安徽铜陵凤凰山铜矿床地球化学特征及其意义（毛政利,赖健清,彭省临,邵拥军,杨斌《地质与勘探》2004.2）.pdf

第4 | D 卷第2期 2 0 0 4 年 3 月 地 质 与 勘 探 GE OLOGY AND PROS P EC TI NG Vo 1 ． 4 0 N o ． 2 Ma r c h， 2 0 0 4 安徽铜陵凤凰 山铜矿床地球化学特征及其意义 毛政利， 赖健清， 彭省临， 邵拥军， 杨 斌 中南大学地学与环境S - 程学院， 长沙4 1 0 0 8 3 [ 摘要] 通过对凤凰山铜矿床化探样品测试数据的系统分析研究， 初步确定了本矿床在成矿作用 过程中至少经历了两次大的热液流体活动 第一次是花岗闪长岩的侵入， 不仅是岩浆热液使成矿元素迁 移富集， 而且在岩体侵入过程中强大热能的驱动下地层中的大气水参与流体的对流循环， 使地层中的成 矿元素被迁移； 第二次是石英二长闪长岩的侵入 ， 它在带来大量成矿物质的同时， 也使地层 中、 特别是前 期花 岗闪长岩 中的成矿元素在大气水的对流循环作用下被迁移并在岩体边缘及附近 富集成矿 [ 关键词] 地球化学流体活动对流循环凤凰山 【 中图分类号] P 6 1 8 ， 4 1 [ 文献标识码] A [ 文章编号] 0 4 9 5 5 3 3 1 2 0 0 4 0 2 0 0 2 8 04 凤凰 山铜矿 床成 因的认 识 由早 期 的夕 卡岩 型⋯到 层 控 夕 卡 岩 型 J ， 再 到 沉 积一热 液 改 造 型 J ， 近年来 又发现 了斑岩型铜矿床 J ， 基本涵盖 了铜陵矿集区主要的矿床成 因类型。同时 ， 众多研 究者从多种角度研究 了燕山期岩浆热液流体系统在 成矿过程 中的作用 。本文从地球化学的角度 具体讨论凤凰山铜矿床成矿元素在燕山期热液流体 系统作用下的迁移富集过程。 l 矿区地质背景 凤凰山铜 矿床位于新屋里复式 向斜的中段核 部， 矿区出露的地层主要为三叠系条带状灰岩和 白 云质灰岩 ， 靠近岩体者都 已变成大理岩。岩浆岩很 发育， 主要为新屋里岩体。为花岗质岩浆多次涌动 侵入形成的复式 岩体 ， 在平面上呈椭 圆形 ， 面积近 1 0 k m ， 呈岩株状产于新屋里向斜核部。岩体与围 岩呈明显的侵入接触 ， 北部铁 山头 、 宝山陶一带， 接 触面向北陡倾 ， 倾角 7 0 。 ～8 0 。 ， 接触面平直 ； 东部仙 人冲一带， 接触面倾向东 ， 倾 角较陡， 一般在 4 5 。～ 8 2 。 之间； 南部清水塘一带向南缓倾 ， 倾角 3 5 。 左右； 西部及西南部药园山、 相思树一带产状变化复杂 ， 部 分地段超覆于围岩之上。上述产状反映了岩体接触 面整体倾 向围岩， 仅局部 药园山一带 倾 向岩体 ， 使岩体超覆于围岩之上 ， 这也说明了岩体是由北东 向南西向上侵位的， 西南部的超覆地段即为岩体侵 位的前缘。岩石类型主要为花岗闪长岩和石英二长 闪长岩， 据研究⋯ ， 花 岗闪长岩与石英二长闪长岩 为不同期次的产物 ， 花岗闪长岩先期侵入结晶， 而后 石英二长闪长斑岩再次侵入。沿岩体的接触带分布 有一系列的矿床， 目前 已发现的矿床主要有凤凰山 铜矿 又称药园山铜矿 、 宝山陶 、 铁 山头 、 仙人 冲、 清水塘和江家 冲等铜矿床。矿体主要呈似 “ 板状” 和“ 不规则透镜状” 产 于新屋里岩体 与三叠系灰岩 间的接触带上 ， 为夕卡岩一斑岩型 ， 受接触带和断裂 构造的复合控制 图 1 。 2化探数据采集 样品采集布置在凤凰山铜矿床南部， 分两部分 ， 一 部分是地表 ， 在凤凰 山铜 矿床南 1 0 0 m 以外 的 4 0 0 8 0 0 m 的矩形区域内， 以 2 0 0 m线距 、 2 0 m点 距取原岩样品； 另一部分是地下 ， 在地表采样区中部 的 5 5勘探线， 5 5勘探线在地表以下 3 7 0 m左右有 新发现的斑岩型矿体产出， 利用已有 的坑道和钻探 验证工程进行 系统 的采样。