德兴斑岩型铜矿田位于江西省德兴县,地处扬子地块江南隆起东缘,由朱砂红、铜厂、富家坞3个矿床组成。该矿田累计探明铜矿储量844.7万吨、钼矿储量30.3万吨、硫铁矿12.7亿吨。
区域地层主要出露前震旦系双桥山群(原九岭群)浅变质岩,自下而上可分为3个组:即板桥组千枚岩、变质粉砂岩、粉砂质板岩及变质砂岩,九都组凝灰质板岩和凝灰质千枚岩,诸家组变质沉凝灰岩夹凝灰质板岩、千枚状板岩及千枚岩。区域性的赣东北深大断裂具有长期性活动与继承性发展的特点,是重要的控岩控矿构造,该断裂上盘旁侧(北西侧)的次级北东向、北北东向及北西向断裂是有利的配岩配矿构造。区域岩浆活动在元古宙明显、古生代较弱、中生代强烈。含矿斑岩为花岗闪长斑岩复式岩体,其全岩K-Ar法年龄为166~161Ma(佚名,1975;转引自南京大学等,1977)、Rb-Sr法年龄为172~169Ma(矿床地质研究所,1977;转引自葛朝华等,1994;朱训等,1983),属燕山早期产物。
矿田范围内主要出露九都组地层,是含矿斑岩和铜(钼、硫)矿的主要围岩。3个花岗闪长斑岩体沿北西西方向侧列分布,严格受构造控制。单个岩体的出露面积为0.06~0.73km2,均呈似筒状向北西侧伏,与围岩(九都组凝灰质板岩和凝灰质千枚岩)呈侵入接触关系,在深部可能与一较大的岩基相连。而斑岩体的内外接触带构造及裂隙构造则是有利的容矿构造。
朱砂红、铜厂、富家坞3个斑岩铜矿床具有基本相同的地质特征,因具体控矿条件的不同而略有差异。各矿床的主要铜(钼、硫)矿体均赋存于燕山早期花岗闪长斑岩体的浅侧部,沿接触带内外分布,其空间形态呈倾向北西的空心筒状,在水平切面上呈环状、半环状,在垂直剖面上呈马鞍状或“船形”(图2-14)。矿体长500~1500m,厚10~80m(朱砂红)或200~600m(铜厂、富家坞),延深>1200m。矿体倾向北西,倾角25°~60°。一般的,产于外接触带变质岩中的矿体规模较斑岩中的矿体大,且铜、钼品位较高;上接触带矿体主要产于外带、规模较大、含铜偏高,下接触带矿体主要产于内带、规模较小、含钼偏高。铜钼矿化富集中心与偏外接触带分布的断裂裂隙密集带大致吻合。
朱砂红含矿斑岩的主体隐伏于深部(-200m标高以下),浅部为枝桠众多的岩脉群,与之有关的深部主矿体(群)相应的呈透镜状、似层状产于斑岩的接触带;铜厂含矿斑岩的规模最大,赋存于斑岩上接触带的矿体规模大、厚度稳定、延深较长,而下接触带矿体规模较小、延深不大;富家坞含矿斑岩为典型的小岩株,其上、下接触带矿体呈等规模发育。朱砂红矿床有一半的储量,铜厂和富家坞矿床各有三分之二的储量产于外接触带围岩中。从矿田北西端的朱砂红矿床到南东端的富家坞矿床,矿体倾角由陡变缓、矿体形态由复杂变简单、矿石品位由贫变富、矿床剥蚀程度由浅变深。
图2-14 德兴斑岩铜矿田地质略图及剖面图
(据朱训等,1983)
1—侏罗系鹅湖岭组;2—前震旦系双桥山群浅变质岩;3—燕山晚期闪长玢岩;4—燕山早期花岗闪长斑岩;5、6—热液蚀变带;7—超基性岩;8—倾伏背斜;9—向斜;10—深断裂;11—断裂
矿石主要呈半自形—他形结晶粒状结构、包含结构、粒间及裂隙充填交代结构、交代残余结构以及固溶体分离结构、压碎结构,浸染状、细脉浸染状、细脉状以及团块状、条带状、角砾状构造。矿石的成因类型以原生硫化物矿石为主体,氧化矿石和混合矿石未能构成单独完整的矿体;其工业类型可分为浸染型、细脉型和细脉浸染型三种,朱砂红、铜厂矿床以细脉浸染型矿石为主,富家坞矿床则以浸染型矿石更为重要。
