华北陆块淮北地区“富铁铜金三矿一体”矽卡岩型矿床特征及成矿物质来源研究

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华北陆块淮北“富铁铜金三矿一体”矽卡岩型矿床是一种重要的矿产资源，其特征成矿物质来源可以从以下几个方面进行分析：
1. 地质背景：淮北地区位于华北陆块南缘，是一个古老的前寒武纪地盾区。该地区地层主要为中元古界变质岩系，包括石英岩、片麻岩、大理岩等。这些变质岩系为矽卡岩型矿床的形成提供了有利的地质条件。
2. 矿床成因：淮北“富铁铜金三矿一体”矽卡岩型矿床主要形成于中元古界变质岩系与中新生界沉积岩系的接触带。矿床成因主要与区域变质作用、岩浆侵入作用和热液活动有关。
3. 成矿物质来源：
a. 铁质来源：淮北矽卡岩型矿床的铁质主要来源于区域变质岩系中的石英岩、片麻岩等富含铁质的岩石。这些岩石在区域变质作用过程中，铁质发生重结晶、交代作用，形成了富含铁质的矽卡岩。
b. 铜质来源：矿床中的铜质主要来源于岩浆侵入作用。淮北地区存在大量的中生代花岗岩，这些花岗岩侵入到变质岩系中，提供了铜质来源。铜质在热液活动中迁移、富集，形成了矽

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淮北三铺地区矽卡岩型矿床地质特征与成矿物质来源

产思维1,2，张顺林1,2，汪青松1,2

1 安徽省勘查技术院

2 安徽省地质矿产勘查局能源勘查中心

第一作者：产思维，高级工程师，从事固体矿产勘查工作。

导读：

三铺地区位于华北陆块东南部淮北市，淮北市是皖北重要的铁多金属矿产地和煤矿基地。三铺地区矿床类型以前常式矽卡岩型含铜金富铁矿为主。矿化具有“富铁、铜、金三矿一体”的特征。矿床主要分布在三铺岩体南北接触带，矿体主要产于岩体与碳酸盐岩接触带、捕虏体和层间裂隙中。现已发现8处前常式矿床，据不完全统计探明铁铜金资源量（333类）见下表。

由上表可见，三铺地区金矿总资源量达31.8吨，达大型规模；铜资源量为17.9万吨，达中型规模；铁矿石6691万吨，达中-大型规模。三铺地区已是铁铜金大型矿集区和矿产资源基地，而其北部徐楼-王场地区还有徐楼式单一铁矿成矿区，已发现多个中小型富铁矿床，三铺铁铜金矿集区及外围铁矿区多被煤田包围。三铺地区铁铜金共伴生成矿特点在华北地区也很少见，研究其矿床地质特征及成矿物质来源具有重要地质意义。

本文在分析三铺地区矿床地质特征的基础上，对与三铺岩体有关的典型矿床中的矿石进行了硫、铅同位素研究。研究结果表明，矿床硫具有岩浆来源与地层硫混合的多来源特征；矿石和岩体铅同位素具有低放射性铅特征和深源性的特点，矿石铅来源于岩体，铅的初始来源与下地壳或地幔有关。综合以上表明三铺地区成矿物质来源于下地壳或地幔，且与岩浆活动关系密切，岩浆活动除从下地壳或地幔带来成矿物质外，并驱使围岩中的成矿物质活化、迁移，最后在岩体与碳酸盐岩接触带附近富集成矿，从而形成铁多金属矿床。本文研究成果对在华北地区矿床学研究和找矿勘查，分析成矿地质背景、优选第二个类似三铺地区找矿靶区具有指导意义。

