湖北銅綠山銅鐵礦床實習(xí)報告

1、湖北銅綠山銅鐵礦床一、 地質(zhì)背景及地質(zhì)條件銅綠山礦床位于湖北省東南部大冶市西南 3km 處，處于長江中下游鐵銅成礦帶西部鄂東成礦區(qū)銅綠山礦田內(nèi)。在大地構(gòu)造上，本區(qū)位于揚子板塊和大別造山帶之間的下?lián)P子拗陷帶鄂東斷褶帶內(nèi)，北西側(cè)以 NW 向襄樊-廣濟斷裂與大別山造山帶相鄰，東南側(cè)以 NEE 向陽新-常州斷裂與揚子板塊相隔，東以 NNE 向郯廬斷裂為界，呈西寬東窄之楔狀地質(zhì)體（馬光，2005；謝桂青等，2009）。二、 礦床地質(zhì)特征1. 礦區(qū)簡介地層鄂東成礦區(qū)出露的地層從元古界至新生界基本齊全。其中震旦系至中三疊統(tǒng)出露于下?lián)P子臺褶帶和江南臺隆的邊緣；上三疊統(tǒng)至侏羅系分布于一些中生代盆地區(qū)；白堊系至新

2、生界分布于江漢斷坳及斷陷盆地中（舒全安等，1992）。構(gòu)造 鄂東成礦區(qū)位于鄂東褶皺束內(nèi)，該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造大致經(jīng)歷了三個階段：前震旦紀基底形成階段，發(fā)生強烈的褶皺造山運動和巖漿活動；震旦紀-早三疊世蓋層階段，構(gòu)造運動以多旋回升降運動為特點，形成一套以海相沉積為主的蓋層沉積；中三疊世以來的碰撞造山和造山后板內(nèi)變形階段（翟裕生等，1992；舒全安等，1992）。印支運動不僅使古生代以來的海相沉積變?yōu)殛懴喑练e，而且發(fā)生強烈的褶皺運動，奠定了本區(qū)的基本構(gòu)造格架。燕山運動以來，該區(qū)發(fā)生強烈的斷塊和巖漿活動，形成一系列構(gòu)造疊加在早期構(gòu)造之上，他們彼此復(fù)合交織，構(gòu)成了本區(qū)的構(gòu)造面貌（圖 2-1），現(xiàn)將該區(qū)的區(qū)域構(gòu)

3、造按時間分述如下。印支期構(gòu)造該區(qū)印支期構(gòu)造主要為一系列北西西向的復(fù)式褶皺和走向斷裂，分布廣泛。背斜核部為下古生界，向斜核部多為三疊系，具緊閉倒轉(zhuǎn)特征。南部由古生界至中三疊統(tǒng)地層組成，北部多由上古生界至中生界地層組成。印支期形成的斷裂多為走向斷裂，多與褶皺構(gòu)造相伴出現(xiàn)，分布于背斜軸部或翼部的巖相轉(zhuǎn)變界面。這些斷裂一部分為燕山期巖漿侵入提供了條件，如鄂城斷裂、鐵山斷裂、金山店斷裂等；一部分并為燕山期構(gòu)造，如保安陶港斷裂（20）（舒全安等，1992）。燕山期構(gòu)造燕山期鄂東成礦區(qū)受郯廬斷裂和麻團斷裂左行剪切作用的控制，形成了一些列的褶皺和斷裂構(gòu)造以及巖漿侵入構(gòu)造。1. 褶皺燕山期褶皺一般走向延長不超過

