銅綠山矽卡巖礦床試研究報告

礦床學《銅綠山矽卡巖試爭論報告》021121陳翔宇20231000404地質(zhì)背景及地質(zhì)條件銅綠山礦床位于湖北省東南部大冶市西南3kmNWNEE向陽-常州斷裂與揚子板塊相隔，東以NNE向郯廬斷裂為界，呈西寬東窄之楔狀地質(zhì)體〔馬光，2023；謝桂青等，2023〕。礦床地質(zhì)特征概述地層鄂東成礦區(qū)出露的地層從元古界至生界根本齊全分布于江漢斷坳及斷陷盆地中〔舒全安等，1992〕。構(gòu)造階段，發(fā)生猛烈的褶皺造山運動和巖漿活動；震旦紀-早三疊世蓋層階段，構(gòu)造運動以多旋后板內(nèi)變形階段〔翟裕生等，1992；舒全安等，1992〕。印支運動不僅使古生代以來的海相該區(qū)發(fā)生猛烈的斷塊和巖漿活動構(gòu)成了本區(qū)的構(gòu)造面貌〔2-1〕，現(xiàn)將該區(qū)的區(qū)域構(gòu)造按時間分述如下。一.印支期構(gòu)造下古生界，向斜核部多為三疊系，具緊閉倒轉(zhuǎn)特征。南部由古生界至中三疊統(tǒng)地層組成，北如鄂城斷裂、鐵山斷裂、金山店斷裂等；一局部并為燕山期構(gòu)造，如保安—陶港斷裂〔20〕〔舒全安等，1992〕。二.燕山期構(gòu)造燕山期鄂東成礦區(qū)受郯廬斷裂和麻團斷裂左行剪切作用的掌握斷裂構(gòu)造以及巖漿侵入構(gòu)造。褶皺燕山期褶皺一般走向延長不超過5km，寬度小于1km，主要分布在巖體邊部及姜橋—下陸斷裂兩側(cè)，軸向呈北北東向或北東向?！?8〕、馮家山背斜，這些褶皺多橫跨在印支期北向褶皺帶上?！?3〕殷祖與陽巖體之間褶皺主要有雙港口倒轉(zhuǎn)向斜〔22〕等。斷裂燕山期斷裂主要有北東向、北北東向、北西向、北西西向4組。北東向斷裂一般長幾百米到幾公里，個別達幾十公里，如靈鄉(xiāng)斷裂。北北東向斷裂一般長幾百米至幾公里，個別可達幾十公里，如姜橋—下陸斷裂19〕里至十幾公里，為右行剪切斷裂。這組斷裂中，以保安—陶港斷裂帶20〕規(guī)模最大。北西西向斷裂一般長幾公里到二十公里。其中一部分是印支期的壓性斷裂經(jīng)燕山期扭性兼張性改造作用而成條件，如鄂城、鐵山、金山店巖體；一局部是燕山期形成的張扭性斷裂，發(fā)育在巖體接觸帶上〔舒全安等，1992〕。銅綠山礦田正處于保安一陶港斷裂、姜橋一下陸斷裂、靈鄉(xiāng)斷裂及銅綠山背斜及其軸部斷裂的交匯處〔馬光，2023〕。巖漿巖概述鄂東南地區(qū)也是包括長江中下游在內(nèi)的中國東南部侵人-火山雜巖帶的重要組成局部，區(qū)內(nèi)發(fā)育大量的侵入巖和火山巖，面積可達92021包括六大巖體，由北向南依次為：鄂城、鐵山、金山店、靈鄉(xiāng)、殷祖、陽，巖性以中性成等小巖體，如銅山口、豐山洞、阮家灣等，西部金牛盆地發(fā)育馬架山組、靈鄉(xiāng)組和大寺組的火山熔巖和火山碎屑巖，底部夾有粉砂巖和砂巖〔謝桂青等，2023；余元昌等，1985〕。陽巖體是鄂東南地區(qū)最大的巖體，屬中深成相巖株。出露面積約215平方千米，受北西向斷裂掌握，總體成北西向。巖體主要巖性為石英閃長巖，接觸帶四周見有閃長巖分布，零星出露花崗閃長巖巖體斜切地層，自南東向北西在不同地段與志留系-下三疊統(tǒng)地層接觸。巖體四周均向外陡傾，傾角60°～80°〔舒全安等，1992〕。銅綠山巖體位于陽巖體的西北端，在東緣與陽巖體接觸〔余元昌等，1985〕。盡管對于銅綠山礦區(qū)侵入巖定名有肯定分歧的母巖漿是地幔局部熔融的玄武質(zhì)巖漿同熔了局部硅鋁質(zhì)地殼所形成的殼幔混源型巖漿伴隨燕山期構(gòu)造運動導致的巖石圈減薄而大量上侵?！