長江中下游成礦帶(安徽段)斑巖型銅金礦床成礦作用特征

孫明明，王利民，趙先超，高曙光，陳靜靜，吳禮彬

(安徽省地質調查院〔安徽省地質科學研究所〕，安徽 合肥 230001)

0 引言

斑巖型礦床是銅、金礦的主要工業(yè)類型之一，規(guī)模常達大—中型，具有品位低、易采易選的特點，歷來是重點的勘查和研究對象[1-6]。長江中下游地區(qū)一直是國內礦產勘查、地質科學研究的熱點地段，具有豐富的礦產資源，是國內銅、鐵、金、硫、石灰?guī)r等礦產資源的主要產地之一[7]。前人根據區(qū)域成巖成礦作用特點，指出長江中下游成礦帶南、北兩側的斑巖帶，尤其是隆坳過渡帶地區(qū)出現的燕山期小斑巖體，應以尋找斑巖型銅金礦為重點[8-11]。研究區(qū)的斑巖型礦床的構造環(huán)境屬于典型的陸內環(huán)境，形成于印支期造山運動之后的由擠壓環(huán)境向伸展環(huán)境轉變的構造背景之下[12-14]，主要分布在銅陵、廬江、宣城等地，次為池州地區(qū)。對于這些礦床，已開展了一定程度的研究，包括礦床成礦地質特征、成礦時代、成巖成礦地質作用和成礦地質條件等方面[15-37]。此外，對長江中下游地區(qū)中生代巖漿巖南外帶的中酸性小斑巖體，已有部分關于巖漿形成與演化、成礦條件、成礦潛力評價等方面的研究[38-42]。

本文首次將長江中下游構造-巖漿巖帶(安徽段)的南、北外帶作為一個整體開展斑巖型礦床的礦產地質科學研究工作，利用斑巖型礦床成礦理論體系，在綜合對比研究的基礎上，對該區(qū)斑巖型銅金礦床成巖成礦地質作用進行系統(tǒng)的剖析。

1 區(qū)域地質條件

研究區(qū)處于揚子陸塊北東部的下揚子被動陸緣，分布有Ⅳ級成礦亞帶4個、Ⅴ級成礦區(qū)12個(圖1)；存在斑巖型銅金礦床的Ⅴ級成礦區(qū)有4個：廬江—滁州成礦亞帶內的沙溪成礦區(qū)，沿江成礦亞帶內的銅陵、池州成礦區(qū)，宣城成礦亞帶內的宣城成礦區(qū)。

圖1 長江中下游成礦帶(安徽段)成礦區(qū)帶劃分簡圖

區(qū)內地層除缺失青白口系和中、下泥盆統(tǒng)及中、上志留統(tǒng)外，自中元古代至新生代地層發(fā)育基本完整，層序齊全。震旦系至下三疊統(tǒng)由海相碳酸鹽、碎屑巖、硅質巖組成的沉積蓋層，是與巖漿侵入作用有關的斑巖型、矽卡巖型、巖漿熱液型礦床的賦礦層位。中三疊統(tǒng)至白堊系的陸相碎屑物和火山噴發(fā)及火山沉積物質，是與巖漿噴發(fā)作用有關的陸相火山巖型礦床的主要賦礦層位。NE向長江斷裂、高坦—南漪湖斷裂、黃(栗樹)—破(涼亭)斷裂、東流—馬鞍山斷裂與近EW向周王斷裂及以其為主干的構造網絡系統(tǒng)是控制研究區(qū)成巖成礦作用的主要區(qū)域性構造[43-45]。

巖漿巖呈NE向—NNE向帶狀展布，包括北外帶、內帶、南外帶，以及穿插其中的A型花崗巖帶，受NE向、NNE向深大斷裂系統(tǒng)控制，具有以內帶為中心，北外帶和南外帶大致對稱分布的特征(圖2)。

北外帶巖漿巖包括閃長(玢)巖、(黑云母)石英閃長(斑)巖、花崗閃長(斑)巖、輝石閃長巖等，形成于早白堊世，與矽卡巖型銅鉬礦、斑巖型銅金礦、巖漿熱液型銅礦有關。

內帶巖漿巖包括石英閃長(玢)巖、石英二長閃長巖、閃長(玢)巖、輝石閃長(玢)巖、花崗閃長(斑)巖、英安玢巖等侵入巖，粗安巖、粗面巖、安山巖、熔巖等火山巖及輝石閃長玢巖、閃長玢巖、粗安玢巖、安山玢巖等潛火山巖。侵入巖形成于晚侏羅世至早白堊世早期，主要分布在安慶、貴池、銅陵等隆起區(qū)，與矽卡巖型-斑巖型-巖漿熱液型銅、鐵、硫、金、鉛、鋅、金、銀、鉬等礦床有關?；鹕綆r、潛火山巖形成于早白堊世，主要分布于馬蕪、廬樅、繁昌等坳陷區(qū)，與陸相火山巖型鐵、硫、石膏、明礬石、鉛、鋅、銀、銅、金等礦床有關。