共采集原岩样 品 2 1 7 件 ， 其中地表 8 5件， 5 5线剖面 1 3 2件， 化验 了 c u 、 P b、 Mn、 Cr Ni 、 Be W ， Mo、 S n、 、 Ag T i 、 Zn Co， B a 、 s r 、 A s 、 S b 、 B i 、 A u 等 l 9个元素的含量。 本次所取的化探样品尽管是在一个矿区的小范 围内采集， 但样品采集区域内的岩性变化大， 主要有 大理岩、 花岗闪长岩 、 石英二长闪长岩、 正长斑岩 、 夕 【 收稿 日期】 2 0 0 3 0 3 2 1 ； 【 修订日期】 2 0 0 3 0 5 0 2 f [ 责任编辑] 余大 良。 [ 基金项 目] 国家“ 十五” 科技攻关项 目 编号 2 0 0 1 B A 6 0 9 A一 0 6 资助。 [ 第一作者简介] 毛政利 1 9 6 7年 一 ， 男， 2 0 0 1 年毕业于中南大学， 获硕士学位 ， 在读博士生， 高级工程师， 现主要从事 G I S与矿床定位预 测研究工作。 2 8 维普资讯 第2期 毛政利等 安徽铜陵凤凰山铜矿床地球化学特征及其意义 图 l 凤凰山铜矿床地质略图 1 一花岗闪长岩； 2 一石英二长闪长岩； 3 一复式向斜枢纽 ； 4 一断 层 ； 5 一地质界线； T 2 ， 一三叠系中统月山组 ； T l 一 2 一三叠系中 下统 ； PD 一二叠一泥盆系 卡岩等； 另一方面， 针对具体情况 ， 在 5 5线已揭露有 斑岩型的工业铜矿体 ， 而地表未出露有工业矿体 。 因此 ， 根据样品采集地点及岩性 ， 把样品分为 地表 大理岩、 地表花岗闪长岩、 地表石英二长闪长岩 、 5 5 线大理岩、 5 5线花岗闪长岩 、 5 5线石英二长闪长岩 、 5 5线夕卡岩等七类分别分析。 3 数据处理及其地球化学特征分析 在以上分类的基础上 ， 计算 了各地质体中微量 元素的浓度克拉克值 K 表 1 ， 它反映了元素在地 质体中的集 中与分散程度。浓度克拉克值大于 1 ， 说明该元素在该地质体中相对集 中， 小于 1 则说明 其相对分散。根据浓度克拉克值的大小将元素的富 集程度分 4类 1 ． 2 ≤K 4为弱富集 ， 4≤K1 2为 中等富集 ， K≥1 2为强富集。本区各地质体 中微量 元素的富集特征见表 2 。 在各地质体 中， 元素 B i 均显示 出强 富集 的特 征 ， P b 、 c r 、 z n等则表现为弱富集的特点。主要成矿 元素 C u ， 除地表大理岩外 ， 均显示出不 同程度 的富 集 ， 特别是在 5 5线的石英二长闪长岩中， C u表现出 极强的富集特征 ； A g 、 A u元素的富集特征与 C u相 似， 它在 5 5线的石英二长闪长岩 、 5 5线大理岩中表 现为强富集的特点； 而且 ， A g 、 A u与 C u具有同步富 集的特征 ， 即在大多数地质体中， A g 、 A u与 c u 都处 表 1 各地质体 中微量元素浓度克拉克值表 A u ／ 1 0 一， ／ 1 0 原始数据由有色金属桂林矿产地质测试中心 2 0 0 2年 1 1月3 0日测试。 表 2 各地质体中微量元素的富集特征 2 9 维普资讯 地质与勘探 2 0 0 4正 于同一富集程度段上 ， 或者它们的富集程度相差不 大 ， 说明了 A g 、 A u与 c u矿化的同步性。另一方面， 5 5线大理岩和 5 5线夕卡岩显示 出了以 C u为主的 接触交代 c u多金属矿化的特点， 而地表花 岗闪长 岩 、 5 5 线石英 二长闪长岩和 5 5线花岗闪长岩则显 示出不同程度的以 C u 、 M o 、 A u为主的斑岩型矿化特 征； 5 5线大理岩和夕卡岩 ， 相对于地表大理岩来说 ， 其以 c u为主的接触交代型矿化作用很强， 成矿元 素得到了高度 富集， 而 5 5线石英二长闪长岩 中以 C u 、 M o 、 A u 为主的斑岩型矿化强度极大。 4 C u元素在各地质体 中的含量及其迁移富 集分析 矿田内地球化学异常是矿 田范围内多次多阶段 成矿作用的地球化学反映 ， 是由多次地质地球化 学过程叠加形成的， 并不能代表各地质体形成时的 初始含量。