沂南金矿位于沂南县城北堆金山一铜井一金场多金属成矿区内,矿区中心地理座标为北纬35。3以,东经118。26‘30"。
铜井和金场矿区位于鲁中隆起东南边缘,沂沐断裂带西侧。
区内古生界寒武系地层发育齐全,在矿区的深部可见有震旦系地层。地层产状平缓,向北东和南东倾斜,倾角4。一20。。在铜井和金场村附近由于中酸性岩株状铜井岩体和金场岩体的侵入,出现附生穹状构造。区内断裂构造发育,以北东向为主,其次为北西向,局部地段有东西向小断裂,沂沐断裂带的鄌郚一葛沟断裂带沿北东一南西方向穿越铜井矿区东部。
区内燕山期中酸性岩浆岩较为发育,其分布特点严格的受断裂构造控制,规模较大的呈岩株状产出的岩体均分布于北东向和北西向断裂交汇处,如铜井闪长岩一闪长玢岩杂岩体(下称铜井岩体)侵位于北东向鄌郚一葛沟断裂与北西向马家窝一铜井断裂交汇处;金场二长花岗斑岩一花岗闪长岩杂体(下称金场岩体)侵位于北东向枣林庄一金场断裂与北西向马牧池一金场断裂交汇处。呈脉状分布的岩体多侵位于单向断裂中。
沿两组断裂交汇处侵位的铜井岩体和金场岩体具有多期次侵位的特点,在主岩体侵位后,岩体的根部并没有愈合,岩体与深部的岩浆房保持长期的联系,深部的岩浆房不断补给富水岩浆和成矿热流体,因而在岩体与围岩接触处(包括岩体中围岩捕掳体)产生热接触变质和接触交代变质作用,地层中的砂页岩变为角岩及变砂岩,石灰岩(包括钙质页岩)变为大理岩或矽卡岩,在矽卡岩中常有含金铜多金属矿体赋存,构成本区的矽卡岩型矿床。当成矿热流体上升到岩体顶部,在局部地段富集并形成强大的内压力,当内压力大于外压力时,导致岩体顶部产生隐爆,形成爆发角砾岩。爆发角砾岩处成为热流体活动中心,经蚀变和矿化,形成爆发角砾岩型热液金矿床。
第二节
铜井矿区矽卡岩型金铜矿床地质特征
铜井矿区的矿床主要为矽卡岩型含金铜多金属矿床,其次为爆发角砾岩型热液金矿床。这两种矿床的产出皆与铜井岩体有关,在岩体边部岩体与围岩接触处有矽卡岩型矿床;在岩体内除在围岩捕掳体处有矽卡岩型矿床外,还有爆发角砾岩型热液金矿床,现将成矿地质条件和矿床特征叙述如下:
一、铜井岩体地质
铜井岩体侵位于北东向鄌郚一葛沟断裂与北西向马家窝一铜井断裂交汇处,呈岩株状,平面为不规则的方形,边长约2000米,岩体向北东方向伸出宽约800米的枝叉,总面积为4.4平方公里。岩体的主要岩石类型为闪长岩和闪长玢岩,在岩体的边部局部地段可见有侵入角砾岩,闪长岩与闪长玢岩呈侵入接触关系。闪长岩类岩石主要分布于岩体西部呈岩株状产出,出露面积约1.5平方公里,主要的岩石类型为黑云母辉石闪长岩,次为石英闪长岩。闪长岩属中浅成相,K—Ar法年龄值为125.5(Ma)。闪长盼岩类岩石分布于闪长岩类岩石周围,在北、西、南三面呈岩环状镶嵌于闪长岩类岩石与围岩之间,在岩体的东部闪长玢岩类岩石呈面状覆盖于闪长岩类岩石之上。主要的岩石类型为石英闪长玢岩和角闪闪长玢岩,其次为辉石闪长玢岩,不同类型的闪长玢岩之间呈渐变关系接触,K—Ar法年龄值为117.5(Ma)。
据岩体内钻孔资料,千米深度未穿透岩体。根据岩体边部钻孔剖面资料,岩体沿围岩的层间裂隙、局部张开伸出许多岩舌状岩枝,使岩体边部形成“株枝状连生体构造”。同时,岩体的内部有较多的围岩捕掳体。
