尚世超，李柏村，余國飛，沈 軍，費江勇，陳文劍，華先錄

(湖北省地質局 第一地質大隊,湖北 大冶 435100)

鄂東南礦集區(qū)位于長江中下游鐵銅成礦帶西部,是該成礦帶重要的礦集區(qū)之一。鄂東南地區(qū)幾乎所有的重要金屬礦床均與晚中生代中酸性侵入巖有密切關系,主要的礦床類型為矽卡巖型和斑巖—矽卡巖型[1],區(qū)內礦產以鐵和銅為主,其次有金、鉬、鉛、鋅、鎢等,是中國為數(shù)不多的富銅富鐵成礦區(qū)之一[2-3]。阮家灣鎢銅鉬金礦床是鄂東南地區(qū)僅有的大型鎢銅礦床,其成礦具有顯著特色。前人對其成礦地質背景、礦床地質特征、成巖成礦年齡及礦床成因進行了研究,取得了豐富的成果。在前人研究成果的基礎上,對阮家灣鎢銅鉬金礦礦床成因及成礦作用進行總結,以深化對該礦床的認識。

1 區(qū)域地質背景

阮家灣鎢銅鉬金礦床位于鄂東南礦集區(qū)南部,陽新巖體南東緣,毛鋪—兩劍橋斷裂帶東段。區(qū)內構造活動強烈,多期構造疊加復合,巖漿沿著各級構造體系聯(lián)合、復合的部位侵溢,成礦作用強烈。區(qū)域構造以東西向構造為主,其次為北西西向構造。近東西向毛鋪—兩劍橋斷裂帶和殷祖復背斜及其次級褶皺交切組合構成區(qū)域構造格架。

區(qū)內地層以近東西向展布為特征,以寒武系、志留系和三疊系地層為主,主要分布于陽新盆地以北,奧陶系地層少量出露于毛鋪—兩劍橋斷裂帶東段、阮家灣巖體附近。區(qū)內奧陶系地層是矽卡巖型礦床的重要賦礦圍巖,志留系地層是斑巖型銅礦和蝕變巖型金礦的重要賦礦圍巖。

區(qū)內巖漿活動強烈,侵入巖以燕山期為主,伴隨多期次構造活動,既有巖漿脈動式侵入形成的復式大巖體陽新巖體,也有燕山中晚期形成的主要沿毛鋪—兩劍橋斷裂帶分布的小巖體群。小巖體是毛鋪—兩劍橋地區(qū)重要的成礦母巖。

2 礦區(qū)地質特征

2.1 地層

礦區(qū)出露地層由老到新分別為：寒武系中上統(tǒng)—奧陶系下統(tǒng)婁山關組(∈2O1l)、奧陶系下統(tǒng)(O1)、奧陶系中—上統(tǒng)寶塔組(O2-3b)、奧陶系上統(tǒng)—志留系下統(tǒng)龍馬溪組(O3S1l)、志留系下統(tǒng)新灘組(S1x)和第四系(1)姚家雄、方靜、徐建兵等，湖北省陽新縣阮家灣礦區(qū)鎢銅鉬金礦資源儲量核實報告，湖北省城市地質工程院，2014。(2)尚世超、李柏樹、劉敏等，湖北省陽新縣劉秋地區(qū)銅多金屬礦普查報告，湖北省地質局第一地質大隊，2019。(圖1)。其中,婁山關組主要由白云巖組成；奧陶系下統(tǒng)和寶塔組主要由灰?guī)r、大理巖組成；龍馬溪組主要為含碳質頁巖、硅質巖,蝕變后變?yōu)樘抠|板巖；新灘組為砂巖、頁巖,蝕變后變?yōu)榻佋颇甘⒔菐r或黑云母堇青石石英角巖。其中,與區(qū)內成礦密切相關的是奧陶系地層,奧陶系地層主要為一套灰?guī)r地層,巖石化學性質活潑,是矽卡巖型礦床的重要賦礦圍巖。

