铜厂铜(铁)矿床地质特征、成矿模式与找矿模型 区域成矿模式和找矿模型
(一)矿区地质背景
铜厂铜(铁)矿床位于南秦岭岛弧杂岩带碧口群内。碧口群火山岩系由火山熔岩+火山碎屑岩+沉积火山碎屑岩构成。该岩系火山熔岩的岩石组合为细碧岩+角斑岩(中性)+安山岩+石英角斑岩(酸性)+流纹岩(王宗起等,2009)。该矿床是西北有色地质勘查局711总队于20世纪80～90年代发现并勘查成功的一个中型铜(铁)矿床。
铜厂矿田位于勉-略-宁三角地区中部硖口驿-铜厂-罗家山-徐家坝构造岩浆岩带中段,矿田内主要出露地层为中、新元古界碧口群郭家沟组(Pt2-3g)变质火山-沉积岩系,主要岩性有细碧岩、细碧质凝灰岩、基性集块熔岩、基性火山角砾岩、凝灰质板岩、炭质板岩、白云岩和铁白云岩等。火山活动构成了一个从喷发到正常沉积的完整旋回。该旋回下部火山作用强烈,火山岩厚度较大,以细碧岩、细碧质凝灰岩为主,次有细碧质集块岩、细碧质火山角砾岩,形成爆发-喷溢韵律,火山作用早期以爆发为主,晚期以喷溢为主; 该旋回上部以火山碎屑岩为主,火山岩浆活动弱,形成基性凝灰岩、铁白云岩、白云岩和炭质板岩等。
矿田内断裂构造十分发育,按其方向划分为近EW向断裂组、NE向断裂组、近SN向断裂组和NW向断裂组。近EW向和NE向剪切带是矿田内重要的控矿构造,铜厂铜矿床北矿带及北东矿带、铜厂铁矿床、徐家沟铜矿床均受该类构造控制,该类构造为含矿热液的运移、矿质富集提供了通道及空间,是成矿必不可少的构造条件。
矿田内酸性-超基性侵入岩体均有出露。超基性岩体的岩性主要为蛇纹岩和滑石菱镁岩,均为超基性岩的变质岩,在矿田北部的徐家沟—铜厂一带呈NEE向带状展布,岩体侵入于郭家沟组中,与火山岩呈侵入接触关系,在棺材山南坡则与雪花太坪组白云岩呈断裂接触关系,矿田北部沿F61断裂上盘产出的半隐伏蛇纹岩墙是铁矿体的主要矿化岩石和近矿围岩,其中滑石蛇纹磁铁岩、透闪滑石磁铁岩等构成重要的矿石自然类型。基性岩主要为辉长岩和辉绿岩,除在徐家沟呈规模较大的岩体以外,其他地段均呈小岩脉产出。中性侵入体主要有铜厂闪长岩体及新铜厂的闪长岩株,在其他地段局部见有小的闪长岩脉,闪长岩体与铜矿化关系密切,铜厂铜矿床产于闪长岩体的内、外接触构造带中,据研究,铜厂石英闪长岩体形成于848～840Ma之间(王伟等,2011),晚于郭家沟组火山岩,闪长岩体的侵入为铜矿形成提供了动力和部分成矿物质,是成矿的必要条件(图3-48)。
(二)矿床地质特征
1.矿化类型及特征
矿区内主要发育3种矿化类型。
1)火山沉积-岩浆改造型铁铜矿:该类型为矿田范围内的主要矿化类型,成矿物质具有多来源,但主要来自围岩。矿体的形成受后期中酸性岩浆侵入过程中热动力改造作用明显。该类型的代表性矿床矿点为铜厂铁矿、铜厂铜矿、张家山铁矿和赵家山铁矿等。
2)火山-沉积块状硫化物多金属矿:其特点是受地层层位控制,往往产于中酸性火山岩中,且矿体的形态、产状与围岩产状基本保持一致。该类矿床的代表是陈家坝铜铅锌多金属矿、东沟坝铅锌金多金属矿等。
3)火山-喷气沉积型铁、铜矿:其特点是矿体产于火山-沉积岩系顶部,受层位控制较为明显。此外,矿体也产于含铜白云岩中,受后期改造黄铜矿呈脉状、网脉状产于白云岩中。该类矿化以阴山沟铜矿点、红木沟铁铜矿点为代表。
2.矿体特征
(1)铁矿体特征
铜厂铁矿赋存于 断裂带上,位于铜厂倒转背斜的北翼。 断裂总体南倾,断层面北盘为厚层白云岩,南盘为透闪石化白云岩和斜长绿帘角岩。铁矿为盲矿体,有一主矿体和一平行矿体。主矿体为一大透镜体,长1100m,延深500m,平均厚度为32m。主矿体以12线为界可分为东西两段,6～12线南倾,倾角65°～88°; 12线以东为北倾,倾角73°～85°。TFe为20%～61.14%,平均为36.5%。围岩为蛇纹岩和透闪岩。矿石的自然类型为滑石蛇纹石磁铁矿和透闪石滑石磁铁矿。围岩蚀变主要为蛇纹石化、透闪石化、绢云母化、阳起石化、绿泥石化和绿帘石化。磁铁矿与脉石矿物接触界线清楚,矿石以稠密浸染状和中等稠密浸染状为主,块状和斑杂状构造次之。矿石矿物为磁铁矿,脉石矿物有蛇纹石、滑石、透闪石、绿泥石和白云石、方解石等。矿石以他形不等粒结构为主,自形晶次之,少量网状结构。
(2)铜矿体特征
铜厂铜矿体位于铁矿南40～500m,主矿体呈脉状赋存于铜厂闪长岩体北部内、外接触带中(图3-49)。根据产出部位划分为3个矿化带。
图3-48 铜厂矿田地质略图
图3-49 铜厂铜矿床8线剖面地质示意图
1)Ⅰ号矿化带:位于闪长岩体北缘内接触带附近及片理化带中,长1500m,宽80m,其中赋存有10多个矿体,以Ⅰ -9矿体规模最大,也是铜厂铜矿床的主矿体。各矿体间大致呈雁行斜列式分布,走向近EW,倾向S,倾角45°～75°。矿体主要形态呈脉状、透镜状。矿体上、下盘一般见有0.5～1.0m的浸染状矿化体。在主矿体旁侧局部有次级含矿断裂,与主含矿断裂交汇处出现矿体膨大现象。局部分支断裂产状北倾。主要的矿化蚀变有绢云母化、绿泥石化、硅化和方解石化。
2)Ⅲ号矿化带:赋存于闪长岩体内 等NE向断裂所形成的片理化带内,带长1200m。其中产出有3个主要矿体和其他一些矿化体。走向NEE,倾向SE,倾角60°～80°。矿体由数个细矿脉和复脉体组成,单个脉体长30～50m,具分支复合或尖灭再现特征。单脉厚0.4～1.00m。矿化蚀变特征与Ⅰ号矿化带基本一致。
3)Ⅴ号矿化带:该带分布于铜厂闪长岩体北部外接触带的斜长绿帘岩中,长1100m,宽100m。由大小6个矿体组成,矿体呈脉状产出,长75～440m,走向近EW,倾向S,倾角60°左右,矿石类型以磁黄铁矿-黄铜矿矿石为主。矿体围岩为斜长绿帘岩,矿化蚀变有磁黄铁矿化和绿泥石化。该矿化带与徐家沟铜矿特征相似。
Ⅰ-9号矿体:为铜厂铜矿床的主矿体,赋存于铜厂闪长岩体北部内接触带 断裂旁侧片理化带中,长1700m,厚2.07m,延深900m。走向近EW,局部NE,倾向S,倾角变化于45°～60°,矿体在延长及延深方向上呈舒缓波状变化。往往矿体产状变缓部位,矿体厚度增大。单脉富矿体与围岩接触界线清楚,局部在富矿脉的上、下盘有细脉浸染状矿化。矿体上下盘围岩均是片理化闪长岩,矿化围岩蚀变有绢云母化、硅化和碳酸盐化。