二、矽卡岩型矿床
铜井矿区矽卡岩型矿床皆产于岩体与围岩中钙质岩层接触处所形成的矽卡岩中。铜井地区与铜井岩体相接触的地层虽然很多,但因多数地层含酸不溶物(R2O3+SQ2)较高故不易形成矽卡岩,只有富钙适量高镁的岩层与岩体接触时才易形成矽卡岩,铜井地区易于形成矽卡岩的地层层位为寒武系馒头组一段二层、馒头组二段一层、徐庄组一段和张夏组一段等层位,只要它有“株枝状连生体构造”时,一般都能形成一定规模的外矽卡岩,在其矽卡岩体中常有含金铜多金属矿体赋存(岩体内的围岩捕掳体也具有上述成矿特点。
在铜井岩体的北接触带有山子涧矿床,西接触带有汞泉矿床,南接触带有龙头旺矿床(沂南金矿矿界之外),岩体内部围岩捕掳体位置有汞泉东区矿床。这些矿床除赋存位置不同外,在其成矿地质条件、矿体赋存规律、矿体的形态产状、矿石类型及矿物成分、有用组分含量等诸方面大致相似。诸矿床特征如下:
1、山子涧矿床及汞泉矿床。
山子涧矿床和汞泉矿床分别位于铜井岩体的北接触带和西接触带,两者相距仅为20米,两矿床皆位于铜井岩体与围岩中钙质岩层接触处所形成的外矽卡岩中。主要的含矿层位为寒武系下统馒头组一段二层和馒头组二段一层,这两含矿层位中矿体矿石储量及金属储量占矿床储量的85%以上。
由于岩体边部具有“株枝状连生体构造”,矿体就赋存于“株枝状连生体构造”的凹兜中。
山子涧矿床和汞泉矿床具有开采价值的矿体均产于外矽卡岩中,矿体与矽卡岩体的关系大致可分为3种类型:
一种类型是矽卡岩体全部被金铜或金铜铁矿化成工业矿体, 即矽卡岩体就是矿体;
二种类型是矽卡岩体中部分地段(例矿物结晶较粗或成矿前裂隙发育地段)被金铜铁矿化而成矿体,其余地段仍为矽卡岩,即矿体是矽卡岩体的一部分;
三种类型是矽卡岩体无金属矿化或虽有微弱矿化而未形成工业矿体,这种矽卡岩或是规模太小或是矿物结晶太细等原因,矽卡岩形成之后继承性矿化无法进行。
由于受含矿层位和岩体边部构造形态控制,矽卡岩体个数较多,但单个规模较小,因而赋存其内的矿体规模小,但个数较多成群出现。山子涧矿床参与计算储量的矿体有45个,单个矿体矿石储量超过5万吨的仅有两个,金储量大于100公斤的矿体有3个,多数矿体矿石储量为0.2万吨一1万吨。
汞泉矿床参与计算储量的矿体有21个,矿石储量大于5万吨的仅有1个。矿体形态产状受含矿层位和岩体边部构造形成控制,呈似层状、透镜状、囊状或不规则状。分布于岩体边部的矿体,围绕岩体分布在宽度80米的狭窄带内。
山子涧矿床沿铜井岩体的北接触带,近东西向分布,矿体稀散分布于长200米、宽50米的狭窄带内,全为盲矿体。主矿体赋存于标高90米至标高一50米之间(埋藏深度40米一180米);汞泉矿床沿铜井岩体的西接触带近南北向分布,矿体稀散分布于长300米、宽约80米的狭窄弯曲带内,北端矿体出露地表,南端为盲矿体,矿体受含矿层控制,重叠分布于标高130米至一10米之间(埋藏深度0米一140米)。
山子涧矿床和汞泉矿床具有相同的成因类型,因而矿石的工业类型、矿石的结构构造和矿石中有用元素的含量(品位)大致相似。
