安徽铜官山铜矿床.doc

实习报告安徽铜官山铜矿床简介一、 区域地质背景1、矿床产出的大地构造位置位于安徽省铜陵市东南郊，是我国长江中下游铁铜成矿带中著名的铜矿床之一。铜陵地区位于贵池-马鞍山隆起带（印支期隆起带）的中部，西以郯庐断裂为界分别与华北地块和大别地块毗邻，南东与江南台隆相连。南、北两侧分别被两条东西向的隐伏基底断裂所围限，与贵池、繁昌两个北东向的S状隆褶带相隔；东西两侧分别为北东向大型断裂带为界，构成一个相对独立的菱形隆起地块（图1）。铜陵地区成矿首先取决于有利的成矿环境。本成矿区是环太平洋矿带中国东部成矿域长江中下游成矿带的一个组成部分。该区深部壳幔具有明显的层块结构，处于地慢上隆区，成矿受长江断裂带的带状网络构造系统控制。图1 下扬子地区构造简图（据刘文灿等，1996）1.沉降带；2.隆起带；3.背斜轴；4.向斜轴；5.断层；6.郯庐断裂带；7.构造单元边界2、 区域地层构造，岩浆岩及变质作用本区位于扬子板块的东北缘，大别造山带的前陆褶皱带上。经历了活动一稳定一再活动(化)的漫长构造演变。前震旦纪以砂泥质复理石建造为主的沉积物经受区域变质和构造变形后构成褶皱基底。晋宁运动后.处于相对稳定时期，以升降振荡运动为主.形成了巨厚的海相(间夹海陆交互相)沉积，为本区矿化奠定了沉积基础。印支末期.扬子板块和华北板块发生碰撞，大别地块向南仰冲.本区盖层受到强烈侧向挤压，形成弧形褶皱系统，使华北板块和扬子板块联合成统一板块。嗣后本区在太平洋板块向欧亚板块俯冲作用下转入强烈的板内变形阶段。燕山期，构造和岩浆活动活跃，带来了丰富的成矿物质.提供了有利的成矿空间.使本区受到了岩浆一热液的叠加改造作用。由于本区地壳运动发展的特殊性，形成了既有外生又有内生铁铜硫金等矿产产出的成矿区域。 铜官山岩体为石英闪长岩，呈岩株状侵入于背斜的西北翼。其中见有角闪闪长岩、闪长斑岩包体，后期有二长岩脉穿切。主岩体形成时间为150百万年左右。 自岩体中心向外可划分为中心相、过渡相和边缘相。由岩体化学分析资料换算的钙碱拾数CA一58，属钙碱性岩套。有如下特征: NaZo+二20一7.06一7.54，NaK，A12o。/(KZo+NaZo+合eao)1。 在边缘相中钾长石分子增加，表现出富钾的趋势。Na/K79.2，胶黄铁矿9.07）318.9（白云岩162，胶黄铁矿515）115.6（白云岩126，胶黄铁矿102.5）+22.33+1.61潮坪洼地铜官山岩体主要由石英闪长岩组成，呈岩株状产于背斜的西北翼，出露面积约1.5km2，其中见有角闪闪长岩、闪长斑岩包体。后期有二长岩脉侵入。主岩体形成时间在150Ma左右。自岩体中心向外可划分为中心相、过渡相和边缘相。钙碱指数CA=58，属钙碱性岩。岩石化学特征表现为：Na2O+K2O=7.06-7.54；NaK。Al2O3/（K2O+Na2O+1/2CaO）1。图4 铜官山铜矿地质图1.第四系堆积层；2.三叠系；3.龙潭组页岩粉砂岩；4.孤峰组硅质岩；5.栖霞组灰岩；6.船山组灰岩；7.黄龙组白云岩；8.高骊山组粉砂页岩；9.五通组石英岩；10.石英闪长岩；11.石榴石矽卡岩；12.透辉石矽卡岩；13.磁铁矿；14.磁黄铁矿；15.含铜蛇纹岩；16.铁帽；17.断层；18.岩层产状；19.地质界线；20.剖面线；21.剖面图2、 矿体特征矿床特征根据矿体的产状、形态、矿石组合和蚀变类型及矿物标型特征，可划分为三种矿化类型（图5）。上部矿体：主要产在石炭一二叠系灰岩与石英闪长岩的接触带附近。