本文采用地质统计学方法中的因子分析 来区分同生场和叠加场。 由于在 5 5线已经揭露 了斑岩型铜矿的工业矿 体， 5 5线的样品所受到的矿化作用影响要 强一些。 因此 ， 在用因子分析方法区分 同生场和叠加场时选 择受矿化作用较弱的地表样品。 地表大理岩 C u平均含量为 l 9 ． 2 91 0 ～， 远低 于地壳同类岩石平均值 3 01 0 ～， 这也许是由于它的 原岩碳酸盐岩在沉积时 C u的含量就很低 ； 但是 ， 因为 它是在矿区范围内， 又位于新屋里岩体边缘， 极有可 能是在新屋里岩体侵入时， 在变质作用过程中由于流 体作用而使 c u元素被流体带出。用这类岩石的样品 进行因子分析 ， c u的载荷 比较高的主因子有 4 、 5 、 6 ， 其中主因子 4的载荷为 一 0 ． 2 7 4 ， 它应代表碳酸盐岩 在变质作用过程中c u 被流体迁移的过程。 地表花岗闪长岩 这类岩石样品的因子分析主 要有 3个主因子， 分别代表 3个主要地质地球化学 过程， 主因子 1以 C u 、 P b 、 Mn 、 Mo 、 S n 、 A g 、 B i 、 A u等 为主， 代表岩体形成后期 的流体成矿作用 ， c u的载 荷为 0 ． 7 4 9 ； 主因子 2以 c r 、 c o 、 A s 等为主， 代表成 岩作用， C u的载荷为 0 ． 2 4 ； 主因子 3以 N i 、 V、 T i 、 S b 等为主， 应代表后期石英二长闪长岩侵入时的叠加 作用 ， C u的载荷为 一 0 ． 1 8 6 。 地表石英二长闪长岩 这类岩石样品的因子分 析主要有两个主因子 ， 分别代表两个主要地质地球 化学过程 ， 主因子 1以 C u 、 C o 、 c r 、 S n 、 S b 、 A g 、 A u等 为主 ， 代表岩体形成后期 主要成矿作用 ， c u的载荷 为 0 ． 8 8 8 ； 主因子 2以 N i 、 B a 、 C o等为主 ， 代表成岩 作用。 表 3是根据地表岩石样品进行因子分析确定同 生场以后计算出的各地质体的叠加场强度系数以及 各地质体铜的富集特征。从表 3可以看出 表 3 各地质体 中 C u 的富集特征 1 地表大理岩 C u含量仅 l 9 ． 2 91 0 ～， 而 5 5线 大理岩则为4 4 9 ． 5 9 1 0 ～， 这不仅说明了地表大理岩 在成矿作用过程中 c u元素被迁移 ， 而且说明了在5 5 线， 大理岩中的 c u得到了高强度的富集 ， 其富集系数 高达 l 4 ． 9 9 ， 叠加作用强度系数高达 l 8 ． 2 ； 它的标准 偏差也较高， 为 6 1 6 ． 2 ， 说明5 5线大理岩中C u的矿化 叠加作用是极不均匀的， 有利于 c u在本区段富集成 矿 ， 是本区隐伏铜矿体的有利赋存部位之一。 2 地表花岗闪长岩和 5 5线花岗闪长岩的含量 差别更能说 明一些问题 ， 地表花 岗闪长岩 c u平均 含量有 3 4 8 ． 5 01 0～， 而 5 5线 花 岗 闪 长岩则 6 5 ． 8 0 X 1 0 ～， 同一 区域同一期次侵入的花岗 3 0 岩 ， 它们的 C u 含量的初始本底应该是相同的， 即使 有差别也不会有这么大 ， 因此 ， 可以认为 ， 后期陧入 的石英二长闪长岩， 在其侵入过程巾昕产生的热流 体活化 了花岗闪长岩中的 c L ， 并使其迁移出来 、 在 成矿有利地段进一步富集成矿 地表花岗闪长岩相 对远离石英二长闪长岩， 所受到的地球 化学作用 桕 对较弱， 因而 c u元素被活化迁移的 较少， 而5 5 线 的花岗闪长岩相对距石英二 二 长闪 长岩较近 ． 所受到 的地球 化学作用相对较强 ， 因而 元素被活化迁 移的量较大。 3 石英 二长闪长岩r f J C u的平均含量 与花岗闪 长岩刚好相反， 地表仅为 1 0 6 ． 0 3 X 1 0 ～． 而5 5 线高达 维普资讯 第2 期 毛政利等 安徽铜陵凤凰山铜矿床地球化学特征及其意义 8 8 2 ． 8 3 X 1 0 ～， 其富集系数达 2 5 ． 2 2 ， 叠加作用强度系 数达2 2 ． 