南外帶的巖漿巖包括石英閃長(玢)巖、花崗閃長(斑)巖、閃長(玢)巖、二長花崗巖等，分布于坳陷區(qū)內的基底隆起帶中，形成于早白堊世，與斑巖型、巖漿熱液型、矽卡巖型銅、硫、鉬、鎢、鉛、鋅、金等礦床有關。

A型花崗巖帶包括石英正長巖、花崗巖、正長巖等，分布于內帶和南、北外帶之間的結合部位，形成于早白堊世晚期，在隆起區(qū)和坳陷區(qū)均有分布，與鈾、金、稀有、稀土金屬礦化有關。

圖2 長江中下游成礦帶(安徽段)中生代巖漿巖分布簡圖

2 斑巖帶地質特征

研究區(qū)內的斑巖帶分布在長江斷裂兩側，存在大致對稱分布的，呈NE向延展的江北和江南兩條斑巖帶，是省內斑巖型銅金礦床的主產區(qū)。斑巖帶內產出的大型規(guī)模的斑巖型銅、金礦床計有4處，分別是廬江縣沙溪銅(金)礦床、池州市拋刀嶺金礦床、銅陵市舒家店銅(金)礦床和茶亭銅(金)礦床。累計查明銅、金(含伴生)資源儲量分別為261.47萬噸和222.98 t，分別占全省總量的25.08%和26.80%。

2.1 江北斑巖帶

江北斑巖帶分布于黃栗樹—破涼亭斷裂與滁河斷裂之間，沿廬江沙溪、全椒馬廠至滁州瑯琊山一線呈NE向展布，自南西向北東依次出現廬江沙溪(黑云母)石英閃長斑巖、裴崗輝石閃長玢巖、巢湖蘇灣花崗閃長斑巖、全椒馬廠石英閃長玢巖、滁州瑯琊山石英閃長玢巖-閃長玢巖等為代表的斑狀結構巖體；屬(高鉀)鈣堿性花崗閃長斑巖-石英閃長玢(斑)巖-閃長玢巖組合。巖體圍巖在沙溪地區(qū)為古生代及中生代碎屑巖建造，主要形成斑巖型銅(金)床；馬廠至滁州一帶則為新元古代至早古生代碳酸鹽巖建造，主要形成矽卡巖型銅、鉬、鐵、金礦床。

2.2 江南斑巖帶

江南斑巖帶沿馬鞍山—東流斷裂帶及其兩側產出，主要分布于貴池的丁沖、馬石、馬頭、白虎山、烏石、拋刀嶺、低嶺等，經青陽插花山、南陵丫山、銅陵舒家店，直到宣城的茶亭等地，主要為一套(高鉀)鈣堿性輝石閃長玢巖-石英閃長玢巖-花崗閃長斑巖組合。巖體圍巖為古生代及中生代碳酸鹽巖建造，且侵入接觸帶波狀起伏時，多形成巖漿熱液型、矽卡巖型銅、鐵、金、銀、鉛、鋅、銻、硫礦床；若侵入接觸帶平整，則能形成斑巖型銅、鉬、金礦床。巖體圍巖為古生代碎屑巖建造時，多形成斑巖型銅、金、鉬、銀礦床。

3 斑巖型銅金礦床成礦地質特征

研究區(qū)內的斑巖型銅金礦床在形成時間上與斑巖體相同或略晚，在空間上主要分布在斑巖體內部及接觸帶部位。礦床均分布于NE向—NNE向區(qū)域性斷裂構造旁側，受區(qū)域性斷裂構造與背斜近核部派生的次級斷裂構造的復合控制；成巖成礦作用發(fā)生于燕山期。賦礦圍巖主要是碎屑巖建造，僅茶亭礦區(qū)為碳酸鹽巖建造。礦床(體)的圍巖蝕變分帶發(fā)育，主要產于鉀-硅質蝕變帶(或鉀化與青磐巖化疊加帶)和石英-絹云母化-黃鐵礦化帶內(表1、圖3、圖4)。

