嫩江县三矿沟铁铜矿床地质特征及成矿条件分析

张建良，董超然

（1.黑龙江省地质资料档案馆，黑龙江 哈尔滨 150090；2.黑龙江省第五地质勘查院，黑龙江 哈尔滨 150090）

1 区域地质特征

三矿沟铁铜矿床位于黑龙江省嫩江县多宝山镇内，属于小型矽卡岩型矿床。距多宝山特大型铜矿床北西约20km处。三矿沟铁铜矿床位于黑龙江省多宝山铜多金属成矿带的西北部，大兴安岭孤盆系多宝山岛孤罕达气裂谷带内，裸河-三矿沟-多宝山北西向挤压构造带的北西端，三矿沟背斜与三矿沟断裂相交处。该矿床赋存于下—中奥陶统多宝山组大理岩与燕山早期花岗闪长岩的接触带内的矽卡岩中。主要控矿构造是马蹄形三矿沟岩体西南端的侵入构造接触带，而控制矿体的容矿构造则是矽卡岩内的断裂带、或层间破碎带以及北东向的断裂破碎带。

区内出露的地层主要为奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系上统-二叠系下统、三叠系下统、白垩系下统，孤盆系内奥陶系为岛孤型碎屑岩-火山岩建造，志留系为裂谷型残留海砂泥质沉积复理石建造，泥盆系为裂谷型浅海相黑色碎屑岩沉积夹碳酸盐岩、火山岩沉积建造，下石炭统为陆内山间盆地河湖相碎屑岩沉积建造，上石炭统、上二叠-下三叠统为陆相沉积的火山-沉积岩建造，下-中侏罗统为河湖相中性、中酸性火山-沉积岩建造，上侏罗-白垩系以基性、中基性、中酸性、酸性火山岩-沉积岩建造。

区域内构造复杂，经历了加里东、华力西、印支、燕山及喜山运动的多次构造作用改造，构造变形强烈、形式复杂多样，褶皱、断裂、环形构造、片理化带发育。加里东期和华力西期形成的北西向和北东向断裂构造组成了区内的基本构造格架，叠加了岩浆侵入穹隆和与火山机构有关的环形构造。区内主要褶皱构造主要有多宝山复背斜和石灰窑复向斜。断裂构造有两个方向，一组北东向、东西向、近南北向的压性－压扭性断裂，对地层展布和岩体定位均有控制作用；另一组为北西向的张性断裂，它们将区内古生代地层分割错断。

区内热液活动不甚显著，除内接触带有厚达20m的绿泥石化花岗岩外，其他热液期的矿物皆充填交代在矽卡岩、大理岩和角岩等的空洞和裂隙内。

2 矿床地质特征

2.1 矿床地质概况

矿床位于窝里河一三峰山背斜近轴部的北东翼，花岗闪长岩体沿近背斜轴部的北东向与北西向断裂交汇部位侵入，侵入接触碎裂构造、层间裂隙构造是重要的控矿构造。矿区内层基本为-北东倾斜的单斜构造，在挤压构造带的影响下，地层、岩石破碎，节理裂隙发育，层间滑动破碎，岩层片理化等产生。这些断裂、裂隙产状多以北西、北东、北北东走向为主，倾向北东、南西、北西。为后来的岩浆热液的矿化作用造成有利的条件。

2.2 矿体特征

三矿沟铁铜矿床由3个矿化带组成，编号分别为1～3号含铁铜矽卡岩矿化带。矿化带产于侵入体与大理岩层的接触带、大理岩层层间破碎带、大理岩层与粉砂岩层层间错碎带内。在矿化带内有5个主矿体，36个分支矿体，铜矿体长50m～240m、宽2m～13m，铁铜矿体长50m～235m、宽2m～17m。

1号矿带：位于三矿沟左岸，长1440m、宽约180m，延深200m～350m，矿带走向130°～140°，带内分布有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿体群。Ⅰ号矿体群：位于矿带的东南段，由16 条铜矿体组成；Ⅱ号矿体群：位于矿带的中段，由17 条铜矿体组成；Ⅲ号矿体群：位于矿带的北西段。