矿体与地层产状不一致（不整合型）。一般规模不大，有典型的矽卡岩矿物组合和分带性，是传统观点的矽卡岩矿床，如笔山、罗家村矿段。主要矿石类型有磁铁矿型、磁黄铁矿型、黄铁矿型和矽卡岩型。矿石构造为块状构造、脉状构造等，具交代残余，交代充填、固溶体分离等结构。矿石中微量元素Zn、Co、Ga含量较高，Ni含量低。中部矿体；主要产于中石炭统底部的白云岩中，呈层状。层位稳定，水平延伸可达几千米。与地层产状一致（整合型矿体）。当位于接触带附近时可与上部矿体相联结，构成“人”字型矿体。矿石类型有磁铁矿-蛇纹石型、磁黄铁矿-蛇纹石型、黄铁矿-蛇纹石型、胶状黄铁矿-白云石型。在矿石中保留了大量的原生沉积构造（层纹、条带、皱纹、胶状、莓球、残余鲕等）。镜下资料表明，在磁铁矿、磁黄铁矿中保留有残余的胶状黄铁矿，甚至在黄铁矿中也可见到胶状黄铁矿残余。此类矿石中的矿物生成顺序是：胶状黄铁矿-晶质黄铁矿-磁黄铁矿-磁铁矿-黄铜矿。黄铜矿主要是后期叠加在早期矿物之上的，一般呈似条带状、浸染状、细脉状，伴有黄铁矿、石英、方解石等。宏观和微观资料表明中部矿体中存在着两种成因系列的矿物组合：胶状黄铁矿-晶质黄铁矿-磁黄铁矿-磁铁矿组合和磁铁矿-磁黄铁矿-黄铁矿、黄铜矿组合。这两个组合中的磁铁矿产状及物理参数均不相同；氧同位素也略显不同，但化学成分差异则不明显（表2）。中部矿体中有两类黄铁矿标型特征不同（表3），表明地层中的黄铁矿与整合矿体中的黄铁矿相似，而与岩体中的黄铁矿有明显区别。中部矿体围岩以镁矽卡岩蚀变为特征，从接触带到围岩蚀变分带为镁橄榄石-金云母-蛇纹石-大理岩，相应的矿化分带是磁铁矿-磁黄铁矿。铜矿化是叠加的，远离接触带呈现Cu(Mo)-Cu(PbZn)-Fe(Au)的变化趋势。下部矿体：属热液石英脉型，以含铜石英网脉为特征，发现于老庙基山175m、215m中段的岩体边缘和底板角页岩中。脉宽0.15cm左右，主要矿物有黄铜矿及少量辉钼矿、闪锌矿、黄铁矿，偶见白钨矿。主要矿石类型有含铜蚀变闪长岩和含铜石英脉两种。在黄铁矿中富Co、Ni，其Co/Ni1，S/Se15000。近矿蚀变为黑云母化，局部为白云母化、绢云母化等。上、中、下矿体构成了“三位一体”的矿床组合。它们可以组合在一起，也可单独出现，其特征不同，但受统一的成矿作用控制（表4）。表2 两类磁铁矿特征简表类 型特 征层控矽卡岩型（沉积变质型）矽卡岩型（热液交代型）宏 观标 志细粒，具条带状构造，残余鲕状构造；成层产出，早于矽卡岩粗粒，具交代结构形态不规则，受构造控制物理参数比 重反射率爆裂温度磁化率4.114.2618.921.36510较低，7.6010-44.544.6420.2222.22500较高，11.7510-4微量元素（ppm）含V、Ti低（41220，24220）Be 5.16.1含V、Ti较高（54560，161340）Be 2.818O（）5.853.84表3 各类黄铁矿的标型特征 参 数产 状比重（g/cm3）维氏硬度（kg/mm2）反射率（R）热电系数（mV/）红外光谱（cm-1）晶胞参数（AO）硫原子系数Co/Ni34S（）地层中4.901+188.9(p)419.75.41741.99090.21+4.08矿体中胶状微细晶粗晶4.3454.8685.0929001199186249.2751.2953.08+99.1(p)54.8(N+p)95.7(N+p)4244204225.41645.41721.85241.96832.00124.0014.0018.13+4.20+4.01+4.47岩体中热液胶状4.8134.357100.2(N)17.8(N)4185.41825.41722.05482.00341.46+2.35+1.4表4 