Polygenetic Mineralization of the Early ProterozoicTongkuangyu Metaporphyry Copper Deposit inthe Zhongtiao Mountains,Shanxi Province

Abstract: The Tongkuangyu metaporphyry copper deposit formed in the Early Proterozoic is tectonically located in the northern part of the Zhongtiao Λ-type palaeorift depression, on the southern margin of the North China platform. The genesis of the deposit has long been a hot subject of research of geologists working on mineral deposits. By means of the protolith reconstruction and fluid inclusion and isotope studies of host rocks of the deposits, the authors hold that this deposit is the product of combined exogenic, endogenic and metamorphic processes. Its formation mainly involved the following four stages: (1) the stage of formation of Mg- and Fe-rich tuffaceous variegated cupriferous sand-shale and K-rich biomodal volcanic rocks; (2) the early stage of formation of the metaporphyry copper deposit; (3) the stage of formation of the metaporphyry copper deposit; and (4) the stage of reworking of the metaporphyry copper deposit.

基于自然崩落法的铜矿峪矿二期工程410中段底部结构优化

针对铜矿峪矿二期工程530中段在开采过程中底部结构出现的不同程度地压破坏给正常生产造成严重影响的情况,通过对530中段底部结构的布置形式、支护方式等方面进行综合分析,认为现有底部结构布置形式及支护方式等方面还有改进空间,以满足应力集中所需的强度、防止地压破坏。因此,在410中段设计与施工期间,对采场底部结构进行优化,将底部结构高度相较530中段整体抬高3 m,同时根据每个聚矿沟的担负矿量,采用钢拱架、钢筋混凝土等联合支护形式对装矿进路(眉线梁)进行加固支护,采用锚喷网与锚索联合支护形式对出矿穿脉与装矿进路进行支护。经实践,410中段自2021年投产至今,未出现地压破坏区域。

中条山铜矿峪变质火山岩的时代、构造背景及对成矿的制约

中条山绛县群变质火山岩是铜矿峪铜矿的赋矿岩石,其形成的年龄期次还没有很好的限定,构造背景还存在很大的争议。本文确定了变质石英斑岩的形成年龄为（2179±7）Ma,变质酸性火山岩的形成年龄为（2142±11）Ma,建议重新划分铜矿峪变质火山岩的层序,自下而上分别为变质石英斑岩（骆驼峰组）、变质基性火山岩（西井沟组）和变质酸性火山岩（竖井沟组）。其中铜矿峪铜矿主要赋存于骆驼峰组变质石英斑岩中。变质石英斑岩具有后碰撞花岗岩的特征,形成于由挤压向伸展转变的环境,其εNd（t）值为–2.21~–2.15,两阶段Nd模式年龄TDM2为2.75~2.79 Ga。变质酸性火山岩具有A2型花岗岩的特征,其εNd（t）值为–1.59~–0.94,两阶段Nd模式年龄TDM2为2.63~2.69 Ga,与变质石英斑岩一样都是由老地壳再造而来。变质基性火山岩富集LREE、LIL及HFS等元素,具有Nb、Ta的负异常,无明显的Ti负异常,部分样品具有Zr、Hf的正异常,具有受陆壳混染的大陆玄武岩特征,形成于伸展的构造背景。推测中条山—吕梁山在古元古代可能为华北克拉通古陆块的边缘,具有从造山到造山后伸展的复杂演化过程。铜矿峪斑岩型铜矿形成于陆块边缘由挤压转变到伸展的构造背景。

中条山铜矿峪变石英二长斑岩的锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征及其地质意义

中条山铜矿峪斑岩型矿床的成矿斑岩形成时代一直存在争议。本文通过对铜矿峪矿床中变石英二长斑岩的U-Pb年代学研究发现:铜矿峪变石英二长斑岩的36颗锆石的上交点年龄为2121±10Ma,207Pb/206Pb年龄从2065Ma到2196Ma,加权平均年龄为2117±13Ma,这与铜矿峪矿床的Re-Os同位素年龄(2108Ma)在误差范围内一致,暗示了成岩成矿的一致性。锆石的Hf同位素特征显示,样品的εHf(t)值介于-7.79～0.39,显示出斑岩的形成与古老地壳的部分熔融有关。同时,铜矿峪变石英二长斑岩的形成时代与华北地区的一些A型花岗岩,双峰式火山岩等与伸展有关的火成岩的形成时代大体一致,同时也与中条裂谷的活动一致,说明铜矿峪变石英二长斑岩形成于一个伸展的动力学背景下。因此,本文认为铜矿峪矿床是与大陆伸展环境的斑岩型矿床。

