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铜矿资源地质特征
一、 矿床时空分布及成矿规律
中国铜矿床时空分布及成矿规律有以下特征:
(一) 成矿时代相对集中
中国铜矿成矿时代虽然从太古宙至第三纪都有不同程度的分布,但主要集中于中生代,其次是新元古代和新生代。从探明的大中型矿床的储量在时代的占有情况来看,据王之田(1988)统计的各时代铜矿储量比例:太古宙0.6%,古元古代7.8%,中-新元古代16.5%,早古生代3.5%,晚古生代6.2%,中生代49.8%,新生代15.3%。
从各期的地壳运动来看,自寒武纪以来,历经加里东、海西、印支、燕山和喜马拉雅各期的地壳运动,每期虽然都有相应的铜矿成矿作用,并形成矿床,但以燕山期生成的矿床最多。据郭文魁主编的1:400万中国内生金属成矿图说明书(1987)统计了115个铜矿的床(点)在各成矿期的比例,其中燕山期占46%。可见铜矿床的形成在整个地史成矿期中,燕山期成矿作用具有特殊的重要意义。
(二) 成矿空间分布相对集中
从成矿环境来看,中国地处欧亚板块的东南部,东与太平洋板块相连,南与印度板块相接。地层发育较齐全,沉积类型多样,地质构造复杂,岩浆活动频繁, 变质作用也较强烈。这种复杂多样的地质环境,形成了多种铜矿类型,主要分布在赣东北、长江中下游、祁连山及邻区、中条山、西昌-滇中、三江地区以及黑龙江嫩江和内蒙古东部地区等。在这些成矿区带已探明的铜储量占全国总储量的80%以上。
(三) 主要铜矿类型的成矿环境
从板块构造成矿环境来看,据王之田等人研究认为,斑岩铜矿产于会聚板块边界,包括大陆 边缘(含活动陆内古板边)和岛弧环境挤压弧系里,都与发生大幅度相对运动正负构造单元之间的区域性深大断裂有关;夕卡岩型铜矿与斑岩型铜矿成矿环境基本类似,但成矿围岩有所不同;海相火山岩块状硫化物型铜多金属矿在离散板块边缘和会聚板块边缘以及岛弧环境均有产出,主要为大陆边缘斜坡已跨上洋壳部位的优地槽,或经洋壳俯冲送到海沟地带的原来生成在洋中脊的蛇绿岩套环境;海相沉积岩块硫化物型铜矿,产于大陆壳海西-印支期海相断裂拗陷带环境,并受中生代岩浆岩的活化改造富集;海相沉积(变质)岩型铜矿,产于稳定大陆边缘裂谷或类似张裂构造的早期阶段,属冒地槽环境;镁铁-超镁铁质岩型铜镍矿,产于大陆边缘和增生褶皱带边缘深大断裂环境。此外,陆相火山岩型铜(金)矿,产于活动大陆边缘火山带环境。
(四) 中国铜矿成矿演化与中国地壳性质和大地构造发展有关
中国陆壳是在几个古板块基础上增生起来的,以古老的陆块为核心,以不同时代增生褶皱带为边缘,向外逐渐增生和发展,而导致了火山-深成岩浆岩类、沉积岩系及有关类型大中型铜矿在空间上向板块边缘推移,在时间上越来越新。因此,中国大中型铜矿多出现在地台边缘、增生褶皱带边缘和陆内拗陷断裂带边缘(王之田等,1994)。由于中国地壳运动具有多旋回演化特点,沉积类型多样,构造-岩浆活动频繁,矿床形成后又经后期改造或变质作用,出现继承、叠加、共存等现象。因而在一个成矿集中区里形成一些多因复成矿床或共生矿床,并伴生多种组分,导致中国铜矿单一矿床少,共生矿床多。
(五) 中国铜矿两大成矿系列
中国大型、超大型铜矿基本上可划分为两大成矿系列(裴荣富,1990):一是与构造-岩浆侵入作用有关的铜镍硫化物矿床→夕卡岩型铁-铜(金)矿床→斑岩型铜(钼、金)矿床→沉积岩容矿铜(铅锌)矿床。
(六) 小岩体成大矿
