Question

德兴铜矿田

Answer 1

德兴斑岩铜矿田位于乐平-万年逆冲推覆构造带的前缘，德兴-弋阳构造混杂岩带之内，由一系列被韧性剪切系切割呈北东东向展布的构造堆叠变质岩和蛇绿岩块组成，属中元古代张村岩群，其岩性为绢云母千枚岩、粉砂质千枚岩、凝灰质千枚岩、变沉凝灰岩、间夹变质安山玢岩和英安岩。矿田内，呈北西向排布的富家坞、铜厂、朱砂红3个含铜花岗闪长斑岩株均产于构造混杂岩带北西缘的内侧，在剖面上呈叠瓦式由南东往北西迭次倾伏下插，深部联成一体，呈现受北东向叠瓦式断裂与北西向横张断裂带复合控制的特点（图4-29）。

在TM图像上，矿田为一影像和色调异常区，它被夹持在两条北东向的断裂间，且被囿于一大型椭圆形环形构造中，其内小型环形构造和北东、东西、北西、北北东及南北向的线性断裂十分发育，它们与已知的或推测的隐伏-半隐伏成矿斑岩体大致吻合。

图4-29 德兴斑岩铜矿田地质图（转引自杨明桂等，2004）

含矿斑岩——花岗闪长斑岩为燕山早期第二阶段产物，与其伴随的还有石英闪长玢岩、闪长玢岩等，组成一侵入杂岩体。据观察研究，从早到晚岩浆侵位的顺序为：成矿前闪长玢岩、石英闪长玢岩（192 Ma）→成矿期花岗闪长斑岩（172～157 Ma）→石英闪长玢岩→成矿后闪长玢岩（96 Ma）。晚期脉岩还有钾长花岗细晶岩、辉绿岩、煌斑岩等。往深部花岗闪长斑岩向似斑状花岗闪长岩、石英-二长闪长玢岩过渡。据物探资料推测，可能与下部大岩基（上岩浆房）相连。

3个含矿斑岩呈小岩株状产出，铜厂岩体出露面积为0.7km²，富家坞岩体0.2km²，朱砂红岩体0.07km²（地表为环形脉群，-200 m标高以下汇合成岩株），沿295°方向呈串珠状分布，单个岩体呈岩筒状往北西倾伏，侧伏角40°～60°，且由南东往北西依次变陡。岩体与张村岩群变质岩呈侵入接触关系，其顶部出现不规则筒状或漏斗状的隐爆角砾岩，角砾成分为浅变质围岩和花岗闪长斑岩，胶结物亦为花岗闪长斑岩，角砾呈棱角状或次棱角状，砾径一般5～10cm，最大1.5 m。围岩遭受不同程度的接触热变质，近岩体者为角岩，远者渐变为斑点千枚岩，热变质带宽度一般200～500 m。

含矿花岗闪长斑岩具斑状-似斑状结构，块状构造。斑晶含量35％～60％，以中长石、角闪石和黑云母为主，少量钾长石被熔蚀呈浑圆状的石英，粒径0.5～5 mm；基质呈微-细粒他形粒状，以长英质为主。岩石主要矿物含量：石英18％～22％，斜长石48％～52％，钾长石14％～16％，投影于国际分类图中，主要落在花岗闪长岩区，个别落在石英二长闪长岩区。岩石中的副矿物为磁铁矿-磷灰石-榍石-锆石组合。

斑岩体岩石化学成分见表4-14，显示出弱酸性富碱的特点，为分异程度较好的钙碱性岩石。

表4-14 德兴铜矿田含矿斑岩与中国、世界同类岩石化学成分（％）对比

(1)括弧内的数字为样品数，江西地质科研所资料；(2)据黎彤等，1962；(3)据戴里，1933。

成矿元素浓度系数较高，据测试及对比计算（裴荣富等，1998），花岗闪长斑岩Cu、Pb、Zn、Mo、Ag的浓度系数分别为6.27、1.73、0.61、4.11和5.80；石英闪长玢岩分别为2.19、3.33、1.53、2.22和14.29。Au虽未作系统的对比研究，但其储量已具超大型规模。

