安徽省铜陵市凤凰山铜矿
凤凰山铜矿位于安徽省铜陵市,铜陵素有“铜都”之称,是中国最重要的有色金属基地之一。矿床赋存于新屋里岩体与三叠系灰岩间的接触带上,是铜陵矿集区内最典型的矽卡岩型铜矿床之一。
铜陵矿集区位于扬子地块与华北地块之间的下扬子印支期隆褶带东南部的贵池-马鞍山(印支期)隆起带中部,是一个相对独立的菱形地块。成矿区带归属安庆-铜陵-繁昌Cu-Fe-Pb-Zn-Au-Ag硫铁矿-明矾石成矿亚带。
1.矿区地质简述
(1)地层
矿区内出露地层为志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系以及第四系。三叠系出露于矿区中心部位,由下三叠统殷坑组、和龙山组、南陵湖组以及中三叠统东马鞍山组、月山组组成。其中和龙山组和南陵湖组是主要的含矿层位。和龙山组以灰岩、泥质岩和钙质页岩为主,南陵湖组由灰岩、角砾状灰岩、生物碎屑灰岩夹白云质灰岩和钙质页岩组成。
(2)构造
矿区构造复杂,印支—燕山期经历了多期次构造变形,由北东向、北西向、北北东向3组主要断裂组成,其中北西向断裂构造对矿床的局部富集起重要的控制作用。新屋里复式向斜与近东西向基底断裂的交汇部位控制着新屋里岩体的侵位和矿田的形成。
(3)岩浆岩
区内燕山期岩浆活动强烈,侵入岩多为岩株、岩墙状浅成侵入体。新屋里岩体是花岗质岩浆多次涌动侵入形成的复式岩体,受北东向褶皱构造及与其相伴的北东向、北北东向、北西向、北北西向断裂构造控制,出露面积近10km2,是铜陵矿集区出露面积最大的岩体。其主要岩性为石英二长闪长岩(岩体边部)和花岗闪长岩(岩体中部)。
2.矿床特征简述
(1)矿体特征
矿区内有主矿体4个,Ⅱ号矿体规模最大,均赋存于侵入岩与围岩接触带及其附近,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿体赋存于凤凰山岩体与南陵湖组灰岩接触带上,Ⅳ号矿体赋存于岩体与和龙山组灰岩接触带上并受接触带控制。主矿体长一般为300~1000m,厚为10~80m,倾斜延深200~600m。矿体与矽卡岩关系密切,并受断裂和接触带的复合控制,矿体主要呈似板状和不规则透镜状等形态产出。近南北向的扩容性构造具有多期次活动特征,形成角砾状矿石。次要矿体和小矿体多分布于主矿体近旁的大理岩、矽卡岩及侵入岩中。
(2)矿石类型及结构构造
按工业类型将凤凰山铜矿床矿石划分为7 种类型 :块状含铜磁铁矿、赤铁矿型,块状含铜菱铁矿型,角砾状矿石型,浸染状含铜石榴子石矽卡岩型,块状含铜黄铁矿型,浸染状含铜花岗闪长岩型,浸染状含铜大理岩型。含铜磁铁矿、赤铁矿型和含铜菱铁矿型是主要的矿石类型。不同矿化类型在空间上分界明显,并且与矿体展布方向一致。含铜磁铁矿、赤铁矿型矿石主要分布在矿体核部,在Ⅱ号矿体中出现分支复合现象。含铜菱铁矿型矿石围绕含铜磁铁矿、赤铁矿型矿石分布。黄铁矿型矿石在Ⅰ号矿体中分布于矿体边缘,在Ⅱ号矿体中出现在核部。其他类型矿石多产于矿体两侧。
标本名称 含铜磁铁矿矿石 编号 DB070 形成时代 燕山期
中国典型矿山大型矿石标本图册
标本表面为褐红色,具半自形粒状结构,块状构造。矿石矿物主要为黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿、赤铁矿、斑铜矿、辉铜矿等;脉石矿物主要有石英、方解石和石榴子石等。Cu品位为0.56%
成因类型 矽卡岩型 产地 安徽省铜陵市凤凰山铜矿
铜官山铜矿位于铜陵市西南2.5公里处。市内有汽车、火车和长江航运码头,可直通全国各地,交通十分方便。
铜官山铜矿由松树山、老庙基山、小铜官山、老山、宝山、白象山、罗家村和笔山等八个矿床组成。其中松树山、老庙基山、小铜官山、笔山矿床规模较大,探明铜储量占全区总储量的80%。自1950年起,铜官山铜矿对松树山、小铜官山、老山、宝山、笔山矿相继进行坑下开采,露采老庙基山矿,白象山、罗村两个矿尚未开采利用。
铜官山铜矿是一座老矿山,早已享有盛名,经过多年开采冶炼,特别是新中国成立以来不断扩大,矿业规模相当宏大;目前年处理矿石135万吨,年产粗铜6万吨,相当全国粗铜产量的1/8,年产电解铜3万吨,年产硫酸20万吨。是有名的“铜都”,也是全国六大产铜基地之一。
铜官山铜矿所处地质构造部位为铜官山倒转短轴背斜北西翼。背斜核部由中志留统坟头组、上志留统茅山组组成,两翼依次为泥盆系五通组,石炭系高骊山组、黄龙组、船山组,二叠系栖霞组、孤峰组、龙潭组、大隆组,三叠系殷坑组、龙山组、南陵湖组岩系。背斜北西翼有燕山期复式岩体,出露面积约1.5平方公里,呈椭圆形,主岩体为闪长岩类。矿床的形成与背斜构造的控矿屏蔽作用及有利的岩石地层,特别是与黄龙、船山、栖霞组的碳酸盐岩类以及石英闪长岩浆的侵入作用有关,是典型的接触交代式夕卡岩型铜(铁)矿床。
铜官山铜(铁)矿的发现年代久远,开发利用历史悠久。据史载,南朝(公元420—581年),就有“铜官山”之称,有炼铜场。唐代开元年间(公元713—741年),铜官山称“利国山”设铜官,监督开采铜矿。诗人李白曾形容当时冶铜盛况,称:“炉火照天地,红星乱紫烟”。宋置“利国监”,元置“梅根督”,清设“铜官督”。可见“铜官山”之称,与当时产铜、采铜、督冶铜关系密切,与“汉有善铜出丹阳”的汉镜铭文也很吻合。
由于铜官山铜矿发现极早,开发利用历史悠久,矿区古采坑、废矿堆、古炼渣遍布,因而引起了国内外地质界、采矿业的高度重视,为有识之士所瞩目并相继进入该区调查、勘测。其中较早的有:清同治八年(1869),德国人李希霍芬;清光绪三十一年(1905)英国人约翰凯派来的英国矿师麦奎;1915年北洋政府农商部矿业技正(工程师)张景明、章鸿钊及德国人梭尔格;1917年2月,农商部矿业顾问丁格兰(瑞典人);1923年国民政府商业部叶良辅、李捷;1930年实业部地质地调查所孟宪民;1931年,实业部地质调查所孙健初;1932年,前中央研究院地质研究所孟宪民、张更;1933年,实业部地质调查所谢家荣等,都对该区地质、矿产情况做过不同程度的调查研究。其中,工作较详并有资料或著述者为:张景明等对该区铁矿的认识,瑞典人丁格兰提出要注意该区铜矿的认识,叶良辅、李捷对该区石英闪长岩及其接触变质铁矿成因类型的研究,孟宪民对该区二叠系的研究,孙健初等测制的1∶2.5万地质图,孟宪民、张更测制的1∶2.5万地形地质图,以及谢家荣对该区铁矿质量和成因所作的论述等,对以后矿区地质调查和矿床勘查都起了一定的指导作用。由于当时北洋政府、国民政府的腐败,矿产资源勘查工作未进一步深入进行。
1938年,日寇侵华,铜陵沦陷,好端端一个矿业基地陷入日寇强盗之手,对铁矿资源肆意掠夺开采,采出矿石源源不断运回日本,经八幡钢铁所冶铁,发现含铜较高不合要求。与此同时,也派出一些人员进入矿区,先后有神山昌毅、楠木实隆、田烟武一郎、神山永寿、佐藤喜志雄、管原省及夏井一郎等,开展了地质、物探、钻探工作;在老庙基山施工的第4号钻孔深部发现了含铜铁矿和含铜硫铁矿,在第10号钻孔内见到了很富的铜矿体,据当时日寇内部资料介绍,日本人惊喜地叫道“铜官山复活了”。而后又转入对铜矿资源的掠夺性开采。至1945年日寇战败投降,日本华中矿业公司在老庙基山先后施工钻孔26个,工作量数千米,开掘平巷65米,运走矿石达数千万吨。日寇投降后,矿山遗留尚未运走的富铜矿石(铜品位在1.7%以上)还有1400多吨,一般品位的铜矿石达465吨,精铜矿为370吨。
1946年,华中矿业股份有限公司调查部皮特·普维斯和弗兰克·福渥德曾来该区进行铜矿调查,编写了《中国安徽省铜官山铜矿报告》。
1949年,新中国成立,铜官山铜矿回到了人民手中。在中国共产党和人民政府领导下,该区地质勘查进入一个新的历史阶段。同年9—11月华东军委工业部矿产测勘处分别派张兆瑾、刘宗琦及赵宗溥到铜官山等地进行铜矿调查,测制了1∶1000矿床地质图、1∶1万矿区地质图和1∶5万区域地质图,估算铜矿储量7—9万吨。
1950年6月25日,以张兆瑾为主,率领六名工人到铜官山,组建了铜陵铜官山铜矿测探队。同年,派殷维翰为该队队长,配备3台钻机,根据前人资料和日本人在老庙基山铁矿下见到的铜矿线索,在老庙基山进行钻探。8月间,施工钻孔见到了富铜矿体,至此拉开了铜官山地区铜矿勘查的序幕。至1952年共施工钻孔16个,试算老庙基山铜金属储量6万吨。
1952年5月9日,地质部组建三二一队,先后由郭文魁、滕野翔任队长,开始了该区铜矿资源的进一步勘查。当时的主要地质技术人员有郭宗山、沈永和、段承敬、李锡之、常印佛、朱安庆、陈庆宣、杨庆如、董南庭、刘广志、冯钟燕、朱康年、张善祯、方云波、马志恒等。同年7—9月,在铜官山矿区笔架山矿段进行槽、井探,填制1∶2500地质图;10月,在铜官山、宝山一带进行槽、井探,填制1∶2500地质图,同时开展电、磁法探矿和钻探工程。先后完成1∶2500矿床地质填图14.37平方公里、1∶1万矿区地质填图1808平方公里、1∶10万区域地质填图3705平方公里;并完成磁法、电法物探简测8.19平方公里、详测13.76平方公里、探槽15187.24立方米、浅井88.6米,1∶50坑道素描图3016米,施工钻孔96个,工作量为1.94万米。探明铜金属储量26万吨、伴生硫矿石储量1943万吨、共生铁矿石储量202万吨;并对白象山、宝山、老山和笔架山等矿床用稀疏钻孔控制。为适应矿山建设急需,于1953年底由郭文魁、郭宗山等完成了《安徽铜陵铜官山铜矿地质报告》(中间报告性质)。1954年上半年完成收尾工程,在郭宗山指导下,于同年7月由朱康年等编制了补充报告。
