寿王坟铜矿

(一)成矿地质背景

寿王坟铜矿位于冀东幔枝构造盖层和上置断陷盆地中，受区域性东西向断裂及寿王坟破火山口构造共同控制。矿床的铜、铁分别为中型矿床，钼为小型矿床。

寿王坟破火山口处在东西向断裂与北北东向断裂的交错切割部位，北北东向延伸，长轴 19 km，短轴 11 km，平面上呈椭圆形。环状、放射状断裂发育，在卫星照片上显示为清晰的环形构造。破火山口的基底由中元古界、古生界的碳酸盐岩和砂页岩组成。石英二长岩呈圆筒状侵入于火山口中央穹窿部位处的石英闪长岩中。寿王坟铜矿即产在石英二长岩与中元古界雾迷山组的接触带上。寿王坟已有年龄数据为:辉钼矿铼锇(148 ± 4)Ma(黄典豪等，1996); 岩体铷锶 130 Ma; 钾氩 127 Ma(权恒等，1996)。

(二)矿区地质特征

矿区出露地层有中元古界蓟县系雾迷山组燧石条带白云岩夹钙质白云岩、角砾状白云岩，佛罗系九龙山组、髫髻山组砾岩、砂岩、粉砂岩，白旗组粉砂岩、砂岩、砾岩夹有流纹质玻屑凝灰岩、英安质岩屑凝灰岩(图 2-26)。

图 2-26 寿王坟铜矿地质略图

矿区构造以一系列断裂和褶皱组成。东西向断裂为高角度逆断层，走向在 70°～100°，是本区规模最大、切割较深、活动时间最长的一组断裂。北东向断裂走向在20°～40°，主要为逆断层，切割了东西向断裂。寿王坟岩体的南西边缘还发育有环状断裂和辐射状断裂。褶皱构造为一系列轴向呈北西向的背、向斜，其中以岩体边部的倒转背斜最重要，褶皱轴为向西凸起的弧形，断续延长6km以上。

矿区侵入岩体为寿王坟杂岩体是整个寿王坟破火山口岩浆活动的一个组成部分，为晚侏罗世白旗火山旋回晚期产物。岩体平面呈葫芦形，南北长11km，东西宽6～9km，出露面积约70km²，整个岩体南北两部分为石英二长岩，中间为石英闪长岩。

(三)矿床地质特征

1.矿体形态、规模和产状

矿床产出受控于寿王坟破火山口构造。矿体赋存于寿王坟岩体南西部位的石英二长岩与中元古界雾迷山组燧石条带白云岩接触带及距接触带200m以内的白云岩中，沿环状断裂产出。含矿带走向由西向东为北北西-北西-北西西向变化，呈弧形向南西凸出。总体倾向为南西，倾角60°～80°，长约3.5km，宽20～200m。矿床由40多个大小不一，形态各异的铜、钼、铁矿体组成。矿体形态、产状受接触带的产状形态制约，有透镜状、扁豆状、囊状等(图2-27)。最大矿体长400～600m，延深200～510m，厚6～10m，最厚42m。一般矿体长30～50m，长不足200m，厚6m以下，延深不超过150m。

铁、铜矿体主要赋存在矽卡岩带内，钼矿体主要赋存在接触带的岩体一侧，铅锌矿体则呈脉状赋存在接触带外侧的燧石白云岩中，构成“三位一体”的矿床特征。

在平面上以构造发育程度、矿体规模、形态特征，将矿床分为西、中、东三段。主要矿体皆分布于东、西两段，此处为岩体凹部，接触面较陡，在接触面上形成多个凹坑，致使这些部位矿化集中，矿体多呈不规则的透镜状、扁豆状、囊状等。矿体产状近于直立，矿石品位较高。中段为岩体向南西凸出部位，接触带产状平缓，形态简单，赋存有较多的小扁豆状、囊状、圆盘状、层状、串珠状等不规则矿体。

2.矿石组构特征

矿石中主要金属矿物有黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿及辉铜矿、方铅矿、闪锌矿、磁铁矿、赤铁矿、孔雀石、蓝铜矿、褐铁矿等。脉石矿物有硅灰石、透辉石、方柱石、绿帘石、绿泥石、橄榄石、方解石、云母等。

矿床的主要有用组分为铜、铁，伴生组分有钼、钴、金、银、硒、碲等。铜品位变化多在0.3%～2.0%，平均品位为1.03%;铁平均品位为33.07%;钼品位变化在0.06%～0.2%，平均为0.174%。

3.矿石类型及结构构造

矿床的矿石类型可分为磁铁矿石、含铜磁铁矿石、铁铜矿石、含黄铁矿铜矿石、脉状铜矿石及辉钼矿石6种，其矿物组成和结构构造为:

