Question

安徽省铜陵市黄狮涝山金矿床

Answer 1

安徽省铜陵市黄狮涝山金矿床是20世纪80年代中后期发现并探明的一个中型铁帽型金矿床。

1 区域地质成矿环境

1.1 大地构造单元

铜陵地区位于中国东部大别-苏鲁造山带南侧，属于大别造山带与扬子地块作用形成的对冲带（唐永成等，1998）。黄狮涝山金矿床位于铜陵-繁昌断褶带南段的复式褶皱中铜官山背斜南东翼（图1），与铜官山铜矿、金口岭金矿、马山金硫矿共同构成了著名的铜官山金、铜、硫矿田。

图1 铜官山金、铜、硫矿田地质简图

（据薛虎资料修编，1983）

T₁—下三叠统；P₂—上二叠统，P₁—下二叠统；C_2＋3—中、上石炭统；D₃w一上泥盆统五通组；S—志留系。1—石英闪长岩体；2—平移断层；3—逆断层；4—地质界线；5—矿体

1.2 区域地层

区域出露地层自老到新为志留系深海相砂岩，泥盆系河流相、滨海相砂岩，石炭系浅海相碳酸盐岩，二叠系浅海相、海陆交互相碳酸盐岩、硅质岩、碎屑岩夹煤系，三叠系浅、滨海相碳酸盐岩、碎屑岩。其中以碳酸盐岩为主（约占75%），石炭系黄龙组、二叠系栖霞组和大隆组是区内Cu，Au，S矿床的重要控矿层位。

1.3 区域构造格架

区内基底构造主要为EW向断裂，盖层构造以NE向印支期褶皱、燕山期断裂为主。其中，燕山期断裂构造控制了区域内与成矿有关的中酸性中浅成岩体的侵入（闪长岩、石英闪长岩和花岗岩等）。同位素年龄为110～160 Ma。

1.4 区域岩浆活动

岩浆活动以本区北部马山金矿床西侧较为强烈，主要侵入岩为闪长岩类杂岩体，围岩热变质强烈，砂页岩角岩化，黄龙组、船山组大理岩化，距岩体接触带可达千余米。蚀变有矽卡岩化（局部）、白云石化、黄铁矿化、硅化、透闪石化和蛇纹石化。本矿床距闪长岩类杂岩体400～2000m，区内仅出露闪长玢岩、石英闪长玢岩岩脉及煌斑岩岩脉，围岩热变质不强，五通组泥页岩红柱石化、板岩化，黄龙组大理岩化。

侵入岩体有70多个，大多数岩体分布于EW向展布的铜陵-南陵深断裂控制的岩浆成矿带之上（常印佛等，1991；吴才来等，2003），控制着铜陵地块内的铜官山矿田、狮子山矿田、新桥矿田、凤凰山矿田和沙滩脚矿田等主要铜金（铁）矿产的分布，少数分布于铜陵地块南侧的五贵桥、丁桥一带。

岩浆岩类型主要包括：①辉石二长闪长岩，分布于白芒山（朝山）、焦冲和舒家店等地，出露面积较小；②石英二长闪长岩，沿铜陵-南陵断裂广泛分布，是铜陵地区最主要的岩浆岩；③花岗闪长岩，分布于瑶山、凤凰山等地。另有少量石英闪长岩、花岗岩脉、辉绿岩脉和煌斑岩脉等零星分布。

1.5 成矿单元

区域成矿单元有Ⅰ-3秦祁昆成矿域、Ⅱ-7秦岭-大别成矿省和Ⅲ-28桐柏-大别成矿带。

2 矿区地质特征

2.1 赋矿地层

矿体均明显的赋存在五通组至栖霞组各层间界面上，特别是五通组与黄龙组之间及黄龙组上下岩性段之间。地层岩性对成矿起显著的控制作用。五通组砂页岩及泥岩化学性质不活泼，透水性差，在成矿过程中起到了很好的屏蔽作用，其中所含的碳质有利于还原作用，促进矿质沉掩该组地层中普遍含同生黄铁矿及菱铁矿透镜体，可提供部分铁和硫的来源。黄龙船山组中CaO，MgO含量很高，化学性质非常活泼，有利于矿质交代。

2.2 矿区岩浆岩

矿区内无较大火成岩出露，仅局部见有一些中酸性岩脉沿NW向张性断裂和NE向层间断裂侵入。据钻探资料，矿区南端有一隐伏的石英闪长岩体。

2.3 控矿构造

区内构造以铜官山背斜为主，黄狮涝山金矿床即处在该背斜向北东开始倾伏部位的南东翼。该翼上部岩层产状正常，倾向SE，倾角35°～55°；中深部急剧变陡至近于直立，倾角65°～90°；深部产状倒转，倾向NW，倾角60°～80°，倒转标高从南往北逐渐加深。主要断裂有NE向压性断裂和NW向张扭性断裂，是区内主要的控岩、控矿构造。泥盆—二叠纪各组地层界面及黄龙组上下岩性段之间层间断裂和裂隙发育，是区内主要的容矿构造。