矿石的主要工业类型为含金铜磁铁矿型矿石和含金铜矽卡岩型矿石,矿石主要呈半自形一它形晶结构,块状、条带状及浸染状的构造。矿石中的金属矿物主要由磁铁矿、黄铜矿、黄铁矿、斑铜矿、辉铜矿;贵重金属矿物有自然金、银金矿和自然银。非金属矿物主要为石榴石、透辉石、绿帘石、方解石、斜长石和石英等。矿石的金品位为1克一12克/吨,多数为2克一5克/吨,平均3.5克/吨;矿石的铜品位为0.2%—12.3%,ー般为0.3%—0.9%,平均0.78%,铁品位为15%—52%,平均30.2%。
2、汞泉东区矿床。
位于铜井岩体中,是岩体内早期侵位的岩浆所形成的岩石与晚期侵位的岩浆所形成的岩石接触界线附近围岩捕掳体经蚀变矿化而成的矿体。
围岩捕掳体主要为寒武系张夏一段地层,岩性以石灰岩为主夹有角页岩,呈孤岛状分布于不同期次侵位的岩石接触界线处,由于受构造应力作用接触界线处岩石产生破碎,成为热流体活动的场所,石灰岩捕掳体产生接触交代变质作用形成矽卡岩,后经铁、铜、金继承性和叠加性矿化,生成金铜铁矿体或金铜矿体,金铜铁矿体赋存于外矽卡岩中,金铜矿体产于内矽卡岩中。
矿体呈透镜状、囊状或不规则状,单个矿体规模不大,参与计算储量的矿体有6个,它们呈北东向展布,局限于长300米宽100米的狭窄范围内,重叠或不重叠,位于标高0米至ー9。米之间(埋深120米一320米)。主要的矿石类型为含金铜磁铁矿和含金铜矽卡岩,矿石中金的含量较低,金品位为】克一2.5克/吨,铜品位为0.3%—1.2%,平均0.67%,矿石中的金属矿物与脉石矿物与山子涧、汞泉矿床大致相似。
第三节 爆发角砾岩型热液金矿床ー 堆金山金矿
一、爆发角砾岩及其蚀变
在堆金山附近,铜井岩体内角砾岩体共有3个,呈带状分布于闪长玢岩之中,堆金山矿床的矿休就赋存于规模较大的I号角砾岩体中。
3个角砾岩呈近东西向展布。】号角砾岩体位于最东边,向西依次为2号和3号。1号角砾岩体规模最大,2号和3号规模较小。在平面图上三者皆呈不规则的椭圆状,长宽之比大致为3:2;在剖面图上呈上宽下窄近直立的漏斗状。1号角砾岩体与2号角砾岩体距离较近,中间有震碎角砾岩连接,3号角砾岩体位于2号角砾岩体以西50米处,两者之间为未破碎的闪长玢岩。1号角砾岩体出露地表,2号3号角砾岩体隐伏于闪长玢岩中。角砾岩体的中心部分为爆发角砾岩,边缘为震碎角砾岩,震碎角砾岩与闪长玢岩呈过渡关系。由于堆金山矿床的主矿体位于号爆发角砾岩体中,因而对它研究较详细。其情况如下:号角砾岩体平面为不规则的椭圆状,地表岀露长150米,宽100米‘横断面形态为微向北倾斜的漏斗状,延深长度小于200米,赋存于标高+130米至ー50米之间。爆发角砾岩体的中心为爆破角砾岩,边缘为震碎角砾岩。爆破角砾岩主要由细小的角砾(直径为几毫米至几十厘米)和岩粉组成,角砾的成分主要为闪长玢岩,局部地段见有闪长岩碎块。震碎角砾岩分布于爆破角砾岩周围,由直径为0.5米一2米的棱角状闪长玢岩角砾所组成。随着块度的增大,震碎角砾岩逐渐变为正常的闪长玢岩。
爆发角砾岩形成之后,由于受后期热液作用,角砾岩产生了强烈的蚀变,主要的蚀变有钾钠长石化、碳酸化、高岭土化和黄铁矿化。
二、蚀变角砾岩中金矿化