中国铜矿,与岩浆岩有关的斑岩型铜(钼)矿、夕卡岩型铜矿以及镁铁质-超镁铁质岩型铜镍矿,基本上是与小岩体成矿有关。斑岩型铜矿的成矿斑岩体主要以多期次高侵位的复式小斑岩体为主,岩体出露面积<0.5km2的占32.5%,0.5~1 km2的占25%,1~5 km2的占20%,5~10 km2的占15%,>10 km2的仅占7.5%(芮宗瑶等,1993)。如超大型铜矿德兴矿田的铜厂、朱砂红、富家坞三个矿床的斑岩体地表出露面积分别为0.7 km2、0.06 km2、0.16 km2;内蒙古乌奴格吐山大型铜(钼)矿床的斑岩体出露面积0.5 km2。一些大中型夕卡岩铜矿床也是小岩体成矿,如安徽铜官山矿床的岩体出露面积1.5 km2,湖北封山洞矿床的岩体出露面积0.72 km2,江西武山矿床的岩体出露面积0.6 km2,云南个旧卡房新山铜锡矿床的岩体出露面积0.32 km2。铜镍硫化物矿床的成矿岩体也很小。据汤中立统计中国铜镍硫化物矿床的成矿岩体一般都在0.1 km2以下,只有三个成矿岩体出露面积达到1 km2(甘肃金川矿床、吉林赤柏松矿床、广西大坡岭矿床),而且小岩体含矿率又高,如金川矿床的岩体含矿率为47%,新疆喀拉通克一号岩体含矿率60%,极力红旗岭岩体含矿率96%。这些特点与国外同类或类似的矿床显著不同。
二、 矿床类型
(一) 铜矿床分类
矿床是指由地质作用形成的,有开采利用价值的有用矿物聚集体。地质矿业工作者为了研究矿床的成因和开发利用则进行矿床分类。中国铜矿床分类有文献记载的最早是丁文江(1917将我国铜矿床划分为五种类型,其中将斑岩铜矿归为浸染型铜矿,并提出山西中条山铜矿产于“前寒武纪结晶岩中”,属“低品位浸染状矿石”。其后,朱熙人(1935)也讨论过我国铜矿类型和分布,并提出长江中下游和云南为我国铜矿有希望的产地。新中国成立后,对铜矿床的分类做了进一步地研究。1935年,孟宪民、宋叔和等研究了我国铜矿的成矿地质条件、分布情况,提出普查勘探方向,并按工业类型将我国铜矿床分为斑岩铜矿型、黄铁矿型、层状交代矿床、接触交代矿床、多金属含铜矿床、石英含铜矿脉、铜镍矿床、含铜砂页岩、自然铜矿型、钛钒矿脉、铜钴矿层等类型。1975年,谢家荣对中国铜矿床进行成因分类,划分为岩浆矿床、表生矿床、变质矿床等三大类,进而又分3大类22式。1959年,郭文魁对我国铜矿工业类型及分布规律进行研究,并按各类型占有储量排列,提出中国铜矿工业类型划分为八大类:层状矿脉(东川式)、细脉浸染型铜矿、接触交代夕卡岩型铜矿、黄铁矿型铜矿、脉状及复脉带铜矿、铜镍矿床、含铜砂页岩、安山玄武岩中之铜矿等,八大类中又按矿石建造、金属组合、矿体形状及产状和矿化时代等又进一步划分若干亚类。
70年代以来,铜矿床的分类从单纯以产状、成因及工业类型划分,转向结合矿石商品价值、成岩成矿作用等综合研究进行铜矿床分类。其中有代表性的,郭文魁于1976年将我国铜矿床分为六大类:①与海相火山作用有关的铜矿床,进一步分为块状硫化物型铜矿(含铜黄铁矿型铜矿)及条带状浸染状铜矿两个亚类;②与基性-超基性岩体有关的铜镍硫化物矿床;③与中酸性火山-深成杂岩或浅成侵入岩有关的斑岩铜矿;④与中酸性侵入岩有关的夕卡岩型铜矿;⑤陆相沉积作用为的铜矿床;⑥与海相沉积作用有关的铜矿(层状铜矿)。
1989年,《中国矿床》(宋叔和主编,1989)推出的中国铜矿床分类,在前人分类基础上,着重考虑两个因素:一是矿床形成的地质因素,即产出的地质环境、控矿因素及其成因;二是商品矿石的经济意义,即矿床在现阶段能够被开发利用,而且要有一定规模。以这两个原则将中国铜矿床划分为六类:①铜镍硫化物型矿床;②斑岩型铜矿床;③夕卡岩型铜矿床;④火山岩型铜矿床;⑤沉积岩中层状铜矿床;⑥陆相砂岩型铜矿床。至于石英脉型铜矿、自然铜矿床等,目前我国尚未发现大中型矿床,不是开采的主要对象,故未归入本类。
近年来,国内外对铜矿床分类趋于以容矿岩石为基础,并考虑到矿床产出地质环境和经济开采价值进行分类。如王之田等(1994)将中国铜矿床类型划分为七类,并对已知的大型铜矿床类型及地质时代占有储量进行了统计,反映矿床类型经济意义(表3.7.4)。芮宗瑶等(1993)也以容矿岩石为主线,兼顾成矿环境、矿床成因等将中国铜矿床分成五大类10小类(表3.7.5),并列举每个类型的容矿岩石、矿石建造、矿体形态、成矿作用、矿质来源、成矿环境以及矿床实例等。
(二) 矿床类型简述