矿石金属矿物主要是黄铜矿,其次为黄铁矿以及少量的斑铜矿、方铅矿、闪锌矿、紫硫镍矿、辉砷镍矿、辉钴矿、辉钼矿和自然金等,靠近地表矿体边部有少量辉铜矿。脉石矿物以方解石、石英为主,还有绿泥石、白云石及少量的透闪石、绢云母等。矿石具有角砾状、致密浸染状、细脉浸染状和条带状构造,压碎结构、交代残余结构和粒状变晶结构等。矿物的生成顺序为硬绿泥石-白云石、石英黄铁矿→闪锌矿→黄铜矿→镍钴硫化物→紫硫镍铁矿等。矿石中伴生Au、Ni等有用元素。
(三)控矿因素
1.地层因素宏观上Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ号矿化带均产于郭家沟组细碧岩与闪长岩体内、外接触带的片理化带中,有些地段矿体围岩直接为蚀变细碧岩(斜长绿帘岩),反映了铜矿体与细碧岩具有明显的空间关系。
郭家沟组为一完整的火山喷发旋回的产物,区内早期喷发形成的火山角砾岩、细碧岩含铜量较地壳、正常玄武岩中的铜元素平均含量高,形成了铜元素的高背景区,基性火山角砾熔岩、细碧岩铜含量为(121～144)×10-6,是克拉克值的3～4倍,近矿片理化细碧岩铜含量为205×10-6(表3-30)。
表3-30 铜厂矿田各类岩石微量元素含量 (wB/10-6)
注:据西北有色地质勘查局711总队,1995
在铜厂闪长岩体的周缘火山角砾岩及细碧岩中的杏仁体中局部可见黄铜矿颗粒,火山-沉积过渡相中铁碳酸盐岩为热水沉积岩相,在红木沟—阴山沟一带有热水沉积型铜矿体产出,说明原先火山活动期就有铜元素的初始富集,形成了铜元素的高背景区。
王相等(1996)测定,铜厂地区细碧岩中角闪石变质前含铜为1.32×10-2,蚀变为绿泥石后含铜为0.96×10-2,蚀变细碧岩(斜长绿帘岩)的铜含量为51.8×10-6。蚀变细碧岩铜含量低于新鲜细碧岩的铜含量,尤其是蚀变细碧岩中角闪石类矿物的含铜量明显低于未蚀变细碧岩中角闪石类矿物的铜含量,而且蚀变程度越强,细碧岩及其中的角闪石矿物的含铜量越低,在矿体旁侧的矿化细碧岩中的铜元素含量反而大幅度提高,反映了处于铜矿体周围的基性火山熔岩、次火山岩在岩石蚀变作用过程中有铜元素的活化迁移,铜的析出—迁移—富集是铜矿化体、矿体形成的重要方式。
矿石铅同位素常常作为“指纹”元素用作矿质示踪,据测定(丁振举等,1998),铜厂铜矿床矿石铅同位素组成以上地壳铅为主,与矿体围岩细碧岩铅同位素组成一致,说明矿石铅与细碧岩铅有相近的来源。
以上特点反映了郭家沟组火山岩本身是铜厂铜矿床的重要物质来源,郭家沟组地层是主要控矿因素之一。
2.构造因素
铜厂矿田构造十分复杂,不同方向的构造交汇及古火山喷发通道,叠加了晚期的侵入岩,形成了同位多期的成矿构造,晋宁期848～840Ma(王伟等,2011)石英闪长岩体侵入,使其周围的郭家沟组细碧岩发生蚀变,在闪长岩体侵入前端形成蚀变细碧岩(斜长绿帘岩),使郭家沟组中的铜等成矿元素再次活化、迁移、富集,对于在闪长岩体前缘有利容矿构造中形成工业铜矿体起到了关键作用,因此同位多期构造和侵入体前缘的同生剪切蚀变破碎带为有利的成矿构造。
铜厂地区断裂十分发育,而以近EW向和NE向剪切带对成矿影响最大,发育于闪长岩体北缘的近EW向剪切带和岩体东侧内外接触带的NE向剪切带分别控制了主要矿体的就位。根据矿体的产出状况,可以说近EW向和NE向剪切带均形成于成矿之前,早期构造活动给矿液的流动和定位提供了通道和容矿空间,这些控矿剪切带均多次活动,构造面呈舒缓波状,产状变化大,在构造陡缓变换部位对成矿更为有利,铜矿的富矿体和厚大部位就产在陡缓变换的较缓部位上。如Ⅰ号矿带的浅部,7线以西控矿断裂倾角较缓,并呈波状弯曲,矿体规模变大,品位变富; 7线以东断裂倾角变陡,较平直,矿体亦变薄,品位变贫。在倾向方向上1200m标高以上及900m标高以下控矿断裂均陡倾,矿体厚度、品位均显著变薄变贫,而200～900m标高之间的缓倾斜段内矿体变厚、变富。
以上特点表明,近EW向、NE向剪切带为成矿热液提供了通道,同时为矿质富集提供了空间,构造是成矿的控制因素之一。
3.侵入岩因素
铜厂铜矿床主矿体均产于闪长岩体的内、外接触带,且Ⅰ-9号主矿体主要产于内接触带,岩体的侵入明显造成了其侵入前缘的细碧岩发生强烈蚀变,变成了斜长绿帘岩,而事实上该蚀变岩石与矿体具有明显的空间关系,岩体的侵入不但造成了细碧岩的蚀变,同时也为铜元素的活化、迁移提供了热源和动力,并促使岩石发生矿物成分、结构构造的变化,使其中的铜元素发生明显的含量变化。从表3-30可以看出闪长岩中铜丰度为80×10-6,是克拉克值的2.22倍; 据测定(王相等,1996),闪长岩中角闪石变质前含铜为1.97%,蚀变为绿泥石后铜含量为0.87%,推断闪长岩在后期成矿过程中也提供了成矿物质。
(四)矿床地球化学特征
1.硫同位素
据3个黄铜矿及27个黄铁矿硫同位素分析结果(表3-31),铜厂铜矿床δ34S值变化范围为+1.7‰～+20‰,平均值为10.47‰,明显富集重硫。从频率分布图可以看出(图3-50),93%以上样品的δ34S为正高值(>+8.5‰),而且集中在+8.5‰～+12‰这个区间内(80%); 3个黄铜矿的δ34S也为正高值,平均值为10.53‰,说明黄铜矿与含矿岩系的δ34S值基本吻合。铜厂铜矿区的δ34S塔式效应明显(图3-50),与地壳硫源
表3-31 铜厂铜矿床硫同位素组成
注:据西北有色地质勘查局711总队,1995;叶霖等,1999;韩润生等,2003。Py-黄铁矿; Cp-黄铜矿不同,同时,它又以高δ34S值为特点,可与单一地幔硫源相区别,因而应属混合硫源,即属地幔硫+地壳硫(混合源硫),所以铜厂铜矿及围岩内的硫源应是混合硫源,即岩浆期后热液活动带来的深部均一硫混染了一部分围岩或海水中的重硫,从而形成混合硫,闪长岩体的侵入也为成矿提供了部分硫源。
图3-50 铜厂铜矿床硫同位素组成直方图
2.氢、氧同位素
叶霖等(1997)对铜厂各成矿阶段的石英、方解石样品进行了氢、氧同位素测试,其结果见表3-32。氢、氧同位素分析表明,含矿流体初始热液来源于岩浆水,成矿中阶段和晚阶段有大量天水加入成矿热液,中酸性岩浆水与闪长岩关系密切(图3-51)。
表3-32 铜厂铜矿床各成矿阶段氢、氧同位素组成
注:成矿热液的δ18OH2O同位素分别采用石英-水平衡方程计算获得;据叶霖等,1997。