2.4 围岩蚀变

围岩热变质不强，五通组泥页岩红柱石化、板岩化，黄龙组大理岩化。蚀变有白云石化、黄铁矿化和绢云母化。

3 矿床地质特征

3.1 矿床（体）特征

矿床主矿体剖面上呈层状，平面上呈狭长带状，长约1200m，走向NE，倾角近直立，矿体产状稳定，水平厚度最大为23.2m，平均5.1m，矿体厚度沿走向及倾向均较稳定，而品位变化则无论在走向或倾向上皆相对变化较大。矿体上部为含金褐铁矿体，下部为含金黄铁矿体，根据含金褐铁矿体中残留有黄铁矿的事实，说明含金褐铁矿由含金黄铁矿转变而来。

3.2 矿石成分

该矿床的矿石成分在不同的矿带有不同的特征。根据矿石中硫化物与褐铁矿的相对比率和含量，可将矿床主矿体自上而下分成3带：上部为氧化带，主要由褐铁矿＋石英＋粘土组成；中部为半氧化带，主要由褐铁矿＋黄铁矿＋粘土＋水绿矾组成；下部为原生带，主要由黄铁矿、胶状黄铁矿构成。次要金属矿物有磁黄铁矿、毒砂、方铅矿、闪锌矿、白铁矿和黄铜矿等；脉石矿物主要为石英、方解石。

矿床上部氧化带均为褐铁矿型金矿石，按含铁量的高低，又可细分为3 种类型：①含金褐铁矿型，含铁量25%，比例占64%；②含金铁质粘土夹褐铁矿型，含铁量15%～25%，比例占27%；③含金铁质粘土夹砾石型，含铁量6%～15%，比例占9%，由所占比例数可见，含金褐铁矿型占绝对优势。

3.3 矿石组构及成矿阶段划分

3.3.1 矿石组构

矿石结构主要为半自形—他形粒状，矿石构造主要为块状；其次为层纹状、网脉状和浸染状等。

3.3.2 成矿阶段划分

研究表明，本矿床在形成演化过程中经历了3期成矿作用。

第一期发生在石炭纪，为海底喷气成矿作用。主要为含金黄铁矿的沉积。本期黄铁矿含金在0.09×10^-6～56.40×10^-6之间，大多在0.3×10^-6～10.2×10^-6之间，含银0.35×10^-6～43.50×10^-6，含As、Sb较高，含 Co、Ni 较低。本期成矿形成的层状含金矿体，铅同位素组成均匀，其²⁰⁶ Pb/²⁰⁴Pb 在18.221～18.399 之间，变化 ＜0.91%；²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb 在15.537～15.625 之间，变化 ＜0.57%；²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb在38.236～38.576之间，变化＜0.89%；说明金属物质来源稳定，反映了在海水深部对流条件下下伏地层是成矿物质的单一提供者。硫化物矿物的δ³⁴S在0.14‰～7.30‰之间，说明硫来源稳定，为海水硫酸盐还原来源。硫化物矿石中石英的δ¹⁸O值在20.867‰～21.559‰之间。本期成矿形成的含金硫化物矿体厚度较大，分布较广，为该矿床的形成奠定了丰富的物质基础。其物化参数：温度160～330℃（石英均一法，黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿和毒砂爆裂法），硫逸度（

）为10^-11～10^-16；氧逸度（

）为10^-36～10^-41.5，pH为5.9～6.3。

第二期发生在燕山期，为含金热液叠加成矿作用。表现在局部层状原生矿体中有网脉状、细脉状穿插的黄铁矿脉及部分原生矿石中具热液叠加改造迹象。矿脉中黄铁矿单矿物含金3.8×10^-6，含银19.7×10^-6，Cu＋Pb＋Zn含量为234.5×10^-6，据铜陵812队资料，Pb，Zn矿体中局部含金平均达3.17×10^-6。

第三期主要发生在新生代，为风化淋滤成矿作用。在气候、地下水、构造和地貌等综合作用下，含金硫化物不断遭受氧化分解，硫发生流失，金发生富集。矿石对比性研究表明，含金黄铁矿体转变为含金褐铁矿体之后，金在原有基础上富集了1～5倍。与金同时富集的元素还有Ag，Cu，Pb，Zn，Sb，Ni，Mn，Se，Fe和稀土等。据铜陵812队资料，矿床主矿体某些块段Cu，Pb，Zn和Fe平均含量分别达0.17%，0.46%，0.47%和41.4%，可综合回收利用。据王恩德研究，原生矿体含稀土总量一般不超过10×10^-6，而风化后氧化矿石含稀土总量一般为50×10^-6～400×10^-6，可被综合利用。该期成矿作用具有十分重要的意义，如果没有该期成矿作用，就不能构成独立金矿床。