基金项目：本文受安徽省公益性地质工作项目“徐宿弧（安徽段）金多金属矿成矿背景调查（2016-g-3-34）”资助。

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0 引言

1 成矿地质背景

2 典型矿床地质特征

2.1 刘楼铁铜矿床

2.2 前常铁铜矿床

2.3 杨桥孜铜金矿床

3 硫、铅同位素特征

3.1 样品及测试方法

3.2 硫同位素组成及特征

3.3 铅同位素组成及特征

4 讨论

4.1 硫同位素体系及硫源

4.2 铅源

5 结论

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0 引言

淮北三铺地区位于华北陆块东南缘，产出有铁、铜、金等矿产，属华北陆块成矿省鲁西中生代金铜铁成矿区。区内地质勘查和综合研究程度较高，近年来多位学者对三铺地区的岩浆作用、成矿模式、成矿规律等开展过研究，该地区的岩浆活动及其成矿作用一直是研究热点之一。

三铺地区岩浆活动强烈，构造条件复杂，成矿条件优越。矿化类型主要以赋存在岩体与围岩接触带附近、层间裂隙和捕掳体中的矽卡岩型为主。三铺岩体是该区内面积最大、岩石类型较多的燕山期侵入复式岩体；是安徽省北部重要的铁多金属矿产资源基地，主要矿种有铁、铜、金，共伴生钴、银、硫、钨、钼、镓、硒、蹄等，综合利用价值较高。前人对三铺地区的矿床地质特征、地球物理特征、金的赋存状态、流体包裹体、矿床成因、成岩成矿年代学等进行了研究和探讨。然而，针对三铺岩体周围矽卡岩型铁多金属矿床成矿物质来源研究仍属空白。因此，本文在对三铺地区矽卡岩型矿床进行野外调查的基础上，结合典型矿石硫、铅同位素组成特征，探讨了三铺地区矽卡岩型矿床成矿物质来源特征，为认识三铺地区矿床成矿作用提供地球化学依据，以期为后续的矿产勘查工作提供有益参考。

1 成矿地质背景

研究区大地构造位置处于华北陆块东南缘徐淮地块淮北断褶带。前震旦纪发生了蚌埠、四堡、晋宁3次重要的地壳运动，形成了区内陆块基底构造格局，青白口纪—三叠纪，本区进入盖层发展时期，地壳运动以频繁振荡为主，印支期表现为强烈的造山运动，使地台盖层发生褶皱，构成了本区北北东向构造的基本格架。侏罗纪后，燕山运动使先期形成的北北东向构造进一步发展、改变，同时伴随大规模的中酸性岩浆活动，形成了本区中生代侵入岩广泛分布的格局，中国东部著名的徐宿弧形构造即在晚燕山运动期间形成。喜马拉雅运动使得本区差异升降，从而形成一系列的拉张盆地。

三铺地区地表无基岩出露，第四系松散沉积物厚度在60m以上。区内赋矿围岩主要为下奥陶统萧县组和中寒武统毛庄组、徐庄组和上寒武统凤山组碳酸盐岩（图1）。三铺地区构造复杂，受东西向符离集断裂和北北东向徐宿弧形断裂构造控制，断裂构造以东西—北西西向和南北—北北东向为主，平山背斜自北西向南东展布于三铺地区，受三铺岩体侵入背斜核部影响，构造形迹残缺不全，岩体内部含有大量的围岩捕掳体。

图1 研究区大地构造图（a）与三铺地区基岩地质矿产图

1—古近系定远组；2—二叠系；3—上石炭统；4—奥陶系；5—上寒武统；6—中寒武统；7—石英二长闪长岩；8—石英二长闪长玢岩；9—辉长闪长玢岩；10—花岗闪长斑岩；11—矽卡岩；12—铁矿体；13—实测正断层；14—推测正断层；15—实测逆断层；16—推测逆断层；17—推测断层；18—实测地质界线；19—推测地质界线；20—推测不整合地质界线；21—铁矿床；22—铁铜矿床；23—铜金矿床；24—地名

三铺地区矿床分布受符离集断裂和青龙山弧形断裂共同控制，矿体主要产于三铺岩体南北接触带附近、捕掳体及层间裂隙中。三铺岩体北接触带自西向东依次有陈庄铁矿床、刘楼铁铜矿床、杨桥孜铜金矿床、廖家铁铜金矿、秦楼铜金矿床；南接触带分布有三铺铁矿床、前常铁铜矿床和前常东铁矿段（图1）。