矎堊诒＃?023〕標本描述請見后文。礦體特征以及巖礦標本描述礦體特征概述銅綠山礦床由12個大小不等的礦體〔群〕組成，這些礦體〔群〕在空間展布上受北北平行于主礦體，或是主礦體的分支。12個礦體中，以Ⅰ號、Ⅲ號、Ⅳ號規(guī)模較大，為主要的工業(yè)礦體。資料給出描述如下：Ⅰ號礦體位于礦區(qū)西南部26～1075°，主要產(chǎn)于巖體與大理巖的接觸-裂開帶部位。在地表為北北東向延長的不規(guī)章的長條形，在350m，厚50mB+C+D級表內(nèi)銅金屬量26.7524%，平均品位2.151395.77萬噸，占礦床的2550.59%〔馬光，2023〕。Ⅲ號礦體由4個小礦體Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅲ3、Ⅲ4組成，以Ⅲ2號礦體規(guī)模最大，Ⅲ1、Ⅲ3號礦體分別位于地表和Ⅲ2號礦體之上的35m處，已經(jīng)開采完。Ⅲ4號礦體斜列于Ⅲ2號礦體之下。Ⅲ2號礦體位于2～13線之間，礦體走向北北東，傾向南東，傾角60～70°，類型以銅鐵礦石、銅礦石為主。該礦體規(guī)模最大，B+C+D級表內(nèi)銅金屬量43.65萬噸，占礦床的39.37%，平均品位1.71%；鐵礦石量2187.79萬噸，占礦床的38.31%，平均品位37.11%〔趙海杰，2023；張澤湖等，2023〕。Ⅳ號礦體地表出露于13～39線之間，由5傾角為50-7剖面上呈似層狀，局部透鏡狀。地表出露寬度18～45m，已掌握最大延長600m。礦石類型以銅鐵礦石和銅礦石為主，C+D級表內(nèi)銅金屬量31.88萬噸，平均品位1.55%，占礦床銅儲量的241749.8836.58242023。巖石標本描述碳酸鹽層：是有關(guān)礦床形成的碳酸質(zhì)圍巖，也是矽卡巖中的基質(zhì)局部。TLS-Y-1中厚層大理巖

整體為白色，中厚層狀至塊狀構(gòu)造，中、細粒粒狀變晶構(gòu)造，幾乎是由純潔的結(jié)晶方解石組成，肉眼未見其他礦物。質(zhì)軟且脆，外表呈砂糖狀。晶體粒徑多為0.5-1mm規(guī)章且相互鑲嵌。在巖石標本的表層可見紅褐色侵染的局部，疑為氧化鐵質(zhì)污染。方解石礦物，白色，透亮至半透亮，玻璃光澤，粒狀，半自形鑲嵌式連生。放大鏡亦未見完整晶體晶型。標準刻劃硬度計測定硬度為3。解理于手標本上晶體不行見。TLS-Y-2白云質(zhì)大理巖灰白色并雜有青色及粉色調(diào)，塊狀構(gòu)造，細粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)，晶體較純碳酸鈣大理巖更細小些，但肉眼仍可見。在這個粒徑程度上，肉眼不能區(qū)分方解石與白云石的晶體。質(zhì)脆，但比純碳酸鈣大理巖更硬一些。外表呈細砂糖狀，晶體粒徑約0.3mmTLS-Y-3含鐵質(zhì)大理巖我可以把這塊標本當作是在第一塊標本中所見的氧化鐵質(zhì)污染的局部所連續(xù)的外延。紅褐色至褐色，塊狀構(gòu)造，細粒粒狀變晶構(gòu)造。主體應為方解石礦物，氧化鐵侵染致色，觸摸略污手。晶體較純碳酸鈣大理巖細小些，巖石外表呈細砂糖狀，晶體粒徑約0.3mm半自形，不規(guī)章，鑲嵌式連生?！驳降资俏◣r金屬礦床四周的圍巖該地區(qū)四周鐵元素的地化豐度較高。侵入巖體：的地化成分打算了矽卡巖中所可能富集的元素成分。TLS-Y-4正長閃長玢巖這個標本的名字很騙人，丫根本就不是正長閃長玢巖，而是一般的角閃二長巖。