2号矿带：位于矿床中部，带长1250 m，宽80m～125m，延深50m～230 m，矿带东南部走向130°～140°，带内分布有Ⅳ号矿体。

3号矿带：位于三矿沟右岸，走向北西，短轴状，长轴长180 m，短轴长100 m，中部延深70 m。带内分布有Ⅴ号矿体。

矿体形状为透镜状、似层状、扁豆状，矿体产状同矿化带的产状一致。矿体产状有四组，即40°～50°45°～70°；115°50°～87°；230°55°；310°83°。铁铜矿体主要赋存在粒状钙铁石榴石矽卡岩中，磁铁矿多数是交代钙铁榴石矽卡岩体的某一部分，少数则沿透辉石石英角岩的片理交代而成。铜矿化多数沿钙铁榴石矽卡岩空隙裂隙充填交代而成。

2.3 矿石结构、构造及矿石类型

该矿床的矿石结构较简单，主要为他形晶粒状结构，其次为自形-半自形晶粒状结构和板状、格状、乳滴状固溶体分离结构，以及交代残余结构等。构造以块状构造、填隙构造、胶结构造为主，次为浸染状、脉状及条带状构造等。

矿石自然类型按氧化程度分为原生矿石和氧化矿石，氧化带深度4.5m～20m。矿石的工业类型为铁铜矿石、铁矿石、铜矿石。铜矿石主要为黄铜矿斑铜矿矿石和黄铜矿矿石，两种矿石的铜平均品位分别为8.85×10-2和7.51×10-2；铜铁矿石主要为黄铜矿磁铁矿矿石，其铜平均品位为5.18×10-2，全铁平均品位为31.77×10-2；铁矿石为磁铁矿矿石，其全铁平均品位为64.53×10-2。矿石的金属矿物主要为磁铁矿、黄铜矿、次要矿物为赤铁矿、孔雀石、兰铜矿、斑铜矿、褐铁矿。脉石矿物为钙铁石榴石、透辉石、石英等。

2.4 矽卡岩化的分带与蚀变矿化

矽卡岩带的形成有两个先决条件，其一是具有一定规模的大理岩体，长约100m～200m、宽40m～50m。其二，大理岩体距侵入岩体宜近不宜远，二者接触界面愈多矽卡岩化愈强，接触界面不易太陡。由于大理岩体均夹于角岩化粉砂岩层内，矽卡岩化均沿大理岩层的边界发生，显示有清楚的环带状分带现象。角岩的分带现象多形成透辉石矽卡岩、透辉石化角岩、透辉石英角岩、石英角岩。泥质岩或灰岩与粉砂岩薄层互层，或靠近大理岩处的角岩形成肉红色致密状钙铝榴石矽卡岩，一般不具分带现象。

花岗岩体的侵入是矿床形成的主要原因，在交代－矿化作用之前发生岩浆侵入接触变质作用，形成了分布较广的各种角岩和大理岩。在此基础上再发生交代－矿化作用，形成各种类型矽卡岩。磁铁矿大量沉淀而成矿体，乃至少量黄铁矿、毒砂、磁黄铁矿亦随之晶出；大量矿化作用出现在随后的热液作用阶段，各种金属元素硫化物、氧化物相继沉淀结晶，矿体形成。

主要蚀变:除矽卡岩化外，晚期热液活动形成了绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化、钾化、硅化、绢云母化。主要矿化:有黄铁矿、磁黄铁矿、镜铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、斑铜矿、辉钼矿和辉银矿等。铁铜矿体产于粒状钙铁石榴石矽卡岩中；钼矿体产于晶洞构造发育的钙铁石榴石矽卡岩、或黑云母石英角岩中的透辉石矽卡岩中。

矽卡岩型矿化从上至下具有铁→铜、金、银→钼钨矿化分带的特点。蚀变以矽卡岩为主，绿泥石化、碳酸盐化、硅化、绢云母化等次之。成矿以铜铁为主，伴生钼、金、银、锌、镓、铟、锗和碲等多种有益组分。

