空间范围和物理化学条件范围较铜矿化更广。

斑岩型矿化的主要有用矿物是黄铜矿和斑铜矿，其他金属矿物还有黄铁矿、磁黄铁矿、辉钼矿等，主要脉石矿物为方解石、石英、钾长石、石榴子石、透辉石、硅灰石、绢云母、绿泥石、绿帘石等。矿石化验结果表明，有用元素除了铜外，还有伴生的金、银等，金、银品位与铜品位具有正相关的关系，即铜品位高则伴生金、银的含量也高。

总之，斑岩型矿体的特征与以往探明的主要矿体(如Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号、新Ⅴ号等)相比有很大差别，对比如表2－1。

图2－4 细脉浸染状铜矿石(ZK1)

表2－1 斑岩型矿床(体)与矽卡岩型矿体(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号)及新Ⅴ号矿体对比

3.凤凰山北区与闪长斑岩有关的铜铅锌矿化

凤凰山北区杉木岭一带，地层以下二叠统栖霞组碳酸盐岩和孤峰组硅质页岩为主，地表出露许多闪长斑岩小岩体，在老尾砂坝附近见多条北东走向的铁帽。钻孔验证结果表明，在闪长斑岩体与大理岩接触带及岩体中部夹层中发育含矿矽卡岩，矿化作用以磁铁矿、黄铜矿、闪锌矿、辉钼矿、方铅矿为主，属矽卡岩型成矿作用，叠加晚期的热液成矿作用。

根据钻孔揭露情况看来，矿体多数产于闪长斑岩与碳酸盐岩接触带上的矽卡岩中，少量产于岩体边部。矿体主要形态为透镜状和脉状。矿体规模总体不大，钻孔揭露最大厚度为28.54m，但横向上不甚连续(图2－5)。

(二)成矿期和成矿阶段

根据野外观察结合显微镜下光、薄片鉴定，对凤凰山矿区的成矿作用划分出了两个大的成矿期，即矽卡岩型成矿期和斑岩型成矿期。前者以含细脉状和浸染状黄铜矿及斑铜矿的块状磁铁矿和菱铁矿为特征(图2－6A)，部分矿体有较发育的角砾状构造，构成角砾状矿石(图2－6B)。后者主要见于石英二长闪长斑岩体中，或见于早期形成的矽卡岩中，以细脉浸染状黄铜矿和斑铜矿为主(图2－6C)，局部富集可达块状。

图2－5 凤凰山铜矿北区杉木岭预测区 2 号勘探线

矽卡岩型矿体中主要金属矿物包括磁铁矿、黄铜矿、黄铁矿、菱铁矿、斑铜矿、闪锌矿、方铅矿，非金属脉石矿物主要有石榴子石、透辉石、透闪石和阳起石、硅灰石、绿泥石、石英、方解石和绿帘石等。在无矿矽卡岩中，含少量透辉石、硅灰石和方解石的块状石榴子石矽卡岩 ( 干矽卡岩) 被透闪石、阳起石、绿帘石和绿泥石组合构成的晚期矽卡岩 ( 湿矽卡岩) 穿插和交代 ( 图 2 －6D) 。含矿矽卡岩中，交代硅灰石而呈放射状假象的磁铁矿被石英黄铁矿细脉所穿插 ( 图 2 －6E) ，并被菱铁矿、黄铁矿、黄铜矿和石英组合所交代，最后又被黄铜矿、石英、方解石细脉穿插 ( 图 2 －6F) 。

图2－6 凤凰山铜矿矿石特征( 据 Lai J et al. ，2007a)

斑岩型矿化作用与石英二长闪长斑岩密切相关，而在钻孔岩心中明显见到该斑岩切穿了石榴子石矽卡岩(图2－6G)。斑岩被镶嵌状的石英和绿泥石交代(硅化和绿泥石化，图2－6C)，然后被新世代的石榴子石细脉穿插。这种石榴子石通常呈前期矽卡岩中的石榴子石的次生加大边，或者延伸成细脉状，与早期的石榴子石相比，明显显得自形和明亮，并且其晶洞空间被黄铜矿和方解石充填(图2－6H)。该成矿期中的主成矿阶段形成的含黄铜矿、斑铜矿及少量黄铁矿、石英、方解石细脉穿插了硅化斑岩、前期形成的矽卡岩，以及镶嵌状石英绿泥石(图2－6A)。最后可见少量的方解石细脉穿插铜矿物组合。

根据上述地质事实，将凤凰山铜矿区的成矿作用划分为两个大的成矿期，前者为与花岗闪长岩有关的矽卡岩成矿期，包括5个成矿阶段;后者为与石英二长闪长斑岩有关的斑岩成矿期，包括4个成矿阶段。

矽卡岩型矿化发育于花岗闪长岩体与三叠系碳酸盐岩的接触带，根据矿脉和矿物的交切关系，可细分为干矽卡岩阶段(A1)、湿矽卡岩阶段(A2)、磁铁矿阶段(A3)、菱铁矿－硫化物阶段(A4)及硫化物－碳酸盐阶段(A5)5个成矿阶段。

斑岩型矿化发育于后期的石英二长闪长斑岩体或与之接触的先期矽卡岩中，可细分为石英绿泥石阶段(B1)、石榴子石阶段(B2)、石英硫化物阶段(B3)及碳酸盐阶段(B4)4个成矿阶段。各阶段的矿物组合、生成顺序及主要构造特征见图2－7。

图2－7 凤凰山铜(金)矿床成矿期的成矿阶段与矿物生成顺序(据LaiJetal.，2007a)

两期成矿作用都形成分布广泛的角砾状和细脉状、网脉状构造。细脉一般呈不规则弯曲状，多见分叉，以张性为主;角砾以棱角状为主，具可拼性，大小混杂，未见明显的压扁或定向排列。上述特征与液压致裂和隐爆作用形成的裂隙及角砾岩特征相仿(李建威等，1997)。

控制铜矿体形成和富集的主要因素是强烈液压致裂和角砾岩化作用。该阶段形成的黄铜矿细脉方向杂乱，是在磁铁矿、菱铁矿及角砾岩的基础上发展起来的。角砾岩中，角砾成分混杂，主要包括大理岩、矽卡岩、磁铁矿和菱铁矿矿石、石英岩等，大小不一，常有溶蚀磨圆;胶结物呈暗棕褐色，由细碎屑和方解石等矿物组成。

凤凰山铜矿南区的钼矿化及北区的成矿作用的研究程度较低，尚缺乏足够的资料。南区的钼矿化发生在石榴子石矽卡岩中，明显晚于矽卡岩的形成，与斑岩型铜矿化作用相伴而分离，有可能与石英二长闪长斑岩体有关。北区的成矿作用发生于(石英)闪长斑岩小岩体的接触带，与该岩体关系密切，至少包括矽卡岩、磁铁矿、辉钼矿、铜铅锌矿等多个成矿阶段，但这方面研究由于研究条件所限，尚未能深入。至于南区的石英二长闪长斑岩与北区的闪长斑岩是否属于同期次岩浆活动的产物，目前尚无直接的依据。