1954年10月,国家矿产储量委员会决议,要把两份报告合并成一份完整报告,并处理一些遗留问题,于是由常印佛等于1955年5月编制了《安徽铜陵铜官山铜矿地质勘探报告》。这份报告和上述中间报告是安徽省内第一份可供开采设计依据的详勘成果,经矿山开采证实,报告中所圈定的矿体形态、产状及矿石质量等,均与矿山开采的实际情况基本相符,受到矿山开采部门好评,为我国铜矿事业发展提供了可靠的地质资料。至此,铜官山铜矿勘探告一段落,三二一队转向江北地区和铜陵狮子山、凤凰山矿区,继续进行以铜为主的矿产综合普查。
铜官山铜矿勘查的主要经验是:①古地名、古采坑、古冶迹及古史料的记载,对提醒后人注意在该区找铜起了重要作用;②大量的地表铁帽显示了深部可能有较大规模工业矿体存在,需要进行深入勘查;③勘探初期总结的矿体在平面上呈“一层一圈”,剖面上沿接触带及有利层位作“桠枝状”分布,尤其是以五通石英砂岩为底板的有利层位和矿体可离开接触带而进入围岩的认识,对指导该矿床的正确勘探,很快做出评价起了决定作用;④地球物理探矿作为一种新的探矿手段在该区做了不少方法试验和效果应用工作,是国内较早开展地球物理探矿方法试验工作的基地之一,对指导该区寻找隐伏矿体起了重要作用;⑤为后来引入“层控”成矿概念,成为具有中国特色的典型层控夕卡岩矿床的产地,对扩大区内找矿思路也具指导意义。
自1957年开始,随着国家经济建设的蓬勃发展,对铜矿的需求量日益增加,为满足矿山生产需要,同年4月,冶金八一二队又开始在铜官山铜矿区进行普查找矿工作。到1958年共投入钻探工作量0.91万米、探槽2万立方米、井探2064米、1∶1万地质测绘10平方公里、1∶1000地质填图1.5平方公里,1959年2月由陈伯林等编写的《安徽省铜陵市铜官山矿地质报告》,包括老山、宝山、白象山、笔山等4个矿床。经安徽省冶金工业厅批准,获得铜金属储量5万吨,铁矿石储量433万吨,使该区铜累计储量达31万吨。对保证矿山扩大开采,延续矿山开采年限起了重要的保证作用。
1959年5月,杨华荣、姜同之等在该区普查时,发现笔山西侧罗家村地表有龙潭组和孤峰组,其构造方向也呈北东55°,推测其与岩体接触带有铜矿体存在;据此,1960年投入物探工作,圈定了0.03平方公里磁异常,经钻探验证,虽在与岩体接触带上未见工业矿体,但有3个钻孔在上二叠统大隆组的夕卡岩和夕卡岩化灰岩中见到了铜工业矿体。
老山铜矿床,1957年前地质部三二一队曾施工4个钻孔;1958年,冶金八一二队将老山矿床按第三勘探类型进行勘探,计算了铜储量。提交的《安徽省铜陵市铜官山铜矿地质报告》,经省储委审查,认为老山矿床应属第四类型,使原储量级别大大降低,勘探程度远不能满足矿山开采设计要求。铜陵有色金属公司指示所属地质勘探队(原八一二队)对该矿床补做工作,于1963年4月5日—1963年10月10日补了5个钻孔、7个浅井、2条探槽,并利用矿山坑道资料,由陈文雍、汤新民等编写了《铜官山矿区老山区地质勘探报告》,获得铜金属储量1.16万吨,铁矿石储量312万吨。
罗家村区,1960年冶金八一二队在验证磁异常时,有3个钻孔在大隆组夕卡岩和夕卡岩化灰岩中见到了铜矿体;为查清矿体延深和延展情况,1965年—1967年4月再次上钻,进行深部找矿,在青龙灰岩与龙潭组砂、页岩层间破碎带以下发现含铜夕卡岩。当时正值“文化大革命”,由杨华荣、姜同之、周瑾瑾等人编写并提交了《安徽省铜官山矿区罗家村区地质评价报告》。完成钻探工作量0.34万米,探槽3条、浅井31个,获得铜金属储量0.51万吨。这一新层位矿床的发现,对铜陵地区寻找同类矿床有很大意义。
1980—1984年,铜陵有色金属公司地质队,在笔山矿床东部开展深部找矿,使用钻探工作量4701米。1984年由江新民、杨奇等编写了《笔山东部深部矿体详查报告》,获得铜金属储量0.48万吨。1985年7月,由有色金属公司审查。
1978年—1990年6月,铜陵有色金属公司地质队,在松树山—老庙基山矿床深部开展寻找深部矿体,投入钻探工作量0.94万米。1990年6月由王建新、林景龙、杨奇、杨凤林等编写了《松树山矿段深部矿体普查评价报告》,获得铜金属储量1.9万吨、铁矿石储量84万吨。
1980年10月—1986年7月,铜陵有色金属公司地质队,在罗家村矿床深部进行找矿工作,投入钻探工作量0.70万米。1986年由周宗朴、汪智林、王建青等编写了《罗家村矿段深部矿体普查评价报告》,获得铜金属储量0.50万吨、铁矿石储量13万吨。1986年12月由有色金属公司审查批准。
70年代初,铜官山矿区铜矿保有储量不足10万吨,矿山生产只能维持4—5年,矿山告急。1975年5月省冶金工业厅召开有生产、勘探、科研等单位参加的找矿会议,决定加强矿区找矿,成立铜官山矿区找矿小组。八一二队集中5台钻机施工,见矿率很高,从而打开了老矿区找铜矿的新局面;1978年结束野外钻探施工,投入钻探工作量3.28万米,63个孔。1980年由高富信、阎树森、柴淑文、尹升吉等编写了《安徽省铜陵市铜官山铜矿床深部找矿评价地质报告》(包括松树山、老庙基山、宝山、白象山4个矿床),计算了储量。1983年省冶金地质勘探公司审查了该报告,提出修改意见。1984年6月由高富信、阎树森、张网度、肖海涛修改了上述评价地质报告,获得铜金属储量2.42万吨。
1957—1986年,八一二地质队在铜官山这样一个老矿区的深部,不断发现新的隐伏矿体,为延长铜官山铜矿的开采做出了贡献。
地质特征。位于安徽省池州地区铜山,行政属铜陵市管辖。铜山铜矿大地构造位置处在江南地轴和淮阳古陆之间的下扬子拗陷褶皱带,位于其中的铜陵-贵池断褶束贵池背向斜的西端。褶皱构造线整体呈北东向展布。矿区是在长江中下游铜铁硫金(多金属)成矿带中部地段,主要矿产有铜、铁、铅锌、金、硫、钼、钨、锑等,其中:中型铜矿床1处、中型金矿床1处;小型铜矿床4处、小型金矿床2处、小型铅锌矿床1处;矿点多处。
地球物理特征。矿区附近航磁异常由两部分组成,分别反映了小河王岩体和铜山花岗闪长斑岩体;西部磁异常呈近东西向,强度500nT;东部磁异常呈北东向,强度小于300nT。
含铜磁铁矿、含铜黄铁矿等块状金属矿体具有典型的低阻高极化率特征;花岗闪长斑岩高阻低极化率;沉积岩、变质岩亦高阻低极化率。
凤凰山铜矿是指以药园山铜(铁)矿为主,包括万迎山、虎形山、铁山头、清水塘、杉木岭、宝山陶、仙人冲等一批小型矿床(点)。其中药园山铜(铁)矿位于安徽省铜陵县新桥乡铁石宕村,铜陵市东偏南,直距约22公里,有公路直达,矿山建有专用铁路11公里至顺安火车站,与铜(陵)—沪铁路相接;西北距长江航运铜陵港约23公里,上至武汉、重庆,下至南京、上海,交通极为方便。
矿区所处构造部位为新屋里复向斜。向斜轴向与区域构造线方向基本一致,为北东50°。轴部为中、下三叠统,两翼依次出露二叠系、石炭系、泥盆系、志留系岩系。轴部有凤凰山花岗闪长岩岩体,侵入于中、下三叠统石灰岩中,接触带非常发育,形成广泛的大理岩化、硅化、夕卡岩化和一系列矿化点、矿点乃至矿床。向斜西北翼接触带为万迎山、虎形山、铁山头矿段;南翼接触带为清水塘、陶家、仙人冲矿(床)点。药园山矿床于1965年详勘完毕,为中型铜(铁)矿床;铁山头、仙人冲矿床于1970年勘探完毕,为小型铜矿床,均提交了一定的铜金属储量。
药园山铜(铁)矿床由83个矿体组成,其中主矿体4个,次要矿体3个。除Ⅱ、Ⅲ号矿体沿走向和深部尚未完全控制外,其余各矿体已基本圈定。4个主矿体均赋存于凤凰山花岗闪长岩与青龙灰岩接触带内或其附近。接触带走向近南北,长约1700米,倾角陡,一般70°—80°;矿体形状呈不规则透镜状和似板状。Ⅰ号矿体长约500米,沿倾斜250—350米,厚度10—15米;Ⅱ号矿体长约350米,沿倾斜400米以下尚未控制,厚度25—30米;Ⅲ号矿体长约320米,沿倾斜250—300米,厚度5—10米,Ⅳ号矿体长约985米,沿倾斜150—250米,厚度5—15米。
矿石类型分硫化矿石和氧化矿石两类。硫化矿石又可按工业类型分为铁铜矿石和铜矿石两类。矿石铜平均品位:Ⅰ号矿体为1.38%,Ⅱ号矿体为1.74%,Ⅲ号矿体为0.76%,Ⅳ号矿体为0.58%。矿石构造主要为浸染状、致密状和角砾状,次为条带状。矿石中伴生有益元素有硫、钼、钴、金、银等,均有综合开采和综合利用价值。
矿体分布在花岗闪长岩体与大理岩的接触带上,其形成与接触带有着密切的空间关系。岩体中含铜较高,矿液来源与侵入岩体有着成因上的联系,属接触式交代夕卡岩型矿床。
矿石经技术加工试验,铜的回收率大于80%,铁、硫、钼、金、银等均可综合回收。
本区接触带周围古掘迹、炼渣分布广泛,但古人采炼时间无确切文字资料记载。新中国成立后,据说1952年南京大学地质系师生组成的地质测量队曾经到过本区并发现本矿,但没有资料记载。
1953年,三二一队铜官山矿区外围普查分队的段承敬、朱安庆在填制顺安幅1∶5万地质图时发现了本矿区,提出了进一步工作意见;同年9月组成三二一队新屋里(即凤凰山)分队,由段承敬、冯钟燕开展普查工作,测制约9平方公里的1∶10万地质图以及万迎山—虎形山—药园山矿段1∶2000地质简图,同时布置了槽探工程揭露和地表露头取样、化验等。万迎山—虎形山—药园山矿段由赵文津率领物探人员进行了1∶2000的物探详查,至1953年底结束,认为本区有一定找矿远景,但因个别外国专家建议影响而中止工作。
1956年10月,地质部华东地质局扬子江普查大队(三七四队)的驻队苏联专家耶果罗夫根据1953年普查资料及野外踏勘,建议恢复本区普查工作,首先选定万迎山矿段为重点检查对象。1957年秋,三七四队并到三二一队,在耶果洛夫回国后,常印佛在清理资料过程中,发现早期在药园山露头用方格去取样的结果中有原生晕异常浓集,即重点开展药园山工作,不久该区工作移交三二一队。同年10月三二一队增加技术人员和施工力量,在进行万迎山矿段钻探的同时,开始对药园山、虎形山矿段检查,清理旧槽,进行地表矿体详细研究和钻孔验证等;至1957年底,证实万迎山矿体沿走向向南西可延至16线,沿倾斜可延深100米以上。药园山地表的铁帽实际上是由三条平行的铁帽带组成,其宽度和长度与前人估计颇有出入,确定为今后重点检查对象。