4、 5km，寬度小于 1km，主要分布在巖體邊部及姜橋下陸斷裂兩側(cè)，軸向呈北北東向或北東向。北北東向褶皺主要分布于靈峰山馮家山一帶，如靈峰背斜、馬叫一銅綠山背斜（18）、馮家山背斜，這些褶皺多橫跨在印支期北向褶皺帶上。北東向褶皺主要分布于鐵山巖體東、西兩端外緣和殷祖與陽新巖體之間。鐵山巖體東緣有磨石山背斜（13）等，西緣有雨花湖向斜等，這些褶皺對巖體邊緣形態(tài)產(chǎn)狀具有控制作用。殷祖與陽新巖體之間褶皺主要有雙港口倒轉(zhuǎn)向斜（22）等。斷裂燕山期斷裂主要有北東向、北北東向、北西向、北西西向 4 組。北東向斷裂一般長幾百米到幾公里，個別達幾十公里，如靈鄉(xiāng)斷裂。北北東向斷裂一般長幾百米至幾公里，個別可達幾十

5、公里，如姜橋下陸斷裂（19）。北西向斷裂一般長幾公里至十幾公里，為右行剪切斷裂。這組斷裂中，以保安陶港斷裂帶（20）規(guī)模最大。北西西向斷裂一般長幾公里到二十公里。其中一部分是印支期的壓性斷裂經(jīng)燕山期扭性兼張性改造作用而成，大部分為燕山期巖漿侵入創(chuàng)造了條件，如鄂城、鐵山、金山店巖體；一部分是燕山期形成的張扭性斷裂，發(fā)育在巖體接觸帶上（舒全安等，1992）。銅綠山礦田正處于保安一陶港斷裂、姜橋一下陸斷裂、靈鄉(xiāng)斷裂及銅綠山背斜及其軸部斷裂的交匯處（馬光，2005）。巖漿巖鄂東南地區(qū)也是包括長江中下游在內(nèi)的中國東南部侵人-火山雜巖帶的重要組成部分，區(qū)內(nèi)發(fā)育大量的侵入巖和火山巖，面積可達 920平方千米

6、，約占全區(qū)面積的 21 %。侵入巖包括六大巖體，由北向南依次為：鄂城、鐵山、金山店、靈鄉(xiāng)、殷祖、陽新，巖性以中性成分為主，酸性成分主要位于鄂城巖體。除此以外，區(qū)域發(fā)育若干個花崗閃長斑巖和花崗斑巖等小巖體，如銅山口、豐山洞、阮家灣等，西部金牛盆地發(fā)育馬架山組、靈鄉(xiāng)組和大寺組的火山熔巖和火山碎屑巖，底部夾有粉砂巖和砂巖（謝桂青等，2008；余元昌等，1985）。陽新巖體是鄂東南地區(qū)最大的巖體，屬中深成相巖株。出露面積約 215 平方千米，受北西向斷裂控制，總體成北西向。巖體主要巖性為石英閃長巖，接觸帶附近見有閃長巖分布，零星出露花崗閃長巖巖體斜切地層，自南東向北西在不同地段與志留系-下三疊統(tǒng)地層接

7、觸。巖體四周均向外陡傾，傾角 60°80°（舒全安等，1992）。銅綠山巖體位于陽新巖體的西北端，在東緣與陽新巖體接觸（余元昌等，1985）。2. 礦體特征銅綠山礦床由 12 個大小不等的礦體（群）組成，這些礦體（群）在空間展布上受北北東向斷裂-破碎帶的控制而多呈北北東向，傾向南東，傾角較大，礦體多呈透鏡狀、似層狀。礦體成群出現(xiàn)，每一群有一個主礦體，附屬若干小礦體，小礦體分布在主礦體的上下，一般平行于主礦體，或是主礦體的分支。12 個礦體中，以號、號、號規(guī)模較大，為主要的工業(yè)礦體。號礦體位于礦區(qū)西南部 2610 線之間，主體走向北北東向，傾向南東，傾角 75°，主

8、要產(chǎn)于巖體與大理巖的接觸-破碎帶部位。在地表為北北東向延伸的不規(guī)則的長條形，在剖面上為透鏡狀，最大延伸 350m，厚 50m 左右。礦石類型以銅鐵礦石為主。礦體 B+C+D 級表內(nèi)銅金屬量 26.75 萬噸，占礦床 24%，平均品位 2.15%；鐵礦石量 1395.77 萬噸，占礦床的 25%，平均品位 50.59%（馬光，2005）。號礦體（圖 3-2）由 4 個小礦體1、2、3、4 組成，以2 號礦體規(guī)模最大，1、3 號礦體分別位于地表和2 號礦體之上的 35m 處，已經(jīng)開采完。4 號礦體斜列于2 號礦體之下。2 號礦體位于 213 線之間，礦體走向北北東，傾向南東，傾角 6070

