紫金山铜(金)矿发现与勘查史

石礼炎

《当代矿产勘查理论与方法》2000年

 

紫金山矿床位于福建上杭县城北15km，属才溪乡、旧县乡管辖，是“七五”期间我国东部中生代火山岩地区发现的大型Cu、Au矿床。该矿床不但是“七五’期间我国铜矿勘查的重大突破之一，而且也是中国大陆发现的首例酸性硫酸盐浅成热液铜(金)矿床，称“紫金山式”矿床。

 

自l985年发现上部金矿，1988年发现下部铜矿以来，不但在西北矿段探明铜金属量129万吨，而且矿区其他矿段还发现和评价了罗卜岭斑岩型铜矿床和五子骑龙、浸铜湖、新屋下、庙沟、大芨岗等过渡型铜矿床，控制铜金属量近200万t。核工业部295队在矿区西南部也发现浅成热液金银矿床及铀矿床。

 

总结紫金山铜(金)矿床发现、勘查经验及研究成果，对进一步开展新一轮区划和普查找矿工作，尤其是火山岩分布地区寻找同类矿床，具有一定意义。

 

一、矿区地质概述

 

紫金山地区属于西太平洋大陆边缘岩浆弧的内陆部分，深部莫霍面和软流圈上隆、早白垩世区域挤压向拉伸的转换，形成了上杭----云霄NW构造岩浆成矿带。

 

矿区在侏罗纪形成的NE向构造断裂，控制了晚侏罗世花岗质岩浆的侵入活动；NW向与NE向断裂的结合，控制了早白垩世中酸性火山侵入岩浆活动。矿区内已发现的铜(金)矿床类型有浅成热液型、斑岩型和过渡型，均与火山浅成侵入岩浆作用的产出部位密切相关。

 

浅成热液型(酸性硫酸岩型或石英明矾石型)产于火山穹窿(火山喷发中心)旁侧，断裂构造或不整合面构造中，蚀变有石英绢云母化、石英地开石化、石英明矾石化、硅化(上述蚀变均伴随有黄铁矿化)。由深部往浅部、由中心往四周依上列顺序，后者交代前者，呈中心式面型蚀变+常伴随有英安玢岩及热液沸腾形成的隐爆角砾岩。铜矿物有蓝辉铜矿、铜蓝和硫砷铜矿等，主要赋存在石英明矾石化带；伴生金所形成的工业金矿体则赋存于硅化带，位于潜水面上，为次生氧化形成，往垂直剖面上形成“上金下铜”分带。成矿深度在600～700m、代表性矿床：紫金山矿床、北西矿段铜(金)矿(图2)。

 

图1  紫金山矿田蚀变矿化带简图(据彭万发等．1995)

1、寒武系变质细碎屑岩；2、泥盆—石炭系粗碎屑岩；3、燕山早期花岗岩；4、燕山早期二长花岗岩；5、燕山晚期花岗闪长岩；6、早白垩世中酸性火山岩；7、英安斑岩；8、花岗闪长岩；9、隐爆角砾岩；10、热液角砾岩；11、石英-地开石-明矾石带；12石英-绢云母-地开石带；13、石英-绢云母带；14、断层；15、蚀变分带界线；16、铜矿床（点）；17、金矿床（点）；18、斑岩型矿床；19、中低温热液硫酸盐型矿床；20、中低温热液过渡型矿床。

 

斑岩型产于花岗闪长斑岩体顶面凸起部位，发育强烈的网状裂隙系统、面型蚀变分带由花岗闪长斑岩岩体往围岩(花岗闪长岩、英安玢岩)有硬石膏化-钾硅酸盐化带；红柱石-绢英岩化带；埃洛石化-绢英岩化带；绢英岩化和青磐岩化带。铜矿物为黄铜矿、斑铜矿，早期细脉浸染状分布于花岗闪长斑岩内外接触带的绢英岩化(红柱石化)蚀变带和硬石膏化-钾硅酸盐化蚀变带，重叠有辉钼矿、磁铁矿化(前者呈细脉浸染状，后者呈浸染状)，成矿深度大于140m。代表性矿床：罗卜岭铜钼矿床。