圖1 阮家灣鎢銅鉬金礦區(qū)地質簡圖Fig.1 Geological map of Ruanjiawan W-Cu-Mo gold deposit1.第四系殘坡積層；2.志留系下統(tǒng)新灘組第二巖性段；3.志留系下統(tǒng)新灘組第一巖性段；4.奧陶系上統(tǒng)—志留系下統(tǒng)龍馬溪組；5.奧陶系中—上統(tǒng)寶塔組；6.奧陶系下統(tǒng)；7.寒武系中上統(tǒng)—奧陶系下統(tǒng)婁山關組第三巖性段；8.寒武系中上統(tǒng)—奧陶系下統(tǒng)婁山關組第二巖性段；9.寒武系中上統(tǒng)—奧陶系下統(tǒng)婁山關組第一巖性段；10.石英閃長巖；11.石英閃長斑巖；12.石英正長閃長斑巖；13.花崗閃長斑巖；14.云英巖；15.矽卡巖；16.構造角礫巖；17.地質界線；18.逆斷層；19.正斷層；20.平移斷層；21.性質不明斷層；22.銅礦體；23.鉬礦體；24.鎢礦體；25.金礦體；26.礦體群編號。

2.2 構造

區(qū)內構造發(fā)育,主要為褶皺、斷裂、接觸帶構造和層間破碎帶,褶皺和斷裂的疊加構成了區(qū)內構造格局,以近東西走向為特征。

2.2.1褶皺

犀牛山倒轉背斜：為區(qū)域性殷祖復式背斜的次一級褶皺構造。背斜軸向北東東,軸面傾向南南東,傾角50°～65°。軸部地層為寒武系中上統(tǒng)—奧陶系下統(tǒng)婁山關組第一巖性段,兩翼地層為婁山關組第二巖性段、婁山關組第三巖性段、奧陶系、志留系,但不對稱。北翼地層層序倒轉,傾向南。背斜軸被北東向和北西向斷層斜向切割。

2.2.2斷裂

區(qū)內斷裂較為發(fā)育,主要為阮家灣斷裂,其控制了阮家灣巖體的展布,進而控制區(qū)內礦體的展布。

阮家灣斷裂：位于犀牛山倒轉背斜北翼,發(fā)育于志留系底部與奧陶系頂部的軟弱層中,表現(xiàn)為斷層角礫發(fā)育,總體走向為東西向,東部走向變?yōu)楸蔽飨?傾向南,傾角40°～80°,為一南盤上升,北盤下降的斷面南傾的逆斷層。斷裂從西至東貫穿全區(qū),東段切割了犀牛山倒轉背斜,阮家灣巖體侵位于該斷裂,將斷裂從中間截斷。該斷裂是區(qū)內主要的控巖構造,控制了阮家灣巖體的展布。

2.2.3接觸帶構造

阮家灣巖體與奧陶系碳酸鹽巖接觸形成接觸帶,接觸帶圍繞巖體外傾,剖面上接觸面較平直,傾角64°左右。平面上,接觸帶形態(tài)復雜,從南往北由北東向過渡為北北東向。阮家灣鎢銅鉬金礦區(qū)Ⅱ號礦體多產在接觸帶部位。

2.2.4層間破碎帶

區(qū)內奧陶系中—下統(tǒng)大理巖與奧陶系—志留系龍馬溪組板巖(頁巖蝕變而來)接觸,由于巖性差異導致其為一薄弱面,后期由于構造活動的影響導致層間滑脫、巖石破碎,形成層間破碎帶,有利于熱液運移和交代,阮家灣礦區(qū)Ⅰ號礦體即位于該層間破碎帶內。

