摘 要： 平江—衡阳地区构造复杂，地层发育较齐全，多期次岩浆活动强烈，为铜矿的形成与空间分布创造了良好的地质条件。通过对柏坊铜矿床地质分析，下石炭系、二叠系和白垩系是本区的主要矿源层，为铜矿的形成提供了物质來源，矿区的构造为矿化提供了进一步富集的动力条件，使得矿质能够在有利的成矿空间内形成铜矿体。本文系统分析了矿区主要控矿因素，对进一步找矿方向进行了探讨。
关键词： 矿床成因； 控矿因素； 找矿方向； 柏坊铜矿
前言
自20世纪80年代开始，前人在柏坊铜矿开展了大量的地质研究工作，但是矿床成因及主要控矿因素等方面仍存在较大的分歧。笔者根据实际调查及已有资料，分析了矿区的主要控矿因素，为进一步找矿方向提供方向，供研讨。
1. 区域地质概况
柏坊铜矿大地构造位置处于平江—衡阳华夏系拗陷带，塔山东西向构造背部，耒—临南北向构造北端，处于不同构造迭加的复合部位。区域地层出露较齐全，除下泥盆统、中三叠统、新第三系缺失外，自元古界冷家溪群至第四系均有出露；区内构造主要发育一系列SN、NWW向褶皱和NWW、NNE向断裂构造；区域内岩浆活动十分强烈，活动时间较长，已形成的岩体为印期和燕山中晚期岩浆活动的产物。
2. 矿床地质概况
2.1 地层
地台构造层和地洼构造层为矿区的主要出露地层，而地台构造层仅有石炭系和二叠系出露，地洼构造层仅有白垩系出露，它们分别分布在矿区的东部和西北部[2]。石炭系地层由老到新为：孟公坳组、刘家塘组、石磴子组、测水组和梓门桥组以及壶天群。二叠系在本区广泛出露。由一套滞流海湾相及潮坪相的碳酸盐岩、硅质岩和砂页岩及煤系地层组成。根据化石特性、岩石特征、岩性组合将二叠系分为上下二统，下统分栖霞及当冲组，上统为斗岭组。白垩系是本区出露最为广泛的地层，由于其岩石颜色多为红色或紫色，岩性多为砂岩、粉砂岩或页岩，故统称红层。白垩系地层是本区砂岩铜矿的主要赋矿岩层。铜鼓塘矿区的五号矿体及柚子塘、大坪等矿区的砂岩铜矿则产于白垩系地层中，总厚度大于800m，本区仅出露白垩系下统和中统的是戴家坪组。
2.2 构造
矿区构造呈多期次活动的特点，构造比较复杂，且处多个构造体系相交的部位，它们对矿区内矿体的形成与空间分布，起着至关重要的控制作用。区域内构造主要有褶皱、断层、不整合面和溶洞构造。
褶皱在矿区内发育很不平衡，主要集中在矿区的中北部。按照形成时代和轴向可分为：北北东向褶皱，规模较大的有杨家湾背斜，柏坊向斜，憩山岭背斜；北西西向褶皱，由北往南有铜鼓塘倒转向斜，刘家湾倒转背斜；北东向褶皱，其中五背冲背斜和庙门前背斜出露较完整；弧形褶皱，位于矿区背部，产生在白垩系地层中，属于表层褶皱。
断层在矿区内按走向主要有北西西向、北北东西、北西向和北东向，他们形成的先后时代不一，迭加、复活现象十分明显，其中北西西向和北东东向两组断层与成矿关系密切。北北西向断裂形成较早的有F22、F20、F40，他们在后期的构造运动中又有多次活动特点，晚期形成的断裂有F9、F10、F201、F202。北北东向断裂形成规模较大的主要有F26、F25、F24、F11、F33，它们同样具有多期活动的特点；而北西向断裂规模较大的仅有位于矿区南部的F29，长约1700米，地表并未见到断层出露；北东向断裂在矿区内不发育，据分析，它们可能为不同时期形成的断裂。
不整合面在矿区西部普遍存在，形态十分复杂，主要是白垩系和下伏石炭统间的接触面，在陆上环境下，变形的地层受到长期的风化剥蚀形成凹凸不平的剥蚀面，当地壳重新下降到水下沉积环境后，在剥蚀面上又形成了新的原始沉积岩层，而白垩系后的构造活动，常常沿着不整合面产生断层。