中国铜矿具有重要经济意义、有开采价值的主要是铜镍硫化物型矿床、斑岩型铜矿床、夕卡岩型铜矿床、火山岩型铜矿床、沉积岩中层状铜矿床、陆相砂岩型铜矿床。其中,前4类矿床的储量合计占全国铜矿储量的90%。这些类型矿床的成矿环境各异,有其各自的成矿特征。根据芮宗瑶等(1993)、王之田等(1994)等研究成果,按各类型矿床占有储量比例依次简述如下:
1. 斑岩型铜(钼)矿
该类型是我国最重要的铜矿类型,占全国铜矿总储量的45.5%,矿床规模巨大,矿体成群成带出现,而且埋藏浅,适于露天开采,矿石可选性能好,又共伴生钼、金、银和多种稀散元素,可综合开发、综合利用。其成矿特点:
⑴成岩成矿时代较新 东部地区的斑岩铜矿属于滨太平洋成矿域的一部分,成岩成矿时代以燕山期为主。如位于环太平洋西带外带的赣东北大断裂的西北侧德兴超大型斑岩铜矿成岩成矿时代199~112Ma。北部地区的斑岩铜矿属于古亚洲成矿域的一部分,成岩成矿时代主要为海西期和燕山期。如位于大兴安岭隆起带与松辽沉降带衔接部位的黑龙江多宝山斑岩铜矿的成岩成矿时代292~245Ma;位于额尔古纳褶皱系的内蒙古东部乌奴格吐山 斑岩铜矿的成岩成矿时代188~182Ma。西南部地区的斑岩铜矿属于特提斯-喜马拉雅成矿域的一部分,成岩成矿时代以喜马拉雅期为主。如西藏东部地区玉龙超大型斑岩铜矿55~35Ma,马拉松多斑岩铜矿33.2Ma,多霞松多斑岩铜矿30.9Ma。
⑵成矿岩石基本特征 多数矿床的成矿岩体以多期次高位侵位的复式小斑岩体为主。与矿化有关的花岗岩质岩石主要为钙碱性系列,其次是碱钙性系列。其中包括花岗闪长岩、二长花岗斑岩、花岗斑岩和其他花岗质岩石。与矿化有关的花岗质岩石的化学成分以SiO262%~68%为佳。岩石化学从中性→中酸性→酸性,相应的矿石建造为Cu(Fe)→Cu(Au)→Cu(Mo)→Cu(Sn),岩浆分异指数对应从60% 变为92%。
⑶围岩蚀变分早、中、晚期 早期蚀变 包括钾硅酸盐交代岩、钾质角岩和部分镁-钙夕卡岩;中期蚀变 包括绢英岩、黄铁绢英岩、青磐岩和湿夕卡岩;晚期蚀变包括中度-深度泥英岩、浊沸石-硫酸盐交代岩等。
⑷次生作用不发育 次生富集作用,可使 斑岩铜矿石品位得到进一步富集而成为具有重大经济意义的富矿。次生富集带多数是形成高品位的辉铜矿矿层,开采经济价值巨大。然而,中国 斑岩型铜矿多数矿床未能形成厚大的次生富集带,可谓先天不足,因而多数矿床是大型贫矿,铜品位一般在0.5%左右。
2. 夕卡岩型铜矿
中国夕卡岩型铜矿与国外大不相同,其储量国外夕卡岩型铜矿占的比例很小,而中国却占较大的比例,现已探明夕卡岩型铜矿储量占全国铜矿储量的30%,成为我国铜业矿物原料重要来源之一,仅次于 斑岩型铜矿,而且以富矿为主,并伴生铁、铅、锌、钨、钼、锡、金、银以及稀散元素等,颇有综合利用价值。其特点:
⑴时空分布与斑岩铜(钼)矿相似 夕卡岩型铜矿的成岩成矿时代,主要为燕山期和喜马拉雅期,其次是印支期、海西期。矿化集中于170~110Ma,其次为110~70Ma。矿床空间分布,主要产于中国东部活化拗陷带,并常与中生代断陷盆地伴随而分布。大型夕卡岩型铜矿主要分布于下扬子拗陷带的湖北铁山、铜录山,江西城门山、武山,安徽的铜官山、狮子山、凤凰山、大团山等矿区;其次是滇东拗陷带的个旧锡铜多金属矿田和华南褶皱系的石 (空一字)、广西钦甲、湖南宝山;燕山拗陷带的寿王坟;辽东台隆的垣仁;吉黑褶皱带的弓棚子等矿区。
⑵成矿岩体主要为中酸性花岗质岩类 如石英闪长岩、石英二长岩和花岗闪长岩的中深成相和浅成相。岩石系列属于钙碱性-碱钙性系列。大型夕卡岩铜矿床的形成与小岩体及其形态有关。其岩体形态与成矿的重要性依次为蘑菇状、箱状、锥状、枝杈状和层间岩墙状等。
⑶围岩岩性是形成夕卡岩铜矿床的重要条件 有利于形成大型夕卡岩铜矿床的围岩多为泥质岩、白云质灰岩或碳质灰岩。如中国南方大型夕卡岩铜矿围岩为石炭系-三叠系 白云质灰岩。在膏岩层和高硫层存在地区更有利于成矿,如长江中下游地区的一些夕卡岩型铜矿床。
⑷交代岩系列 主要是钙夕卡岩,其次是镁夕卡岩。
⑸在浅成环境中,夕卡岩型铜矿经常与斑岩型铜矿共生产出 在斑岩体内部为 斑岩型浸染状铜矿化,在接触带为夕卡岩型块状矿石,形成“三位一体”矿化。如江西城门山和湖北封山洞等铜矿床。
