謝富康

(句容市仙人橋礦業(yè)有限公司)

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南京九華山銅礦南山礦段地質(zhì)特征及成因

謝富康

(句容市仙人橋礦業(yè)有限公司)

摘要在對(duì)南京九華山銅礦南山礦段地質(zhì)構(gòu)造特征、礦床地質(zhì)特征分析的基礎(chǔ)上，詳細(xì)討論了礦區(qū)巖漿巖、礦體圍巖及構(gòu)造對(duì)成礦的影響，結(jié)果表明：①礦床成因?yàn)榍秩霂r漿巖體與石炭系—二迭系灰?guī)r的接觸交代形成的矽卡巖型礦床，矽卡巖為該礦區(qū)的主要找礦標(biāo)志；②區(qū)域性斷裂控制著巖漿活動(dòng)及巖漿巖的分布，次一級(jí)斷層既為導(dǎo)礦構(gòu)造，又為容礦構(gòu)造；③靠近巖體的捕虜體與巖漿接觸帶邊部斷續(xù)礦化，有時(shí)整個(gè)捕虜體都交代形成相當(dāng)規(guī)模的斑巖型礦體，也為礦區(qū)有利的找礦標(biāo)志。上述結(jié)論對(duì)于區(qū)內(nèi)找礦工作有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞地質(zhì)構(gòu)造特征礦床地質(zhì)特征矽卡巖找礦標(biāo)志斑巖型礦體

九華山銅礦位于江蘇省南京市江寧區(qū)湯山鎮(zhèn)，距南京市大約30 km，距滬寧線及長江航運(yùn)碼頭約20 km，礦區(qū)有公路與寧滬、寧杭高速公路相通，交通便利。該銅礦位于寧鎮(zhèn)褶皺帶西南部的湯山—侖山復(fù)式背斜面北翼[1]。寧鎮(zhèn)地區(qū)在印支期—燕山早期形成了復(fù)式背、向斜構(gòu)造，同期形成了SN向的橫斷裂和EW向的縱斷裂。該區(qū)由于構(gòu)造影響，使得巖漿活動(dòng)非常強(qiáng)，侵入巖以花崗閃長巖為主，其次為石英閃長巖，是銅礦主要的成礦母巖。后期有巖脈穿插于矽卡巖及圍巖中，脈巖由花崗閃長(斑)巖或石英閃長(玢)巖組成，多以巖楔或巖墻產(chǎn)出，產(chǎn)狀較直立，近SN走向，與成礦關(guān)系密切[2]。當(dāng)巖漿沿?cái)嗔亚秩胧肯怠档貙訒r(shí)，常交代圍巖形成矽卡巖礦床。圍巖(主要是碳酸鹽、頁巖)中的次一級(jí)羽狀斷裂、層間滑動(dòng)及剝離，特別是上下盤有屏蔽層隔斷時(shí)，成為礦化富集的有利部位，由此決定了該區(qū)是以矽卡巖型礦床為主的銅、鐵、鋅成礦區(qū)，區(qū)內(nèi)所見的幾個(gè)主要礦床(安基山、南山、仙人橋)均產(chǎn)于上述部位中。為進(jìn)一步指導(dǎo)區(qū)內(nèi)找礦工作，以該礦區(qū)南山礦段為例，對(duì)其礦床地質(zhì)特征及礦床成因進(jìn)行研究。

1礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1地層

礦區(qū)地層從志留系至第四系均有出露，與成礦有關(guān)的地層為泥盆系五通組砂巖-石英砂巖、石炭系金陵組灰?guī)r、高麗山組砂頁巖、二迭系棲霞灰?guī)r及孤峰組硅質(zhì)頁巖。

1.2構(gòu)造

九華山銅礦區(qū)處于湯山—侖山復(fù)背斜北翼，該部位地層強(qiáng)烈倒轉(zhuǎn)。礦區(qū)西部地層多形成褶皺，東部地層產(chǎn)狀由倒轉(zhuǎn)逐漸恢復(fù)正常。九華山至過江口出現(xiàn)次級(jí)復(fù)式向、背斜。區(qū)域上所有的褶皺均向西抬升，向東傾沒。礦區(qū)內(nèi)有1條SN向張性斷裂破碎帶(即F8)，帶內(nèi)石英巖、灰?guī)r等各類巖石的角礫混雜。F8以東地層強(qiáng)烈倒轉(zhuǎn)，由南山向北經(jīng)黃土山、雷打山直至烏鴉山南坡，所有地層均倒轉(zhuǎn)而向南傾斜。

(1)F1斷層。從地表來看，該斷層縱貫全區(qū)，墳頭群逆掩于五通組之上，礦區(qū)東部走向約NE50°，傾角約45°。沿?cái)鄬訋Ф嘤薪堑[巖分布，斷層兩側(cè)裂隙發(fā)育，為地下水活動(dòng)的重要場(chǎng)所。