溶洞在矿区较为常见，其中铜鼓塘矿段十分发育。溶洞主要形成于石炭系灰岩，白云质灰岩中，他们的形成与分布跟褶皱、断层的关系十分密切。
2.3 岩浆岩
矿区内无大面积岩浆岩出露，仅在矿区南部有零星几个小岩体、小岩脉出露。在矿区周围约15km范围内，一共有9条岩脉，呈北西走向，倾向不定，倾角较陡，一般在60°以上，出露宽约几米至几十米，长约几十米至几百米，形成一透镜状岩脉，另外，本次工作在新湾附近还发现几个连续出露的岩脉群，组成以新湾村为中心的类似椭圆状排列。据物探、化探、遥感等资料推测，在该地区可能存在隐伏岩体，且与成矿关系密切。
3. 矿床地质特征
3.1 矿体地质特征
柏坊铜矿矿体受断裂控制非常明显，赋矿层位为石炭系壶天群白云质灰岩，矿区由多个矿体组成，矿体规模较小、品位较高、成因类型呈多样化。
柏坊铜矿矿床按照其成因类型分为两类矿体： 一类为沉积砂岩型铜矿体；另一种为地下水淋滤再造型铜矿体。在空间分布上，矿体因其成因类型不同而异。沉积砂岩型铜矿体产在白垩系中，顶底板围岩为紫红色泥质粉砂岩，含矿层为灰白色长石石英砂岩（浅色层），矿体一般呈层状、透镜状矿体沿浅色层断续分布。
而在矿区中占主导地位的为地下水淋滤再造型矿体，按照产出部位和分布特征又分以下四种类型：一是产于白垩系底部不整合面砾岩中的矿体；二是产于断层破碎带中的透镜状矿体；三是产于白垩系红色岩层或壶天群灰岩中的脉状矿体；四是产于断裂裂隙内的脉状矿体。矿体外部形态复杂，即使是同一矿体， 在不同标高形态也相差甚远，主要有层状、透镜状、柱状及脉状等形式。[3]
3.2 矿石特征
矿区常见的矿石结构有他形粒状结构、溶蚀交代结构、交代残余结构、碎裂结构等。矿石的主要构造有块状、角砾状、侵染状和胶状等构造。
该矿床为一砂岩型铜-铀共生矿床，在沉积砂岩型矿体中，辉铜矿呈星点状、豆状，极少部分呈网脉状分布，矿体品位不高，0.5%～1.8%的矿石矿物主要为辉铜矿、黄铜矿、斑铜矿、赤铜矿、蓝辉铜矿、孔雀石、铜蓝、黄铁矿、闪锌矿、沥青铀矿、汞银矿等。矿体中主要含铜矿物是辉铜矿，斑铜矿次之，蓝铜矿、赤铜矿、孔雀石等亦可见到。
矿区常见脉石矿物主要是方解石和少量石英。方解石呈乳白色，晶形较差，石英以硅化形式出现，集合体常呈蜂窝状。在地下水淋滤再造矿体中，辉铜矿呈致密块状，形成透镜状、大脉状、细脉状矿体，而在古风化壳角砾岩带中，矿化多呈星点状、浸染状、团斑状，若矿化产在方解石集合体中，则辉铜矿一般沿方解石晶面产出。矿区还见有少量黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、辉银矿等，呈星点状分布于地下水淋滤再造型矿体中。
3.3 蚀变矿化特征
3.3.1 围岩蚀变
矿区围岩蚀变类型不多，分布范围也不大，常用的蚀变主要硅化、碳酸盐化、绿泥石化、褪色化。硅化发育于层状矿体内部或透镜状矿体、柱状（囊状）矿体边缘；碳酸盐化一般在透镜状、柱状、脉状矿体中多见，由碳酸盐化形成的方解石呈乳白色，晶形不好；绿泥石化多见于透镜状、脉状矿体边缘，呈狭窄条带状分布；褪色化现象多见于近矿围岩中，由地下水作用引起.以上围岩蚀变均为中低温热液蚀变，应为地下热卤水成矿作用产生的[4]。
3.3.2 矿化特征
