花園銅礦的地質背景及礦物特征

劉敬軒

一、砂巖銅礦的研究現狀

砂巖銅礦主要指產于砂巖、粉砂巖、頁巖、礫巖為主的雜色碎屑沉積巖或其淺變質巖中的層狀銅礦床。含礦巖石可能包括少量的碳酸鹽巖、硅質巖和火山碎屑巖，含銅建造的下部為含煤建造，上部常為紅色膏鹽建造，銅礦體主要產于紅色層中的淺色夾層中，一般又稱為“紅層銅礦床”。

按含砂巖相的不同可分為陸相砂巖型（也稱紅層砂巖型）銅礦和海相砂巖型銅礦。

20世紀30-60年代初，該類型銅礦床在國外銅儲量中占第一位，曾達51.4%（20世紀50年代中期）。由于近年斑巖銅礦的發現和開發，目前，砂巖銅礦床已退居到第二位，但它任占國外銅儲量的30%和產量的四分之一，雖低于斑巖銅礦，但遠高于其它類型。

關于砂巖銅礦的成因，國外研究者認為層狀沉積巖型銅礦床的形成是：經歷漫長的沉積期后，盆地形成了“封閉循環”的水文構造及氧化性巖石組合建造，含銅的氧化性流體運移時遇到還原性流體前沿，在此過程中發生銅的硫化物沉淀析出而形成的。

二、砂巖銅礦床的基本地質特征

砂巖型銅礦無論是在生成環境，還是在礦床地質特征方面，都有其自身的特點，國內外學者經過多年實踐及總結，對砂巖型礦床取得了一些認識，這些認識主要集中在以下幾個方面：

1.形成時間：砂巖銅礦的形成自從產生第一個紅層的早元古年代以來就十分普遍，并一直持續到第三紀。

2.大地構造特征：砂巖型銅礦床含古銅古陸周圍的斷陷盆地或在褶皺帶及其邊緣的山間、山前盆地中；礦床形成的巖相古地理環境為山間、山前盆地的陸相河流、湖泊相及河湖交替處。

3.地層特征：礦床廣泛見于元古代至第三紀各個年代，以元古代、晚古生代和中、新生代最為重要。含銅沉積在大面積范圍內產生在一定的地層層位。

4.巖石建造特征：含銅巖石包括沉積巖系中礫巖至碳酸鹽巖類的各種巖石，最重要的是砂巖和粉砂巖，頁巖次之。含銅沉積建造屬于氣候干燥的紅色建造，礦床絕大部分賦存在雜色巖系中紫色與灰色砂（礫）巖交互的灰色砂巖一側。

5.受構造控制作用明顯，主要表現在兩個方面：①礦床呈成群，成帶產出，多沿盆地周邊斜坡帶或古陸一定距離呈半環狀分布或沿深斷裂構造線方向展布；②礦體大多就位于褶皺之間或圍繞背斜傾沒端呈裙邊帶狀產出。

6.礦體形態特征：礦體總體來說比較穩定，延伸廣泛，其產出嚴格受含銅層位控制，形態因古地理環境而異。礦體多為層狀、透鏡狀和帶狀，沿剖面向上常為多層分布，長寬常為數百至幾千米，厚為幾十至數百米；有的礦床受構造控制作用強烈，常呈脈狀產出。

7.礦物-化學特征：原生銅礦石中以輝銅礦、斑銅礦為主，黃銅礦和黃鐵礦次之，常含自然銅，礦石具有富硫貧鐵的特點；礦體產出除銅外，常伴生多種有益組分，如Ag、Pb、Zn等，特別是Ag，在銅礦體的富集部位，Ag也可達工業品位。

8.礦化分帶特征：具有原生帶和次生帶。原生分帶表現為水平方向和垂直方向的礦物分帶（水平由紫色到淺色，垂直由上到下），即：赤鐵礦帶→輝銅礦帶或斑銅礦帶→黃銅礦、黃鐵礦帶→黃鐵礦帶→有時可見方鉛礦、閃鋅礦帶。次生分帶與斑巖銅礦相似，有氧化帶、淋濾帶和次生硫化富集帶之分。

