安徽銅官山銅礦床實(shí)習(xí)報(bào)告

1、安徽銅官山銅礦床實(shí)習(xí)報(bào)告一、 區(qū)域地質(zhì)簡介安徽銅官山銅礦是中國長江中下游鐵銅成礦帶中著名的矽卡巖型礦床，前人在該地區(qū)進(jìn)行了大量的工作，在礦床地質(zhì)特征、礦床成因和成礦流體研究等方面取得了許多重要成果（常印佛等，1991；翟裕生等，1992）。銅陵地區(qū)與燕山期中酸性侵入巖有關(guān)的成礦流體以高鹽度為特征已被許多學(xué)者證實(shí)（黃許陳等，1994；凌其聰?shù)龋?002；陳邦國等，2002；顧連興等，2002）。流體包裹體是研究成礦流體的直接樣本，其物質(zhì)組成和形成的物理化學(xué)條件反映了成巖、成礦時介質(zhì)的環(huán)境特征。確定包裹體均一溫度、鹽度、壓力和成分對研究礦床成因、成礦物質(zhì)來源及成礦機(jī)制具有重要意義。隨著掃描電鏡能譜

2、分析（SEM/EDS）和激光拉曼顯微探針（LRM）技術(shù)在包裹體研究中的應(yīng)用，對包裹體的研究程度日漸深入。SEM/EDS不僅可以對打開的包裹體及其中的子礦物進(jìn)行形貌分析，同時還可以直接分析打開包裹體中固相的成分特征，在流體包裹體子礦物的成分分析和熔體包裹體成分分析中取得較好的效果（范宏瑞等，1998；謝玉玲等，2000；單強(qiáng)等，2002）。LEM在包裹體研究中的應(yīng)用正日漸成熟，它可以在不破壞包裹體的前提下對單個包裹體中的氣相、液相成分進(jìn)行分析，同時在子礦物的成分分析中也得到了良好的應(yīng)用，特別是對碳酸鹽、硫化物和硅酸鹽等子礦物。子礦物相是流體包裹體的重要組成部分，也是包裹體成分研究的重要內(nèi)容。由于

3、子礦物相在包裹體打開后易于保存，因此可以直接通過電子探針（EPMA）和SEM/EDS進(jìn)行分析。銅官山銅礦矽卡巖礦物中的流體包裹體以富含子礦物的高鹽度流體包裹體為特征，前人曾通過包裹體巖相學(xué)、包裹體測溫等方法在石榴石中發(fā)現(xiàn)了石鹽、鉀石鹽和硫化物子礦物，但對子礦物類型及子礦物的. SEM/EDS.和LRM分析仍未見報(bào)道。本次通過對石榴石、透輝石中子礦物的巖相學(xué)、. SEM/EDS.和LRM分析，發(fā)現(xiàn)多相流體包裹體中透明子礦物以鉀石鹽為主，且含量豐富，表明流體高度富鉀，石鹽子礦物也有發(fā)現(xiàn)，但相對較少。硫化物子礦物經(jīng)SEM/EDS.分析確定為閃鋅礦、黃銅礦，另外還發(fā)現(xiàn)了方解石、菱鐵

4、礦等碳酸鹽子礦物。LRM分析也在石榴石和透輝石中發(fā)現(xiàn)了碳酸鹽子礦物，結(jié)合包裹體均一溫度、鹽度的測定結(jié)果，認(rèn)為與矽卡巖成礦有關(guān)的流體具有高鹽度、高溫、富鉀的特征，具典型巖漿熱液型流體包裹體的特征，流體包裹體中大量鉀石鹽的發(fā)現(xiàn)與該區(qū)廣泛發(fā)育的中酸性高堿富鉀巖體和鉀化蝕變吻合，進(jìn)一步證實(shí)了流體與燕山期中酸性侵入巖的關(guān)系。二、 礦區(qū)地質(zhì)概況()地層 礦體主要賦存在石炭系中，礦體明顯受黃龍組地層控制，產(chǎn)于白云巖底部。有三種含礦組合：粉砂巖-黃鐵礦層-碳質(zhì)頁巖組合；粉砂巖（或頁巖）-黃鐵礦層-白云巖-灰?guī)r組合；白云巖-菱鐵礦（或黃鐵礦）-灰?guī)r組合。礦層往往位于兩種巖性的轉(zhuǎn)變部位。剖面分析表明中上

