安徽铜官山铜矿床.docx
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安徽铜官山铜矿床
实习报告—安徽铜官山铜矿床简介
一、区域地质背景
一、矿床产出的大地构造位置
位于安徽省铜陵市东南郊，是我国长江中下游铁铜成矿带中闻名的铜矿床之一。
铜陵地域位于贵池-马鞍山隆起带（印支期隆起带）的中部，西以郯庐断裂为界别离与华北地块和大别地块毗邻，南东与江南台隆相连。
南、北双侧别离被两条东西向的隐伏基底断裂所围限，与贵池、繁昌两个北东向的S状隆褶带相隔；东西双侧别离为北东向大型断裂带为界，组成一个相对独立的菱形隆起地块（图1）。
铜陵地域成矿第一取决于有利的成矿环境。
本成矿区是环太平洋矿带中国东部成矿域长
江中下游成矿带的一个组成部份。
该区深部壳幔具有明显的层块结构，处于地慢上隆区，成
矿受长江断裂带的带状网络构造系统操纵。
图1下扬子地域构造简图（据刘文灿等，1996）
1.
2、区域地层构造，岩浆岩及变质作用
本区位于扬子板块的东北缘，大别造山带的前陆褶皱带上。
经历了活动一稳固一再活动
（化）的漫长构造演变。
前震旦纪以砂泥质复理石建造为主的沉积物经受区域变质和构造变形
后组成褶皱基底。
晋宁运动后.处于相对稳固时期，以起落振荡运动为主.形成了巨厚的海相（间夹海陆交相互）沉积，为本区矿化奠定了沉积基础。
印支末期.扬子板块和华北板块发生碰撞，大别地块向南仰冲.本区盖层受到强烈侧向挤压，形成弧形褶皱系统，使华北板块和扬子板块联合成统一板块。
嗣后本区在太平洋板块向欧亚板块俯冲作用下转入强烈的板内变形时期。
燕山期，构造和岩浆活动活跃，带来了丰硕的成矿物质.提供了有利的成矿空间.使本区受到了岩浆一热液的叠加改造作用。
由于本区地壳运动进展的特殊性，形成了既有外生又有内生铁铜硫金等矿产产出的成矿区域。
铜官山岩体为石英闪长岩，呈岩株状侵入于背斜的西北翼。
其中见有角闪闪长岩、闪长
斑岩包体，后期有二长岩脉穿切。
主岩体形成时刻为150百万年左右。
自岩体中心向外可划分为中心相、过渡相和边缘相。
由岩体化学分析资料换算的钙碱拾
数CA一58，属钙碱性岩套。
有如下特点:
1NaZo+二20一一，Na>K，A12o。
/（KZo+NaZo+合eao）>1。
2在边缘相中钾长石分子增加，表现出富钾的趋势。
Na/K<2，因尔后期有黑云母化。
3岩体的稀土元素分析说明，它们具有较高的La/Yb~和ΣL/ΣH（轻/重稀土比值为一比值。
与Leady球粒陨石标准化后，稀土散布曲线均为下迭式，属轻稀土富集型，如图2.