铜厂铜矿床矿体内早期形成的石英脉大多已经破碎,为黄铜矿、方解石、晚期石英脉充填交代,其包裹体测温资料较少,目前仅现北矿带。该带铜矿体内所测定的石英包裹体均一法温度为174～358℃,晚期方解石均一法温度为294℃(叶霖等,1997),由此推断其成矿温度在174～358℃范围内,主成矿期温度为300℃左右。
图3-51 铜厂铜矿床δD-δ18OH2O图解
(五)成岩成矿时代
铜厂铜矿床矿体主要呈脉状产于闪长岩体的内外接触带,闪长岩体的侵入对矿床的形成起了重要作用。关于铜厂铜矿床成岩、成矿年龄的确定,前人曾做了大量研究。
叶霖等(1997)通过野外观察和地球化学分析指出,区内钠长岩是由于闪长岩侵入所带来的气体和热液使周围的细碧岩中的钠质析出,并交代闪长岩而形成的,因此钠长岩与闪长岩的形成近于同期。同时,叶霖等(1997)也通过Rb-Sr法测得矿区闪长岩的年龄为(233.3±10)Ma,钠长岩的年龄为(348±8.47)Ma。闪长岩的Rb-Sr同位素年龄小于钠长岩的年龄,显然这样的年龄值是不可靠的。虽然,李军(1990)也曾给出闪长岩的Rb-Sr等时线年龄(340±10.93)Ma,但这可能与Rb-Sr法测年容易遭受后期热液活动扰动有关,闪长岩和钠长岩可能遭受了后期热液蚀变,不能代表真实的成岩年龄。
近期,王伟等(2011)通过对赋矿闪长岩、石英闪长岩及钠长岩中锆石的U-Pb同位素测年,获得了早期闪长岩侵位结晶时代为881～880Ma,钠长岩的SHRIMP U-Pb同位素年龄为(834±6)Ma。这与丁振举等(1998)获得的辉钼矿Re-Os模式年龄889Ma相当,表明铜厂铜矿赋矿岩体的侵入和铜矿化近于同期形成,形成于新元古代晋宁期,而非前人所认为的海西期(叶霖等,1997)。
(六)成矿模式
中新元古代在铜厂一带发生了中基性火山喷发活动,形成了一套由基性火山熔岩-火山沉积过渡相岩石组成的细碧角斑岩系,这些火山熔岩本身携带了大量的铜等成矿物质,形成了铜元素的高背景地层,在火山沉积过渡相中形成了热水沉积岩相(铁碳酸盐岩),并在局部形成了热水沉积型铜矿体,初始火山活动为后期成矿提供了铜和部分硫元素,但在该阶段成矿物质呈分散状态赋存于岩石中,没有形成工业矿体,仅形成了初始矿源层(图3-52)。
图3-52 铜厂铜矿床成矿模式示意图
晋宁期石英闪长岩体顺火山口由南向北侵入,在侵入体前缘形成同生剪切蚀变破碎带,使其周围的郭家沟组细碧岩发生蚀变,使郭家沟组中的铜等成矿元素再次活化、迁移。闪长岩体本身含铜较高,其中的角闪石为含铜的主要矿物,为铜的成矿提供了部分物源。由于岩浆分异作用,后期形成了富含挥发分和成矿物质的岩浆期后热液,岩浆期后热液顺其附近的剪切构造进一步活动,中晚期热液中也混入部分大气降水,携带了从围岩(细碧岩、石英闪长岩)中萃取的铜、硫等成矿元素,在岩体接触带附近的剪切带中有利的物理、化学环境中富集成矿,但该期所形成的矿体以含铜石英方解石脉为主。
由于多期构造活动,同时又产生一些高温的动力变质热液,这些变质热液在运移过程中萃取了围岩中的硫和铜元素。早期构造活动给矿液的流动和定位提供了通道和容矿空间,这些控矿剪切带均多次活动,构造面呈舒缓波状,产状变化大,在构造陡缓变换部位形成了有利的成矿空间。动力变质热液与岩浆期后热液混合,形成了新含矿热液,它彻底改变了原热液的物理化学平衡,使热液中的有用物质呈硫化物形式大量沉积下来,交代胶结原先的含铜石英方解石脉,从而形成铜厂铜矿的主体(图3-52)。
因此,认为该矿床属于原始火山沉积-构造岩浆改造型矿床。
(七)找矿模型
铜厂铜矿属火山沉积-构造岩浆改造型矿床,矿体的最终定位构造主要受闪长岩体前缘接触带断裂破碎带控制。因此,与侵入体或断裂构造运动等后期改造因素有关的构造部位是有利的赋矿部位。如侵入体前缘内外接触带、同生剪切破碎带、断裂构造局部张性构造空间等。
在碧口地体基性火山岩带其他地段,也发育一些晋宁晚期和加里东期中酸性-中基性侵入岩浆活动,部分岩体接触带有铜矿化线索,成矿条件与铜厂相似,在李家沟金矿带发现与热液改造有关的脉型铜矿。这表明,侵入岩浆和构造动热作用均可使基性火山沉积岩中的铜元素活化、迁移并富集成矿。
其找矿模型可构建如下:
1)区域上为拉张-裂陷环境,火山活动强烈,存在古火山机构,古火山口呈链状、串珠状断续分布;
2)具有中、酸性闪长岩侵入;
3)呈带状展布的韧-脆性剪切构造带;
4)与主构造线基本一致的带状化探异常(1:5万分散流或1:1万沟系次生晕)和高磁、低阻高极化率物探异常;
5)绿泥石化、黄铁矿化、磁黄铁矿化、硅化、(铁)碳酸盐化及绢云母化蚀变强烈。
在寻找隐伏矿体方面,激电剖面法、充电法、井中激电及地面高精度磁测等物探方法是该区寻找隐伏、半隐伏铜矿体的有效找矿手段。
区域找矿潜力区主要为碧口地体中部基性火山岩带中基性次火山岩发育地段、碧口地体南部基性火山岩带北缘断裂构造-基性侵入岩脉带。
穆家庄铜矿床地质特征、成矿模式及找矿模型~
1.矿区地质背景
穆家庄铜矿床位于中秦岭弧前盆地之柞(水)-山(阳)泥盆纪热水沉积盆地中南部,山阳-柞水断裂北侧(图3-30)。区内出露地层为一套巨厚的中泥盆统碎屑岩建造。该矿床赋矿地层为中泥盆统青石垭组(D2q),其岩石组合为灰-浅灰色绢云母千枚岩,含泥质、粉砂质条带(纹)白云岩、粉砂质绢云母千枚岩、白云质粉砂岩。青石垭组进一步可分为4个岩性段:下部(第一岩性段)为白云质粉砂岩夹绢云母千枚岩及泥灰岩;中部(第二岩性段)为条带状白云岩或纹层状白云岩、粉砂质白云岩夹白云质粉砂质千枚岩,该岩性段为主要赋矿岩层; 中上部(第三岩性段)为粉砂质千枚岩夹粉砂质白云岩或泥灰岩; 上部(第四岩性段)为白云质粉砂质千枚岩、绢云母千枚岩夹白云质粉砂岩。青石垭组第二岩性段(D2qb3)为赋矿层位,主要由含铁白云岩、绢云母千枚岩组成的条带状粉砂质白云岩组成。
图3-30 柞水县穆家庄铜矿区地质简图
红岩寺-黑山街复式向斜为区域主体褶皱构造,核部地层为石炭系,北翼被印支-燕山期花岗岩侵蚀而残缺不全; 南翼地层为中、上泥盆统,岩层北倾,局部次级背斜、向斜构造发育。穆家庄矿区即受控于红岩寺-黑山街向斜南翼的次级背斜——金钱河-胡家沟倒转背斜,该背斜南翼陡,北翼缓。在金井河-胡家沟背斜南翼近轴部岩层(D2qb3)破碎带较发育,矿化较好,而背斜北翼相同层位矿化鲜见,断层破碎带也不发育。