1958年,三二一队技术负责人常印佛对本区物探详查的工作成果进行综合研究后,认为药园山的物探异常与地表地质、矿体情况都比较好,即通知分队技术人员布置钻孔,施工结果,于1959年找到了药园山半隐伏的Ⅱ号主矿体,随后组织力量加速勘查,由普查转入详查,1961年开始勘探。勘探工作是在大队总工程师常印佛的领导和分队技术负责人陈克兴、地质组长吕开之的组织下进行的。1964年,常印佛援外后,地质科工程师周作祯代理主持队的技术业务工作,至1965年9月勘探完毕。同年10月在陈克兴、周作祯的组织和省地质局总工程师严坤元的指导下,由黎有训、董庆山、万文强、孙雄等20多人编写提交了《安徽省铜陵县凤凰山铜矿区药园山矿床储量报告》。投入钻探工作量5.34万米,机掘坑道1635米、采准坑道345米、浅井329米、探槽3829立方米。1965年12月27日,经安徽省矿产储量委员会审查批准了该报告。批准探明铜金属储量32.99万吨、铁铜矿石储量1155万吨、铁矿石储量29万吨、硫储量(纯硫量)120万吨、钼金属储量1165吨、钴金属储量4419吨、金储量14.35吨,银储量261.9吨。
报告提交后,铜陵有色金属公司凤凰山铜矿即设计开采,设计规模为日处理矿石6000吨,是铜陵地区继铜官山、狮子山矿区之后又一个新的铜(铁)矿资源基地,也是安徽省内铜(铁)矿资源的重要产地之一。
凤凰山矿区工业矿床(体)集中分布在岩体与围岩接触带部位,是典型接触交代夕卡岩型铜(铁)矿床,找矿标志明显。发现矿床(体)的主要依据有以下几点:①蚀变、矿化、铁帽、古采坑、古炼渣等直接找矿标志;②岩体与围岩接触带上有蚀变、矿化、铁帽存在部位;③岩体与围岩中出现物、化探异常部位;④围岩地层层间裂隙,纵、横断裂交叉部位及不同类型的矿化、蚀变线索等。
进一步找矿要在充分考虑接触带成矿的同时,逐步建立矿床成因类型系列化概念,注意岩体边缘内部俘虏体成矿,更不能忽视宝山陶矿点深部有岩体侵位形成接触交代甚至斑岩铜矿的可能。
三二一队在铜陵地区找矿勘探的40年中,数以千计的地质工作者为发展我国铜矿事业,建立铜陵有色金属工业基地,跋山涉水、呕心沥血,辛勤劳动,做出了突出成绩,为铜陵逐步发展成为一个新兴工业城市做出了巨大贡献。他们不断地总结找矿经验,通过实践、认识、再实践,运用新的成矿理论指导找矿,终于在铜陵地区的铜官山、狮子山、凤凰山,取得累计探明铜储量达220多万吨的丰硕成果。为此,三二一队于1980年和1991年分别荣获地质矿产部授予的“地质找矿重大贡献单位”、“全国地质勘查功勋单位”和1990年,省地矿局授予的省地矿局系统“最佳奉献单位”的光荣称号,为铜陵有色金属工业崛起和发展立下了丰功伟绩。目前,他们以更加成熟的找矿经验,更为丰富的实际资料,在建立本区成矿模式,确定找矿方向的同时,正加快步伐,以多找矿、找富矿的实干精神,为铜陵经济建设和国民经济发展做新的贡献。
狮子山铜矿(区),包括东西狮子山、老鸦岭、大团山和冬瓜山等一批大、中型隐伏(盲)矿床组成的矿床群,累计探明铜金属储量已逾150万吨,占铜陵地区铜储量的60%,是铜陵有色金属公司产铜的重要矿区之一。
矿区位于铜陵市东偏南直距7公里,属铜陵市狮子山区管辖。市区有火车站、长途汽车站和沿江铜陵港,市内公共汽车与狮子山相通,交通极为方便。
矿区所处地质构造部位为大通-顺安复向斜中次一级青山背斜东段的轴部和东南翼。狮子山和大团山矿床赋存在下三叠统以碳酸盐岩为主的岩层中,老鸦岭主矿体赋存在上二叠统大隆组底部岩层中,其中、上部的次要矿体向深部延伸,形成了主要成矿围岩自上二叠统至下三叠统的碳酸盐岩、碎屑岩及其不同岩性层间裂隙、地层分界面;同熔型钙碱性中酸性岩和区域东西向深断裂复合了北北东向、北东向、南北向、北西向多种构造,控制了岩浆和矿床(体)的就位,实质上狮子山铜矿成矿模式是以热液脉型、夕卡岩型、层控夕卡岩及斑岩型子模式组合的模式——“多位一体”(多层楼)模式。诸矿床的矿石类型较为相似,以含铜夕卡岩型和含铜硫化物型为主,含铜角砾岩在狮子山矿床中出现,含铜蛇纹石岩型和含铜硬石膏岩型在冬瓜山矿床中出现。矿石铜平均品位在1.01%—1.60%范围内。诸矿床的水文地质和工程地质条件较好。
狮子山铜矿床于1966年由铜陵有色金属公司狮子山铜矿建成投产以来,又开拓了老鸦岭铜矿床,大团山铜矿床1995年投产,冬瓜山铜矿床1993年提交勘探报告,现在北京有色设计总院正在进行设计,准备探采结合,以扩大矿山开拓规模。狮子山矿开采规模已由800—1000吨/日扩大到日产2000吨。本区已成为铜陵有色金属公司重要的原料基地,特别是改革开放以来,狮子山地区的乡镇企业像雨后春笋,采掘浅而富的铜矿,不仅支持了铜矿事业发展,而且为脱贫致富起了十分重要的作用。
矿区古采坑、老窿、废石堆和炼渣分布广泛,自包村后山到沙子堡一线最为密集,炼渣大量堆积于大铜塘、冬瓜山等地,表明采、冶历史悠久,盛况非凡,但始于何时,无确切记载。据铜陵县志记载:“狮子山原名铜精山,……齐梁时置冶炼铜于此”,传闻,矿区东侧的木鱼山曾掘出古冰铜,考古定为西周—东周年间,可见采冶年代之久远。但其产量如何,何时衰竭无据可查。
区内地质调查工作大致始于本世纪,从1931至1949年不断有地质工作者前来调查。最早的有实业部地质调查所孙健初等,曾在鸡冠山测制1∶2.5万地形地质图1幅,对该区的铁矿做过较详尽的叙述;另外,谢家荣、孟宪民亦曾来本区进行地质、矿产调查研究,为在该区寻找矿产资源,积累了宝贵资料;1947年,谢家荣又根据铜官山铁帽下有铜的经验,专门来此检查,并做了以下工作:①提出该区有大面积的含铜夕卡岩;②对矿产地质做了较深入研究,测制了地质图;③做了有10万吨铜储量的乐观估计;④发现了罕见的铜白钨矿矿物;⑤提出了进一步工作建议。以上工作为以后的狮子山铜矿地质勘查奠定了基础。
新中国成立后,华东工业部矿产勘测处,分别派张兆瑾和刘宗琦及赵宗溥等来狮子山、铜官山一带进行铜矿地质调查。张兆瑾、刘宗琦完成了铜官山和鸡冠山—狮子山两处矿床地质详测任务,赵宗溥写了一份报告,对矿区地质、矿产提出了自己的认识。1952年,三二一队杨庆如、董南庭、沈永和、段承敬等填制了7平方公里的1∶2500地形地质图1幅,同时做了同比例尺的物探详查。1953年,杨庆如、方云波做进一步检查,圈出铜矿远景地段,指出今后重点应解决夕卡岩中铜的价值问题,首先应把注意力转向含铜夕卡岩,并提出钻探和硐探的建议。由于当时受国外夕卡岩型无大矿的影响,将该区准备进一步勘查的计划搁浅,三二一队由江南调往江北勘查,该区地质勘查工作中辍。
(1)狮子山铜矿东、西狮子山矿床 东、西狮子山矿床是狮子山铜矿区发现、勘查最早的重要矿床之一。1956年6月,华东地质局组建了扬子江普查队(即三七四队)来狮子山地区普查,该队地质技术负责人李锡之和苏联专家耶果洛夫等,选择该区有远景的矿带和物探异常布置普查钻孔19个,在大铜塘至西狮子山长约1500米的夕卡岩带上发现了铜矿化,并在西狮子山施工的9号孔中,于孔深150米处见到了隐伏铜矿体,肯定了西狮子山矿段的找矿远景,并指出东狮子山有进一步工作的价值,从而揭开了狮子山矿区普查勘探工作的序幕。但由于当时施工的钻孔太分散,对西狮子山已发现的矿体形态、产状、规模也未做进一步的深入了解。
1957年2月,华东地质局指示三二一队来本区继续做详查,三二一队派张启址、刘学圭等到狮子山,和扬子江队办了交接手续。当时由杨澄祥代理技术负责人近半年,之后,狮子山矿区在三二一队总工程师常印佛的组织领导下继续勘查,经过1957—1959年两年工作,证实东、西狮子山两个矿床均为有工业价值的铜矿床,并相继转入勘探。狮子山铜矿矿山采矿准备工作于1958年第一次上马,后因1959—1961年的3年调整,矿山采矿工作暂时下马,特别是1960年春到1961年秋找煤、铁的任务较紧,勘探区内大批勘查力量调去搞煤、铁,对狮子山铜矿的勘探形成了时做时停的半停顿状态,直至1961年秋才逐渐恢复初勘。1962年正式进入详细勘探,在以钻探为主追索圈定矿体的同时,并配合坑道验证,证实狮子山矿床主矿体形态呈似层状和透镜体;矿体最长314.50米,一般长150—200米,厚度8—12米。东狮子山矿体铜平均品位为1.23%,西狮子山矿体铜平均品位为1.17%,全区总的平均品位为1.20%。
1963年勘探工作全部结束,同年12月,在以队长苏波、书记谈德明、总工程师常印佛等组成的狮子山铜矿床报告编写委员会领导下,由常印佛主持、参加并组织周作祯、黄广球、阎如燧、陈训雄、孙悦鹏、黄许陈、张兆丰、汪德镛、范奎斌、李孟珠、杨成兴、侯生秀、胡焕德、刘兆连等二三十名工程技术人员共同编写了《安徽铜陵狮子山铜矿床最终地质勘探报告》。先后投入钻探工作量3.15万米,总投资约529万元。1964年7月24日全国储委批准探明铜储量14.73万吨。其中:西狮子山铜金属储量7.04万吨,东狮子山铜金属储量7.69万吨。矿山采掘业于1966年投产,是铜陵冶炼基地的重点矿山之一。
(2)狮子山铜矿老鸦岭矿床 老鸦岭矿床位于西狮子山矿床西南处,与东、西狮子山矿床毗邻。矿床发现过程比较简单,勘查进程较快。
1949年,赵宗溥在狮子山矿区调查所写的一份报告中讲老鸦岭地表有矿点。现在的老鸦岭矿床是深部的全隐伏矿床,不是赵讲的地表矿点。
1963年,普查分队在进行铜陵幅1∶5万区调的同时,开展了一项水化学找矿工作,在整理水化学成果中,反映老鸦岭西侧有铜的化探异常,提供了找矿信息。