矿区矿化严格受地层层位和岩性的双重控制；大坪的铜矿化局限在K2c的（上白垩统戴家坪组）红层内浅色砂岩中，有大小矿体二十余个，柚子塘铜矿体产于K2c红层内浅灰色砂岩中，铜鼓塘部分Ⅱ号矿体亦产在K2c的浅色砂岩内[5]。矿化富集于浅、红砂岩交界的浅色层一侧，而其底部又较顶部为富，连续性也较好。矿体往往产于水下隆起或背斜轴部、倾伏端等构造部位，呈单斜产出，矿体呈似层状、扁豆状、透镜状、带状产出，与围岩产状一致或基本一致，金属硫化物常以胶结物形式呈条带状、纹层状、小扁豆状、浸染状沿层分布，相互平行，尚能见到硫化物穿层现象，尤以亚号矿体最显著，甚至可见沿裂隙（断裂）分布的脉体。矿石矿物较单一，大坪以斑铜矿为主，辉铜矿次之，柚子塘以辉铜矿、斑铜矿为主，Ⅱ号矿体则以辉铜矿为主，似有由东向西由Cu2S逐渐转变Ca5FeS4的空间分带特征（若从Cu+，Fe2+分离的物化条件考虑，古湖水似有向西变深的趋势。）。硫化物多呈它形细粒状，沿砂屑间隙分布，除胶结砂粒外，尚可见到它们交代泥质胶结物的现象，其他尚有豆状、网格状、结核状、岛状等结构。
4. 主要控矿因素
4.1 成矿地质背景控矿
矿区处于多个构造体系相交处，矿区构造的形成，经历了漫长的地质年代，后期构造是在前期构造基础上形成发展，前期构造控制了后期构造的形成，后期构造又改造了前期构造，这种构造的间的相互制约与迭加，使得矿区构造比较复杂，他们对矿体的形成和空间分布，起着重要的控制作用，为矿体赋存提供了良好的空间[6]。
4.2 地层控矿
矿区含矿岩系主要是白垩系和中上石炭统壶天群。白垩系既是赋矿地层又是矿源层，而壶天群灰岩则是淋滤再造矿体的赋矿层位。
白垩系是在衡阳盆地南缘沉积的一套泥质粉砂岩（紫红色岩层）与较粗的碎屑岩层（长石石英砂岩即浅色层）互层，其形成主要是由于地壳振荡运动及季节水的变化，即水位上升沉积区水动力减弱，沉积以泥质粉砂质为主的紫红色岩层，当水位下降，水动力增强，则沉积碎屑颗粒较粗的岩层。而当时湖盆周围存在含铜矿源层，成矿物质以机械搬运和化学搬运形式至含矿岩系中，并主要赋存在较粗的碎屑岩层内（此类岩石孔隙度好，透水性强，有利于地下水的循环），后经成岩作用及地下水在碎屑岩层中的循环作用使含铜碎屑中的铜质溶离出来，并与生物硫化物化合成辉铜矿，含矿层也逐渐褪色成浅色层。
壶天群灰岩裂隙或岩溶边缘产出的淋滤再造型矿体其富集原因有二：首先，白垩系直接不整合于壶天群灰岩之上，成矿物质易于随地下水进入壶天群的构造裂隙中；其次，碳酸盐岩岩性活泼，大气降水或层间水的作用下发生溶解，携带矿质的地下水与碳酸盐岩产生交代作用，同时改变其物化条件，使成矿物质结晶沉淀。[7]
4.3 构造控矿
本区内构造控矿主要反映在导矿和容矿两个方面，据目前研究来看，褶皱断裂、不整合面等对矿体的形成与分布都起着重要的作用。其主要表现如下。
4.3.1 褶皺控矿
矿区内褶皱的倒转翼是遭受挤压十分强烈的部位，常形成断裂，构造变形一般按从褶皱到断裂的序列发展，一旦断裂产生，就对其后的形成和形变起控制作用。褶皱倒转翼上早期形成的断裂，在后期构造运动中，往往容易得到后期断裂的迁就和改造，或者是重新活动，成为有利的容矿空间，背斜的倾伏端也是后期构造容易迭加和改造的部位，常形成有利的矿化空间。
4.3.2 断裂控矿
作为导矿和容矿构造的断裂，严格控制着矿体的产出部位。如在铜鼓塘矿段，对矿体形成起控制作用的主要有F22北西西向大断层。
4.3.3 不整合面控矿
