辽宁桓仁县桓仁铜矿床

一、大地构造单元

桓仁铜矿床的大地构造单元属于华北陆块的辽东台背斜太子河浑江凹陷东端，其北部与铁岭-靖宁隆起相临，南部与营口-宽甸隆起接壤。本区前震旦纪时期为一个地槽区，相继沉积了巨厚的辽河群地层，其后受吕梁运动的影响，不仅结束了地槽深幅沉陷，而且产生了东西向褶皱回返，伴随区域性岩浆活动。加里东期本区表现为缓慢的升降运动，致使志留系-泥盆系缺失。华力西期本区表现为北西西向和北西向构造线，并伴随岩浆侵入。燕山期本区全面活化，构造-岩浆活动范围广、规模大，除东西向构造线复活外，主要产生广泛的北东向构造线，从而奠定了矿区的主要构造形态，伴随强烈的岩浆侵入和火山喷发。热液蚀变和多金属矿化主要受燕山期构造-岩浆活动的控制。

二、矿区地质

（一）地层

矿区地层如表2-63，描述简略。

（二）矿区构造

前震旦系构造线总体上呈EW向，华力西期构造线呈NW向，而燕山期构造线呈NE向。前期构造被后期构造复活和叠置，故矿区构造十分复杂。从对燕山期侵入岩体、岩脉、夕卡岩体和矿体赋存的控制来看，断裂比褶皱更为重要。

表2-63　桓仁铜矿地层简表　Table 2-63　Stratigraphic scale of Hengren copper deposit

1.褶皱构造

北岔背向斜：由两个平行的短轴背斜和一个小向斜组成。中段为北东向断层错开，NW端及SE端各为NE向和EW向断层所截。延长大约600m，走向为NW30°。背斜由下寒武统馒头组下段地层组成。东翼和西翼地层倾角分别为55°和65°，为一组轴面向NE倾斜的褶曲。

松兰单斜：位于矿区EW向逆断层之北，松兰到小河沿一带，由震旦系和下寒武统组成，岩层走向NE20°～30°，倾向SE，倾角30°～40°。

滚马岭复式背斜：为本区规模较大的背斜，被NE向断层截成两段，沿大背斜轴部又为北西向断层错断。背斜北西端延至区外，南东端为安山岩覆盖。背斜由寒武系组成。本区所见背斜延长达1800余米。背斜轴走向为NW20°～30°。背斜之SW翼由10个次级相互平行的背向斜组成，背向斜轴的走向亦为NW20°～30°。两翼岩层倾角通常为50°～60°，个别缓者达25°，陡者达75°。这些次级背向斜有时为NW和NE向断层切割和被闪长岩体侵入，遭到强烈破坏。该复式背斜南西翼的次级背向斜轴部往往成为发育夕卡岩体和矿化体的最有利的富集地段。如滚马岭和西岔寺都能见到这种现象。

2.断裂构造

EW向断裂：EW向深断裂属于区域EW向深断裂的东延部分，是控制闪长岩侵入和夕卡岩矿床赋存的主要构造。北岔-松兰-滚马岭EW向逆断层也是本区重要的EW向构造。

NW向断裂：分布于矿区NW和NE端，在靠近斑状黑云母花岗岩的分布区，NW向断裂成组出现，多属于逆断层。它们常常被NE向断层切割。

NE向断裂：该组断裂在矿区特别发育，平行成组出现，是控制矿区中酸性岩脉侵入的主要构造。该组断裂切割了NW向和EW向断裂，形成相对较晚。

NNE向断裂：NEE向断裂切割了NE断裂组，故形成更晚。

（三）侵入岩

本区侵入岩主要包括斑状黑云母花岗岩、闪长岩和各种脉岩，现简略叙述如下：

斑状黑云母花岗岩：呈NE向不规则岩体产出，分布于松兰和影壁山等地，矿区出露面积为2.5km²。岩石呈粉红色至灰白色，斑状全晶质半自形-他形粒状结构。斑晶主要为斜长石，基质由石英、正长石和黑云母等组成，副矿物有锆石和磷灰石等。斑状黑云母花岗岩的时代，由于缺少同位素年龄数据，故众说纷纭，有吕梁期、华力西期和燕山期三种说法。根据穿插关系，认为黑云母花岗岩生成晚于早寒武世，早于侏罗—白垩纪，最有可能属于华力西期。