1966年初,省地质局副局长郭珍、总工程师严坤元等,在青阳审查省地质局三二一队1966年地质设计时,认为三二一队后备勘探基地紧张,矿点检查安排少了,提出要给普查分队增加一些矿点检查任务。根据省地质局意见,去汇报设计的三二一队副队长李勇、队代理技术负责人周作祯、分队技术负责人黄广球和刘学圭,在研究增加矿点检查任务时,着重讨论了老鸦岭矿点。认为1962年在开展狮子山外围填图工作时,周作祯和狮子山填图组的杨澄祥、张慎昭、蒋介狄等到过老鸦岭,当时曾对老鸦岭西坡的凹坑是不是古采坑遗迹就产生过疑问。以后普查分队又发现有水化学异常,结合该区位于背斜轴部以及地质构造、蚀变情况和矿化特征等,认为成矿条件是不错的;经过讨论,就在那个会上,决定给普查分队增加一个老鸦岭矿点检查项目。回队后由普查分队王乙长组织安排周全兴、杨关照等开展地表检查。经过半年的检查,确证老鸦岭西坡有古采迹存在,并在施工的槽、井工程底部发现了致密块状的原生铜矿体(层)。同年10月,三二一队决定由狮子山工区(原一分队)以地表矿化和浅井中见到的矿体(层)为依据,部署钻孔验证,从而发现了深部全隐伏矿体。它的发现显示了狮子山矿区找矿思路的一个转折性认识——层位控制矿体。后经广大地质技术人员反复研究对比,认识到老鸦岭主矿体赋存的层位是上二叠统大隆组底部,钻孔所揭示的矿体,基本上在这一部位,所以,老鸦岭主矿体的形态简单、呈似层状,并随岩层变化而变化,随岩层褶皱而褶皱。主矿体长1117米,平均厚度7.81米,铜平均品位为1.60%,(全区平均品位为1.04%)。说明狮子山矿区的矿床成因类型不仅有接触带夕卡岩型,还有层位控制这一成矿特点,从而丰富了矿床学的成因理论,进一步扩大地质工作者的找矿视野。在这一认识的基础上,对老鸦岭矿床中见到的小矿体(如T-3和Q-1),也得到合理解释,认为实际上是分布在下三叠统层位中和下二叠统栖霞组层位中的矿体,为以后进一步普查找矿提供了有力的依据。
1967年开始,增开钻机,进行了普查—详查—勘探三阶段的连续勘查,于1970年10月,由队革委会组织编写、提交了老鸦岭铜矿勘探报告。1973年2月又对11线以南的矿体进行了补充勘探,勘探结束后,由刘学圭、陈达源等人于1974年12月又编写提交了一份新的《老鸦岭铜矿床补充勘探报告》。两次总共完成1∶2000地形地质测量1.96平方公里,投入钻探工作量3.95万米、探槽2509立方米。1976年11月15日经省地质局批准,探明铜金属储量11.88万吨、伴生金4.374吨、银93.70吨、硒412.90吨、硫38.10万吨。
(3)、狮子山铜矿大团山矿床 大团山铜矿位于老鸦岭铜矿的东北、西狮子山与老鸦岭之间,为老鸦岭矿床第11勘探线、标高在负500米以上的浅部见到的上三叠统矿体向深部延伸部分。是狮子山矿区继东、西狮子山矿床、老鸦岭矿床之后发现的又一个中型以上的铜矿床。
1967年10月—1968年8月,为寻找“西狮子山式”夕卡岩铜矿,曾在大团山施工3个普查孔,未发现工业矿体而结束野外工作,编有《狮子铜矿区大团山铜矿点普查找矿小结》。
1969年11月,三二一队在勘探老鸦岭铜矿床时发现了赋存于三叠系小凉亭组底部的铜矿体,当时只控制了浅部。
1970年10月,全面开展了大团山铜矿的普查,于1973年2月结束野外工作,初步了解了矿床基本地质特征、控矿因素以及矿体大致分布范围,并求得铜地质储量17.68万吨,编有《狮子山矿区大团山铜矿床普查评价报告》。1978年4月到1981年6月进行初步勘探,以100×100米以及100—150米×80—150米勘探网度求得铜金属储量19.38万吨,编写了《安徽铜陵狮子山矿区大团山矿床初步勘探报告》。
铜陵有色金属公司狮子山铜矿,自1966年建成投产以来,已开拓了东、西狮子山和老鸦岭三个矿床,现有生产矿山保有储量严重不足;大团山铜矿床的发现和勘查,作为狮子山矿的接替矿山,具有十分重要的现实意义。为此,应铜陵有色金属公司多次要求和中国有色金属工业总公司的规划安排,经省地矿局研究,并经地质矿产部同意,1984年3月省地矿局给三二一队下达了《关于进行铜陵大团山、冬瓜山铜矿床勘探的通知》;同时,矿山为了开采大团山铜矿,开拓井巷已作了前期准备,现有的混合井井简已下延至负390米,在负200米中段开凿一个盲井,从负200至负700米中段与老鸦岭坑道采掘系统衔接起来,作为大团山矿床深部的坑道采掘系统。
1986年4月—1990年7月,大团山矿床结束野外勘探工作。勘探证明,大团山主矿体长830米,呈透镜状、似层状产出,平均厚度29.21米,全区铜平均品位为1.02%。从普查到勘探共施工钻探7.10万米,其中地质探矿孔6.79万米,专门水文孔1897米,制图孔1165米,抽水试验10层/8孔。1990年7月由省地矿局三二一队总工程师诸骥、副总工程师兼矿区技术负责人杨志佳和报告主编人张慎昭等编写提交了《安徽省铜陵狮子山矿区大团山铜矿床勘探报告》。1990年12月29日安徽省矿产储量委员会审查批准探明铜金属储量26.38万吨、伴生金11.685吨、伴生银301.86吨。勘查总投资911.70万元,勘探成本为每吨铜金属储量约33.74元。
(4)狮子山铜矿冬瓜山矿床狮子山矿区原来有个冬瓜山矿点,指的是铜塘边上的冬瓜山地表小矿点,现在的冬瓜山矿床是与上述矿点不同的深部全隐伏的冬瓜山大矿床。
老鸦岭矿床被发现后,省地质局三二一队常印佛根据狮子山矿区多层位控矿的特点,在1969年和刘元玺研究进一步扩大找矿问题,商定以位于老鸦岭北部的一个钻孔(即198孔)中见到大隆组底部主矿层为依据,将198孔继续加深500多米,以探求铜陵(乃至沿江)地区最有利的容矿层位——石炭系,因钻孔进入闪长岩体于孔深833.36米处被迫停孔,虽未达到目的,却是一次有意义的探索。这个孔即为现在冬瓜山矿床南缘外的边界孔。以后唐永成、刘学圭等亦提出在青山背斜轴部隆起部位打深孔了解黄龙—船山组赋矿情况的建议。后来发现了大团山三叠系底部含铜夕卡岩矿层,进一步证实了狮子山矿区多层位控矿的规律,更增加了向深部探索石炭系层位的共识和决心。1974—1975年,在酝酿选点和决策上项目时,董庆山、陈达源、汪德镛、黄许陈、杨志佳、蒋耀明等做出了积极努力,指导、编制、修改了普查工作设计,并认真组织了实施,终于在1976年4月,当设计的6311孔施工到880米时见到了石炭系中赋存的铜(硫、铁)矿体,厚度达50米。同年,又布钻孔2个,均在同一层位见到了同一矿体,确定了冬瓜山矿床的远景,从而使狮子山矿区深部找矿获得突破。由此可见,冬瓜山铜矿床的发现,是经过长时间许多工程技术人员多次探索、反复实践的结果。深部矿体发现后,紧接着开展扩大规模的追索和详查工作。随后即以200×100—200米的网度对这层矿体进行追索控制,工业部门得知这一找矿成果后,提出了与大团山矿同时加速勘探的要求。1983年省地矿局指出:“根据工业部门的要求,冬瓜山的34—75线的详查应作为重点,并于1984年第一季度提交详查报告”。据此,于1983年9月结束了冬瓜山矿床野外施工,转入报告编写。在省地矿局三二一队总工程师刘宗权的领导下,由刘大生、刘仲山、胡富娥等于1985年6月编写了《安徽铜陵狮子山矿田冬瓜山铜矿床详细普查地质报告》,1986年10月27日省地矿局审查批准了报告中获得的铜金属储量93.70万吨、共生硫铁矿石储量7356万吨,折标矿4083.39万吨。
根据全国矿产储量委员会、国家计划委员会、地质矿产部、中国有色金属工业总公司的联合发文,以及1991年元月22日,地矿部与中国有色金属工业总公司,在北京就冬瓜山铜矿勘探方案进行协商,并通过《关于冬瓜山铜矿床勘探方案意见》的会议纪要,在肯定冬瓜山铜矿床可以勘探的前提下,考虑到主矿体规模巨大,长1810米,平均视厚度32.24米,全区铜平均品位为1.01%,为尽快地给矿山生产部门提供资料,确定了以整体勘探、分段实施的最佳方案。首期勘探34—58线之间区段(现正在此区段进行勘探工作),1993年提交该区段的勘探报告;后期勘探58—75线之间区段,野外工作结束后一年提交《冬瓜山铜矿床勘探报告》。两区段各占总储量的50%左右,冬瓜山矿床勘探成果获地矿部地质找矿一等奖和科技进步奖。
狮子山矿区铜矿规模的不断扩大,除因矿区本身具备了特殊的成矿地质条件外,还有以下几点成功的经验:①以矿区广泛分布的夕卡岩体、矿化、铁帽、古采坑、古炼渣为依据,坚持“就矿找矿”;②运用夕卡岩型铜矿接触交代成矿普遍规律,研究狮子山矿区以中、下三叠统层状矿体为主的成矿地质特征,寻找层位相同或类似层位的层状矿体;③重视基础地质研究,分析矿区最有利成矿部位,寻找、发现了位于背斜轴部上二叠统大隆组的层控矿床(体);④以铜官山铜矿富集层位——中、上石炭统黄龙、船山组和新发现的老鸦岭层控矿床(体)储矿层位为依据,预测、勘查发现了最理想的中、上石炭统黄龙、船山组层控矿床(体)。总结整个勘查工作过程和经验,是以地质理论为基础,以科技进步为动力,以成功模式为导向,以勘查成果为依据,不断推动矿产地质勘查,使勘查成果不断扩大,从而建立和完善了狮子山矿区、乃至铜陵地区“多层楼层控夕卡岩型铜矿床”成矿模式。
安徽省铜陵市朝山金矿床位于安徽省铜陵市东南部,属铜陵县管辖,地理坐标为东经117°53′15″,北纬30°55′00″。
朝山金矿由原安徽地矿局321地质队于1990年发现的,位于铜陵矿集区狮子山矿田内,是近年来在安徽铜陵矿集区狮子山铜矿田首次发现的与中基性辉石二长闪长岩体有直接成因关系的矽卡岩型金矿床(胡欢等,2001;徐兆文等,2004;李进文等,2007),俗有“安徽黄金第一村”的称号。该矿床埋藏较浅,品位高,地质构造简单,赋存规律、成矿特征明显。选矿性能良好,具较重要的理论研究意义和实际开发价值。
1 区域成矿地质环境
1.1 大地构造单元
铜陵矿集区位于扬子板块东北部,秦岭-大别造山带东侧。朝山金矿位于狮子山矿田东部(图1),NE向大通-顺安复向斜之青山次级背斜北东段的南东翼。
图1 安徽铜陵朝山金矿床地质图
(据傅世昶,修改,1999;田世洪,2004)