肉色至塊狀構(gòu)造，未見傳奇中的似斑狀構(gòu)造由于巖石所含的礦物顆粒并未分成大小相異較大的兩組，而是都差不多。顆粒細小，并且礦物難以識別，依稀可識別出半透亮的斜長石與肉色的鉀長石，以及細小的黑色礦物。TLS-Y-5石英正常閃長玢巖：矽卡巖：真正的含有礦體的巖但都含有透輝石或石榴子石礦物。局部標本風化嚴重。TLS-SH-1金云母矽卡巖：標簽說是金云母，但是卻是綠色的，葉片狀至魚鱗狀晶體集合體，與黃鐵礦，黃銅礦以及石英塊體共同賦存于碳酸鹽巖基巖中。其中，黃鐵礦的自形程度極高，呈標準的、光面的立方體單晶形式存在，惋惜顆粒不大，為2mm^3左右，晶體外表無氧化，光澤強。黃銅礦則以脈狀或網(wǎng)狀穿插于圍巖之中，多為它形，偶見外表具有橫向條紋的小型晶體。亮黃銅色并外表帶有氧化錆色。石英塊狀，

穎面呈灰色至性長石。自形程度高，〔長徑〕5MM左右?；|(zhì)為半自形角晶體，說明巖石中Ti元素含量過剩。它形。TLS-SH-2含透輝石，石榴子石矽卡巖：灰綠色，塊狀構(gòu)造，構(gòu)造是什么真說不好。有一局部發(fā)生了蛇紋石化。含大量自形的含鉻石榴石，菱形十二面體晶體，半透亮，玻璃至亞金剛光澤。粒徑從0.5-2mm不等。之所以說含鉻是由于它是暗綠色的，而我實在想不到更好的解釋。透輝石淺綠色半透亮，為晶體集合體。單晶細小，肉眼難以做進一步描述。TLS-SH-3含透輝石矽卡巖：礦物。礦石標本描述TLS-K-1浸染狀磁鐵礦標本呈灰黑色至褐黑色，致密堅硬的塊體，富有磁性。我特地問了助教教師這致密的塊體是否和它的標簽全都，答案是確定的，但事實上我確實無法看出這微細浸染的所在，更像是被不完全的熱液交代〔這就是磁鐵礦吧~〕聚攏在一起。TLS-K-2塊狀黃銅礦黃銅色，致密的塊體，塊狀構(gòu)造。幾乎由純潔的黃銅礦組以及少量未能識別的銅鐵硫顯晶體構(gòu)造。TLS-K-3塊狀磁鐵礦盡管都是致密塊體，但能與浸染狀磁鐵礦看出顯著差異，灰黑色至深灰色，塊狀構(gòu)造，外表無顆粒感，密度更大。有比浸染狀磁鐵礦更為猛烈的磁性，用小磁鐵吸附后磁鐵不會掉下來。TLS-K-4浸染狀輝鉬礦透輝石它形石榴石，除了不含金云母外，15%-25%之間，故為微細浸染狀構(gòu)造。個人認為這種礦物體才是典型的矽液成因，圍巖的變化則提醒接觸交代作用。TLS-K-5塊狀銅鐵礦這個礦石，盡管說是塊狀的，但是我認為它指的塊狀不是說里面礦石礦物的構(gòu)造，而是整個以塊狀產(chǎn)出。鈣硅雙重基質(zhì)，而金屬礦體則以極其稠密的浸染狀斑雜其中?；a(chǎn)物，形態(tài)不規(guī)章但較為密集。銅70%。TLS-K-6含透輝石矽卡巖磁鐵礦這個礦石外表看不出什么文章來。灰黑色至黑色，塊狀構(gòu)造，質(zhì)硬且致密。透輝石其實肉眼沒有看出來，由于提前下課了也沒有來得及問。但是確實有磁性，只是不如塊狀磁鐵礦那么強而已。但是如同浸染狀磁鐵礦一樣的，在某些地方可以觀察“磁鐵礦成分濃度較高”的地方，即一些又黑色的細小斑點組成的集合物。時間倉促，對于此標本我只能給出如此的描述。成礦時期劃分及資料成因分析成礦時期劃分矽卡巖期：干矽卡巖階段：主要產(chǎn)出石榴子石、透輝石等無水硅酸鹽礦物。石榴石呈淡褐色-暗褐色，黃綠色，自形-半自形粒狀，有的可見其四角三八面體晶形；薄片中呈無色、淡褐色或卡巖或與透輝石共生構(gòu)成透輝石石榴石矽卡巖，被磁鐵礦、黃銅礦交代成〔銅〕鐵礦石。透〔微淡綠色粒狀，呈明媚的二級干預色，常和石榴子石或碳酸鹽等礦物共生。薄片中呈黃綠色，一種為翠綠色自形粒狀，呈團塊狀集合體產(chǎn)于石榴子石中〔圖3-6-F〕；一種呈脈狀充填在具均質(zhì)性的石榴子石顆粒間。