5、石炭統(tǒng)白云巖段和灰?guī)r段、含礦白云巖和不含礦白云巖，它們在有機(jī)炭、F、Cl含量和Sr/Ba比值及pH、Eh條件等方面均有差異。在鄰區(qū)冬瓜山礦床中發(fā)現(xiàn)有硬石膏層，其34S 平均值為16.69。該區(qū)地層出露為志留一第三系。志留一泥盆系主要為碎屑巖；石炭一三疊系以海相碳酸巖為主，夾海陸交互相的煤及頁巖；侏羅系主要為火山巖；白堊系、第三系多為陸相堆積。與成礦有關(guān)的層位主要是在石炭系底部與泥盆系頂部接觸界面上，區(qū)內(nèi)現(xiàn)已查明的幾個大型礦床，如冬瓜山、新橋等主礦體都在這一含礦空間。 銅官山巖體主要由石英閃長巖組成，呈巖株?duì)町a(chǎn)于背斜的西北翼，出露面積約1.5km2，其中見有角閃閃長巖、閃長斑

6、巖包體。后期有二長巖脈侵入。主巖體形成時間在150Ma左右。自巖體中心向外可劃分為中心相、過渡相和邊緣相。 （二）構(gòu)造 銅陵地區(qū)位于貴池馬鞍山窿起帶（印支期窿起帶）的中部，西以郯廬斷裂為界分別與華北地塊和大別地塊毗鄰，南東與江南臺隆相連。南、北兩側(cè)分別被兩條東西向的隱伏基底斷裂所圍限，與貴池、繁昌兩個北東向的S狀窿褶帶相隔；東西兩側(cè)分別為北東向大型斷裂帶為界，構(gòu)成一個相對獨(dú)立的菱形窿起地塊（圖1-1）。 銅官山銅礦床位于銅陵戴家匯東西向基底斷裂帶的西端，銅官山“S”狀背斜的北西翼。燕山晚期中酸性巖漿侵入活動形成了銅宮山巖體，呈NE向展布，與銅山背斜一致。沿接觸帶由

7、南向北分布有白家山、寶山、老山、小銅官山、老廟基山、招樹山、筆山、羅家村等8個礦段（圖1-2）。褶皺構(gòu)造主要是銅官山背斜,該背斜全長約17km,為一短軸不對稱傾伏背斜,軸面呈S0型扭曲,樞紐呈波狀起伏。背斜軸向總的走向?yàn)楸睎|45b。主斷裂構(gòu)造有兩組:北東向逆斷層,主要有F11和F1。銅官山-石耳山縱向逆斷層(F11),長約6.5km,走向北東,傾向北西。該斷層發(fā)育在石炭系高驪山組砂頁巖與石炭系中上統(tǒng)黃龍、船山組地層之間,屬壓扭性斷層。此斷層是該區(qū)主要控礦構(gòu)造,寶山礦段的礦體就是受此斷層控制。筆山-白家山縱向逆斷層( F1 ),長約3.5km,斷層走向北東,傾向北西,主要分布

8、在孤峰組硅質(zhì)巖和棲霞組灰?guī)r之間，是礦區(qū)內(nèi)另一條控礦構(gòu)造,羅家村淺部小礦體就是受此斷層控制。北西向平移正斷層,走向一般320b左右,傾向西南,傾角較陡。分布在松樹山-老廟基山礦段,是成礦后斷層,對礦體有破壞作用。這些斷層大多具長期性,多次活動的跡象.（三）巖漿巖 安徽銅陵銅官山礦區(qū)的燕山期中酸性-酸性小侵入巖體在時間上和空間上與區(qū)內(nèi)的層控矽卡巖型銅(金)礦床密切相關(guān).在這些小侵入巖體中,特別是在老廟基、小銅官山和金口嶺巖體中,產(chǎn)有二長質(zhì)到閃長質(zhì)的同源包體、角閃石堆積巖包體和黑云母片巖殘余包體.對這三類巖石包體及其寄主巖進(jìn)行了詳細(xì)的巖石學(xué)和礦物學(xué)研究以及單礦物氧同位素分析,同時收集了相關(guān)

