摘要：鄂东南地区矽卡岩型铜铁金多金属矿床是长江中下游地区金属成矿带的重要组成部分，铜绿山矿田以成矿类型齐全和矿体规模较大成为鄂东南矿集区最重要的矿田。以铜绿山矿田为对象，讨论区域成矿地质背景、矿田地质特征，厘清成矿规律，对进一步进行成矿预测具有重要的理论和实践意义。本文通过收集整理铜绿山铜铁矿田已有的资料，分析了成矿的物质来源、流体来源、时间分布和空间分布规律，针对下一步找矿工作提出几条建议。
关键词：地质特征；成矿规律；铜绿山矿田；鄂东南地区
1 区域成矿地质背景
鄂东地区在地质背景上北临桐柏—大别造山带，南接江南隆起，西与江汉断陷盆地交界，东靠宁芜褶皱束。经过众多学者的研究和探讨，认为区内的地层、构造、岩浆岩均对成矿有着较好贡献。
1.1 地层
本区地层发育较齐全，从太古界到新生界除缺失中、下泥盆统及上侏罗统外，其余均有出露。太古界和元古界地层为组成淮阳和江南隆起的一套不同级别的变质岩，主要分布在区域最北端的桐柏山—大别山南部和最南边幕阜山地区；古生界地层为一套浅海相的碳酸盐岩—砂页岩—砂岩，主要分布于下扬子台褶皱带和江南隆起边缘；中、新生代地层以三叠纪的碳酸盐岩组合和白垩纪的陆相火山岩系为主，主要分布在中生代时期形成的各种盆地中，特别是下三叠统大冶群是成矿的主要围岩。区内的沉积作用包括海相沉积、陆相沉积和火山物质沉积，这些有利地层为矿床的形成提供了部分物质来源。
1.2 构造
该区的区域构造分为印支期和燕山期构造。其中，印支期构造主要为北西西向的复式褶皱和走向断裂，走向断裂部分为燕山期岩浆岩侵入提供条件，其余并为燕山期构造；燕山期北北东西褶皱构造多横跨在印支期北向褶皱带上，而北东向褶皱构造则对岩体边缘形态产状具控制作用，断裂构造按走向可分为四组：北东、北北东、北西及北西西，其中以北西向保安—陶港断裂带规模最大。
1.3 岩浆岩
区内普遍发育侵入岩和火山岩，侵入岩岩性以中性成分为主，局部发育花岗斑岩和花岗闪长斑岩等小岩体，西部金牛盆地发育火山熔岩和火山碎屑岩，底部夹有粉砂岩和砂岩。
2 矿田地质特征
2.1 地层
零星出露地层有三叠系至白垩系。三叠系主要为下三叠统大冶组，岩性为灰岩及白云岩，多见于铜绿山岩株下部和钻孔中，次为中上三叠统蒲圻群砂页岩。在铜绿山西南侧的破钟山及鸡冠嘴西侧，零星出露下白垩统大寺组火山岩，灵乡组流纹质凝灰角砾熔岩和凝灰岩，灵乡组安玄岩。三叠系下统大冶组第三、四、五、六、七岩性段的层间和岩体的接触带上是矿体的主要赋矿位置。
2.2 构造
区内以褶皱、断裂构造为主，其次为接触带—复合接触带构造。其中，褶皱以北西西和北东东向为主，分别为印支和燕山运动产物，且均控制矿体的产出；断裂构造具继承性、多期性活动特征，多表现为压性、压扭性，走向分为北西西、北北东、北北西和北西向，倾向与地层保持一致；接触带—复合接触带构造其形态、产状与矿体的发育状态密切，陡倾斜、转折部位为矿体的形成提供空间，多形成厚大矿体。
2.3 岩浆岩
以铜绿山岩体与成矿关系最为密切。其北缘与地层接触部分产状很陡，南缘则在浅部较陡，深部则向南缓倾。受同化及接触交代作用影响，从接触带位置向岩体内部形成矿物成分及其组合、组构和化学成分逐渐过渡的接触亚相-斜长石和同化压相—斜长岩化石英二长闪长玢岩。另外，区内局部发育钠长斑岩及闪斜煌斑岩脉。
3 铜绿山矿田成矿规律
3.1 成矿的物质来源规律
据前人在该地区完成的光谱分析，铁、铜等元素在围岩地层中的含量比较少，低于克拉克值，以此认定特定的矿源层不存在。在此基础上，又对前人资料完成综合分析，推断成矿元素来自地壳深部或上地慢的岩浆热液，而岩浆岩即为成矿物质的主要载体。对磁铁矿单矿物的化学成分完成分析后发现，矿石中磁铁矿Ti、V、Co含量极少，不含或含少量Ni、Cr。与成矿关系密切的石英二长闪长玢岩中副矿物磁铁矿Ti、Ni、Cr、V、Co含量较多，故认为矿石中磁铁矿成因非异地贯入。
矿体与围岩的接触位置附近的岩浆岩存在斜长石化石英二长闪长玢岩及斜长石岩褪色蚀变带，据大量分析结果显示，其铁质含量显著减少，认为斜长石岩化石英二长闪长玢岩和斜长石岩中流失的铁质可能是矿田中铁质的主要来源，后估算得出蚀变带铁含量的流失量约等于铜绿山矿床中铁矿石量的总和。
铜物质来源是从不同距离的围岩（岩浆岩）的铜元素含量迁移而来。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆铜绿山一带石英二长闪长玢岩体铜平均含量约为74ppm，铜绿山矿田内石英二长闪长玢岩铜平均含量约为116ppm，而铜绿山矿田内的斜长石化石英二长闪长玢岩体铜平均含量约为139ppm，铜元素含量具有明显的渐变富集的状态，认为铜元素可能是由远距离的围岩中经萃取后搬运而来的，不同部位的围岩（岩浆岩）不仅是搬运的一个通道，同时还是铜等多金属的主要来源。
