湖北丰山铜矿床隐爆角砾岩地质特征

湖北丰山铜矿床隐爆角砾岩地质特征

宋煜

作者：宋煜单位：大冶有色金属有限责任公司铜山口铜矿坑采车间湖北省黄石市435005

摘要:丰山铜矿床岩体东、北、西部存在的隐爆角砾岩型铜金（钼）矿体对于具体分析总结丰山铜、金多金属矿田具有一定意义；隐爆角砾岩主要系由先期形成的矽卡岩与围岩所构建的“密闭空间”，在后续富挥发份、低密度特征的岩浆热液的大量聚集，由热能、内能转变为机械能，促使周围岩石强烈破碎而形成；隐爆角砾岩由于其良好的渗透性利于有用矿物随热液流体沿角砾碎裂隙迁移并最终胶结沉淀下来形成可利用的工业矿体；隐爆角砾岩可作为寻找铜金矿体的标志之一。

关键词：隐爆角砾岩；矿石特征；形成机制；成矿作用；丰山铜矿

前言

隐爆角砾岩型矿床在国内外不断被发现，其独特的成矿作用逐渐被人们所重视。长江中下游地区也存在多个隐爆角砾岩型铜(金)矿，如安徽铜陵东狮子山铜金矿、江西洋鸡山金矿床等。丰山铜矿床与鸡笼山金铜矿床和李家湾铜矿床一起构成丰山铜（金）矿田，该矿田是鄂东地区重要的铜、金矿产基地之一。丰山铜矿床产于燕山期花岗闪长斑岩体与下三叠统大冶组碳酸盐岩地层的接触带附近,主要系接触交代作用形成的。已有一些文献论述了这一矽卡岩—斑岩复合型铜矿床，但丰山矿田铜（金）矿与隐爆角砾岩也有一定关系，分析研究丰山铜矿隐爆角砾岩，对于总结丰山矿田的铜（金、钼）矿床成因、成矿规律及地质找矿工作，具有一定的意义。

１.区域地质背景

丰山矿田处于淮阳地体与江南地体(幕阜山—九岭地体)之间的下扬子拗陷带内。区域深断裂:北有NW向桐柏—黄陂断裂,南有近EW向阳新—常州断裂(江南古断裂),东邻NNE向郯庐断裂。震旦纪至早三叠世,本区处于断陷盆地的发展过程中,总体上接受海相碳酸盐岩沉积,仅二叠纪晚期有过沼泽相沉积。其中下三叠统大冶组是重要的赋矿地层。印支运动使断陷盆地关闭,发生褶皱推覆作用。由于丰山地区处于楔形淮阳地体南顶尖所指部位,受南部江南地体向北的强烈推挤,形成了近EW向的苗母山—鸡笼山复式倒转向斜(南翼普遍倒转)以及其核部发育的迭瓦状倒转褶皱和逆冲推覆断层。燕山期,在库拉板块与欧亚板块左行剪切运动的影响下,区域上受SEE-NEE向挤压,形成近EW向和NWW向板内拉张带和深断裂,导致本区中酸性岩浆沿苗母山—鸡笼山复式向斜核部的NWW向黄家塘—大垅—伍家坝断裂带及其次级断裂侵入,形成了鸡笼山和丰山岩株—岩株周边岩脉群以及与它们相伴出现的隐爆角砾岩。印支—燕山运动形成了本区西部撒开、东部收敛,构造线呈NW-NWW向的帚状构造。

2、矿区地质概况

2．1矿床基本情况

矿区内地层出露较为简单，自上而下为第四系残积、坡积、冲积层，三叠系下统大冶组第三——第七段灰岩、白云质灰岩。由于岩浆的热变质作用，大冶组第六段、第七段大多已变质为大理岩。矿区岩浆岩主要为燕山期中酸性花岗闪长斑岩岩株，地表出露0.2平方公里，平面上呈近纺锤形，呈北西西向延伸长800米，垂向上为向北西向超覆，向南侧伏的上大下小蘑菇体。

矿区内构造以紧密线状褶皱为主，构造线方向285°，褶皱构造有立头倒转向斜及其次级褶皱大垅倒转向斜、仙人洞倒转背斜、柯家塘倒转背斜、竹林塘倒转向斜。断裂构造较为发育，但规模较小，大小断层共22条，按其走向分三组，呈北西向、近东西向、北东向。

丰山矿区矿产主要分布于岩体南北缘接触带及其附近围岩中、形成南缘矿带和北缘矿带，为矽卡岩——斑岩——角砾岩型复合矿床。

2．2岩体地质概况

丰山岩浆岩体为燕山期沿立头倒转向斜轴部侵入的花岗闪长斑岩岩株，地表出露0.2平方公里，平面上为近椭圆形，长轴呈NWW向，长约2200m，垂向上为向北西向超覆，向南侧伏，中部最大宽度800m，地表长宽比3∶1，在－400m标高为1.5∶1，其颈部位于11～15线间，在其北缘－100m标高以上岩体呈超覆状态。