图2铜官山岩体稀土配分图
1一闪长斑岩;2一角闪闪长岩;3一石英闪长岩，4一蚀变闪长岩;
5一混合花岗岩
Chappel和White（1974）依据花岗岩源岩物质来源把花岗岩划分为“I”和“S”型两类。
铜官山岩体为“I”型岩体。
除锶、氧同位素外，矿床中取得的铅同位素资料亦说明岩浆来源可能是深部的。
由于岩浆的上侵，围岩会受到挤压，高温烘烤等的强烈变质作用。
在断裂带会形成构造角砾岩。
有些围岩裂隙中会发生围岩蚀变现象，形成网状或脉状的蚀变岩。
有的围岩会形成烘烤带。
如在围岩中有石榴石，透辉石等的中高温矿物。
由于老庙基山岩体侵入作用带来的热能和含矿流体别离作用于不同性质的围岩，和这
两种作用强度的不同和叠加，使区内围岩蚀变较为复杂。
为此，作者对要紧蚀变岩石的矿物组合和蚀变矿物（石榴石、蛇纹石和云母等）的标型特点迸行了研究。
区内要紧蚀变类型有:
矽卡岩化（石榴石矽卡岩化和钙铁辉石一透辉石矽卡岩化）、蛇纹石化（叶蛇纹石化和利蛇纹石化）、云母化（金云母化、黑云母化和绢云母化）、滑石化、大理岩化、角岩化和硅化等。
这些蚀变由于热场和流体场梯度的转变，在空间上显现较明显的分带性。
要紧蚀变分带类型如下:
要紧见于上部矿体中，蚀变产生于岩体与碳酸盐岩之间，受接触带构造操纵，有如下分带现象:
①石英闪长岩:
斜长石+角闪石+石英十钾长石。
②蚀变石英闪长岩:
（方柱石+）黑云母+绿泥石+斜长石十石英，见有钙铝榴石（含钙铝榴石分子%）矽卡岩脉。
③矽卡岩带:
a）钙铁榴石（含钙铁榴石分子一%）十次透辉石十方解石，一样宽几米至几十米;b）磁铁矿+硫化物十方解石，磁铁矿呈粗粒状，局部具石榴石假象和环带;c）透辉石十钙铁辉石十方解石，一样宽几米至几十米。
4大理岩带:
硅灰石+透闪石+方解石，一样宽几米至几十米不等。
5角岩带:
石英+黑云母十少量红柱石。
如图3.
图3小铜官山交代分带地球化学剖面
1一石英闪长岩，2一蚀变石英闪长岩，3一石榴石矽
卡岩，d一磁铁矿矿体，5一石榴石透辉石矽卡岩，
6一透辉石矽卡岩，7一角页岩
变质分带有两种类型，要紧见于中、下部矿体中，它们具有不同的形成
（1）岩体与化学惰性岩石相接触，见于下部矿体中。
典型的蚀变分带为:
①石英闪长岩。
②黑云母化蚀变闪长岩,要紧蚀变矿物为少铁黑云母.
（2）岩体与高导热层岩石接触。
如中部矿体，岩体与平均厚度为。
的含铜胶黄铁矿层接触，由于胶黄铁矿层具有较高的热导性，顺层发生强烈的热变质作用，形本钱区特殊的变质分带。
典型的变质分带为:
①大理岩带;②磁黄铁矿、黄铁矿矿层;③含铜蛇纹岩带（蛇纹石+金云母+磁铁矿+磁黄铁矿+黄铁矿十黄铜矿），随着远离岩体，在横向上也显现规律性转变（详细讨论见后）;④角页岩（石英岩）带。
3.变质一交代分带受接触带构造及岩性不同操纵，交代作用明显，并保留有变质分带
的某些特点，如老庙基山矿段。
从岩体至围岩，矿物分带较复杂.
4.交代一变质分带这种分带一样离接触带较远，后期热液蚀变不强，保留较多的变质
分带特点，原始沉积组构的特点也保留得较完整.
3、区域上已发觉的矿床特点
铜陵地域是长江中下游铁铜硫金成矿带的重要成矿区。
目前区内已发觉大小矿床30余处，这些矿床类型复杂、成因不同，规模差异，产状各异。
如图
图铜陵矿集区地质构造及矿产散布图（据吴金国等，2003略改）
l一第三系泥岩、砾岩夹玄武岩;2一侏罗一白里系凝灰质砂砾岩、英安质火山岩;3·泥盆一三叠系碳酸盐岩、硅质岩、陆源碎屑岩:
4一志留系砂岩、粉砂岩、页岩;5-石英二长闪长岩;6一花岗闪长岩;7-辉石二长闪长岩;8一石英二长闪长份岩;9一花岗闪长斑岩;10一盖层断裂;11一印支期复式背斜;12-印支期复式向斜;13一燕山晚期复式褶皱:
14一基底断裂;15一铜矿床；16一金矿床；17一硫矿床；18一铁矿床；19一铅锌矿床:
20一多金属矿床
二、矿床地质特点