闪长岩：分布于矿区中部，东起倒木沟，西至马圈子一带，东西长约8.5km，南北宽0.8～2.1km,分布面积12km²。该岩体北部与寒武系灰岩侵入接触，南部与侏罗纪火山岩系侵入接触。根据观察，该岩体是沿近东西向区域复活断裂侵位的。该岩体主体部位为灰白色-灰绿色等粒闪长岩，主要由自形粒状斜长石、粒状角闪石和少量黑云母组成。在等粒闪长岩体边缘为斑状闪长岩，灰色-暗灰色，斑晶主要为斜长石和少量角闪石，基质有中斜长石、角闪石、黑云母、正长石、辉石等，副矿物为磷灰石和磁铁矿。闪长岩侵位于燕山期，与夕卡岩化和矿化密切相关。

脉岩：包括碱性岩脉、中性岩脉和基性岩脉。碱性岩脉主要分布于矿区东部，成群出现，岩性有正长细晶岩、花岗斑岩和正长斑岩等，延长1000～5000m不等，宽10～60m不等，走向NE—NEE，倾向NW，呈高角度产出。中性岩脉分布于闪长岩体接触带，岩性主要为闪长玢岩和安山玢岩，岩体分支复合，延长500～3000m，宽10m左右，走向NE—NEE，倾向NW，以高角度产出居多。基性岩脉大多数分布于矿区西部，岩性有辉绿岩和煌斑岩两种，而辉绿岩主要分布于闪长岩体内部，延长100～500m，宽10m左右，走向NE—NEE，倾向NW，倾角陡。

（四）火山岩

主要分布于矿区南部，时代暂确定为侏罗纪，为多期喷发产物，由中性喷发演化为酸性喷发，以安山岩占绝对优势，以层状堆积为主，少量呈脉状产出。岩性包括火山集块岩、安山角砾岩、凝灰质角砾岩、安山岩、火山碎屑岩和多斑角砾流纹岩。现将这些岩性作简略叙述：

火山集块岩：灰色-灰白色，集块直径变化于2～8cm，大者达20～40cm。成分以紫色-灰紫色安山岩为主，其次有斑状黑云母花岗岩、石英岩、片麻岩和火山灰等。

安山角砾岩：杂色，砾径2～10cm，大者达10～20cm。成分以紫色安山岩为主，砾石呈棱角状，分布于西岔沟口。

凝灰质角砾岩：杂色角砾状构造，角砾直径一般在约5～15cm，角砾成分有斑状闪长岩、等粒闪长岩、正长斑岩和安山岩等。分布于西岔坑口等地。

安山岩：深灰色-灰黑色，厚层，呈致密状隐晶质，在矿区有两层，出露于西岔小学等地。

火山碎屑岩：在矿区有两层。一层分布于火山集块岩之下，另一层分布于多斑角砾流纹岩之上。成分以火山灰为主，含有大理岩和中酸性—基性脉岩的角砾。

多斑角砾流纹岩：粉红色，角砾状构造，为含大量斑晶的流纹岩层，分布于大西岔。

（五）矿床地质

1.矿体

矿体产状严格受接触带及岩脉产状的控制。接触带矿体产状与接触带一致，走向大致为NW，倾向N，倾角40°～60°。岩脉两侧的矿体产状与岩脉一致，走向NE40°～60°，倾向NW，倾角50°～80°。矿体产于滚马岭、西岔、松兰和北岔四个地段（图2-106），它们的规模和数目如表2-64。

矿体在空间上出现的部位有以下三种：

（1）闪长岩与灰岩接触带赋存的矿体。其中铅锌矿体经常出现在蚀变灰岩与石榴子石夕卡岩接触带，常交代透辉石夕卡岩；铜矿体常出现在石榴子石夕卡岩中下部，交代夕卡岩呈浸染状矿体；含铜磁铁矿矿体出现部位与铜矿体相同，但分布不均匀。这类矿体呈扁豆状和脉岩，矿体规模相对较大，通常长50～150m，最大延长300m，延深100～200m，宽2～6m，矿体产状与接触带产状基本一致。

