湖北铜绿山铜铁矿床实习报告.docx

湖北铜绿山铜铁矿床实习报告.docx

《湖北铜绿山铜铁矿床实习报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《湖北铜绿山铜铁矿床实习报告.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

湖北铜绿山铜铁矿床实习报告

湖北铜绿山铜铁矿床

一、地质背景及地质条件

铜绿山矿床位于湖北省东南部大冶市西南3km处，处于长江中下游铁铜成矿带西部鄂东成矿区铜绿山矿田内。

在大地构造上，本区位于扬子板块和大别造山带之间的下扬子拗陷带鄂东断褶带内，北西侧以NW向襄樊-广济断裂与大别山造山带相邻，东南侧以NEE向阳新-常州断裂与扬子板块相隔，东以NNE向郯庐断裂为界，呈西宽东窄之楔状地质体（马光，2005；谢桂青等，2009）。

二、矿床地质特征

1.矿区简介

地层

鄂东成矿区出露的地层从元古界至新生界基本齐全。

其中震旦系至中三叠统出露于下扬子台褶带和江南台隆的边缘；上三叠统至侏罗系分布于一些中生代盆地区；白垩系至新生界分布于江汉断坳及断陷盆地中（舒全安等，1992）。

构造

鄂东成矿区位于鄂东褶皱束内，该区地质构造大致经历了三个阶段：

前震旦纪基底形成阶段，发生强烈的褶皱造山运动和岩浆活动；震旦纪-早三叠世盖层阶段，构造运动以多旋回升降运动为特点，形成一套以海相沉积为主的盖层沉积；中三叠世以来的碰撞造山和造山后板内变形阶段（翟裕生等，1992；舒全安等，

1992）。

印支运动不仅使古生代以来的海相沉积变为陆相沉积，而且发生强烈的褶皱运动，奠定了本区的基本构造格架。

燕山运动以来，该区发生强烈的断块和岩浆活动，形成一系列构造叠加在早期构造之上，他们彼此复合交织，构成了本区的构造面貌（图2-1），现将该区的区域构造按时间分述如下。

印支期构造

该区印支期构造主要为一系列北西西向的复式褶皱和走向断裂，分布广泛。

背斜核部为下古生界，向斜核部多为三叠系，具紧闭倒转特征。

南部由古生界至中三叠统地层组成，北部多由上古生界至中生界地层组成。

印支期形成的断裂多为走向断裂，多与褶皱构造相伴出现，分布于背斜轴部或翼部的岩相转变界面。

这些断裂一部分为燕山期岩浆侵入提供了条件，如鄂城断裂、铁山断裂、金山店断裂等；一部分并为燕山期构造，如保安—陶港断裂（20）（舒全安等，1992）。

燕山期构造

燕山期鄂东成矿区受郯庐断裂和麻团断裂左行剪切作用的控制，形成了一些列的褶皱和断裂构造以及岩浆侵入构造。

1.褶皱

燕山期褶皱一般走向延长不超过5km，宽度小于1km，主要分布在岩体边部及姜桥—下陆断裂两侧，轴向呈北北东向或北东向。

北北东向褶皱主要分布于灵峰山—冯家山一带，如灵峰背斜、马叫一铜绿山背斜（18）、冯家山背斜，这些褶皱多横跨在印支期北向褶皱带上。

北东向褶皱主要分布于铁山岩体东、西两端外缘和殷祖与阳新岩体之间。

铁山岩体东缘有磨石山背斜（13）等，西缘有雨花湖向斜等，这些褶皱对岩体边缘形态产状具有控制作用。

殷祖与阳新岩体之间褶皱主要有双港口倒转向斜（22）等。

断裂

燕山期断裂主要有北东向、北北东向、北西向、北西西向4组。

北东向断裂一般长几百米到几公里，个别达几十公里，如灵乡断裂。

北北东向断裂一般长几百米至几公里，个别可达几十公里，如姜桥—下陆断裂（19）。

北西向断裂一般长几公里至十几公里，为右行剪切断裂。

这组断裂中，以保安—陶港断裂带（20）规模最大。

北西西向断裂一般长几公里到二十公里。

其中一部

分是印支期的压性断裂经燕山期扭性兼张性改造作用而成，大部分为燕山期岩浆侵入创造了条件，如鄂城、铁山、金山店岩体；一部分是燕山期形成的张扭性断裂，发育在岩体接触带上（舒全安等，1992）。