自然崩落法矿山深部地应力场分布规律的测试研究

采用LUT地应力测试系统对中条山集团铜矿峪铜矿深部矿区进行了地应力测量,发现该矿区地应力的主应力随埋深增加呈近线性增加,埋深最大的340 m中段测点处最大主应力值达到了37.83 MPa;最大主应力的方位在浅部和深部表现出较好的一致性,均为北东东向。深部矿区的原岩应力以水平构造应力为主,上部岩层垮塌使下部邻近区域的最大主应力的倾角明显增大,其影响程度随深度增加而减弱。该研究成果将对自然崩落法矿山的采矿工艺设计和安全生产具有指导作用。

山西铜矿峪铜矿床绿泥石特征及其地质意义

为探讨山西铜矿峪铜矿床绿泥石的成岩成矿意义,运用电子探针分析了矿床中斑岩型铜矿中的绿泥石。结果显示,矿区绿泥石可以分为与石英硫化物脉共（伴）生的绿泥石（Ⅰ型）、与方解石硫化物脉共（伴）生的绿泥石（Ⅱ型）、斑岩中的绿泥石（Ⅲ型）和围岩蚀变带中的绿泥石（Ⅳ型）4种类型。4种类型绿泥石主要为富铁种属的蠕绿泥石（铁绿泥石）和密绿泥石,指示其均形成于偏还原环境;在其结构的离子置换中均表现为Fe对Mg的置换,反映其形成都与铁镁质围岩有关,并都经历了多期次变质作用。由绿泥石地质温度计估算出4类绿泥石的形成温度为180~220℃,均属于中-低温热液蚀变范围。在铜成矿过程中,随着温度不断下降热液流体性质向酸性逐渐演化。

山西中条山铜矿峪铜矿流体演化特征

铜矿峪铜矿大地构造位置位于华北克拉通中部造山带南部,主容矿围岩为花岗闪长斑岩、二长花岗岩及变质基性火山岩。对不同阶段石英流体包裹体进行了包裹体岩相学、显微测温学和激光拉曼显微探针研究。结果表明,成矿流体包裹体可分为气液两相包裹体、含多子晶包裹体、含石盐子晶包裹体、含CO2包裹体及纯CO2包裹体。其中早阶段以富含多子晶包裹体(均一温度为436.2℃～>550℃,盐度(w(NaCl))为49.34%～>62%)和含石盐子晶包裹体(均一温度为345.6℃～>550℃,盐度(w(NaCl))为29.72%～>62%)为主。主成矿阶段主要由含石盐子晶包裹体(均一温度为169.1℃～324.9℃,盐度(w(NaCl))为30.47%～39.75%)、气液两相包裹体(均一温度介于159.9℃～242.9℃,盐度(w(NaCl))为1.56%～22.31%)组成并发现少量含CO2包裹体(均一温度为259.7℃～320.5℃,盐度(w(NaCl))为8.93%～13.16%)和纯CO2包裹体(CO2均一温度为24.3℃～27.22℃)。晚成矿阶段仅发育气液两相包裹体(均一温度为126.9℃～212.3℃,盐度(w(NaCl))为1.56%～7.44%)。激光拉曼光谱分析包裹体气相成分主要为H2O、CO2、HF组成,晚期为CO2、N2。包裹体中普遍存在CO2。早阶段流体应为高温高盐高氧逸度NaCl-H2O-CO2体系。主成矿阶段含气液两相包裹体与富CO2相包裹体共存,表明流体发生了不混溶或沸腾现象。成矿晚阶段低温低盐度气液两相包裹体可能来源于大气降水。分析认为,铜矿峪铜矿成因类型属斑岩型。

