1.矿区地质背景
池沟地区位于柞-山矿集区南部,山阳-凤镇断裂北侧(图3-36),北距商-丹缝合带仅20km左右,南侧紧靠具有多期活动性的凤镇-山阳深大断裂。池沟铜(钼)矿区地层为中泥盆统池沟组一套浅变质的细碎屑岩-碳酸盐岩,围绕岩体普遍角岩化,局部矽卡岩化。池沟组自下向上分为3个岩性段:第一岩性段(D2ch1)发育石英砂岩、粉砂质板岩; 第二岩性段(D2ch2)发育薄-中厚层状角岩化石英砂岩、黑云母石英角岩; 第三岩性段(D2ch3)发育钙质粉砂质板岩、黑云母粉砂质板岩。矿区岩层走向近EW向,倾向N,倾角40°～60°,断裂构造发育,以近EW向断裂为主,其次有NNE向、NE向断裂。其中F1、F2断裂为主要控岩控矿断裂,控制着矿化蚀变带及斑岩体群的带状展布,NE向断裂则控制着斑岩体的形态。
图3-36 池沟铜(钼)矿床区域地质图
双元沟-土地沟-池沟中酸性小岩体侵入于池沟组中,池沟斑岩体(群)地表共出露7个小(斑)岩体(图3-37),岩体规模均较小,其中以 Ⅰ号岩体相对较大,面积为0.06km2,其余仅0.001～0.06km2。Ⅰ号岩体由二长花岗岩组成,属酸性深成相,平面上呈不规则状,总体为EW走向,推测为一小岩株; Ⅱ—Ⅶ号岩体为似斑状石英闪长岩和似斑状闪长岩,属中酸性浅成-超浅成相,平面上亦呈不规则状,走向呈近SN的脉状(Ⅲ号岩体推测为一筒状斑岩体); 从南至北(即由Ⅰ—Ⅶ)表现出由酸性至中酸性的演化趋势。岩体群的形成受NWW向断层与池沟正断层(包括NE向次级断裂)交汇部位控制,岩体均侵位于泥盆系池沟组中,与其呈侵入或断层接触关系。铜钼矿化多发育于岩体与围岩内外接触带附近。
图3-37 池沟铜(钼)矿床矿区地质略图
地球化学分析表明,池沟铜矿各岩体明显贫硅(w(SiO2)=57.34%～69.07%)和富碱(w(H2O+Na2O)=6.66%～8.75%)且高钾(w(H2O)=2.92%～5.11%),属于高钾钙碱性和钾玄质系列,类似于冷水沟、下官坊、小河口、袁家沟和园子街地区小岩体,亦类似于玉龙与成矿密切相关的二长花岗斑岩(Jiang et al.,2006; 图3-38)。岩体具有较低的MnO(0.03%～0.19%)和Al2O3(14.29%～16.25%),且以变化较大的FeOt(2.33%～7.29%)、MgO(0.90%～3.39%)、TiO2(0.37%～0.84%)、CaO(1.82%～5.10%)和P2O5(0.21%～0.51%)为特征。岩石地球化学分析显示池沟岩体与冷水沟、下官坊、小河口、袁家沟和园子街地区小岩体演化趋势一致,暗示它们为同一岩浆源区的演化产物。
图3-38 柞水-山阳矿集区有关岩体的SiO2-H2O图解
2.矿床地质特征
(1)矿体特征
池沟矿床主要由池沟隐伏钼矿化带、Ⅰ号铜(钼)矿化带、符桑沟矽卡岩铜矿化带和Ⅳ号铜矿化带组成。
1)隐伏钼矿化带:钼矿化带位于矿区东部,东起石英闪长玢岩(9线),西至池沟口。地表矿化较弱,深部矿化增强。钼矿化呈细脉、网脉状产于层间破碎带及裂隙中。
2)Ⅰ号铜(钼)矿化带:该矿化带位于二长花岗岩南侧及围岩接触带,目前控制的矿(化)体长约65m,厚度为5.7m,Cu品位为0.11% ～0.28%,最高Cu品位为0.33%; 地表及钻孔分析表明,二长花岗岩产状复杂,平面上呈不规则状,深部北倾,产状陡,总体为EW走向; 为含钼铜矿化岩体,矿体埋藏较深,辉钼矿化主要发育于岩体内接触带深部,黄铜矿化分布在外接触带绿帘石化、绿泥石化和角岩化带围岩深部。
3)符桑沟矽卡岩型铜矿化带:该矿化带由ⅰ、ⅱ和ⅲ号矿体组成,分别位于矿区北部3线附近、14线附近和7～15线之间,其中ⅰ号矿体控制一宽0.9m、长50m的矽卡型铜矿(化)体,铜品位为2.34%,矿体大致顺层,走向NWW,受片理化蚀变带控制,矿化表现为孔雀石化和矽卡岩化。
4)Ⅳ号铜矿化带:该矿化带分布于13～17线之间,Ⅳ号石英闪长岩的内外接触带中,属于隐伏矿体。以边界品位0.2%圈定6段铜矿体,基本分布于石英闪长岩体中,其形态受隐伏岩体控制,推测岩体深部连成一体,黄铜矿呈细脉浸染状分布于岩体上下边界附近。
(2)矿化蚀变类型