T1n1—南陵湖组下段大理岩;T1n2—南陵湖组上段大理岩;1—辉石二长闪长岩;2—角砾状辉石二长闪长岩;3—花岗斑岩;4—矽卡岩化辉石二长闪长岩;5—煌斑岩;6—矽卡岩;7—铁帽;8—含金铁帽;9—实测及推测地质界线;10—推测断层及破碎带;11—断裂;12—剖面位置;13—矿体编号
1.2 区域地层
区域内出露的地层为下、中三叠统的碳酸盐岩和页岩。
区内广泛发育接触变质作用,接触热变质作用形成大理岩和角岩,接触交代变质作用形成矽卡岩化辉石闪长岩及矽卡岩化大理岩。矽卡岩的主要组成矿物为石榴子石、透辉石、方柱石、符山石、阳起石及绿帘石等。自岩体向外大体上依次出现矽卡岩化辉石闪长岩-石榴子石透辉石方柱石矽卡岩透辉石矽卡岩、石榴子石矽卡岩-矽卡岩化大理岩,局部出现隐爆角砾状矽卡岩。
1.3 区域构造格架
印支期NE向褶皱构造与燕山期形成的近EW,NE和NNE向断裂、褶皱及层间破碎带组成该区基本构造格架。
1.4 区域岩浆活动
区内岩浆活动强烈,以钙碱性—碱性系列的辉石闪长岩、石英闪长岩及花岗闪长岩为主,主要以岩墙-岩枝形式产出,与成矿关系密切(傅世昶,1999;胡欢等,2001)。
1.5 成矿单元
区域成矿单元有Ⅰ-3秦祁昆成矿域、Ⅱ-7秦岭-大别成矿省和Ⅲ-28桐柏-大别成矿带。
2 矿区地质特征
2.1 赋矿地层
矿体主要赋存于辉石闪长岩体与中三叠统南陵湖组的灰岩接触带及其围岩层间裂隙中,构造叠加处矿体变厚,主矿体受接触带构造控制,呈透镜状、薄板状;次要矿体受近接触带围岩裂隙构造控制,沿主矿体东侧自北至南呈斜列式排列,矿体形态为透镜状。
南陵湖组下部为青灰色叶片状、薄层状石灰岩夹中厚层状石灰岩,中部为灰色叶片状、薄层状石灰岩,缝合线构造发育。变质后为白-灰白色中-薄层状大理岩,局部夹角岩细条带。
2.2 矿区岩浆岩
矿区内侵入岩主要为燕山期白芒山辉石闪长岩体,自北向南贯穿全区,呈岩墙状产出,出露面积0.3km2,长达2km,出露宽度受构造控制,最宽处>200m,最窄处仅30m。微量元素以含有较高的Cu,V,Zn,Au(4×10-9~19×10-9),Ag(15×10-6~41×10-6),F,Sr和Ba为特征(唐永成等,1998)。该岩体与成矿关系密切,为金矿体的成矿母岩,也是矿体的围岩之一。王彦斌等(2004)利用SHRIMP锆石U-Pb法测得白芒山辉石闪长岩的侵位年龄为142.9±1.1 Ma。
近接触带岩石具深灰色-浅黑色,自形-半自形粒状结构,主要矿物为斜长石(An=43~52,60%~70%)、次透辉石(10%~15%)和角闪石(8%~12%),其次为黑云母(3%~4%)和钾长石(3%~5%),副矿物主要有磁铁矿、磷灰石、锆石和榍石。岩石成分:SiO2为53.02%,TiO2为1.22%,Al2O3为16.23%,Fe2O3为3.71%,FeO 为4.72%,MnO 为0.14%,MgO 为3.94%,CaO为7.76%,Na2O为4.38%,K2O为2.72%,P2O5为0.46%。
2.3 控矿构造
矿区内断裂构造发育,主要有近SN,EW和NW向3组断裂,另有许多成矿裂隙。其中,SN向断裂为成矿前断裂,系岩浆活动的通道,被辉石闪长岩所充填。EW向断裂具有一定的控矿作用,在地表有铁帽和含Au铁帽出露。在与SN向接触带构造复合处,金矿体加厚,出现矽卡岩化和黄铁矿化的破碎带和角砾岩,金含量增高。NW向断裂位于矿床东部,为成矿后的断裂,被晚期花岗斑岩所充填。近接触带的层间裂隙是控矿的主要构造,被含Au的硫化物矿脉所充填。层间裂隙自南向北呈斜列式排列,是运载含Au,Cu等成矿元素的热液流体的主要通道和容矿场所。
2.4 围岩蚀变
与金矿化有关的围岩蚀变主要是矽卡岩化,主要发育于辉石闪长岩与南陵湖组灰岩的接触带中,在岩体产状变化处的内凹、拐弯及超覆部位尤为发育。主要的矽卡岩矿物有石榴石、透辉石、绿帘石、阳起石、透闪石和绿泥石,其次为方柱石、符山石和蛇纹石等。根据野外观察和镜下鉴定结果,将朝山金矿的蚀变矿化过程划分为矽卡岩期和热液期(王建中,2007),前者又可进一步分为早期无水矽卡岩阶段(形成石榴石、透辉石和符山石等无水矽卡岩矿物)、中期含水矽卡岩阶段(形成绿帘石、阳起石和透闪石等含水矽卡岩矿物)和晚期氧化物阶段(形成角闪石、黑云母、斜长石、磁铁矿和赤铁矿等),后者分为石英-硫化物阶段(主要形成金属硫化物、绿泥石、绢云母、石英和方解石)和碳酸盐阶段(形成大量方解石和少量石英、蛇纹石等)。在内矽卡岩带和辉石闪长岩中,还发育不同程度的钾长石化和黑云母化蚀变。石英-硫化物阶段是矿石矿物大量沉淀的阶段,即主成矿阶段。
矿体围岩均具有热变质、接触交代变质现象,前者表现为角岩化、大理岩化,后者以辉石闪长岩及其大理岩围岩的强烈矽卡岩化为特征。热液期蚀变主要有钾长石化、高岭土化、硅化、黄铁矿化、绿泥石化、绿帘石化、绢云母化和碳酸盐化等,其中,后三者与金矿化关系密切。由于热液活动的多次叠加,围岩蚀变类型较为复杂。
3 矿体地质特征
3.1 矿床(体)特征
矿区内经工程控制的原生金矿体20余个,其中具有一定规模的工业矿体10个。多数矿体呈透镜状、薄板状和脉状产于朝山岩体的内外接触带及附近围岩的构造破碎带中,具分支复合、尖灭再现现象(图2),构造控矿特征明显。其中,主矿体长130m,最大斜深145m,上部厚度>15m,下部仅为2~4m,厚度变化大,金平均品位16.47×10-6,单样最高145×10-6。
3.2 矿石成分
3.2.1 金矿石类型
根据矿石的矿物组成及含量、矿石组构、赋矿岩石等特征,朝山金矿的矿石类型主要有含金黄铁矿矿石、含金磁黄铁矿黄铁矿矿石、含金磁黄铁矿矿石、含金矽卡岩矿石、含金黄铁矿化大理岩和含金辉石闪长岩。前3类矿石统称含金硫铁矿石,为工程所见矿体的主体。其中,含金黄铁矿矿石分布于矿体中上部,含金磁黄铁矿黄铁矿矿石分布于矿体中部,含金磁黄铁矿矿石则主要分布于矿体下部或边部。含金矽卡岩矿石见于主矿体局部和零星矿体中,而含金黄铁矿化大理岩和含金辉石闪长岩零星分布于岩体外接触带和岩体底部。
不同类型矿石的金品位呈现规律性变化,含金磁黄铁矿矿石最高,平均18.0×10-6,含金磁黄铁矿黄铁矿矿石次之,为15.0×10-6,含金黄铁矿化大理岩、含金矽卡岩和含金黄铁矿矿石的平均品位相近,为8.0×10-6~9.0×10-6,而含金辉石闪长岩中金的平均品位仅为3.1×10-6。
可见,由接触带向两侧,深部向浅部,矿石中磁黄铁矿相对含量逐渐减少,金平均品位逐渐降低。一方面表明磁黄铁矿是主要载金矿物之一;另一方面也佐证了接触带构造(尤其是外接触带)作为矿液运移通道和容矿场所,是重要的控矿构造。
3.2.2 金矿石的矿物组成
通过光学显微镜鉴定、电子探针定量分析,金矿石中金属矿物以磁黄铁矿、黄铁矿和毒砂为主;其次为黄铜矿、方铅矿、闪锌矿和胶状黄铁矿,含量较少的有自然金、银金矿、金银矿、自然铋、辉铋矿、赫碲铋矿、碲铋矿、斜方辉铅铋矿、硫铋铅矿、斑铜矿、黝铜矿和辉钼矿等。其中,磁黄铁矿与黄铁矿是最重要的载金矿物,金以自然金、金银矿和银金矿的形式存在于载金矿物的显微裂隙和晶间缝隙中,其次呈包裹物的形式存在于载金矿物晶体内。非金属矿物主要有石英、方解石、菱铁矿、石榴石和透辉石;其次为绿泥石、绿帘石、钾长石和绢云母等。值得指出的是,朝山和包村独立金矿及区内众多伴生金矿中普遍含有铋矿物,且铋矿物作为主要载金矿物与金矿化具有密切的时空及成因联系,是金矿化(尤其是富金矿化)的重要指示矿物,其重要的成因意义和实际找矿价值值得重视。
图2 朝山金矿勘探线联合剖面图
(据任云生等,2007)
T2n—南陵测组;ηδν—墨云辉石闪长岩;1—内矽卡岩;2—铁帽/含金铁帽;3—含金矽卡岩;4—含金黄铁矿矿石;5—黄铁矿矿石;6—接触带界线;7—矿体编号
3.3 矿石组构特征
3.3.1 矿石结构
该矿床原生矿石结构主要有结晶和交代-充填,其次有变晶和碎裂。
1)结晶结构。早期形成的毒砂、黄铁矿多呈自形-半自形晶结构;稍后形成的金属硫化物、自然铋等呈他形晶集合体分布于石英等脉石矿物间,或交代包裹自形-半自形的黄铁矿和毒砂,表现为包含结构。此外,常见闪锌矿、黄铜矿呈固溶体分离结构。
2)交代-充填结构。矽卡岩矿物被菱铁矿的细小粒状集合体所交代,或角闪石被叶片状黑云母集合体所交代,甚至仅保留原矿物的晶体假象时,形成交代假象结构;早阶段形成的毒砂、黄铁矿被晚阶段形成的金属硫化物、自然铋和金矿物等沿晶隙、裂隙溶蚀交代,形成交代残余及交代骸晶结构。
3)变晶与碎裂结构。主要表现为方解石、菱铁矿、石榴子石和石英等矿物的粒状变晶结构以及透辉石、方柱石、硅灰石和阳起石等矿物的柱状、纤维状变晶结构。碎裂结构表现为早阶段形成的毒砂、黄铁矿,在后期构造应力作用下,压碎破裂。
3.3.2 矿石构造
矿石以团块状、浸染状、斑杂状和脉状构造为主,角砾状构造次之。
1)块状构造。为含金硫铁矿石的主要构造类型。金属硫化物体积含量在80%以上,矿物集合体呈不规则状,分布无定向,致密无空洞。
2)浸染状及斑杂状构造。又可分为稀疏浸染状和稠密浸染状构造。金属硫化物集合体形状各异、大小不均,且分布不均时,呈现斑杂状构造。
3)脉状构造。石英、方解石、金属硫化物、自然铋、辉铋矿及金矿物等呈细脉状沿矽卡岩、大理岩和成矿岩体内的裂隙充填交代时,形成宽窄不等的脉状构造。
4)角砾状构造。含金硫铁矿石、矽卡岩等经构造破碎,形成大小不等的碎屑,被后期方解石、菱铁矿等沿裂隙充填胶结,形成角砾状矿石构造。
3.3.3 矿石风化特征
出露于地表的矿体,经氧化淋滤形成含金褐铁矿的铁帽。硫、铜离子大量流失形成针铁矿、水针铁矿,残留的石英组成多孔状、蜂窝状构造的氧化矿石。
3.4 成矿期、成矿阶段