1.矿区地质
铜官山铜矿床位于铜陵～戴家汇东西向基底断裂带的西端，铜官山“S”状背斜的北西翼。
燕山晚期中酸性岩浆侵入活动形成了铜官山岩体，呈NE向展布，与铜山背斜一致。
沿接触带由南向北散布有白家山、宝山、老山、小铜官山、老庙基山、招树山、笔山、罗家村等8个矿段（图4）。
地层及含矿岩系特点
矿体要紧赋存在石炭系中，矿体明显受黄龙组地层操纵，产于白云岩底部。
有三种含矿组合：
粉砂岩-黄铁矿层-碳质页岩组合；粉砂岩（或页岩）-黄铁矿层-白云岩-灰岩组合；白云岩-菱铁矿（或黄铁矿）-灰岩组合。
矿层往往位于两种岩性的转变部位。
剖面分析说明中上石炭统白云岩段和灰岩段、含矿白云岩和不含矿白云岩，它们在有机炭、F、Cl含量和Sr/Ba比值及pH、Eh条件等方面均有不同（表1）。
在邻区冬瓜山矿床中发觉有硬石膏层，其δ34S平均值为‰。
表1含矿与不含矿白云岩段特点对照表
不含矿白云岩
含矿白云岩
岩性
灰色、厚至巨厚层泥晶白云岩
灰-深灰微晶白云岩
有机炭
Sr/Ba
F（ppm）
Cl（ppm）
δ18O（‰）
δ13C（‰）
沉积环境
%
138
58
+
+
潮坪
%
（白云岩>，胶黄铁矿）
（白云岩162，胶黄铁矿515）
（白云岩126，胶黄铁矿）
+
+
潮坪洼地
铜官山岩体要紧由石英闪长岩组成，呈岩株状产于背斜的西北翼，出露面积约2，其中见有角闪闪长岩、闪长斑岩包体。
后期有二长岩脉侵入。
主岩体形成时刻在150Ma左右。
自岩体中心向外可划分为中心相、过渡相和边缘相。
钙碱指数CA=58，属钙碱性岩。
岩石化学特点表现为：
Na2O+K2O=；Na>K。
Al2O3/（K2O+Na2O+1/2CaO）>1。
图4铜官山铜矿地质图
2、矿体特点
矿床特点依照矿体的产状、形态、矿石组合和蚀变类型及矿物标型特点，可划分为三种矿化类型（图5）。
上部矿体：
要紧产在石炭一二叠系灰岩与石英闪长岩的接触带周围。
矿体与地层产状不一致（不整合型）。
一样规模不大，有典型的矽卡岩矿物组合和分带性，是传统观点的矽卡岩矿床，如笔山、罗家村矿段。
要紧矿石类型有磁铁矿型、磁黄铁矿型、黄铁矿型和矽卡岩型。
矿石构造为块状构造、脉状构造等，具交代残余，交代充填、固溶体分离等结构。
矿石中微量元素Zn、Co、Ga含量较高，Ni含量低。
中部矿体；要紧产于中石炭统底部的白云岩中，呈层状。
层位稳固，水平延伸可达几千米。
与地层产状一致（整合型矿体）。
当位于接触带周围时可与上部矿体相联结，组成“人”字型矿体。
矿石类型有磁铁矿-蛇纹石型、磁黄铁矿-蛇纹石型、黄铁矿-蛇纹石型、胶状黄铁矿-白云石型。
在矿石中保留了大量的原生沉积构造（层纹、条带、皱纹、胶状、莓球、残余鲕等）。
镜下资料说明，在磁铁矿、磁黄铁矿中保留有残余的胶状黄铁矿，乃至在黄铁矿中也可见到胶状黄铁矿残余。
此类矿石中的矿物生成顺序是：
胶状黄铁矿-晶质黄铁矿-磁黄铁矿-磁铁矿-黄铜矿。
黄铜矿主若是后期叠加在初期矿物之上的，一样呈似条带状、浸染状、细脉状，伴有黄铁矿、石英、方解石等。
宏观和微观资料说明中部矿体中存在着两种成因系列的矿物组合：
胶状黄铁矿-晶质黄铁矿-磁黄铁矿-磁铁矿组合和磁铁矿-磁黄铁矿-黄铁矿、黄铜矿组合。
这两个组合中的磁铁矿产状及物理参数均不相同；氧同位素也略显不同，但化学成份不同那么不明显（表2）。
中部矿体中有两类黄铁矿标型特点不同（表3），说明地层中的黄铁矿与整合矿体中的黄铁矿相似，而与岩体中的黄铁矿有明显区别。
中部矿体围岩以镁矽卡岩蚀变成特点，从接触带到围岩蚀变分带为镁橄榄石-金云母-蛇纹石-大理岩，相应的矿化分带是磁铁矿-磁黄铁矿。
铜矿化是叠加的，远离接触带呈现Cu（Mo）-Cu（Pb·Zn）-Fe（Au）的转变趋势。
下部矿体：
属热液石英脉型，以含铜石英网脉为特点，发觉于老庙基山―175m、―215m中段的岩体边缘和底板角页岩中。