9、的巖石化學(xué)和地球化學(xué)資料,為闡明礦區(qū)巖漿-熱液過程提供了依據(jù).分析結(jié)果表明,閃長巖和輝石巖包體的(87Sr/86Sr)i為0.70700.7073,Nd(t)為-9.7,而石英二長閃長巖主巖(87Sr/86Sr)i為0.70720.7077,Nd(t)為-10.6-11.9.銅官山礦區(qū)堆積巖包體中的堆積晶、同源包體和寄主巖中的斑晶以及同源包體及寄主巖中的基質(zhì)的礦物結(jié)晶溫度分屬890970,730755和675730三個區(qū)間,對應(yīng)的深度為2429km,915km和46km.它們分別代表了深位巖漿房、淺位巖漿房和巖漿侵位處礦物結(jié)晶的溫度和深度.深位巖漿房的深度對應(yīng)于巖石圈中下地殼硅鎂層的深度,而淺

10、位巖漿房的深度對應(yīng)于巖石圈中-新元古界淺變質(zhì)巖系的深度.從巖石包體及其寄主巖鍶、釹同位素以及巖石學(xué)和礦物學(xué)資料來看,深位巖漿房中的巖漿可能是由底侵的堿性玄武巖漿與下地殼硅鎂層發(fā)生相互作用形成的,而淺位巖漿房中的巖漿可能是由來自深位巖漿房的演化巖漿與中-新元古界淺變質(zhì)巖系發(fā)生相互作用形成的.二長質(zhì)同源包體與黑云母片巖殘余包體過渡,有時閃長質(zhì)同源包體與寄主巖過渡,相互之間的界線模糊不清.角閃石堆積巖包體中金屬氧化物和硫化物的共存表明,在堆積巖結(jié)晶時已有相當(dāng)數(shù)量的鐵、銅和硫溶解在演化的巖漿中.由此可以推斷,已初步富集鐵、銅和硫的演化巖漿與深度同淺位巖漿房相當(dāng)且富合成礦元素的變質(zhì)巖發(fā)生同化混染作用,可

11、以富集足夠的成礦物質(zhì)以形成銅官山礦區(qū)的矽卡巖型銅鐵硫化物礦床.礦區(qū)同源包體中斜長石的18OSMOW值為9.09.2,寄主巖中斜長石和石英為9.49.9,矽卡巖中石榴石和石英為3.9211.84,礦石中磁鐵礦和石英為3.845.85,而相應(yīng)的18OH2O值在寄主巖中為6.87,矽卡巖中為6.856.89,礦石中為8.1812.64.此外,在寄主巖及其巖石包體中同時產(chǎn)有熔融包裹體、熔融-流體包裹體和流體包裹體,并能見到不混溶包裹體.這些事實(shí)結(jié)合礦物平衡地質(zhì)溫度計(jì)計(jì)算結(jié)果和收集的包裹體測溫資料,表明礦區(qū)的巖漿-熱液過程可以分為:1)巖漿結(jié)晶;2)巖漿流體出溶和出溶流體演化(大致對應(yīng)于矽卡巖化);和3

12、)成礦熱液活動(對應(yīng)于銅金礦化)三個階段.三、 礦床地質(zhì)特征(一)礦體產(chǎn)狀根據(jù)礦體的產(chǎn)狀、形態(tài)、礦石組合和蝕變類型及礦物標(biāo)型特征，可劃分為三種礦化類型: A.上部礦體：主要產(chǎn)在石炭-二疊系灰?guī)r與石英閃長巖的接觸帶附近。礦體與地層產(chǎn)狀不一致（不整合型）。一般規(guī)模不大，有典型的矽卡巖礦物組合和分帶性，是傳統(tǒng)觀點(diǎn)的矽卡巖礦床，如筆山、羅家村礦段。 B.中部礦體；主要產(chǎn)于中石炭統(tǒng)底部的白云巖中，呈層狀。層位穩(wěn)定，水平延伸可達(dá)幾千米。與地層產(chǎn)狀一致（整合型礦體）。當(dāng)位于接觸帶附近時可與上部礦體相聯(lián)結(jié)，構(gòu)成“人”字型礦體。礦石類型有磁鐵礦-蛇紋石型、磁黃鐵礦-蛇紋石型、黃鐵礦-蛇紋石型