铜绿山矿田正处于保安一陶港断裂、姜桥一下陆断裂、灵乡断裂及铜绿山背斜及其轴部断裂的交汇处（马光，

2005）。

岩浆岩

鄂东南地区也是包括长江中下游在内的中国东南部侵人-火山杂岩带的重要组成部分，区内发育大量的侵入岩和火山岩，面积可达920平方千米，约占全区面积的21%。

侵入岩包括六大岩体，由北向南依次为：

鄂城、铁山、金山店、灵乡、殷祖、阳新，岩性以中性成分为主，酸性成分主要位于鄂城岩体。

除此以外，区域发育若干个花岗闪长斑岩和花岗斑岩等小岩体，如铜山口、丰山洞、阮家湾等，西部金牛盆地发育马架山组、灵乡组和大寺组的火山熔岩和火山碎屑岩，底部夹有粉砂岩和砂岩（谢桂青等，2008；余元昌等，1985）。

阳新岩体是鄂东南地区最大的岩体，属中深成相岩株。

出露面积约215平方千米，受北西向断裂控制，总体成北西向。

岩体主要岩性为石英闪长岩，接触带附近见有闪长岩分布，零星出露花岗闪长岩岩体斜切地层，自南东向北西在不同地段与志留系-下三叠统地层接触。

岩体四周均向外陡倾，倾角60°～80°（舒全安等，1992）。

铜绿山岩体位于阳新岩体的西北端，在东缘与阳新岩体接触（余元昌等，1985）。

2.矿体特征

铜绿山矿床由12个大小不等的矿体（群）组成，这些矿体（群）在空间展布上受北北东向断裂-破碎带的控制而多呈北北东向，倾向南东，倾角较大，矿体多呈透镜状、似层状。

矿体成群出现，每一群有一个主矿体，附属若干小矿体，小矿体分布在主矿体的上下，一般平行于主矿体，或是主矿体的分支。

12个矿体中，以Ⅰ号、Ⅲ号、Ⅳ号规模较大，为主要的工业矿体。

Ⅰ号矿体位于矿区西南部26～10线之间，主体走向北北东向，倾向南东，倾角75°，主要产于岩体与大理岩的接触-破碎带部位。

在地表为北北东向延伸的不规则的长条形，在剖面上为透镜状，最大延伸350m，厚50m左右。

矿石类型以铜铁矿石为主。

矿体B+C+D级表内铜金属量26.75万吨，占矿床24%，平均品位2.15%；铁矿石量1395.77万吨，占矿床的25%，平均品位50.59%（马光，2005）。

Ⅲ号矿体（图3-2）由4个小矿体Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅲ3、Ⅲ4组成，以Ⅲ2号矿体规模最大，Ⅲ1、Ⅲ3号矿体分别位于地表和Ⅲ2号矿体之上的35m处，已经开采完。

Ⅲ4号矿体斜列于Ⅲ2号矿体之下。

Ⅲ2号矿体位于2～13线之间，矿体走向北北东，倾向南东，倾角60～70°，矿体产于岩浆岩与大理岩的接触带，其形态和产状受接触带控制，呈似层状、透镜状。

矿石类型以铜铁矿石、铜矿石为主。

该矿体规模最大，B+C+D级表内铜金属量43.65万吨，占矿床的39.37%，平均品位1.71%；铁矿石量2187.79万吨，占矿床的38.31%，平均品位37.11%（赵海杰，2010；张泽湖等，2008）。

Ⅳ号矿体地表出露于13～39线之间，由5个矿体组成，总体走向北北东、倾向南东、倾角为50-75°，矿体产在岩体与大理岩捕虏体的接触带及接触-断裂构造带和大理岩层间，剖面上呈似层状，局部透镜状。

地表出露宽度18～45m，已控制最大延伸600m。

矿石类型以铜铁矿石和铜矿石为主，C+D级表内铜金属量31.88万吨，平均品位1.55%，占矿床铜储量的24%；铁矿石量1749.88万吨，平均品位36.58%，占矿床铁储量的24%（马光，2005）。