4 斑巖體地質、地球化學特征

區(qū)內與斑巖型銅金礦床成礦作用有關的侵入巖均為呈小巖株狀產出的斑巖體或類斑巖體，除拋刀嶺斑巖型金礦成礦巖體為單一的英安玢巖體外，其余均為復式小巖體。江北、江南兩條斑巖帶的主要斑巖體屬中酸性—中基性的(高鉀)鈣堿性系列，包括輝石閃長(玢)巖、石英閃長斑(玢)巖、英安玢巖、花崗閃長斑巖等(表2)。成礦斑巖體內及其附近往往發(fā)育有隱爆角礫巖體，角礫巖體呈筒狀或脈狀分布在斑巖體的內接觸帶中，常構成品位較富的角礫巖型銅金礦石(如舒家店、茶亭等)。

成礦巖體的w(SiO2)在47.09%～63.77%之間，平均56.18%；w(Na2O+K2O)為4.47%～8.30%，平均6.72%。K2O/Na2O值為0.33～2.64，平均0.83，以富鈉質巖體為主。里特曼指數為1.6～6.5，平均3.8，屬鈣堿性—堿性巖。A/CNK值為0.5～1.17，屬準鋁質巖石。巖石不同程度的富集大離子親石元素和虧損高場強元素，輕/重稀土比值在6～14.69之間，(La/Yb)N為3.01～23.04。巖體143Nd/144Nd值為0.512 100～0.512 398，εNd(t)在-10.62～-3.4之間，87Sr/86Sr值為0.705 314～0.709 080，江北斑巖帶與江南斑巖帶Nd-Sr同位素體系基本一致，巖漿源自上地?；蚣雍裣碌貧と廴?表2)。

表1 長江中下游成礦帶(安徽段)斑巖型銅金礦床成礦特征Table 1 Metallogenic characteristics of porphyry copper gold deposits in the middle and lower reaches of Yangtze River metallogenic belt (Anhui section)

圖3 廬江縣沙溪銅金礦床蝕變分帶模式圖(據文獻[11])Fig.3 Model map of alteration zone of Shaxi copper-gold deposit in Lujiang County [11]

圖4 銅陵市舒家店銅金礦床蝕變分帶模式圖(據文獻①)Fig.4 Model map of alteration zone of Shujiadian copper-gold deposit in Tongling City①

5 成礦物源與流體特征

由下地殼或上地幔部分熔融產生的巖漿的δ34S在-3‰～+3‰之間，從中分離出來的巖漿熱液的δ34S在-3‰～+7‰之間。沿江地區(qū)斑巖型礦床的δ34S在-0.8‰～+13.4‰之間，表明成礦物質為深源巖漿和上地殼物質的混合來源(表3)。礦床中δ13C在-6.53‰～-0.6‰之間，介于地幔射氣-巖漿碳源(-9‰～-2‰)和沉積巖(碳酸鹽巖)中的碳源(-2‰～+3‰)之間。鍶同位素及氫氧同位素顯示成礦流體以巖漿水為主，僅在成礦晚期混入少量大氣降水。

礦石流體包裹體溫度為110℃～529℃，主成礦階段溫度為190℃～420℃。礦床的流體鹽度測定結果表明，成礦過程中，成礦流體由高鹽度流體向低鹽度流體演化，且發(fā)生了沸騰作用，與典型的斑巖型礦床成礦作用特征一致。但茶亭斑巖型銅金礦主要為低鹽度流體，可能是大量天水參與下的結果。

6 成巖成礦作用過程

晚侏羅世至早白堊世早期，研究區(qū)由特提斯構造體制向古太平洋構造體制轉換，巖石圈擠壓加厚，“古巖石圈不連續(xù)”再活化形成了陸內構造-巖漿-成礦帶[46]。早白堊世(135 Ma)前后，以太平洋板塊俯沖作用為主的NW向擠壓作用導致巖石圈構造垮塌、拆沉，富集巖石圈地幔的拆沉導致軟流圈物質上涌，發(fā)生玄武質巖漿底侵作用，并引起下地殼部分熔融[47]。玄武質巖漿和下地殼部分熔融巖漿沿地殼脆弱帶上侵，并與地殼物質發(fā)生同化混染，形成了區(qū)內“多層巖漿房”。巖漿上侵過程中發(fā)生的混染和分離結晶作用，使富含高揮發(fā)分流體和成礦物質進一步聚集，至淺表位置成礦，常伴隨著隱蔽爆破和流體的沸騰現象[48-51]。

7 找礦方向

研究區(qū)近年來斑巖型銅金礦床找礦主要成果：新發(fā)現了宣城市茶亭銅金礦床(大型)，銅陵市舒家店銅金礦床規(guī)模從小型突破至大型，廬江縣沙溪銅金礦床(大型)新增銅資源儲量一百多萬噸，池州拋刀嶺金礦床規(guī)模從中型突破為大型。銅金礦床均分布于沿江低山丘陵地帶，交通便利，利于開發(fā)利用。目前僅有拋刀嶺金礦床為在采礦山，沙溪銅金礦床正處于礦山基建階段，舒家店、茶亭暫未利用。礦床內的礦體埋深較大，如舒家店銅金礦床礦體埋深在10 m以下、拋刀嶺金礦床礦體埋深在100 m以下、沙溪銅金礦床礦體埋深在400 m以下、茶亭銅金礦床礦體埋深在500 m以下，不利于露天開采。

