江西城门山铜矿床

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城门山铜矿床位于江西省九江县境内。产于长江中下游铁铜成矿带大冶－九江成矿亚带之东南部，是九江－瑞昌地区一个大型“三位一体”的铜(钼)矿床。围绕燕山期城门山侵入杂岩，有规律地排布着互有密切成因联系的不同类型的矿体:斑岩型铜(钼)矿→矽卡岩型铜矿→含铜层状黄铁矿矿体。组成了与中、酸性浅成—超浅成岩侵入活动有关的，Cu，Mo，S(Fe)成矿系列。矿床中伴生有益组分为金、银、硒、碲、铊、镓等。

(一)区域地质背景

城门山矿床所属的大冶－九江成矿亚带北抵湖北大冶一带，南至江西省九江、瑞昌地区。区内出露主要地层为奥陶系—三叠系。矽卡岩型铜矿主要与二叠系、三叠系碳酸盐类岩石有关，中石炭统黄龙组为形成似层状热液型铜矿之有利层位，志留纪砂页岩中则有脉状铜矿及斑岩型矿化。

区内北西向、北北东向及北东向构造均较发育，但北西向构造较为隐蔽，于地表显示零星。北北东向构造是由一系列长条状褶皱构成，褶皱翼部常发育有北东东向冲断层，它在总体上控制着本区内生金属矿化的空间展布，从而组成5个主要的金属矿带:东雷湾矿带、宝山矿带、武山矿带、丁家湾矿带及城门山矿带。北西向与北东东向构造的交会部位限定了中生代岩浆岩体及铜矿床的空间定位。

燕山期岩浆活动与区域成矿作用息息相关，此期多形成浅成—超浅成小侵入体，每一侵入体几乎都是由多种岩石类型构成，出露面积常为0.1～0.8km²，岩性以花岗闪长斑岩为主，其次为石英斑岩、石英闪长斑岩。岩石主要由中长石(An_30～40)、钾长石(高正长石、中正长石)、石英、角闪石、黑云母等组成。其中斜长石有序度多在0.45～0.80之间，钾长石三斜度介于0.25～0.70之间，石英斑晶广泛见到碎裂及熔蚀现象，表现了岩体浅成相的特点。岩石化学特征表现出钙碱质岩浆系列的特点。江西地质局(1977)等单位认它属于玄武质或安山质熔浆的演化产物。伴随浅成侵入活动，形成广泛的侵入或爆发角砾岩，构成成矿杂岩体的重要组成部分，可视为本区成矿作用之重要特征。

在中酸性侵入岩与碳酸盐岩石的接触带，常发育广泛的矽卡岩化，形成各种形态的矽卡岩及矿体，而在浅成斑岩中，常见到细脉状、浸染状的斑岩型矿化。

区内主要铜矿床5处，著名的有武山铜、硫(金)矿床及城门山铜、硫、钼矿床。

(二)矿床地质特征

矿床产于长山－城门湖背斜倾伏端之北部，矿区自南至北依次展布有志留系—三叠系。地层走向北65°～80°东，倾向北西西，倾角60°～70°。矿区南部由中志留统构成背斜核部，翼部出露有上志留统、上泥盆统及石炭系—三叠系碳酸盐类岩石，其中二叠系栖霞组、茅口组为重要的矿化层位。矿区内断裂构造发育，以北东及北西向断裂为主体，其中以位于矿区南部的F₁断层和矿区西南部F₂断层最为重要，F₁断层全长1500余米，呈北东东向伸延，断层面倾向南东，倾角60°～80°，南盘逆冲，致使志留系—泥盆系砂页岩局部超覆于黄龙组、栖霞组灰岩之上，最大断距可达350m，沿主断裂面和劈理面有强烈的硅化和矿化活动，并在断裂下盘层间破碎带的基础上派生F₂“入”字形断裂和“入”形褶皱(图15－4)。

矿区内侵入岩形成于燕山期，同位素年龄为118～153Ma，是同源岩浆多期脉动侵入的产物。杂岩侵入于志留纪—三叠纪地层中，受北北西及北东东向的断裂控制，呈岩株状产出，出露面积约0.8km²。平面上近于等轴状，剖面上呈筒状，岩筒向北西向倾伏，倾角70°～80°，由花岗闪长斑岩、长石石英斑岩、霏细石英斑岩、晶屑石英斑岩及云英闪长岩、石英安山玢岩6种不同的岩石组成，为同源二期6次的侵入杂岩(表15－1)。伴随石英斑岩的侵入，有较强的侵入爆破作用，产生了各种类型的内生角砾岩，角砾岩中广泛育有钾、硅质蚀变及泥化、绢云母(水云母)化等，局部地段可构成铜矿体。

图15－4 城门山矿区地质图(据黄恩邦等1980年资料编绘)

花岗闪长斑岩呈断续的环形分布于杂岩体之外围，环的最大宽度约500m，与围岩常呈犬齿状接触，在各接触带上均产生了不同程度的蚀变、矿化及同化混染作用。石英闪长岩主要由霏细石英斑岩、晶屑石英斑岩组成，岩石中碎斑结构、角砾－似角砾状构造发育。岩体中或其边部有广泛的爆发活动及斑岩型铜、钼矿化。