铜官山铜矿体组合特征简表类型特征上部矿体中部矿体下部矿体控矿因素接触带构造层位、岩性控制为主构造和侵入裂隙矿体形态透镜状、不规则状层状、似层状网脉状、脉状矿石构造块状、脉状层纹状、皱纹状、条带状、块状细脉浸染状矿石结构交代熔蚀、固溶体分离结构、半自形晶草莓状、变晶、残余结构、交代结构粒状和固溶体分离结构矿物生成顺序磁铁矿黄铁矿磁黄铁矿黄铜矿胶状黄铁矿晶质黄铁矿磁黄铁矿磁铁矿黄铜矿黄铜矿黄铁矿闪锌矿围岩蚀变特征石炭、二叠纪灰岩矽卡岩化中石炭世白云岩滑石、蛇纹石化为主闪长岩、角页岩、石英岩黑云母化、绢云母化3.矿石特征石英闪长岩（TGS-1） 岩石呈灰黑色，局部有浅铜黄色，中-细粒结构，块状构造，有些地方呈脉状，有黄铁矿充填在岩石的裂隙中。主要组成矿物有石英（含量80%），斜长石（含量5%），角闪石（含量14%），黄铁矿（含量1%）等。 TGS-1 石英闪长岩 TGS-2燧石灰岩燧石灰岩（TGS-2） 岩石为灰黑色，细粒结构，块状构造。主要组成矿物为燧石灰岩。硅灰石大理岩（TGS-3） 岩石呈灰白色-灰黑色，细粒结构，块状构造。主要组成矿物为硅灰石（含量40%），大理石（30%），成分不确定的碳酸盐（黑色，含量30%）等。硅灰石，白色，放射状，硬度高于方解石，玻璃光泽。TGS-4 岩石为灰黑色，粗粒结构，块状构造，矿石表面有石榴石留下的凹坑。主要组成矿物为方解石（含量50%），黄铁矿（含量20%），石榴石（10%），透辉石（15%），不确定矿物（5%）等。透辉石，绿色，柱状，玻璃光泽。 TGS-3硅灰石大理岩 TGS-4透辉石矽卡岩（TGS-5） 岩石为灰绿色，细粒结构，块状构造。主要组成矿物为透辉石（90%），石榴石（10%）等。黄铜矿-磁铁矿矿石（TGS-6） 矿石为黑色，局部有铜黄色，中-粗粒结构，块状构造。主要组成矿物为黄铜矿（含量4%），磁铁矿（含量95%），大理石（1%）等。 TGS-5透辉石矽卡岩 TGS-6黄铜矿-磁铁矿矿石磁黄铁矿-黄铜矿矿石（TGS-8） 矿石为灰黄色，细粒结构，块状构造。主要组成矿物黄铜矿（20%），磁黄铁矿（70%）,石榴石（10%）等。黄铁矿矿石（TGS-9） 矿石呈浅铜黄色，细粒结构，块状构造。主要组成矿物为黄铁矿，晶体颗粒大小约1mm-2mm. TGS-8磁黄铁矿-黄铜矿矿石 TGS-9黄铁矿矿石铁帽（TGS-10） 矿石呈棕红色，细粒结构，孔洞构造。主要组成矿物为褐铁矿。孔洞由造岩矿物差异风化形成的，由原来的硫化物脉上侵到地表风化形成的。孔洞形状为椭圆状和棱角状，孔径大小为1mm-1cm左右，含量约90%。4、 矿石矿物特征黄铁矿 浅铜黄色，等轴状晶体，强金属光泽，不透明，无解理，条痕呈绿黑色，断口参差状，硬度高。褐铁矿 黄褐色，它以含水氧化铁为主要成分的天然多矿物混合物，主要为针铁矿。半金属光泽。黄铜矿 铜黄色，带暗黄或斑状錆色，金属光泽，不透明，小刀能划动，无解理。 TGS-10铁帽磁铁矿 铁黑色，半金属光泽，不透明，无解理，小刀刻不动，有磁性。磁黄铁矿 暗古铜黄色，表面有褐色或錆色，金属光泽，不透明，无解理，小刀刻不动。三、 成矿作用及成因分析铜官山铜矿曾以典型矽卡岩型而著称。近年来进一步认识到复合成矿或层控作用的成矿意义。