3. 火山岩型铜矿
该类型也是我国铜矿重要类型之一,探明的铜矿储量占全国铜矿储量的8%,其中海相火山岩型铜矿储量占7%,陆相火山岩型铜矿占1%。
过去海相火山岩型铜矿习称黄铁矿型铜矿,并常与铅、锌共生,还伴生有丰富的金、银、钴以及稀散元素,有很大的综合利用价值。其成矿特点:成矿时代较广,从新太古代至三叠纪均有不同程度的分布,成矿环境在大洋中脊、火山岛弧、弧后盆地、大陆边缘裂陷槽及陆内裂谷等环境均有产出。
新太古代海相火山岩型铜矿,通常产于新太古代深变质岩系地层中,容矿岩石包括辉石斜长角闪岩、黑云母角闪斜长片麻岩、含石榴石角闪黑云斜长片麻岩夹阳起石岩、角闪岩等,恢复其原岩为拉斑玄武岩-钙碱性长英质火山岩系。故通常称这类矿床为与太古宙绿岩带有关的海底火山喷发沉积变质矿床,辽宁红透山铜锌矿床即是其中的一例。
元古宙是我国海相火山岩型铜矿的重要成矿期之一。主要分布在扬子陆块的西缘和北缘。西部边缘成矿时代以古元古代为主,有代表性的矿床为云南大红山铜铁矿床、四川拉拉厂铜钴矿床;北部边缘和西北部边缘成矿时代,以中-新元古代为主,有代表性的矿床是四川彭县铜锌矿床,陕西刘家坪铜锌矿床和浙江西裘铜锌矿床等。这些矿床的火山岩系主要是细碧角斑岩系,构造环境属于陆块边缘裂陷火山盆地。
早古生代为我国海相火山岩型铜矿最重要的的时期,多为大型铜多金属矿床,主要分布在祁连山优地槽系,其中有代表性的矿床是甘肃白银厂大型矿田的折腰山铜锌矿床、火焰山铜锌矿床、小铁山铜铅锌矿床以及青海红沟富铜矿床等。火山岩系主要是细碧角斑岩系,构造环境属于火山岛弧和弧后裂谷。
晚古生代海相火山岩型铜矿差别较大,矿床分布分散。如产于青海堆积山石炭系-二叠系的混杂岩带蛇绿岩套的玛沁德尔铜锌钴大型矿床;产于新疆阿尔泰南缘的克兰火山岩盆地早-中泥盆世失迎角斑岩-角斑质火山碎屑岩的阿舍勒铜锌大型矿床等。
中生代海相火山岩型铜矿产于我国西南部特提斯-喜马拉雅海盆。已查明德格-乡城晚三叠世昌台火山盆地成矿前景看好,呷村铜-多金属矿床已具大型规模即为一例。
陆相火山岩型铜矿,目前发现的矿床无论规模还是储量都比上述几个类型要小,因而长期以来未被重视。该类型铜矿主要产于各时代陆相火山活动带,尤其是中-新生代滨太平洋陆相火山岩地热水活动区。现今勘查、开采的陆相火山岩型铜矿有以下几种情况:
产于镁铁质火山岩的峨眉山玄武岩中的铜矿虽然矿点(或小型矿床)不少,但至今尚未发现大中型矿床,只有二峨山龙门铜矿已由地方开采。该矿床产于二叠纪峨眉山玄武岩喷发的间歇期,矿体呈透镜状,在玄武岩和杂色砂岩中呈夹层。
产于中性长英质火山岩中铜矿,目前已发现并勘查的有宁芜山盆地的娘娘山、大平山及庐枞火山岩盆地的井边、石门庵、毛狗笼等。其中娘娘山铜金矿床产于于破火山口周围的裂隙中,容矿岩石为碱性粗面岩、熔结角砾岩和黝方石响岩等,主矿体呈大脉和雁行排列的复脉群,铜、金、银、品位高,均为富矿。
4. 铜镍硫化物型铜矿
镁铁质—超镁铁质岩中铜镍矿床既是我国镍矿资源的最主要类型,也是铜矿重要类型之一。铜矿储量占全国铜矿储量的7.5%。
该类型矿床成矿环境主要产于拉张构造环境,受古大陆边缘或微陆块之间拉张裂陷带控制,在拉张应力支配下,岩石圈甚至破裂,引起地幔上涌,而导致镁铁质—超镁铁质岩石在地壳浅成环境侵位。赋矿岩石系列主要是超镁铁质—镁铁质杂岩,如吉林红旗岭1号岩体铜镍矿、新疆黄山铜镍矿、四川力马河铜镍矿;超镁铁质岩,如甘肃金川铜镍矿、吉林红旗岭7号岩体铜镍矿;镁铁质岩,如新疆喀拉通克铜镍矿。
成矿时代,主要是早、中元古代和中、晚古生代。如吉林赤柏松铜镍矿床为古元古代2242.5Ma;甘肃金川铜镍矿为中元古代1509~1526Ma;吉林红旗岭7号岩体铜镍矿床为晚古生代231~350Ma、四川力马河铜镍矿床322~353Ma、新疆喀拉通克306~284Ma;新疆黄山铜镍矿为中晚古生代270~390Ma。
中国铜镍硫化物矿床的成矿作用以深部熔离—贯入成矿为主,与国外同类型或类似类型有矿不同。岩体小,含矿率高。
