陜西白河縣裴家河銅礦地質(zhì)特征及找礦方向

陰建定，壽立永

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心陜西總隊，陜西 西安 710002）

0 引言

陜西省白河縣裴家河銅礦位于南秦嶺邊緣海盆（Nh—T2）—留壩—旬陽晚古生代陸源海盆（S—P）東南緣，屬于鎮(zhèn)安—旬陽華力西期、燕山期Pb-Zn-Au-Hg-Sb成礦亞帶，是趙灣—黃石板鉛鋅金遠(yuǎn)景區(qū)的成礦有利地段。區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育志留系中下統(tǒng)梅子埡組含銅黑色巖系，層位穩(wěn)定（許鋒等，2018）。目前陜西銅礦產(chǎn)地共90多處（齊文和侯滿堂，2005），研究和勘查工作取得了許多重要成果（薛春紀(jì)，1997；盧紀(jì)英等，2001），如探明1處中型礦床（略陽銅廠），多處小型銅礦床（周至西駱峪、周至東流水、眉縣銅峪、寧強(qiáng)劉家坪等）。陜西銅礦產(chǎn)地雖較多，但具有工業(yè)價值的產(chǎn)地較少，探明的儲量有限，目前仍是陜西省內(nèi)的急缺礦種之一。區(qū)內(nèi)銅礦勘查工作始于2002年，相繼發(fā)現(xiàn)了數(shù)個銅礦床，礦床儲量已達(dá)到中型，銅礦成礦條件非常有利（涂懷奎，2006）。前人對該區(qū)控礦地質(zhì)特征及賦存特征方面取得的認(rèn)識較為一致，但對區(qū)內(nèi)礦床類型存有爭議，主要有沉積變質(zhì)型（祁思敬等，1993；王興國和侯滿堂，2008）、沉積變質(zhì)+熱液改造型（宋小文等，2003）兩種觀點。本文在總結(jié)前人基礎(chǔ)上，通過剖面測制、構(gòu)造-蝕變巖填圖及樣品分析測試等地質(zhì)礦產(chǎn)勘查手段，闡述了裴家河銅礦床的地質(zhì)特征，分析了其礦床成因，并總結(jié)了成礦規(guī)律，認(rèn)為區(qū)內(nèi)銅礦床成因類型為沉積變質(zhì)+熱液改造型，以期對該區(qū)找礦有所裨益。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

裴家河銅礦位于秦嶺-大別構(gòu)造帶中部，鎮(zhèn)旬古生代沉積盆地南緣，區(qū)域主要出露早古生代－晚古生代沉積地層，與銅成礦有關(guān)的地層為志留系梅子埡組。勘查區(qū)位于漢江復(fù)背斜南翼，區(qū)域構(gòu)造總體呈北西南東向，南羊山大斷裂、羊山復(fù)向斜、大嶺-蜀河斷裂（F2）、麻坪河斷裂（F1）、旬陽復(fù)背斜組成了該區(qū)的主體構(gòu)造格架（圖1）。區(qū)域斷裂及褶皺較發(fā)育，主要有脆-韌性剪切帶、褶疊層、流劈理和褶皺等，其中脆-韌性剪切帶是區(qū)內(nèi)重要的導(dǎo)礦、容礦構(gòu)造（樊秉紅和楊文思，1991；王北穎等，1991①；何虎軍等，2011②；張俊良等，2013）。

圖1 裴家河—棕溪一帶區(qū)域地質(zhì)略圖（a）與典型剖面圖（b）

2 礦區(qū)地質(zhì)概況

勘查區(qū)位于旬陽復(fù)背斜南翼，出露下志留統(tǒng)梅子埡組（S1m）地層，巖性主要由淺灰-深灰色粉砂質(zhì)千枚巖、含炭絹云千枚巖夾灰綠色凝灰質(zhì)變砂巖、細(xì)砂巖條帶組成，根據(jù)巖性組合特征將區(qū)內(nèi)梅子埡組c段地層（S1mc）分解出4個巖性層，其中第一、三、四層為含礦層，梅子埡組b段地層未分（圖2）。