岩石锶同位素初始值为0.7043～0.7047；岩石中石英斑晶δ¹⁸O（SMOW）为＋8.17‰～＋9.99‰，具正常花岗岩氧同位素组成特征；长石铅同位素测试结果为²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb17.065～18.080，²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb 15.506～15.640，²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb 38.166～38.313，变化不大，放射铅含量少，μ值低，同样显示壳-幔混熔的岩源特征。

岩石稀土元素总量∑REE为60.99×10^-6～122.36×10^-6，低于同类岩石1.5～4.8倍，∑Ce/∑Y为6.08～6.96，δEu0.99～1.07，轻稀土含量相对较高，无Eu亏损，稀土配分模式为向右倾的斜线（图4-30）。

图4-30 铜厂花岗闪长斑岩稀土配分模式（据江西地质科研所）

蚀变和矿化具多期次叠加的特点，并呈现中心式＋接触带式的分带模式。根据蚀变矿物共生组合及相互交代穿插关系，可把整个蚀变过程分早、中、晚3期：早期属岩浆晚期残余气液蚀变，即自变质期，在斑岩体内形成面型钾长石化（钾长石K-Ar同位素年龄为157～152 Ma），有少量浸染状铜、钼矿化；中期属岩浆期后热液蚀变，主蚀变期是石英-绢云母-绿泥石化（绢云母K-Ar同位素年龄为112 Ma），蚀变中心位于斑岩接触带，呈面型往内、外扩展，并叠加改造岩浆晚期的蚀变带，伴随较强的铜硫金矿化；晚期蚀变主要在岩体浅部和围岩中呈线型分布，叠加于早期蚀变带之上，形成次要的铜、钼、铅、锌矿化。根据蚀变矿物共生组合的变化和不同蚀变类型发育的强度以及蚀变的原岩岩性，将矿田面型蚀变分带作如下划分（表4-15）。

表4-15 德兴铜矿田面型蚀变分带

工业矿体主要产于中期蚀变的石英-绢云母化带内，受岩体顶部或附近围岩的网状破裂系统控制。成矿作用前后包括残余岩浆气液、岩浆期后热液和表生成矿3期，而以岩浆期后热液成矿为主。残余岩浆气液期仅具轻度钾化和初期浸染状铜钼矿化。岩浆期后热液成矿期是铜金的主要成矿期，可分4个阶段：(1)硅酸盐-氧化物-硫化物阶段，主要矿物共生组合为钾长石、石英、水白云母-黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿、磁铁矿，主要发育在岩体内接触带或其深部；(2)石英-硫化物阶段，主要矿物共生组合为石英、绢云母-黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿，发育在岩体内外接触带的中-强蚀变带中；(3)硫化物阶段，主要矿物共生组合有绿泥石、水白云母-黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿，广布于矿田各蚀变带内；(4)碳酸盐-硫酸盐-硫化物阶段，主要矿物共生组合为方解石、硬石膏-黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿，多见于矿床浅部。表生作用的意义不大，在次生富集带铜稍有富集。

铜矿体赋存于斑岩体内外接触带，且以外带为主，岩体中心为无矿或贫矿核心，总体呈筒状体，铜品位较均匀，矿体与围岩无明显界线，全凭化验结果和工业指标圈定。主矿体倾角常小于岩体接触带倾角，上盘厚大，铜品位较高，下盘矿体较小，钼品位稍高。赋矿标高由＋400 m至-800 m以下，垂深＞1200 m。已勘查的3个矿床，矿体形态如表4-16。

表4-16 德兴斑岩铜矿田矿体产状形态

在垂直剖面上，表现为侧向和垂向分带，上述各蚀变带常呈上宽下窄的楔状体（图4-31）。

勘查资料表明，德兴斑岩铜矿的矿化非常集中，主要矿体规模巨大，形态规整，品位稳定，含矿率达0.83％～0.92％。铜厂矿区产于花岗闪长斑岩体接触带的南山-北山矿体，呈斜楔空心筒状，长1200 m，宽300～500 m，厚200～600 m，倾角30°～50°，埋深40～400 m，平均含铜0.454％，储量近500万吨，占矿床总储量的95％。富家坞矿床为一完整的空心筒状矿体，长1100 m，宽625～950 m，矿体外环弧长2800 m，环宽200～500 m，倾角25°～46 °，埋深0～410 m，平均含铜0.501％，储量达257万吨。朱砂红矿区矿体呈脉状、透镜状，储量计算的主要矿体6个，以Ⅱ号矿体规模最大，该矿体长1200 m，厚20～147 m，斜深800 m，倾角45°～55°，埋深30～910 m，平均含铜0.42％，占矿床储量的42％。