（2）中酸性岩脉两侧的矿体，多为铅锌体，规模相对较小，延长30～120m，深50～100m，厚1～8m，矿体形态呈脉状，产状与岩脉一致。

（3）层间裂隙矿体，以较富的铅锌矿体为主，矿体形态呈似层状或脉状，矿体规模较小，通常延长30～80m，延深30～60m，厚0.5～3m，产状与层理基本一致。

2.矿石矿物

矿石矿物可以构成6个共生组合，如表2-65。主要矿石类型有3种：

铅锌型：主要由方铅矿、闪锌矿组成，伴生少量黄铜矿；脉石矿物有透辉石和石榴子石。主要分布于近地表的闪长岩外接触带。

铜锌型：主要由黄铜矿和闪锌矿组成，伴生少量方铅矿；脉石矿物为石榴子石、透辉石和阳起石。主要分布于接触带中下部。

图2-106　桓仁铜矿床地质图　Fig.2-106　Geological map of Hengren copper deposit

1—震旦系；2—寒武系；3—侏罗系；4—黑云母花岗岩；5—闪长岩；6—中酸性岩脉；7—中性岩脉；8—向斜；9—背斜；10—逆掩断层；11—地质界线

表2-64　桓仁铜多金属矿床矿体规模及品位一览表　Table 2-64　Dimension and grade of ore bodies in Hengren Cu-polymetal deposit

注：铜、铅、锌和铁含量（%）分子为变化范围，分母为平均值

含铜磁铁矿：脉石矿物为石榴子石和少量阳起石。分布于接触带下部，铜品位变化较大。

3.矿石结构构造

矿石结构主要有粒状结构、残留结构、浮浊状结构、次文象结构和边缘交代结构。主要矿石构造有块状构造、浸染状构造、交错状或网格状构造和带状构造等。

4.矿石储量及品位

桓仁铜多金属矿床拥有铜储量101146t，保有铜储量45294t，铜品位0.74%；锌储量24494t，锌品位0.4%；铅储量4066t，铅品位0.07%。

（六）围岩蚀变

（1）夕卡岩化：主要分布于闪长岩体与灰岩接触带中，有时在成矿前的岩脉两侧及层间裂隙中亦有夕卡岩化。夕卡岩常常形成单矿物交代岩，如石榴子石夕卡岩和透辉石夕卡岩。根据夕卡岩矿物含量变化可划分如下夕卡岩种类：绿帘石夕卡岩、透辉石夕卡岩、绿帘石-石榴子石夕卡岩、透辉石-石榴子石夕卡岩等。从闪长岩到灰岩具有明显的分带现象，大体上可以划分8个蚀变岩带：

表2-65　桓仁铜多金属矿床矿石矿物组合　Table 2-65　Mineral assemblage in ore in Hengren Cu-polymetal deposit

蚀变闪长岩带；钾长石化闪长岩带；绿帘石夕卡岩带；石榴子石夕卡岩带；石榴子石-透辉石夕卡岩带；透辉石夕卡岩带；方铅矿闪锌矿矿体；蚀变大理岩带。

（2）硅化：主要出现在蚀变灰岩中。

（3）镁橄榄石化：出现在闪长岩与含镁灰岩接触带，镁橄榄石有时又重新蛇纹石化。

（4）铁锰碳酸盐化：一系列锰方解石、菱锰矿交代灰岩。

（5）绿泥石化：常出现在闪长岩和夕卡岩内，有时在矿体两侧和接触带的节理裂隙中常出现绿泥石的交代产物。

（6）钾长石化和钠长石化：这些碱质硅酸盐交代矿物常出现在闪长岩和中酸性脉岩中，有时接触带的夕卡岩中也常常见到钾长石和钠长石。

三、矿床成因讨论

金属硫化物常与夕卡岩共生，矿体产出部位虽有不同，但主要赋存于接触带。矿体向深部往往与夕卡岩体连成一体。虽然成矿稍晚于夕卡岩化，夕卡岩体与矿体不完全吻合，但二者在成因上和时空上关系十分密切，都应归于岩浆热液-构造演化的产物。从总体上说，应归结为接触交代型矿床。