5. 沉积岩中层状铜矿床
这类矿床是指以沉积岩或沉积变质岩为容矿围岩的层状铜矿床,容矿岩石既有完全正常的沉积岩建造,也包括有凝灰岩和火山凝灰物质(火山物质含量一般不高于50%)的喷出沉积建造。
对该类型矿床的命名和亚类划分以及若干矿床归类在我国矿床地质界尚不一致。如在层控矿床分类中,涂光炽等(1984)将我国沉积岩铜矿分两类:①沉积-变质型:如古元古代的横岭关、中元古代的篦子沟等铜矿,早古生代的李伍铜矿;②沉积改造型:如中(新)元古代的霍各乞、东川-易门等铜矿,白垩纪的滇中砂岩铜矿。王之田(1988)以容矿建造结合矿床成因分类原则划分中国铜矿类型,将该类型铜矿命名为“海相沉积(变质)岩型”(包括中、新元古代冒地槽环境成矿的东川、易门、通安、霍各乞、炭窑口、胡家峪、篦子沟)。《中国矿床》(1989)提出的中国铜矿床分类,将该类型矿床划为“与沉积有关的铜矿床”,并分为三个亚类:①含凝灰质细碎屑岩建造型铜矿床;②碳酸盐岩建造型铜矿床;③陆相含铜砂岩型铜矿床。芮宗瑶等(1993)以容矿岩石为基础,兼顾成矿环境、矿床成因等,提出的中国铜矿床分类,将该类型矿床划为“与沉积岩有关的铜矿床”,并分为三个亚类:①海相杂色岩型铜矿床;②陆相杂色岩型铜矿床;③海相黑色岩系型铜矿床。
上述各家的分类,尽管亚类划分和命名尚不一致,但对这类矿床总体上都划归是沉积岩容矿,或称之为与沉积岩有关的铜矿床,即以前通称的“沉积(变质)岩型”铜矿。这类矿床从国内外若干矿床实例来看,一般规模较大,品位较富,伴生组分亦多,矿床经济价值巨大,也是我国铜矿主要类型之,探明的储量占全国铜矿储量的8%。其中,海相杂色岩型铜矿占4%,海相黑色岩系型铜矿占2.5%,陆相杂色岩型铜矿占1.5%。
海相杂色岩型铜矿床(《中国矿床》称碳酸岩建造型铜矿床)。主要产于康滇中元古代昆阳裂谷环境,有代表性的矿床为云南东川、易门等铜矿床。这类矿床主要地址特征是,矿床产于特定的层位,矿体呈层状、似层状和透镜状,矿石构造主要呈马尾丝状、侵染状和团块状,矿床规模巨大,祥见下述的典型矿床实例东川铜矿田。
海相黑色岩系型铜矿床(《中国矿床》称含凝灰质细碎屑岩建造型铜矿床)。所谓海相黑色岩系主要是指黑色细碎屑岩、粘土质岩、白云质岩组成的岩系,含有丰富黄铁矿及其他金属硫化物和有机质等。其中有一部分岩层和矿层是直接通过海底流出来的热水化学沉积形成的,称之热水化学沉积岩(喷气岩)。这类矿床主要成矿特征是:成矿时代主要为中元古代,成矿环境主要是裂谷或裂陷槽;容矿岩石为海相细碎屑岩-粘土岩-白云岩,通常黑色;矿体形态多为层状、似层状,产于较固定的层位;矿石建造主要是铜和铜多金属矿组合。代表性的矿床有山西中条山篦子沟、胡家峪铜矿床和内蒙古狼山地区的霍各乞、炭窑口等铜铅锌矿床。
篦子沟、胡家峪等矿床的含矿层位,位于中元古界中条山群余家山组白云质大理岩与蓖子沟组黑色片岩之间。矿体呈似层状和透镜状,矿石具有明显的层纹状构造。篦子沟铜矿床的容矿岩石主要为金(黑)云母-石英-白云质大理岩、钠长石-石英-白云质大理岩和石英-白云质大理岩。胡家峪南和沟铜矿床的容矿岩石主要为石英钠长岩、金(黑)云母-石英-白云质大理岩、钠长岩-石英-白云质大理岩及角砾岩;老宝滩铜矿床的容矿岩石主要为构造角砾岩。
内蒙古狼山-渣尔泰地区也是中元古代海相黑色岩系型铜矿。另一个重要成矿区,称为狼山-渣尔泰多金属矿带。西部含矿岩系统称为狼山群;东部含矿岩系统称为渣尔泰群。铜储量主要集中于矿带的西部,如霍各乞、炭窑口等铜铅锌矿床。矿带的东部主要以锌(铅)-黄铁矿为主,如甲生盘、山片沟等矿床。
6. 陆相杂色岩型铜矿床