从成矿的长期性和成矿演化观点分析，则不同成因的争论有可能统一。成矿演化的全过程分析，矿床的形成可以分两期:沉积成岩期和后生叠加期，后者包括矽卡岩化和热液叠加作用。沉积成岩期:在早石炭世的碎屑岩相沉积转变为中石炭世碳酸盐相时，有大量的黄铁矿的沉积，在相对氧化环境区可能出现菱铁矿相甚至铁的氧化相，继而为较广泛的白云岩、灰岩沉积。这样就构成了碎屑岩一黄铁矿(菱铁矿十白云石)一白云岩一灰岩的组合。黄铁矿相沉积环境是较特殊的，早期可能相对动荡，因而形成层纹状、条带状构造。在区域内可能存在不相联结的若千个水下凹地，其中沉积了硫化物，而相对浅水区可能只有白云石沉淀。后生叠加期:燕山期由于本区构造一岩浆活化，造成岩浆的侵人，原始的沉积岩受到了变质作用形成大理岩和角岩，而沉积黄铁矿遭受变质而成磁黄铁矿甚至磁铁矿，部分的磁铁矿也可能是由菱铁矿转变成的。后期的热液活动，造成镁质矽卡岩和钙矽卡岩，最后是铜矿化的交代充填作用和有关蚀变。由于自上而下的围岩有着明显差异，它们的蚀变和矿化类型各不相同。中部矿体因有原始沉积基础(表现明显的叠加现象)也就构成了大型层状矿体，延展较稳定，这是一般矽卡岩矿床所没有的。这类矿床命名为“层控矽卡岩矿床”是恰当的。如无原始沉积基础，就和上部矿体一样，相反，若无热液叠加，则仅以硫铁矿床形式存在(如青石山)。1、成矿五要素铜的来源 关于铜的来源有如下几种看法:来自岩浆源;来自石炭纪地层以及志留纪地层等。据原始沉积黄铁矿层中普遍含Cu(0.01-0.1%)，以及远离岩体的矿层Fe、Cu、S三元素呈正相关的特征，表明原始沉积层中已含有少量的铜，但不构成矿石品级。从数理统计筛分资料说明，原始铜可占整体铜来源的10%左右。志留纪地层中含Cu一般较高，达170ppm，是潜在的矿源层。但从矿区400多个样品的光谱分析资料的对应分析结果表明，矿质来源与志留纪地层不相关，而和岩体和白云岩密切相关。志留纪地层中也未发现有元素迁移的迹象，因此，作为矿质来源的可能性较小。从矿化与岩体空间关系，水平分带性和蚀变特征，岩体的含矿性研究表明，铜质主要来源于岩体。矿区附近获得的三个方铅矿的铅同位素资料:206Pb/204Pb为18.318一18.35、207Pb/204Pb为15.53-15.598、208Pb/204Pb为37.90-38.25，为正常铅，模式年龄接近岩体的年龄，说明矿质与岩体有同源性，从刀值较低看又具有深源的特征。介质运输工具 接触交代矿床形成作用主要有接触渗滤交代作用和接触扩散交代作用两种，两种方式的成矿介质都为来自岩浆的含矿气水溶液。能量 铜官山为矽卡岩型的矿床，主要还是由接触渗滤交代作用和接触扩散作用形成。在接触扩散交代作用中，浓度梯度作为扩散组份运移的动力，随反应厚度的增加和交代过程的停止而减小，因而扩散作用不能形成矽卡岩。在渗滤交代作用中，温度梯度和压力梯度是引起热液流动的动力，因而热液能作较长的运移，故有可能形成厚大的交代带。通道 构造控制含矿溶液的通道，也为成矿提供了有利的空间。铜陵地区发育大量的褶皱、断裂和不整合面。这些构造中会形成大量的裂隙和空间直接导通到岩体，岩浆中的含矿气水热液就会沿着这些裂隙和空间上升到达成矿区域。空间 在侵入体与围岩的接触带中，由于接触带构造形态不同而对成矿作用有影响。岩体凹部往往对成矿有利，凹部周围一般断裂裂隙发育，矿液唱易集中。接触带上的断裂交错部位、与不同岩型的接触部位、以及早期脉岩和断裂发育部位等均有利于成矿。围岩层理、层间破碎带及构造裂隙有利于矿物质的储存。褶