安徽庐枞Fe-Cu矿集区

小组成员：杨帆汪建文覃山辉李博左一杏安徽庐枞地区铁-铜矿成矿规律与找矿摘要:构建庐枞地区燕山期Fe、Cu、Au成矿系列，根据成矿构造背景和含矿岩浆岩特点，将其划分为3个成矿亚系列:以矽卡岩型Cu、Mo、Au矿为主的亚系列，以矽卡岩型Fe及Fe、Cu矿为主的亚系列和以玢岩铁矿为主的火山-次火山岩型铁矿亚系列。该区具较大找矿远景的靶区有:①沙溪铜(金)找矿靶区;②清水塘—岳山铁、锌找矿靶区;③井边—巴家滩铜矿找矿靶区。其中，井边—巴家滩地区成矿地质条件良好，深部存在斑岩型铜矿的可能性较大，具有寻找大型斑岩型铜矿的找矿远景，应对该区进行深入研究和普查评价工作，以实现庐枞盆地内部铜矿找矿的突破。经预测，应对泥河、罗河和龙桥等大型超亿吨铁矿外围进行勘探，以达到建立20～25亿吨大型钢铁基地的目标。关键词:铁铜矿床;成矿规律;找矿方向;庐枞地区;安徽0引言中国铁矿可分为古老变质岩中的条带状铁矿(鞍山式)、矽卡岩型铁矿(大冶式)、钒钛磁铁矿型铁矿(攀枝花式)、海相火山岩型铁矿(镜铁山式)、陆相火山岩型铁矿(庐枞式)及鲕状赤铁矿型铁矿(宣龙式)。中国铁矿资源比较丰富，但很难达到巨型。在郯庐断裂带，由北向南有冀东—北京、鲁中、安徽霍邱及宁芜—庐枞4个重要的铁矿集中区。在庐枞地区的罗河、龙桥和泥河发现大型铁矿和铜矿，目前已探明铁矿石储量＞12亿t，硫铁矿储量6.7亿t，铜金属储量150万t。根据地质资料，安徽长江以南地区的和尚桥、凹山、尖山、黄梅山、钟山、白象及姑山均位于南北向的构造带中，而利用构造成矿理论，长江北部:如2008年开钻的泥河矿区和罗昌河、大鲍庄及钟山地区，也极有可能为大型岩浆驱动成矿域，在此巨型南北向构造带中，找到新的外围和深部矿床。安徽庐江县泥河铁矿勘查取得的突破性进展为:①2002年以来，安徽省加大铁矿勘查力度，开展勘查项目44个，取得一批新成果，发现和评价庐江泥河等大中型铁矿床9处，新增和有望新增铁资源量6亿t±。预测可发现大中型矿产地8～10处，预测资源储量20～25亿t±。庐江泥河铁矿是在系统总结区域成矿地质条件、成矿规律及控矿地质因素的前提下，利用玢岩铁矿找矿模式，选择1/5万航磁异常与重力异常套合地区，通过大比例尺地磁、重力测量，利用钻探对磁重异常进行验证而一孔命中(ZK0501)，预获333+334资源量1亿t±。②2007年3月以来，在国土资源部深部找矿战略指引下，庐江县国土资源局积极配合省地调院利用电法和磁法，首次探明泥河地区铁矿矿体厚度187.54m，平均品位45.7%，储量＞2亿t，庐枞地区有望再探明5亿t铁矿。③自2008年启动新一轮铁矿勘查后，投入近3亿元铁矿勘查资金，成果较为显著，有望新增资源量11.5亿t±。两年来，铁矿勘查成果丰富，共新增和有望新增大中型矿产地13处。其中，在国土资源部整装勘查重点示范区庐(江)—枞(阳)矿集区的罗河铁矿床南侧和西侧发现磁铁矿体，初步推测该区新增资源量5000万t，其中罗河铁矿储量3.4亿t，TFe品位35.8%，计划年产1500万t至1800万t，估计在罗河铁矿床及其外围储量有望达到7.5亿t。泥河铁矿是庐枞地区乃至长江中下游地区近20年来找矿的重大发现之一，为整个庐枞地区开展进一步勘查、开拓找矿空间和寻找深部矿的局面提供了新的依据，预示在长江中下游地区进一步开展深部找矿工作具有十分广阔的前景，必将对长江中下游地区深部找矿工作起到积极的推动作用。在这些理论认识的基础上，采用统计计算与专家价值相结合的方法和综合信息量计算法进行区域成矿预测，提出4个成矿远景区和4个找矿靶区，为寻找新的普查勘探基地提供了地质依据。在成矿规律研究和综合预测的基础上，提出在本区进行中长期找矿的系统建议，明确指出今后找矿重点地区及矿床类型和深部找矿中应特别注意的矿床类型［1］。为加强建设20～25亿t的钢铁基地，研究庐枞地区重点矿山如罗河、沙溪、龙桥、何家小岭和泥河等将有很强的现实意义。