辽宁省红透山铜锌矿床地质特征及外围找矿潜力分析

432010Vo1.5No.32010第5卷第3期辽宁省红透山铜锌矿床地质特征及外围找矿潜力分析杨东晓1,魏有惠2（1.河南省地质矿产勘查开发局第一地质勘查院，南阳 473000；2.辽宁省有色地质局勘查总院，沈阳 110002 ）  摘要：近几年由于国家深部找矿项目的实施，红透山矿床深部（距地表1500米以下）发现厚大矿体，新增资源量可延长矿山寿命仅50年。这一深部找矿重大成果的取得，进一步促进了对该类型铜锌矿区域找矿的研究。本文通过对该矿地质特征、矿床成因、成矿规律、地质化探成果的进一步研究，分析认为区域上该类型矿床尚有巨大找矿潜力，并指出了下步找矿主要方向，旨在通过深部找矿成果的取得，促进外围找矿的突破。关键词：红透山；铜锌矿；地质特征；区域找矿潜力；找矿方向中图分类号：P618.41，P618.43文献标识码：A文章编号：1007-1903(2010)03-0043-05辽宁省红透山铜锌矿床上世纪50年代末勘查并开发的矿床，该矿床是世界范围内少有的一个主矿体规模即相当于大型矿床的多金属矿床，曾引起国内外学者极大关注并研究。自本世纪初至今由于50余年的开采，开采深度达1370m（标高-887m），保有储量严重不足，是国内第一个开采深度最大的有色金属矿山，被列为国家首批危机矿山。通过近几年国家深部找矿项目的实施，深部找矿又取得了重大突破，在-1150m标高又见到了厚大矿体，新增资源量可延长矿山寿命近半个世纪。这一突破不仅进坚定了矿区找矿信心，同时也带来了该矿外围区域找矿的重要启示，进一步加强“红透山式铜锌矿”研究，取得区域找矿突破将是今后找矿重点。1地质背景矿区处于华北地台北缘（东段）辽东台背斜铁岭-靖宇古隆起部位。区内广泛发育前寒武纪古老变质岩系，构成了我国典型的花岗绿岩区。其北部与下辽河中—新生代断陷带接壤，东部延入吉林省夹皮沟花岗-绿岩区，北西部包容了中元古代泛河拗拉槽。花岗-绿岩区与上述构造单元之间均呈断裂接触，浑河-辉发河区域深大断裂斜贯全区（见下图）。区内分布有太古代清原-龙岗、转相湖-线金厂高级变质-花岗穹窿区。围绕高级变质-花岗穹窿区发育有清原浑北、夹皮沟-金城洞、浑南花岗绿岩带。据同位素年龄测定，花岗绿岩带经历了3期变质变形作用和花岗岩浆热力事件。第一期变质-变形作用及花岗岩杨东晓等：辽宁省红透山铜锌矿床地质特征及外围找矿潜力分析作者简介：杨东晓(1963-  )，男，工程师，主要从事地质矿产勘查工作。44分析研究2010Vo1.5No.32010第5卷第3期浆热液活动发生在太古代早期（约29亿年），表现为原始沉积建造发生区域变质作用，早期地层普遍发育形成紧密褶皱，区域钾质花岗岩浆活动呈底辟方式上升侵位。第二期变质变形作用及花岗岩浆热液活动大致发生在早、中太古代（25～29亿年），其表现一是区域上发生大范围的退变质作用，致使区内曾家顶子群变质岩系发生广泛的退变质现象；二是变形作用改造了早期的紧密褶皱，使之呈现出多期叠加特征；三是岩浆热液活动继续表现为钾质花岗岩浆上升侵位。第三期变质变形作用发生在太古代晚期（18亿年），主要表现为局部韧性剪切作用、剪切带退变质作用、脆性变形和岩浆热液的强烈活动。矿区及其外围矿床类型多样，除已知块状硫化物铜、锌矿床和铜、镍、金多金属矿床外，近期又发现了韧性剪切带型金矿床和岩浆热液型金矿床。发现金矿床（点）百余处。2矿床地质特征2.1赋矿层位矿区出露地层主要为太古宙清原群红透山组，自上而下发育有“薄层互层带”、厚层角闪斜长片麻岩层、黑云斜长片麻岩（变粒岩）层、石榴直闪片麻岩层、巨厚角闪片麻岩层，构成一套比较完整的基性-中酸性火山岩沉积旋回。该沉积旋回由下至上还可划分为3个沉积亚旋回：即下部基性火山亚旋回、中部中酸性火山-火山沉积亚旋回和上部火山沉积-沉积亚旋回。下部亚旋回和上部亚旋回一般形成铜、锌矿化，而中部亚旋回往往形成铜锌矿床。2.2控矿构造矿床产于红透山倒转背斜核部，受倒转背斜和NEE向断裂带中与片理平行的层间裂隙控制。