9.變質特征：大多數砂巖銅礦床區域變質微弱或未經區域變質，僅某些時代較老的礦床，遭受了綠片巖相區域變質或接觸變質，變為沉積-變質礦床。

三、花園銅礦的銅礦地質特征

花園銅礦礦床位于新疆烏恰縣烏拉根背斜內；是塔里木盆地西北邊緣中新生界沉積盆地內的大型礦床，銅礦儲量比較豐富，該礦床的發現是近年來新疆銅礦找礦的一項重大進展.通過對礦床特征分析認為，礦床主要分布在托云中生代拉分盆地的西北部和東阿賴海西邊緣的海盆之間的薩熱克巴依中生代斷陷盆地中，礦體主要呈層狀、似層狀和透鏡狀分布；上侏羅統庫孜貢蘇組上段的淺灰-灰綠色砂巖層為找礦的最有利層位，指示成礦金屬分布于上層地殼和造山帶的顯著剝離地區；孔雀石化、銅蘭、輝銅礦化是花園銅礦找礦的直接標志。其礦床的特征為：

1.礦床位于沉積盆地和層間斷裂中，為礦體的形成提供了容礦環境。

2.容礦巖系為內陸河流相碎屑沉積。銅礦化產于特定層位，含礦層位下部常以銅為主，上部常出現石膏-巖鹽沉積層。

3.礦石建造以Cu-S型為主，少數為Cu-Pb-Zn型。金屬礦化物主要為赤銅礦、黃銅礦、斑銅礦、黃鐵礦為主；氧化帶為孔雀石、赤銅礦。

4.礦化有多個層位，且較穩定，含礦層長。礦體數量多，以層狀、似層狀、透鏡狀為主。

5.礦化規模為礦點、礦化點居多，少數為小型礦床。

6.礦床地層巖石主要為砂巖、沙礫巖、細砂巖、泥巖等。巖石顏色主要為紅色，局部夾有灰綠色。

四、花園銅礦中的主要礦物及特征

1.赤銅礦：赤銅礦是一種紅色的氧化物礦物質，它比較軟但卻很重。一般它是由銅的硫化物經風化后而逐漸形成的，因此叫作次生礦物。赤銅礦含銅量高達88.8%以上，是一種重要的銅礦石礦物。晶體屬等軸晶系（立方晶系）的氧化物礦物，無解理。主要呈立方體或8面體晶形，或與菱形12面體形成聚形，晶形沿立方體棱的方向生長形成毛發狀或交織成毛絨狀形態，也包括長條形、閃閃發亮的晶體，稱毛赤銅礦。集合體呈致密塊狀、粒狀或土狀。新鮮面洋紅色，光澤為金剛光澤或半金屬光澤，長時間暴露于空氣中即呈暗紅色而光澤暗淡，條痕棕紅色。端口貝殼狀或不規則狀。莫氏硬度3.5～4.0，比重6.14。有時可作寶石，但易碎。產于銅礦床氧化帶中，常與自然銅、孔雀石、藍銅礦、硅孔雀石、褐鐵礦共生。

2.氯銅礦：氯銅礦是一種稀有礦物，斜方晶系。柱狀、板狀晶體，纖維狀、放射狀、粒狀、塊狀等集合體。深綠色。玻璃光澤到金屬光澤，透明到半透明。硬度3-3.5，比重3.76.作為次生礦物與孔雀石、藍銅礦和石英伴生于銅礦床的氧化帶中，氯銅礦也形成于火山口周圍。

3.孔雀石：孔雀石是含銅的碳酸鹽礦物，化學成分為Cu2（OH）2CO3，CuO 71.9%，CO2 19.9%， H2O 8.15%。屬單斜晶系。晶體形態常呈柱狀或針狀，十分稀少，通常呈隱晶鐘乳狀、塊狀、皮殼狀、結核狀和纖維狀集合體。具同心層狀、纖維放射狀結構。有綠、孔雀綠、暗綠色等。常有紋帶，絲絹光澤或玻璃光澤，似透明至不透明。折光率1.66-1.91，雙折射率0.25，多色性為無色-黃綠-暗綠。硬度3.5-4.5，密度3.54-4.1g/cm3。性脆，貝殼狀至參差狀斷口。遇鹽酸起反應，并且容易溶解。

五、總結及選題意義

1.花園銅礦礦區區內主要地質構造為烏拉根向斜，附近出露多種礦床，如鉛鋅礦、砂巖鈾礦、天青石礦和楊業油苗，成礦地質背景優越。

2.花園銅礦礦床中出露多種砂巖型銅礦，其中氯銅礦的發現更為重要，氯銅礦是一種稀有礦物，國內對氯銅礦的發現幾乎沒有，因此研究礦床中出露的礦物對礦區的形成成因具有重要的參考。

3.砂巖型銅礦是在世界銅礦中的比重較大，僅次于斑巖型銅礦，而新疆地區有利于形成砂巖型銅礦，因此對花園銅礦的研究，可以為下一步該地區砂巖型銅礦的勘察提供參考。

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