1.矿区地质特征
多宝山铜矿床位于中亚-兴蒙造山带北东段,大兴安岭隆起带与松辽沉降带的衔接部位,兴安褶皱带东北部,成矿区带属于中亚-蒙古斑岩铜矿带东部的多宝山铜钼金成矿带(刘军等,2010;朱训等,1999)。多宝山铜钼金成矿带呈北西向展布,多宝山铜(钼)矿是区内最大的铜矿床,除此之外,还发育有铜山大型斑岩型铜钼矿、争光大型岩金矿及小多宝山、孤山、鸡冠山、榛子山等一批中小型铜钼钨金矿床(图3-1)。
图3-1 多宝山斑岩铜矿区域地质图
(据刘军等,2010)
1—白垩系九峰山组;2—泥盆系霍龙门组、泥鳅河组;3—志留系八十里小河组、黄花沟组;4—上奥陶统爱辉组、裸河组;5—中奥陶统多宝山组、铜山组;6—燕山期花岗岩类;7—华力西期花岗岩类;8—加里东期花岗岩类;9—地质界线;10—断层;11—大型矿床;12—小型矿床/矿点
2.矿体特征
多宝山铜(钼)矿为斑岩型铜矿床,矿体产在海西期片理化的花岗闪长斑岩内,矿床所赋存矿体数量较多,形态复杂,呈雁行排列(图3-2)。斑岩体的围岩蚀变发育在空间上呈环带状,蚀变中心为硅化斑岩,向外依次发育钾长石化带、黑云母化带、绢云母化带和青磐岩化带,矿体主要分布在绢云母化带和黑云母化带中,多数矿体呈透镜状和条带状沿北西向片理化带分布,矿体长上千米,宽数十米至数百米,最大的X号矿体控制延深达1000km。
经野外观察,结合镜下鉴定,矿石主要结构有自形—半自形—他形粒状结构,以细粒为主,中粗粒次之,其他包括斑状结构、交代结构、变晶结构和压碎结构等;矿石构造以浸染状、细脉状为主,可见块状、条带状和角砾状构造;主要的金属矿物为黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿、黄铁矿、辉钼矿等,脉石矿物含量约为90%,以石英、绢云母、蛇纹石、绿泥石和碳酸盐为主,其次为绿帘石、黑云母、钾长石、钠长石等。
3.成因模式
多宝山铜矿床为我国北方重要的斑岩型铜矿床,成矿与花岗闪长斑岩具有密切的成因联系,同时受到构造和区域地层的影响。在岩体控矿方面,花岗闪长岩和花岗斑岩体的侵位显著,经过多期次的热液活动叠加,矿化与蚀变规模较大,斑岩体上盘的铜矿体规模、品位都要优于下盘的已知矿体,如果在花岗闪长岩内有后期的斑岩侵入,则对成矿更为有利(赵元艺等,2011;刘军等,2010;王喜臣等,2007;武广等,2009)。
在构造控矿方面,矿体分布与北西向弧形片理化构造带关系非常密切,北西向弧形构造带、强片理化带叠加在区域含铜矿化带上时常常富集成矿体(图3-3)(王喜臣等,2007)。空间上,矿体环绕斑岩体分布,赋存于内、外接触带,主矿体产于外接触带,向下延伸于岩体内部,厚大矿段多距顶部地层较近,即近内接触带。
图3-2 多宝山斑岩铜矿床地质简图
(据刘军等,2010)
1—多宝山组;2—铜山组;3—英云闪长岩;4—石英闪长岩体;5—花岗闪长斑岩;6—花岗闪长岩;7—断裂;8—岩性界线;9—铜矿体;10—矿带编号
在地层控矿方面,矿田内已知矿床出露的地层主要为奥陶系和志留系。主要赋矿地层为中奥陶统多宝山组,它是一套由安山岩和中酸性凝灰岩组成的火山岩系(赵元艺等,2011)。多宝山组平均含铜质量分数为130×10-6,明显高于矿田内其他地层的含铜量,是矿田成矿物质的主要来源。
4.矿床系列标本简述
2012年,对多宝山斑岩铜矿的地质特征及成矿背景进行深入研究后,结合矿区露天矿床剥离的特点,在矿区主采坑内测制了两条剖面,共采集标本18块(表3-1)。其中剖面一位于305勘探线附近,剖面起点位于主采坑的西侧,长度为718.2m,采集标本11块,岩性为青磐岩化安山岩、黄铁矿化花岗岩、绿泥石化花岗闪长岩、绿泥石化片理化安山岩、蚀变花岗岩、蚀变花岗闪长岩、黄铁矿黄铜矿石、辉石安山岩、黄铁矿化黄铜矿化花岗闪长岩、二云母花岗岩和黑云母钾长花岗岩;剖面二位于307勘探线附近,剖面起点位于主采坑内,长度为447.1m,采集标本7块,岩性为含黄铜矿辉钼矿石、绿泥石化钾长花岗岩、粉砂质凝灰岩、绿泥石化绿帘石化安山岩和孔雀石化硅化花岗闪长岩。矿石与岩石之间没有截然的界线,以化学分析结果圈定。本次标本采集均在剖面上进行,对矿体和围岩均采集了标本,较全面地覆盖了多宝山斑岩铜矿的围岩、矿体及蚀变等岩石类型。
