安徽铜陵药园山铜矿床
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发布时间：2022-05-29 18:09
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时间：2023-11-01 03:09
一、大地构造单元
药园山铜矿床位于扬子地台下扬子台坳内贵池-繁昌凹断褶束的中段。
二、矿区地质
（一）地层
凤凰山矿田铜的赋矿地层是三叠系下统和龙山组（T1h）、南陵湖组（T1n）和三叠系中统东马鞍山组（T2d），其中以南陵湖组最为重要，药园山矿床即与该层位密切相关。
和龙山组（T1h）：为薄至中厚层灰岩夹泥岩，厚130～180m，其下为殷坑组（T1y）钙质泥岩夹薄层灰岩。其上是南陵湖组。
南陵湖组（T1n）：上段（T1n2）为厚层灰岩夹砾屑灰岩及薄层灰岩；下段（T1n1）为中厚层灰岩夹瘤状灰岩，厚84～625m。
东马鞍山组（T2d）：为白云质灰岩夹灰岩，厚＞215m。其上为月山组砂岩，粉砂岩。
（二）构造
药园山矿床位于印支期形成的北东向新屋里向斜轴部偏北翼，凤凰山岩体西部的接触带上。
新屋里向斜轴部最新地层为三叠系中统东马鞍山组，向北西和南东两翼依次为下三叠统、二叠系、中上石炭统的碳酸盐岩及上泥盆统和中上志留统的碎屑岩、页岩（图2-139）。
从区域应力场分析，总体呈北东向展布的褶皱，受印支期南北向力偶作用，早期的近东西向断裂重新活动，并发生右行平移，使区域褶皱在平面上显示“S”形弯曲，在褶皱枢纽的弯曲部位，并有燕山期东西向断裂构造叠加其上，构成构造薄弱带，为岩浆上侵提供通道，在区域上形成近东西向的岩浆带，该带自西向东近乎等距出露铜官山、狮子山、矶头、凤凰山、沙滩脚等岩体。
图2-139 安徽铜陵凤凰山矿田地质略图 Fig.2-139 Geological map of Fenghuangshan ore field in Tongling,Anhui province
1—第四系冲、残、坡积层；2—三叠系中统东马鞍山组；3—三叠系下统南陵湖组上段；4—三叠系下统南陵湖组下段；5—三叠系下统和龙山组；6—三叠系下统殷坑组；7—二叠系上统大隆组；8—二叠系上统龙潭组；9—二叠系下统孤峰组；10—二叠系下统茅口组；11—二叠系下统栖霞组；12—石炭系中、上统黄龙、船山组；13—泥盆系上统五通组；14—志留系上统寨山组；15—志留系中统坟头组；16—花岗闪长岩；17—闪长岩；18—闪长玢岩；19—石英闪长玢岩；20—辉绿岩；21—正长斑岩；22—角砾状大理岩；23—角砾岩；24—含铜夕卡岩；25—矿体；26—实测推测地质界线；27—地层产状；28—接触面产状；29—实测、推测性质不明断层；30—推测逆断层
控制药园山矿床的主要构造是F1（图2-140）断裂。F1断裂发育自矿床的北部，经虎形山、药园山矿段出图，长约数公里，呈北北西走向。断裂上部倾向北东，下部转向南西倾斜，倾角较陡。断裂通过之处，构造角砾岩发育，角砾成分有大理岩、花岗闪长岩、铁矿石及铜矿石等，角砾具棱角状或次棱角状，大小混杂，显张性兼扭性力学性质。构造角砾岩宽数米到数十米不等，最宽处为药园山地段，达百余米。F1断裂成矿前、成矿期及成矿后均有活动。药园山段（F1与F9交汇附近）矿体的厚度及延深最大，钼含量最高，可能是成矿活动的中心部位。
（三）侵入岩
凤凰山岩体沿新屋里向斜轴部侵入。据区域地质资料和物探资料表明，凤凰山岩体沿东西向隐伏断裂和南北向构造的交汇部位侵入。在时间上是燕山晚期北北东向构造活动迁就和改造北东向褶皱和东西向、南北向断裂构造，发生张性或张扭性活动，沟通深部岩浆源，使岩浆上侵就位。岩体呈北东东向椭圆形，面积11.5km2。主体为花岗闪长岩体，岩体中黑云母的K-Ar法年龄为133Ma，呈细粒结构，主要矿物成分斜长石53%（An=32～38、27～28），钾长石13%、石英25%、角闪石2%、黑云母3%。岩石的副矿物为磁铁矿、磷灰石、榍石、锆石。
凤凰山岩体岩相分带明显呈环状分布，由近接触带向岩体内部依次出现混杂闪长岩、石英闪长岩（石英二长岩）和花岗闪长岩。
岩体同生含铜量（180～220）×10-6，比无矿岩体的背景含量40×10-6高出数倍。
