大悟县余家畈上铜矿成因初探

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摘 要：该区铜矿前景良好，对余家畈上铜矿的成因进行了初步探讨，期望对今后在该区的铜矿勘探工作中起到一定的指导作用。

关键词：大悟 成矿地质特征 成矿成因

中图分类号：P618.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（b）-0116-02

1 成矿地质背景

铜矿区大地构造位置书秦岭褶皱系（Ⅰ级）东段桐柏―大别复背斜（Ⅱ级）的大悟―红安褶皱束（Ⅲ级）之次级大磊山穹窿（Ⅳ级）西南翼的方畈向斜（Ⅴ级）西翼。区内有属于燕山中期侵入的石英正长斑岩（λεπ52）沿北西―南东向展布的区域性大断裂呈岩盘状产出。北西―南东向及切割前者的北东―西南向两组为框架的断裂构造发育，其强烈的构造运动及伴随的岩浆侵入为成矿元素的重新富集提供了良好的条件。

2 成矿地质特征

2.1 地层

本区地层分区属南秦岭―大别山地层分区的桐柏―大别山地层分区的大悟―红安小区。

区域上出露地层有第四系（Q）、白垩系上统（K2）震旦系（Z）中元古宇红安群天台山组中段（Pt2t2）、下段（Pt2t1）、下远古界大别群（Pt1dp）。有老至新简述如下。

古元古宇大别群（Pt1dp）：经受强烈的区域变质作用和混合岩化作用，根据变质矿物组合特征，属铁铝榴石岩组，其岩性：浅粒岩、变粒岩、白云二长片麻岩、白云钠长片麻岩、白云石英片岩、白云钠长片岩、白云二长片岩等。

中元古宇红安群天台山组（Pt2t）不整合于大别山群之上，有的地段与正长斑岩呈侵入接触。区域上分为上、中、下三段，根据变质矿物特征属绿片岩组，主要岩性为：绿泥钠长片岩、黑云钠长片岩、变粒岩、浅粒岩、期间夹数层大理岩、角闪岩透镜体。此组下段（Pt2t1）含磷层矿，后有人称黄麦岭组，中段下部含稀土矿。

震旦系（Z）：有的地段不整合于大别群之上，也有的不整合于天台组之上，部分地段与石英正长斑岩呈侵入接触。其岩性为：灰白色、灰色白云石大理岩、含硅质条带大理岩、夹白云石大理岩、滑石片岩，其间角砾状白云石大理岩中有铜、铅、锌矿化。

白垩系上统（K2）：紫红色巨厚――厚层状中细粒砂岩夹橄榄玄武岩。

第四系（Q）：冲积、坡残积黏土、砂、砂砾及块石。

2.2 构造

2.2.1 褶皱构造

大磊山穹窿（短轴背斜）构造：褶皱南北长17 km，东西宽11.5 km，褶皱轴走向近南北向，核部地层为下远古界大别群（Pt1dp）、翼部地层为红安群（Pt2h），东翼、东北翼产状正长，西翼、西北翼部分地层倒转，从而构成了平面上东西不对称的椭圆形穹窿，勘查区位于该穹窿的西翼南段。地层倾角大部较缓，约30°～40°。

2.2.2 断裂构造

方畈地区位于区域两组大断裂的夹持部位，因而断裂构造十分发育。

由于断裂形成的时序不同，断裂规模较大，因而其派生次级断裂构造往往成组出现，互相交叉切割形成树枝状、网络状断裂组。将区域上两组主干断裂特征介绍如下。

（1）北西向断裂。

青山口挤压断裂带：勘查区处于该断裂中段，从栗林店、刘家湾经芳畈镇、方畈水库在鲁家集一带进入观音湖水库，全长12 km；这是一组平行斜交的断裂组组成，断裂走向NW330°～SE150°，倾向南西（240°）倾角17°～30°，据604队钻探资料，向下延伸>300 m，断层性质为逆断层，其构造为角砾岩，糜棱岩，有绿泥石化、硅化、铜矿化和铜矿床。