圖2 裴家河—財神廟一帶地質(zhì)略圖

該區(qū)域經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造活動，褶皺、順層發(fā)育的韌-脆性剪切變形帶普遍發(fā)育。勘查區(qū)內(nèi)圈定了4條與礦化有關(guān)的韌性剪切帶，近東西向展布，傾角26°～56°。帶內(nèi)主要為沿劈理充填的石英脈密集帶，石英脈寬0.01～0.1 m，表面發(fā)育褐鐵礦化。含礦蝕變構(gòu)造帶主要受韌性剪切帶控制，條帶受南北向應(yīng)力擠壓、東西向拉張應(yīng)力與圍巖能干性差異在轉(zhuǎn)折端形成一系列虛脫空間，石英脈熱液沿應(yīng)力剪切產(chǎn)生的劈理多期次充填，劈理多與面理小角度斜交，局部平行產(chǎn)出。沿走向和傾斜方向具有波狀起伏特征，呈串珠狀產(chǎn)出，剪切帶兩側(cè)受逆沖推覆作用發(fā)育不對稱順層掩臥褶皺，褶皺樞紐劈理面產(chǎn)狀與S2礦化面理相近。傾向上產(chǎn)狀變緩部位有利于成礦。

區(qū)內(nèi)熱液蝕變較發(fā)育，主要有硅化、絹云母化、綠泥石化、方解石化等。以硅化、綠泥石化、黃鐵礦化與銅礦成礦關(guān)系最為密切。熱液蝕變以帶狀（或線狀）為主，一般寬1～3 m。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

勘查區(qū)共發(fā)現(xiàn)4條近東西向展布的銅礦化帶，在帶內(nèi)圈定出6個銅礦體（圖3a～b），嚴(yán)格受脆-韌性剪切帶控制，呈層狀、似層狀，近東西向展布，各礦體特征見表1。

表1 裴家河礦區(qū)銅礦體特征

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石礦物成分

礦石主要礦物成分為黃銅礦（圖4a）、黃鐵礦（圖4b），其次有少量磁黃鐵礦、斑銅礦、閃鋅礦等，次生礦物有褐鐵礦、赤鐵礦、孔雀石等。脈石礦物以石英為主，其次為絹云母、綠泥石、長石、白云石、方解石和少量黃鐵礦等。

3.2.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要有他形粒狀結(jié)構(gòu)、半自形—自形粒狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)和交代穿插結(jié)構(gòu)等，構(gòu)造主要為浸染狀構(gòu)造（圖4c）、網(wǎng)脈狀構(gòu)造（圖4d），脈狀構(gòu)造等。

圖4 勘查區(qū)銅礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造鏡下顯微照片

3.2.3 礦石類型

（1）礦石的自然類型

礦石礦物以黃銅礦為主，偶見斑銅礦、輝銅礦，以他形粒狀、自形晶狀粒狀結(jié)構(gòu)為主，浸染狀、塊狀、脈狀構(gòu)造。按主要礦石礦物確定為黃銅礦石。

（2）礦石的工業(yè)類型

依據(jù)主要有用元素銅的氧化率，礦石的主要工業(yè)類型劃分為原生硫化銅礦石（銅氧化率＜10%）。

4 礦床成因

綜合區(qū)域構(gòu)造演化背景、成礦物質(zhì)來源及成礦時代等研究（樊秉紅和楊文思，1991；馮明伸和楊建東，1994；朱華平等，2003；張拴厚等，2013；陳高潮等，2007③），筆者總結(jié)建立了白河縣裴家河一帶銅礦成礦模式。