在主岩体形成后，又先后发生了几次岩浆侵入——导致隐爆活动。第二次岩浆活动形成了隐爆角砾岩体，主要分布于岩体东、北和西部（在岩体北缘，主要分布于－12线以东和16线以西，其中－16～－18线的隐爆角砾岩，在后期含矿热液的作用下已形成了工业矿体——558＃角砾岩型矿体）。第三次岩浆侵入活动形成了花岗闪长斑岩岩墙，呈近东西向、北东向，主要见于西部，第四次活动形成凝灰质岩石，位于岩体东南部、中部局部地段。另外，后期侵入活动还形成了一些岩脉。各期岩浆侵入——爆破活动规模和强度从早到晚依次变小和减弱。

3、隐爆角砾岩特征

3．1隐爆角砾岩的形成机制

隐爆角砾岩是富含挥发份的岩浆热液迅速上升到近地表处，随着温度、压力等物理化学条件的聚变，特别是突然降压时，大量聚集的含挥发份的气液能量释放引起气体产生强烈的地下爆破作用，使周围的岩石强烈破碎，从而形成隐爆角砾岩体。

丰山铜矿床隐爆角砾岩形成于矽卡岩之后，其形成机制为:燕山期花岗闪长斑岩岩浆上侵至下三叠系大冶组灰岩（或大理岩），由气液交代形成矽卡岩后，热液沿构造薄弱带——接触带活动，在含矿热液作用下，早期矽卡岩被金属矿物浸染富集，形成矽卡岩矿体。此时，体系处于相对封闭的环境，形成“密闭空间”，为隐爆作用准备了外部条件。随着后期具有高温、富挥发性组分和低密度特征的岩浆不断上侵和结晶分异，运移至岩体顶部和上部接触带及岩脉带附近的大量的挥发份也逐渐析出并聚集，特别是后续熔融体源源不断的热量和气液供应，使岩浆中大量液体(主要是水)不断气化，在“密闭空间”内聚集了较高的能量。当含矿热液聚集并达到一定压力，超过遮盖层的强度和上覆岩层的静压力，便发生隐蔽爆破形成隐爆角砾岩体。

3．2隐爆角砾岩的规模及形态

在矿区东部（8线以东），环绕着花岗闪长斑岩体东端有在地表上呈V字型，大面积出露的角砾岩。除此而外在全区灰岩出露地区，也有零星的角砾岩出露。角砾岩出露标高在海拔20米～90米之间，20米以下很少见及（指地表）。角砾岩之物质组成，视其周围地层而定，若出现在T1dy5+6灰岩，砾石大小十分悬殊，大砾石多呈浑圆状，等轴状，棱角不清晰，而小砾石则多呈明显的棱角状。胶结物也多为岩石碎屑及热液物质。在岩石中，砾石占组成的80%，胶结物占20%，在大面积角砾岩分布地区，常有走向与区域构造一致的，含黑云母较少的花岗闪长斑岩枝穿插，大小共达43条，岩枝长由几十厘米到几米，厚几厘米到几十厘米，一般呈北西285～315°方向，倾向北东，倾角35～65°，沿其接触面90%以上有矽卡岩化，并伴生有铜钼矿化。该区大面积角砾岩出露地区，恰恰位于紧密的苗母山—鸡笼山复式倒转向斜的收敛部位，即构造上受力最大的部位。另外，本矿区花岗闪长斑岩主体，系沿着矿区内一级褶皱——立头倒转向斜轴部，呈35－40°倾角，由东而西超覆侵入，可能将西部角砾岩风化、侵蚀搬去。综上所述：本区角砾岩除少部为层间破碎，断裂构造所形成之角砾岩外，而绝大部分（95%以上）为在强大压力应力作用下，在区域构造形成的同时，在受力最大的部位所形成的爆破角砾。

3．3隐爆角砾岩岩石特征

丰山矿区的角砾岩大部分为爆破角砾岩，由爆破中心向外随着爆破应力的减弱依次出现爆破角砾岩(包括贯入角砾岩脉)——震碎角砾岩——震裂角砾岩，这种角砾岩化的分带序列在水平方向和垂直方向上均可见到，但以垂直方向上最为发育。矿田的爆破场与矿化场基本一致，并受构造——岩浆岩条件制约。

爆破角砾岩(包括贯入角砾岩脉):是丰山矿区的主要角砾岩类，一般呈线状分布。主要分布于岩体内、岩体边缘接触带、岩脉带和断裂带，呈筒状或脉状。角砾成分依其产出位置不同而变化。

震裂(碎)角砾岩:主要分布于丰山岩体周围，呈面状。地表10线以东最为发育。角砾主要成分为大理岩，次为花岗闪长斑岩、矽卡岩等。角砾基本上保留在原地，位移不大。多呈棱角状、次棱角状。粒径变化很大一般越靠近岩体角砾越小，向外角砾逐渐变大，直至变为具震裂纹的大理岩。胶结物主要为碳酸盐岩、细大理岩碎屑等物质。见有绿泥石，少量阳起石、石膏等热液蚀变矿物。金属矿物有黄铁矿及少量黄铜矿。