矿区不整合面为一形态复杂的曲面，其上沉积了一套颗粒较粗的碎屑岩，特别是古地形下凹的部位，堆积着粒径大小悬殊的砾石（层），因而不整合面对成矿起了两个方面的作用：一是在砾岩层附近富集成矿，成为容矿构造；二是成矿物质沿不整合面下渗，在基底岩层裂隙中聚集成矿（如V号矿体），成为导矿构造。
4.4 岩溶控矿
矿区岩溶十分发育，由现场地质调查和编图资料分析，古岩溶多在成矿前就被围岩角砾和方解石充填，在后期淋滤成矿时没有足够空问，而新岩溶的形成时间不在成矿期内，因此古岩溶和近代岩溶与成矿无关，与成矿关系密切的是老岩溶和新岩溶。矿区内淋滤再造型矿体多沿老岩溶和新岩溶构造带分布，矿体一般产在老岩溶和新岩溶的边缘。
4.5 岩相古地理控矿
晚古生代，区内沉积了厚度上达千米的碳酸盐岩，特别是中上石炭纪时期，就已经出现较厚的碳酸盐沉积。因碳酸盐岩性活泼，渗透性较好，便于矿液的交代充填和活化转移，是成矿有利的岩性之一。其外，区内碳酸盐岩中，广泛发育着古溶洞构造，便于矿液储藏沉淀，是后期储矿的有利空间，经研究发现，区内众多工业矿体发育在溶洞中及其附近，因而，古溶洞是赋存矿体的有利场所。
在晚古生代和中生代之间，沉积间断大，不整合面上下也是矿液转移和沉淀的有利场所，特别是当有断裂通过时，在不整合面的凹陷部位，极易形成一定规模的工业矿体。
在白垩系地层中，Cu、Pb、Zn含量普遍高于背景值几倍至几十倍，而砂岩属于渗透性能好、孔隙度大的岩石，便于地下热水的运移和沉淀，当砂岩上下为泥岩或页岩时，于是就形成了一条天然的屏障，这些地下水或者热卤水携带的矿浆就沉淀在砂岩中，就形成了区内具有工业价值的砂岩铜矿。
4.6 岩浆与成矿的关系
本区地表出露的花岗闪长斑岩脉群为同源不同阶段的两期复式岩脉、属Ⅰ型花岗岩系列，铝过饱和，钾高于钠：铜高而铅锌低，其岩石化学和地球化学特征均在有利的成矿范围，此次遥感地质信息、GDP深部物探、高精度磁测以及矿床学的研究都反映矿区域东部存在与热液成矿关系密切的隐伏侵入岩体；可能为同源岩浆的更晚阶段的继承性活动产物，并有可能为本区提供新的矿化类型，新的成矿区间的标高是-600m～-1000m。
4.7 主要控矿因素综合分析
综上所述，笔者认为矿区内区域地质背景、地层、构造和岩相古地理四者属于联合控矿条件：地质背景各种地质事件的演化控制了对矿区的形成和展布；地层提供了成矿物质的来源，形成了矿源层；构造提供了区内（下转178页）（上接11页）成矿的动力学因素，是矿质迁移的通道，并在区内有利部位形成工业富集；岩相古地理为矿体的形成提供了有利的容矿空间。
5. 找矿方向
通过上述矿区主要控矿因素的分析，笔者认为：矿区找矿深边部工程的投入是本区获得突破性找矿进展的关键，尤其以铜鼓塘矿段生产为主。据此，提出的具体找矿方向如下：
（1）铜鼓塘生产区西南部：本地段位于古窿起的边缘，F11切F22后，将F22西段移置此处，北东向的古凹陷通过此处，是多处构造迭加的部位，目前该地段未有工程揭露，预测存在一定规模的工业矿体。
（2）铜鼓塘生产区中部：本地段曾是南南东—北北西向构造应力集中部位，形成的北北西—北西向张—张扭性断裂，为矿液的充填提供了有利的空间，在此部位极有可能找到具有工业价值的盲矿体。
（3）铜鼓塘生产区西北部：F22由走向北北西轉为南西后延伸至本段，并且与F11交切，由于后期构造运动，沿着F22断面形成的断裂嵌入白垩系红层中，常常伴有二叠系炭质层沿着断裂挤入，为淋滤型矿体或破碎带型铜矿体形成提供了有利的环境。
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