图3-3 多宝山矿床热液活动模式
(据赵元艺等,1995)
1—中奥陶统铜山组;2—中奥陶统多宝山组;3—上奥陶统;4—强硅化;5—钾化;6—绿泥石化;7—青盤岩化;8—绿泥石绢云母化;9—青盤岩化绢云母化;10—绢云母化;11—花岗闪长斑岩;12—花岗闪长岩;13—铜平均含量;14—热液流动方向
表3-1 多宝山斑岩铜矿采集标本
注:表中Cu1-B代表多宝山铜矿标本,Cu1-b代表该标本薄片编号,Cu1-g代表该标本光片编号。
5.图版
(1)标本照片及其特征描述
Cu1-B01
青磐岩化安山岩。岩石呈灰绿色,斑状结构,块状构造。斑晶为斜长石和角闪石,呈半自形—他形,长柱状。斜长石,部分绿帘石化,粒径0.5~3m m,含量15%~20%。角闪石,黑色,部分绿泥石化,含量3%~5%。基质为隐晶质,灰绿色,含量约80%。主要蚀变矿物为绿帘石和绿泥石,绿帘石交代长石,绿泥石主要交代角闪石。偶见碳酸盐化方解石颗粒,滴稀盐酸起泡
中国典型矿床系列标本及光薄片图册.钨钼铜矿
Cu1-B02
黄铁矿化花岗岩。岩石呈浅灰白色,中细粒结构,块状构造。主要矿物成分为长石和石英,半自形—他形。长石,白—乳白色,粒径1~5mm,含量约65%。石英,无色透明,油脂光泽,粒径1~2mm,含量约30%。金属矿物主要为黄铁矿,半自形—他形细粒结构,黄—黄白色,金属光泽,偶见他形微细粒黄铜矿化,含量2%~3%。可见石英细脉和方解石细脉。石英细脉多伴有金属硫化物;方解石脉不含矿,切穿石英细脉
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Cu1-B03
绿泥石化花岗闪长岩。岩石呈浅灰—浅肉红色,中粒结构,块状构造。主要矿物成分为钾长石、斜长石和石英。钾长石,肉红色,自形—半自形粒状结构,粒径3~5mm,含量约30%。斜长石,白—乳白色,半自形,长柱状,粒径3~4mm,含量25%~30%。石英,无色透明,半自形—他形粒状结构,粒径1~3mm,含量约30%。暗色矿物主要为黑云母和角闪石,多蚀变为深绿色绿泥石,含量约10%。岩石裂隙面上可见星点状分布的黄铁矿化和微弱黄铜矿化
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Cu1-B04
绿泥石化片理化安山岩。岩石呈灰绿色,隐晶质结构,片理化构造。全岩结构较均一,主要矿物成分可见有绿泥石和斜长石。矿物颗粒细小,肉眼较难辨别矿物种类及含量。绿泥石沿片理分布,呈微弱片理化构造
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Cu1-B05
蚀变花岗岩。岩石呈浅灰绿色,中细粒花岗结构,块状构造。主要矿物成分为钾长石、斜长石、石英。钾长石,肉红色,半自形—他形,长柱状,含量约30%。斜长石,白—乳白色,半透明,半自形—他形粒状结构,含量25%~30%,部分蚀变为绿帘石。石英,无色透明,半自形—他形,浑圆粒状,粒径1~3mm,含量约30%。硅化石英细脉中不均匀分布有黄铁矿化
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Cu1-B06
蚀变花岗闪长岩。岩石呈灰绿色,中粒花岗结构,块状构造。主要矿物成分为斜长石、钾长石、石英。斜长石,白色乳白色,半自形—他形,粒状,含量约40%,粒径3~6mm,部分被绿帘石交代。钾长石,浅肉红色,半自形—他形,粒径2~4mm,含量约10%。石英,无色透明,浑圆粒状,粒径1~2mm,含量约30%。暗色矿物为角闪石和黑云母,但多已蚀变成绿泥石,含量15%~20%。岩石中发育微细裂隙,沿裂隙充填有黄铜矿化,伴生有黄铁矿化,含量1%~2%
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Cu1-B07
