白山堂銅礦床一礦帶礦床成因及成礦條件分析

任錫 張建華 達瑞

（甘肅省地質礦產勘查開發局第四地質礦產勘查院,甘肅 酒泉 735000）

1 概述

白山堂銅礦地處塔里木陸塊區,敦煌陸塊,柳園裂谷東部[1],位于敦煌鐵-銅-鎳-金-銀-鎢-銻-鉛-鋅-砷-錳-釩-鈾-磷-芒硝礦集區-小獨山-白山堂鎢-金(銀)-銅(鉛-鋅)-鐵-鈦-鈮鉭-鎂-鉻-稀土-芒硝-煤-紅柱石-螢石-滑石-長石成礦亞帶。區域內已發現礦床較多,礦種較為豐富,金屬礦主要有銅礦、磁鐵礦、鉛鋅礦、金礦等；非金屬礦主要有脈石英礦、螢石礦、石英巖礦、煤礦等。金屬礦均為熱液型礦床,呈脈狀、透鏡狀產出,主要受NNW 向壓扭性斷裂及NNE 向張性斷裂控制。其中白山堂銅礦為區內最大的金屬礦床,銅礦體發育于NNE 向張性斷裂（F1）構造帶內,與華力西期巖漿侵入相關,是本區內較為典型的受構造控制的巖漿期后熱液型礦床[1]。

2 地質背景

2.1 區域地質

區域內出露地層為太古宇-古元古界、中元古界、新生界。按巖性特征可分為：敦煌巖群片麻巖、片巖及大理巖夾石英巖,古硐井群碎屑巖、泥質巖及火山巖,平頭山組火山巖、砂質板巖、大理巖,雙堡塘組碎屑巖、碳酸鹽巖,赤金堡組礫巖、雜砂巖、砂質泥巖,第四系礫石、砂、砂土等。區域上大的褶皺構造為王許黑山復背斜,白山堂復背斜[1]。區域斷裂較發育,主要分NNW 向和NNE 向兩組,其中NNW 向斷裂為區內主要斷裂,多為壓扭性；NNE 向斷裂多為張性,是主斷裂NNW向斷裂的次級斷裂。巖漿活動以華力西期為主,侵入活動多期次,從基性巖到酸性巖均有分布。

2.2 礦床地質

礦區內出露地層主要為長城系古硐井群、石炭系紅柳園組、白堊系赤金堡組及第四系[1]。其中石炭系紅柳園組分布在礦區北東側,為一套酸性火山巖,以流紋巖為主,與該礦床的形成不論空間上還是成因上均有一定關系。礦區內中酸性侵入巖、火山巖較發育,屬華力西期巖漿旋回產物。礦區為王許黑山倒轉復背斜南翼,總體呈倒轉的單斜產出,斷裂構造主要有NNE向、NNW 向、NE 向。其中NNE 向斷裂對銅礦體的分布及規模具控制作用,其它方向的2 組斷裂對礦體及圍巖具一定的破壞性。出露脈巖主要有花崗斑巖脈、鈉質花崗巖脈、石英脈、閃長巖脈等。圍巖蝕變主要有:硅化、黃鐵礦化[1]、次生石英巖化(C3)、青盤巖化(C1、C2)(圖1)。

圖1 白山堂銅礦一礦帶地質簡圖

2.2.1 黃鐵礦化娟云石英片巖帶（C1）：以絹云石英片巖為主,處于最外帶,保有原片巖外貌,沿裂隙面或層里面可見石英、黃鐵礦等細脈,但不連續。此帶較寬,與片巖沒有截然的分界,但在地表可以顯示淡黃褐色,與未蝕變灰黑色片巖區別。

2.2.2 綠泥絹云石英片巖帶(C2)：以綠泥石石英片巖為主,原巖片理不清,綠泥石化、綠簾石化蝕變強烈,蝕變礦物多沿裂隙面呈面狀或團塊狀分布,蝕變巖石普遍呈暗綠色。由于后期構造作用,綠泥石常呈易剝開的彎曲鏡面。同時還有硅化、碳酸鹽化,局部沿裂隙見有透鏡狀工業銅礦體充填。

2.2.3 硅化帶（次生石英巖C3）：以石英巖和石英片巖為主,緊靠接觸帶或沿裂隙構造呈條帶狀、透鏡狀出現,蝕變帶寬度數米至數十米不等。金屬硫化物以黃銅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦為主,地表呈紅褐色并有蜂窩狀金屬硫化物的流失孔。