13、、膠狀黃鐵礦-白云石型。 C.下部礦體：下部礦體：屬熱液石英脈型，以含銅石英網(wǎng)脈為特征，發(fā)現(xiàn)于老廟基山175m、215m 中段的巖體邊緣和底板角頁巖中。脈寬0.15cm 左右，主要礦物有黃銅礦及少量輝鉬礦、閃鋅礦、黃鐵礦，偶見白鎢礦。主要礦石類型有含銅蝕變閃長巖和含銅石英脈兩種。在黃鐵礦中富Co、Ni，其Co/Ni>1，S/Se15000。近礦蝕變?yōu)楹谠颇富?，局部為白云母化、絹云母化等。銅官山銅鐵礦由松樹山、老廟基山、小銅官山、老山、寶山、白象山、羅家村和筆山等八個礦床組成。其中松樹山、老廟基山、小銅官山、筆山礦床規(guī)模最大，探明銅儲量占全區(qū)總儲量的80。&#

14、160;（1）銅礦：資源儲量246萬噸，礦產(chǎn)地33處，大中型礦床9處，平均品位1%，礦床深度一般在500米以內(nèi)。 （2）鐵礦：資源儲量7585萬噸，礦產(chǎn)地30處，中型礦床有5處。鐵礦主要作為矽卡巖型銅礦的伴生組分或共生礦產(chǎn)出。 （3）金銀礦：金資源儲量100噸，巖金礦產(chǎn)地16處，中型礦床有4處，巖金平均品位為5.48克/噸；伴生金礦產(chǎn)地11處，大中型礦床有8處，伴生金平均品位5.17 -0.14克/噸。銀資源儲量1351噸，礦產(chǎn)地13處，銀礦以伴生礦為主。礦區(qū)內(nèi)主要蝕變類型有:夕卡巖化(石榴石夕卡巖化和鈣鐵輝石-透輝石夕卡巖化),蛇紋石化(葉蛇紋石化和利蛇紋石化)

15、,云母化(金云母化,黑云母化和絹云母化),滑石化,大理巖化,角巖化和硅化等.礦段主要產(chǎn)于石炭系巖層與石英二長閃長巖的接觸帶及其附近,受接觸帶構(gòu)造控制,有如下分帶現(xiàn)象: (1)石英二長閃長巖:斜長石+角閃石+石英+鉀長石. (2)蝕變石英二長閃長巖:(方柱石+黑云母+綠泥石+斜長石+石英,見有鈣鋁榴石(含鈣鋁榴石分子70.30%)夕卡巖脈. (3)夕卡巖帶:a.鈣鐵榴石(含鈣鐵榴石分子67.29%99.59%)+次透輝石+方解石,一般寬幾米至幾十米;b.磁鐵礦+硫化物4+方解石,磁鐵礦呈粗粒狀,局部具石榴石假 象和環(huán)帶;c.透輝石+鈣鐵輝石+方解石,一般寬

16、幾米至幾十米. (4)大理巖帶:硅灰石+透閃石+方解石,一般寬幾米至幾十米不等. (5)角巖帶:石英+黑云母+少量紅柱石. 綜上所述,銅官山銅礦床礦化階段可以劃分為:夕卡巖階段,磁鐵礦階段,石英,硫化物階段和石英-碳酸鹽階段. 2化學(xué)成份 礦石中主要成礦元素為Cu、Fe及少量Mo.鈣堿指數(shù)CA=58，屬鈣堿性巖。巖石化學(xué)特征表現(xiàn)為：Na2O+K2O=7.067.54；Na>K。Al2O3/(K2O+Na2O+CaO)>1。上部礦體礦石中微量元素Zn、Co、Ga含量較高，Ni含量低。宏觀和微觀資料表明中部礦體中存在著兩種成因系列的礦物

17、組合：膠狀黃鐵礦-晶質(zhì)黃鐵礦-磁黃鐵礦-磁鐵礦組合和磁鐵礦-磁黃鐵礦-黃鐵礦、黃銅礦組合。這兩個組合中的磁鐵礦產(chǎn)狀及物理參數(shù)均不相同；氧同位素也略顯不同，但化學(xué)成分差異則不明顯（表1-1）。中部礦體中有兩類黃鐵礦標(biāo)型特征不同（表1-2），表明地層中的黃鐵礦與整合礦體中的黃鐵礦相似，而與巖體中的黃鐵礦有明顯區(qū)別。中部礦體圍巖以鎂矽卡巖蝕變?yōu)樘卣?，從接觸帶到圍巖蝕變分帶為鎂橄欖石金云母蛇紋石大理巖，相應(yīng)的礦化分帶是磁鐵礦磁黃鐵礦。銅礦化是疊加的，遠(yuǎn)離接觸帶呈現(xiàn)Cu(Mo)Cu(Pb·Zn)Fe(Au)的變化趨勢。（二）礦石特征TGS-1 石英閃長巖：灰白色，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造