 

过渡型产于斑岩型上部，浅成热液型下部及外侧地段，蚀变有：绢英岩化、地开石化、

明矾石比、红柱石化、埃洛石化等。绢英岩化、地开石化多呈面型，红柱石化、埃洛石化叠加于绢英岩化蚀变带，明矾石化呈线型，有时伴随有重晶石化、碳酸盐化叠加于地开石化蚀变带或绢英岩化蚀变带中。铜矿物主要是黄铜矿、铜蓝、斑铜矿，其次为蓝辉铜矿、硫砷铜矿，出现少量的方铅矿、闪锌矿，有明矾石化部位往往有热液隐爆角砾岩出现，成矿探度900-1400m．代表性矿床浸铜湖、五子骑龙、大芨岗等。

 

矿区英安斑(玢)岩和花岗闪长斑岩在空间上为一上一下形影相伴，似有过渡关系隐爆角砾砾岩与英安斑岩在空间上相近，在时间上前者多数稍晚。浅成热渡型矿床和过渡型矿床主要蚀变和矿化时间较斑岩型矿床晚。花岗闪长斑岩的同位素测年结果为105Ma。

 

图2、紫金山矿区C-- C’地质纵剖面图

 

1、花岗岩；2、次生石英斑岩；3、花岗闪长斑岩；4、隐爆角砾岩；5、热液角砾岩；6、脉状铜矿；8、浸染状铜矿；9、硅化带；10、石英地开石带；11、石英明矾石带；12、石英-明矾石-地开石带；13、石英绢云母带；14、石英明矾石绢云母带；15、青盘岩带；16、钾硅酸盐带；17、勘探线

 

矿区浅成热液型斑岩型矿床构成了与早白垩世中酸性岩浆活动有关的铜、铅锌、金、银矿床成矿系列。

 

二、紫金山铜金矿床发现史

 

1、 1980年代以前的找矿工作

 

史载公元1040年(宋康定年间)。紫金山地区采金鼎盛，留有百余处古采垌。据《古矿录》方舆纪要中记述：“县西北十里，是小金山也，一名紫金山，朱康定年间曾采金，故名”。汀州府志记载：“紫金山在宋康定年可盛产金，故名”（清，曾日英)，以后虽被人遗忘．但汀江流域民间采金从未停止过。

 

1960～l 9 61年，福建省第五地质大队506分队开展水化学找铜，圈出赤水、小盘山沟等4个水化学异常区．提交了《紫金山矿区水化学报告》，选择二庙沟至小金山沟一带进行l／1万地质草测(24km2)、槽探(700m3)、清理老硐等,圈出3条矿化带，提交了《福建上杭紫金山铜钼矿普查报告》。

 

1965～l967年，福建省315地质队重点对二庙沟、小金山沟、铜矿沟(位于紫金山东南一条沟，因发现铜矿转石而得名)地段进行铜矿检查，在二庙沟施工硐探(61m)、浅井(342m)、钻孔 8个(803m)，圈出15个铜矿体计算铜金属量1685t；铜矿沟圈出了3个矿体，储量1 87t。提交了《福建上杭紫金山铜矿初查报告》，认为“矿体延布范围及规模很小，未能形成有价值的工业矿体”。在此期间，福建省物探队1965年开展自然电位找矿试验工作。在紫金山顶铜矿沟一带发现大于100mV自电高异常，后因地形条件太差而停止。此次普查在铜矿沟发现7块富铜矿转石，分析结果含Cu 4%；对二庙沟12个样品进行金的化验分析．Au  0 1-3.8g/t，最高达10g/t；燕子硐一样品Au高达2．8g/t。这为以后勘查工作提供了重要线索。

 

1967～1971年，福建省区调队开展1／20万上杭唔区调工作，发现中寮、迳美金重砂异常，并对迳美异常进行了检查。采样分析含金一般0.05—0.48克/吨，最高一个样达1.43克/吨和2.28克/吨，圈定4个金矿化体，提交了《迳美金矿踏勘报告》，认为有进一步找矿前景。

 