矿区内近EW向断裂发育,控制着矿区内矿化带及矿体的展布。主要矿体发育于近背斜轴部挤压片理化破碎带中,它是由许多小断面组成的软弱带,由于断面的相对位移不大,又因为平行片理化带的断面常呈舒缓波状,因而矿体常常呈大小不等的透镜体,有时为细小的密集小矿脉相互交替或尖灭再现。断裂带的结构与矿化类型与蚀变构造带有良好的协同性。主构造带中常见角砾岩和含铜铁白云石石英脉,显示出早期可能为张性环境,同时在矿区范围内还常见张性裂隙中充填的铁白云石石英脉。主构造中常见围岩透镜体和黑云母角岩透镜体,大小不等,同时在构造带两侧,尤其是上盘多见片理化带和泥化带,显示出挤压性质,走向明显存在膨大、缩小现象和挤压扩容现象,构造扩容部位常发育厚大矿体。
区域上岩浆活动强烈,以印支-燕山期中酸性岩最发育。西、北部有印支期柞水、曹坪二长花岗岩等大岩基; 东部产有燕山期中酸性小斑岩体,如袁家沟、小河口、双元沟等,呈群呈带产出,控制了斑岩型、矽卡岩型铜矿的产出。矿区内岩浆活动不明显,仅在冷水沟地段分布有数条规模较小的煌斑岩脉,未显示出与矿化的直接相关性。
2.矿床地质特征
穆家庄矿床分为3个矿段:穆家庄矿段、石泉沟矿段和北川沟矿段,且以穆家庄矿段为主。穆家庄矿段圈定矿体10余条,石泉沟矿段和北川沟矿段各圈定两条矿体。矿区累计圈定了8条铜矿化带,其中以Ⅲ号铜矿化带及其矿体规模最大(图3-31),典型的如Ⅰ-1、Ⅲ-1、Ⅲ-2号矿体。
Ⅰ-1矿体:矿体分布于Ⅰ号铜矿化带7～24勘探线间,长800m,平均厚度为3.36m;矿体呈似层状,总体向西侧伏,产状稳定,倾向10°～30°,倾角70°～85°,平均品位为0.64%。
Ⅲ-1矿体:地表出露于33～37勘探线之间,长180～230m。矿体总体呈似层状、透镜状,走向上西部楔形尖灭,东部被SN向断层错断,矿体平均厚度为13.17m,平均品位为1.70%。矿体倾向NE,局部直立或反倾。
Ⅲ-2矿体:位于Ⅲ-1矿体东延49～85线之间,属隐伏矿体。矿体呈似层状-透镜状,走向上西部被SN向断层错断,东部稳定延伸,平均厚度为8.49m,品位为0.91%。
主矿体呈厚大透镜状沿层间构造破碎带产出。含矿热液沿构造裂隙充填并交代围岩,形成以充填为主、交代为次的矿石结构构造特征(图3-32)。脉状矿石、角砾状矿石的黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿均为他形粒状结构; 黄铜矿和磁黄铁矿共边结构; 黄铜矿沿黄铁矿边缘裂隙交代形成交代侵蚀结构和交代残余结构; 在浸染状矿石中还可见黄铁矿呈立方体及五角十二面体自形晶结构。
围岩蚀变主要有铁白云石化、硅化、黑云母化和绿泥石化,其次有白云石化、电气石化和方解石化等。金属矿化多与铁白云石化、硅化、黑云母化、绿泥石化等蚀变关系密切。
根据野外观察和室内镜下鉴定,穆家庄铜矿床矿石矿物存在如下5种组合:①绢云母+黑云母+铁白云石+石英+(黄铜矿)+黄铁矿; ②黑云母+绿泥石+石英+黄铜矿+黄铁矿+磁黄铁矿;③铁白云石+石英+黄铜矿+黄铁矿+磁黄铁矿; ④菱铁矿+方解石+黄铁矿+黄铜矿(少量); ⑤铁白云石+白云母+石英+黄铁矿。前3种矿物组合是该矿床主要矿物组合类型,代表了富矿的主要组合,也是矿山开采矿石的主要对象。
图3-31 穆家庄铜矿床43线剖面地质图
图3-32 穆家庄铜矿床矿体/矿石典型组构
依据矿石组构和矿物共生组合,矿床成矿阶段分为3期,即沉积成岩期、热流体交代期和表生氧化期。沉积成岩期形成少量黄铁矿等金属矿物。热流体交代成矿期分为两个成矿阶段:①黄铁矿-(黄铜矿-黑云母)-铁白云石阶段,主要随褶皱的形成在褶皱轴部地层劈理等处充填黄铁矿-(黄铜矿)-铁白云石脉,形成脉体密集带; ②石英-铁白云石-黄铁矿-黄铜矿-黑云母阶段,主要是流体进一步活动,使先期形成的黄铁矿铁白云石脉破碎或使层间的浸染状铜矿化岩石进一步破碎形成条带状、团块状、块状富矿体,这是穆家庄铜矿主要成矿阶段。表生氧化期主要形成一些氧化矿石,由于控矿断裂陡倾,构造带较宽,因而氧化深度较大,最大氧化深度达到180余米,是矿体倾向延深的近三分之一
3.矿床地球化学特征
(1)稀土元素岩、矿石稀土元素分析(朱华平等,2005b; 祝新友等,2011)表明,穆家庄铜矿床块状富矿石稀土元素总量变化为(30～56)×10-6,浸染状贫矿石稀土元素总量变化为(168～184)×10-6,近矿蚀变围岩稀土元素总量变化为(81～250)×10-6,近矿源岩的稀土元素总量变化为(152～176)×10-6,远矿源岩的稀土元素总量变化为(131～338)×10-6。从稀土元素总量来看块状富矿的稀土元素总量少,主要是由于矿石中含有较多硫化物的缘故,浸染状贫矿石与近矿源岩的稀土元素总量相当,表明含矿岩石与矿源岩矿物组成基本一致; 从稀土元素配分模式分析,块状富矿石稀土元素配分模式与近矿蚀变围岩及近矿源岩不同,显示出不同的物质来源。
(2)铅同位素
朱华平等(2005b)对矿石、近矿围岩铁白云石黑云母化千枚岩、硅化条带状白云岩和远矿未蚀变的地层样品进行了铅同位素分析,结果表明穆家庄矿石黄铜矿铅同位素组成206Pb/204Pb变化为21.496～23.533,207Pb/204Pb变化为15.775～15.972,208Pb/204Pb变化为40.221～41.426,显示出U成因铅和Th成因铅含量高,前者变化较后者大; 围岩岩石铅同位素组成206Pb/204Pb变化为17.933～18.598,207Pb/204Pb变化为15.469～15.527,208Pb/204Pb变化为37.693～37.859; 近矿蚀变围岩岩石铅同位素组成206Pb/204Pb变化为20.125～22.799,207Pb/204Pb变化为15.671～15.770,208Pb/204Pb变化为38.580～39.054(表3-20),其U、Th成因铅变化规律与矿石黄铜矿一致,异常铅仅分布在矿体及蚀变围岩狭窄的范围内,表明它们受同一种铅源的控制。依据铅同位素动力演化模式分析(朱华平等,2005b),仅围岩岩石铅同位素落在地幔与造山带之间,而黄铜矿矿物铅和近矿蚀变围岩岩石铅均落在动力演化曲线之外,作者认为穆家庄铜矿床铅可能与后期改造作用有关。
表3-20 穆家庄铜矿床矿石、围岩铅同位素组成
注:据朱华平等,2005b。
