安徽铜官山铜矿床实习报告

`安徽铜官山铜矿床实习报告一、区域地质简介安徽铜官山铜矿是中国长江中下游铁铜成矿带中著名的矽卡岩型矿床，前人在该地区进行了大量的工作，在矿床地质特征、矿床成因和成矿流体研究等方面取得了许多重要成果（常印佛等，1991；翟裕生等，1992）。铜陵地区与燕山期中酸性侵入岩有关的成矿流体以高盐度为特征已被许多学者证实（黄许陈等，1994；凌其聪等，2002；陈邦国等，2002；顾连兴等，2002）。流体包裹体是研究成矿流体的直接样本，其物质组成和形成的物理化学条件反映了成岩、成矿时介质的环境特征。确定包裹体均一温度、盐度、压力和成分对研究矿床成因、成矿物质来源及成矿机制具有重要意义。随着扫描电镜／能谱分析（SEM/EDS）和激光拉曼显微探针（LRM）技术在包裹体研究中的应用，对包裹体的研究程度日渐深入。SEM/EDS不仅可以对打开的包裹体及其中的子矿物进行形貌分析，同时还可以直接分析打开包裹体中固相的成分特征，在流体包裹体子矿物的成分分析和熔体包裹体成分分析中取得较好的效果（范宏瑞等，1998；谢玉玲等，2000；单强等，2002）。LEM在包裹体研究中的应用正日渐成熟，它可以在不破坏包裹体的前提下对单个包裹体中的气相、液相成分进行分析，同时在子矿物的成分分析中也得到了良好的应用，特别是对碳酸盐、硫化物和硅酸盐等子矿物。子矿物相是流体包裹体的重要组成部分，也是包裹体成分研究的重要内容。由于子矿物相在包裹体打开后易于保存，因此可以直接通过电子探针（EPMA）和SEM/EDS进行分析。铜官山铜矿矽卡岩矿物中的流体包裹体以富含子矿物的高盐度流体包裹体为特征，前人曾通过包裹体岩相学、包裹体测温等方法在石榴石中发现了石盐、钾石盐和硫化物子矿物，但对子矿物类型及子矿物的.SEM/EDS.和LRM分析仍未见报道。本次通过对石榴石、透辉石中子矿物的岩相学、.SEM/EDS.和LRM分析，发现多相流体包裹体中透明子矿物以钾石盐为主，且含量丰富，表明流体高度富钾，石盐子矿物也有发现，但相对较少。硫化物子矿物经SEM/EDS.分析确定为闪锌矿、黄铜矿，另外还发现了方解石、菱铁矿等碳酸盐子矿物。LRM分析也在石榴石和透辉石中发现了碳酸盐子矿物，结合包裹体均一温度、盐度的测定结果，认为与矽卡岩成矿有关的流体具有高盐度、高温、富钾的特征，具典型岩浆热液型流体包裹体的特征，流体包裹体中大量钾石盐的发现与该区广泛发育的中酸性高碱富钾岩体和钾化蚀变吻合，进一步证实了流体与燕山期中酸性侵入岩的关系。二、矿区地质概况(—)地层矿体主要赋存在石炭系中，矿体明显受黄龙组地层控制，产于白云岩底部。有三种含矿组合：粉砂岩-黄铁矿层-碳质页岩组合；粉砂岩（或页岩）-黄铁矿层-白云岩-灰岩组合；白云岩-菱铁矿（或黄铁矿）-灰岩组合。矿层往往位于两种岩性的转变部位。剖面分析表明中上石炭统白云岩段和灰岩段、含矿白云岩和不含矿白云岩，它们在有机炭、F、Cl含量和Sr/Ba比值及pH、Eh条件等方面均有差异。在邻区冬瓜山矿床中发现有硬石膏层，其δ34S平均值为16.69‰。该区地层出露为志留一第三系。志留一泥盆系主要为碎屑岩；石炭一三叠系以海相碳酸岩为主，夹海陆交互相的煤及页岩；侏罗系主要为火山岩；白垩系、第三系多为陆相堆积。与成矿有关的层位主要是在石炭系底部与泥盆系顶部接触界面上，区内现已查明的几个大型矿床，如冬瓜山、新桥等主矿体都在这一含矿空间。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。（二）构造铜陵地区位于贵池－马鞍山窿起带（印支期窿起带）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状窿褶带相隔；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窿起地块（图1-1）。