黄铁矿黄铜矿石。矿石呈灰绿色—灰色,半自形—他形粒状结构,浸染状—细脉浸染状构造。矿石主体岩性为绿泥石化弱片理化安山岩。矿石矿物为黄铜矿,亮黄色,金属光泽,微细他形粒状,细脉浸染状分布,含量3%~4%。另见少量黄铁矿,黄—黄白色,微细他形粒状结构,浸染状—细脉浸染状分布,含量1%~2%。黄铜矿化、黄铁矿化与方解石脉密切共生
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Cu1-B08
辉石安山岩。岩石呈灰黑色,斑状结构,块状构造。斑晶矿物成分有两种斜长石和辉石、角闪石。斜长石,白色浅绿色,长柱状,含量10%~20%,明显绿帘石化。辉石,黑褐色,粒状,粒径2~5mm,长者可达10mm。角闪石,黑色,针状。基质为细粒隐晶质,矿物颗粒细小,肉眼难以分辨。岩石解理面上发育黄铜矿化和黄铁矿化,呈微细粒结构,含量1%~2%
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Cu1-B09
黄铁矿化黄铜矿化花岗闪长岩。岩石呈灰色,中细粒花岗结构,角砾状构造。主要矿物成分为长石、石英。长石,白—乳白色,半透明,半自形—他形粒状结构,粒径1~3mm,含量约40%。石英,无色透明,浑圆粒状,粒径1~2mm,含量约30%。暗色矿物主要为黑云母和角闪石,他形粒状,含量10%~15%。岩石中可见安山岩捕虏体(角砾),灰—灰黑色,棱角状、不规则状,大小2cm×(5~8)cm。发育星散状微细粒的黄铁矿和黄铜矿,不进入安山岩角砾中
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Cu1-B10
二云母花岗岩。岩石呈浅灰白色,中细粒花岗结构,块状构造。主要矿物成分为斜长石、石英,次为钾长石和云母。斜长石,白—乳白色,半透明,自形—半自形,粒状结构,粒径2~4mm,含量约60%。石英,无色透明,油脂光泽,他形粒状结构,粒径1~2mm,含量约20%。钾长石,肉红色,自形—半自形粒状结构,粒径1~3mm,含量约5%。黑云母,黑—褐黑色,片状,半自形,含量约10%,片径2~4mm。白云母,白色,玻璃光泽—丝绢光泽,片状,片径2~5mm,最大可见5mm×10mm
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Cu1-B11
黑云母钾长花岗岩。岩石呈浅肉红色,中粒花岗结构,块状构造。主要矿物成分为钾长石,其次为斜长石和石英。暗色矿物为黑云母。钾长石,肉红色,粒状,粒径3~5mm,含量约50%。斜长石,白—乳白色,他形粒状结构,粒径2~4mm,含量约5%。石英,无色透明,他形粒状结构,粒径1~3mm,含量约30%。黑云母,黑—褐黑色,片状,片径2~5mm,含量约15%
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Cu1-B12
含黄铜矿辉钼矿石。矿石呈浅灰绿色,半自形粒状结构,细脉浸染状构造。矿石矿物主要为辉铜矿,次为黄铜矿。辉铜矿,铅灰色,金属光泽,半自形—他形微细粒状,含量约5%。黄铜矿,亮黄色,金属光泽,他形微细粒结构,含量约1%。可见微量黄铁矿。脉石矿物主要为蛇纹石和少量方解石,含量>90%。蛇纹石,浅灰绿色,蜡脂光泽,硬度低于小刀
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Cu1-B13
绿泥石化钾长花岗岩。岩石呈灰绿—浅肉红色,中—细粒花岗结构,块状构造。主要矿物成分为钾长石、石英和斜长石。钾长石,肉红色,半自形—他形粒状结构,粒径2~5mm,含量约50%。石英,无色透明,他形粒状,粒径1~2mm,条带状,条带中发育黄铜矿化,含量约20%。斜长石,白—浅灰白色,半自形—他形粒状,粒径2~4mm,含量约10%。暗色矿物主要为黑云母,多已绿泥石化,含量约10%
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Cu1-B14
粉砂质凝灰岩。岩石呈灰绿色,凝灰质结构,块状构造。主要成分为细粉砂-火山灰。岩石中发育细小方解石脉和绿泥石细脉。绿泥石脉中发育黄铁矿化和黄铜矿化,并见有微细粒状辉钼矿化