爆发角砾岩仅为成矿热液上升提供了通道,而金的矿化是伴随着蚀变作用而产生。金的矿化大致可分为3种类型土第一种类型是蚀变岩石中含金黄铁矿、方解石、石英脉的矿化;第二种类型是金矿脉边缘蚀变岩石的金矿化;第三种类型是远离金矿脉蚀变岩石的金矿化。现分述如下:
1、蚀变岩石中含金黄铁矿(黄铜矿)、方解石(石英〉脉的金矿化:矿脉的金矿化主要集中于角砾岩体上盘的钾长石化蚀变带内,矿脉较多,但规模都较小,具有ー定规模能形成矿体的矿脉仅有十几条,它们呈单脉或平行脉分布,矿脉的走向近东酉,倾向北东。矿脉长度变化很大,短者米一2米,长者可达50米一60米,但构成矿体的矿脉一般在10米以上。单矿脉的厚度几毫米至两厘米,大于两厘米者少见,但有时在矿脉的脉侧局部地段有一些厚度为数毫米、密集的、平行的小矿脉,使主矿体在此地段形成“囊状”。
2、金矿脉边缘蚀变岩石的金矿化:主要是指能够形成矿体的矿脉边缘蚀变岩石的金矿化。在矿脉边缘0.5米一5米的范围内有团块状或斑杂状黄铁矿、碳酸盐分布,岩石中浸染状黄铁矿较多,碳酸盐化、硅化显著。据312个样品分析结果统计,岩石中金的最高含量为15克/吨,最低为1.87克/吨,平均为2.85克/吨。
3、远离金矿脉普通蚀变岩石的金矿化:据统计资料,钾长化岩石中金的最高含量为3.2克/吨,最低为0.1克/吨,平均为0.36克/吨;高岭土和绿泥石化岩石中金的最高含量为4.62克/吨,最低为0.28克/吨,平均为1.2克/吨。
三、矿体形态、产状、规模及物质成分据地表钻探及坑内探采资料,已探明或已经开采的矿体有20多个,矿体呈单脉或平行脉产出,走向近东西,倾向北北东或北北西,倾角50°—70°,长度一般在20米一30米,最大长度50米左右。多数矿体延深长度小于走向长度,单脉厚度为几毫米至二厘米,但在一些规模较大的矿脉两侧,局部地段有密集的平行小矿脉,从而使矿体形成“囊状”。矿体沿走向分枝复合、尖灭再现、尖灭侧现不多,但受晚期小断层影响,错动现象较为普遍。
单个矿体规模都很小,在已探明或开采的20多个矿体中,金储量大于100公斤的仅有01号和04号两个矿体,储量介于50公斤至100公斤的有09号和03号矿体,其它矿体的储量都很小。
含金矿脉(金矿体)为黄铁矿、方解石、石英脉或为黄铁矿、黄铜矿、方解石、石英脉,矿脉中金局部富集形成窝子金(窝子金与辉锑铋矿密切伴生),品位可达1000克/吨以上,此处矿石用锤可砸成饼状。
金矿物以自然金为主,约占90%以上,金银矿或银金矿少见。金矿物的主要形态为不规则的粒状,其次为树枝状和长条状。矿脉中金颗粒较粗,因而明金常见。
第四节金场矿区地质概况及冶官墓矿床
金场矿区位于铜井矿区以西6公里处的金场村附近,区内矿床为矽卡岩型金铜矿床或金铜铁矿床,矿体产于金场花岗闪长岩一二长花岗斑岩杂岩体(下称金场岩体〉与寒武系地层中钙质岩层接触处所形成的外矽卡岩中。围绕金场岩体有马旺矿床、西山矿床、后金墩矿床(上述3个矿床在沂南金矿矿界外)和冶官墓矿床,这些矿床的产出和赋存严格的受金场岩体、地层中的钙质岩层(含矿层位〉和岩体与围岩的接触界线控制,分述如下。
一、金场岩体
如表1
二、含矿层位