1974年，福建省地质局地质处区划组编制福建省铜、铅、锌、铝、金、银矿产成矿远景区划图及说明书，将紫金山划为铜的成矿远景区。

 

1977～1979年，福建省地质一队以二庙沟为中心开展铜矿普查．对原305队圈定的2号铜矿体加密控制施工了硐探(723m)、槽探(1797m3)，同时开展1／2万土壤化探42km2,发现圈定Cu、Pb、Zn、Mo、Sn异常70余处。提交了《福建上杭县紫金山铜矿区初步地质报告》和《上杭紫金山铜矿化探工作报告》。

 

从1960年开始，到1979年20年的时间里，几支队伍多次以找铜为目标，主要针对山下有铜矿脉出露地段开展工作，由于对成矿条件认识的限制，未取得突破．但所开展的面积性水化学、土壤化探、重砂测量等给以后的找矿提供了宝贵资料。

 

二、1980年代以后的找矿工作

 

1981～1983年，随着我国新的一轮找金工作的开展，闽西地质大队八分队(原地质八队八分队，1982年划归闽西地质大队)对汀江流域的上杭长汀段进行丁1／20万自然重砂测量，对省区调队发现的迳美、温屋重砂异常进行了检查，圈定了紫金山、税洋、才溪上王、官庄德教等4处异常，提交了《上杭迳美--回龙1／20万自然重砂测量报告》(面积500km2)、《上杭长汀订江流域金矿Ⅳ级成矿区划说明书》、《上杭迳美二庙沟矿区检查报告》。圈定紫金山异常面积13km2，其中5个高异常区均打分在紫金山主峰周围。

 

为此，1983年对主峰地段开展1／5000地质草测(1 3km2)、槽探(995m3)以及老硐调查，圈出了含金在0.1—1克/吨。分布地段，其中老硐刻槽取样多数大于l克/吨，初步确定金矿化主要分布在800～1000m标高的NW向硅化、黄铁矿化蚀变破碎带中，从而拉开了紫金山山顶找矿的序幕。

 

1984年编写了紫金山矿初查设计，开展了1／2000地质填图1km2，地表以200m间距槽探揭露，施工槽探(4500m3)、硐探(50m)、清理老硐(55m)、刻槽取样(157件)，发现山顶南侧英安玢岩呈NE--SW向中细粒花岗岩中，角砾岩脉带呈NW--SE向分布于英安玢岩两侧，构成螃蟹状(图2)。整个山头高岭土化、明矾石化、硅化、黄铁矿化蚀变强烈，老硐沿角砾岩脉分布。统计中细粒花岗岩14个样，平均含金0.2977克/吨，脉状角砾岩398个样品，含金0 .1克/吨～0.49克/吨的占47%；，0.5—0.99克/吨的占15 3％，大于1克/吨的占1 2%。80个老硐中取佯105件，含金1-3克/吨的有49件，大于3克/吨的有11件，最高达21.6克/吨，显示了金主要在脉状角砾岩中，且地表不构成工业矿体，深部富集的成矿规律。

 

1985～1986年，紫金山列入省局突破黄金找矿工作的重点。l985年初设计审查，省局肯定矿区属火山机构，脉状角砾岩为火山隐爆角砾岩．退色蚀变岩分布广而强，金矿化普遍，且深部(老硐)比地表好-果断决定上机掘坑探，调局机掘队将机掘设备抬上山，安营扎寨，加快评价。同年4月份，省局在上杭召开金银矿普查工作会议，并现场踏勘选定880中段机掘硐口位置。当年完成硐探645m，发现的3个矿化带中有46条角砾岩脉．受NW向构造裂隙控制，构成2个具有一定规模的金矿体。1 986年扩大地表1／2000填图2km2，继续施工硐探(11 50m)、刻槽取样1l45件)，圈出几个金矿体，估计金储量2吨以上，及时进行实验室堆浸试验(2件)，浸出率达90%以上。

 

为了查清隐爆角砾岩带的铁帽型金矿倾向延伸，探索原生含金硫化矿体，寻找深部隐伏平行矿体．1986年底决定架桥修路上山(5km)，为1987年钻探做准备。

 