(2)F2斷層。為逆斷層，東部走向SE，西部走向SW，傾角約40°，該斷層貫穿礦區(qū)，傾向延深超過-300 m。

(3)F3斷層。分布于8#～1#勘探線，以2#勘探線為界，東部走向NE80°～SE120°，西部走向SW，傾角35°～50°不等，東部較陡。

(4)F4斷層。棲霞組逆掩于龍?zhí)督M之上，西部走向近EW微偏向S，東部走向S偏E，東西方向上有起伏，傾角約50°，該斷層分布范圍廣，南山地段、仙人橋均有出露。

(5)F5斷層。為前期主斷裂，為一逆沖斷層，巖漿沿該斷裂侵入，上盤有較廣泛的破碎帶分布。F5斷層在礦區(qū)走向EW，傾角約55°，走向延伸較長，超過2 km，F(xiàn)1～F4斷層均為F5斷層派生的次級(jí)斷裂。

(6)F6斷層。位于礦區(qū)東側(cè)，是1條張性斷裂，形成于成礦前期，成礦后仍有活動(dòng)，為地下水活動(dòng)的場(chǎng)所，雨季時(shí)會(huì)形成地表徑流，對(duì)礦區(qū)地下水影響較大。

(7)F7斷層。位于礦區(qū)西側(cè)，形成時(shí)期、斷層性質(zhì)與F6斷層一致，為地下水活動(dòng)的場(chǎng)所，雨季時(shí)會(huì)形成地表徑流，因其與礦體距離較遠(yuǎn)，對(duì)采區(qū)影響比F6斷層小。

1.3巖漿巖

礦區(qū)巖漿巖主要有2類：①花崗閃長巖、石英閃長巖巖體，巖體總體走向EW，東部轉(zhuǎn)向NE。巖體南部與泥盆系—二疊系地層接觸，接觸面不規(guī)則，常有巖脈插入圍巖；北部與二疊系接觸，接觸面變化較大，產(chǎn)狀較陡。②礦區(qū)后期脈巖，主要為石英閃長玢巖，分布于巖體邊部和圍巖中，傾角較陡，局部直立或倒轉(zhuǎn)，沿走向或傾向均有起伏現(xiàn)象，脈巖寬度從數(shù)米至十?dāng)?shù)米不等，斑狀結(jié)構(gòu)是其主要特征，斑晶主要由中—更長石、黑云母組成，基質(zhì)由鈉長石組成，呈粗面結(jié)構(gòu)，含鱗片黑云母、角閃石。

2礦體地質(zhì)特征

2.1礦體形態(tài)

礦區(qū)礦體眾多，但都以小型脈狀、條帶狀為主，銅礦體占大多數(shù)，其余為鋅、硫、鉬和鐵礦體。主礦體有3個(gè)，均為銅礦：①3#礦體，賦存于石榴石矽卡巖帶上部，礦體長大于600 m，向下延深超過200 m，似層狀，沿走向、傾向均有波狀起伏，偶有分枝和尖滅再現(xiàn)，最大厚度18 m，平均厚約5 m，西部走向NE，東部走向SE，總體傾向S，傾角約40°；②4#礦體，與3#礦體大致平行分布，礦體下盤常見含燧石結(jié)核的石榴石矽卡巖，位于成礦巖帶中部，礦體為矽卡巖礦物與硫化物，晚期熱液蝕變強(qiáng)烈，碎裂結(jié)構(gòu)發(fā)育，礦體長約500 m，向下延深超250 m，呈似層狀，最大厚度20 m，平均厚7 m，傾向S，傾角約50°，該礦體為區(qū)內(nèi)第一大礦體，全礦2/5的儲(chǔ)量賦存于其中；③6#礦體，賦存于透輝石矽卡帶中，分布于礦區(qū)中部，走向長500 m，埋深超過100 m，走向SE100°，傾向SW，傾角52°。南山銅礦段的礦化集中于上述3個(gè)主礦體之中，-20 m以下，銅金屬量占總量的83.4%。區(qū)內(nèi)其余小礦體多達(dá)百條，多為扁豆?fàn)?，小透鏡狀，分布較散，資源儲(chǔ)量所占比例較小，僅少部分具開采價(jià)值。

2.2礦體物質(zhì)成分、礦石類型及礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

(1)礦石類型及礦物成分。礦區(qū)礦石類型是銅-硫-鐵型礦石，主要礦物有黃銅礦、黃鐵礦、磁鐵礦、閃鋅礦，磁黃鐵礦、斑銅礦、孔雀石、褐鐵礦、方鉛礦、自然金等也少有出現(xiàn)。以鈣鋁石榴石、透輝石為主要脈石，次為綠簾石、陽起石、方解石、綠簾石等。