8 2 ， 标准偏差也有7 7 5 ． 9 ， 说明5 5 线的石英二 长闪长岩中 c u 元素得到了高度富集， 这不仅是岩体 本身富集了 c u 元素， 而且 ， 后期叠加作用也使 c u的 富集大大加强； 它的高的标准偏差指示了 C u的富集 与叠加是极不均匀的， 有利于 C u在本区段富集成矿， 也是本区隐伏铜矿体的有利赋存部位之一。 4 5 5线 夕卡岩 的 C u平均 含量 为 4 6 3 ． 9 5 X 1 0 一， 标准偏差 6 0 4 ． 5 ， 这也说 明了 C u在 夕卡岩 中 得到了富集 ， 而且富集也极不均匀， 有利于 C u的成 矿， 亦为本区隐伏铜矿体的有利赋存部位之一。 谢学锦指出 同生的原生异常的存在显示了岩 体或岩层的含矿性。叠加的原生异常最主要的是热 液矿床四周的热液渗滤晕 ， 这是成矿热液在沉积成 矿时残余热液继续在成矿通道中运移， 在矿体前缘 部位形成的 。结合 以上分析可知， 5 5线的大理 岩 、 夕卡岩和石英二长闪长岩， 以其高的成矿元素含 量、 标准差 、 富集系数和叠加强度系数， 均为本区隐 伏铜矿体的有利赋存部位 。这主要是由于后期石英 二长闪长岩的侵入 ， 对前期形成的花 岗闪长岩及地 层产生强大的叠加改造作用 ， 因此 ， 在本区寻找隐伏 铜矿体， 主要的有利部位应是石英二长闪长岩及其 与花岗闪长岩、 大理岩、 夕卡岩接触带及其附近。 5 结 论 综上所述 ， 凤凰山铜矿床在成矿作用过程中至 少经历了两次大的热液活动。第一次是花岗闪长岩 的侵入， 岩体在侵入过程中不仅带来 了大量的成矿 物质 ， 而且 ， 在岩体的热动力作用下， 使周 围地层中 的大气水向岩体运移 ， 形成以岩体为 中心的汇聚式 对流循环 ， 在对流循环过程中， 流体把地层中的成矿 元素带出并迁移到岩体边缘， 使其 富集 。第二次是 石英二长闪长岩的侵入 ， 其流体作用过程与花岗闪 长岩侵入时的流体作用过程相似， 不同的是， 此时的 花岗闪长岩是围岩， 流体的对流循环也将其 中的成 矿元素带出并迁移到石英二长闪长岩体边缘而进一 步富集成矿。 [ 参考文献 ] [ 1 ] 郭文魁．论安徽铜宙 山铜 矿成因 [ J ] ． 地 顷学报 ，1 9 5 7 ． 3 7 3 3I 7～3 2 2 ． [ 2 ] 常印佛．关于层控夕卡岩型矿味[ J ] ． 矿床地 ． 1 9 8 3 ． 2 t 1 I l一2 0． [ 3 ] 黄华盛， 师其政 ． 崔彬． 等． 锏官 山锕矿味组合特征 及成因 [ J ] ． 矿床地质， 1 9 8 5 ， 4 2 l 3～ 2 2 ． [ 4 ] 彭省临， 邵拥军 ， 刘亮明． 安徽铜陵凤凰山铜矿矿床哎因新认 识[ J ] ． 矿床地质， 2 0 0 2 ， 2 l 增刊 4 4 3 446 ． [ 5 ] 俞沧海． 贵池铜山铜矿床成因探 讨[ J ] ． 地 『贯与勘探， 2 0 0 1 ． 3 7 2 I 2～I 6 ． [ 6 J G u L x ， H u w x ，H e J X ， e t a 1 ．R e g i o n a l v a r i a t i o n s i n o r e c o mp o s i t i o n a n d fl u i d f e a t u r e s o f n t a s s i , e s u l p hi d e d e po s i t s i n S o u t h C h i n a h n p l i c a t i o n s f o r g e n e t i c m o d e l i n g[ J ] ． E p i s o d e s ． 2 0 0 0． 2 3 2 I 1 0～I I 8 ． [ 7 ] X ia o X i n j i a n ． G u L i a n x i n g a n d N i P e i ．