脉宽―5cm左右，要紧矿物有黄铜矿及少量辉钼矿、闪锌矿、黄铁矿，偶见白钨矿。
要紧矿石类型有含铜蚀变闪长岩和含铜石英脉两种。
在黄铁矿中富Co、Ni，其Co/Ni>1，S/Se≈15000。
近矿蚀变成黑云母化，局部为白云母化、绢云母化等。
上、中、下矿体组成了“三位一体”的矿床组合。
它们能够组合在一路，也可单独显现，其特点不同，但受统一的成矿作用操纵（表4）。
表2两类磁铁矿特点简表
类型
特征
层控矽卡岩型（沉积变质型）
矽卡岩型（热液交代型）
宏观
标志
细粒，具条带状构造，残余鲕状构造；成层产出，早于矽卡岩
粗粒，具交代结构形态不规则，受构造控制
物理参数
比重
反射率
爆裂温度
磁化率
～
～
>510℃
较低，×10-4
～
～
<500℃
较高，×10-4
微量元素（ppm）
含V、Ti低（41～220，24～220）Be～
含V、Ti较高（54～560，161～340）Be
δ18O（‰）
表3各类黄铁矿的标型特点
参数
产状
比重
（g/cm3）
维氏硬度
（kg/mm2）
反射率
（R）
热电系数
（mV/℃）
红外光谱
（cm-1）
晶胞参数
（AO）
硫原子
系数
Co/Ni
δ34S
（‰）
地层中
+（p）
+
矿体中
胶状
微细晶
粗晶
900
1199
1862
+（p）
―（N+p）
―（N+p）
424
420
422
+
+
+
岩体中
热液胶状
―（N）
―（N）
418
+
+
表4铜官山铜矿体组合特点简表
类型特征
上部矿体
中部矿体
下部矿体
控矿因素
接触带构造
层位、岩性控制为主
构造和侵入裂隙
矿体形态
透镜状、不规则状
层状、似层状
网脉状、脉状
矿石构造
块状、脉状
层纹状、皱纹状、条带状、块状
细脉浸染状
矿石结构
交代熔蚀、固溶体分离结构、半自形晶
草莓状、变晶、残余结构、交代结构
粒状和固溶体分离结构
矿物生成顺序
磁铁矿→黄铁矿→磁黄铁矿→黄铜矿
胶状黄铁矿→晶质黄铁矿→磁黄铁矿→磁铁矿→黄铜矿
黄铜矿→黄铁矿→闪锌矿
围岩
蚀变特征
石炭、二叠纪灰岩
矽卡岩化
中石炭世白云岩
滑石、蛇纹石化为主
闪长岩、角页岩、石英岩
黑云母化、绢云母化
石英闪长岩（TGS-1）岩石呈灰黑色，局部有浅铜黄色，中-细粒结构，块状构造，有些地址呈脉状，有黄铁矿充填在岩石的裂隙中。
要紧组成矿物有石英（含量80%），斜长石（含量5%），角闪石（含量14%），黄铁矿（含量1%）等。
TGS-1石英闪长岩TGS-2燧石灰岩
燧石灰岩（TGS-2）岩石为灰黑色，细粒结构，块状构造。
要紧组成矿物为燧石灰岩。
硅灰石大理岩（TGS-3）岩石呈灰白色-灰黑色，细粒结构，块状构造。
要紧组成矿物为硅灰石（含量40%），大理石（30%），成份不确信的碳酸盐（黑色，含量30%）等。
硅灰石，白色，放射状，硬度高于方解石，玻璃光泽。
TGS-4岩石为灰黑色，粗粒结构，块状构造，矿石表面有石榴石留下的凹坑。
要紧组成矿物为方解石（含量50%），黄铁矿（含量20%），石榴石（10%），透辉石（15%），不确信矿物（5%）等。
透辉石，绿色，柱状，玻璃光泽。
TGS-3硅灰石大理岩TGS-4
透辉石矽卡岩（TGS-5）岩石为灰绿色，细粒结构，块状构造。
要紧组成矿物为透辉石（90%），石榴石（10%）等。
黄铜矿-磁铁矿矿石（TGS-6）矿石为黑色，局部有铜黄色，中-粗粒结构，块状构造。
要紧组成矿物为黄铜矿（含量4%），磁铁矿（含量95%），大理石（1%）等。
TGS-5透辉石矽卡岩TGS-6黄铜矿-磁铁矿矿石
磁黄铁矿-黄铜矿矿石（TGS-8）矿石为灰黄色，细粒结构，块状构造。
要紧组成矿物黄铜矿（20%），磁黄铁矿（70%）,石榴石（10%）等。
黄铁矿矿石（TGS-9）矿石呈浅铜黄色，细粒结构，块状构造。
要紧组成矿物为黄铁矿，晶体颗粒大小约1mm-2mm.