《中国矿床》称陆相含铜砂岩型矿床。这类矿床通常称为红层铜矿。该类型铜矿,目前虽然探明的储量不多,仅占全国铜矿储量的1.5%,但铜品位比较高,以富矿为主,铜品味1.11%~1.81%,并伴生富银、富硒等元素,有的矿床可圈出独立的银矿体和硒矿体,具有开采经济价值,而且还有一定的找矿前景,值得重视勘探与开发。目前,发现的矿床主要分布于我国西南部和南部中-新生代陆相红色盆地(简称红盆地)。主要成矿地址特征:①陆相含矿杂色岩建造具有独特的结构,通常下部为含煤建造,中部为含铜建造,上部为膏盐建造;②矿床分布于供给矿源的陆源剥蚀区一侧的红层盆地边缘;③矿体产于紫浅色交互带浅色带一侧;④矿体呈似层状、透镜状;⑤矿体中金属矿物具有明显的分带性,从紫色一侧到浅色一侧矿物的变化为自然铜矿带→辉铜矿(硒铜矿)带→斑铜矿带→黄铜矿带→黄铁矿带;⑥含矿层迁移特征,向盆地沉降中心方向逐渐抬高;⑦工业矿床的成矿时代主要集中于白垩纪和第三纪。有代表性的矿床:四川会理大同厂中生代红盆地接受来自康滇地轴富铜陆源剥蚀区带来的碎屑补给,在白垩纪河床相砾岩和砂岩层中形成大中型砂砾岩型铜矿。云南滇中中生代红盆地的北部边缘由于得到康滇地轴富铜陆源碎屑物的补给,因此形成了许多的砂岩铜矿,如大姚县六苴铜矿(中型)、大村铜矿(中型),牟定县郝家河铜矿(中型)以及清水河、杨家山、青龙厂等铜矿床。湖南衡阳中-新生代红盆地的南缘由于得到来自南岭富铜富铀陆源剥蚀区的补给,在第三系杂色砂岩中形成的车江铜矿。
铅锌矿资源地质特征
一、矿床时空分布及成矿规律
我国铅锌矿虽然在各地质时代均有分布,但有相对集中分布的地质时代和成矿期。据《中国有色金属矿山地质》(地址出版社,1991)统计的铅锌矿分布的地层时代:前震旦纪占19%、震旦纪占11%、寒武纪-志留纪占15%、泥盆纪-二叠纪占46%、三叠纪- 白垩纪占8%、第四纪占15%。从成矿期来看,据《中国内生金属成矿图说明书》统计的中国铅锌矿床成矿期:前寒武占6%、加里东占3%、海西占12%、印支占1.3%、燕山占39%、喜马拉雅占0.7%、多期占38%。空间分布,超大型、大中型铅锌矿和铅锌成矿区带,主要集中在滇川地区(特别是滇西兰坪地区)、秦岭-祁连山地区、内蒙古狼山-渣尔泰地区以及南岭地区。
我国铅锌成矿规律仍是目前矿床地质研究的重要课题之一,许多问题有待进一步研究。从铅锌成矿区带的分布和矿床产出,除上述时空分布基本状况外,还有以下一些规律和特点:
1) 型矿床(田)所处的成矿环境和分布具有一定的规律性。分布广泛、规模巨大的碳酸盐岩型矿床(田)的成矿环境,多数产于地台地区,少数分布于冒地槽区域里。局限的沉积盆地较之开放的沉积盆地更有利于碳酸盐岩型铅锌矿的形成。含矿地层,南方的含矿地层多为上震旦系、泥盆系、石炭系;东北地区的含矿地层多为中元古界及寒武系-奥陶系。分布的地区,主要集中于湘、桂、粤、滇、川、黔、辽吉、塔里木西北及西南边缘。
泥岩-细碎屑岩型铅锌矿床(田),多数产于褶皱带中的冒地槽复理式沉积环境中,而且出现的矿床具有成群成带和矿床规模较大的特点。如内蒙古狼山元古宙冒地槽中的炭窑口、霍各乞、东升庙、甲生盘等矿床。产于秦岭海西-印支冒地槽中的西成-凤太铅锌矿带,更是密集成群成带分布,如甘肃西成矿田中的密集分布的厂坝、李家沟、毕家山、邓家山、洛坝等超大型、大型及一批中小型铅锌矿床;陕西凤太地区的密集分布铅锌矿床:银洞梁(大型)、峰崖(中型)、手搬崖(中型)、铅硐山(大型,含东塘子大型)、八方山(大型,含二里河大型)、银母寺(中型)等一批大中型铅锌矿床。
海相火山型铅锌矿床,主要发育在西部地区的古生代-三叠纪地槽褶皱带中。
东部地区的花岗岩型、夕卡岩型、斑岩型和陆相火山型铅锌矿床大多数是中、新生代岩浆活动的产物,在很大程度上是受中、新生代地壳运动的影响而成矿的。
砂砾岩型铅锌矿床(田)有两种不同的亚类。其产出环境,一种是产于陆相红层中的铅锌矿,多数局限于中新生代断陷盆地的河流相、三角洲相地层中,含矿岩系主要是砾岩、砂岩、长石砂岩,也有泥灰岩、泥岩等陆相沉积物,并常出现石膏、天青石夹层。矿床主要分布在中国西部地区,如滇西金顶超大型砂砾岩型铅锌矿床。另一种产于滨海相或海陆交互砂砾岩中的铅锌矿床,目前在我国发现的较少,而且规模也不大。