(2)礦石結(jié)構(gòu)與構(gòu)造。礦石構(gòu)造主要有浸染狀、脈狀、塊狀、少量條帶狀構(gòu)造。礦石結(jié)構(gòu)有自形—半自形晶粒結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等。

(3)主要金屬元素及伴生有益組分的賦存特點(diǎn)。礦區(qū)主要可供工業(yè)利用的是Cu，此外，S、Zn、Fe、Mo也具工業(yè)價(jià)值，Ag、Se也達(dá)到綜合利用的要求，Au也有一定價(jià)值。目前，該礦山選礦主要針對(duì)Cu、S、Zn、Fe等4種元素。

3礦體圍巖特征

礦區(qū)圍巖大多有變質(zhì)作用發(fā)生，圍巖受巖體侵入的影響而產(chǎn)生熱變質(zhì)作用，形成厚達(dá)400 m的接觸帶。自侵入巖體析出的熱液沿?cái)嗔呀淮?，使圍巖蝕變成矽卡巖(石榴石矽卡巖和透輝石矽卡巖)。區(qū)內(nèi)變質(zhì)作用特點(diǎn)：中間帶以矽卡巖為主，兩側(cè)則是含角巖殘?bào)w的矽卡巖，外圍邊界以角巖為主，各變質(zhì)巖帶呈對(duì)稱分布。

(1)蝕變閃長玢巖、石英閃長玢巖帶。分布于巖體外緣及巖枝中，淺部蝕變較強(qiáng)，向深部變?nèi)?，主要蝕變有透輝石化、綠泥石化、高嶺土化、綠簾石化，常伴生有黃鐵礦，極少見黃銅礦。

(2)石榴石矽卡巖帶(SKg)。分布于-300 m以上，厚50～150 m，礦物成分以石榴石為主，次為少量透輝石、透閃石、方柱石、陽起石等。該帶為該礦段的主要含礦帶，3/4的Cu、Zn資源量、2/3的Mo、S資源量均產(chǎn)于石榴石矽卡巖帶中。

(3)透輝石矽卡巖帶(SKd)。分布于石榴石矽卡巖帶上下盤，主要由細(xì)—微粒透輝石組成，含少量方解石、綠簾石、綠泥石等，常有黃鐵礦、黃銅礦化，多沿裂隙充填。該帶含有少量的Zn、Cu，局部形成可采礦體。

(4)含角巖殘?bào)w矽卡巖帶(SH)。分布于石榴石矽卡巖帶上下盤，中間常有透輝石矽卡巖相隔。該層矽卡巖帶以石榴石為主，含少量透輝石、透閃石，其間常有角巖殘留體呈層狀、團(tuán)塊狀產(chǎn)出。該帶含礦以Mo、S為主，Cu、Zn含量較低。

(5)角巖帶(Hf)。分布于上述各帶外圍，構(gòu)成1個(gè)連續(xù)的外殼，上部為五通組與高麗山組變質(zhì)角巖，主要為石英巖、絹云母石英角巖、黑云母石英角巖；下部為龍?zhí)督M、孤峰組變質(zhì)角巖，礦物成分復(fù)雜，為變質(zhì)類頁巖、鈣質(zhì)頁巖等。

礦區(qū)礦體絕大多數(shù)產(chǎn)于矽卡巖之中，主要產(chǎn)于石榴石矽卡巖中，其次在透輝石矽卡巖中。矽卡巖中黃鐵礦化范圍較廣，但不均勻，石榴石矽卡巖帶黃鐵礦平均含量4%，主礦體中黃鐵礦平均含量約15%。

4礦床成因

4.1成礦條件

(1)物化條件。矽卡巖礦床形成溫度900～200 ℃，為氣化至熱液階段的產(chǎn)物，是1類特殊的熱液礦床，典型的矽卡巖礦物組合形成溫度900～500 ℃，金屬氧化物形成溫度600 ～350 ℃，金屬硫化物形成溫度450 ～200℃[3]。接觸交代過程中，有大量的CO2析出，因此，矽卡巖可能形成于淺—中深成環(huán)境。

(2)巖漿條件。礦區(qū)內(nèi)出露的巖漿巖系中—酸性巖體，主要巖石類型為花崗閃長斑巖，石英閃長玢巖多呈巖墻狀產(chǎn)出，常切穿花崗閃長斑巖，表明花崗閃長斑巖早于石英閃長玢巖侵入，晚期巖脈有閃長玢巖、煌斑巖等，反映出礦化的多階段性。礦區(qū)與銅礦有關(guān)的巖體為花崗閃長斑巖，巖體的斑狀、似斑狀結(jié)構(gòu)和矽卡巖化發(fā)育，巖漿帶來的成礦物質(zhì)與圍巖中原始沉積的成礦物質(zhì)，經(jīng)一系列的改造，在有利部位富集成礦。