综上所述，铜绿山矿田的大部分磁铁矿来自流体对周围石英二长闪长玢岩和斜长石岩的萃取，少部分可能是远距离搬运而来的；而成铜物质则大部分是远距离搬运而来的，少部分可能来自于围岩。无论铁或铜，成矿物质的来源均是岩浆岩。
3.2 成矿的流体来源规律
流体来源规律主要总结综合了前人关于硫同位素和氢氧同位素的数据。
铜绿山矿田内金属硫化物的δS34值总的变化不大，且绝对值相对较小。据前人分析成果，发现δS34值的变异特征不同于沉积铜矿、沉积变质铜矿，得出铜绿山铜铁矿的硫源主要来自岩浆分离体这一结论，且数值最接近于陨石硫值，证明其硫来源自深部岩浆，同时其变化范围还稍大于上地幔。综合分析认为成矿物质来自地壳下部或者地幔上部，其向上运移过程中同化混熔了含地下水的下部地壳成分。
前人针对铜绿山矿床的不同成矿期、不同产出位置的岩矿石完成样品的测试及测试成果收集等工作，在此基础上，并对资料进行二次开发及综合整理后，发现成矿流体中水的可能来源以及从成矿的早期至晚期流体水δO18值的演化趋势：①铜绿山矿床的石英二长闪长玢岩全岩的氧同位素δO18为+8.8~+11.5‰，而δO18值以+10‰为分界点（由沉积岩部分熔融形成的花岗岩与原始形成的花岗岩），原始形成的花岗岩δO18值高于+10‰，据此推断本区含矿石英二长闪长玢岩属于同熔型花岗岩类。②石英二长闪长玢岩成岩阶段至磁铁矿阶段和石英-硫化物阶段早期，虽然δO18的变化区间较大，但总体含量偏低；石英硫化物期的δO18变化区间小且含量高。矽卡岩与石英二长闪长玢岩氧同位素组成类似，推断其为同一物质来源，进入成矿的后期到碳酸盐阶段，δO18均为负值，反映雨水和地下水对热液流体的影响迅速增强。
3.3 成矿的时间分布规律
收集前人资料并综合整理得出：（1）含铜矽卡岩化花岗闪长岩和含铜石榴石透辉石矽卡岩中的浸染状辉钼矿的Re-Os同位素等时线年龄为137.3±2.4Ma，这一数值在误差允许范围之内与铜绿山岩体年龄基本一致，成岩成矿存在较短的时差；（2）铜绿山矿床中与磁铁矿密切共生的金云母的年龄为140.3±1.1 Ma，而磁铁矿交代早期形成的金云母，流体包裹体测温显示磁铁矿的温度略低于矽卡岩，因此金云母的40Ar-39Ar表面年龄可近似看作成矿年龄，即铜绿山矿床的成矿年龄约为140Ma。通过确定成矿年龄与成岩年龄，发现二者在误差范围内基本一致。综上所述，下一步的找矿工作可以锁定铜绿山石英二长闪长玢岩岩体和周围围岩的接触带或构造接触薄弱带，至于成矿和其他岩体是否有关则需要进一步的研究确定。
3.4 成矿的空间分布规律
铜绿山矿床的成矿主要受接触带和构造控制，其成矿规律如下：
（1）成矿作用的叠加有利于形成富铜金矿成矿构造多次活动，每次成矿作用都会造成有用矿物沉淀而叠加，为产生富矿石创造了有利的成矿条件。
（2）围岩裂隙发育，不仅有利于含矿热液贯入，同时易于接触交代作用的发生，为成矿元素的沉淀提供条件，矿石中各种矿脉沿不同方向裂隙充填，相互穿插，增大了容矿空间。
（3）铁矿化主要分布在矿区的南部，由南向北依次发育铁铜矿化、铜金矿化、铜铁矿化、铜矿化，矿化蚀变作用严格受断裂一接触一破碎带构造控制。
（4）富钙和镁、低硅的围岩其化学性质较活泼，有利于接触交代作用发生，从而促近铜的富集。
4 下一步工作建议
（1）等距性的褶皱断裂带，是区内构造重要特征，应成为下一步找矿工作中关注的重点区段。
（2）对矿区外围相似地质条件且工作程度低的岩体接触带或隐伏岩体接触带投入勘查工作。
（3）根据成矿规律可布置少量地球物理工作和钻探工作对已知矿体倾向上进行追索，查明矿体尖灭处是否在深部存在尖灭再现和第二富集带的可能性。
（4）矿床研究方面还有一些问题值得深入探讨，包括区内铁矿、铜矿与金矿的成矿的关系，新矿化类型存在的可能性。
参考文献：
[1]谢桂青，李瑞玲，蒋国豪，赵财胜，侯可军，等.鄂东南地区晚中生代侵入岩的地球化学和成因及对岩石圈减薄时限的制约[J].岩石学报，2008.
[2]谢桂青，赵海杰，赵财胜，等.鄂东南铜绿山矿田矽卡岩型铜铁金矿床的辉钼矿Re-Os同位素年龄及其地质意义[J].矿床地质，2009，28（3）：227-239.
[3]张宗保.湖北铜绿山矿田成矿系统研究[D].中国地质大学（北京），2011.
[4]王彦博.湖北铜绿山铜铁矿床地球化学特征与矿床成因[D].中国地质大学（北京），2012.
论文作者:代清龙,孙耀超,任苗宇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/6/4
标签：成矿论文; 铜绿论文; 围岩论文; 岩浆岩论文; 矿体论文; 矿床论文; 地层论文; 《基层建设》2018年第9期论文;