2) 区域性断裂和由此引起的断陷盆地或拗陷明显地控制铅锌矿带、矿田、矿床的分布。目前,我国发现的一些超大型、大型矿床(田)的分布基本上与此相关。如祁连山中、东部的海相火山岩带出现的大型铜铅锌矿床明显地受北西西向区域断裂地控制;碳酸盐岩型铅锌矿也是受区域性断裂地制约,如超大型凡口铅锌矿田受粤北韶关上古生代拗陷 边缘断裂控制和同生断裂成矿;泥岩-碎屑岩型铅锌矿床,均呈线性展布,也是受区域性断裂控制的,如甘肃西成铅锌矿田;特大型江西冷水坑斑岩型铅锌银矿田受北武夷隆起和信江断陷盆地之间的区域性断裂控制成矿的。
3) 褶皱构造控制铅锌矿床的分布也较普遍。据统计,赋存在背斜构造的占70%,向斜构造占14%,单斜构造占13%。李洪昌等统计的湖南铅锌矿床,有85%的矿床赋存于背斜构造中。许多大中型铅锌矿床产出在褶皱背斜轴部。
4) 矿床元素(矿物)组合复杂,单一铅或单一锌矿床很少,多数是综合型矿床,特别是大型、超大型矿床。如甘肃西成超大型矿田为铅锌金银组合,矿物组成也 比较复杂,矿石矿物和脉石矿物达40多种;广东凡口超大型铅锌矿床为铅锌银汞组合;湖南水口山矿田康家湾矿床为铅锌银金组合,鸭公塘矿床为铅锌铜硫铀组合;湖南桃林矿床为铅锌银及萤石组合;云南金顶超大型矿床为铅锌银镉铊锶组合;江苏栖霞山矿床为铅锌银硫锰组合;内蒙古东升庙超大型矿床为黄铁矿、铅锌组合;江西阴山矿床为铅锌金银组合,矿床物质很复杂,有35种元素,77种矿物。这些综合性的矿床(田)的出现,反映出中国铅锌矿床成矿环境复杂、多样,是综合成矿作用的产物,有的成为多来源多阶段复成矿床。
二、 矿床类型
中国铅锌矿床类型齐全,并具特色,成矿作用多样、复杂,因而矿床分类一直是我国矿床地质学家研究的重要课题,其中有代表性的分类方案:
1959年郭文魁等将中国铅锌矿床按成因划分为内生与外生两大类。内生矿床按其生成的温度下降顺序分为8个建造。其中,建造1~3为高温矿床,建造4~7为中温矿床,建造8为低温矿床;外生矿床只有一种建造,即菱锌矿- 白铅矿-铅矾建造。
1975年涂光炽对我国铅锌矿床做了成因分类:①与侵入岩浆活动有关的矿床;②与海相、陆相火山活动有关的矿床;③与沉积作用、沉积改造作用及后成作用有关的铅锌矿床;④与区域变质、混合岩化作用有关的铅锌矿床;⑤砂铅矿床。
1983年王育民将我国铅锌矿床类型分为“四系十二型十九式”。
1989年涂光炽等在《中国矿床》专著中对中国铅锌矿床进行综合因素的分类(表3.8.5),这个分类方案是根据中国地质条件,在全面考虑铅锌矿床产出的地质背景、成矿环境、含矿岩系、物质组成、成矿物理化学条件的基础上,以含矿岩系和主导成矿作用命名的方式,划分出了8个类型,即花岗岩型、夕卡岩型、斑岩型、海相火山岩型、陆相火山岩型、碳酸盐型、泥岩-细碎屑岩型、砂砾岩型。该分类的优点在于含矿岩系集中地反映了地质背景、成矿环境和形成方式等,是对过去以矿床围岩命名的发展,也有利于找矿,具有特色。
上述8类铅锌矿床的基本特征如下:
花岗岩型、夕卡岩型、斑岩型铅锌矿床 这类矿床因成矿物质来自花岗岩类,故通常称之与花岗岩类有关的铅锌矿床。它们可能是花岗岩类结晶分异的气液产物,但也可能是成岩后在另一次地质事件或地壳运动中受到地下热水(大气降水成因为主)的活化淋滤,使花岗岩类中的分散成矿物质富集起来形成的矿床。
这类矿床可与中性、中酸性、酸性或碱性侵入岩有关。岩体可大可小。一般的情况,如果铅锌矿床是地下热水淋滤成因,它们常赋存于面积较大的岩基中;如果是岩浆气液成因,则常与小岩株、岩瘤有关。矿床多产于岩体内,或内外接触带,或距岩体一定距离。矿床围岩蚀变通常较为强烈。
这类矿床矿石物质成分复杂,除铅锌外,还共伴生钨锡钼铋铜等元素。从赋存岩石类型来看,与铅锌钨锡矿床有关的花岗岩,属壳源花岗岩类;与铅锌铜矿床有关的花岗岩,属壳幔源花岗岩类。地下热水成因的铅锌矿床常伴生金、银等元素。
这类矿床国内典型实例:花岗岩型铅锌矿床有广西新华铅锌银矿床、广东锯板坑钨锡铅锌多金属矿床、湖南东坡钨锡铅锌矿床等;夕卡岩型铅锌矿床有湖南水口山铅锌矿床、黄沙坪铅锌矿床和辽宁桓仁铜锌矿床等;斑岩型铅锌矿床有江西冷水坑铅锌银矿床、云南姚安铅矿床、山东香夼铅锌矿床。