表15－1 城门山矿床岩浆岩主要特征

(据南京大学，1978;黄恩邦，1980;江西省地质局，1977;资料综合)

岩石以富含碱质特别是富含钾质为特征，花岗闪长斑岩中K₂O/Na₂O平均为10.71，晶屑石英斑岩为16.10，爆发角砾岩中K₂O/Na₂O可高达17.10。

随岩浆活动由早及晚，所形成的各类岩石存在着化学成分的规律性变异，岩石中Fe₂O₃+FeO，CaO，MgO，Na₂O由高至低，K₂O增多，与此相应岩石中斜长石和暗色矿物含量减少，钾长石显著增多，黑云母的镁度也有增高的趋势。城门山矿床以侵入杂岩体为中心自下而上(岩体内)，由内而外从岩体到围岩依次出现斑岩型铜钼矿、矽卡岩型铜硫矿及含铜层状黄铁矿矿体，形成蚀变、矿化的环形分布。

斑岩型铜钼矿:矿体赋存于花岗闪长斑岩内接触带，分布于矽卡岩型矿体之内侧，产于花岗闪长岩及石英斑岩中(图15－5)，矿石以细脉状、浸染状为主。金属矿物主要为黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿，其次为辉钼矿。而以黄铁矿、黄铜矿矿石为主，含铜多为0.37%～0.87%，于石英斑岩体之中心，其深部尚见到第二成矿期之辉钼矿体，并伴随微弱的黄铜矿化。

矽卡岩型铜矿位于花岗闪长斑岩与碳酸盐岩围岩接触带，单个矿体呈透镜状，延伸较小，在平面上各矿体环形排布，剖面上呈“多”字形斜列，产状与围岩基本一致。金属矿物为黄铁矿、黄铜矿、赤铁矿、闪锌矿、少量辉钼矿、穆磁铁矿、蓝辉铜矿，偶见方铅矿、白铁矿、斑铜矿。脉石矿物为石英及钙铁榴石，矿石构造以脉状、块状为主，含铜较富，伴有Au，Ag，Se，Te等多种有益组分，它们多以类质同像状态寓存于金属硫化物中。该类型矿体占总储量的50%。

层状含铜黄铁矿矿体产于外接触带，主要赋存于五通组石英砂岩不整合面之上，相当于黄龙群层位之中(图15－5左下部)。与F₂层间破碎带吻合。矿体呈厚大的板状，形态简单，与地层一致。金属矿物以黄铁矿、黄铜矿为主，少量磁铁矿、闪锌矿。非金属矿物为方解石、石英。此类矿体以富硫为特征，伴生组分为Au，Ag，Se，Te，Ti，Ga，Co等，该类型矿体占总储量的27%。

图15－5 城门山矿床地质剖面图(据江西省重工业局赣西北地质队，1974)

矿床内矿石矿物、脉石矿物可达70余种，但主要为磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、辉铜矿、辉钼矿、褐铁矿、石英、石榴子石、透辉石、方解石、菱铁矿等。矿石多为浸染状、细脉状及松散状和块状等构造，其次为团块状构造、角砾状构造、土状构造及胶状构造。其中浸染状构造、细脉状构造为最主要的矿石构造类型，黄铜矿、黄铁矿(有时有方铅矿、闪锌矿、辉钼矿)，呈不规则的细脉状、星点状散布于矽卡岩、花岗闪长斑岩、石英斑岩、大理岩及各类内生角砾岩中。矿石具晶粒构造、交代溶蚀、交代残余、胶状结构或隐晶偏胶结构、碎裂结构等多种结构形式。

依据矿石的氧化程度可划分为原生矿石、混合矿石及氧化矿石3类。原生矿石中依其矿石的矿物组合和化学成分划分黄铜黄铁磁铁矿矿石(铜硫、铁矿石)、黄铜黄铁矿矿石(铜硫矿石)、黄铁矿矿石(硫矿石)、黄铜闪锌黄铁矿矿石(铜、硫、锌矿石)、黄铜黄铁磁黄铁矿矿石(铜硫矿石)5类矿石。矿石铜的平均含量为0.76%。

矿床地表氧化带比较发育，在氧化带的下部有次生硫化物的富集，代表性矿物有辉铜矿、蓝辉铜矿及少量斑铜矿等。

(三)矿床中的交代现象

城门山矿床为与浅成—超浅成中酸性岩浆岩侵入作用有成因联系的“三位一体”矿床。伴随多次的岩浆－矿化活动，形成各类有序的交代矿化组合，并伴有特征的交代分带。以城门山杂岩体为中心，由内向外比较清晰地显示出下述总体的分带规律:

1钾长石－硅化带(岩体内的中心带)

2黑云母－钾长石化带(岩体内过渡带)

3粘土矿物－绢云母化带(岩体内的边缘带)

3－1粘土矿物－绢云母化带

3－2弱硅化、钾长石化－绿泥石带

4矽卡岩化带(接触带)

5硅化大理岩带(外接触带)

6硅化绢云母化带(硅质围岩中)