倒转背斜两翼由厚层黑云片麻岩组成，核部被“薄层互层带”占据。其北翼岩层走向近NE，倾向SSE，倾角70～85°；南翼岩层走向近EW，倾向南，倾角大约70°。背斜轴向NEE，轴面南倾，倾角80°左右，向西倾没。矿区发育NNE、NEE和NNW向3组高角度断裂带，其中NEE向断裂带是其主要控矿构造。该断裂带发育1组大致平行于倒转背斜轴向的高角度逆断层和1组大致平行于岩层层理的层间裂隙。此组裂隙走向NEE，S倾，倾角70～85°，局部地段随片理走向改变而变化，有些部位被辉绿岩、闪长玢岩、花岗斑岩脉充填，与铜、锌成矿关系极为密切，大多数铜锌矿体或矿化蚀变带均沿此组裂隙发育产出。2.3岩浆岩成矿作用矿区岩浆岩发育，岩性为英云闪长岩、钠长伟晶岩、橄榄（辉长）岩、玄武岩、辉绿岩、花岗闪长岩、花岗闪长斑岩、煌斑岩及奥长花岗岩等。英云闪长岩分布面积广泛（同位素年龄2800～2900Ma），绿岩地体呈孤岛状残留其内。钠长伟晶岩（同位素年龄2500～2300Ma）集中分布在矿体附近，具矿化现象。两期岩浆热液活动发生于早、中太古代区域褶皱变形时期，是铜、锌元素富集成矿的主要热源条件。2.4矿体形态特征矿区已探明铜、锌矿（化）体30余条，其中工业矿体8条。矿体赋存于向形构造西部倾竖褶皱枢纽内两层斜长角闪片麻岩环绕限定的部位。铜锌矿化带长度1500m，走向近EW，倾向S（E），倾角70～85°。矿体地表长度约550m，工程控制斜深大于1500m，向下呈继续延伸趋势。总体上，矿体在薄层互层带中呈似层状、扁豆状或不规则脉状产出，在倾竖褶皱枢纽部位呈矿柱状产出。剖面上，矿体在不同标高上以不同的产出形态与矿柱相连接，形态极其复杂：地表或浅部呈音叉状，中部呈工字形及飞鹰状，至-467m标高，矿体呈似层状或脉状，再下延呈梯状。矿体（柱）上部长轴呈NE方向，中部以下呈逆时针旋转，由NE向逐渐转至SN向和NW向，矿体形态亦从上部厚大长条状转变为中部哑铃状、筒状及扁豆状。2.5矿石矿物、矿物组合、有用组份、金属元素分带特征    矿石矿物：金属矿物有黄铁矿（65%～80%）、磁黄铁矿（20%～30%）、闪锌矿（5%～10%）、黄铜矿（0%～10%）。其次有少量方铅矿、方黄铜矿、银金矿，罕见辉钼矿。脉石矿物有石英、斜长石、黑云母、直闪石、锌尖晶石、石榴子石、矽线石、蓝晶石、十字石、452010Vo1.5No.32010第5卷第3期堇青石等。矿物组合：黄铜矿-闪锌矿组合,黄铁矿-磁黄铁矿-黄铜矿组合,黄铁矿-磁黄铁矿组合,黄铁矿-石英-方解石组合。还可见后期细脉状黄铜矿或细脉状黄铁矿穿插铜锌矿体的现象。有用组份：Cu、Zn、S。平均品位：Cu 1.70%～1.80%，Zn 2.30%～2.50%，S 20%～22%。伴生组分有Au、Ag、Gd、In、Te、Ga、Ge、Se、Co、Bi、Mo、Ni、As等，其中Au、Ag、Ge、Se、In、Co可以综合回收。Au、Ag主要赋存于黄铜矿中；Ge、In主要赋存于闪锌矿中，其次赋存于黄铜矿中；Co主要赋存于黄铁矿中；Se几乎赋存于所有金属硫化物中。金属元素分带特征：根据不同矿段金属元素含量对比分析结果，由浅入深铜、锌主成矿元素及其它金属元素含量变化微弱，未发现金属元素地球化学分带现象，铜锌元素丰度稳定，预示着矿体下延深度较大。2.6矿石结构构造矿石结构：矿石中变质变形组（结）构极为发育，主要有变斑状结构、中粗粒花岗变晶结构、变嵌晶结构、退火结构、固熔体分离结构、边缘溶蚀结构、碎裂结构、磁黄铁矿退火双晶结构等。 矿石构造：粗粒致密块状为主，其次为浸染状和条带状。致密块状矿石分布于铜锌矿柱及各类矿体中；浸染状矿石分布于矿体上部及边部或矿体尖灭部位；条带状矿石分布于块状矿体的上下盘围岩中。在矿体的某些部位，还可见黄铜矿或闪锌矿呈流纹状分布，形成流动构造。2.7围岩蚀变相对而言，红透山铜锌矿床近矿围岩蚀变强度较弱，一般宽1～10m，矿柱部位可达20m。围岩蚀变种类有：透闪石化、硅化、绢云母化、绿泥石化、金云母化、碳酸盐化以及黑云母退色化等。