穆家庄铜矿和密西西比河谷型铅锌矿床的矿石铅同位素组成相似,具有Ⅰ型异常铅特征,说明穆家庄铜矿床矿石异常铅来自于某个Th、U异常铅的混入,穆家庄铜矿区范围内沉积岩并无Th、U异常层,异常铅组成和寒武系的异常铅组成相似,表明穆家庄铜矿的铅源来自于寒武系。
(3)硫同位素
由表3-21和图3-33可以看出,穆家庄铜矿床矿石矿物的δ34S值为+8.02‰～+11.81‰,平均值为+10.52‰,硫同位素组成集中,塔式效应不明显。其中黄铁矿的δ34S值在+8.43‰～+11.81‰之间变化,黄铜矿的δ34S值在+8.02‰～+10.60‰之间变化,磁黄铁矿的δ34S值变化在+8.22‰～+10.44‰之间,它们的δ34S值组成顺序大致为:黄铁矿>磁黄铁矿≥黄铜矿,可以认为体系中的硫化物基本上达到了硫同位素平衡。其中两件样品通过黄铁矿与黄铜矿矿物对温度计:1000lnα=4.5×105/T-2(应用公式温度范围250～650℃; H.Ohmoto et al.,1979)计算,获得矿物形成温度为267～282℃,说明硫同位素的均一化程度较高。
表3-21 穆家庄铜矿床不同类型矿石硫同位素组成
注:据朱华平,2004。中国地质科学院矿产资源研究所同位素实验室测定,单矿物纯度在98%以上,硫同位素组成分析精度为0.2‰。
图3-33 穆家庄铜矿区硫同位素组成图解
(4)成矿流体特征及氢、氧同位素流体包裹体分析表明,穆家庄铜矿流体包裹体在同一寄主矿物中均一温度变化小,而盐度变化极大,显示为岩浆流体沸腾的产物。含矿流体在演化过程中经历了两个阶段的演化:第一阶段的成矿流体为中温(190～250℃)、中 -高盐度(12.5% ～35.34%,w(NaCl))含CO2的NaCl-H2O型岩浆流体; 第二阶段流体为中高温(300～350℃)、中-高盐度(7.4%～41.59,w(NaCl))的NaCl-H2O型岩浆流体,反映了岩浆期后热液流体的二次沸腾。
氢、氧同位素分析能提供成矿流体性质及来源的证据。从氢、氧同位素图解中(图3-34)可以看出以下规律:穆家庄铜矿床的氢、氧同位素明显落入原生岩浆水范围内(朱华平等,2005b),表明穆家庄铜矿床的成矿流体为岩浆水,这与邻区喷流沉积型桐木沟锌矿床不同。
图3-34 穆家庄铜矿床与桐木沟锌矿床氢、氧同位素图解
4.成矿时代
关于穆家庄铜矿床的形成时代目前尚没有精确的测年数据报道,但根据穆家庄铜矿矿体的产出特征和同位素特征分析,笔者认为穆家庄铜矿主要为构造控矿,控矿断裂切穿上泥盆统刘岭群,而该地区自晚泥盆世到印支期之间缺少岩浆侵入。因此,结合前人资料和本次工作,分析推测穆家庄铜矿床可能与印支期或燕山期岩体侵位有关,成矿时代为石炭纪-侏罗纪。
5.矿床成因及成矿模式
(1)矿床成因
穆家庄铜矿矿体主要呈透镜状、脉状和似层状沿构造破碎带分布,矿石以充填、交代构造为主,具明显的改造特征; 成矿物质显示富矿石与近矿蚀变围岩及远矿未蚀变地层不同; 含矿流体以岩浆热液为主,显示出岩浆热液沸腾流体特征。因此,笔者认为该矿床属热液改造型铜矿。
(2)成矿模式
综合前述成矿地质特征和矿石特征,认为穆家庄铜矿主要经历了两大演化期,其成矿模式可概况如图3-35所示:①海西期,伴随南秦岭地块从扬子板块北缘裂解出去,产生了一系列EW向裂陷带,形成一系列规模、方向各异的基底断裂构造,各断裂构造的差异运动导致在EW向裂陷带中形成不同的泥盆纪凹陷盆地,在盆地接收正常海相沉积的同时,通过同生断裂的海底喷流作用带来了丰富的Cu、Fe、S等成矿物质,并同时沉积成岩,形成初始矿源层或贫矿层,伴随有条纹状、层纹状、浸染状黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿产出:②印支-燕山期.区域上有深层岩浆侵入.深部岩浆侵入所带来的热液与岩层建造水产生对流,使海西期海底喷流沉积形成的成矿物质再次活化,并沿着褶皱(背斜)轴向运移,在褶皱轴部或断裂构造有利部位(层间破碎带)沉淀、富集成矿。
图3-35 穆家庄铜矿床成矿模式示意图
6.找矿模型
穆家庄铜矿床受EW向断裂控制,属构造热液改造型铜矿。综合以上矿床地质及物化探异常特征研究,建立其找矿模型如下:
1)钠长角砾岩、绢云绿泥千枚岩、菱铁岩、重晶石岩层及硅质岩层等热水沉积岩分布区,其中炭硅质岩建造即含炭铁白云质千枚岩尤为重要。
2)围岩蚀变为黑云母化、铁白云石化、硅化等,地表铁帽含孔雀石,并有相应的化探异常相伴。
3)NWW向断裂构造部位。
4)化探异常组合为单铜异常,分散流异常元素组合为Pb-Ag-Cu-As,且Zn×100/Cu小于1为铜矿体,Cu、Zn具明显的分离富集规律。
5)地球物理异常特征为激电率在4%～6%之间变化。
中国东北部陆缘虽是由多个不同性质的地体和构造带组成，成矿地质背景复杂。但从目前的研究来看，地体和构造带/深断裂的形成和演化对区域成矿有明显的时空制约性。因此，地质事件序列的建立对我们研究区域成矿规律具有重要意义。
区域构造演化经历了太古宙成核、元古宙裂谷（局部成核）、古生代“古亚洲洋”形成与封闭（局部成核）、中生代洋-陆俯冲和新生代裂谷作用5个重要阶段和过程。在区域上，本区太古宙陆块实质是华北古陆的东缘部分，而辽南太古宙陆块可能是独立古陆；佳木斯-麻山陆块可能是相邻西伯利亚与华北古陆之间的独立古陆，外围的中浅变质岩系为边缘古陆；呼兰群的变质压力相对高，时间和空间上的特征可能反映华北板块与西伯利亚板块对接——“古亚洲洋”的封闭有关，但不排除之间的微陆块的拼贴作用，中生代构造是古太平洋板块的斜向俯冲作用的结果。区域金、有色金属的成矿就是在这样复杂，而又具有特定构造环境下产生的。现结合超大陆旋回与板块构造理论假说、“威尔逊旋回”与“开合”观，将研究区金、有色金属矿床的区域成矿模式及相对应的找矿模型简述如下。
一、太古宙块状硫化物矿床区域成矿模式和找矿模型
太古宙地壳演化至太古宙末超大陆的出现。根据对太古宙表壳岩、TTG岩系地质和地球化学特征及成因研究，本区可追溯的主要构造事件迁西构造运动，这期运动导致鞍山-辽北-龙岗陆核雏形（如白山、板石沟、辽南等地）并于中太古代陆核基本形成，而阜平（鞍山）构造运动发生在新太古代初期，主要以伸展作用为主，形成了新太古沉积盆地及绿岩带堆积。