三铺岩体东西长约11.7km，南北宽3.5～13.5km，面积约53.8km2，是本区成矿有关的最重要的中酸性岩体。岩性主要为石英二长闪长（玢）岩、石英闪长玢岩和花岗闪长斑岩，其中石英二长闪长玢岩成岩年龄为（119.9±4.3）Ma，石英二长闪长岩成岩年龄为（128.0±1.1）Ma。围绕三铺岩体南北接触带分布了多个矽卡岩型矿床。南接触带以铁矿为主，如三铺铁矿床、前常铁铜矿床和前常东铁矿；北接触带西段以铁为主，伴生铜金，如陈庄铁矿床和刘楼铁铜矿床，东段以铜金为主，共伴生铁、钼、硫等，如杨桥孜和秦楼铜金矿床。韦帅等（2021）获得杨桥孜矿床辉钼矿Re-Os等时线年龄为（128.0±1.6）Ma，综合以上，三铺地区成岩成矿属早白垩世，即华北陆块伸展的构造环境。

2 典型矿床地质特征

2.1 刘楼铁铜矿床

刘楼矿床为一以铁为主的小型矽卡岩矿床，矿床位于三铺岩体北接触带西段，构造位置属皇藏峪复式背斜的次一级构造——平山背斜的侵末端，矿区构造形迹被掩盖，岩石蚀变较强。矿床规模为小型，分东、西两个矿段，各有26个矿体，可分为两组产状不同，互不相连的矿体，一组倾向南西，另一组倾向北东；主要矿体埋深为70～400m（图2）。

图2 刘楼矿床纵1线地质剖面图

1—第四系；2—大理岩；3—石英二长闪长玢岩；4—辉绿岩；5—矽卡岩；6—铁矿体；7—地质界线；8—钻孔位置及编号

矿区第四系厚度为71～78m，第四系下伏基岩主要为寒武系凤山组白云质大理岩、大理岩等，局部可见角岩，区内侵入岩主要为三铺岩体，岩性为石英二长闪长（玢）岩、多斑石英二长闪长玢岩、花岗闪长斑岩、石英闪长玢岩和辉绿岩等。其中闪长岩类形成于燕山期早白垩世，辉绿岩形成于喜山期。矿体主要赋存在寒武系凤山组碳酸盐岩捕虏体与燕山期石英二长闪长玢岩构成的接触带及裂隙内，矿体形态受捕虏体和接触带形态控制，多呈不规则透镜状或脉状。矿体围岩蚀变主要有矽卡岩化、透辉石化、绿帘石化、透闪石化、绿泥石化、蛇纹石化、碳酸岩化、绢云母化和钾长石化。矿石中金属矿物主要为磁铁矿、黄铜矿、黄铁矿、自然金、银金矿、金银矿，其次为赤铁矿、穆磁铁矿、磁黄铁矿、兰辉铜矿、斑铜矿等；脉石矿物主要为透辉石、金云母、蛇纹石、方解石、白云石、绿泥石，其次为水镁石、斜硅镁石、石榴子石、绿帘石、透闪石、阳起石、石英等（图3）。

图3 刘楼、前常矿床矿石及镜下显微照片

a—刘楼矿床铁铜矿石照片；b—刘楼矿床铁铜矿石镜下显微照片（反射光）；c—前常矿床铁铜矿石照片；d—前常矿床铁铜矿石镜下显微照片（反射光）；Mt—磁铁矿；Ccp—黄铜矿；Py—黄铁矿；Po—磁黄铁矿；Cal—方解石

2.2 前常铁铜矿床

前常铁铜矿为中型以铁为主的矽卡岩型矿床，矿床位于三铺岩体南接触带中段，包括前常和前常东矿段，第四系覆盖层厚度为79～118m。控矿构造主要为岩体接触带、捕虏体和层间裂隙构造。矿体产于三铺岩体石英二长闪长玢岩与上寒武统凤山组下段富镁碳酸盐岩接触带附近，岩体边缘岩枝具多层分叉侵入、多层成矿和呈阶梯状分布的特点。