（2）北东向断裂。

环水断裂：沿环水分布，断裂走向NNE20°～SSW200°，是一组彼此平行的断裂组，为一继承性断裂，区域重力和磁测资料均有明显显示。断裂两侧岩石破碎，碎裂岩，劈理发育；原NW向构造被其切割，且对地层造成明显牵引、拖拽现象，使大悟城关东侧的大磊山穹窿北侧地层发生倒转，北西盘向北位移1.5 km左右。

构造生成时序：北西向构造伴随早期褶皱构造运动形成；北东向构造是晚期新华夏系的产物，后者明显切割前者。

其特征如下。

①构造产物主要为碎裂岩，仅中心部位有构造角砾岩，碎裂岩中围岩片理、层理尚存。

②构造充填物有石英、萤石、重晶石以及金属硫化物矿物，如黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等，胶结物多为泥质，大部较松散。

③构造倾向NW，倾角较陡，一般在60°以上，有的近于直立。

④构造规模大小不等，有的延伸数百米，有的仅几十米，更短的仅10 m左右，构造宽度有的1～3 m，有的仅0.3 m。

⑤构造性质以压扭性为主要特征，形成逆断层式逆冲断层。

3 岩浆岩

矿区岩浆岩为芳畈石英正长斑岩体的一部分，出露面积占矿区总面积的25%，分布在矿区东、西侧。

整个岩体面积为6 km2左右。岩石具斑状结构、块状构造。斑晶多为正长石，斑晶大小有异，一般为10 mm×10 mm。根据岩石的结构特征，属浅成侵入岩类。由于岩石中富含钾、钠，应属碱性岩类。侵入时代为燕山中期。其矿区主要为条纹斜长石64%、斜长石7%、石英20%、绢云母4%，以及少量黄铁矿、绿帘石、榍石、磷灰石（合计5%）。该岩体未作相带划分，但有从边缘向中间矿物颗粒由粗变细的趋势。接触带蚀变不发育，一般见云英岩化、大理岩化、硅化、钾化、绿泥石化等蚀变矿物，其蚀变带宽度一般为1～2 m，最大不超过5 m。在矿区震旦系白云石大理岩与岩体接触带中未发现矽卡岩化，这说明岩体侵入到围岩时温度、压力降低，这与该岩体属浅成侵入岩特征相符。

脉岩：矿区内脉岩较发育，多以石英脉为主，在石英脉中往往有重晶石、萤石、方铅矿、黄铁矿、黄铜矿等非金属矿物。脉岩以小脉为主，长度一般不超过10 m，宽度数厘米至30 cm。大脉可延长数百米。

4 蚀变

矿区内围岩蚀变按产出部分分为两大类，接触带围岩蚀变、构造带蚀变。

4.1 接触带围岩蚀变

总体而言矿区接触带围岩蚀变不发育，经统计区内适应正长斑岩与天台山组（pt2t）及震旦系（Z）接触带长达12 km，其中与pt2t接触带为9 km，与Z接触带为3 km。

石英正长斑与天台山组（pt2t）的接触带，接触蚀变不发育，蚀变宽度大都在1～2 m，主要蚀变为弱硅化、云英岩化，局部可见黄铁矿化，绿泥石化，岩石遭受蚀变后仍保留原岩的片理，硬度略有增加，岩矿鉴定结果与SiO2（石英）含量增加，Fe、Mg矿物含量减少，其大致矿物成份基本相似。

石英正长斑岩与震旦系（Z）大理岩的接触带，在花山冲沿线长达3 km的接触带上，其蚀变也不发育。蚀变带宽度仅有1～2 m，蚀变矿物简单，普遍为大理岩化。据岩矿鉴定结果，为白云石大理岩，虽变余微粒结构，层状构造，其中白云石、方解石颗粒0.1 mm，主要矿物成份为白云石、方解石。蚀变带的大理岩，亦为白云石大理岩，点粒状变晶结构，块状构造，其间白云石、大理石颗粒为1～2 mm，主要矿物成份为白云石、方解石。镜下、肉眼观察，始终未发现矽卡岩化的典型矿物，如石榴子石、透闪石、硅线石等接触变质矿物。

上述接触带的围岩蚀变不发育，矿物成份简单，说明石英正长斑岩侵入时，其温度、压力都处在相对较低的条件，而且也说明侵入时期携带的物质成份相对较简单，是形成矿区矿化不利的因素。