3 礦體特征

白山堂銅礦一礦帶內共圈定礦體118 條,其中銅礦體72條、鉛礦體39 條、銅鉛礦體5 條[1]、鉛鋅礦體2 條。

銅礦體出露于1 線至14 線之間,在14 線南北印支期花崗巖截斷。有8 條礦體出露地表,63 條礦體為鉆孔發現,為盲礦體。礦體走向長28m-1125m,傾斜長13m-710m,平均厚度1.00m-8.80m,平均品位0.31%-4.77%,礦體整體走向20°,傾向南東,傾角上緩下陡,多為55°-65°,深部礦體走向以20°為主,傾向南東,為陡傾,傾角一般在65°。礦體多賦存于次生石英巖中,上盤一般為流紋巖或流紋斑巖,下盤巖性一般為黃鐵礦化絹云石英片巖。主礦體的厚度變化系數分布于52.09%-96.93%間,品位變化系數分布于54.79%-109.78%間,礦體總體變化較穩定。礦體中含有有益有用組分較為豐富,種類較多,有Ag、Au、Co、Ga、S、Pb。對礦體影響較大的構造,主要有斷層F1、F12 和F13,其中F1 多見于礦體下盤,為控礦、容礦構造,F12 和F13 均對礦體有破壞作用。鉛礦體分布于4 線至13 線之間,地表僅有Pb34 礦體出露,其余38 條礦體為鉆孔發現,為盲礦體。礦體走向長50m-300m,傾斜長27m-290m,平均厚度1.02m-17.16m,平均品位0.30%-6.35%,礦體整體走向20°,傾向南東,傾角65°左右。鉛礦體主要賦存于次生石英巖和黃鐵礦化絹云石英片巖中發育的構造裂隙內,一般呈透鏡狀或脈狀。礦體中含有有益有用組分主要有Ga、Ag、Cu。斷層F12 和F13 對礦體有破壞作用。

銅鉛礦體均為盲礦體。礦體走向長50m-425m,傾斜長69m-230m,平均厚度1.2m-11.51m,Cu 平均品位0.53%-1.1%,Pb 平均品位0.71%-3.32%。礦體整體走向20°,傾向南東,傾角55°-65°。銅鉛礦體主要賦存于次生石英巖和綠泥石英片巖中發育的構造裂隙內,礦體形態以透鏡狀為主。礦體厚度、品位變化系數較小,變化較穩定。礦體中含有有益有用組分有Ga、Ag、Co、S。

鉛鋅礦體為盲礦體。礦體走向長50m-100m,傾斜長38m-97m,平均厚度1.52m-1.53m,Pb 平均品位0.55%-1.69%,Zn 平均品位1.48%-3.58%。礦體整體走向20°,傾向南東,傾角42°-43°,礦體賦存于絹云石英片巖中。

4 礦石質量

礦石以硫化礦為主,主要金屬礦物以黃銅礦、黃鐵礦為主,方鉛礦、閃鋅礦次之,局部地段礦石中可見及少量赤鐵礦、磁鐵礦、毒砂等。其中,黃銅礦以不規則脈狀,有時呈膠結物狀,不均勻充填于雌黃鐵礦裂隙中或裂隙交匯處,或半嵌于磁黃鐵礦邊緣（圖2、3）,其細脈可穿插交代磁鐵礦、早期黃鐵礦、早期毒砂,包裹閃鋅礦,但被晚期毒砂、黃鐵礦、方鉛礦穿插。礦石結構以結晶結構為主,又廣泛發育交代（熔蝕）結構、固溶體分解結構和少量變質結構[2]。礦石構造以細脈浸染狀為主,稠密浸染狀、團塊狀次之(圖4、5)。礦石中有用組分主要為Cu, 主要來源于黃銅礦等,礦床平均品位Cu 為0.96%。銅礦石中有益組分有Ga、Ag、Au、Co、S、Pb 六種,平均品位Ga:0.0018%,Au:0.168×10-6,Co:0.04%,S:5.05%,Ag:11.16×10-6,Pb:0.558%。鉛礦石中有益組分有Ga、Ag、Cu 三種, 平均品位Ga:0.0089%,Cu:0.144%,Ag:27.625×10-6。銅鉛礦石中有益組分有Ga、Co、Ag、S 四種,平均品位Ga:0.001%,Co:0.025%,Ag:44.15×10-6,S:3.02%。主要有害組分為氧化鎂、珅、鋅,平均含量分別為1.49%、0.09%、0.06%。各有害組分含量均小,對選冶基本沒有危害。

