程柳華,龔維強,王興興,高 任
(1.江西銅業(yè)集團公司 城門山銅礦,江西 九江 332100;2.江西地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 贛西北大隊,江西 九江 332000)
城門山礦田內塊狀硫化物礦體主要分布在城門山銅硫礦區(qū)、金雞窩銅多金屬礦區(qū)內。礦體為似層狀,賦存于上泥盆系五通組與中石炭系黃龍組的巖性差異面較大的假整合面上,F(xiàn)1斷層西起11線附近,至5線附近斷層明顯,東至金雞窩礦區(qū)外,前人認為F1斷層為巖漿成礦前期形成,對成礦有制約作用,屬于導礦控礦構造。但經(jīng)勘探發(fā)現(xiàn)南部F1斷裂帶內存在儲礦,運用疊加斷裂系統(tǒng)-疊加成礦作用的觀念,研究分析F1對塊狀硫化物成礦作用的原理、及相互之間的關系,對F1斷裂附近的找礦、探礦、開采有著重大意義。
礦區(qū)位于大冶—九江成礦亞帶、屬長江中下游鐵銅成礦帶、在九江-瑞昌銅礦富集區(qū)的東南端。大地構造位置位于揚子陸塊(Ⅰ級)的下?lián)P子地塊(Ⅱ級)西部,Ⅲ級構造單元為長江中下游坳陷帶,Ⅳ級構造單元為九江坳陷[1],如圖1。
礦區(qū)內銅礦床主要受深源淺成—超淺成斑巖體侵入上地殼影響而形成,礦體主要賦存在侵入巖體與碳酸鹽巖接觸帶及接觸帶內、外,礦床具有矽卡巖型、斑巖型、塊狀硫化物型“三位一體”,以及規(guī)模大、礦種多、礦石類型復雜等特色[2]。
圖1 研究區(qū)域地質構造略圖
礦區(qū)地層由奧陶系至三疊系中統(tǒng)及第三系下統(tǒng)和第四系組成。奧陶系與上覆志留系呈連續(xù)沉積,為一套淺海相碳酸鹽巖建造;志留系與上覆五通組呈微角度不整合接觸,以淺海相碎屑巖建造為主泥盆系與上覆石炭系中統(tǒng)黃龍組呈假整合接觸,屬河湖相砂礫巖建造;石炭系為一套淺海相碳酸鹽巖建造,大部分原巖被塊狀硫化物取代,是塊狀硫化物礦體賦存的主要場所;二疊系與上覆三疊系呈連續(xù)接觸,屬淺海相碳酸鹽巖建造,是圍巖賦存黃鐵礦的重要場所。三疊系屬淺海相碳酸鹽巖建造,是圍巖賦存黃鐵礦的次要場所。第三系夾1-2層狀玄武巖,為陸相紅色砂礫巖建造;第四系大面積覆蓋,主要由砂礫層、砂礫粘土層及湖相淤泥層組成。
褶皺以北東東向背、向斜相間排列并呈緊密線狀延伸為主要特色,零星見東北向、西北向疊加橫跨短軸褶皺。區(qū)域斷裂主要為東北向,是區(qū)域斷裂的一級斷裂;北西—北北西及北東—北北東向斷裂較為發(fā)育,為區(qū)域二級斷裂,同時該二級斷裂相互穿插,控制礦田內的主要礦體(見圖1)。多級斷裂穿插節(jié)點,是雜巖體礦床賦存的重要場所[3]。尤其是在受到北北東向斷裂復合加劇影響處。
巖漿活動不很強烈,主要有燕山及喜山兩個旋回。燕山旋回侵入的雜巖體主要由花崗閃長斑巖、石英閃長巖、石英閃長玢巖構成。其中區(qū)域內雜巖體具體鉛鋅礦化與石英閃長巖類、銅硫礦化與花崗閃長巖類、鉬礦化與石英斑巖類有密切關系的特點。喜山旋回為裂隙性噴發(fā)玄武巖,目前尚未發(fā)現(xiàn)其與成礦有關[4]。