山西中条山铜矿峪铜矿流体包裹体、锆石U-Pb年龄、Hf同位素及其地质意义

铜矿峪铜矿大地构造位置处于华北克拉通中部带南缘的中条山区内。通过锆石U-Pb年代学、Hf同位素及流体包裹体测温学研究,探讨了成矿流体演化、成矿时代及矿床成因问题。研究表明,矿床发育气液两相包裹体和含子矿物三相包裹体2种类型。成矿早阶段流体为高温(540～620℃)、高盐度(w(NaCl)为47.6%～70.9%)的岩浆流体;中阶段流体因减压沸腾、温度降低、挥发分逸失、氧逸度降低等因素,变为中高温(440～520℃)、高盐度(w(NaCl)为30.5%～44.3%)流体,该阶段金属硫化物大量沉淀成矿;随后流体演化为晚阶段的低温(140～240℃)、中低盐度(w(NaCl)为16.5%～27.1%)的流体。成矿早、中阶段富液相和含子矿物包裹体密切共生,盐度相差较大但均一温度接近,暗示流体发生过沸腾作用。估算成矿压力为24～36 MPa,对应的成矿深度为2.4～3.6 km。总体来看,原始流体直接来自岩浆,具有高温、高盐度、高氧逸度等特点,成矿流体的不混溶或沸腾作用是导致矿质沉淀的主要机制。成矿的花岗闪长斑岩体锆石U-Pb年龄为2 128～2 163 Ma,17个点的加权平均年龄为(2 149±4.3)Ma,即形成于古元古代;其εHf(t)值为-1.95～1.06,加权平均值为-0.28±0.50,两阶段Hf模式年龄(TDM2)为2 666～2 854 Ma,平均值为2 747 Ma,岩浆源区应来自于新太古代古陆壳物质重熔,并有幔源物质的加入。结合前人资料研究认为,铜矿峪铜矿床可能形成于华北克拉通古元古代活动大陆边缘的岛弧环境,矿床类型为斑岩型铜矿。

中条山铜矿峪铜矿床蚀变及矿化特征研究

铜矿峪铜矿床是中条山成矿带的一个大型铜矿床。笔者通过详细的野外观察和系统的岩相学、矿相学工作,对铜矿峪铜矿床的地质、蚀变与矿化进行了详细研究,厘定了主要的围岩蚀变类型及分带特征,并初步探讨了矿化蚀变与成矿作用的关系。研究表明,该矿床早期蚀变为钠硅酸盐化、钾硅酸盐化和青磐岩化,晚期蚀变为长石分解蚀变。空间上,钠硅酸盐化位于岩体内部,钾硅酸盐化位于岩体及其周围地区,青磐岩化位于钾硅酸岩化外侧;钾硅酸盐化叠加于早期的钠硅酸盐化上,后期形成的长石分解蚀变强烈叠加于早期钾硅酸盐化上,位于钾硅酸盐化与青磐岩化之间。铜矿峪斑岩型铜矿床铜矿化应始于钾硅酸盐阶段的晚期,石英硫化物阶段是该矿床最主要的铜矿化阶段,石英碳酸盐阶段次之;另外,碳酸盐阶段也贡献了部分铜。铜矿峪矿体在赋存位置方面与玉龙、德兴、Malanjkhand矿床相似;脉体类型与沙溪、德兴矿床相似;蚀变类型与Tallberg、沙溪矿床基本一致;与Malanjkhand矿床一样都发育特征的钠长石化。