铜官山铜矿床位于铜陵—戴家汇东西向基底断裂带的西端，铜官山“S”状背斜的北西翼。燕山晚期中酸性岩浆侵入活动形成了铜宫山岩体，呈NE向展布，与铜山背斜一致。沿接触带由南向北分布有白家山、宝山、老山、小铜官山、老庙基山、招树山、笔山、罗家村等8个矿段（图1-2）。褶皱构造主要是铜官山背斜,该背斜全长约17km,为一短轴不对称倾伏背斜,轴面呈S0型扭曲,枢纽呈波状起伏。背斜轴向总的走向为北东45b。主断裂构造有两组:北东向逆断层,主要有F11和F1。铜官山-石耳山纵向逆断层(F11),长约6.5km,走向北东,倾向北西。该断层发育在石炭系高骊山组砂页岩与石炭系中上统黄龙、船山组地层之间,属压扭性断层。此断层是该区主要控矿构造,宝山矿段的矿体就是受此断层控制。笔山-白家山纵向逆断层(F1),长约3.5km,断层走向北东,倾向北西,主要分布在孤峰组硅质岩和栖霞组灰岩之间，是矿区内另一条控矿构造,罗家村浅部小矿体就是受此断层控制。北西向平移正断层,走向一般320b左右,倾向西南,倾角较陡。分布在松树山-老庙基山矿段,是成矿后断层,对矿体有破坏作用。这些断层大多具长期性,多次活动的迹象.（三）岩浆岩安徽铜陵铜官山矿区的燕山期中酸性-酸性小侵入岩体在时间上和空间上与区内的层控矽卡岩型铜(金)矿床密切相关.在这些小侵入岩体中,特别是在老庙基、小铜官山和金口岭岩体中,产有二长质到闪长质的同源包体、角闪石堆积岩包体和黑云母片岩残余包体.对这三类岩石包体及其寄主岩进行了详细的岩石学和矿物学研究以及单矿物氧同位素分析,同时收集了相关的岩石化学和地球化学资料,为阐明矿区岩浆-热液过程提供了依据.分析结果表明,闪长岩和辉石岩包体的(87Sr/86Sr)i为0.7070～0.7073,εNd(t)为-9.7,而石英二长闪长岩主岩(87Sr/86Sr)i为0.7072～0.7077,εNd(t)为-10.6～-11.9.铜官山矿区堆积岩包体中的堆积晶、同源包体和寄主岩中的斑晶以及同源包体及寄主岩中的基质的矿物结晶温度分属890～970℃,730～755℃和675～730℃三个区间,对应的深度为24～29km,9～15km和4～6km.它们分别代表了深位岩浆房、浅位岩浆房和岩浆侵位处矿物结晶的温度和深度.深位岩浆房的深度对应于岩石圈中下地壳硅镁层的深度,而浅位岩浆房的深度对应于岩石圈中-新元古界浅变质岩系的深度.从岩石包体及其寄主岩锶、钕同位素以及岩石学和矿物学资料来看,深位岩浆房中的岩浆可能是由底侵的碱性玄武岩浆与下地壳硅镁层发生相互作用形成的,而浅位岩浆房中的岩浆可能是由来自深位岩浆房的演化岩浆与中-新元古界浅变质岩系发生相互作用形成的.二长质同源包体与黑云母片岩残余包体过渡,有时闪长质同源包体与寄主岩过渡,相互之间的界线模糊不清.角闪石堆积岩包体中金属氧化物和硫化物的共存表明,在堆积岩结晶时已有相当数量的铁、铜和硫溶解在演化的岩浆中.由此可以推断,已初步富集铁、铜和硫的演化岩浆与深度同浅位岩浆房相当且富合成矿元素的变质岩发生同化混染作用,可以富集足够的成矿物质以形成铜官山矿区的矽卡岩型铜铁硫化物矿床.矿区同源包体中斜长石的δ18OSMOW‰值为9.0～9.2,寄主岩中斜长石和石英为9.4～9.9,矽卡岩中石榴石和石英为3.92～11.84,矿石中磁铁矿和石英为3.84～5.85,而相应的δ18OH2O‰值在寄主岩中为6.87,矽卡岩中为6.85～6.89,矿石中为8.18～12.64.此外,在寄主岩及其岩石包体中同时产有熔融包裹体、熔融-流体包裹体和流体包裹体,并能见到不混溶包裹体.