內變質作用主要受巖漿熱液影響的內生作用為主,次為表生作用。巖漿侵入初期,有接觸熱力變質作用形成的角巖化、大理巖化現(xiàn)象[5];有接觸交代變質作用形成的矽卡巖化現(xiàn)象。巖漿侵入后期接觸堿質、熱液交代形成的鉀化;接觸熱液交代形成的硅化、黃鐵礦化、碳酸鹽化。表生作用以泥化為主。
該范圍位于城門山礦區(qū)南部,屬于長山—城門湖背斜的北翼,處于背斜北翼東段近傾伏端處。區(qū)內褶皺構造為東北、西北向疊加橫跨短軸褶皺;斷裂構造主要由北東東、北北東、西北組成(圖2);發(fā)育豐富的裂隙構造、接觸構造[6]。
褶皺主要有東北、西北兩組方向,是疊加在北東東向褶皺北翼之上的短軸背向斜構造。
東北向短軸背斜:主要在研究區(qū)的東段城門山硫鐵礦區(qū)內,位于F1北側(斷層下盤),背斜投影區(qū)域落在在-166m水平斷面圖上城門山老勘探線0—16線之間,在老勘探線4-6線附近能清晰的觀測到背斜構造輪廓。該背斜核部為志留系地層,背斜兩翼從西往東分別為泥盆系五通組至下二疊系茅口組 。軸面近于直立,兩翼大致對稱。軸線投影落在-166m水平斷面圖上的ZK01B-ZK24B-ZK45B一線附近,整體呈40°~50°走向,東北傾向,傾角 30~35°。當褶皺形成時,受泥盆系五通組至二疊系茅口組灰?guī)r的有利賦礦巖層影響,且五通組與黃龍組之間發(fā)生滑動,形成層間破碎帶,尤其是在褶皺構造頂部區(qū)間,是巖漿熱液交代的有利部位,在現(xiàn)有城門山現(xiàn)有采場區(qū)域,1號、3號、6號、7號含銅黃鐵礦礦體均落在該構造軸線附近,是塊狀硫化物礦體的有利賦礦空間。
西北向背、向斜:其中背斜主要分布在15線至6線附近,向斜分布在5線-654線附近,整體為一套背向斜相接構造,整體軸向為北北西方向,軸面近90度垂直。褶皺地層從志留系一直到三疊系均有出露。
圖2 研究區(qū)構造略圖
斷層以北東東向最發(fā)育,本次研究的F1斷裂即屬于該北東東系類斷裂。次為北西—北西西向、北北東—北東向多種斷裂相互垂直、斜接、連接。
北東東向斷裂:代表斷裂為F1斷裂,位于聯(lián)盟村安置房-選礦廠辦公樓-天井洼-城門溝一線以南,城門山—銼山北麓,東至越出金雞窩礦權界線外,自東往西在老勘探線1線、3線附近與F2斷裂相接,而逐漸減弱直至消失于13線附近,發(fā)育地段長達1650m以上,整體斷裂帶寬10~60m不等。在老勘探線16線、金雞窩0線(老勘探線654線)、金雞窩10線附近分別被橫斷裂F12、F13、F14錯斷。斷裂帶整體傾向東南南方向,傾角65~83°。斷層上盤向上逆沖,造成老10線附近泥盆系五通組與二疊系茅口組、老12-16線之間泥盆系五通組與二疊系棲霞組地層直接相接,并見沿斷裂帶上盤局部發(fā)生紗帽組與五通組地層倒轉現(xiàn)象。斷裂最大斷距在老16線附近,斜斷距約170m,并具有自16線附近向西、向東均逐漸減小特點,尤其是向西在13線附近消失。構造巖石組成自上盤向下盤可劃分為破碎影響帶、角礫巖帶、壓碎巖帶。在斷裂帶中的影響帶、壓碎帶中,巖石發(fā)育豐富的透鏡體、裂隙構造,并有礦脈沿裂隙帶充填。而斷裂帶中的角礫巖成分復雜,角礫主要有花崗閃長斑巖、含銅黃鐵礦、含礫石英砂巖、褐鐵礦等,膠結物主要為泥質、硅質巖。在老4線附近,存在斷層在花崗閃長斑巖下層現(xiàn)象。斷裂帶早期,斷裂性質主要表現(xiàn)為壓性和壓扭性,能夠形成較好的封閉條件,是研究區(qū)內的巖礦重要邊界條件,控制著礦體南部邊界。