2.3 巖漿巖

區(qū)內巖漿巖主要為阮家灣巖株體以及分布于巖株體周邊地層中的石英閃長斑巖脈、花崗閃長斑巖脈等。巖體的出露受東西向構造控制明顯,總體呈近東西向形式展布。

阮家灣巖株體沿犀牛山倒轉背斜北翼的阮家灣斷裂侵入,分布于奧陶系與志留系地層界面附近。巖體在地表呈東寬西窄、中間膨大形態(tài),東西長3 450 m,南北寬60～870 m,面積約1.286 km2。巖體與圍巖接觸面產狀外傾,南緩北陡,傾角50°～70°。巖性主要為石英閃長巖,地表強風化,灰白色,半自形粒狀結構,塊狀構造,主要礦物成分為石英、斜長石以及角閃石。在巖體西部云英巖化較強烈,表現(xiàn)為石英以及白云母大量發(fā)育。阮家灣巖體為阮家灣礦區(qū)矽卡巖型鎢銅鉬礦體和熱液型金礦的成礦母巖。

區(qū)內較大巖脈為阮家灣巖體北部侵位于志留系地層中的石英閃長巖斑巖脈,是阮家灣礦區(qū)斑巖型鉬礦的成礦母巖。

3 礦體地質特征

3.1 礦體特征

阮家灣礦區(qū)已知礦體主要圍繞阮家灣巖體分布,其產出嚴格受阮家灣巖體控制。區(qū)內已知礦體由西往東,再往北,根據鎢銅鉬金礦體走向斷續(xù)出現(xiàn)的特點,圈定了4個礦體群,即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號礦體群。其中Ⅰ號礦體群以鎢為主,為鎢銅復合礦體；Ⅱ號礦體群亦以鎢為主,為鎢銅鉬復合礦體；Ⅲ號礦體群為鉬礦體；Ⅳ號礦體群為金礦體。

Ⅰ號礦體群：位于阮家灣巖體的西南部,賦存于奧陶系中—下統(tǒng)大理巖與奧陶系—志留系龍馬溪組角巖界面附近的矽卡巖中(圖2)。礦體呈似層狀,其產狀與地層產狀一致,即走向近東西,傾向168°～225°,傾角35°～58°。礦體長959.40 m,傾斜延伸205～525 m,賦存標高212～-90 m,礦體厚1.0～22.92 m,平均厚7.55 m。

Ⅱ號礦體群：位于阮家灣巖體東部,主要賦存于阮家灣巖體與奧陶系中—下統(tǒng)大理巖侵入接觸帶處的矽卡巖帶中,其次為奧陶系中—下統(tǒng)大理巖與奧陶系—志留系龍馬溪組角巖界面附近矽卡巖帶中(圖2)。礦體呈似層狀,走向北東—南西,傾向101°～175°,傾角31°～70°。礦體長1 232.79 m,傾斜延伸227～597 m,賦存標高230～-318 m,礦體厚1.0～40.76 m,平均厚5.316 m。

Ⅲ號礦體群：主要賦存在侵入于志留系砂頁巖中的石英閃長斑巖脈中,少量產于巖脈周邊的絹云母石英角巖中(圖2)。Ⅲ號礦體是該群規(guī)模最大的鉬礦體,礦體呈似層狀、透鏡狀,走向近東西,礦體長306 m,傾向北,傾角67°,埋深67～330 m,賦存標高122～-190 m,傾斜延伸50～235 m,厚3.08～14.9 m。

Ⅳ號礦體群：金礦體呈脈狀產于阮家灣巖體北部,賦存于硅化絹云母化黃鐵礦化石英閃長巖中(圖2)。Ⅳ號礦體是該群中規(guī)模最大的金礦體,礦體呈似層狀,走向北西,礦體長502 m,傾向北東,傾角12°～51°,埋深地表-162 m,賦存標高100～-50 m,傾斜延伸20～215 m,厚1.59～5.72 m,平均厚4.18 m。