根据野外穿插关系、矿石结构构造、围岩蚀变及矿物共生组合等特征,将矿床形成过程划分为3个成矿期:矽卡岩期、热液期和表生期,又可分为4个成矿阶段(表1)。
3.4.1 矽卡岩期(矽卡岩阶段)
主要形成由石榴子石、透辉石、符山石、方柱石、硅灰石和绿帘石等组成的矽卡岩或矽卡岩化辉石二长闪长岩和矽卡岩化大理岩。
3.4.2 热液期
热液期为本矿床的主要成矿期。根据不同的矿物组合特征可将该期分为2个成矿阶段:石英-硫化物阶段和碳酸盐阶段。其中,石英-硫化物阶段根据矿物共生组合关系又可分为3个亚阶段:①石英(辉钼矿)-黄铁矿-毒砂亚阶段(Ⅰ阶段);②磁黄铁矿-黄铜矿(闪锌矿)亚阶段(Ⅱ阶段);③自然金-自然铋亚阶段(Ⅲ阶段)。碳酸盐阶段又可分为菱铁矿亚阶段和方解石亚阶段。自然金主要沉淀于自然金-自然铋亚阶段至菱铁矿亚阶段。
3.4.3 表生期
矿体出露于地表,经氧化淋滤形成含金褐铁矿的铁帽。硫、铜离子大量流失形成针铁矿、水针铁矿,残留的石英组成多孔状、蜂窝状构造的氧化矿石。
本研究样品主要采自Ⅱ矿体-43m中段和Ⅰ矿体-120m中段。
4 矿床成因
4.1 地球化学特征
4.1.1 主量元素
表2为岩体主量元素分析结果。从表中可见,岩体的SiO2含量在50.86%~54.58%之间,K2O含量在2.53%~3.90%之间,K2O/Na2O的比值在0.62~1.12 之间,K2O+Na2O的值在6.58%~7.38%之间,平均值为6.80%,除了J41外,Na2O>K2O,但K2O的绝对含量可以达到3.90%,因此,得出岩体主量元素组成上的第一个特征是富碱。尽管CaO的绝对含量不高,平均为8.51%,变化范围为8.27%~8.97%,但在基性组分总量中所占的比例一般在45%左右,因此岩体的第二个特征是富钙。随SiO2相对于各主要氧化物含量变化,除Fe2O3,FeO和Na2O,K2O外,均显示强烈或较强烈的相关关系。应当特别指出的是,碱性辉石闪长岩的主要成分之间的相关变异中,CaO 对MgO,TiO2和P2O5表现出强烈或显著的正相关关系,而SiO2对CaO呈强烈的负相关关系。又由于CaO在基性组分中占优势,充分说明岩浆演化过程中发生过富钙岩石的同化混染或同熔混合作用,这些特点对探索辉石闪长岩的成因有十分重要的作用。
表1 安徽铜陵朝山金矿床矿物生成顺序
(据田世洪等,2004)
表2 白芒山辉石闪长岩(朝山岩体)硅酸盐分析 w(B)/%
续表
注:数据由南京大学地球科学系中心实验室分析,2001。
4.1.2 微量元素
表3为岩体微量元素分析结果,从表中可见岩体中的微量元素以富Au,Ag,Cu,Pb,Zn及Mn,Ba,V,Nb为特征,其中Cu含量平均值为4 144×10-6,高于正常值(维氏值=35×10-6)2个数量级;铅的平均值为82.52×10-6,高于正常值(维氏值=15×10-6)近6倍;锌的平均值为518.82×10-6,高于正常值近2个数量级;由于金在辉长岩、辉石闪长岩中的平均值只有4.8×10-9,而白芒山岩体中Au含量为19×10-9~100×10-9,超出正常值(维氏值为2.4×10-9)1~2个数量级(唐永成等,1998);Ag含量也同样大大超过正常值(唐永成等,1998)。岩体中不相容元素含量高,相容元素含量低,相对于岩浆来说,不相容元素变化明显,而相容元素变化缓慢,则可以推测辉石闪长岩在成岩过程主要为部分熔融成岩模式,并有一定的同化混染和分离结晶作用。
表3 白芒山辉石闪长岩(朝山岩体)微量元素 w(B)/10-6
注:数据由南京大学成矿机制国家重点实验室ICP-MS分析,2001。
4.2 矿物包裹体特征
用于流体包裹体研究的样品采自朝山金矿-43,-65,-95,-20,-183m中段矿体中的含金黄铁矿-石英和(或)方解石脉。分析结果显示,成矿阶段的石英和方解石中的流体包裹体较为丰富,根据室温下的相态组成,可将原生流体包裹体划分3 种类型,富气相L+V两相水溶液包裹体(Ⅰ型)、富液相L+V两相水溶液包裹体和L+V+S三相水溶液包裹体(Ⅲ型),其中L主要成分为水溶液,V主要成分为水蒸气,S主要成分为石盐(NaCl)。
Ⅰ型在样品中出现较少,常见于石英,一般与Ⅱ型、Ⅲ型包裹体共生,主要为椭圆形,少数为负晶形和不规则状,长轴长度一般为6~8 μm,气液比一般为55%~85%(80%~85%居多);Ⅱ型十分常见,一般随机分布在石英和方解石中,多为负晶形和椭圆形,少数为长条形和不规则状,长轴长度一般为8~15 μm,气液比一般为8%~50%(20%~35%为主);Ⅲ型在石英和方解石中随机分布,周围常同时出现Ⅰ型、Ⅱ型包裹体,长轴长度一般为6~48 μm,形态主要为负晶形和椭圆形,少数为不规则或长条形,气液比变化较大,介于10%~50%之间(20%~40%为主)。根据观察统计,Ⅰ型、Ⅲ型流体包裹体在方解石中不如石英中丰富,但方解石中Ⅱ型包裹体所占比例则高于石英。
4.3 物理化学条件
任云生等(2004)对朝山金矿石英-硫化物阶段的石英矿物原生流体包裹体的均一法测温结果为337~478℃,峰值为380~440℃。
石英+方解石中流体包裹体的盐度统计直方图同样出现了2个显著的峰值,分别介于17.50%~22.50%,32.50%~37.50%附近。
4.4 同位素地球化学标志
1)朝山金矿床中黄铁矿的δ34S值集中分布于7.2‰~8.5‰范围内,具有岩浆硫特点(李新俊等,2002)。
2)朝山金矿床的碳、氧同位素组成分析结果见表4。大理岩的 δ13CV-PDB为3.6‰~3.9‰,δ18OV-SMOW为22.5‰~24.2‰;矿石中方解石的δ13CV-PDB为-4.5‰~-5.3‰,δ18OV-SMOW为13.9‰~14.0‰。由图3可见,朝山金矿床矿石中方解石与该区南陵湖组大理岩碳、氧同位素组成明显不同,这反映矿石中碳、氧同位素并非源于大理岩。
图3 安徽铜陵朝山金矿床岩矿石碳、氧同位素组成图解
(底图据刘建明等,2003)
3)朝山金矿床的硅、氧同位素组成分析结果见表5。朝山金矿床矿石中石英的δ30SiNBS-28为-0.1‰和0.0,接近0.0,与矽卡岩的δ30SiNBS-28(-0.2‰和0.2‰)及岩体的δ30SiNBS-4(-0.3和0.1‰)非常接近,这暗示着矿石的硅来源于岩体。
表4 安徽铜陵朝山金矿床碳酸盐矿物碳、氧同位素组成
注:*δ18OV-SMOW=1.03086×δ18OV-PDB+30.86(Freidman等,1977)。 (据田世洪等,2004)
表5 安徽铜陵朝山金矿床硅、氧同位素组成
(据田世洪等,2004)
4)氢同位素。将 和δD的数据(表6)表示在图4中。可以看出,从早期矿化到晚期矿化,热液水的 值表现出逐渐降低的趋势(7.7‰→5.1‰),热液水的δD值也表现出逐渐降低的趋势(-46‰→-66‰)。结合该矿床的地质特征、稀土元素地球化学特征、石英—硫化物阶段的S,C,Si同位素特征以及碳酸盐阶段晚期方解石的H,O同位素组成,其δ18OV-SMOW,δDV-SMOW分别为13.9‰和-72‰,认为该矿床的成矿热液早期以岩浆水为主,随着成矿作用过程的进行,大气降水加入的比例越来越大。
表6 安徽铜陵朝山金矿床氢和氧同位素组成
注:计算所采用的分馏方程为: 1000 lnα石英-水 =3.38×106T-2-2.9(Clayton等,1972); 1000 lnα方解石-水 =2.78×106T-2-2.89(O'Niel等,1969)。 (据田世洪等,2004)
图4 安徽铜陵朝山金矿床δD-δ18O 图解
4.5 稀土元素
1)从岩体、矽卡岩阶段、石英—硫化物阶段到碳酸盐阶段,稀土总量ΣREE相对降低(234.3×10-6~244.0×10-6,平均为239.2×10-6→92.1×10-6~199.3×10-6,平均为142.0×10-6→1.8×10-6~7.4×10-6,平均为13.5×10-6→36.1×10-6~136.4×10-6,平均为86.3×10-6),轻、重稀土元素总浓度比值 ΣLREE/ΣHREE 也相对降低(4.84~5.40,平均为5.12→4.22~4.98,平均为4.49→1.20~5.53,平均为3.06→2.99~3.07,平均为3.03),稀土元素分馏程度指数[(La/Yb)N]也相对降低(14.92~19.72,平均为17.32→9.87~17.26,平均为13.78→1.69~23.60,平均为11.08→9.61~9.94,平均为9.78),具有明显的同源分异特征。
2)岩体、部分矽卡岩具有弱的铕负异常(δEu =0.83~0.95),其余矽卡岩、矿石和碳酸盐都具有明显的铕正异常(δEu=1.61~12.5),这一方面说明了矿石中稀土元素分布的不均匀性,存在着铕元素富集矿物相(储国正等,2000),另一方面也说明了石榴石的结晶分异作用发生在超基性岩浆条件下,铕元素在石榴石的矿物结晶相中相对亏损。在各类侵入岩中,酸性岩中石榴石相对富集铕元素,中性、基性岩中石榴石都有铕元素亏损,且随着岩石基性程度的增加(即SiO2含量的减少),石榴子石铕元素的亏损程度也增加(王训诚等,2000)。含金黄铁矿中铕元素强烈富集说明成矿流体中铕元素的强烈富集,石榴子石矽卡岩作为熔体的结晶分异产物发生铕元素亏损,说明石榴子石的铕元素亏损,即石榴子石的结晶分异作用发生在基性—超基性岩形成的地球化学条件下(王训诚等,2000)。
综上所述,朝山金矿床成矿流体的H,O,C,S,Si同位素地球化学特征以及岩石、矿石的稀土元素地球化学特征反映出成矿作用与燕山晚期的岩浆活动密切相关。燕山晚期强烈的构造-岩浆活动,造成岩浆向上迁移,原先的沉积岩变质为大理岩或角岩。变质过程中可能同化了部分围岩物质,伴随发生了比较微弱的矽卡岩化作用。在岩浆侵入的晚期,岩浆热液仍不断富集、上涌,沿着岩体与围岩灰岩的接触带和近接触带的裂隙构造发生充填交代成矿作用。在成矿过程中,被加热循环的大气降水也不断加入到成矿体系中。