根据矿床地质、地球化学的研究，红透山块状硫化物的含矿建造为古太古界的通什组中低级角闪岩相（545～640℃，0.4～0.59 GPa）变质表壳岩系（斜长角闪岩Sm-Nd：2844±48Ma，斜长角闪岩与变粒岩的Rb-Sr等时线：2624±48Ma；变粒岩锆石U-Pb：2505±15Ma）和TTG岩系（花岗闪长岩-英云闪长岩锆石U-Pb：2519±15Ma，英云闪长岩锆石U-Pb：2511±1～2520±16Ma，英云闪长岩黑云母40Ar/39Ar：2578±6Ma）基本一致（李俊建等，1996），变质表壳岩的原岩为玄武岩-玄武质凝灰岩（1%±）之上的碱钙质（10%～15%）中酸性（60%～65%）火山岩系，局部夹杂有一些黏土质沉积岩（27%±），整体为一套具有绿岩性质的原岩组合；与北美Noranda地区的块状硫化物矿床一致，均主要赋存在流纹岩中及安山岩（下）和流纹岩（上）之间；容矿岩石是酸性火山岩类。李俊建等（1996）研究认为火山作用的形成环境类似于现代岛弧的大陆边缘活动带，而张秋生（1984）的研究显示这套岩系较为富钠。考虑到太古宙地壳厚度较薄等因素，火山作用环境更可能是海底火山喷发的地幔热柱或热点构造系统（与显生宙相比小得多）。矿体呈螺旋柱状，矿体的变质变形与表壳岩一致；含矿岩相是变粒岩，原岩为流纹质火山岩，位于中-酸性火山岩系的安山凝灰岩-安山岩之上，可能反映早期成矿发生在古火山作用晚期的火山溢流相和颈相，初步确定这类块状硫化物矿床的形成至少经过了太古代的火山喷溢作用、变质变形作用，成矿模式参见图3-4。
图3-4 太古宙块状硫化物矿床形成成矿动力学模式图
而其后的变质及变形作用，并且发生了塑性流动，使矿体在褶皱的转折端和两期褶皱的核部矿体相对增厚，并受到右旋顺层剪切的作用，矿体发生层间错动，在局部拉张空间富集。
基于成矿地质背景、典型矿床的地质、地球化学和地球物理、化探等方面的特征，建立的区域综合找矿模式（表3-4），即：成矿时代太古宙、元古宙克拉通裂谷槽盆中海底火山喷发-沉积环境、褶皱构造、Au-Ag-Hg-Cu-Pb-Zn-Mo元素组合异常和升高的正磁场，不规则相对重力高梯度带构成了区域找矿标志与找矿模型。
表3-4 太古代块状硫化物铜锌矿床区域找矿模型
二、元古宙沉积铅锌银金铜钴矿床区域成矿模式和找矿模型
元古宙经历了五台、吕梁、晋宁、张广才、兴凯5个构造阶段。五台、吕梁构造运动先后在辽吉南部裂谷区形成了老岭群/辽河群的中下部初期裂谷或拗拉槽环境的陆相堆积物为主的海相沉积、收缩后再次拉张环境下的集安群/兴东群及辽河群上部的海相中酸性火山沉积，在吉林东部太古宙陆核内部及边部形成了海相BIF的碎屑岩-碳酸盐岩-火山岩建造，并发生了高绿片岩相-角闪岩相变质作用、原地-半原地花岗岩。目前还不十分清楚晋宁构造运动对本区的影响，从全球来讲这次构造是中元古代末期的一次十分重要的开合事件，在辽吉地区对格林尔运动全球Rodinia超大陆形成的积极响应可能包括夹皮沟断裂带的片麻岩、鸡西石场屯混合花岗岩、兴凯地块西缘同期花岗岩全岩Rb-Sr等时线年龄为984Ma等，而黑龙江中元古代时主要表现佳木斯地块裂解（依兰、萝北、牡丹江、虎林一带），形成火山硅质-陆源碎屑岩-碳酸盐岩建造及蛇纹岩岩块、原地-半原地花岗岩侵入；张广才岭构造运动主要表现在现今的吉黑中部地区，以中酸性火山-沉积作用及片麻状混染花岗岩、超基性岩和基性岩；兴凯构造运动（Rodinia超大陆）表现陆缘海（洋）盆形成到前寒武纪末—早寒武世初新的超级大陆出现。
根据对这一时期有色贵金属矿床的地质、地球化学及年代学的研究表明，区内铅锌银矿床、金矿床及铜钴矿床的容矿围岩是古元古代辽河群的海相碳酸盐、碎屑岩为主的岩石组合，形成环境为地壳下降环境及地壳下降转化抬升浅海-滨海形成的海湾-湖环境，伴有海底火山堆积，且大多数矿床内可识别出斜层理、胶体球粒等沉积-同沉积组构。因此，可以断定成矿动力学系统是元古宙凹陷海相沉积形成。其中，浅海盆地处的热水喷流作用及成岩作用形成富含Pb，Zn，Ag，Au等物质的初始矿体；而盆地内深水凹陷带内生物化学作用及成岩作用形成富含Co，Cu，Ni及有机质的初始矿体（图3-5）。
图3-5 元古宙喷流沉积铅锌银金铜钴矿床区域成矿动力学模式图
区域变质作用产生的变质热液改造之前形成的矿体，使其品位发生变化。构造变形作用使矿体随地层褶皱而褶皱，该过程中矿体物质组分有所迁移或重新分配，矿体出现重新定位。而印支期—燕山期岩浆活动提供了金属成矿物质活化、迁移所需的热量，同时岩浆上侵带来的岩浆水与地下水混合，这种流体不断从地层中淋滤、溶解金属矿物，成为含矿热水溶液，促使成矿金属元素活化、迁移、聚集而再一次成矿。
基于成矿地质背景、典型矿床的地质、地球化学和地球物理、化探等方面的特征，建立的区域综合找矿模式（表3-5，表3-6），即：成矿时代元古代、元古代凹陷海相沉积环境、褶皱构造、Au-Ag-Cu-Pb-Zn-Co-Sb-As元素组合异常、重力高异常带或重力高异常边缘及强跃变磁场特征构成了区域找矿标志与找矿模型。
表3-5 元古宙喷流沉积铅锌银金矿床区域找矿模型
表3-6 元古宙有机质沉积铜钴矿床区域找矿模型
三、古生代沉积与叠加热液矿床成矿模式及找矿模型
早寒武世在全区形成稳定陆缘陆表海碎屑岩-碳酸盐岩沉积，中晚寒武世全区普遍缺失中-上寒武统。而在额尔古纳地块、兴安地块、松嫩和佳木斯地块普遍发育460～517Ma的碰撞后碰撞花岗岩类，而黑龙江省前寒武纪具孔兹岩系特点的变质基底存在500Ma左右的变质作用。因此，从沉积作用、构造岩浆作用、变质作用可以推断早古生代的构造事件具有广泛性，可能正是泛非期造山作用。而后古亚洲洋—直向南后退消减，具体表现为：石炭纪（300～330Ma），松嫩地块和额尔古纳-兴安地块沿嫩江-黑河断裂带拼合；晚石炭世—早二叠世（280～310Ma），佳木斯地块沿牡丹江断裂带与松嫩-额尔古纳-兴安地块拼合。晚古生代末—早中生代早期（240～260Ma），额尔古纳-兴安-松嫩-佳木斯地块与华北板块碰撞拼合，古亚洲洋沿西拉木伦河—延吉一线拼合及闭合。
根据对这一时期有色贵金属矿床地质、地球化学及年代学的研究表明，区内部分金矿床、铁矿床及铜矿床（如：东风山铁金矿床、红太平铜矿床）主要赋存在早中寒武世—早志留世的形成海相火山-碎屑碳酸盐沉积环境中及二叠世火山-陆屑碳酸盐沉积环境中。因此，可以断定该列矿床成矿动力学系统是海相火山岩-陆屑碎屑碳酸盐岩沉积环境。其中，东风山、东风林场铁金矿床海底火山喷气-化学沉积作用成矿；而红太平铜矿床等为海底火山喷流沉积系统中的块状硫化物矿床（图3-6）。