矿区共有矿体122个，矿体形态复杂，主要为似层状和透镜状，主要矿体埋深400～1000m，矿体走向北北西，倾向北东或南西，倾角20°～40°，主矿体向南东倾伏（图4）。围岩蚀变有矽卡岩化、蛇纹石化、绿泥石化、金云母化、透辉石化、碳酸盐化等。镁质矽卡岩发育，次为钙镁质矽卡岩。岩体碱质交代作用较强，以钾化为主。矿石中金属矿物主要有磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿，次为赤铁矿、白铁矿，少量磁黄铁矿、镜铁矿、斑铜矿、硫钴矿、辉钼矿、蓝辉铜矿、自然金、自然银、银金矿等；脉石矿物主要为蛇纹石、方解石、白云石、水镁石、绿泥石、透闪石、石英，少量滑石、绿帘石、磷灰石、黑云母等。

图4 前常矿东矿段纵线地质剖面图

1—第四系；2—大理岩；3—石英二长闪长玢岩；4—辉绿岩；5—矽卡岩；6—铁矿体；7—铁铜矿体；8—铜矿体；9—地质界线；10—断层；11—钻孔及编号

2.3 杨桥孜铜金矿床

杨桥孜铜金矿床是以金为主的矽卡岩型矿床，矿区为新生界松散层所覆盖，覆盖层厚度为59.0～92.56m。矿区地层主要为中上寒武统、下奥陶统和上石炭统。赋矿围岩为中寒武统毛庄组、徐庄组和上寒武统凤山组，其岩性主要为灰岩、白云质灰岩和薄层粉砂岩。矿床位于三铺岩体北接触带中段，自西往东划分为刘楼村、小任家、枣谷堆和杨桥孜4个矿段。

矿区共圈定71个矿体，矿体主要产于三铺岩体石英二长闪长玢岩与中寒武统毛庄组、徐庄组和上寒武统凤山组碳酸盐岩接触带附近，矿体主要呈似层状、薄板状、透镜状产出（图5）。矿石矿物主要为磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、辉钼矿、自然金等，次为辉铜矿、铜蓝、磁黄铁矿、赤铁矿、褐铁矿、银金矿等；脉石矿物主要为透辉石、透闪石、石榴子石、蛇纹石、方解石，次为绿帘石、绿泥石、石英、硅灰石、阳起石等，杨桥孜矿床典型矿石及镜下显微照片见图6。

图5 杨桥孜矿段纵Ⅰ勘探线地质剖面图

1—第四系；2—中寒武统徐庄组；3—中寒武统毛庄组；4—石英二长闪长玢岩；5—花岗闪长斑岩；6—矽卡岩；7—铁矿体；8—铜矿体；9—金矿体；10—钼矿体；11—地质界线；12—钻孔及编号

图6 杨桥孜矿床矿石及镜下显微照片

a—块状磁铁矿；b—黄铜矿交代部分磁黄铁矿形成交代残余结构（反射光）；c—磁铁矿交代残余结构（反射光）；d—团块状辉钼矿（反射光）；Mt—磁铁矿；Po—磁黄铁矿；Ccp—黄铜矿；Cc—辉铜矿；Mo—辉钼矿

3 硫、铅同位素特征

3.1 样品及测试方法

本文硫、铅同位素分析样品均采自钻孔，包含岩体、矽卡岩和矿石，矿石主要采集矽卡岩型块状、浸染状、团块状等矿石中的黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿和辉钼矿。矿石样品经粉碎、清洗、干燥后，在双目镜下分别挑至99%纯度的单矿物样。硫、铅同位素测定在原宜昌地质矿产研究所同位素实验室进行，硫同位素测试仪器为MAT-251，采用V-CDT国际标准，铅同位素测试仪器为MAT-261可调多接收质谱仪上完成，精度优于1‰。