9、6;，礦體產(chǎn)于巖漿巖與大理巖的接觸帶，其形態(tài)和產(chǎn)狀受接觸帶控制，呈似層狀、透鏡狀。礦石類型以銅鐵礦石、銅礦石為主。該礦體規(guī)模最大，B+C+D 級表內(nèi)銅金屬量 43.65 萬噸，占礦床的 39.37%，平均品位 1.71%；鐵礦石量 2187.79 萬噸，占礦床的 38.31%，平均品位 37.11%（趙海杰，2010；張澤湖等，2008）。號礦體地表出露于 1339 線之間，由 5 個礦體組成，總體走向北北東、傾向南東、傾角為 50-75°，礦體產(chǎn)在巖體與大理巖捕虜體的接觸帶及接觸-斷裂構(gòu)造帶和大理巖層間，剖面上呈似層狀，局部透鏡狀。地表出露寬度 1845m，已控制最大延伸 600m

10、。礦石類型以銅鐵礦石和銅礦石為主，C+D 級表內(nèi)銅金屬量 31.88 萬噸，平均品位 1.55%，占礦床銅儲量的 24%；鐵礦石量 1749.88 萬噸，平均品位 36.58%，占礦床鐵儲量的 24%（馬光，2005）。3.礦石特征（1）礦石類型銅綠山礦床礦石礦物種類較多，主要金屬礦物有磁鐵礦、黃銅礦、赤鐵礦，少量的黃鐵礦、斑銅礦、輝銅礦、閃鋅礦、輝鉬礦、銅藍和孔雀石。非金屬礦物有方解石、石英及矽卡巖礦物組合(石榴石、透輝石、綠簾石、金云母)等，以石榴石、石英、碳酸鹽礦物為主（魏克濤等，2007；譚潔等，2010）。TLS-SH-1金云母矽卡巖：礦石礦物主要為黃鐵礦，黃銅礦，黃鐵礦一般為自形半

11、自形粒狀結(jié)構(gòu)，黃銅礦為斑雜狀構(gòu)造；脈石礦物為金云母，并且有一些交代殘余方解石。TLS-K-4 礦石礦物為鉬礦，侵染狀構(gòu)造，脈石礦物主要為石榴子石，透輝石，及殘余的方解石。TLS-K-3 礦石礦物為磁鐵礦，少量黃鐵礦，脈石礦物為方解石。礦石為塊狀構(gòu)造，裂隙中有黃鐵礦和磁黃鐵礦。TLS-K-2 礦石礦物為黃鐵礦，脈石礦物主要為高嶺土。礦石為稠密侵染狀。（2）圍巖蝕變 礦區(qū)的蝕變作用有熱接觸變質(zhì)作用，接觸雙交代作用，熱液蝕變作用。 接觸雙交代作用主要為矽卡巖化，廣泛發(fā)育于巖體與碳酸鹽類巖石的接觸帶內(nèi)，其巖石類型有透輝石-石榴子石矽卡巖、石榴子石-透輝石矽卡巖、金云母-透輝石矽卡巖、金云母矽卡巖。TL

12、S-SH-2 主要礦物為褐色的石榴子石，淺綠色的透輝石，還有一些為交代完全而殘留下的方解石。(含透輝石石榴子石矽卡巖)TLS-SH-3 主要礦物為透輝石，含少量赤鐵礦，呈星點狀分布。（含透輝石矽卡巖）4.成礦時間根據(jù)礦床產(chǎn)出的地質(zhì)特征、礦石組構(gòu)、礦石類型、礦物共生組合可將銅綠山礦床分為矽卡巖期、石英-硫化物期和表生期三個成礦時期。矽卡巖期（1）干矽卡巖階段：主要產(chǎn)出石榴子石、透輝石等無水硅酸鹽礦物。石榴石呈淡褐色-暗褐色，黃綠色，自形-半自形粒狀，有的可見其四角三八面體晶形；薄片中呈無色、淡褐色或淡黃綠色，具環(huán)帶構(gòu)造，顆粒間有時被綠簾石交代；石榴子石或作為主要礦物構(gòu)成石榴石矽卡巖或與透輝石共生