早—中志留世形成的富含同沉積溶液的沉積層向下滲透過程中，淋濾地層中的成礦元素（朱華平和張德全，2004），并將其溶解于其中。下部溫度更高時，成礦元素能更好的溶解，從而形成了鹽度較高的熱水溶液，熱水溶液遇到同沉積斷裂時，由于減壓而向上運移，形成一個對流的循環(huán)體系。來自深部的熱水體系在沿著同生構(gòu)造活動逐步上涌的過程中，萃取過濾基底富含鈉質(zhì)的中基性火山巖中的鈉質(zhì)成分，在其向上運移過程中，由于遇到能使其沉淀的地球化學(xué)障而沉淀形成熱水沉積巖，疊加于正常沉積的細(xì)碎屑巖、泥質(zhì)巖及碳酸鹽巖中形成熱水沉積型銅礦。

從海西期開始，揚子板塊向華北板塊靠攏并有局部的接觸和碰撞，到印支—燕山期，主造山期構(gòu)造運動使得巖石發(fā)生變質(zhì)變形，形成變質(zhì)片理、各種構(gòu)造裂隙及斷裂帶，同時地下熱水從含礦巖系或礦源層中活化、汲取成礦組分，形成含礦流體，在構(gòu)造的強(qiáng)烈改造作用下，沿著構(gòu)造裂隙及斷裂帶等進(jìn)一步富集成礦，形成改造型銅礦床（陳松嶺等，2001；周彬等，2018）。

5 控礦因素分析

5.1 地層巖性

銅礦主要受下志留統(tǒng)梅子亞組（S1m）地層控制，賦礦巖性為絹云母千枚巖、含炭絹云母千枚巖夾灰綠色凝灰質(zhì)變砂巖、硅質(zhì)巖（劉淑文等，2005），尤其在千枚巖與粉砂巖等細(xì)碎屑巖組合出現(xiàn)、韌脆性轉(zhuǎn)換界面部位礦化更好。

5.2 斷裂

礦體主要受區(qū)域性斷裂帶特別是同生斷裂帶內(nèi)，并受區(qū)域性褶皺與次級背向斜軸部發(fā)育的壓扭性和張扭性斷層控制，構(gòu)造疊加明顯（趙國斌，2005）。在構(gòu)造轉(zhuǎn)折端礦體富集，品位較高。

在北東-南西向剪應(yīng)力作用下，在韌性剪切帶和早期滑脫面交會部位產(chǎn)生滑覆剪切，常發(fā)育透入性順層連續(xù)劈理帶，順層劈理與原始沉積層理以低角度斜交或一致，僅在褶皺軸部或斷層上、下盤發(fā)育與原始沉積層理交角較大的軸面劈理、破劈理。在應(yīng)力作用下，透入性面理上發(fā)育疊瓦狀褶疊層構(gòu)造，由于能干性較弱的圍巖順滑脫面遷移，而較強(qiáng)干的礦脈則形成向形構(gòu)造，或石香腸化旋轉(zhuǎn)褶皺，形成局部膝折狀礦脈。滑脫面是礦液聚集的良好場所，有利于銅礦的相對富集，所形成的滑脫面型礦體一般厚度較大，品位較高。

5.3 熱液活動

銅礦化與熱液活動密切相關(guān)。成礦物質(zhì)在沉積過程中初步富集后，經(jīng)過后期構(gòu)造改造、熱液遷移和再次富集，形成了構(gòu)造石英脈型的礦石。

深部提供的成礦流體在地?zé)崽荻认孪驕\地表運移，浸取地層中的銅元素，形成成礦流體。造山運動后形成一系列的大型逆沖推覆構(gòu)造和剝離斷層，變質(zhì)流體沿構(gòu)造斷裂釋放，并在地殼淺層脆性斷裂、順層斷裂破碎帶等有利空間再次富集成礦。

與銅礦有關(guān)的蝕變主要有硅化、黃鐵礦化、磁黃鐵礦化、綠泥石化、絹云母化、方解石化。它們發(fā)育于斷裂帶附近，常常相互疊加組合成蝕變帶。其中硅化與銅成礦關(guān)系最為密切。