TGS-8磁黄铁矿-黄铜矿矿石TGS-9黄铁矿矿石
铁帽（TGS-10）矿石呈棕红色，细粒结构，孔洞构造。
要紧组成矿物为褐铁矿。
孔洞由造岩矿物不同风化形成的，由原先的硫化物脉上侵到地表风化形成的。
孔洞形状为椭圆状和棱角状，孔径大小为1mm-1cm左右，含量约90%。
4、矿石矿物特点
黄铁矿浅铜黄色，等轴状晶体，强金属光泽，不透明，无解理，条痕呈绿黑色，断口参差状，硬度高。
褐铁矿黄褐色，它以含水氧化铁为要紧成份的天然多矿物混合物，要紧为针铁矿。
半金属光泽。
黄铜矿铜黄色，带暗黄或斑状錆色，金属光泽，不透明，小刀能划动，无解
理。
TGS-10铁帽
磁铁矿铁黑色，半金属光泽，不透明，无解理，小刀刻不动，有磁性。
磁黄铁矿暗古铜黄色，表面有褐色或錆色，金属光泽，不透明，无解理，小刀刻不动。
三、成矿作用及成因分析
铜官山铜矿曾以典型矽卡岩型而著称。
最近几年来进一步熟悉到复合成矿或层控作用的成矿意义。
从成矿的长期性和成矿演化观点分析，那么不同成因的争辩有可能统一。
成矿演化的全进程分析，矿床的形成能够分两期:
沉积成岩期和后生叠加期，后者包括矽卡岩化和热液叠加作用。
沉积成岩期:
在早石炭世的碎屑岩相沉积转变成中石炭世碳酸盐相时，有大量的黄铁矿的沉积，在相对氧化环境区可能显现菱铁矿相乃至铁的氧化相，继而为较普遍的白云岩、灰岩沉积。
如此就组成了碎屑岩一黄铁矿（菱铁矿十白云石）一白云岩一灰岩的组合。
黄铁矿相沉积环境是较特殊的，初期可能相对动荡，因此形成层纹状、条带状构造。
在区域内可能存在不相联结的假设千个水下洼地，其中沉积了硫化物，而相对浅水区可能只有白云石沉淀。
后生叠加期:
燕山期由于本区构造一岩浆活化，造成岩浆的侵人，原始的沉积岩受到了变质作用形成大理岩和角岩，而沉积黄铁矿蒙受变质而成磁黄铁矿乃至磁铁矿，部份的磁铁矿也可能是由菱铁矿转变成的。
后期的热液活动，造成镁质矽卡岩和钙矽卡岩，最后是铜矿化的交代充填作用和有关蚀变。
由于自上而下的围岩有着明显不同，它们的蚀变和矿化类型各不相同。
中部矿体因有原始沉积基础（表现明显的叠加现象）也就组成了大型层状矿体，延展较稳固，这是一样矽卡岩矿床所没有的。
这种矿床命名为“层控矽卡岩矿床”是适当的。
如无原始沉积基础，就和上部矿体一样，相反，假设无热液叠加，那么仅以硫铁矿床形式存在（如青石山）。
一、成矿五要素
铜的来源关于铜的来源有如下几种观点:
来自岩浆源;来自石炭纪地层和志留纪地层等。
据原始沉积黄铁矿层中普遍含Cu，和远离岩体的矿层Fe、Cu、S三元素呈正相关的特点，说明原始沉积层中已含有少量的铜，但不组成矿石品级。
从数理统计筛分资料说明，原始铜可占整体铜来源的10%左右。
志留纪地层中含Cu一样较高，达170ppm，是潜在的矿源层。
但从矿区400多个样品的光谱分析资料的对应分析结果说明，矿质来源与志留纪地层不相关，而和岩体和白云岩紧密相关。
志留纪地层中也未发觉有元素迁移的迹象，因此，作为矿质来源的可能性较小。
从矿化与岩体空间关系，水平分带性和蚀变特点，岩体的含矿性研究说明，铜质要紧来源于岩体。