13、構(gòu)成透輝石石榴石矽卡巖，被磁鐵礦、黃銅礦交代成（銅）鐵礦石。透輝石呈無色-淡綠色，淡綠色-墨綠色，薄片中無色，有時呈弱多色性（微淡綠色），短柱狀、粒狀，呈鮮艷的二級干涉色，常和石榴子石或碳酸鹽等礦物共生。（2）濕矽卡巖階段：該階段主要形成含水硅酸鹽礦物綠簾石等。綠簾石含量較少，呈草綠色，薄片中呈黃綠色，一種為翠綠色自形粒狀，呈團塊狀集合體產(chǎn)于石榴子石中（圖 3-6-F）；一種呈脈狀充填在具均質(zhì)性的石榴子石顆粒間。（3）氧化物階段：該階段介于矽卡巖期和石英硫化物期，主要形成金云母，和礦床主要的含鐵礦物磁鐵礦及赤鐵礦，是礦床主要鐵礦的形成階段。金云母發(fā)育較石榴石、透輝石差，呈淡綠色，薄片中呈無色-

14、淺綠色，板狀，一組極完全解理，常被磁鐵礦、黃銅礦等交代（圖 3-6-H）。石英-硫化物期該期次以黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦等金屬硫化物的大量晶出為特征，同時伴隨著石英、方解石等非金屬礦物的形成，該期劃分為兩個階段（1）石英硫化物階段，形成大量黃銅礦、斑銅礦，少量輝鉬礦、黃鐵礦等金屬硫化物，同時形成大量石英，是礦床銅礦的主要形成階段。（2）碳酸鹽階段，形成大量方解石，少量石英和黃鐵礦。表生期由于長期受水、氣的氧化淋濾作用，早期形成的磁鐵礦氧化成赤鐵礦或褐鐵礦，黃銅礦、斑銅礦等硫化物氧化為孔雀石等。5.成因初步分析（1）成礦物質(zhì)來源銅綠山礦床硫化物中的硫主要來源深源巖漿，劉志國（2002）對銅綠山巖體

15、的巖漿演化、巖石化學(xué)、巖性特征及微量元素特征進行研究后發(fā)現(xiàn)，銅綠山巖體富含成礦元素 Cu、Au，富揮發(fā)分 F、Cl，認為礦床成礦物質(zhì)源于銅綠山巖體。（2）流體性質(zhì)及來源 礦床的熱液礦物的氫氧同位素組成對闡明成礦熱液中水的來源具有重要的意義。銅綠山銅鐵礦床氫氧同位素地球化學(xué)研究表明，礦床成礦早期階段或矽卡巖階段流體的氫、氧同位素組成比較復(fù)雜，但總體顯示成礦流體主要來源于巖漿熱液或是演化了的巖漿熱液（混合巖漿水），成礦后期石英硫化物階段尤其是碳酸鹽階段，熱液中大氣降水的比重加大。（3）成礦物質(zhì)的運移成礦流體的遷移動力造成成礦流體及其成礦物質(zhì)遷移的動力主要是溫度差和壓力差,不斷加入的地表水也為其運移