1987年继续施工880m中段坑探，新开800m中段，施工钻孔11个(4200．9m)，2ZK301孔打到潜水面下，见厚2.18m铜矿，ZK404孔见矿二层，总厚24.36m，平均品位1%。1988年，由于金矿深部发现铜矿，决定找金、铜并举，加深所有钻孔设计(接500型钻机能力打)，当年施工钻孔21个(7001m)，控制铜矿体分布长大于700m，宽200～500m，估计金、铜远景均达中型规模。认识到金矿赋存于上氧化带中，硅化为主；铜矿赋存于潜水面之下，由蓝辉铜矿、铜蓝、硫砷铜矿、黄铁矿为主组成，与明矾石化、硅化、地开石化隐爆角砾岩关系密切，并及时总结为火山--次火山热液隐爆中低温热液矿床，编制了《福建省上杭紫金山铜矿区地质普查设计》。为加强该地区金铜矿普查工作，局组建了第八地质大队。807分队在紫金山北东侧面山一带(即中寮一带)开展1／1万土壤、岩石金属量测量、异常查证，面积55km2，尔后在罗卜岭、五子骑龙、浸铜湖等矿点1／2000地质填图、槽探及钻探。805分队负责紫金山之西南龙江亭、二庙沟、大蓝岗等矿点检查评价工作，取得了重点突破，面上展开的找矿效果。

 

1989年编制了紫金山金铜矿补充设计，完成硐探1411．6m，钻孔18个(1190)，估算铜储量50万吨，氧化带金矿7.46t吨，平均品位4. 52克/吨。

 

1990年转为主攻铜矿，扩大1／2000地质填图范围到南东矿段，面积437km2，全部更换成千米型钻机，施工钻孔27个(193l 0m)，硐探800米。圈定41个铜矿体，计算铜储量62万吨。完成铜矿初步可选性试验1个，表明选矿性能良好。同时由地质八队开展“紫金山为中心的80km2的1/1万地质填图工作。

 

从1984年拉升紫金山普查找金序幕，1987年钻探发现厚而富的铜金矿，1988年“金铜并举，到1990年转为主攻铜矿。在紫金山矿床完成了普查阶段工作，共投入槽探31万m3，硐探5762.87m，钻探177个（12508m)，初步圈出铜矿体41个，计算铜储量62万吨，结束了30年找矿俳徊．取得了金、铜矿哉矿的重大突破，为1991年转入详查提供了可靠的地质资料。

 

找矿的勘查技术应用和矿床的综合研究与预测概况

 

随着勘查工作的进展，为了查清区域地质背景，寻找新的远景区，研究矿床的成矿地质条件和成矿规律，指导勘查工作，先后开展面积性调查有：

 

1、1／5万地质矿产调查上杭、才溪等10个图幅；

2、紫金山外围1／5万磁法测量100km2(1992~1993)；

3、紫金山外围1／25万磁法、电法测量200km(1992～1993年)；

4、紫金山矿田1/1万磁怯、电法测量40km2(1989--1990年)；

5、紫金山1／2万岩石原生晕测量40km2(1992--1993年)；

6、紫金山矿床、中寮矿床电法、磁法、化探剖面2条(1995年)；

7、紫金山矿田1／1万地质调查80km2(1989～1990年)。

 

开展专题研究有：

1、紫金山矿区金矿的研究及远景预测(1989年，闽西队、南京地矿所)；

2、紫金山矿区铜金矿床成矿模式研究(1991年，闽西队)；

3、紫金山地区区域成矿模式及1/1万综合信息矿产预测(1991年，省地质八队)；

4、紫金山铜金矿床蚀变和矿化分带(1988～1989年．闽西队、地质科学院矿床所)；

5、福建上杭紫金山地区潜火山(火山)一侵入岩系与成矿作用的关系(1992～1994年，地质科学院矿床所、闽西队、省地质八队)；

6、福建省上杭云霄铜多金属成矿规律与成矿预测，紫金山铜矿床成矿模式研究(1992年，闽西队)；

7、福建省上杭紫金山铜金矿矿田构造研究(1993年，地质科学院力学所、闽西队、省地质八队)；

8、紫金山铜金矿床地球化学模式研究及盲矿预测(1990--1993年，福建省勘探院)，调查面积50km2；

9、紫金山铜金矿床次火山一侵入作用与成矿机理、铜金矿床流体地球化学研究(1993--1995年，与地质科学院矿床所协作)；

10、闽西梅州火山岩区铜矿成矿条件及成矿预测研究(1990--1993年，闽西队)。

 