氧化物階段：淡綠色，薄片中呈無色-淺綠色，板狀，一組極完全解理，常被磁鐵礦、黃銅礦等交代〔圖3-6-H〕。石英-硫化物期該期次以黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦等金屬硫化物的大量晶出為特征，同時伴隨著石英、方解石等非金屬礦物的形成，該期劃分為兩個階段：石英硫化物階段：形成大量黃銅礦、斑銅礦，少量輝鉬礦、黃鐵礦等金屬硫化物，同時形成大量石英，是礦床銅礦的主要形成階段。碳酸鹽階段：形成大量方解石，少量石英和黃鐵礦。表生期斑銅礦等硫化物氧化為孔雀石等。成因初步分析成礦物質(zhì)來源劉志國，2023〕對銅綠山巖體的巖漿演化、巖石化學、巖性特征及微量元素特征進展爭論后覺察，銅綠山巖體富含成礦元素Cu、Au，富揮發(fā)分F、Cl，認為礦床成礦物質(zhì)源于銅綠山巖體。流體性質(zhì)及來源礦床的熱液礦物的氫氧同位素組成對說明成礦熱液中水的來源具有重要的意義〔混合巖漿水〕，成礦后期石英硫化物階段尤其是碳酸鹽階段，熱液中大氣降水的比重加大。成礦物質(zhì)的運移及成礦：成礦流體的遷移動力造成成礦流體及其成礦物質(zhì)遷移的動力主要是溫度差和壓力差,不斷參加的地表水也為其運移起到了樂觀作用。元素遷移方式銅綠山礦床成礦元素主要以可溶性離子和絡(luò)離子的形式遷移,這些絡(luò)離子與鹵水溶液中的鉀離子和鈉離子,往往呈Cu,Fe等絡(luò)合物的加合物,使絡(luò)合物具有更大的穩(wěn)定性和溶解度,更易于Cu,Fe成礦物質(zhì)的沉淀富集引起熱液中成礦元素的沉淀主要有兩方面因素:一是由于熱液中某些成分濃度的轉(zhuǎn)變造成絡(luò)合物分解而成礦;二是熱液本身溫度、壓力、pH值等物理化學條件的變化,使穩(wěn)定的絡(luò)合物分解沉淀而成礦。夕卡巖礦體產(chǎn)于斑巖體與大冶組碳酸鹽巖接觸帶四周,主要是由于氣液交代圍巖而成,觸帶活動,造成早期夕卡巖被金屬礦物交代,形成夕卡巖型礦體。另一方面,礦化伴隨著堿質(zhì)高壓并富堿質(zhì)和揮發(fā)性組分及低密度的含礦熱液,沿裂隙上升至體系相對封閉環(huán)境,壓力達到爆破的臨界狀態(tài)下,也可以在構(gòu)造應力的誘發(fā)下發(fā)生爆破,使巖體四周和上部接觸帶的巖石或礦體發(fā)生裂開,導致壓力的驟減和熱液組分發(fā)生急劇變化,促成成礦物質(zhì)的沉淀成礦。運移通道銅綠山礦區(qū)被近于三角形分布的深大斷裂所包圍,即北西向的襄樊一廣濟深斷裂、北東東向的陽一常州深斷裂和北北東向的梁子湖深斷裂。據(jù)地球物理探測資料,此處深大斷裂為深部地質(zhì)構(gòu)造的重要分界限,也是軟流圈上隆地帶,并存在近于直立的低阻帶及巖漿房(陸啟行等,1993);燕山運動早期本區(qū)的最大主壓應力方向為北西西一南東東向,形成了深切下地殼或上地慢的深大斷裂,產(chǎn)生了巖石的局部熔融并形成了初始巖漿(翟裕生等,1992深大斷裂表現(xiàn)為巨大的構(gòu)造巖漿活動帶,成為來自深源(上地慢或下地殼)巖漿活動的通道,并掌握巖漿巖的分布,也為銅綠山銅鐵金礦床的形成做了成礦熱源和成礦物質(zhì)(包括含礦流體)以及巖漿運移通道的必要預備。成礦過程源區(qū)為富集地幔的基性巖漿在上侵過程中由于地殼混染和分別結(jié)晶作用演化成中酸性巖漿，當含礦中酸性巖漿上侵到下三疊統(tǒng)大冶群碳酸鹽巖地層時〔干矽卡巖礦物〕交代形成綠簾石、綠泥石、陽起石等濕矽卡巖礦物；溫度連續(xù)下降，