总的来说，本区角砾岩成分较复杂，主要为花岗闪长斑岩角砾，次为大理岩角砾、矽卡岩角砾及矿石角砾等，胶结物为花岗闪长斑岩及其岩屑、岩粉和热液蚀变矿物。

3．4隐爆角砾岩矿体地质特征

角砾岩型矿石主要分布于北缘矿带的558号、南缘矿带的3号矿体和10线以东零星矿体。如558号矿体：为一斑岩型——爆破角砾岩型矿体，产于内接触带，位于北缘－16～－18线501号矿体上盘，距北缘接触带约50m。矿体与501号矽卡岩型矿体大致平行，局部相连。延长约200米。其形态复杂多变，在平面上为不规则的扁豆状，横剖面上为不规则的筒状。受多组断裂控制，在断裂交汇处，角砾岩体厚度大。矿体赋存标高在+50m～-200m，厚度一般20～30米，最厚50米，最薄几米。角砾岩含铜平均品位0.5%左右，一般为0.4%～0.6%，大多在0.2～0.5%之间。

4、隐爆角砾岩型矿与矽卡岩型矿的对比

隐爆角砾岩型矿体与矽卡岩型矿体，既有特征上的区别又有成因上的联系，对二者进行比较，有助于加深对矿床成因的认识。

4．1时空关系

1)、时间上:矽卡岩形成于前，隐爆角砾岩形成在后，隐爆角砾岩是对矽卡岩矿体进行后期矿化叠加、改造的结果。

2)、空间上:隐爆角砾岩矿体（如558号）一般产于岩体与围岩的接触带，与矽卡岩型矿体基本一致，多产于矽卡岩矿体内侧。矿体的形态、产状受接触带形态、产状控制，在空间上呈迭瓦状排列。

4．2矿物成分

矽卡岩型和隐爆角砾岩型两种矿体矿物成分不同:

矽卡岩型矿石矿物共生组合为黄铜矿—黄铁矿，黄铜矿—斑铜矿—黄铁矿，黄铁矿—黄铜矿—辉钼矿，黄铜矿—黄铁矿—磁铁矿，脉石矿物主要有透辉石、石榴石、斜长石、石英等，属中高温矿物。

隐爆角砾岩型矿体矿物成分依其产出位置不同而变化，金属矿物为黄铁矿－黄铜矿。胶结物多为长英质岩屑、晶屑和碎屑及绿泥石、绢云母、碳酸盐岩和石膏等，属中低温矿物。

4．３构造条件

隐爆角砾岩的形成是受热液温度、压力升高，在构造应力引发下爆破，从558号矿体来看，在岩体顶部及断裂构造交叉部位形成品位较好的矿体，成矿部位近地表。

矽卡岩的形成主要受近东西向线状褶皱（南缘柯家塘倒转背斜、北缘立头倒转向斜）控制，侵入接触的产状和形态决定了矽卡岩的产状，矿体延伸较深。

5、隐爆角砾岩的成矿作用

沿断裂充填的岩脉和接触带的矽卡岩生成之后，体系处于相对封闭的环境，在丰山柯家塘倒转背斜和立头倒转向斜这一过程实际上是减压的过程，也使热液组分发生急剧变化，隐蔽爆破使“密闭空间”的体积、孔隙度和渗透性均有所增大，爆破生成的隐爆角砾岩具有良好的渗透性。由于其渗透性较好（一是有利于热液流体的迁移；二是有利于热液溶蚀萃取角砾岩中的成矿物质；三是有利于成矿热液与之发生交代反应使成矿物质富集成矿），这样就利于成矿，形成热液充填型矿石。后续含矿热液在整个角砾岩体内迅速冷凝，形成热液蚀变物充填于角砾之间，促使铜、金（钼）等有用金属物质从热液中沉淀出来，成为含矿胶结物。最终形成隐爆角砾岩型铜和金（钼）工业矿体。这是爆破作用对岩石改造成矿的一面，而另一方面，爆破作用也对原先所形成的矽卡岩矿体具有一定的叠加或破坏作用。

叠加作用：在接触带所形成的矽卡岩矿石原本含有用金属矿物品位并不很高，由于经过了爆破这一过程，后续的岩浆热液必将对其继续加深改造，使其金属品位得到进一步提高。

破坏作用：由于矽卡岩矿石正处于爆破上方，原本达到工业开采品位要求的矽卡岩矿石经过爆破作用后，破碎的矿石会被带进围岩中，会促使矿石贫化，给正常的工业开采带来了负面作用。

6、结语：

总体上看，丰山铜矿床大多数隐爆角砾岩本身可能含矿性差，但其附近很可能有工业矿体存在，可作为铜金找矿标志。沿断裂带分布的隐爆角砾岩往往是容矿的有利岩石。在斑岩型矿床中，由于隐爆角砾岩更利于热液的聚积胶结，成为很好的容矿岩石，所以其有可能就是矿石品位较富的矿体。

参考文献：

[1]翟裕生，林新多．矿田构造学［Ｍ］．北京：地质出版社，1992.12

[2]中国铜矿床编委．湖北阳新丰山洞铜矿床[M]．北京：地质出版社，2002.1

[3]姚凤良，孙丰月．矿床学教程［M］．北京：地质出版社，2006.8