6 找礦方向

區(qū)內(nèi)累計圈定出銅礦化帶4條，在帶內(nèi)圈定銅礦體6個，主要為地表槽探揭露和少量平硐、鉆探控制，工作程度整體較低，找礦潛力巨大。

（1）石板皮礦體由地表探槽和淺部平硐控制，礦體出露長100 m，探槽控制礦體厚度1.00 m，品位0.93%。平硐由于坍塌未進(jìn)行系統(tǒng)采樣，礦體規(guī)模較大，礦石質(zhì)量好，進(jìn)一步勘查預(yù)計可新增銅金屬資源量。

（2）對見礦鉆孔控制的龍王坡、韓家溝礦體未進(jìn)行網(wǎng)度控制，其中龍王坡礦體沿傾向控制169 m，韓家溝礦體沿傾向控制322 m，因此需要沿見礦鉆孔走向、傾向進(jìn)行網(wǎng)度控制，進(jìn)一步擴(kuò)大資源量。

（3）前期勘查工作對剩余3條礦體進(jìn)行了單孔控制，鉆孔雖未見礦，但區(qū)內(nèi)礦體普遍向南東向傾伏，韓家溝礦體驗證后已發(fā)現(xiàn)兩層礦體，故依然有較大潛力挖掘。

（4）礦區(qū)銅礦體多為隱伏礦體，需要通過巖石構(gòu)造地球化學(xué)測量，采集構(gòu)造裂隙充填物，礦化蝕變巖、硅質(zhì)巖脈等含礦介質(zhì)，確定異常濃度分級后，通過成礦元素襯值累加或累乘比值等值線線狀分布趨勢可以反映區(qū)內(nèi)構(gòu)造與地質(zhì)體的對應(yīng)情況。這樣不僅可以準(zhǔn)確圈定礦致異常，而且可以提取更多的成礦地質(zhì)信息，推斷礦田、礦區(qū)斷裂構(gòu)造和隱伏礦體，取得更大的找礦成果。

（5）區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)條件與江北鉛鋅礦集區(qū)相同，目前區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)多層礦體，但與江北發(fā)現(xiàn)的鉛鋅礦體相比，深部找礦仍有很大的找礦空間。

7 結(jié)論

裴家河地區(qū)具有極為有利的銅礦成礦地質(zhì)條件和不同層次的地質(zhì)異常和物化探異常，成礦潛力巨大，控礦構(gòu)造標(biāo)志明顯，通過進(jìn)一步開展地質(zhì)工作，該區(qū)可實現(xiàn)銅礦找礦突破。

（1）區(qū)內(nèi)銅礦體受逆沖推覆構(gòu)造控制，次級脆-韌性剪切帶控制了礦床的產(chǎn)出，脆-韌性變形轉(zhuǎn)換帶是銅礦體的賦存地段。

（2）早—中志留紀(jì)形成初始礦源層，海西—印支早期中深伸展環(huán)境下，銅初步活化、富集，印支晚—燕山期中等張剪環(huán)境下，形成韌性—脆韌性剪切帶，同時在深部含礦熱液的參與下，含銅流體運移至構(gòu)造疊加部位及巖性過渡界面富集成礦，形成改造型銅礦床。

（3）區(qū)內(nèi)礦體以隱伏礦體為主，多層成礦，需開展激電剖面測量、巖石構(gòu)造地球化學(xué)測量及風(fēng)險鉆探工作，加密工程網(wǎng)度，最終實現(xiàn)資源突破。

致謝野外工作及室內(nèi)研究得到了劉少峰院長的指導(dǎo)與幫助，評審專家對論文初稿提出了寶貴的修改意見，在此表示衷心的感謝。

注 釋

①王北穎,江育璞,馮明伸,楊建東.1991.陜西省南秦嶺造山帶中部韌性剪切帶的形成、演化及其與金礦成礦關(guān)系研究報告[R].陜西省地礦局綜合研究隊.

② 何虎軍,張康,李萬玲.2011.陜西安康市漢陰縣鐵佛—漢濱區(qū)流芳志留系巖金礦帶構(gòu)造及快速評價勘查方法研究報告[R].西安:長安大學(xué).

③陳高潮,張俊良,王炬川.2007.1∶25萬安康市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告[R].陜西省地質(zhì)調(diào)查院.