圖2 阮家灣鎢銅鉬金礦區(qū)典型礦體剖面示意圖Fig.2 Typical orebody profile of Ruanjiawan W-Cu-Mo gold deposit1.志留系；2.奧陶系上統(tǒng)；3.奧陶系中—下統(tǒng)；4.寒武系；5.石英閃長巖；6.石英閃長斑巖；7.矽卡巖；8.鎢礦體；9.銅礦體；10.鉬礦體；11.金礦體；12.礦體群編號。

3.2 礦石特征

礦區(qū)內礦石礦物主要有白鎢礦、黃銅礦、輝鉬礦、自然金等,次要礦石礦物有磁鐵礦、磁黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、孔雀石等。主要脈石礦物有石榴石、透輝石、方解石等,次要脈石礦物有石英、斜長石、絹云母、綠泥石、綠簾石、白云石、透閃石等。

礦石結構以交代溶蝕結構,粒狀結構,包含結構為主,其次為膠狀結構,碎裂狀結構。礦石構造主要為塊狀構造、浸染狀構造、脈狀構造。

3.3 圍巖蝕變

區(qū)內與成礦作用有關的圍巖蝕變主要有矽卡巖化、云英巖化、透閃石化、大理巖化、絹云母化、硅化、碳酸鹽化。云英巖化主要分布在巖體內部,矽卡巖化、大理巖化分布于巖體與碳酸鹽巖的接觸帶及層間破碎帶附近,絹云母化、硅化和碳酸鹽化分布較為廣泛。其中矽卡巖化、大理巖化、硅化與區(qū)內成礦關系密切。

4 成礦規(guī)律

4.1 地層與成礦

區(qū)內成礦作用與地層相關的為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號礦體。

與Ⅰ、Ⅱ號矽卡巖型礦體群成礦密切相關的地層為奧陶系中—下統(tǒng)大理巖,一方面大理巖性質活潑,同時含部分泥質成分,有利于與巖漿熱液發(fā)生化學反應；另一方面,大理巖力學性質較脆,在構造活動影響下,容易破碎,如區(qū)內大理巖與角巖界面附近,由于力學性質的差異,形成層間破碎帶,為成礦熱液運移和礦質沉淀提供了良好的空間。

與Ⅲ號斑巖型礦體群成礦密切相關的地層為志留系新灘組砂巖、頁巖,巖漿侵入的熱效應使砂巖、頁巖蝕變?yōu)榻菐r,成為良好的成礦熱液屏蔽層,含礦熱液在巖脈裂隙中沉淀富集成礦。

4.2 構造與成礦

區(qū)內與Ⅰ、Ⅱ號礦體群成礦密切相關的為侵入接觸構造、奧陶系中—下統(tǒng)大理巖與奧陶系—志留系龍馬溪組角巖界面附近的層間破碎帶。巖體與大理巖接觸,在接觸帶附近發(fā)生雙交代作用形成矽卡巖,形成鎢銅鉬礦體；大理巖與角巖由于巖性差異,在后期斷裂活動影響下,造成層間滑脫、破碎,成礦熱液沿著層間破碎帶運移,與大理巖發(fā)生接觸雙交代作用,形成矽卡巖型鎢銅鉬礦體。

Ⅲ、Ⅳ號礦體主要受巖脈和巖體內部裂隙控制。

4.3 巖漿與成礦

區(qū)內與成礦有關的主要為阮家灣石英閃長巖及北部的石英閃長斑巖脈。其中,Ⅰ、Ⅱ號矽卡巖型鎢銅鉬礦體賦存在阮家灣巖體與碳酸鹽巖接觸帶和靠近巖體的層間破碎帶內,Ⅳ號礦體則賦存在阮家灣巖體強硅化絹云母化黃鐵礦化部位,Ⅲ號鉬礦體賦存于阮家灣巖體北部的石英閃長斑巖脈內,總體成礦與巖漿侵入活動密切相關。