花岗闪长岩岩石化学成分：SiO263.44%、TiO20.65%、Al2O316.04%、Fe2O32.75%、FeO 3.24%、MnO 0.10%、MgO 1.37%、CaO 4.21%、Na2O 4.21%、K2O 3.02%、P2O30.00%、H2O 0.79%。其w（Na2O）/w（K2O）为0.72，里特曼指数（σ）2.56，碱度率（AR）2.11，分异指数（DI）70.88，表明凤凰山岩体为钙碱性正常系列岩石。凤凰山岩体稀土元素总量为265.96×10-6，其中轻稀土元素总量231.77×10-6，重稀土元素总量34.19×10-6，轻重稀土元素总量比值为6.8，δEu 1.03（＞0.7），属轻稀土富集型，可能是基性岩浆分异产物。据岩体锶同位素初始值（I0）为0.7070和岩体年龄值（t）133Ma投入t—I。图，说明凤凰山岩体为壳幔混合型（MC），其幔源物质含量达39.1%。岩体的氧同位素值δ18O 10.76‰，落在同熔型花岗岩类范围。
成矿后辉绿岩、正长斑岩脉发育，呈NNW向、近SN向。
图2-140 药园山铜矿床地质略图 Fig 2-140 Schematic Geological map of Yaoyuanshan copper deposit
1、2—中三叠统中、厚层状大理岩；3—中三叠统薄层状大理岩；4—下三叠统薄层大理岩、角岩；5—下三叠统角岩、大理岩；6—二叠系硅、炭质页岩、粉砂岩；MBr—角砾状大理岩；βμ—辉绿岩；ζπ—正长斑岩；δπ—闪长斑岩；
—燕山期花岗闪长岩；γδBr—角砾状花岗闪长岩；F—断层；Gn—铁帽
三、矿床地质
矿床位于凤凰山岩体的西部接触带上，包括万迎山、虎形山、药园山矿段，共有大小矿体80余个，其中主要的矿体有4个，由南向北依次为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。Ⅰ、Ⅲ走向北西、Ⅱ号北西西（图2-141、图2-142）。Ⅳ号矿体走向北北西转向北东，整体上为向西突出的弧形，Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ号矿体出露地表。矿体形态呈透镜状、扁豆状和似板状。矿体倾向北东，倾角陡直；Ⅱ号矿体到深部倾向转为南西。I号矿体沿走向有膨胀收缩现象，自北而南及向深部厚度逐渐变薄以至尖灭，总长500m，厚度最大44m，平均14.8m，最大延深360m；Ⅱ号矿体向北西倾伏，可见膨缩现象，矿体长358m，最大厚度88m，平均35.2m，最大延深435m；Ⅲ号矿体长321m，最大厚度21m，平均8.9m，最大延深343m；Ⅳ号矿体产状平直，局部变化大，随接触带的形态趋于复杂，矿体长986m，最大厚度30m，平均10.2m，最大延深330m。
（一）矿体特征
药园山矿床明显存在两期成矿作用，早期发生接触交代变质作用，形成接触交代型铜矿床。晚期沿接触构造破碎带（包含部分已成矿体）矿液再次充填交代成矿。两类矿体既有相似的一面，又有差异的一面（表2-95）。
矿石经组合大样分析，其化学成分见表2-96。
图2-141 药园山铜矿床A-A′地质剖面图 Fig.2-141 Geological section A-A' in Yaoyuanshan Copper Deposit（据321队改编）（apted from Team 32 1）
1—薄层大理岩；2—角砾状大理岩；3—辉绿岩；4—正长斑岩；5—花岗闪长岩；6—角砾状花岗闪长岩；7—矿体编号；8—Gn铁帽
金银主要呈独立矿物如自然金、银金矿等出现，金矿物粒度一般为20～50um，主要见于含铜磁铁矿矿石中，呈裂隙金、包体金和粒间金产出，金银含量最高的载体矿物为斑铜矿，次为黄铜矿。
（二）矿体物化探异常
由于矿体埋藏浅，矿石主要类型是含铜磁铁矿、含铜黄铁矿及含铜夕卡岩，所以应用磁法、自电和激发极化发等物探方法均有明显的反映（图2-143）。在Ⅰ、Ⅱ号矿体上方分别出现两个宽度不大的叠加磁异常。由于I号矿体出露地表，磁异常强度大，达4000nT，Ⅱ号矿体有一定埋深，磁异常强度降为2000nT，但均比较明显。位于接触带Ⅰ、Ⅱ号矿体上方出现高极化，低电阻异常。同样自电异常在I号矿体比较明显。因此，在药园山铜铁矿床应用上述物探方法相互配合，再结合化探方法，能大致确定矿体的位置。
图2-142 药园山铜矿床—120m中段地质构造图 Fig.2-142 Structural plan of Level—120m in Yapyuanshan
T（M）—三叠系大理岩；γδ—花岗闪长岩；ηγπ/βμ—二长花岗斑岩/辉绿岩；1—断层破碎带；2—矿体
四、成矿作用
（一）物质来源
δ34S=3‰～4.1‰（岩浆水＜10‰，为5‰～6‰），δ13C＝—1.3‰～4.4‰，δ18O=1.51‰～15.9‰，铅同位素组成具有较低的U值（U=3.82），含放射性铅少，显示了硫、铅的深源特征。