这些事实结合矿物平衡地质温度计计算结果和收集的包裹体测温资料,表明矿区的岩浆-热液过程可以分为:1)岩浆结晶;2)岩浆流体出溶和出溶流体演化(大致对应于矽卡岩化);和3)成矿热液活动(对应于铜金矿化)三个阶段.三、矿床地质特征(一)矿体产状根据矿体的产状、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:A.上部矿体：主要产在石炭-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。B.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。C.下部矿体：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0.1―5cm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/Se≈15000。近矿蚀变为黑云母化，局部为白云母化、绢云母化等。铜官山铜铁矿由松树山、老庙基山、小铜官山、老山、宝山、白象山、罗家村和笔山等八个矿床组成。其中松树山、老庙基山、小铜官山、笔山矿床规模最大，探明铜储量占全区总储量的80％。（1）铜矿：资源储量246万吨，矿产地33处，大中型矿床9处，平均品位1%，矿床深度一般在500米以内。（2）铁矿：资源储量7585万吨，矿产地30处，中型矿床有5处。铁矿主要作为矽卡岩型铜矿的伴生组分或共生矿产出。（3）金银矿：金资源储量100吨，岩金矿产地16处，中型矿床有4处，岩金平均品位为5.48克/吨；伴生金矿产地11处，大中型矿床有8处，伴生金平均品位5.17-0.14克/吨。银资源储量1351吨，矿产地13处，银矿以伴生矿为主。矿区内主要蚀变类型有:夕卡岩化(石榴石夕卡岩化和钙铁辉石-透辉石夕卡岩化),蛇纹石化(叶蛇纹石化和利蛇纹石化),云母化(金云母化,黑云母化和绢云母化),滑石化,大理岩化,角岩化和硅化等.矿段主要产于石炭系岩层与石英二长闪长岩的接触带及其附近,受接触带构造控制,有如下分带现象:(1)石英二长闪长岩:斜长石+角闪石+石英+钾长石.(2)蚀变石英二长闪长岩:(方柱石+黑云母+绿泥石+斜长石+石英,见有钙铝榴石(含钙铝榴石分子70.30%)夕卡岩脉.(3)夕卡岩带:a.钙铁榴石(含钙铁榴石分子67.29%~99.59%)+次透辉石+方解石,一般宽几米至几十米;b.磁铁矿+硫化物4+方解石,磁铁矿呈粗粒状,局部具石榴石假象和环带;c.透辉石+钙铁辉石+方解石,一般宽几米至几十米.(4)大理岩带:硅灰石+透闪石+方解石,一般宽几米至几十米不等.(5)角岩带:石英+黑云母+少量红柱石.综上所述,铜官山铜矿床矿化阶段可以划分为:夕卡岩阶段,磁铁矿阶段,石英,硫化物阶段和石英-碳酸盐阶段.2．化学成份矿石中主要成矿元素为Cu、Fe及少量Mo.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+CaO)1。上部矿体矿石中微量元素Zn、Co、Ga含量较高，Ni含量低。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1-1）。中部矿体中有两类黄铁矿标型特征不同（表1-2），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(Pb·Zn)—Fe(Au)的变化趋势。（二）矿石特征TGS-1石英闪长岩：灰白色，中细粒结构，块状构造，主要矿物为有油脂光泽的石英（约10%）、肉红色的钾长石、斜长石及少量的黑云母。TGS-2阳新灰岩中的燧