矿石中的矿物有90种以上，以硫化物类为主，硅酸盐类次之，少量氧化物、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氟化物、碲化物以及自然元素类。矿石中金属硫化物含量不高，在原生矿石中只占重量的4％～5％，以黄铁矿、黄铜矿居多，辉钼矿次之。黄铜矿在原生矿石中占铜矿物的90％以上，其他为黝铜矿、砷黝铜矿和辉铜矿；次生铜矿物有斑铜矿、辉铜矿、蓝辉铜矿、铜蓝、孔雀石和蓝铜矿等。金主要呈独立矿物存在，自然金为主，占金矿物的90％，其余的金矿物有银金矿、碲金矿、碲金银矿等。脉石矿物一般占重量的95％左右，主要为石英、绢云母、水白云母、伊利石、绿泥石等。

图4-31 德兴铜矿田蚀变分带剖面（据朱训等，1983）

矿石结构以他形粒状结构，半自形粒状结构，包含结构，粒间充填交代结构，裂隙充填交代结构以及交代残余结构最发育。矿石构造以细脉浸染状为主，次为脉状构造和浸染状构造。矿石类型有细脉浸染型，细脉型和浸染型3种，其中以细脉浸染型矿石为主。

矿田及矿床成矿元素及指示元素地球化学晕组分复杂，元素分带及浓度分带特征显著，总体形态与矿化蚀变带一致。以3个斑岩体的连线为中心，整个矿田形成一个北西向展布由多元素组合的同心环状异常，水平方向上具水平分带，垂直剖面上表现为侧向分带和垂直分带，三度空间上呈倾斜的钟状正向分带。水平方向上，Cu、Mo、Au、Ag等成矿元素浓集在斑岩体及接触带附近，矿体边缘及外侧出现Pb、Zn、Co、Ni、Mn、W、Bi等元素的异常带；垂向上，矿体上方有Hg、Mn、Pb、Zn、Ag等前缘元素异常，近矿体有Rb、W、Co、Ni、Ti等近矿指示元素异常，矿体部位有Cu、Mo、Au、Ag等元素浓集。值得指出的是，在区域铜钼高背景区中，环绕矿田Cu、Mo高异常的外围，有一环状含铜低值区存在。矿田异常铜含量100×10^-6～1000×10^-6，其外侧为含铜量46×10^-6的负异常带，宽2～5km不等，再向外侧为平均含铜量65×10^-6的区域高背景场。矿田周围环状负异常的出现，可能是因岩浆侵位而受热的地下水在循环过程中，将围岩中的铜萃取带出，部分可能已带入矿田的结果（图4-31）。

历年来，一些单位或学者对矿田进行了大量的硫同位素、氧同位素及矿物包裹体研究，为成矿环境、成矿流体来源、特点及其演化的分析，提供了宝贵资料，现简述如下：

江西地质科研所等单位在铜厂、富家坞、朱砂红铜矿和大茅山硫铁矿采集的136个硫化物金属矿物δ³⁴S测试结果（表4-17），可以看出，各矿区硫化物δ³⁴S组成相似，介于-4.0‰～＋3.1‰之间，绝对值小，变化范围窄，具有深源硫的特点。

表4-17 德兴铜矿田硫同位素组成

朱训等在矿田内不同蚀变-矿化带分别采集了一批氧同位素样品，其测试结果反映出了成矿流体的来源及演化规律：岩浆晚期残余气液蚀变矿化期矿化流体δ¹⁸O值为＋6.77‰～＋7.44‰SMOW，属岩浆水范畴。岩浆期后中温热液成矿期的石英-硫化物阶段，含矿流体δ¹⁸O值为＋4.68‰～-2.5‰SMOW，平均＋1.4‰SMOW，明显低于正常岩浆水δ¹⁸O（＋6‰～＋9‰SMOW）。其中，早期含辉铜矿、黄铁矿、黄铜矿石英脉δ¹⁸O_H（＋4.68‰SMOW）高于黄铁矿、黄铜矿石英脉（δ¹⁸O_H为＋2.03‰～-2.5‰SMOW）。石英-绢云母化带中，产生绢云母化蚀变的热液δ¹⁸OH₂O为＋2.74‰～＋4.67‰SMOW，平均＋3.74‰SMOW。绿泥石-水云母-碳酸盐化带中，产生绿泥石化的水流体δ¹⁸O_H为＋2.5‰～-2.94‰SMOW，平均-0.19‰SMOW，具加热雨水性质（表4-18）。