(3)圍巖條件。礦區(qū)與成礦密切相關(guān)的地層為泥盆系五通組石英砂巖、石炭系金陵組灰?guī)r、高麗山組砂頁巖、二迭系棲霞灰?guī)r及孤峰組硅質(zhì)頁巖。當(dāng)圍巖為石灰?guī)r時(shí)，形成石榴子石矽卡巖，當(dāng)圍巖為硅質(zhì)頁巖或砂巖時(shí)，形成透輝石矽卡巖，礦體多富存于石榴子石矽卡巖中。礦區(qū)二疊系各地層中成礦元素含量普遍高于其他地層，為礦區(qū)的主要含礦地層。

(4)構(gòu)造控礦條件。構(gòu)造控制了含礦熱液的運(yùn)移路徑，為成礦提供了空間。斷層構(gòu)造薄弱帶具備較高的孔隙度，為成礦熱液的轉(zhuǎn)移、礦物沉淀提供了場(chǎng)所。在礦區(qū)圍巖中，層厚較薄、灰?guī)r與砂頁巖互層、有較大斷裂切穿圍巖時(shí)，往往有利于成礦熱液發(fā)生交代作用，亦常有較大規(guī)模的矽卡巖礦床形成。礦區(qū)內(nèi)3#礦體受F2斷層控制，基本沿F2斷層充填交代，其內(nèi)部可見成礦前的破碎及石榴石和硫化物的碎裂結(jié)構(gòu),4#礦體受成礦前的F3斷層控制，6#礦體與F4斷層位置大致吻合。

4.2成礦過程

(1)矽卡巖期。巖體浸入后，在接觸帶主要形成石榴子石、透輝石等矽卡巖礦物(即早期矽卡巖期)。當(dāng)溫度降低后，接觸帶內(nèi)高溫含礦氣液大量聚集，生成綠簾石、綠泥石、陽起石等晚期矽卡巖礦物。伴隨K+、Na+參與生成矽卡巖礦物，氣化高溫?zé)嵋河扇跛嵝韵蛉鯄A性漸變，大量Fe2+、Fe3+開始析出，生成磁鐵礦，交代早期生成的石榴子石、透輝石等矽卡巖礦物。隨著氧化作用的增強(qiáng)，赤鐵礦晶出并交代磁鐵礦，同時(shí)，高溫氣液中S與赤鐵礦發(fā)生氧化反應(yīng)，生成磁鐵礦和硫鐵礦物，從而形成了磁鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦物組合(高溫氧化物階段)[4]。

(2)石英、硫化物期。該期主要由高—中溫含礦熱液作用，生成的礦物主要為黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦等(高—中溫石英-硫化物階段)。隨著溫度的降低，該階段生成的金屬硫化物主要為方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦及黃銅礦，方解石等碳酸鹽類礦物明顯增多(中—低溫碳酸鹽-硫酸鹽階段)。南山礦段不同的礦物組合具有不同的礦化特征：①綠簾石化、絹云母化、綠泥石化、透閃石化多與鐵礦有關(guān)；②綠簾石化、碳酸鹽化多與銅、鋅礦體有關(guān)；③石英巖化與輝鉬礦化有關(guān)。

(3)后期巖漿蝕變作用期。區(qū)內(nèi)后期侵入的閃長玢巖穿插、吞蝕早先成巖的花崗閃長斑巖，成巖期后成礦熱液對(duì)閃長玢巖巖體蝕變改造，主要生成絹云母、綠泥石等礦物，并伴隨有黃銅礦礦物浸染富集。特別是對(duì)先期形成的含礦矽卡巖的蝕變改造，使得Cu進(jìn)一步富集，形成靠近脈巖品位較高的礦體。礦體距侵入巖越遠(yuǎn)，后期蝕變作用逐漸減弱，礦石品位也逐漸降低。

5結(jié)語

對(duì)南京九華山銅礦南山礦段地質(zhì)構(gòu)造特征、礦床地質(zhì)特征進(jìn)行了詳細(xì)分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)礦體圍巖特征、礦床成礦條件以及成礦過程進(jìn)行了詳細(xì)探討，對(duì)于區(qū)內(nèi)找礦工作有一定的借鑒價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[3]袁見齊，朱上慶，翟裕生.礦床學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，1985．

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(收稿日期2015-09-16)

謝富康(1967—)，男，工程師，211133 江蘇省南京市江寧區(qū)湯山街道。