紫金山铜金矿床从发现到提交勘探报告经历了12个年头，在区域成矿地质环境、控矿地质特征研究的基础上，结合勘查过程着重对矿床地质特征和控矿条件进行了较详细的研究，基本查明了燕山期岩浆侵入火山、潜火山活动演化特征，特别是紫金山火山机构及潜火山作用及其与矿化蚀变、成矿作用的关系。

 

勘查实践与研究成果表明：矿床受火山机构和发育于燕山早期复式花岗岩体中的NW向构造裂隙密集带的双重控制。火山机构主要为导岩导矿构造，NW向构造裂隙带为主要容矿构造。矿体的富集与次级火山通道在空间上有更密切的关系。潜火山岩浆期后热液沿火山机构(次级隐爆中心)和NW向构造裂隙，形成由内向外对称的蚀变带：明矾石(地开石、石英)地开石(明矾石、石英)一绢云母、石英矿物组合带；金属矿物与蚀变关系密切，也大致为蓝辉铜矿、铜蓝、硫砷铜矿、铜蓝、斑铜矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿组合分带。矿体呈似层状、脉状产出。矿体的富集与明矾石化强度及脉状隐爆角砾岩、英安玢岩发育地段在空间上有密切的关系，矿体在平面上呈EW向，在垂向上呈南西深、北东浅的右行侧列平行带状展布。紫金山矿床形成于早白垩世，有别于环太平洋沿岸形成于第三纪的浅成热液型金银贱金属矿床，故称之为“紫金山式”。

 

四、主要经验与体会

 

紫金山矿区及外围找矿从1960年开始到取得重大突破，整整30年。地质工作者历尽艰辛曲折，终于“柳暗花明”，这过程有成功的经验，也有失败的教训。

 

1、综合分析找矿信息，选准工作靶区。紫金山地区从1960～1970年代进行了地质、重砂、分散流、水化学、电法等手段反复普查。1980年代初在大量资料分析的基础上，重点对紫金山异常进行沉积物重砂异常测量及老硐调查，金快速分析方法配合槽探、岩石原生晕测量，选准了靶区，对取得找矿突破，起到了重要作用。

 

2、运用成矿理论,敢于实践是取得突破的关键。紫金山铜金矿均为隐伏矿床，金矿体一般埋深在地表10米以下，铜矿体埋深在地表20--300m以下，但地表存在火山机构且强烈而大面积退色蚀变，老硐中普遍存在金矿化。以火山、潜火山作用成矿理论为指导，在地表探槽、手掘硐揭露效果不佳的情况下，果断决策，使用机掘硐探发现氧化带金矿，紧接着再上钻探控制深部，从而取得找金、找铜的实破。

 

3、加强成矿地质条件、探矿因素和矿体分布密集规律的研究，精心设计，合理部署勘查工作是取得短期内点上突破面上开花、扩大找矿远景的关键。

 

4、加强勘查工作管理，认真协调地质设计、施工、资料编录整理、质量管理和综合研究各个阶段的关系，重视矿床伴、共生矿产综合评价是保证勘查工作顺利进行，取得高质量勘查成果的必备条件。

 

5、在勘查评价中运用新技术、新方法．加速矿区勘查和报告编制的完成，特别是开展了微机储量计算软件系统，提高了工作效率和质量。

 

6、在勘查工作中始终重视科研和生产相结合，地质和设计、工业部门相结合，体现了科研为地质找矿、地质为生产服务的方针。这对提高矿床特征理论认识，正确指导地质工作部署，提高工作质量和工作效率，起到了积极作用。