表4-18 德兴铜矿田氧同位素组成

注：SMOW标准平均海水，样品由宜昌矿产所测试，数值引自朱训等，1983。

矿田中矿物包裹体有4种类型，即气液两相、气相、含液相CO₂和含子矿物多相包裹体。其中，多相包裹体分布于接触带两侧；含液相CO₂包裹体多分布于围岩矿体中；气液包裹体多在矿床边缘及外围。成矿流体的含盐度具有分带性，其中以接触带浓度最大，向内外两侧依次递减。据李荫清等研究，铜厂矿床多相包裹体含KC1 116％～20％，NaCl 26％～39％，总盐度42％～59％；气液包裹体含盐度为9％～23％，气体包裹体含盐度为1％～21％。石英包裹体成分分析结果表明，阳离子以K^＋、Na^＋为主，其次有Ca^2＋、Mg^2＋等。K^＋/Na^＋0.37～5.53，其中富家坞平均1.17，铜厂平均2.44；Ca^2＋、Mg^2＋浓度比K^＋、Na^＋低一个数量级，Ca^2＋/Mg^2＋0.39～6.42，平均0.73。石英包裹体中阴离子主要是Cl^-和F^-，其次有

大别-台湾走廊域成矿区带形成的四维结构

、HS^-等；Cl^-/F^-13.04～246.08，其中铜厂平均29.45，富家坞平均70.06，Cl^-明显高于F^-。CO₂含量普遍较高，并含有Cu、Fe、Pb、Zn、Al、Ni、Mo、Mn、Ag等金属元素，其中Cu含量29×10^-6～2730×10^-6。故矿田含矿流体应属NaCI-KCl-CaSO₄-MgSO₄-H₂O体系，富卤素、富碱并含一定量金属元素的溶液。

根据矿田278个样品（爆裂法和均一法）测温结果，可分出4个温度区间：(1)岩浆晚期残余气液蚀变矿化期为580～570℃；(2)高中温热液硅酸盐-氧化物-硫化物阶段为390～280℃；(3)中温热液石英-硫化物和硫化物阶段为280～210℃；(4)中低温热液碳酸盐-硫酸盐-硫化物和碳酸盐-硫酸盐阶段为210～160℃。主要成矿阶段矿物的生成温度，通常由接触带向内外两侧递减。

芮宗瑶等利用矿田测得的多相包裹体的均一温度和含盐度数据，估算成矿时的均一瞬间压力变化为850～1850大气压（861×10⁵～1875×10⁵Pa）；根据气体包裹体的测试资料估算沸腾蒸气压为90×10⁵～220×10⁵Pa。桂林冶金地质研究所对富家坞矿区脉石英包裹体的研究发现，一些六边形包裹体气相体积占50％～76％，并在555～540℃均化为气相，说明包裹体是在成矿早期沸腾蒸气中捕获的，当时压力应当很低，从同一晶体的其他包裹体测得液相CO₂体积百分率为10％～15％，按普尔托夫关于H₂O-CO₂系统中CO₂含量-均化温度-压力关系图解，求得成矿压力为150～200大气压（152×10⁵～203×10⁵Pa）。故矿田成矿压力估算值为100×10⁵～1800×10⁵Pa，结合宏观地质资料分析，以300×10⁵～1000×10⁵Pa可能性最大。由此计算出成矿深度为1～3.5km，为浅-超浅成环境。

矿田内，离花岗闪长斑岩稍远的变质岩围岩裂隙中，还赋存有大茅山式黄铁矿大脉和官帽山式含铜黄铁矿大脉，它们与斑岩型铜（钼金）矿体处于同一成矿系统，具有密切的成生联系，可构成一个完整的成矿模式（图4-31）。