图3-6 古生代古亚洲洋演化、火山-沉积成矿动力学模式图
此外，区内还发育大量与二叠世岩浆活动有关的金铜矿及铅锌矿（如：老柞山金矿、桓仁铅锌矿）。考虑到该次岩浆活动主要与古亚洲洋俯冲及陆陆碰撞作用密切相关，因此，可以断定该列矿床成矿动力学系统是洋壳俯冲或陆陆碰撞环境。再结合上述矿床内的岩浆岩地球化学属性，认为其形成动力学机制为古亚洲洋俯冲板片携带流体、熔体交代作用而形成的富集地幔的部分熔融形成岩浆，经部分熔融作用形成花岗杂岩上侵与围岩发生矽卡岩化而形成老柞山中矿带、东矿带矽卡岩型金矿床及桓仁矽卡岩型铅锌矿（图3-6）。而老柞山金矿西矿带矿化发生在白垩世，其形成与太平洋板块向欧亚大陆俯冲诱发的岩浆活动密切相关。
基于成矿地质背景、典型矿床的地质、地球化学和地球物理、化探等方面的特征，建立的区域综合找矿模式（表3-7）。
表3-7 古生代沉积与叠加热液矿床综合找矿模型
四、中生代深断裂幔源岩浆铜镍硫化物矿床成矿模式与找矿模型
与成矿作用有关的构造运动是印支期晚期联合古陆的裂解事件。系指对全球性的Pangaea联合古陆裂解响应的幔隆与超壳断裂构造，即全球的表现是大型带状幔隆与超壳断裂产生，在中国东部的具体表现是郯庐幔隆带与超壳断裂作用，涉及本区的是伊-舒、敦密幔隆-断裂带。代表性的矿床主要是产于基性-超基性岩体中的红旗岭铜镍矿床、赤柏松铜镍-PGE 矿床、茶尖岭铜镍矿床、长仁铜镍矿床、漂河川铜镍矿床等。它们都是超壳深断裂的产物，如辉发河-古洞河断裂带控制了红旗岭-漂河川铜镍矿带及长仁-獐项铜镍矿带，而本溪-通化断裂带控制了赤柏松铜镍矿田等。但根据对上述铜镍硫化物矿床、铜镍-PGE硫化物矿床的地质、地球化学及年代学的研究表明，产于上述两个断裂带内的矿床具有不同的成矿动力学背景。具体如下：
红旗岭、茶尖岭、漂河川等矿床产在兴蒙造山带东段，其形成与华北克拉通和佳木斯地块的碰撞拼合密切相关。陆陆碰撞作用直接导致东北地区岩石圈的垂向加厚，随后由于重力不稳定发生下地壳和岩石圈地幔的拆沉，从而导致岩石圈的拉张减薄和软流圈上涌，使上覆的先存亏损岩石圈地幔发生减压部分熔融，原始岩浆上升侵位过程中经历了橄榄石和斜方辉石等矿物的分离结晶作用，但上升过程中没有受到明显地壳物质的混染（图3-7）。
图3-7 中生代深断裂幔源岩浆成矿模式图
而赤柏松等矿床产在华北地台北缘东端，形成于古太平洋板块向古亚洲大陆俯冲的大陆边缘北东向深断裂体系内，成矿作用发生在中生代早白垩世或侏罗纪。区域地质研究表明，该区进入中生代或从三叠纪末开始一直持续到侏罗纪，区域上发生大规模的磨拉石建造；中侏罗世造山后岩浆大规模侵位，以黄泥岭花岗岩为代表，预示燕山期早期的造山作用趋于结束；晚侏罗世该区逐渐转化为大陆边缘弧后地壳伸展环境，先后发生大规模岩浆深成作用与火山喷发作用。Sr，Nd同位素（显示含矿岩相E-MORB型地幔源的特征，具有玄武岩浆与下地壳物质强烈混染作用后的岩浆属性。可认为初始玄武质岩浆来自E-MORB型地幔部分熔融产生，初始玄武质岩浆底侵下地壳，并与太古宙下地壳物质发生强烈的混合作用是导致形成赤柏松矿床的关键所在（图3-7）。
基于成矿地质背景、典型矿床的地质、地球化学和地球物理、化探等方面的特征，建立的区域综合找矿模式详见表3-8。即：成矿时代中生代、古太平洋板块向古亚洲大陆俯冲的大陆边缘北东向深断裂环境、断裂构造、Cu-Ni-Co-Zn-Pb-S元素组合异常和重力高异常带，负磁场区上的强度较弱的局部相对高异常的边部构成了区域找矿标志与找矿模式。
表3-8 中生代深断裂幔源岩浆铜镍硫化物矿床综合找矿模型
五、侏罗纪斑岩-接触交代热液钼铅锌矿床区域成矿模式与找矿模型
进入燕山期，研究区进入滨太平洋大陆边缘构造-岩浆热动力过程，即古太平洋板块向中国东部欧亚板块下俯冲作用过程的脱水、去气及大离子元素及由此产生的壳幔物质循环过程。其中侏罗纪发育大量斑岩型、矽卡岩型铜钼矿和矽卡岩型铜铅锌矿等，主要分布在中国东北部陆缘兴蒙造山带东段大规模构造岩浆活动区。
区内侏罗纪的岩浆活动与太平洋板块俯冲作用密切相关，是活动大陆边缘的产物。而上述矿床都与该次岩浆活动所产生的花岗杂岩密切相关。根据上述斑岩型、矽卡岩型矿床的地质、地球化学及年代学的研究表明，其产生与该次岩浆活动密切相关。因此，可以断定该矿床成矿动力学系统是大洋板块俯冲的大陆边缘环境。但不同矿床具有不同的物源演化过程，即：幔源玄武质岩浆底侵引发下地壳熔融产生岩浆并与之混合形成岩浆房，混合岩浆房分异结晶作用形成花岗杂岩及相伴生的矿床，如大黑山钼矿床、刘升店钼矿床；幔源玄武质岩浆底侵引发下地壳熔融形成岩浆房，岩浆房分异结晶作用形成花岗杂岩及相伴生的矿床，如：天宝山铜铅锌钼矿床、新华龙钼矿床（图3-8）。
图3-8 侏罗纪浅成热液-接触交代热液成矿模式图
基于成矿地质背景、典型矿床的地质、地球化学和地球物理、化探等方面的特征，建立的区域综合找矿模式详见表3-9。
六、侏罗纪—白垩纪深成中温热液金矿床区域成矿模式与找矿模型
主要是指五龙、四道沟、海沟、夹皮沟金矿带等一系列热液金矿床成矿体系。经成矿时代测定，上述矿床形成时代都集中在130～170Ma之间，即侏罗纪—白垩纪。该时间段内的成岩成矿地球动力学背景与东侧太平洋板块俯冲有关，即大洋板块的俯冲作用导致岩石圈加厚，进而发生岩石圈拆沉，导致了中国东部中生代大规模伸展构造、岩浆活动和成矿作用的广泛发育。
表3-9 侏罗纪斑岩-接触交代热液钼铅锌矿床综合找矿模型
从成矿动力学角度分析，早期形成与俯冲洋壳（伊泽奈奇）脱水作用有关的地壳部分熔融的壳源物质为主的花岗岩，在脱水与CO2阶段岩石圈地幔富集，并发生大规模的部分熔融作用，形成玄武质岩浆；玄武质岩浆上侵过程一方面表现底侵作用，另一方面表现内侵作用；底侵作用加热地壳，
可能是形成大规模的含矿流体的关键，内侵作用主要表现为壳幔混合型花岗杂岩，这一过程过程亦可提供热，形成含矿流体，含矿流体形成主要发生在地壳去硅部分。就本区的典型矿床而言，夹皮沟金矿成矿可能属于前者，而五龙、海沟金矿成矿可能属于后者（图3-9）。
图3-9 侏罗纪-白垩纪深成中温热液成矿学动力学模式图
基于成矿地质背景、典型矿床的地质、地球化学和地球物理、化探等方面的特征，建立的区域综合找矿模式详见表3-10。即：成矿时代侏罗纪—白垩纪、太平洋板块俯冲的活动大陆边缘环境、断裂构造、Au-Cu-Pb-Zn-Ag-Hg-（As）元素组合异常和重力高异常与重力低异常间的弧带状梯级带，负磁异常带构成了区域找矿标志与找矿模式。