海相火山岩型铅锌矿床 这类矿床的含矿岩系中火山岩及火山沉积岩很发育,特别是下盘岩石常是火山熔岩和凝灰岩。成矿物质来源与海底火山岩系有关。国外称这类矿床为块状硫化物铅锌矿床或黄铁矿型铅锌矿床。矿床物质成分复杂,常与铜矿共生或伴生大量的金、银和稀散元素,综合利用价值巨大。我国产于海相火山岩中的铅锌矿床,普遍受到不同程度的区域变质作用,如甘肃白银厂铜铅锌矿床等,有的还受到混合岩化作用,如辽宁红透山铜锌矿床等。属于海相火山岩型铅锌矿床典型实例有白银厂小铁山矿床、青海锡铁山铅锌矿床等。
陆相火山岩型铅锌矿床 这类矿床常分布在火山断陷盆地边缘,受断裂控制。含矿岩系多为凝灰岩、酸性熔岩和次火山岩等。矿体称脉状或透镜状,多产于蚀变凝灰岩中。矿石物质组成类似海相火山岩型铅锌矿床,但有些矿床与铅共生,伴生的金、银等含量也高,有的矿床上部以铅锌为主,下部以铜金银为主,综合开发经济价值巨大。典型代表性矿床有江西银山。浙江五部等铅锌矿床。
碳酸盐型铅锌矿床 这类矿床是我国铅锌矿床中的重要类型,规模巨大,探明的储量占全国铅锌总储量的50%以上,开发经济价值巨大。矿床产于海相碳酸盐岩系中,多数赋存于白云岩或不纯白云岩中,有的产于石灰岩或不纯石灰岩中,受一定层位控制,属层控性矿床,多为沉积改造型,少数为沉积变质型矿床。矿石组成较简单,以铅锌为主,但也有的共伴生铜、黄铁矿,一般含镉较高。典型矿床有广东凡口、辽宁青城子、云南会泽、贵州衫树林、南京栖霞山等铅锌矿床。
泥岩-细碎屑岩型铅锌矿床 这类矿床产于海相泥岩-碎屑岩系中,含矿岩系为泥岩、粉砂岩、细砂岩,常含有较多的碳酸盐岩石,有机质和黄铁矿也较常见。含矿岩系不含或含少量火山物质,主要是凝灰质夹层。矿床的成矿作用常以沉积(特别是热水沉积)作用为主,多为沉积-轻微改造或沉积变质型,受一定层位控制,属层控型矿床。矿体多呈层状、似层状整合产出。矿石组成除铅锌外还有较多黄铁矿,组成块状硫化物,有的含银较高。矿床围岩蚀变一般较弱,但也有个别的较强。这类矿床普遍规模巨大,是我国重要铅锌矿床类型,具有巨大开发经济价值。典型矿床有甘肃西成铅锌矿田、内蒙古东升庙硫锌(铅、铜)矿床、河北高板河等铅锌矿床。
砂砾岩型铅锌矿床 这类矿床产于海相或陆相砂岩、长石砂岩和砾岩中的铅锌矿床。矿石组成简单,铅锌品味较高,围岩蚀变微弱,成矿温度低。这类矿床虽然在我国分布不广,但出现的却是大型、超大型矿床,开发经济价值巨大,典型矿床为云南兰坪金顶铅锌矿床。
表 中国铅锌矿床类型及特征简表
类型简称 地质背景 含矿围岩 物质组成
(除Pb、Zn外) 围岩蚀变 铅同位素 硫同位素
(δ23S) 国内矿床实例
花岗岩型 活化地台 花岗岩及
碎屑质围岩 可含W、Sn或Cu 强烈 多正常铅 多为正值 锯板坑、新华、东坡
夕卡岩型 活化地台 花岗岩及
外接触带碳酸盐岩 可含Cu、W、Sn 强烈 多正常铅 多为正值 水口山、桓仁、黄沙坪、
大硐、夏山、拉么
斑岩型 活化地台
大断裂带 各种斑岩及
外接触带岩石 强烈 多正常铅 多为正值 姚安、北衙、香夼、
冷水
海相火山岩型 优地槽
岛弧 凝灰岩、熔岩、
潜火山岩 多黄铁矿,常含
较高Au、Ag 强烈 多正常铅 多为正值 小铁山、锡铁山、
陆相火山岩型 火山断陷盆地 凝灰岩、潜火山岩、
熔岩 部分含Cu、Ag较高 较强烈 多为正值 五部、大岭口、银山
碳酸盐岩型 地台、大陆架、浅海 白云岩、石灰岩、
不纯碳酸盐岩 部分含黄铁矿
及Cu,一般低Ag 微弱,少数较强 正常铅(柴河)、
异常铅、混合铅 多为正值,
也有负值 凡口
泥岩-碎屑岩型 冒地槽、浅海 泥岩、粉砂岩、含碳
酸盐质岩石 黄铁矿含量高,
部分Cu高,常富Ag 微弱 多正常铅 弥散,变质
后渐均一化
砂砾岩型 滨海、三角洲、河流相 砂岩、长石砂岩、
砾岩、浅色层 较多富铅、单铅矿床、
部分Ag高 微弱 正常铅(金顶)、异常铅 弥散,陆相
者多负值 |
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