中条山地区铜矿峪斑岩铜钼矿床电气石硼同位素特征

硼同位素由于其稳定性,可以作为很好的源区示踪工具。本次采用LA-MC-ICP-MS方法对铜矿峪变斑岩型铜钼矿床绢英岩化带中的电气石硼同位素进行了原位测试。获得δ11 B值为-21.1‰~1.1‰,数据分布显示为相对富轻硼的(-16‰^-14‰)和相对富重硼的(-1.5‰~1.5‰)两个峰值。结合前人硼同位素储库比对分析,铜矿峪铜钼矿床显示了大陆热液系统的硼同位素组成特征。铜矿峪铜钼矿床富轻硼的峰值特征很可能由火山岩围岩提供。相对富重硼峰值很可能是铜矿峪成矿花岗闪长斑岩和花岗闪长岩提供。铜矿峪铜钼矿床的电气石硼同位素特征相对于其他斑岩型铜矿床及IOCG矿床明显更富集轻硼,显示了该矿床成矿中有大量陆壳的硼加入。

中条山铜矿峪斑岩铜矿金属硫化物的铼-锇同位素年龄及地质意义

Re- Os同位素测年法是测定金属矿床成矿年龄较直接、有效的方法。作者对中条山铜矿峪斑岩铜矿中的含辉钼矿硫化物采用 ICP- MS同位素稀释法进行 Re- Os同位素年龄测定。首次获得 2个 Re- Os同位素等时线年龄 ,其值分别为 (2 94 7± 2 8)× 10 6a与 (2 10 8± 32 )× 10 6a。这些年龄数据有力地说明铜矿峪斑岩铜矿的形成不是一个单一的成矿过程 ,而是一个多期的复合成矿过程。

中条山地区地质特征及铜矿床类型

中条山地区出露的地层主要有新太古界涑水麻粒岩 -角闪岩相杂岩、绛县群角闪 -绿片岩岩相变质岩、古元古界中条群绿片岩相变质岩、担山石群变质砾岩 -石英岩、西阳河群安山岩、沉积岩和中新元古界沉积岩。区内岩浆作用强烈 ,以绛县期、西阳河期火山喷发、涑水期岩浆侵入为主 ,火山作用为铜矿床的形成提供了大量的成矿物质。深断裂构造和褶皱构造 ,特别是其交汇处为成矿物质的运移和沉淀提供了空间。按成因该区铜矿床可分为次火山 -火山气液再造型、远火山 -沉积变质型、沉积变质型、层控热液型和热液脉型铜矿床 ,代表性矿床有铜矿峪、篦子沟、胡家峪、横岭关。

中条铜矿峪超大型斑岩铜矿床:地质、蚀变与成矿

山西中条山铜矿峪超大型斑岩铜矿床位于华北板块南部,秦岭造山带北侧,处在聚合板块活动大陆边缘的挤压-伸展的构造转换环境。矿区地层主要为古元古界"铜矿峪亚群",即火山-次火山岩,岩石经变质作用为绿片岩相和低角闪岩相。铜矿床在空间上与元古代钙碱性S型花岗斑(杂)岩体紧密共生,严格受火山机构控制。据辉钼矿Re-Os年龄,成矿时代为(2 108±32)Ma,是我国最古老的斑岩型铜矿床。铜矿床呈厚板状透镜体产出,矿石以细脉浸染状构造为主,有少量块状矿石产出。铜矿平均品位为0.68%,其中30%为富铜矿,并伴生钼、金。成矿热液主要源自深部地幔,也与地壳成分和天水渗入有关。因火山喷气和二次沸腾,在高侵位后,由分离作用形成碱质交代及石英绢云母化叠加红长石化的围岩蚀变,无面型环状分带特征。矿床成因推测为变火山热液斑岩型铜矿床。预测矿床深部可能赋存有岩浆房,找矿潜力很大。

铜矿峪铜矿床遥感地质特征及找矿预测

在中条山铜矿峪铜矿区利用TM数据,通过波段比值和主成分分析再选择主分量进行合成等多种图像处理方法,提取铜矿峪铜矿床及其周边地区的地质矿产信息,在对含矿地层、控矿断裂和环形影像特征的综合分析的基础上,分别对矿区外围和矿区内部进行了找矿预测,为矿区外围扩大铜矿找矿选区提供了新的思路和遥感依据。