3 成矿地质条件

3.1 矿床成因

该铁铜矿床是在燕山早期侵入体侵入到富含碳酸盐质岩石和大理岩层中，在侵入接触带、层间破碎带产生接触变质和双交代作用形成的矽卡岩。

矽卡岩形成的早期阶段，首先是岩浆饱含SiO2、Al2O3气化溶液沿接触带构造裂隙运移与大理岩层内饱含CaO溶液相遇，发生双交代作用，形成粒状钙铁石榴石矽卡岩、钙铝石榴石矽卡岩、透辉石石榴石矽卡岩、矽灰石石榴石矽卡岩。之后，早期形成的褐色致密钙铝榴石矽卡岩和矽灰石石榴石矽卡岩再次被交代呈浅绿色钙铁石榴石矽卡岩。这些矿物是在高温的超临界条件下以气化作用形成的。晚期矽卡岩阶段，由于早期矽卡岩形成后，温度降低、溶液中铁达到饱和后，经反应形成大量磁铁矿和赤铁矿、镜铁矿等氧化矿物，此阶段的矿化作用是在超临界点左右的气化-高温热液条件下进行的。

继矽卡岩期之后，进入石英-硫化物气水热液活动期，首先含水硅酸盐对围岩交代产生绿泥石、绿帘石、绢云母等蚀变矿物不具明显的矿化作用。之后，含矿热水溶液沿着原有旧的裂隙通道，进行循环交代和充填在矽卡岩内，形成磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、闪锌矿等金属硫化矿物的中高温热液活动期，而金银的矿化属于硫化物的晚期产物。矿床形成之后，进入表生阶段，含铜硫化矿物被氧化产生孔雀石、兰铜矿等。黄铁矿被氧化成褐铁矿。

总之，该矿床的形成是在侵入体侵入热液接触变质作用的基础上经过两大成矿作用阶段：第一阶段为硅卡岩期即气化溶液双交代作用阶段，形成简单矽卡岩和氧化矿物磁铁矿等矿物的高温气热交代成矿阶段；第二阶段为石英-硫化物期，是在气水热液作用下形成复杂矽卡岩和金属硫化矿物黄铜矿、斑铜矿等成矿作用的中高温热液充填交代阶段。该矿床的形成深度是在3000m～5000m之间，在较高的大气压下，温度在300℃～800℃的条件下形成的。成矿时代为172～184Ma。

3.2 找矿标志与成矿要素

富含碳酸盐质岩石和大理岩层是找矽卡岩型矿床的岩性地层；具一定规模的中、中酸性小型侵入体是找矿的侵入岩体；构造活动地带、侵入接触带、层间破碎带、断裂破碎带是找矿的构造；粒状钙铁石榴石矽卡岩是蚀变变质岩石的直接找矿；磁法测量、激电测量的异常是找矿的重要间接标志。三矿沟铁铜矿床成矿要素见表1。

表1 三矿沟铁铜矿床成矿要素表

3.3 成矿模式

三矿沟矽卡岩型铁铜矿床的成矿花岗闪长岩形成于早侏罗世晚期。而位于该区的佳木斯地块与松嫩地块的在侏罗纪前已经碰撞拼合，成为一体。从早侏罗世起，古太平洋构造体制已经开始并强烈影响该区域。结合岩石成因、源区性质和区域构造演化，我们认为三矿沟弧岩浆特征的花岗闪长岩形成于古太平洋板块向欧亚大陆俯冲的构造体制下。在这种构造体制下，受俯冲流体影响的地慢楔发生部分熔融形成中酸性岩浆，该岩浆携带大量成矿物质沿区域断裂构造向上运移，至上地壳浅部侵入先前形成的大理岩。当花岗闪长岩侵入大理岩时，发生了各种物理化学反应，在内外接触带发生了各种类型的角岩化和矽卡岩化，同时伴随着磁铁矿、镜铁矿的大量沉淀，以及部分黄铜矿、黄铁矿、辉钼矿等金属硫化物生成。