3.矿石特征

（1）矿石类型

铜绿山矿床矿石矿物种类较多，主要金属矿物有磁铁矿、黄铜矿、赤铁矿，少量的黄铁矿、斑铜矿、辉铜矿、闪锌矿、辉钼矿、铜蓝和孔雀石。

非金属矿物有方解石、石英及矽卡岩矿物组合（石榴石、透辉石、绿帘石、金云母）等，以石榴石、石英、碳酸盐矿物为主（魏克涛等，2007；谭洁等，2010）。

TLS-SH-1金云母矽卡岩：

矿石矿物主要为黄铁矿，黄铜矿，黄铁矿一般为自形—半自形粒状结构，黄铜矿为斑杂状构造；脉石矿物为金云母，并且有一些交代残余方解石。

TLS-K-4矿石矿物为钼矿，侵染状构造，脉石矿物主要为石榴子石，透辉石，及残余的方解石。

TLS-K-3矿石矿物为磁铁矿，少量黄铁矿，脉石矿物为方解石。

矿石为块状构造，裂隙中有黄铁矿和磁黄铁矿。

TLS-K-2矿石矿物为黄铁矿，脉石矿物主要为高岭土。

矿石为稠密侵染状。

（2）围岩蚀变

矿区的蚀变作用有热接触变质作用，接触双交代作用，热液蚀变作用。

接触双交代作用主要为矽卡岩化，广泛发育于岩体与碳酸盐类岩石的接触带内，其岩石类型有透辉石-石榴子石矽卡岩、石榴子石-透辉石矽卡岩、金云母-透辉石矽卡岩、金云母矽卡岩。

TLS-SH-2主要矿物为褐色的石榴子石，浅绿色的透辉石，还有一些为交代完全而残留下的方解石。

（含透辉石石榴子石矽卡岩）

TLS-SH-3主要矿物为透辉石，含少量赤铁矿，呈星点状分布。

（含透辉石矽卡岩）

4.成矿时间

根据矿床产出的地质特征、矿石组构、矿石类型、矿物共生组合可将铜绿山矿床分为矽卡岩期、石英-硫化物期和表生期三个成矿时期。

矽卡岩期

（1）干矽卡岩阶段：

主要产出石榴子石、透辉石等无水硅酸盐矿物。

石榴石呈淡褐色-暗褐色，黄绿色，自形-半自形粒状，有的可见其四角三八面体晶形；薄片中呈无色、淡褐色或淡黄绿色，具环带构造，颗粒间有时被绿帘石交代；石榴子石或作为主要矿物构成石榴石矽卡岩或与透辉石共生构成透辉石石榴石矽卡岩，被磁铁矿、黄铜矿交代成（铜）铁矿石。

透辉石呈无色-淡绿色，淡绿色-墨绿色，薄片中无色，有时呈弱多色性（微淡绿色），短柱状、粒状，呈鲜艳的二级干涉色，常和石榴子石或碳酸盐等矿物共生。

（2）湿矽卡岩阶段：

该阶段主要形成含水硅酸盐矿物绿帘石等。

绿帘石含量较少，呈草绿色，薄片中呈黄绿色，一种为翠绿色自形粒状，呈团块状集合体产于石榴子石中（图3-6-F）；一种呈脉状充填在具均质性的石榴子石颗粒间。

（3）氧化物阶段：

该阶段介于矽卡岩期和石英硫化物期，主要形成金云母，和矿床主要的含铁矿物磁铁矿及赤铁矿，是矿床主要铁矿的形成阶段。

金云母发育较石榴石、透辉石差，呈淡绿色，薄片中呈无色-浅绿色，板状，一组极完全解理，常被磁铁矿、黄铜矿等交代（图3-6-H）。

石英-硫化物期

该期次以黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿等金属硫化物的大量晶出为特征，同时伴随着石英、方解石等非金属矿物的形成，该期划分为两个阶段

（1）石英硫化物阶段，形成大量黄铜矿、斑铜矿，少量辉钼矿、黄铁矿等金属硫化物，同时形成大量石英，是矿床铜矿的主要形成阶段。

（2）碳酸盐阶段，形成大量方解石，少量石英和黄铁矿。

表生期

由于长期受水、气的氧化淋滤作用，早期形成的磁铁矿氧化成赤铁矿或褐铁矿，黄铜矿、斑铜矿等硫化物氧化为孔雀石等。

5.成因初步分析

（1）成矿物质来源

铜绿山矿床硫化物中的硫主要来源深源岩浆，刘志国（2002）对铜绿山岩体的岩浆演化、岩石化学、岩性特征及微量元素特征进行研究后发现，铜绿山岩体富含成矿元素Cu、Au，富挥发分F、Cl，认为矿床成矿物质源于铜绿山岩体。

（2）流体性质及来源

矿床的热液矿物的氢氧同位素组成对阐明成矿热液中水的来源具有重要的意义。

铜绿山铜铁矿床氢氧同位素地球化学研究表明，矿床成矿早期阶段或矽卡岩阶段流体的氢、氧同位素组成比较复杂，但总体显示成矿流体主要来源于岩浆热液或是演化了的岩浆热液（混合岩浆水），成矿后期石英硫化物阶段尤其是碳

酸盐阶段，热液中大气降水的比重加大。

（3）成矿物质的运移

成矿流体的迁移动力

造成成矿流体及其成矿物质迁移的动力主要是温度差和压力差,不断加入的地表水也为其运移起到了积极作用。

元素迁移方式

铜绿山矿床成矿元素主要以可溶性离子和络离子的形式迁移,这些络离子与卤水溶液中的钾离子和钠离子,往往呈Cu,Fe等络合物的加合物,使络

合物具有更大的稳定性和溶解度,更易于Cu,Fe等金属的迁移.