中条山地区铜矿壳源流体成矿:来自铜矿峪、胡家峪流体包裹体氦、氩同位素的证据

山西中条山地区是我国重要的铜成矿带,发育铜矿峪斑岩型铜矿和"胡(家峪)-篦(子沟)"型铜矿。本文对铜矿峪铜矿的黄铁矿和黄铜矿、胡家峪铜矿的黄铁矿开展了流体包裹体中的He、Ar同位素组成研究。铜矿峪黄铁矿、黄铜矿流体包裹体中的^4He含量为46.23×10^-8~1195.75×10^-8 cm^3STP/g,^3He/^4He比值为0.01~0.06Ra,^40Ar含量为1.69×10^-8~74.11×10^-8 cm^3STP/g;^40Ar/^36Ar为407~2327.8。胡家峪黄铁矿流体包裹体中^4He含量为314.06×10^-8~3815.87×10^-8 cm^3STP/g;^3He/^4He为0.003~0.014Ra,^40Ar含量为25.62×10^-8~761.51×10^-8 cm^3STP/g;^40Ar/^36Ar值为936.1~4108.6。中条山地区铜矿床^3He/^4He值明显指示壳源He特征,铜矿峪、胡家峪样品中幔源He的含量介于0~0.56%之间,幔源He对成矿的贡献可忽略不计。在成矿流体的^40Ar/^36Ar-^3He/^4He和40Ar^*/4He-^3He/^4He关系图解中所有样品均投点于壳源流体区域,显示Ar为地壳来源。因此,中条山地区大规模成矿作用以壳源流体成矿为主,并未发现幔源流体参与成矿的踪迹。

中条山铜矿峪铜矿含矿岩系地球化学特征及矿床成因

中条山铜矿峪斑岩型铜矿床位于秦岭造山带北端,矿体主要赋存于变质花岗闪长斑岩、黑云母片岩和变质基性火山岩中。矿区内含铜岩系的全岩地球化学分析显示,主量元素表明矿区的含铜岩系均表现出富钾、富铝的特征;微量元素表明所有样品均显示出相对富集大离子亲石元素(K、Rb、Ba等),亏损高场强元素(P、Y、Ti、Nb、Ta等),反映岩浆源区可能遭受过俯冲带流体的交代作用,具有岛弧玄武岩的地球化学特征;稀土元素特征显示出明显的轻重稀土分馏,轻稀土富集,所有样品都表现出弱的铕负异常。研究认为,变质花岗斑岩、黑云母片岩和绢英岩的原岩初步定为钙碱性玄武岩或拉斑玄武岩,铜矿峪铜矿床形成于挤压与拉张构造环境的转换阶段,其成因类型应属于斑岩型铜矿床。

铜矿峪变斑岩型含钼铜矿床成矿作用及找矿预测

通过对铜矿峪矿床在含铜建造、矿床地质特征、地球化学特征等方面的综合论述 ,探讨其成矿物质来源、矿床富集机制及成矿模式 ,并对找矿远景进行预测。

铜矿峪矿氧化矿石的性质特征

铜矿峪矿氧化矿石量 1000多万 t,主要分布在 5号 矿体中,属于难选矿石。从其物质成份、结构构造及铜的赋存状态 (包括铜的载体矿物、分配率、铜矿物的粒度分布特征)几个方面,详细论述了这部分氧化矿石的性质特征。

铜矿峪矿3^#、4^#矿体地质特征

本文通过对铜矿峪矿3#、4#矿体地质特征的研究,对矿体之间的关系及矿床类型提出了新的认识,为该矿山寻找隐伏矿体提供了依据。

中条山铜矿峪铜矿区火山岩的地球化学特征及构造背景

对铜矿峪火山岩进行常量元素、微量元素及稀土元素研究表明,SiO2质量分数为47.22%～76.00%,平均66.21%,Al2O3含量为11.03%～20.03%,属铝饱和类型。通过常量元素投点图分析,属一种高钾系列火山岩。稀土元素特征表明,火山岩的源岩浆来源于上地慢。在微量元素的球粒陨石标准化图上,表现为不相容元素Rb、K、Ba、Th的高度富集,同时,具有Sr、Tb和Nb、Ti的亏损,其总体配分型式类似于板内拉斑玄武岩。