金场矿区与金场岩体相接触的地层较多,但因多数地层含酸不溶物较高不易形成矽卡岩,矿区内易于形成矽卡岩的地层主要有3层。它们是寒武系下统馒头组二段一层、徐庄组一段和张夏组一段3个层位,故这3个层位也叫含矿层位,只要它们与岩体相接触,岩体边部构造形态又较复杂时,一般都能形成矽卡岩,在矽卡岩中常有矿体赋存。
张夏一段含矿层位厚度为33米,与岩体相接触处的标高为160米一42米(埋深0米一118米);徐庄ー段含矿层位厚度17米,与岩体接触处的标高42米一50米(埋深118米一230米》;馒头二段一层含矿层厚度为53米,与岩体接触处的标高为一130米 ——230米(埋藏深度310米一430米)。它们与岩体接触处的标高及埋藏深度框定了含矿层内矿体的埋藏深度和赋存标高。
三、岩体边部构造形态
金场矿区矽卡岩型含金铜多金属矿床赋存位置除受岩体和含矿层位控制外,亦受岩体边部构造形态控制,岩体与含矿层相接触,当接触带在平面上呈港湾状、凹兜状构造,剖面上呈“株枝状连生体构造”时,此处含矿层才能形成矽卡岩。由于受含矿层位、岩体边部构造形态等诸方面因素的控制,因而单个矽卡岩规模不大,但个数较多且成群出现。
四、冶官墓矿床
金场矿区目前已发现的矿床有4个,它们是马旺矿床、西山矿床、后金墩矿床和冶官墓矿床。根据矿界划分规定,仅有冶官墓矿床划归沂南金矿,现将冶官墓矿床介绍如下:
冶官墓矿床是金场岩体向东伸出的冶官墓岩枝与围岩接触所形成的矽卡岩型矿床。岩枝呈北东向展布,最大长度650米,最大宽度350米,向南东倾斜,倾角70。左右,据开采资料,岩枝垂深大于500米。
岩枝与含矿层接触处,宽度在20米一3。米的范围内沿岩枝多有矽卡岩分布,在矽卡岩中多赋存含金铜多金属矿体。矿体呈似层状、透镜状、囊状和不规则状,单个矿体规模不大,但个数较多,在含矿层内成群出现。冶官墓矿床共有3个含矿层,它们是张夏一段、徐庄一段和馒头二段等层位。赋存于张夏一段含矿层中的矿体分布于标高160米一42米之间(埋藏深度0米一118米);赋存于徐庄一段含矿层中的矿体分布于标高42米一一50米之间(埋藏深度118米一230米);赋存于馒头二段含矿层位中有矿体分布于标高一130米一一230米之间(埋藏深度310米一430米)。
自建矿以来,实行边探边采,现已开采11个中段,开采深度400米,共探采48个矿体,矿石储量大于10万吨的矿体仅有3个,多数矿体矿石储量为0.5万吨一2万吨。
矿石类型主要为含金铜磁铁矿,其次为含金铜矽卡岩。矿石中的金属矿物主要有磁铁矿、赤铁矿、黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、砷黝铜矿、自然金,金属矿物的含量为15%—95%。金属矿物主要为石榴石、透辉石、绿泥石、方解石、高岭土等,含量为5%—85%。
矿石中铜含量0.3%—3.5%,浅部矿体铜含量在0.5%—3%之间,平均0.98%(标高0米以上);深部矿体0.3%—2%之间,平均0.56%;金品位较高,在矽卡岩型矿床中较为罕见,浅部矿石金品位为5克一350克/吨,平均7.8克/吨,深部矿石金品位1克一9克/吨,平均3克/吨。表1