4.2 构造带蚀变

构造带蚀变也不发育，多见钾化、硅化、黄铁矿化、褐铁矿化、绿泥石化，局部可见糜棱岩化，构造蚀变带宽度一般为1 m左右，构造带中大部分保留原岩的形态而形成碎裂岩，有些构造在中心部位有萤石、重晶石及金属硫化物矿物如黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿充填，形成透镜状非金属矿化（如F4、F2）。矿区以上两种类型的蚀变，在有些时候是相互重叠的，F1构造中的铜矿体正是这两种蚀变相互重叠的结果，石英正长斑岩沿构造经围岩裂隙侵入，形成脉状、网状、树枝状石英正长斑岩，在有些接触蚀带形成工业矿体。

5 矿化特征

矿区目前仅在北东向断裂的更次一级近东西向的F1断裂（全长600 m，构造宽度2.5～2.8 m，与矿体有密切关系。构造在走向上变化很大，多次折转，向北倾，倾角为50°～80°，属逆断层中发现I号铜矿体，矿体分布在F1构造中段偏西部分，规模较小。矿体地表沿构造分布，品味相对较高。深部与构造分离，沿石英正长斑岩岩脉及两侧围岩产出，品位往深处渐渐降低为铜矿化（图1）。

矿体出露标高75.0～78.0 m；出露长度72 m；矿体厚度2.21～3.33 m，平均厚度为2.77 m；矿体Cu品位地表最高达3.42%，平均品位为2.05%；该矿体由地表向深部品位逐渐降低，在向下延伸60 m后仅见0.12%的铜矿化，厚度约3.25 m。

6 矿石结构构造

矿石地表主要以铜的氧化矿物孔雀石、蓝铜矿为主，在地下40 m即可见黄铁矿、辉铜矿，黄铜矿，而见不到铜的氧化矿物孔雀石、蓝铜矿。

地表矿石具片状结构、块状结构、含铜矿物为孔雀石，矿石为含孔雀石绢云母石英片岩，孔雀石成鳞片状赋存于绢云母石英片岩片理面及裂隙中，矿石具有强硅化、绿泥石化绢云母化，与构造碎裂岩、构造糜棱岩相伴。还有含孔雀石石英正长斑岩矿石，矿石具有斑状结构，斑晶仍为正长石，孔雀石呈鳞片状赋存于矿石裂隙、节理中，也有呈粒状赋存于石英正长斑岩之中。

深部原生矿石铜矿物为黄铜矿、辉铜矿，造盐矿物为石英、正长石、白云母，含少量榍石、磷灰石等。黄铜矿、辉铜矿成细脉浸染状、细粒状赋存石英正长斑岩中。围岩为绢云母石英片岩见矿化，亦以黄铜矿、辉铜矿成细脉浸染状、细粒状产出。但厚度较低小。

7 成因初探

通过对该矿地层、构造、岩浆岩、围岩蚀变、接触带围岩蚀变、构造带围岩蚀变及矿体的产状来分析，该矿区构造带来的成分简单，接触带围岩蚀变不发育，接触带中天台山组下段原岩为浅海相火山碎屑岩变质而成缺乏碳酸盐，因此无法形成大规模工业矿体。同时主要矿体脉状石英正长斑岩，但富矿部位赋存在石英正长斑岩与断裂交切的部位，属构造和石英正长斑岩岩脉联合控矿，从矿化度在断裂处向岩脉深处渐渐减弱的状态来看，造矿物质应来自于断裂构造。据此，初步认定余家畈上铜矿成因为岩浆活动晚期断裂，控制岩浆活动的北西向青山口挤压断裂带继续活动，造矿物质沿其次级断裂与石英正长斑岩岩脉交切处成矿。

8 结论分析

综上所述，寻找同类铜矿体必须满足两个条件，即控矿构造与石英正长斑岩侵入接触带叠加，当构造不存在时仅有接触带或有构造而没有接触带时形成工业矿体的可能性都不大。

参考文献

[1] 孝感市矿产资源总体规划（2006-2020年）.

[2] 湖北省矿产资源分布图1∶50万.

[3] 湖北省区域地质志[M].地质出版社，1993.

[4] 大悟余家畈上铜矿详查报告[R].湖北省核工业地质调查院，2010，9.