18、，主要礦物為有油脂光澤的石英（約10%）、肉紅色的鉀長石、斜長石及少量的黑云母。TGS-2陽新灰?guī)r中的燧石團(tuán)塊：黑色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，致密塊狀構(gòu)造，硬度大，主要含有深海的硅質(zhì)燧石。TGS-3 硅灰石大理巖：灰色，等粒變晶結(jié)構(gòu)，條帶狀構(gòu)造。硅灰石含量極少，呈針狀、放射狀，灰白色，玻璃光澤，解理發(fā)育，與黑色帶狀的方解石或者白云母等互層；黑色部分可能是有機(jī)質(zhì)高或者一些泥質(zhì)導(dǎo)致顏色深，保留著原生構(gòu)造（約25%）；方解石，白色結(jié)晶較好，粒狀，薄層狀，另有白云石等，約占70%。TGS-4 石榴子石矽卡巖：整體呈褐紅色，自形結(jié)構(gòu)，構(gòu)造不明。石榴子石， 黃褐色，自形好，硬度大于小刀，

19、斷口有油脂光澤，無解理，顆粒較粗，粒度約5mm；方解石，約5%；粒度較細(xì)的黃銅礦分布集中，部分因其中的鐵被氧化而呈褐紅色。TGS-5 透輝石矽卡巖：整體呈暗綠色，自形-半自形結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物有透輝石、石榴子石、石英、黃鐵礦。TGS-6 黃銅礦-磁黃鐵礦礦石：黑色，它形結(jié)構(gòu)，塊狀結(jié)構(gòu)，主要礦物有磁鐵礦 （鐵黑色，半金屬光澤，無解理，含量約60%）、黃銅礦(約 30%，硬度小于小刀)、方解石 5%，另有一些綠泥石、粘土礦物。TGS-7 磁黃鐵礦礦石：棕褐色，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀結(jié)構(gòu)，表面呈金屬光澤，主要礦物有黃鐵礦（淺銅黃色，金屬光澤

20、，不透明，無解理，性脆，硬度>5.5）、磁黃鐵礦石、石榴子石。TGS-9 鐵帽：紅褐色，蜂窩狀構(gòu)造，主要礦物為被氧化成土黃色的赤鐵礦，約80%，性脆；黑色鐵礦不到20%；空隙發(fā)育，直徑不等，約為2-5mm，是原有黃鐵礦等表面硫質(zhì)被淋濾后形成。（三）成礦期與成礦階段區(qū)內(nèi)與成礦有關(guān)的巖漿活動主要為燕山期, 該期一般分為早晚兩期。燕山早期, 巖性為閃長巖、石英閃長巖等偏中性巖類;燕山晚期巖性為偏酸性的石英閃長巖- 花崗閃長巖、花崗斑巖等。這兩期巖漿活動在該區(qū)是相互重疊并具有一定的相關(guān)性, 對成礦都有著明顯的控制作用。 成礦熱液早期以巖漿熱液為主,隨著成礦過程的進(jìn)行,加入的大氣降水比重越來越大,到晚期可能主要以大氣降水為主。硫的來源主要有兩個方面,即地層和巖漿熱液,但以后者為主。硅具深部巖漿或巖漿熱液水來源的特點(diǎn)。四、 成礦淺析1、 成礦條件礦床受層位及巖性、構(gòu)造、巖漿巖控制；根據(jù)同位素及礦化特征研究，該區(qū)礦床的來源一般解釋為深源或幔源，并與巖漿作用有關(guān)，部分來源于地層，其中As主要來源于地層；而成礦所需的礦液水主要來自于巖漿，但有大氣降水的加入。 成礦的溫度：早期矽卡巖礦物形成溫度較高，金口嶺石榴石均一溫度為460-540度，透