矿石的矿物成分已知达90种以上。金属矿物有50多种,但总含量不高(仅占4%~5%),以黄铁矿、黄铜矿为主,其次是辉钼矿、砷黝铜矿、斑铜矿及辉铜矿、孔雀石等。非金属矿物(脉石矿物)以石英、绢云母、水白云母、伊利石、绿泥石为主,其次是方解石、白云石、含铁白云石、石膏、硬石膏、绿帘石、钾长石等。矿石有用组分以铜为主,伴生钼、硫、金、银、铼等有益组分,可以综合利用。
围岩蚀变广泛而强烈,且具有多阶段性。蚀变类型主要有钾长石化、钠长石化、黑云母化、硅化、绢云母化、水白云母化、伊利石化、绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化、硫酸盐化等。蚀变分带性较好,面型蚀变分带主要受岩体及其接触带控制,以接触带为中心向外依次有硅化带→石英绢云母化带→绿泥石(绿帘石)水白云母化带→绿泥石(绿帘石)伊利石化带,碳酸盐化出现在矿床的浅部,硫酸盐化出现在矿床的深部。此外,尚见有局部的线型脉旁蚀变分带,如在一些含矿石英脉和金属硫化物脉的旁侧可见强烈的线型硅化带,向外过渡为面型的石英绢云母化带。
德兴斑岩铜矿的成矿作用与燕山期岩浆的分异演化与侵位成岩作用和混合含矿流体的对流活动密切相关,中元古界厚逾万米的富铜火山-类复理石沉积为斑岩铜矿的形成奠定了初步的物质基础,与赣东北深断裂相配套的北东、北北东、北西向断裂及其与近东西向泗洲庙复向斜之次级北东向褶皱的叠加复合为成岩成矿提供了有利空间。据朱训等(1983)研究,各矿床金属硫化物的δ34S值为-4.0‰~+3.1‰,平均+0.12‰,变化区间窄、绝对值小、频率图呈“塔式”分布,接近陨石硫的特点,推断硫源主要来自地壳深部或上地幔。矿石矿物和脉石矿物中含有多种类型的包裹体,在斑岩内部以气相及气液相包裹体为主,在斑岩与围岩接触带内外以含钾盐及石盐子矿物多相包裹体为主,在矿床边缘则多出现含液相CO2包裹体,矿物包裹体的总盐度为9‰~62‰,高盐度流体包裹体在空间上与工业矿体的分布范围大体一致。成岩阶段造岩矿物的δ18O为9.99‰,钾化阶段蚀变矿物的δ18O为6.53‰~10.18‰、石英-硫化物阶段δ18O为4.65‰~11.82‰、碳酸盐-硫化物阶段δ18O为0.94‰~4.57‰。表明成矿流体属富含碱质和矿质的高盐度流体,成矿早期主要来自岩浆水、主成矿期即有地下水及天水加入、成矿晚期则可能以地下水及天水为主。对169个均一温度数据和229个爆裂温度数据的统计分析显示,成岩成矿热流体温度为745~100℃,可分为临界—超临界阶段(745~425℃)、高—中温阶段(425~275℃)和中低温阶段(275~100℃),大量的金属硫化物主要是在350~180℃这一温度区间析出。矿床成矿压力经计算为90~1800 atm,其成矿深度相当于距地表2~3km以下的浅成环境(朱训等,1983)。
成矿过程可分为三个大的阶段:岩浆侵入-成岩晚期阶段主要发生接触热变质作用和自变质作用,形成环状角岩带、斑点状千枚岩带和轻度钾化及浸染状铜钼矿化;岩浆期后气液阶段为主成矿阶段,深部与岩浆同源的含矿流体主要沿斑岩与围岩接触带上升、并与渗入量逐渐增大的地下水及天水相遇生成混合流体,随着含矿流体物理化学条件的不断改变,大量的成矿物质先后从流体中沉淀晶出,形成工业铜钼矿体,又可分为硅酸盐-硫化物、石英-硫化物和碳酸盐-硫酸盐-硫化物三个亚阶段;表生成矿阶段仅使近地表矿体的铜品位略有提高,但未构成具有一定规模的次生富集铜矿体。