由此可见，形成矿体的物质主要来源深部岩浆，花岗闪长岩为成矿母岩。
表2-95 药园山矿床两类矿体特征 Table 2-95 Characteristics of two types of ore bodies in Yaoyuanshan deposit
表2-96 药园山矿石组合大样的多元素分析结果 Table 2-96 Multi-element analysis of bulk ore sample in Yaoyuanshan deposit
（二）流体性质
（1）形成两类矿体的流体性质相似，均富含K+、Na+、Cl-、F-、Ca2+、Mg2+。盐度、矿化度较高，属于Na（K）-Ca-Cl型卤水，这种卤水有利于矿质的迁移和沉淀。
（2）形成交代矿体的流体富含Na+、Cl-，而贫K+、F-等离子，而形成充填型矿体的流体则恰好与上相反。
（3）从包裹体成分特征值[Na+]/[K+]、[Na+]/（[Ca2+]+[Mg2+]）推断成矿流体除主要来自岩浆水外，还混入了少部分大气降水。
（4）从包裹体内富含F-、Cl-等阴离子及Ca2+、Mg2+阳离子，推断矿质在成矿流体中的搬运形式主要以卤化物的配合物或硫氢配合物进行搬运。在迁移过程中由于环境的变化（温度、压力的下降或围岩Ca2+、Mg2+的加入）使配合物不稳定，发生分解，从而使矿质沉淀而成矿。
（三）矿体形成的物理化学条件
通过对两类矿体上覆地层厚度的测量，下伏成矿母岩——花岗闪长岩形成时水压的估算以及矿床的矿物组合来推断矿床形成深度在1.5km左右，成矿压力在45～55MPa。
由两类矿体某些矿物的爆裂法测温、矿物共生组合等分析，两类矿体形成温度略有不同，交代型矿体形成温度较高，范围在420～180℃，而充填型矿体形成温度较低，范围在320～120℃。
通过对矿物包裹体成分进行有关物理化学参数计算，结果表明：
（1）两类矿体形成时的物理化学条件相似，均处于碱性、弱还原的条件下；
（2）交代型矿体的形成环境与充填型矿体相比，前者处于更碱性、还原的环境。
图2-143 药园山铜矿39线综合物探地质剖面图 Fig.2-143 Geophysical and geological profile of line 39 in Yaoyuanshan copper deposit
1—视极化率曲线；2—视电阻率曲线；3—自电曲线；4—垂直磁力曲线；5—第四系；6—含铜磁铁矿；7—含铜夕卡岩；8—含铜黄铁矿；9—大理岩；10—花岗闪长岩
综上所述，矿区内存在两类特征既相似又相异的矿体，它们的形成与区内岩浆岩有关，成矿物质主要来自深部岩浆。携带丰富成矿物质的含矿流体在不同的构造部位、相似的地质环境，以接触交代和热液充填两种成矿方式形成两类矿体，两者是同一成矿“体系”中不可分割的两部分，在成因上应属于“广义”的夕卡岩矿床。
另据侯光久（1991）从控矿构造、矿石结构构造和元素地球化学分析，认为药园山一带矿体复杂多样，广泛发育多成分的、被铜铁硫化物矿液胶结的角砾状矿石。角砾状矿石的形成，正是F1断裂通过，将先成的矿体、岩体或围岩破碎，再经含矿热液充填胶结（交代）而成。反映温度较高的钼元素的分布，在药园山段（F1与F9交汇处附近）达到最高值，由此往北或往南逐渐减弱，万迎山矿段钼含量甚微。F9断裂与F1断裂交汇处附近，矿体最厚，延深最大。
另外，Ⅰ、Ⅱ号矿体及部分Ⅲ号矿体结构构造复杂，矿化强烈，矿物共生组合多样，磁黄铁矿、黄铜矿、黄铁矿和胶状黄铁矿、辉钼矿及粗晶黄铁矿均很发育。而由此地段向北或往南，矿物种类变得简单。说明这一地段成矿具有多期性，而且后期从地下岩浆析出的含矿溶液成分发生显著的变化，钙、钾含量大大减少，而镁含量增加，含矿溶液中钼、铜、铁等元素含量增高，硫离子浓度增大，遂沉淀出一定量的钼铜硫化物。该阶段矿化分布范围较大，不仅限于接触带，也可沿构造裂隙进入岩体或围岩中去，是重要的成矿阶段。从以上事实不难看出，F1断裂是药园山矿床热液成矿期的导矿构造，F1断裂与F9断裂交汇处附近是矿液上升的中心。
综上所述，成矿母岩的产出空间，是由东西向（北西西向）与南北向构造复合限定的，而岩浆上侵的驱动力是新华夏系应力场。在接触交代成矿以后，由于新华夏系的再活动，产生一系列脆性破裂构造（也有少量塑性变形），为后期构造热液成矿创造了条件。所以，该矿床实为接触交代型经构造改造、后期热液充填的叠加型矿床。即前者是交代型矿，后者是充填型矿体。