4.6 成矿时代
研究表明,狮子山矿田的成矿具有同时性,成矿时代约为138~139 Ma,即早白垩世初期(王建中,2008)。
4.7 矿床成因
关于朝山金矿床的成因,唐永成等在执行国家“八五”攻关项目“安徽沿江重要成矿区铜及有关矿产勘查研究”时,根据朝山金矿床地质特征,提出朝山金矿床属于热液充填交代型为主、矽卡岩型为辅的复合型金矿床;胡欢等在研究朝山金矿床中金的赋存状态时,根据金在矿床中的赋存形式,提出朝山金矿床属于矽卡岩型金矿床;任云生等在研究朝山金矿床不同成矿阶段脉石矿物中的流体包裹体时,也提出朝山金矿床属于矽卡岩型金矿床。
5 找矿标志
1)地表的含硅质铁帽或含金铁帽是良好的直接找矿标志。
2)接触带附近的构造破碎带及围岩的层间裂隙。
3)原生晕铜异常叠加激电异常的产出部位位于辉石闪长岩体的边部或接触带附近及围岩中。
4)围岩蚀变如硅化、黄铁矿化、钾长石化及碳酸盐化等。
5)岩石片理或层(节)理发育,并伴有绿泥石化、黄铁矿化(往往结晶程度很差,呈细颗粒出现)等蚀变破碎岩层(压性结构面和层间裂隙带)。
6)产于偏基性岩体接触变质带的内矽卡岩,并伴有明显的菱铁矿化、碳酸盐化、赤铁矿化及强弱不一的硅化,往往以石英-碳酸盐细脉出现,且常见明金,金品位较高。
7)无论是在辉石闪长岩中还是在大理岩或角岩中,见多金属硫化矿脉出现,并见毒砂、辉铋矿、方铅矿和闪锌矿等矿物组合。
参考文献
常印佛,刘湘培,吴言昌.1991.长江中下游铁铜成矿带.北京:地质出版社
陈康林,周福钱,付绍洪等.2001.川西北哲波山金矿床金赋存状态研究.黄金,22(10):1~3
胡欢,王汝成,陆建军等.2001.安徽铜陵狮子山矿田矽卡岩型金矿床的矿物组合、化学成分及成因意义.矿床地质,20(1):86~98
李进文,裴荣富,张德全等.2007.铜陵矿集区燕山期中酸性侵入岩地球化学特征及其地质意义.地球学报,28(1):11~22
毛晓冬,黄思静.2002.长坑-富湾金、银矿床硫同位素组成特征及其意义.华南地质与矿产,(1):17~22
任云生,刘连登,陈国华等.2007.铜陵朝山金矿床矿石特征与金的赋存状态研究.地质与勘探,43(3):60~64
唐永成,吴言昌,储国正等.1998.安徽沿江地区铜金多金属矿床地质.北京:地质出版社
田世洪,丁悌平,杨竹森等.2004.安徽铜陵朝山金矿床稳定同位素、稀土元素地球化学研究.矿床地质,23(3):365~374
韦龙明,刘鸾玲.1995.中国卡林型金矿床金的赋存状态研究.地质与勘探,31(6):31~35
吴淦国,张达,臧文拴.2003.铜陵矿集区构造滑脱及分层成矿特征研究.中国科学(D辑),33(4):300~308
武兴宇.1998.陕西小秦岭金矿床中金的赋存状态及分布规律.有色金属矿产与勘查,7(4):222~227
翟裕生,姚书振,林新多等.1992.长江中下游地区铁铜(金)成矿规律.北京:地质出版社
BOYLE,RW.1979.The geochemistry of gold and its deposits.Geological Survey of Canada Bulletin.284:584
OHMOTO H,GOLDHABERM B.2007.Sulfur and carbon iso-204.江苏地质
(张艳春编写)
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新桥铜(硫、铁、金、银)矿,位于铜陵市(县)东27公里。东北距芜湖市80公里,属铜陵县新桥乡。矿山属铜陵市管辖。矿区范围东自矶头山,西至黄毛岭,南起朱冲,北止下楼铺,面积为5.75平方公里。
矿区北西距芜铜铁路的顺安(镇)站5公里,顺安至“七○一”工厂(铁道部修理厂)再至凤凰山铜矿的专营支线在矿区北边穿过,公路有铜陵—顺安—凤凰山油面路经矿区北部穿过。矿区距铜陵市长江航运横港码头38公里。
本矿床所在地质构造部位为舒家店背斜开始向西南倾没的西北翼和大成山背斜向东北倾没端的斜列交汇地带。断裂构造主要为纵向层间断裂和西北向的三条横断层,前者为成矿主要构造,是矿液活动和沉淀的良好空间;后者亦为成矿前断层,对矿液活动起阻挡作用。区内地层属下扬子地层区,从志留系到三叠系均有出露。火成岩为石英闪长岩,呈岩株状位于矿区中心部位,面积仅0.3平方公里,穿过所有地层。矿体围绕火成岩体周边分布,面积近4平方公里,矿体底板为高骊山组砂页岩,顶板主要为栖霞组或船山组的灰岩。矿体主要占据了黄龙组灰岩、部分船山组灰岩和少部分火成岩体的空间。围岩蚀变主要有黄铁矿化、绿泥石化、夕卡岩化,次有大理岩化、硅化、绢云岩化、高岭土化等;地表主要是褐铁矿化。矿床氧化带和次生富集带都很发育。氧化带形成厚大的褐铁矿铁帽;次生富集带形成沿一定标高分布的铁帽型金、银矿体和辉铜矿富集带。
矿床由40个矿体组成,铜、硫、铁矿体以1号矿体最大,5号次之。
1号矿体,长2560米,最大延深1810米,最大厚度60米,平均厚度21米;矿石量占矿床总矿石量的88%,铜金属量占矿床铜金属总量的98%。矿石以含铜黄铁矿为主,呈似层状,矿层倾角上陡、中部水平、下缓,倾向北西,中间被火成岩体占据,近接触带处矿体加厚,铜品位增高,远离岩体渐变薄至尖灭。
5号矿体,长1000米,最大延深550米,最大厚度55米,平均厚度20米,基本由褐铁矿组成,矿石量占矿石总量的1%。呈不规则似层状位于上盘栖霞组灰岩的破碎带中,标高自74米至负254米。因含金、银很低,推测为菱铁矿所氧化,下部见有原生菱铁矿体。
铜、硫、铁矿床共分4种工业矿石(铜、硫、铁、铅锌),9种自然类型,17个工业品级,即褐铁矿矿石(分贫矿、富矿)、褐铁矿型铜矿石、浸染型铜矿石、黄铁矿型铜矿石(分块状、松散状、混合矿石和原生矿石)、磁铁矿型铜矿石、黄铁矿矿石(分一、二、三级品)、磁铁矿矿石、铅锌矿矿石、菱铁矿矿石。其中黄铁矿矿石为主体,贯穿全矿床;次为黄铁矿型铜矿石。空间上的分布规律是菱铁矿、铅锌矿石在外部,向内为黄铁矿型铜矿石,内为磁铁矿矿石及叠加的磁铁矿型铜矿石。矿石基本由黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿、褐铁矿、菱铁矿、方解石、石英等九种矿物自然组合而成,氧化矿物和多种成分变种矿物多达几十种。化学成分除主元素外,普遍含金、银、铋、锑、镉、钴、碲、铟等。1号矿体可分出完整的氧化带、混合带、原生带,氧化带深度200米左右。
铁帽型金、银矿由33个矿体组成,主要位于铜、硫、铁1号矿体的氧化带,呈块状和松散状褐铁矿型金、银矿石;原生硫化矿型金矿也主要在1号矿体中,以含铜黄铁矿型金矿为主,次为黄铁矿型和磁铁矿型金矿;少量含铜黄铁矿型银矿。金、银呈自然金、自然银和银金矿矿物。
对矿床成因类型的认识是在不断工作、不断深化认识的过程中提出的,归纳起来有以下几种观点:
1.热液成矿:高、中温热液交代矿床(1971年勘探报告)。
2.火山喷发-沉积(块状黄铁矿)成矿:与石炭纪海底火山活动有关(南京大学,70年代)。
3、海底火山喷发-热液-沉积(块状含铜黄铁矿)-变质、改造-热液叠加成矿:为多期叠加成矿,以中温热液成矿为主(1990年科研报告)。
矿床虽经20多年普查、详查、勘探,已形成一个很有价值的多金属矿产重要基地,但其继续发现新的矿床(体)潜力很大:
1.在矿区西北深部及向斜过渡部位,遥感环状构造影像显示铜、硫矿体有可能延深。
2.矿区西侧(77线以西)出现银高含量信息,黄毛岭有银化探异常,马山有金、银矿体出现,是找银矿的远景地段。
3.在矿区南侧矿体底板砂页岩中有电法异常分布,并见有金矿化铁帽,有找砂、页岩型含金硫化物矿床的前景。
4.原生带共生金、银矿有待继续全面的勘探控制,可望成为大型规模。
该矿床早在我国唐代即有地表试采历史的记载。日伪时期也曾做过地质调查,但认为“本区赤铁矿产于石英岩中无工作必要”。矿床的真正发现者是1956年冶金部地质局南京地质勘探公司的八○三队,该队在开展1∶5万区域地质普查找矿时,发现地表褐(赤)铁矿露头,同年9月即做了槽井探工作。1957年南京地质勘探公司普查队继续投入工作,草测矿区地质图等。1958年初八○三队划归安徽管理,成立安徽省重工业厅第一地质勘探队,仍在该区继续工作。1960年2月由黄德英等编写了《矶头山—牛山矿区地质普查勘探中间报告》,经安徽省冶金工业厅批准探明铁矿石储量558万吨(并概算铜金属量2.43万吨、黄铁矿400万吨)。1962年铜陵采矿总场因其矿石中铜、铅、锌等有害成分高于工业指标而停采;又因当时在冶金部工作的苏联专家否定了在该区找铜矿的前景,致使铁矿勘探工作也随之告终。
1963年,随着国民经济的调整,应化学工业部的要求,该队由张德英、尹从龙等编写以勘探黄铁矿为主的总体设计,经冶金部和国家计委审批,列为国家重点勘探项目。1963—1966年该矿勘探重点由铁矿转为硫铁矿,1966年1月提交了《矶头山黄铁矿储量计算说明书》。随后向深部继续找矿,1964年在侵入体周边施工的13个钻孔,有11个孔见到铜矿(含铜黄铁矿),部分地段铜还很富集。特别是ZK183和ZK191两孔见矿后,使矶头山和牛山两个原不联结的矿体相联成一个大的矿体,从而展开了由硫铁矿转向铜矿的大规模的深部地质工作。
1965年10月—1966年5月,中南矿冶学院实习队和重工业厅物探队合作,提供1∶5000磁法、自然电场(2.2平方公里)、联合剖面(4条)、激电(2条)和电测深资料,结论为应用电测深法理论计算和模拟试验手段可以区分矿致异常和碳质岩石干扰异常,圈定新桥似层状硫化矿体效果良好。根据地质、物探资料综合分析,基本掌握了本矿床的分布特征和成矿规律。1966年下半年在冶金八○三队队长严玉书的支持下,开始进行铜、硫、铁综合勘探评价,勘探面积为2.77平方公里。