北北東—北東向:研究區(qū)內該斷裂較為發(fā)育,且多為壓扭性斷裂。較大規(guī)模的有F18,其位于城門壩附近,南端主要發(fā)育在志留系地層,帶寬約10~20m,破碎帶硅化普遍,角礫巖、構造透鏡體發(fā)育,斷面平緩波狀,在穿插北東東向的F20后,且受北東東斷裂影響,斷裂走向偏轉為北東向。北端主要發(fā)育在泥盆系五通組至三疊系大冶組地層,在雜巖體中處于愈合狀態(tài),而有沒明顯影響控制著石英斑巖的分布。是重要的導巖導礦斷裂。
北西—北西西向:該組斷裂主要發(fā)育在研究區(qū)的北部,主要分布于金雞嘴、燒火山、竹林腦一代,雜巖體內部見F9、F12、F13也為北西向斷裂。該系斷裂帶主要表現(xiàn)的是成巖后的活動特征,未保存明顯的成巖前跡象,是研究區(qū)成礦的重要導巖導礦構造。
本范圍內的礦體產(chǎn)出于泥盆系上統(tǒng)五通組與石炭系中統(tǒng)黃龍組之間(亦是層間破碎帶),乃至黃龍組、棲霞組層位,含礦熱液上部交代了黃龍組碳酸鹽巖,底板為穩(wěn)定的五通組石英砂巖。礦體整體總長度1900多m,工業(yè)礦段長度1100多m,整體傾向為北北西向,傾角48~62°,規(guī)模巨大,與圍巖界線清楚。礦石賦存巖性以塊狀硫化物型含銅黃鐵礦為主,主要有1號礦體、0號礦體。原1號勘探線以西,主要為產(chǎn)狀極為穩(wěn)定、似層狀的1號礦體;原1-4線之間主要為產(chǎn)狀較為穩(wěn)定,似層狀的1號礦體及發(fā)育在斷層F1內的、礦體斷斷續(xù)續(xù)的0號礦體;原4線以東為呈多級“L”行,產(chǎn)狀較為穩(wěn)定、埋藏條件較深、似層狀的綜合性1號礦體。
本范圍內礦石結構種類較多,按其形成方式主要為從溶液中結晶沉淀的結構,其主要包含晶粒狀結構和交代溶蝕結構為主,假象、次文象和文象蠕蟲狀結構少見[8]。本區(qū)礦石中主要金屬礦物分布特征和產(chǎn)出狀態(tài),將礦石分為浸染狀構造、脈狀構造、塊狀構造、浸染狀構造、條帶狀構造,次為角礫狀構造、脈狀構造等。
成礦構造就是直接、間接控制或影響著一個含礦區(qū)內生礦床的發(fā)生原因、物質來源和形成環(huán)境及條件、發(fā)生和發(fā)展的過程,在時間上出現(xiàn)規(guī)律和空間上的分布規(guī)律、賦存部位、產(chǎn)狀形態(tài)以及成礦后的變形和改造、保存等方面的各級地質構造。斷裂構造是地質構造中的重點,F(xiàn)1斷裂屬于城門山礦田的主要構造,而塊狀硫化物是城門山礦區(qū)三大礦石類型之一,因此研究F1斷裂構造對塊狀硫化物的影響有著重要的意義。
梳理城門山資料標明,F(xiàn)1斷裂由一系列一系列迭瓦式?jīng)_斷層組成,造成局部地層倒轉,具有多次活動的復雜成分的構造巖,斷距自西向東逐漸增大,最大斷距170m。斷裂構造帶的角礫成分復雜,有石英砂巖、褐鐵礦、黃鐵礦、花崗閃長斑巖等,同時F1斷層穿切了S3s、D3w、C2h、P1q地層,且在4線附近,見花崗閃長斑巖超覆在F1斷層之上。