阮家灣巖體屬埃達克質巖石[4-5],且具有較高的氧逸度和揮發(fā)分含量[5],易形成金屬絡合物并運移,有利于形成鎢銅鉬金礦。中國主要鎢礦床的成礦巖體的源區(qū)多為富鎢地層[6],形成阮家灣巖體的巖漿在上升侵入過程中同化混染了地殼物質,使得阮家灣巖體金屬元素W的含量顯著高于地殼閃長巖平均含量(3)余世昌、張國勝、雷如亮等，鄂東南地區(qū)銅鐵金成礦條件與成礦預測，湖北省鄂東南地質大隊，1990。,為成礦提供了物質來源。

4.4 礦床成因

前人對阮家灣礦區(qū)Ⅰ、Ⅱ號礦體群開展了年代學、同位素地球化學研究,厘定了阮家灣礦區(qū)鎢銅鉬礦床的成因。

阮家灣巖體鋯石U-Pb年齡為(143±1) Ma、(143.6±1.5) Ma,阮家灣礦床矽卡巖礦體中輝鉬礦Re-Os模式年齡為(143.6±1.7) Ma[7]、矽卡巖中熱液榍石U-Pb年齡為(141.5±1.4) Ma。從上述成巖成礦年齡看,在誤差范圍內一致,成礦與成巖形成時間一致,說明成礦與巖漿侵入活動關系密切。

阮家灣巖體以及礦區(qū)矽卡巖中硫化物的δ34S值多分布在-2‰～+4‰,變化范圍較小,具典型巖漿硫特征；圍巖碳酸鹽巖地層中硫化物的值在3‰～18‰,變化范圍大,且分布不均勻,從高值到低值均有，顯示其多硫源特征。上述巖體、矽卡巖中硫化物的δ34S值與圍巖地層中硫化物的δ34S值明顯不一致,顯示區(qū)內硫主要來源于巖漿。

前人通過測定阮家灣礦區(qū)石英和石榴石的氧同位素,利用同位素平衡分餾方程計算得出形成石英的流體δ18O值為9.1‰～10.4‰,形成石榴石流體δ18值為3.5‰～4.6‰,顯示成礦流體主要為巖漿水。形成石榴石的流體δ18值低于一般巖漿水δ18值5‰～10‰,而形成晚階段石英的流體δ18值與巖漿水較為一致,顯示在礦床形成早期已有大氣降水的加入,晚期可能有巖漿水的再次注入,顯示該礦床具有多期成礦作用。

上述研究表明,阮家灣礦區(qū)Ⅰ、Ⅱ號鎢銅鉬礦體群的成礦物質和成礦流體均來自巖漿,成礦與巖漿密切相關。區(qū)內近礦圍巖蝕變以矽卡巖化為主,礦體主要產于矽卡巖中,礦石主要由白鎢礦、黃銅礦、輝鉬礦、黃鐵礦、石榴石、透輝石等礦物組成,礦石具交代結構,成礦作用方式為接觸交代作用成礦,為典型的矽卡巖型鎢銅鉬礦床。

區(qū)內Ⅲ號鉬礦體群產在阮家灣巖株體外緣的石英閃長斑巖脈中,礦石多呈細脈浸染狀,圍巖蝕變多為硅化、碳酸鹽化、絹云母化,礦石類型為含鉬石英閃長斑巖型,為典型的斑巖型鉬礦床。

Ⅳ號金礦體群產于阮家灣巖株體中,礦體圍巖蝕變主要為黃鐵礦化、硅化、絹云母化、碳酸鹽化。礦石類型為含金蝕變石英閃長巖型,屬金—石英—絹云母—硫化物建造,金礦應屬巖漿期后低溫熱液型。