1971年6月,由张德贵(区段负责人)、尹从龙、赵松年、邓学成(水文地质)、赵德中、张志学、魏世美等编写提交了《安徽省铜陵县新桥铜硫铁矿储量报告》。投入的主要工作量:岩心钻探4.13万米,浅钻211米,探槽4700立方米,井探1400米,1∶2000地形地质测量5.5平方公里,采集普通分析样品4058个、组合样品450个、铜矿可选性试验样3个。
1972年,由冶金部和上海成立新桥矿筹备指挥部,进行矿山基建。1973年根据矿山建设需要,仍由八○三队补充地质勘探工作,共施工钻孔18个,计0.47万米,当年11月该队提交了《安徽省铜陵县新桥铜硫铁矿补充勘探储量报告》。报告主编为尹从龙、赵松年、张德贵、赵德中,12月新桥矿工程指挥部审查通过该报告;1974年2月经安徽省储委会和冶金工业局再次审查通过,同意该报告可以作为设计开采依据,批准储量:铜金属储量48.6万吨,平均品位0.77%;硫铁矿矿石储量8710.5万吨,平均品位29.54%;铁矿石储量2485万吨,平均品位45.99%;铅金属储量12万吨,平均品位2.47%;锌金属储量3.97万吨,平均品位7.46%。主要伴生有益组分:金115.89吨,平均品位0.78克/吨;银2068.96吨,平均品位14.12克/吨;锌29.36万吨(铜硫矿石中),平均品位0.258%;镉3541.91吨,锑21968.13吨,钴2295.15吨,碲1862.3吨,铟38.85吨。矿床水文地质亦进行了补充勘探工作,由八○三队与华北地质勘探公司五四七队共同完成,于1973年10月提交水文地质补充报告,当年经冶金部审查批准。
本矿床历经17年,完成铜、硫、铁矿勘探任务,共施工钻孔207个,总计为6万米,地勘费投入约1200万元,综合勘探成本为200元/吨。
随着国家经济建设发展的需要,在全国掀起寻找金矿热潮前夕的1979年,八○三队尹从龙、楚之潮、张志学等通过综合研究,发现新桥矿床无论是上部的氧化带铁帽中还是下部的硫化矿中都有不少组合样含金、银很高,随即三次深入积尘多年的副样库查找单样,重新进行金、银分析,很快获得不少单样具有金、银高含量的资料,接着于1980年4月至1985年6月,首先选定矿体上部铁帽对独立金、银矿进行重新普查评价,通过这项地质工作,肯定了在铁帽矿产中金的工业价值,也是在全国较早地圈出独立铁帽型金、银新类型的矿床。1985年9月,由张思钰、尹从龙等编写提交了《安徽省铜陵县新桥铁帽金银矿地质评价报告》,次年经冶金地质勘查公司批准金储量5.54吨(平均品位4.04克/吨)、银储量298吨(平均品位217.13克/吨)。投入主要工作量:钻探92个孔,进尺0.55万米;探槽3760立方米,浅井44米,1∶2000地质测量0.68平方公里,普通分析样2442个。总的地勘费约160万元,单位综合成本约300元。
1986年起,八○三队又对新桥矿床西部和东部原生矿体中的共生金进行了普查、详查工作;同时进行了金矿分布规律的专题研究。张思钰提出:“距岩体100—200米范围是金的富集地段,金呈对称分布”的认识,后经钻探揭露证实,新桥矿床金的分布具有明显围绕岩体对称分布的规律。1990年9月,由楚之潮、贺正军等编写提交了《安徽省铜陵县新桥乡铜硫铁金矿床西部金矿段详查地质报告》和由楚之潮主编了《新桥矿床金的分布规律和找矿标志》科研报告,经冶金工业部华东地质勘查局(会同省储委)组织审查通过。1991年6月批准金矿金属储量3.155吨,平均品位6.31克/吨,其中黄铜矿型金矿3.082吨,平均品位6.39克/吨;黄铁矿型金矿73公斤,平均品位4.04克/吨。并批准伴生金金属储量41.6吨(平均品位0.76克/吨)、银储量765.66吨(平均品位16.32克/吨)。投入主要工作量:地表钻探32个孔,计1万米;坑内钻探18个孔,计465米;天井13个,计380米;修测1∶2000地形地质图1.5平方公里;采集普通化学样品2474个;实验室选矿试验样1个。地勘费投入约350万元。
本矿床在详查金矿的同时,发现在硫化矿床的顶板栖霞组石灰岩下段和船山组石灰岩上段有原生(或已氧化)的菱铁矿层赋存,经钻孔圈定菱铁矿石储量268.9万吨,全铁平均品位36.36%。这一发现揭示沿湖北黄梅菱铁矿矿床向北东进入安徽、江苏沿江地段,除新桥矿外,若进一步工作,有继续找到菱铁矿的可能;同时也增加了矿区综合找矿远景和矿床经济价值。
1990年10月,八○三队楚之潮、高道明等继续对新桥矿床东部(29线以东)金矿段提出详查设计(书),总结1986年以来东部原生金矿的普查资料,计算储量为:金的金属储量6.19吨,平均品位4.26克/吨;伴生银金属储量22.89吨,平均品位17.38克/吨。
1991年,冶金工业部华东地质勘查局批准金储量3.7吨,平均品位4.31克/吨。
几十年来,冶金八○三队对新桥铜(硫、铁、金、银)矿床进行了大量的找矿勘探工作,虽然在各不同的历史时期,普查找矿的方针、政策有新的提法,要找的重点矿种也有所不同。但从总体上说,冶金八○三队始终坚持了综合找矿、综合勘探的思想,找矿思路是开阔的,综合研究是深入的。所以对矿床成矿条件及找矿远景的认识在逐步加深,有用组分不断被发现,矿床的经济效益不断被提高。目前已查明本矿床为硫、铜、金、银、铁、锌、铅共生的多金属矿床。硫为大型,铜为大型,金具大型远景,银、铁、锌加铅均为中型矿床规模。这种大型—中型多种矿产共生的组合矿床,国内是比较少见的,它的开发与利用,将会产生巨大的社会和经济效益,所以一直得到国家、省政府及工业部门的重视,也吸引了大、专院校和科研部门的深入研究,并提出很多综合开发建议,安徽省计委提出“关于铜陵新桥含金硫铁矿综合回收利用问题的报告”报国家计委。冶金八○三队的找矿功绩和重大贡献,党和政府给予了充分肯定,并将载入史册。1990年被安徽省黄金工业领导小组评为“七五”期间为发展安徽省黄金工业做出突出贡献的先进集体。
本矿床第一次勘探结束后,1971年即由上海冶金局对新桥矿开始筹建,由南昌设计院进行开采设计,1972年正式进行矿山基建,1976年因矿山水文地质条件复杂改为缓建。1983年由国家计委决定,矿山改由安徽省化工部门接收,并成立铜陵市新桥硫铁矿,继续筹(基)建,1992年改为“铜陵化工集团公司新桥硫铁矿”,重新设计开采规划,选择矿床西翼负180—负230米中段标高进行坑采,年产50万吨硫铁矿,为一期工程。1983年4月底新桥矿在重新筹建初期,为使西翼29线—41线开采地段D级储量升级,同时采取发火试验小型工业选矿试验样品,委托冶金八○三队进行加密勘探,至1984年2月提交了《安徽省铜陵县新桥硫铁矿西部加密勘探工程总结报告》。投入主要工作量:钻孔15个、计3941米,修改1∶2000地形地质图0.35平方公里,普通分析样品389个。使绝大部分储量升级。加密勘探后的储量分别为:硫铁矿911.6万吨;铜金属量3.06万吨,平均品位0.57%;锌金属量1.56万吨,平均品位2.81%;铅金属量0.04万吨,平均品位1.24%。本次加密地段硫铁矿减少3210万吨,但新增铜金属储量7753吨。报告由新桥矿组织审查通过。
新桥矿根据二期工程扩建需要,于1989年12月又委托八○三队进行东翼11—31线负180米标高以上矿体的补充勘探,该项工作于1991年12月完成并提交了《安徽省铜陵县新桥硫铁矿东翼加密勘探报告》。本次投入主要工作量:钻孔10个、计1713米,普通分析样598个,选矿样4件。本次报告是利用了大量前期金矿详查时的钻探资料进行编制的。1992年2月新桥矿委托冶金部华东地勘局组织审查,批准铜金属储量9.58万吨,平均品位0.94%,硫34.87%;硫铁矿矿石储量1850万吨,平均品位硫29.46%,铜0.11%。
新桥硫铁矿在1983—1991年一期工程基建期间,即在东部(5—11线)和西部(77—79线)进行自营铜矿(辉铜矿)和硫铁矿露采(截至1991年底已采矿石180万吨以上),1991年12月一期工程通过国家验收正式投产;当年即同时进行东翼二期工程的前期准备工作:如采场大剥离、补勘、筹建日处理2000吨的选厂、年产90万吨的露采设计及帷幕工程试验等。
本矿床前后历经6次以铜、硫、金、银为主要对象的详查、勘探、补勘工作,矿山也经历二次三期工程建设,矿床选冶试验也同样进行了多次,主要的有:
1.1980年以前的试验,以选铜为主,进行了:①铜、硫矿物可选性试验(含混合铜矿石);②氧化铜可选性试验;③硫化矿石可选性试验。
2.1980—1990年间的试验,以选金、银为主,进行了:①铁帽型金、银矿的初步可选性试验;②低含铜、含金硫铁矿试验;③含金、银铁帽扩大可选性试验;④硫化矿型金(银)试验室试验。
3.1992年,有色金属工业总公司北京矿冶研究总院又进行了以铜、锌、硫综合选矿为主的二期工程补充勘探采样试验。同年6月,提出了选矿报告。
综上所有选矿试验流程及其成果说明,本矿床铜以优浮选为好,金则以高析浮选和高温氯化选矿为佳,综合回收以闭路选矿为好。无论哪种选矿流程,该矿最大的优点是没有尾矿,所谓“尾矿”,即为硫精矿。
在矿山基建自营生产期间,已自建一座日处理1800吨选铜厂,浮选流程,处理辉铜矿。1988年生产铜精矿3.14万吨,含铜5231.82吨,含金81.17公斤,含银3127.1公斤。另外,当年处理部分硫铁矿,回收金仅16%,银为30%。
1988年,还建成日处理100吨的全泥氰化厂,处理铁帽金、银矿石,当年处理矿石1.17万吨,以外购矿石为主,后扩建成日处理200吨,以自产矿石为主。
目前矿山建成日处理2000吨的选铜厂,现已生产,日处理矿石1000吨,该选厂的建成,加强了铜、金、银的综合回收,矿山经济效益更加显著。