16、起到了積極作用。元素遷移方式銅綠山礦床成礦元素主要以可溶性離子和絡(luò)離子的形式遷移, 這些絡(luò)離子與鹵水溶液中的鉀離子和鈉離子,往往呈Cu,Fe等絡(luò)合物的加合物,使絡(luò)合物具有更大的穩(wěn)定性和溶解度,更易于Cu,Fe等金屬的遷移.(4)成礦物質(zhì)的沉淀富集引起熱液中成礦元素的沉淀主要有兩方面因素:一是由于熱液中某些成分濃度的改變造成絡(luò)合物分解而成礦;二是熱液本身溫度、壓力、pH值等物理化學(xué)條件的變化,使穩(wěn)定的絡(luò)合物分解沉淀而成礦。夕卡巖礦體產(chǎn)于斑巖體與大冶組碳酸鹽巖接觸帶附近,主要是由于氣液交代圍巖而成,金屬礦物與夕卡巖緊密伴生。一方面,含礦氣液交代圍巖形成夕卡巖后,繼續(xù)沿構(gòu)造薄弱一接觸帶活動,造成早期

17、夕卡巖被金屬礦物交代,形成夕卡巖型礦體。另一方面,礦化伴隨著堿質(zhì)交代作用,當溫度、壓力降低到成礦臨界點時,發(fā)生化學(xué)反應(yīng)沉淀而成礦。第三,當具有高溫、高壓并富堿質(zhì)和揮發(fā)性組分及低密度的含礦熱液,沿裂隙上升至體系相對封閉環(huán)境,壓力達到爆破的臨界狀態(tài)下,也可以在構(gòu)造應(yīng)力的誘發(fā)下發(fā)生爆破,使巖體四周和上部接觸帶的巖石或礦體發(fā)生破裂,導(dǎo)致壓力的驟減和熱液組分發(fā)生急劇變化,促成成礦物質(zhì)的沉淀成礦。（5）運移通道 銅綠山礦區(qū)被近于三角形分布的深大斷裂所包圍,即北西向的襄樊一廣濟深斷裂、北東東向的陽新一常州深斷裂和北北東向的梁子湖深斷裂。據(jù)地球物理探測資料,此處深大斷裂為深部地質(zhì)構(gòu)造的重要分界線,也是軟流圈上

18、隆地帶,并存在近于直立的低阻帶及巖漿房(陸啟行等,1993);燕山運動早期本區(qū)的最大主壓應(yīng)力方向為北西西一南東東向,形成了深切下地殼或上地慢的深大斷裂,產(chǎn)生了巖石的部分熔融并形成了初始巖漿(翟裕生等,1992)?？梢?深大斷裂表現(xiàn)為巨大的構(gòu)造巖漿活動帶,成為來自深源(上地慢或下地殼)巖漿活動的通道,并控制巖漿巖的分布,也為銅綠山銅鐵金礦床的形成做了成礦熱源和成礦物質(zhì)(包括含礦流體)以及巖漿運移通道的必要準備。6.成礦過程源區(qū)為富集地幔的基性巖漿在上侵過程中由于地殼混染和分離結(jié)晶作用演化成中酸性巖漿，當含礦中酸性巖漿上侵到下三疊統(tǒng)大冶群碳酸鹽巖地層時，在基本無化學(xué)活動性流體的參與下，高溫巖漿使碳酸鹽發(fā)生重結(jié)晶作用形成大理巖。在石英二長閃長玢巖與碳酸鹽巖接觸帶，隨著溫度下降，巖漿開始發(fā)生結(jié)晶分異，在此過程中所產(chǎn)生巖漿期后熱液在高溫高壓狀態(tài)下從巖漿中分離出來，巖漿期后熱液向巖體的頂部及邊部集中，在超臨界狀態(tài)下，流體通過接觸滲濾交代作用和接觸擴散交代作用形成石榴子石、透輝石等無水矽卡巖礦物。隨著溫度繼續(xù)下降，在接觸帶附近高溫含礦氣液大量聚集，這些熱液沿接觸帶上升與圍巖（干矽卡巖礦物）交代形成綠簾石、綠泥石、陽起石等濕矽卡巖礦物；溫度繼續(xù)下降，含 Fe、Cu 等成礦元素絡(luò)合物的氣液大量聚集，含礦氣液向鐵親和力強的矽卡巖中滲透遷移，當溫度