前人對九瑞地區(qū)侵入雜巖體研究表明:該區(qū)內銅礦床在時間上,分燕山早期和晚期階段,其中早期第前1、2階段,以中性巖侵入為主,巖性以閃長巖、石英閃長玢巖為主,規(guī)模較小;早期第3階段巖漿活動強烈,巖性以花崗閃長斑巖為主;晚期主要以石英斑巖為主。根據(jù)斷裂構造的穿插關系,構造帶巖性成分組成及前人研究:判定F1斷裂形成時間應早于燕山早期第3階段,晚于二疊紀下世,且在燕山雜巖體侵入期有活動。
根據(jù)上節(jié)闡述的F1斷裂的構造特征,以及根據(jù)城門山銅礦礦床對F1的認識,F(xiàn)1斷裂帶對礦體起著制約的作用,使得礦區(qū)的成巖成礦作用未向廣闊的南區(qū)空間擴散。但城門山銅礦在工程地質勘察時,偶然在城門山銅礦南部F1附近探獲存在假厚度100多m的黃鐵礦,并因此展開補充勘查工作。根據(jù)城門山1-4線的補充勘探資料中的4線剖面資料的對比,發(fā)現(xiàn)148°方向的礦體的形態(tài)變化明顯,在F1斷裂內發(fā)育著規(guī)模黃鐵礦(見圖3),礦石的性質與礦區(qū)內的1Cu的含銅黃鐵礦性質類似。由此說明:F1斷裂帶對礦區(qū)內的礦體有著制約及再成礦的作用。
圖3 補充勘探前后4線剖面圖礦體對比
該范圍內塊狀硫化物硫同位素與城門山礦區(qū)斑巖型銅礦、矽卡巖型銅礦的組成非常接近,且變化幅度小(見表1)。而據(jù)杜后發(fā)等(2017)認為,城門山礦區(qū)花崗閃長斑屬于I型花崗巖,巖具殼?;煸次镔|來源的特征。因此說明:塊狀硫化物的主要礦物質來源與燕山期雜巖體相同,主要來源于殼?;煸吹膸r漿巖。
表1 城門山礦區(qū)硫同位素組成
城門山大量資料表明,F(xiàn)1斷裂在成巖前及成礦期以壓性、壓扭性質為主,僅在成礦后存在明顯張性性質[9];而張性斷裂控礦存在寬度較大、延長不太遠、延伸也不大的特點。運用當代研究塊狀硫化物型礦床的成礦理論-噴流沉積,及對九瑞礦集區(qū)的成礦作用系統(tǒng)模式,認為:本研究區(qū)的塊狀硫化物為海西期噴流沉積與燕山期巖漿熱液疊加成礦作用形成;F1斷裂對成礦前后的影響:(1)在海西噴流沉積成礦期時,主要表現(xiàn)為導礦、儲礦,與礦區(qū)F2斷層類似;(2)在燕山期巖漿熱液疊加成礦時,主要表現(xiàn)為制約礦區(qū)南部成礦;(3)在成礦后期,主要表現(xiàn)為容礦。
本研究區(qū)內的塊狀硫化物礦體產(chǎn)出于泥盆系上統(tǒng)五通組與石炭系中統(tǒng)黃龍組之間(亦是層間破碎帶),乃至黃龍組、棲霞組層位;城門山南部F1斷裂帶在本區(qū)巖漿成巖成礦作用前已經(jīng)形成,對區(qū)內的塊狀硫化物的形成既有制約作用,又有再成礦作用。同時城門山銅礦在F1與F2斷層的構造節(jié)點區(qū)域(1-4線范圍內)探獲較大0號礦體,表明北東東東向的斷裂構造不盡有導礦特點,還有儲礦、容礦特點。結合九瑞地區(qū)及城門山礦區(qū)疊加成礦特點,F(xiàn)1斷裂與北西向F12、F13斷裂復合節(jié)點區(qū)域有較大成礦潛力。