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Cu1-B15
绿泥石化绿帘石化安山岩。岩石呈灰绿色,斑状结构,块状构造。斑晶成分主要为长石、辉石和角闪石。长石,含量25%~30%。浅灰绿色,半自形—他形粒状,粒径2~4mm,发生绿帘石化。辉石和角闪石均已绿泥石化。基质为隐晶质。岩石中发育石英绿帘石脉,脉中发育有黄铁矿化、黄铜矿化细脉,呈细脉浸染状分布,含量2%~3%。偶见细粒辉钼矿小团窝
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Cu1-B16
黄铁矿化黄铜矿化蚀变岩。岩石呈灰绿色,中细粒变晶结构,块状构造。标本部分为花岗岩成分(石英、长石、黑云母),部分蚀变为安山岩成分(辉石、角闪石、斜长石),斑状结构。角闪石、辉石均已绿泥石化,斜长石绿帘石化。基质成分为安山岩,隐晶质。岩石中发育硅化石英脉和碳酸盐化方解石细脉。金属矿物主要为黄铁矿,黄—黄白色,半自形—他形微细粒结构,浸染状分布,含量约8%,伴生有少量他形微细粒黄铜矿
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Cu1-B17
孔雀石化硅化花岗闪长岩。岩石呈灰色,不等粒结构,块状构造。主要矿物成分有长石和石英,次为角闪石和黑云母。金属矿物为黄铁矿,蚀变矿物为绿泥石,次生矿物为孔雀石和褐铁矿。长石,白—灰白色,半自形粒状结构,粒径2~4mm,含量约40%。石英,无色透明,他形粒状结构,油脂光泽,大小2mm,含量约30%。角闪石和黑云母颗粒细小,多已蚀变为绿泥石,呈丝状、细脉状充填于石英与斜长石矿物晶粒间,含量约10%。黄铁矿,黄—黄白色,自形—他形粒状结构,粒径2~3mm,最大可见4mm,氧化后为褐铁矿,含量约5%。孔雀石,翠绿色,放射状、细脉浸染状,含量约10%。标本已达工业品位要求
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Cu1-B18
孔雀石化硅化花岗闪长岩。岩石呈灰色,不等粒结构,块状构造。主要矿物成分有长石和石英,次为角闪石和黑云母。金属矿物为黄铁矿,蚀变矿物为绿泥石,次生矿物为孔雀石和褐铁矿
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(2)标本镜下鉴定照片及特征描述
Cu1-b01
灰绿色安山岩。斑状结构,块状构造。主要矿物成分为斜长石(Pl,约70%)、绿泥石(Chl,约20%,主要由角闪石蚀变所致)和少量石英。斑晶为斜长石,呈长柱状,部分为绿帘石交代,粒径约0.5~1mm。角闪石,斑晶呈板片状,主要蚀变成绿泥石,粒径0.5~1mm,基质为隐晶质。斜长石,发育聚片双晶。绿泥石,单斜晶系,具弱多色性,Ⅰ级灰白干涉色,具“柏林蓝”或“铁锈色”异常干涉色,呈平行或近平行消光
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Cu1-b05
细粒花岗闪长岩。细粒花岗结构,片状构造。主要矿物成分为绢云母(Se,约40%)、石英(Qz,约30%)和斜长石(Pl,约15%)。斑晶为斜长石,斜长石发生强烈的绢云母化作用,矿物均已定向拉长,由于蚀变较强,矿物边界模糊
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Cu1-b06
绿泥石化中粒花岗闪长岩。中粒花岗结构,块状构造。主要矿物成分为绿泥石(Chl,约40%)、长石(Pl+Kfs,约30%)、石英(Qz,约15%)、绢云母(Se,约5%)和绿帘石(Ep,约5%)。斑晶为斜长石和钾长石,颗粒粒径0.2~0.5mm,发生明显的绢云母化、绿泥石化和绿帘石化交代作用。石英,呈他形粒状,粒径约0.2mm。绿泥石,具“柏林蓝”或“铁锈色”异常干涉色。绿帘石,多色性明显,正高—正极高突起
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Cu1-b07