前人做了不少矿床类型、形成条件、成矿演化及同位素地球化学的研究工作，但随着研究程度的加深，如何扩大找矿的范围，如何应用成熟的理论和方法，进行深部和外围找矿，尤为重要。结合近年来的地质、物质来源、地质年代、找矿靶区和地球化学等工作，对本地区的成矿规律和找矿理论，加强概括研究极其必要。1地质概况庐枞中生代火山岩盆地位于华北板块和扬子板块对接带的大别山造山带东侧，北东向紧邻郯庐断裂东侧展布，在太平洋板块向欧亚板块俯冲所影响的范围内，主要分布有玢岩型火山-次火山铁矿(表1)。该盆地为中生代陆相火山盆地，其基底为志留系、三叠系和中下侏罗统的一套碎屑岩建造。陆相火山岩系为上侏罗统—下白垩统，厚达3000m［3］。火山岩系自下而上分为龙门院、砖桥、双庙和浮山4个喷发喷溢旋回。火山岩层呈半环状分布，由老到新，从盆地北、东和南部向西部迁移。每一旋回均从爆发相开始，继之以溢流相，最后以火山沉积相告终。将本区所收集到的146个火山岩样品投影于岩石化学分类图上，整个火山岩系呈粗面玄武岩-玄武粗安岩-粗安岩-粗面岩组合，属富碱岩系，其中龙门院旋回以玄武粗安岩为主，伴有少量粗面玄武岩、粗安岩和安山岩;砖桥旋回主要以粗安岩、玄武粗安岩为主，伴有少量粗面岩;双庙旋回则以粗面玄武岩为主，同时出现少量玄武粗安岩和粗面岩;浮山旋回主要为粗面岩类，上部出现少量碱性粗面岩和含似长石碱玄岩。在砖桥旋回和双庙之间存在着岩性的重大转折，结合两旋回之间存在沉积间断的地质事实，可以把4个旋回归纳为龙门院-砖桥和双庙-浮山2个大旋回［3］。类似于合肥盆地，上侏罗统毛坦厂组火山岩沿大别山前呈带状分布，岩性以粗安岩、粗面岩、粗面英安岩及流纹岩为主［4］。火山岩层的分布特征呈半环状，由老到新，从盆地北、东和南部向盆地西部及中心地区依次分布。主体岩层是龙门院组和砖桥组，双庙组和浮山组集中于盆地中部地区。岩石化学性质由基性向富碱方向演化，喷发方向由裂隙-中心式向典型的中心式喷发发展［3］。2研究进展对本区中生代不同地质时代的构造应力场进行定量研究，总结其构造变形特征，确定板内岩石圈断裂是控岩控矿的主导构造。在燕山早期，以NW－NWW向为主的张剪性岩石圈断裂控制了铜及铜矿业带的形成，而燕山晚期，主要是NE－NNE向张剪性岩石圈断裂控制了铁矿亚带的形成［1］。(1)矿床形成环境:根据新的构造理论资料(包括壳幔结构特征及古地磁资料等)，运用活动论观点，将该成矿带的地质构造演化历史划分为基底形成、板块迁移、盖层沉积及板内变形3个阶段，从全球构造角度讨论了中生代欧亚板块与太平洋板块和印度—澳大利亚板块相互作用的重要性及构造岩浆活动和成矿的关系，认为该成矿带在印支-燕山早期具有造山带(挤压带)性质，燕山晚期具有拉张和准裂谷性质的演化过程，属于大陆板块内部的断块和裂陷交织的构造-岩浆-成矿带，共分成4期构造岩浆活动［1］。表2简要归纳了安徽沿江地区燕山期构造-岩浆-成矿事件序列［5］。(2)采用地质、地球物理和遥感技术相结合的方法，系统解译了本区的环形构造，划分了环形构造成因类型，建立本区矿田构造垂直分带模式—“三层结构”，即深部为隐伏岩基、中部为构造-岩浆柱、上部为含矿岩株。这一分带模式的建立，对本区矿田构造和矿化垂直分带研究具有重要指导意义［1］。考虑到地壳纵向分层、横向分块结构特征，把褶皱构造及断裂构造作为分块分层的边界，安徽沿江扬子块区地壳的3维空间结构特征见表3［6］。(3)成矿与深部岩浆岩的关系:大包庄、罗河矿区，岩体均在地表以下300～400m处。小岭矿区潜伏在地下的粗安玢岩与火山碎屑岩在接触带形成大型硫铁矿体，而暴露在地表的粗安玢岩未见工业矿体。一般岩体规模大者，形成的矿体规模也大，反之，岩体愈小，成矿作用也较差，如罗河矿区辉石粗安玢岩厚度＞600m，大包庄矿区辉石粗安玢岩厚度＞500m，二者在深部相连，面积至少＞5km2，故在罗河、大包庄形成大型硫铁矿床［7］。