上述蚀变分带，分别以花岗闪长斑岩及石英斑岩为中心，形成环形蚀变分带，前者主要发育矽卡岩化，而石英斑岩中则以斑岩型蚀变为主。

矽卡岩带主要分布于矿区中、东部，产于花岗闪长斑岩、二长花岗斑岩与灰岩接触带，特别是在灰岩的悬垂体内及岩枝穿插部位。蚀变带最大宽度断续可达700m，主要矿物为钙铁榴石、透辉石、硅灰石、透闪石等。晚期叠加有金云母、绿帘石、石英、玉髓、碳酸盐、绢云母、水云母等中低温热液矿物，其蚀变分带为:

00花岗闪长斑岩

1钾长石化花岗闪长斑岩

2斜长石矽卡岩

3透辉石、石榴子石矽卡岩

4钙铁榴石矽卡岩

5硅灰石化大理岩。其中1，2，3带常发育不全或很窄。

石英斑岩、二长花岗斑岩中普遍遭受了钾、硅质交代作用，表现出较清楚的面型蚀变分带:

1)钾长石－石英带(中心带):新生矿物主要为钾长石、石英、黑云母、斜长石被钾长石交代，暗色矿物分解，此带中叠加有呈面型分布的高岭土化、绢云母化、水云母化，此带是工业钼矿体主要产出部位。

2)黑云母－钾长石化带(过渡带):围绕岩体中心呈环形分布，原岩为二长花岗斑岩和花岗闪长斑岩。此带寓存有本区主要斑岩型铜矿。

3)泥化－绢云母化带(边缘带):分布于岩体边缘或外侧。随原岩岩性的不同，而又产生不同的矿物组合，在石英斑岩中主要为绢云母、水云母、水白云母、高岭石和石英。而于花岗斑岩及二长花岗斑岩中则可见到绿脱石、珍珠陶土、蒙脱石、多水高岭石。此带一般含铜较低。

矿区南部，岩体与五通砂岩及志留系砂岩的外接触带，在含铜黄铁矿矿体下盘尚广泛分布有硅化、绢云母化。热液蚀变矿物从10%至60%不等。蚀变带中有黄铁矿体赋存。

城门山矿床内矽卡岩带不发育，但外矽卡岩带可宽达数百米，矽卡岩形成时要求SiO₂，Al₂O₃，Fe₂O₃，FeO等组分的大量带入，鉴于本区内矽卡岩带不发育的事实，南京大学等单位的研究人员认为这些组分一部分可能来自深部岩浆，另一部分可能来自附近的沉积岩本身。本区斑岩型蚀变的显著特色在于钾长石化、黑云母化的广泛发育，泥质蚀变的普遍叠加，石英绢云母化带和青磐岩化带一般很窄。

伴随蚀变在空间上的环形分带，金属元素在空间上分异富集，在岩体中心强烈钾长石蚀变带中，富集有辉钼矿，含铜较低。向外，在过渡带中则有铜的大量富集，形成主要的工业矿体。

通过岩浆侵入期次的研究和蚀变、矿化阶段的划分，可以追溯本区成矿作用的主要过程:伴随花岗闪长斑岩、二长花岗斑岩的侵入活动，出现了强烈的矽卡岩化和铜矿化，嗣后，在石英斑岩的侵入阶段，则形成较为广泛的钾、硅质蚀变作用，进入了以斑岩型蚀变、矿化为特征的成矿作用时期。在燕山期晚期阶段伴随英云闪长玢岩出现了微弱的铅、锌(铜)矿化。

综观本区成矿作用的全部历程，可划分如下成矿期和成矿作用阶段:

矽卡岩成矿亚期:

1)无水矽卡岩阶段，温度高于475℃。

2)含水矽卡岩及早期铜、锌硫化物阶段，温度为350～475℃

3)磁铁矿阶段，在310℃左右。

4)中期硫化物阶段，温度在160～330℃(主要为200～270℃)。

5)早期石英脉阶段，温度低于270℃。

斑岩型成矿亚期:

6)含辉钼矿石英脉阶段，温度为300～370℃。

7)晚期硫化物阶段，200～320℃(主要为200～280℃)。

8)末期硫化物、石英、碳酸盐阶段，温度低于260℃。

多金属矿化亚期:

9)方铅矿、闪锌矿、黄铁矿阶段，此阶段尚未形成工业矿化。

上述各成矿阶段在时间上依次发展，各类蚀变、矿化在空间上的有机结合，形成了以岩体为中心的斑岩型和以接触带为中心的矽卡岩型矿化，这两者间存在相互重叠现象。在五通组砂岩不整合面之上形成了低温的层状含铜黄铁矿矿体，这三者构成了城门山矿床与燕山期浅成—超浅成相中酸性岩浆侵入活动有关的斑岩型－矽卡岩型－含铜层状黄铁矿型的成矿系列。

由上可见，城门山矿床可能是以矽卡岩矿床为主体的多种类型的复合矿床。

吴良士等(1997)测得矿区石英斑岩中辉钼矿的Re－Os等时线年龄为140±2Ma，基本上代表了城门山矿区铜钼矿化的成矿时代。

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