Mu l t i e p i s o d e b o i l i n g i n t h e Sh i z i s h a n c o p p e rg o l d de pos i t a t To n g l i n g． An h u i P r o v i n c e i t s b e a r i n g o n o r e f o r m a t i o n [ J ] ． S c i e n c e 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1 0 0 8 3 Abs t r a c t B y t h e s y s t e ma t i c a l a n a l y s i s o n g e o c h e mi c a l pr o s p e c t i n g d a l a i n t h e F e n g hu a n g s h a n c o p p e r de p u s i t a t To n g l i n g o fn h t ] i F r o v i n ．i t i s p r e ． 1 i mi n a r i l y a s e e aa i n e d t h a t t h e d e p o s i t h a d u n d e r g o n e a t l e a s t t wo ma i n h v ‘ t r o t h e r mal a c t i v i t i e s d u rin g me t a l l n g e n e s i s ．Th e nr s l a t“ l i i ] y i s g r a n o di o r i t e ma g ． ma t i s m ，e n a b l i n g me t a l l o g e n i c e l e me n t s r emo v e me n t a n d c o n e e n t r a t io n Il O t o n l y i n ma g ma t i c flu i d h u t a l s o i n s t r a t a ．h P t a u s e t h e n ]e l c o r i ca te t i n s t r a t a p a rti c i p a t e d flu i d c o n v e c t i v e c i r c u l a t i o n b y t h e h e a t f o r c e p r o v i d e d b y g r a n o d i o r i t e ma g ma t i s m．Th e s e c o n d a c t i v l t i s qu a r t z i t e mo n z o d i o r i t e i n a g n l a l i s n 1 ． p rov i d i ng o r ef o r mi n g ma t e ria l s a n d e na b l i n g me t a l l o g e n i c e l e n l e lt t s i n s t r a t a．e s p e c i a l i n g r a n o d i o r i t e．a c t i v a t i o n，r ei n o , e n l e n |a n d ． n n e e n t r a l i I l n i n r o c k ma s s b o u n d a r y a n d n e a r b y r e g i o n by t h e c on v e c t i v e c i r c u l a t i o n o f me t e o r i c wa t e r ． Ke y wo r d s g e o e h e mi s t u ．flu i d a c t i v i t y．c o n v e c t i v e c i r c u l a t i o n．Fe n g h u a n g s h a n 31 维普资讯