1)磁铁矿石:致密块状、条带状构造，他形-半自形粒状结构。主要由磁铁矿组成，脉石矿物有蛇纹石、粒硅镁石、透辉石、阳起石等。

2)含铜磁铁矿石:块状构造，细-中粒结构。主要金属矿物为磁铁矿、黄铜矿，另有少量磁黄铁矿及黄铁矿。脉石矿物有蛇纹石、粒硅镁石、透闪石、透辉石。

3)铁铜矿石:条带状、块状构造。金属矿物主要为黄铜矿，次为黄铁矿、磁铁矿。脉石矿物为透辉石、绿泥石、绢云母、方解石，另有透闪石、阳起石、蛇纹石、石英等。

4)含黄铁矿铜矿石:浸染状构造。主要为黄铜矿，次为黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿、方铅矿等。脉石矿物有蛇纹石、方解石，滑石、绿泥石等。

5)脉状铜矿石:细脉状、网脉状构造。主要为黄铜矿，次为黄铁矿、磁铁矿。脉石矿物为透闪石、透辉石、方解石等。

6)辉钼矿石:浸染状构造。金属矿物主要为辉铝矿，次为黄铜矿、黄铁矿。脉石矿物有透辉石、透闪石、石榴石、石英、方解石等。

图 2-27 寿王坟铜矿区剖面图

4.蚀变矿化特征

矿床的围岩蚀变包括接触交代和热液蚀变两种，前者主要发育在接触带中，以镁矽卡岩化为主，也有钙矽卡岩化; 热液蚀变有硅化、绢云母化、蛇纹石化、绿泥石化、碳酸盐化及青盤岩化等。

镁矽卡岩蚀变发育在近接触带的围岩一侧，呈透镜状产出，由透辉石、镁橄榄石、粒硅镁石等矿物组成。含铜磁铁矿、黄铜矿等多赋存于此带; 钙矽卡岩蚀变带在接触带的岩体一侧，不连续，组成矿物有石榴石及少量方柱石、透辉石等，钼矿体主要赋存于此带。

矿化大致经历了4个阶段，即接触交代阶段→矽卡岩阶段→硫化物阶段→表生阶段。主要成矿时期为矽卡岩阶段的磁铁矿期和硫化物阶段的石英-硫化物期。形成致密块状、条带状磁铁矿、黄铜矿、黄铁矿、辉钼矿。

(四)成矿物质来源

张瑞斌等(2003)分别测试了矿石样品中与成矿期有关的方解石、具不同蚀变程度的白云质围岩地层样品，以及白云质地层中的粉红色方解石脉的22件碳氧同位素样品(表2-21)。其中矽卡岩型和斑岩型矿石中碳酸盐矿物的δ¹⁸O值集中在9.6～12.58(平均10.8)，δ¹³C值则变化为-5.61～-8.41(平均-7.5)。具不同蚀变程度的雾迷山组白云质围岩地层样品的δ¹³C值集中在0附近(0.00～-1.41)，平均为-0.45，与通常认为的沉积碳酸盐的δ¹³C值完全一致，也与文献中报道的雾迷山组白云岩的δ¹³C值一致，但其δ¹⁸O值却变化很大，从5.98到19.33(平均14.36)。围岩白云岩裂隙中充填的粉红色方解石脉以强烈亏损¹⁸O为特征，其δ¹⁸O_SMOW值为2.55～3.28，平均为3.66。

表 2-21 寿王坟铜矿碳氧同位素组成

将所有数据投点于δ¹⁸O-δ¹³C图解上，可见矽卡岩型和斑岩型矿石中碳酸盐矿物的碳氧同位素组成都集中在一个狭小的区域，直接对比时与正常地幔碳、基性-超基性岩浆岩、花岗质岩浆岩的碳氧同位素组成比较接近，尤其是碳同位素组成;而与包括雾迷山组白云岩在内的沉积碳酸盐、白云岩内的粉红色方解石脉，以及沉积有机碳迥然不同(图2-28)。雾迷山组白云岩δ¹⁸O出现强烈的漂移现象(图2-28中带箭头的虚线)，表明其曾经受到氧同位素组成较轻的流体的同位素交换作用。由此可见，矽卡岩型矿石中热液碳酸盐矿物的碳同位素组成主要反映了深部岩浆(或地幔)来源碳的特征，说明本矿床的形成应与早白垩世强烈的岩浆活动(尤其是幔源岩浆活动)密切相关。

图2-28 三类样品碳氧同位素组成的δ¹⁸O-δ¹³C图解