表2 長江中下游成礦帶(安徽段)斑巖型銅金礦床成礦侵入巖地質-地球化學特征Table 2 Geological and geochemical characteristics of ore-forming intrusive rocks ofporphyry copper gold deposit in the middle and lower reaches of Yangtze River metallogenic belt (Anhui section)

表3 長江中下游成礦帶(安徽段)斑巖型銅金礦床穩(wěn)定同位素特征Table 3 Stable isotope characteristics of porphyry copper gold deposits in the middleand lower reaches of Yangtze River metallogenic belt (Anhui section)

綜上，已有找礦成果顯示研究區(qū)在斑巖型銅金礦床的找礦勘查方面，仍存在進一步突破的可能，但采礦的經濟效益需要進一步的綜合評價。

7.1 江北斑巖帶

江北斑巖帶內的銅金礦主要與燕山期巖漿作用有關，主要類型為斑巖型和矽卡巖型。成礦有關的巖漿巖屬長江斷裂帶控制形成的巖漿巖帶的北外帶，多以小型巖株出現，其與南外帶發(fā)育的斑巖帶對應。在廬江沙溪—巢湖—蘇灣—來安新屯倉一帶這類小侵入體斷續(xù)分布，全椒馬廠、巢湖蘇灣等地的小型侵入體具有銅金礦化、廬江東顧山地區(qū)存在區(qū)內時代最晚的花崗斑巖及有關的鎢鉬礦。因此，在沙溪礦田深部及周邊地區(qū)仍具有繼續(xù)擴大規(guī)模的潛力，在沙溪—新屯倉一帶具有尋找斑巖型銅金礦床和矽卡巖型、斑巖型鎢鉬礦床的潛力，應繼續(xù)開展這些小型侵入體的找礦潛力評價。

7.2 江南斑巖帶

江南斑巖帶優(yōu)勢礦產有銅、金、鉛、鋅、硫等，主要礦床類型為斑巖型、矽卡巖型、巖漿熱液型等。貴池—青陽—南陵一帶內的小斑巖帶應作為斑巖型銅金礦床的找礦的重點，尤其是在隆坳過渡區(qū)接近坳陷區(qū)的邊緣部分。

宣城地區(qū)中—新生代盆地邊緣隆起是具有成礦潛力的地區(qū)；在茅山—九連山推覆體的前緣(西側)的南陵盆地的東緣，中新生代覆蓋層較薄，屬盆地邊緣隆起區(qū)，宣城茶亭銅金礦即產于此。區(qū)內重、磁異常呈NE向帶狀展布，與區(qū)域總體構造線方向一致，經對部分異常驗證也發(fā)現了隱爆角礫巖和鉛鋅礦，證實在南陵盆地東部邊緣具有較大的找礦潛力，下步應在擴大茶亭銅金礦找礦范圍的同時，通過綜合類比，選擇重磁異常進行查證，實現該區(qū)找礦新進展。

8 結論

1)江北、江南斑巖帶與主帶(沿江成礦亞帶)相比具有與巖漿巖帶一致的對稱分帶特征，斑巖帶產于區(qū)域上隆坳過渡部位，以及南、北外帶巖漿巖的外側。

2)江北、江南對稱分布的斑巖帶具有相同的巖石組合，以石英閃長玢(斑)巖、花崗閃長斑巖與斑巖型銅金礦床的關系最為密切，次為輝石閃長玢巖、英安玢巖等。

3)在斑巖帶的形成時代上，江南斑巖帶成巖成礦稍早于江北斑巖帶，前者形成時代與隆起區(qū)內的矽卡巖型礦床一致；后者形成時代與坳陷區(qū)內的陸相火山巖型鐵硫礦床成礦一致。出現這種差異的原因可能在于燕山期陸內擠壓、伸展的轉換構造環(huán)境及變化相對構造寧靜期有利斑巖體侵位，與斑巖型礦床主要產于隆坳過渡位置的環(huán)境一致。

4)區(qū)內斑巖型礦床成巖成礦物源相同，主要為幔源巖漿，有殼源物質混染。

注釋：

① 安徽省地質調查院(安徽省地質科學研究所). 安徽省銅陵礦集區(qū)銅金多金屬成礦規(guī)律及成礦模式研究成果報告 [R]. 合肥， 2019.