3时代成矿3.1年代测定对郯庐断裂南端沙溪含铜斑岩体中黑云母和斜长石单矿物的高精度Ar/Ar同位素测定，获得40Ar/39Ar平均年龄为(132.62±0.28)Ma，40Ar/39Ar等时线平均年龄为(132.59±0.46)Ma，而最小平均视年龄为86Ma±，可能表示后期的一次热事件，对应于斑岩体与Cu-Au矿化有关的热液活动。这些年龄值比前人在该区及邻区获得的K-Ar和Rb-Sr年龄更精确地代表沙溪含铜斑岩体的侵入时代。132.6Ma±的年龄代表该区含铜(金)斑岩体的侵入时代，铜(金)斑岩型矿床是在稍后的大规模热液蚀变下形成的［8］。和Rb-Sr年龄更精确地代表沙溪含铜斑岩体的侵入时代。132.6Ma±的年龄代表该区含铜(金)斑岩体的侵入时代，铜(金)斑岩型矿床是在稍后的大规模热液蚀变下形成的［8］。据胡文暄等统计，区内主要岩浆活动期为(155～100)Ma。巴家滩辉石二长岩Rb-Sr等时线年龄为(150.1±0.9)Ma［9］，相当于晚侏罗世;矾山-石马滩正长斑岩体Rb-Sr等时线年龄为(129.6±1.1)Ma［10］，相当于早白垩世。结合野外地质资料，可以推断本区火山活动应始于晚侏罗世，止于早白垩世［11］。沙溪石英闪长斑岩(87Sr/86Sr)初始比值为0.7058，表明石英闪长斑岩成岩物质主要来自于上地幔，可能在岩浆上侵过程中遭受地壳物质混染，这些特征与石英闪长斑岩中暗色矿物富Mg、Ni，贫Al、Fe和稀土元素中Sm/Nd比值低等特征基本吻合。沙溪石英闪长斑岩形成时代为(127.9±1.6)Ma，属燕山晚期产物，相当于庐枞火山盆地内的白垩系下统火山岩的双庙旋回与浮山旋回之间的间歇期。这一结果与40Ar/39Ar分析年龄126Ma较相近［12］。3.2阶段划分中三叠世在庐枞盆地边缘(龙桥-马鞍山一带)和西南缘(城山-大刨山一带)沉积了赤铁矿、菱铁矿及黄铁矿矿胚层，出现龙桥式铁矿的雏形。晚侏罗世早-中期砖桥旋回火山喷发的较早期，与基底断裂活动有关，在局部小的水盆地中形成了盘石岭式的热泉沉积型赤铁矿-硫铁矿床，为小岭式硫、铁、铜矿床，大鲍庄和罗河矿部分铁、硫矿的形成奠定了物质基础。晚侏罗世晚期相当于砖桥旋回的晚期，在庐枞盆地北部的矾山破火山口外围及边缘，与富铁辉石粗安岩浆岩及大规模热液活动有关，形成了罗河、大鲍庄、大岭、小岭和杨山一带的玢岩型铁矿，以及这些矿床中的热液型黄铁矿、黄铜矿。小岭式硫铁矿最终形成于此时期。在较晚期主要是在盆地的中部及南部，形成了位于龙门院组及砖桥组火山岩中的第一期脉铜矿。井边、拔茅山及石门庵等小型铜矿即形成于这一时期。早白垩世较早期与双庙旋回火山岩浆活动有关，在盆地的边缘和外围最终形成了沉积-热液叠加改造型的龙桥式铁矿、大刨山式铜矿、大缸窑式细脉浸染型铜钼矿化及沙溪式斑岩型铜(金)矿床。4地球化学特征4.1主量元素SiO2含量为45%～64%，属硅近饱和系列。玄武岩中标准矿物Ne和Ol出现频率较大，但Ne含量＜5%;玄武粗安岩中普遍出现标准矿物Q，但含量很低;粗面岩中部分样品出现Q(一般＜5%)和Hg。庐枞火山岩系K2O随SiO2变化，当SiO2为45%～54%时，K2O和SiO2呈正相关，而当SiO2为54%～59%时，斜率为零甚至呈负相关，这种现象是橄榄玄粗岩系的特征之一［12］。SiO2＞59%的晚期粗面岩样品点比较分散，这说明在火山晚期，岩石碱性逐渐升高，但从岩石矿物组合来看，碱性暗色矿物和副长石不出现或出现很少，仍为碱性岩石。K2O/Na2O值较大，粗面玄武岩、玄武粗安岩和粗安岩的K2O/Na2O值多集中在1.0附近，晚期粗面岩K2O/Na2O值最高，平均值达2.16。Al2O3含量高且变化大(14%～20%)，TiO2含量较低(＜1.3%)，Fe2O3/FeO值高，Na2O+K2O、Al2O3和K2O/Na2O随SiO2升高而逐渐增大，TiO2、全铁、CaO(包括MgO)随SiO2升高而逐渐降低。庐枞火山岩系的特征既不同于碱性岩系列，也明显有别于岛弧和大陆边缘安山岩系，而与典型橄榄粗安岩系特征相同。但是，与岛弧和活动大陆边缘橄榄玄粗岩系相比，庐枞