（4）成矿物质的沉淀富集

引起热液中成矿元素的沉淀主要有两方面因素:

一是由于热液中某些成分浓度的改变造成络合物分解而成矿;二是热液本身温度、压力、pH值等物理化学条件的变化,使稳定的络合物分解沉淀而成矿。

夕卡岩矿体产于斑岩体与大冶组碳酸盐岩接触带附近,主要是由于气液交代围岩而成,金属矿物与夕卡岩紧密伴生。

一方面,含矿气液交代围岩形成夕卡岩后,继续沿构造薄弱一接触带活动,造成早期夕卡岩被金属矿物交代,形成夕卡岩型矿体。

另一方面,矿化伴随着碱质交代作用,当温度、压力降低到成矿临界点时,发生化学反应沉淀而成矿。

第三,当具有高温、高压并富碱质和挥发性组分及低密度的含矿热液,沿裂隙上升至体系相对封闭环境,压力达到爆破的临界状态下,也可以在构造应力的诱发下发生爆破,使岩体四周和上部接触带的岩石或矿体发生破裂,导致压力的骤减和热液组分发生急剧变化,促成成矿物质的沉淀成矿。

（5）运移通道

铜绿山矿区被近于三角形分布的深大断裂所包围,即北西

向的襄樊一广济深断裂、北东东向的阳新一常州深断裂和北北东向的梁子湖深断裂。

据地球物理探测资料,此处深大断裂为深部地质构造的重要分界线,也是软流圈上隆地带,并存在近于直立的低阻带及岩浆房（陆启行等,1993）;燕山运动早期本区的最大主压应力方向为北西西一南东东向,形成了深切下地壳或上地慢的深大断裂,产生了岩石的部分熔融并形成了初始岩浆（翟裕生等,1992）。

可见,深大断裂表现为巨大的构造岩浆活动带,成为来自深源（上地慢或下地壳）岩浆活动的通道,并控制岩浆岩的分布,也为铜绿山铜铁金矿床的形成做了成矿热源和成矿物质（包括含矿流体）以及岩浆运移通道的必要准备。

6.成矿过程

源区为富集地幔的基性岩浆在上侵过程中由于地壳混染和分离结晶作用演化成中酸性岩浆，当含矿中酸性岩浆上侵到下三叠统大冶群碳酸盐岩地层时，在基本无化学活动性流体的参与下，高温岩浆使碳酸盐发生重结晶作用形成大理岩。

在石英二长闪长玢岩与碳酸盐岩接触带，随着温度下降，岩浆开始发生结晶分异，在此过程中所产生岩浆期后热液在高温高压状态下从岩浆中分离出来，岩浆期后热液向岩体的顶部及边部集中，在超临界状态下，流体通过接触渗滤交代作用和接触扩散交代作用形成石榴子石、透辉石等无水矽卡岩矿物。

随着温度继续下降，在接触带附近高温含矿气液大量聚集，这些热液沿接触带上升与围岩（干矽卡岩矿物）交代形成绿帘石、绿泥石、阳起石等湿矽卡岩矿物；温度继续下降，含Fe、Cu等成矿元素络合物的气液大量聚集，含矿气液向铁亲和力强的矽卡岩中渗透迁移，当温度降至磁铁矿临界点以下时，大量高温富铁气热交代早期形成的石榴子石、透辉石、金云母等形成浸染状、致密块状磁铁矿矿石。

随氧化作用增强，赤铁矿晶出，并交代磁铁矿，形成磁铁矿-赤铁矿矿石。

磁铁矿沉淀后，含矿含矿气热中的铁大部分已消耗，温度继续下降，SiO2不再与Ca、Mg、Fe、Al结合形成矽卡岩矿物而是独立形成石英，残余在含矿气液中的铁与硫结合形成黄铁矿等铁的硫化物，随后部分铁与铜硫结合形成黄铜矿、斑铜矿等铜的硫化物。

大量硫化物沉淀后，气液中的CO2、HCO3－与Ca、Mg结合形成方解石、白云石。

参考文献

王彦博，湖北铜绿山铜铁矿床地球化学特征与矿床成因，2011

湖北铜绿山铜铁矿床实习报告