表3-10 侏罗纪-白垩纪深成中温热液金矿床综合找矿模型表
续表
七、白垩纪斑岩-浅成热液铜金矿床区域成矿模式与找矿模型
中国东部陆缘是重要浅成热液金铜矿富集区，主要集中于延边地区位于吉林省的东部。该区广泛发育有浅成热液低硫化型金矿床（如刺猬沟、五凤、五星山等）和浅成中低温热液高硫化型铜金矿床（如九三沟、杜荒岭等）及类斑岩型或富金类斑岩型铜矿床（如农坪、小西南岔等）。另外，小兴安岭北麓、中亚造山带东北段还广泛发育有浅成热液低硫化型金矿床（如团结沟、东安、三道湾子等）。此外，在太平岭隆起带还发育有高硫化型与斑岩型共生的金厂金铜矿床。
经大量测试确定，上述矿床形成时代都集中在105～110Ma之间，即白垩纪晚期。该时间段内，研究区已完全进入太平洋构造域，受太平洋板块俯冲影响，发生大规模火山-岩浆喷发和侵入活动，区内内生金属成矿作用达到新的高潮期。因此，成岩成矿地球动力学背景与东侧太平洋板块（伊泽奈奇、库拉板块）俯冲有关。即太平洋板块向欧亚大陆俯冲，俯冲大洋板片提供流体交代形成富集次生岩石圈地幔经部分熔融产生类埃达克岩浆，与下地壳重熔岩浆混合形成岩浆房，经分离结晶作用形成花岗杂岩及相应的矿床；或是俯冲大洋板片提供流体交代作用形成的富集地幔，经部分熔融作用形成岩浆，使下地壳重熔形成钾质钙碱性酸性岩浆房，经分离结晶作用形成花岗杂岩、火山岩及相伴生的矿床。就本区的典型矿床而言，小西南岔、金厂、团结沟等矿床成矿可能属于前者，而五凤、五星山及闹枝矿床成矿可能属于后者（图3-10）。
基于成矿地质背景、典型矿床的地质、地球化学和地球物理、化探等方面的特征，建立的区域综合找矿模式详见表3-11。即：成矿时代白垩纪、太平洋板块俯冲的活动大陆边缘环境、断裂构造、Au-Cu-Ag-Hg-Pb-Sb元素组合异常和重力负场区波浪起伏状梯度带，磁负异常边缘构成了区域找矿标志与找矿模式。
图3-10 白垩纪斑岩-浅成热液成矿动力学模式图
表3-11 白垩纪斑岩-浅成热液铜金矿床综合找矿模型
续表
安徽安庆市西马鞍山铜矿床
答：(1)氧同位素地质特征:本矿田矿床中δ18O在7.48‰～9.31‰,说明本矿田成矿介质是由初生水与部分地壳水混合而成的。区内磁铁矿的矿物δ18O 2.10‰～2.81‰,与鄂东部分地区(小包山、脑窖)深源铁矿床中磁铁矿的矿物δ18O 2.4‰～3.2‰和月山岩体中磁铁矿δ18O1‰～3‰一致。说明本矿田铁铜矿床的成矿物质...
成矿特征
答：从我国斑岩铜矿地质特征来说,“小岩体成大矿”符合现实情况。 侵入体的岩性决定了斑岩铜矿床的构造环境,大陆边缘环境斑岩铜矿常与花岗闪长岩和石英二长岩伴生(如美国西南部、墨西哥北部和南美西部斑岩铜矿),岛弧环境的矿床与低钾石英闪长岩相伴生(如太平洋西南部斑岩铜矿)(MacDonald et al.,1994)。若矿区发育多期...
有色金属矿成矿地质特征
答：摘要:在资源紧缺的形势下寻找矿产资源已成为资源勘查的首要任务,而成矿地质特征与成矿模式研究成为矿床勘查的热点问题,并对勘探隐伏矿床有重要指导意义。 有色金属工业是以开发利用矿产资源为主的基础性行业,能否科学合理、有效地探测和开采有色金属,关乎国民经济的持续发展。 基于此,研究分析有色金属成矿的地质特征和...
不同类型矿床地质特征及成矿环境
答：迄今,在显生宙晚期还没发现原始型块状硫化物矿床的很好实例。 原始型或称铜-锌型块状硫化物矿床的典型剖面由上向下为:最顶部层状硫化物含铁建造,向下为块状黄铁矿和块状闪锌矿;再向下是条带状黄铜矿,最下部为网脉状矿石和枕状熔岩边缘的细网脉状矿石。含矿岩层的顶板常为燧石层或沉积岩层,构不成矿体,含矿层底板则...
庐枞式铁矿床成矿模式
答：图5-20 谢尔塔拉铁锌矿矿床成矿模式图 三、铁矿床的空间分布特征及矿化的分带性 庐枞盆地内主要类型铁矿床在空间上具有明显的带状分布。该区有3条重要的矿带,一是缺口-罗河NE向铁带;二是庐枞盆地北部边缘清水塘-黄屯近铁铜铅锌带;三是黄屯-枞阳NE向铁带。上述3个矿带与区内3条航磁异常带相吻合。庐枞...
成矿机制及成因分析
答：(二)成矿物理化学条件 1.包裹体矿物学特征 (1)包裹体特征 安庆铜铁矿床矿物包裹体较发育,作为不同阶段的成矿流体样品被保存下来,通过研究可基本了解成矿流体的盐度、密度、压力、化学成分和成矿温度等物理化学条件,为阐明矿床成因提供了可靠的证据。本次工作特取各类岩矿石样13块,样品送桂林矿产地质研究院岩矿...
大西沟式铁矿床成矿模式
答：2020-01-31 秦岭造山带金属矿床“两期/二元成矿控矿”模式 2020-02-01 霞岚式(辉长岩型)贫铁矿床成矿模式 2020-01-29 矿床成因与成矿模式 2020-01-30 柞(水)-山(阳)矿集区成矿地质背景 2014-03-22 铁矿的分类有哪些? 1 2020-01-30 铜厂铜(铁)矿床地质特征、成矿模式与找矿模型 2020...
黄岗式铁矿床成矿模式
答：2020-01-31 大西沟式铁矿床成矿模式 2020-01-31 浑江式铁矿床成矿模式 2020-02-01 霞岚式(辉长岩型)贫铁矿床成矿模式 2016-05-26 铁矿的成矿规律 3 2020-01-29 矿床成因与成矿模式 2020-01-31 矿床的成因模式 2020-01-30 铜厂铜(铁)矿床地质特征、成矿模式与找矿模型 2020-01-31 ...
金属成矿幕特征
答：在金属成矿省之内,矿床集中产出的某一特定地质时期,被称之为金属成矿幕(Robert等,1983)。金属成矿省可以由一组具有成因联系且形成于相同或相近地质时期的矿床组成,称之为单成矿幕金属成矿省,也可以由多种成因且形成于不同地质时期的矿床类型组成,称之为多成矿幕金属成矿省。 西昆仑金属成矿省属于多成矿幕...
新疆北部主要斑岩铜矿带综合找矿模型
答：其中区域化探Cu多元素高背景及异常带一方面反映了成矿带成矿地质环境及主要找矿靶区;1∶5万化探进一步划分了找矿靶区、明确了主要找矿矿种;大比例尺化探详细圈定了地层、岩体含量变化特征,对于圈定矿化体分布、研究分带特点、预测矿体剥蚀深度和隐伏矿体预测具有重要作用。 区域物探反映矿区处于重力异常梯度带上和不同...