綜上,阮家灣鎢銅鉬金礦床形成顯示出從巖漿期后高溫熱液向低溫熱液演化的特征,為巖漿期后高—低溫熱液復合型礦床。巖漿在上升侵入過程中,由巖漿分異的熱液攜帶成礦物質沿著巖體與奧陶系碳酸鹽巖的界面發(fā)生接觸交代作用形成鎢銅鉬礦化,部分熱液沿著層間破碎帶運移,在層間破碎帶中與奧陶系碳酸鹽巖發(fā)生接觸交代作用形成鎢銅礦化。部分巖漿熱液沿著石英閃長斑巖脈的裂隙運移,對巖體本身進行交代,在巖體內部形成斑巖型鉬礦化；部分熱液在石英閃長巖體內部裂隙中運移交代,形成了金礦化。

5 找礦方向

根據對區(qū)內成礦作用的認識,結合最新的勘查及研究成果,提出以下找礦方向。

5.1 阮家灣礦區(qū)Ⅱ號礦體深部

近年通過對阮家灣巖體巖相學、角閃石BSE圖像以及主微量元素的研究，認為阮家灣巖體在約2.8 km處就位,然后分異出成礦流體。阮家灣巖體剝蝕深度淺,顯示其深部具較好成礦潛力。

阮家灣礦區(qū)Ⅱ號礦體東部礦體沿傾向向深部延伸較穩(wěn)定,未有工程控制,且礦體主要產于巖體與大理巖接觸帶部位,礦體在深部厚度較厚、品位較高,已發(fā)現(xiàn)礦體最深賦存標高為-318 m,埋深約655 m,工程控制深度不深。剖面磁法二度半反演結果顯示,阮家灣巖體向深部延伸穩(wěn)定(圖3),Ⅱ號礦體深部還有較好的成礦空間。

圖3 磁測剖面二度半反演成果圖Fig.3 Two and a half inversion results of magnetic profile

5.2 阮家灣礦區(qū)西南部

圖4 阮家灣礦區(qū)西南部綜合成果圖Fig.4 Comprehensive achievement map of southwest Ruanjiawan mining area1.第四系殘坡積層；2.志留系下統(tǒng)新灘組第二巖性段；3.志留系下統(tǒng)新灘組第一巖性段；4.奧陶系上統(tǒng)—志留系下統(tǒng)龍馬溪組；5.奧陶系中—上統(tǒng)寶塔組；6.奧陶系下統(tǒng)；7.寒武系中上統(tǒng)—奧陶系下統(tǒng)婁山關組第三巖性段；8.寒武系中上統(tǒng)—奧陶系下統(tǒng)婁山關組第二巖性段；9.寒武系中上統(tǒng)—奧陶系下統(tǒng)婁山關組第一巖性段；10.石英閃長巖；11.石英閃長斑巖；12.石英正長閃長斑巖；13.花崗閃長斑巖；14.云英巖；15.矽卡巖；16.構造角礫巖；17.地質界線；18.逆斷層；19.正斷層；20.平移斷層；21.性質不明斷層；22.銅礦體；23.鉬礦體；24.鎢礦體；25.金礦體；26.礦體群編號；27.重力異常及編號；28.鉛異常等值線；29.鋅異常等值線；30.銀異常等值線。

綜上,阮家灣礦區(qū)西南部深部可能存在隱伏巖體,是下一步工作重點。隱伏巖體在深部與碳酸鹽巖接觸可形成矽卡巖型礦床,與砂巖、頁巖接觸可形成斑巖型礦床。

6 結論

(1) 阮家灣鎢銅鉬金礦床是與巖漿活動相關的巖漿期后高溫—低溫熱液復合型礦床。

(2) 阮家灣礦區(qū)Ⅱ號礦體東部目前工程控制深度不深,往深部巖體與碳酸鹽巖接觸部位具尋找矽卡巖型礦床的潛力。

(3) 阮家灣礦區(qū)西南深部可能存在隱伏巖體,根據賦礦圍巖的不同,具尋找矽卡巖型或斑巖型礦床的潛力。