3.4 矿石风化特征

矿石的风化特征主要表现在氧化带，根据风化淋滤强弱，矿床氧化带又可进一步分为：①强氧化亚带；②淋滤亚带；③次生氧化富集亚带。

强氧化亚带矿石由粘土、石英和铁锰矿物组成。软锰矿、硬锰矿、赤铁矿矿物组合和蜂窝状、钟乳状构造是这一亚带的主要标志。

淋滤亚带的主要特征是土状、多孔状、松散状针铁矿、水针铁矿矿石的大量出现。

次生氧化富集亚带的主要特征是金的显著富集，金含量一般＞5×10^-6，最高可达130×10^-6。

3.5 矿石组分

矿体黄铁矿单矿物Au，As，Co 和 Ni 元素分析结果见表1。黄铁矿中 Co 含量在1.6×10^-6～176.6×10^-6之间，变化较大，大部分在3.4×10^-6～42.6×10^-6之间；Ni含量在4.75×10^-6～43.4×10^-6之间，变化相对较小；矿体黄铁矿的Co/Ni值，有66% ＜1，有34% ＞1。由表1还可见黄铁矿含砷较高，指示黄铁矿是喷气沉积而不可能是生物化学沉积，因为正常沉积的黄铁矿含砷一般较低，而与海底火山或喷气有关的黄铁矿含砷通常较高。

表1 黄铁矿微量元素含量一览表 w（B）/10^-6

注：样号排列顺序自北向南；数据由华东地质勘探局地质研究所分析。

4 矿床成因分析

4.1 物理化学条件

根据薛建环对原生矿体中石英、方解石、菱铁矿和金属矿物（黄铁矿、方铅矿、闪锌矿和毒砂）的测温结果，我们分析整理后认为喷气流体的温度大约在330～110℃之间。

薛建环对石英包裹体的盐度进行了测定，两相包裹体的盐度w（NaCl）%为0.9～26.3，平均为10.2，多相包裹体盐度为30.2～41.7，平均为36.5，显示流体为高盐度溶液。

硫逸度（

）为10^-11～10^-16；氧逸度（

）为10^-36～10^-41.5，pH为5.9～6.3。

4.2 同位素地球化学

4.2.1 铅同位素

铅同位素组成均匀，其²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb在18.221～18.399之间，变化＜0.91%；²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb在15.537～15.625之间，变化＜0.57%；²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb在38.236～38.576之间，变化＜0.89%；说明金属物质来源稳定，反映了在海水深部对流条件下下伏地层是成矿物质的单一提供者（表2）。

表2 黄狮涝山金矿床铅同位素特征

注：序号1～2数据由天津冶金地质研究院分析；序号3～7数据由宜昌地质矿产研究所分析；计算所用参数a₀＝9.307 Å，b₀＝10.294 Å，地球年龄t＝4.55×10⁹a。

4.2.2 氧同位素

矿体中石英的氧同位素组成δ¹⁸O值在20.867‰～21.559‰之间，与现代海底热泉系统有关的各类含铁建造中石英（燧石）的氧同位素组成（17%～22%）。相接近，说明石英是海底热泉沉积。

4.2.3 硫同位素

地层中的黄铁矿δ³⁴S为负值，其变化范围在-13.1‰～-29.20‰之间，为生物化学作用成因。矿体中硫化物的δ³⁴S值均为正值，其变化范围在0.14‰～7.3‰之间，绝大部分在3.15‰～7.30‰之间，其均值为5.00‰，分布集中，变化范围窄，塔式效应明显。矿体中黄铁矿硫同位素δ³⁴S均值为4.99‰。因矿体中黄铁矿占绝大多数，未见石膏、重晶石等硫酸盐矿物，说明成矿过程中氧逸度较低，硫以还原硫占优势，故黄铁矿的δ³⁴S均值为4.99‰。桑斯特（1976）指出，与沉积岩有关的块状硫化物矿床，硫化物的硫同位素组成与同时代的海水硫酸盐组成相差约为13.9‰。

4.3 成矿时代

石炭纪时期的海底喷气沉积成矿作用为矿床形成奠定了丰富的物质基础。中生代燕山期，经构造-岩浆作用，含矿热液叠加，提高了层状含金块状硫化物矿体的金品位。新生代，在构造、气候、地下水和地形等综合作用下，原生含金硫化物遭受氧化、分解，金发生解离、迁移，在氧化带中下部及半氧化带中聚集，形成了现今具有工业意义的独立金矿床。

岩体K-Ar法同位素年龄为143 Ma，矿石铅模式年龄为135 Ma。

4.4 矿床成因

1978年，徐克勤首先提出长江中下游石炭系层状硫化物矿床是沉积或海底火山沉积成因，之后，顾连兴（1984，1986）通过对长江中下游石炭系某些层状矿床的详细研究支持了上述观点，并提出安徽马山金矿是海底热泉（即喷气）沉积，王文斌等（1986）、岳文浙等（1987）通过对九瑞地区石炭系层状矿床研究，提出了海底喷气沉积成因模式。

参考文献

何金祥，余国珍，朱雅林等.1994a.安徽铜陵黄狮涝山金矿床地质特征及成因.矿床地质，13（3）：201～211

何金祥，朱雅林，于国珍等.1994b.黄狮涝山铁帽型金矿床原生含金黄铁矿矿体成因研究.地质与勘探，30（1）：33～37

蒋其胜，刘东周.2006.铜陵黄狮滋山金矿床深部资派潜力预测.安徽地质，16（3）：194～196

（张艳春编写）