绿泥石化中粒花岗闪长岩。中粒花岗结构,块状构造。主要矿物成分为斜长石(Pl,约50%)、绿泥石(Chl,约25%)、石英(Qz,约15%)和单斜辉石(Cpx,约5%)。斑晶为斜长石,颗粒粒径0.5~1mm。石英,他形粒状,粒径约0.1mm。单斜辉石,无多色性,干涉色较高,短柱状,正高突起,有两组近直角的裂纹,消光角为30º(<40º)
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Cu1-b12
碳酸盐化花岗闪长岩。中粒花岗结构,块状构造。主要矿物成分为斜长石(Pl,约50%)、石英(Qz,约30%)和方解石(Cal,约15%)。斜长石,呈长柱状,颗粒粒径0.5~1mm。石英,他形粒状,粒径0.2~0.5mm。方解石胶结生长在石英与长石之间
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Cu1-b13
辉长岩。辉长结构,块状构造。主要矿物成分为斜长石(Pl,约50%)、斜方辉石(Opx,约40%)。辉石与斜长石的自形程度相近,均呈现半自形—他形粒状,辉石颗粒粒径约1mm,斜长石粒径约1mm。斜方辉石,短柱状,两组解理,正高突起,糙面显著,平行消光与对称消光
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Cu1-b15
绿帘石岩。斑状结构,块状构造。主要矿物成分为绿帘石(Ep,约65%)和方解石(Cal,约30%)。斑晶为绿帘石,原矿物为斜长石,后期被交代为绿帘石,仍保留了斜长石的晶形,颗粒粒径0.5~2mm。方解石粒径约0.5m m。绿帘石,单斜晶系,多色性明显,正高—正极高突起,干涉色Ⅱ级蓝
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Cu1-b16
构造角砾岩。角砾状结构,块状构造。主要矿物成分为斜长石(Pl,约20%)、绢云母(Se,约60%)和少量石英(Qz)。角砾为花岗闪长岩、安山岩等,大小不一,呈棱角状—次圆状,岩溶胶结,基质为隐晶质,长石发生了绢云母化和绿泥石化作用
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Cu1-b18
中粒黑云母花岗闪长岩。斑状结构,块状构造。主要矿物成分为斜长石(Pl,约50%)、石英(Qz,约30%)、黑云母(Bt,约10%)和绿泥石(Chl,约5%)。斑晶为斜长石,呈板状,粒径1~2mm。石英,他形,粒径约0.1mm,基质为隐晶质
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Cu1-g15
主要金属矿物为黄铜矿、磁铁矿及赤铁矿,少量褐铁矿及铜蓝等。黄铜矿(Ccp)含量约4%,呈他形粒状结构,沿磁铁矿颗粒裂隙交代呈尖角状结构,被晚期铜蓝沿边缘及裂隙交代呈镶边结构,粒径0.002~2.0mm。磁铁矿(Mag)含量约1%,呈半自形—他形粒状结构,粒径0.001~0.2mm。赤铁矿(Hem)少量,沿磁铁矿颗粒边缘及裂隙交代呈尖角状结构。褐铁矿(Lm)少量,沿黄铜矿颗粒裂隙交代呈脉状—网脉状结构。偶见铜蓝(Cv)呈不规则粒状结构沿黄铜矿颗粒边缘交代分布
矿物生成顺序:磁铁矿→赤铁矿→黄铜矿→铜蓝-褐铁矿
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Cu1-g16
主要金属矿物为黄铜矿、黄铁矿,少量闪锌矿等。黄铁矿(Py)含量约10%,呈自形—半自形粒状结构,黄铜矿、磁黄铁矿及闪锌矿沿其裂隙及边缘交代,局部交代强烈呈骸晶结构,颗粒粒径0.01~0.6mm。黄铜矿(Ccp)含量约5%,呈他形粒状结构,沿黄铁矿颗粒裂隙及边缘交代呈尖角状结构或细脉状结构,粒径0.002~0.2mm。闪锌矿(Sp)少量,呈不规则粒状结构分布,沿黄铁矿颗粒边缘及裂隙交代呈尖角状结构,与黄铜矿呈共结边结构共生,粒径0.01~0.03mm。偶见磁黄铁矿(Po),呈不规则粒状与黄铜矿共生,粒径约0.02mm
矿物生成顺序:黄铁矿→黄铜矿-闪锌矿-磁黄铁矿
中国典型矿床系列标本及光薄片图册.钨钼铜矿