根据野外地质观察和室内鉴定及综合研究,池沟岩体及围岩蚀变较强,主要蚀变类型有角岩化、钾硅酸盐化、黄铁绢云母化和青磐岩化(图3-39),其次有高岭土化和矽卡岩化。其中角岩化和矽卡岩化于池沟中、上段地层及控岩断裂呈面型带状分布; 钾硅酸盐化、绢云母化、高岭土化及青磐岩化主要分布于岩体中或外接触带附近,与铜(钼)矿化关系密切。
矿石结构以充填交代结构为主,次为固熔体分离结构; 矿石构造主要为浸染状构造和细脉浸染状构造,其次为角砾状构造和胶状构造。金属矿物主要是黄铁矿、黄铜矿和少量辉钼矿等。
3.池沟岩体的岩相学特征
池沟岩体地表出露的面积较小,多数呈不规则形的岩株和岩脉,被围岩切割成几段。通过地质填图表明,围岩发育大面积蚀变作用,包括矽卡岩化和角岩化,角岩化基本以岩体为中心向外发育,矽卡岩化主要位于北侧,包括透辉石化等。有岩体的地方均发生明显的蚀变作用,袁家沟、小河口、元子街、双元沟以环状为特征,其他地区蚀变以EW向为特征,预示深部存在巨大岩基。池沟矿区的高精度磁法异常显示,岩体的侵入方向由白沙沟岩体向池沟岩体(Ⅳ号岩体)侵入。因此,该区具有良好的找矿地质条件。为了厘定深部岩枝的岩相学特征以及它们与地表岩体的差异性,2008～2009年在大量地质填图、化探异常解剖和地面高精度磁测扫面基础上,我们开展了详细的岩相学显微特征研究。
池沟Ⅰ号岩体为小岩株,呈EW向展布,地表出露3个分支,长80～434m,宽10～160m,面积约为0.06km2。Ⅰ号岩体以明显的斑状结构为特征,斑晶包括钾长石(Kfs)、斜长石(Pl)、黑云母(Bi)和角闪石(Hr),基质较细,主要由石英、钾长石和斜长石组成(图3-40),为二长花岗斑岩。
Ⅱ号岩体为SN向岩脉,长278m,宽22～76m,面积约0.02km2。岩石呈不等粒结构,主要由黑云母(5%)、角闪石(15%)、斜长石(40%)、钾长石(20%)和石英(5%)组成,为含(石英)闪长岩(图3-40)。
Ⅲ号岩体地表呈EW向出露3个分支,长32～70m,宽2～40m,面积约0.001km2。岩石呈斑状结构,斑晶主要由钾长石、石英和黑云母组成(图3-40),黑云母蚀变成绿泥石(Chl)和针状金红石(Ti),为石英闪长玢岩。
Ⅳ号岩体呈不规则岩枝产出,长32～90m,宽26～70m,面积约0.006km2。岩石呈似斑状结构,主要由钾长石、石英、斜长石和黑云母组成(图3-40),黑云母蚀变成绦泥石,中间发育自形黄铁矿和他形黄铜矿,为似斑状含石英闪长岩。
V号岩体规模相对较大,长轴呈SN向脉状,长450m,宽20～124m,面积约0.02km2,岩石呈不等粒结构,主要由石英、斜长石、角闪石组成,黑云母多数蚀变成绿泥石,为含石英闪长岩。
图3-39 池沟铜矿区主要矿化蚀变类型特征
Ⅵ号和Ⅶ号岩体规模很小,呈岩脉形态,Ⅵ号岩体长124m,宽48m。岩石呈似斑状结构,主要由斜长石、钾长石和角闪石组成,角闪石发生少量绿泥石化,为闪长玢岩,且该岩体以发育大量自形磁铁矿为特征(图3-40)。
通过对不同岩体和深部与成矿密切相关的岩枝的详细显微观察,认为Ⅰ号岩体呈典型斑状结构,Ⅲ号岩体次之,Ⅱ号和Ⅳ号岩体的斑状结构并不明显,深部与成矿有关的岩枝类似于Ⅱ号和Ⅳ号岩体,ZK1701钻孔中见到钾长花岗岩脉明显不同于Ⅰ-Ⅵ号岩体和13线钻孔所见岩枝,若从岩相学角度分析,Ⅱ号和Ⅳ号岩体具有有利的找矿潜力。
图3-40 山阳池沟地区各岩体岩石显微照片
图3-41 池沟Ⅰ—Ⅵ号岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄
4.成岩成矿时代
在详细野外和显微镜观察基础上,选择Ⅰ—Ⅵ号岩体开展了MC-LA-ICP-MS锆石的U-Pb测年工作; 采用辉钼矿开展了Re-Os同位素测年。系统的测年研究表明,Ⅰ号岩体结晶年龄为(146±1)Ma,Ⅱ号岩体年龄为(148±1)Ma,Ⅲ号岩体年龄为(141±1)Ma,Ⅳ号岩体年龄为(144±1)Ma,V号岩体年龄为(140±1)Ma,Ⅵ号岩体年龄为(146±1)Ma,池沟小岩体形成于140～148Ma(图3-41)。辉钼矿Re-Os测年显示,矿石的形成时代为148Ma(图3-42),与岩体的形成时代一致,表明岩体的侵入与矿化存在时、空和成因联系。
综上所述,认为池沟铜矿属斑岩型铜矿。
图3-42 池沟铜矿辉钼矿Re -Os同位素等时线年龄