矿区周围取得的三个方铅矿的铅同位素资料:
206Pb/204Pb为一、207Pb/204Pb为、208Pb/204Pb为，为正常铅，模式年龄接近岩体的年龄，说明矿质与岩体有同源性，从刀值较低看又具有深源的特点。
介质—运输工具接触交代矿床形成作用要紧有接触渗滤交代作用和接触扩散交代作用两种，两种方式的成矿介质都为来自岩浆的含矿气水溶液。
能量铜官山为矽卡岩型的矿床，要紧仍是由接触渗滤交代作用和接触扩散作用形成。
在接触扩散交代作用中，浓度梯度作为扩散组份运移的动力，随反映厚度的增加和交代进程的停止而减小，因此扩散作用不能形成矽卡岩。
在渗滤交代作用中，温度梯度和压力梯度是引发烧液流动的动力，因此热液能作较长的运移，故有可能形成厚大的交代带。
通道构造操纵含矿溶液的通道，也为成矿提供了有利的空间。
铜陵地域发育大量的褶皱、断裂和不整合面。
这些构造中会形成大量的裂隙和空间直接导通到岩体，岩浆中的含矿气水热液就会沿着这些裂隙和空间上升抵达到矿区域。
空间在侵入体与围岩的接触带中，由于接触带构造形态不同而对成矿作用有阻碍。
岩体凹部往往对成矿有利，凹部周围一样断裂裂隙发育，矿液唱易集中。
接触带上的断裂交织部位、与不同岩型的接触部位、和初期脉岩和断裂发育部位等均有利于成矿。
围岩层理、层间破碎带及构造裂隙有利于矿物质的贮存。
褶皱构造中，会在转折端的弯曲处、褶皱倾伏端机褶皱的方向和性质发生转变处，会形成大量的裂隙和虚脱空间，这些都是矿质有利的存储地址。
二、矿质富集作用
铜官山铜矿虽在系在接触变质带内，但并非为真正接触变质的产物，而是接触变质期以后热水矿液作用的结果。
1.接触交代物质迁移：
石英闪长岩岩浆结晶后期，在岩浆边缘有较多被熔融的石灰岩钙质的加入，打破了岩浆溶液与已结晶晶体之间的平稳关系，钠长石边部与钙质彼此作用造成反带状的结构，一样情形下角闪石也开始向透辉石转化，而原先的石灰岩部份，由于有岩浆中分泌的矽质与镁铁质的加入，形成石榴石、透辉石矽卡岩。
由于物质的彼此迁移，使矿物从头组合，说明是在岩浆未完全固结的条件下形成的。
在此期间尚未发觉有重要的矿化作用。
从接触矽卡岩、透辉石和石榴石散布情形看，矿物结晶是由内向外进展。
2.矽卡岩期：
内变质带的石榴石及透辉石中的粗晶透辉石应是在闪长岩和接触矽卡岩具有固体的物理性质时生成。
因此，铜官山的矽卡岩事实上是上述两期作用的结果。
3.成矿时期铜官山具有工业价值的矿物要紧为磁铁矿及黄铜矿，磁铁矿的形成是在石榴石结晶的晚期，岩浆中的铁质，除参加初期结晶之外，剩余部份在氧气不足的情形下结晶为磁铁矿。
黄铜矿的生成那么远在磁铁矿以后，除极少部份（如注入透辉石劈理的）可能在高压下形成外，其余都是热液期的产物。
结论：
铜官山铜矿大多产于中酸性-中基性的侵入岩类与碳酸盐类岩石接触带上或其周围，因此此矿床系为矽卡岩型的矿床。
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021082班吉明甲
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