按照蚀变矿物组合特征，由矿体向外可大致划分出3条蚀变带：透闪石化、硅化带；硅化、绢云母化、黑云母退色化带；绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化带。2.8主要成矿期按照成矿前后构造-岩浆活动的先后次序，可划分出5个成矿期：第一期：矿化前断裂-岩浆活动期。此期首先形成北东东及北北东向两组高角度逆断层，拉开内生成矿作用的序幕；随后发生以橄榄辉长岩侵位为特点的早期岩浆热液活动。第二期：主矿化活动期。此期构造岩浆活动减弱，进入相对平静时期，成矿断裂和赋矿层间裂隙张开，构造应力处于松驰状态，矿液运移通道和赋矿构造空间发育形成，铜、锌成矿物质从母岩中分异吸出并沿通道上升运移至适宜的场所沉淀成矿。第三期：断裂-岩墙-矿化活动期。与主矿化活动期相比，此期断裂活动略有增强，其主要特点表现为重复早期构造运动系统，并伴随有小规模的辉绿玢岩及煌斑岩脉侵入。随后构造活动逐渐减弱，层间裂隙重新张开，遂发生成矿晚期硫化物阶段和碳酸盐岩阶段的矿化活动。第四期：矿化后断裂-岩浆活动期。此期构造-岩浆活动再度增强，主要表现为NEE向高角度逆断层重新复活和闪长玢岩及花岗斑岩侵位。第五期：断裂构造活动余动期。此期属于成矿晚期，其表现是以微弱的断裂构造活动结束了内生成矿过程。2.9矿床成因关于红透山铜锌矿床成因，争论由来已久，学术观点颇多。60年代曾出现“超变质热液矿床”说（寒光）、“岩浆期后热液”说（胡安国）和“混合岩化热液”说（江克一）；70年代初期出现“火山-沉积-变质”说（施林道），中晚期出现“火山喷气-沉积变质-混合岩化热液改造”说（有色地研所等）；80年代出现“火山块状硫化物矿床”说；90年代出现“与花岗-绿岩带有关的火山块状硫化物铜锌（金）矿床”说。现代学术观点认为：红透山铜锌矿床属于沉积变质变形和岩浆热液叠加改造的多因复成矿床。其基本依据是：①矿区南部巨厚层基性火山岩之上，出露1层由富镁铁泥灰质火山沉积-沉积变质而成的“直闪石层”，说明矿床产出的地质环境绝非火山口地区；②含矿岩系中见有硅质泥质“结核”及长石砂岩，说明矿区具有某种浊流沉积和岛弧-海沟环境特征；③矿床向形构造两翼对称分布，原始矿体严格受层位控制；④层状和似层状矿体遭受了后期变质变形作用及岩浆热液活动的强烈改造，出现流失、变厚、分枝、复合、贴接、穿层注入现象，因而形成形态复杂的铜锌矿体。杨东晓等：辽宁省红透山铜锌矿床地质特征及外围找矿潜力分析46分析研究2010Vo1.5No.32010第5卷第3期3矿区外围找矿潜力分析3.1矿区外围区域地质构造理论研究工作取得重大进展几十年来，全国许多地质科研院、所围绕红透山矿区铜、锌、金矿床成因问题，曾经对矿区及其外围地质成矿环境进行过长期系统的理论研究和野外调查工作。近期区域地质构造研究成果认为，浑北花岗-绿岩区与吉林省夹皮沟金矿矿集区原属同一地质体，在中生代被浑河-辉发河断裂左行错开，其水平错距约150km。基于这一新的理论认识，夹皮沟地区应该具备寻找大中型铜矿床的地质成矿条件，而红透山外围显然应该存在寻找大型独立金矿床及伴生金、铜矿床的地质成矿条件。就区域地质成矿背景来说，多数学者红透山地区具有极其有利的铜、锌、金找矿条件 。但是，自从1958年发现红透山大型铜矿后，省内多家地勘单位虽然先后在红透山地区投入了大量的找矿工作，发现并探明的小型金、铜矿床（点）可谓星罗棋布，然而却一直未能找到中大型金、铜矿床。长期以来，此种找矿现象始终是一个难解和未解的迷团。当前，红透山地区的地质找矿工作应该以新的区域地质构造理论为指导，在综合研究区域地质、物化探找矿信息的基础上，及时转变找矿思路，以新的技术路线和新的找矿方法，在红透山矿区及其外围开展新一轮找矿勘查，力争在金、铜找矿上取得突破性进展。3.2特定的地质成矿背景为铜金矿床产出奠定了物质基础红透山铜锌矿床产于浑北花岗-绿岩区，属于火山岛弧环境下太古宙海底火山喷发块状硫化物矿床。浑北花岗-绿岩区由太古代变质杂岩系组