3.2 硫同位素组成及特征

由表1可见，三铺地区各矿床中矿石硫同位素全部为正值。前常铁铜矿床金属硫化物δ34SV-CDT=3.1‰～8.8‰，平均为7.3‰；其中，黄铁矿δ34SV-CDT平均为7.5‰，黄铜矿δ34SV-CDT平均为6.6‰。陈庄铁矿床黄铁矿δ34SV-CDT平均为9.9‰。刘楼铁铜矿床金属硫化物δ34SV-CDT=0.01‰～6.6‰，平均为3.4‰；其中黄铁矿δ34SV-CDT平均为4.3‰，黄铜矿δ34SV-CDT平均为2.4‰。杨桥孜铜金矿床金属硫化物δ34SV-CDT=0.3‰～1.8‰，平均为1.3‰；其中黄铜矿δ34SV-CDT平均为1.1‰，辉钼矿δ34SV-CDT=1.8（仅有1件样品）。秦楼铜金矿床斑铜矿δ34SV-CDT=2.8‰～3.4‰，平均为3.1‰。

表1 三铺地区金属矿床硫同位素组成测定结果

3.3 铅同位素组成及特征

三铺地区各矿床多斑、细斑石英二长闪长（玢）岩206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb分别介于17.986～18.106、15.533～15.574和38.147～38.323；花岗闪长斑岩206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb分别为18.330、15.794和38.956；石英闪长玢岩206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb分别为18.146、15.576和38.313；含金透辉石矽卡岩206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb分别为18.231、15.516和38.009；含金黄铁矿石206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb分别为17.833、15.528和38.149（表2），从同位素比值显示出三铺地区岩体和矿石铅同位素组成较为稳定，刘楼铁铜矿床较秦楼矿床更加富集放射成因铅。

表2 三铺地区金属矿床铅同位素组成及参数

据单阶段铅演化模式，利用Geokit软件（路远发，2004）计算铅同位素的相关参数显示，多斑、细斑石英二长闪长（玢）岩的μ值为9.37～9.45，均值为9.41，其Th/U比值变化范围小，为3.80～3.87，均值为3.84；花岗闪长斑岩μ值为9.86，Th/U比值为4.03；石英闪长玢岩μ值为9.45，Th/U比值为3.81；含金透辉石矽卡岩μ值为9.32，Th/U比值为3.63；含金黄铁矿石μ值为9.39，Th/U比值为3.91。上述岩石和矿石μ值为9.32～9.86，仅杨桥孜ZK1501孔花岗闪长斑岩μ值大于9.58，表明三铺地区岩体和矿石主要为低放射性深源铅。

4 讨论

4.1 硫同位素体系及硫源

矿床的硫同位素组成是判断成矿物质来源的有效方法之一，硫同位素组成随物质的来源不同而不同，来源于上地幔且未发生明显分馏的原始硫的δ34S值约等于0，玄武岩、花岗岩的δ34S值与此值相近，而沉积岩的δ34S值则有较大的变化范围。在硫化物金属矿床中，硫元素对成矿物质富集和沉淀成矿过程中具有重要的作用，其同位素也可以提供矿化剂来源的重要信息。三铺地区金属硫化物同位素组成δ34S黄铁矿＞δ34S黄铜矿＞δ34S斑铜矿＞δ34S辉钼矿（表1），黄铁矿中δ34S值大于黄铜矿δ34S值，表明矿石沉淀过程中基本符合共结晶硫化物的硫同位素分馏的一般规律，矿石中硫化物的硫同位素组成达到平衡状态。

三铺地区铁铜金多金属矿床主成矿阶段金属硫化物（黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿、斑铜矿）硫同位素分析结果表明（表1），三铺地区矿床矿石的δ34S值变化范围较窄，为+0.01‰～10.0‰，平均值为5.5‰（29件样品）。此外，各矿区内均未发现硫酸盐矿物（石膏等），表明硫的来源较为单一。各矿床矿石中硫化物的δ

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发布于 2025-06-06 12:13

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