圖2 黃銅礦半嵌于雌黃鐵礦邊緣

圖3 黃銅礦不均勻充填于裂隙中

圖4 細脈浸染狀銅礦石

圖5 稠密浸染狀銅礦石

5 礦床成因及成礦條件

5.1 礦床成因

早期形成的NNE 向斷裂帶控制了華力西期火山巖巖漿的分布,礦區內分布的流紋巖、流紋斑巖、流紋質熔結凝灰巖等空間分布均為NNE 向,而地層走向為NNW 向,證明了早期NNE 向斷裂構造是先于火山巖存在的。火山巖巖漿在沿NNE 向斷裂上侵噴發的過程中,由于熱接觸作用,古硐井群碎屑巖發生淺變質,形成絹云石英片巖,同時沿裂隙面及層理面發育綠簾石化及綠泥石化。由于流紋巖與古硐井群碎屑巖兩種巖石能干性不一,在后期構造力的作用下,沿接觸部位發生張裂,即控礦、容礦構造（F1）形成,此階段受構造和巖體控制的容礦空間已形成。在深部巖漿及構造作用下,有巖漿分異形成的含礦熱液形成,當大量的含礦熱液在其內壓力作用下順NNE 向斷裂（F1）上侵,位于上盤的流紋巖及流紋斑巖巖石致密且堅硬,裂隙不發育,起到很好的阻擋作用,有利于含礦熱液的沉淀,有用礦物的結晶析出。斷層下盤的絹云石英片巖層理及裂隙發育,早期含礦熱液迅速上升,并與之交代,形成黃鐵礦化娟云石英片巖帶（C1）。此帶較寬,與片巖沒有截然的分界,但由于早期熱液的充填交代,裂隙等消失,形成礦體下盤的遮擋層。大量的含礦熱液不斷上涌,并于前期形成的黃鐵礦化娟云石英片巖帶（C1）不斷交代,圍巖中大量的綠泥石、綠簾石出現,形成綠泥絹云石英片巖帶(C2)。伴隨著溫度壓力及揮發分改變,含礦熱液中富硅成分不斷析出,形成寬度數米至數十米不等的次生石英巖帶（C3）。與此同時,大量的金屬硫化物依次析出,形成了脈石礦物以石英為主的浸染狀及細脈浸染型礦石,進而富集成工業礦體[2]。

礦體主要呈脈狀產于次生石英巖中,連續性較好,明顯受構造及地層層位控制,后期熱液疊加蝕變,成礦物質富集作用明顯。因此認為白山堂銅礦成因上屬受NNE 向構造控制,變質作用明顯與火山活動有關的巖漿期后熱液型礦床。依據如下：

（1）銅礦體主要呈脈狀賦存于長城系古硐井群（ChG）與石炭系紅柳園組（Ch）接觸帶附近的次生石英巖中。

（2）礦體多呈脈狀,穩定地賦存在NNE 向斷裂帶中。次要礦體也呈透鏡狀按NNE 向裂隙呈有規律的分布。

（3）礦物的生成具順序性,礦石結構以結晶結構為主。

（4）根據主要金屬礦物黃銅礦與方鉛礦的穿插關系,很容易辨別大多方鉛礦的形成晚于早期黃銅礦、磁黃鐵礦的形成,屬后期含礦熱液的疊加。

5.2 成礦條件

根據礦床成因分析,白山堂銅礦成礦條件主要有：

（1）區域性NNW 向構造是本區巖漿活動和主要金屬礦產形成的前提條件,NNE 向斷裂對銅礦體的分布及規模具控制作用。

（2）礦體的形成與石炭系陸相火山活動及其產物中酸性火山巖-次火山巖（流紋巖-流紋斑巖）有關。礦體主要賦存于與其接觸的圍巖中,而且一般說來礦體規模與巖體規模成正比。

（3）含礦熱液中富硅成分不斷析出,形成的次生石英巖帶（C3）,對金屬硫化物的析出起到促進作用。

因此,白山堂銅礦成礦條件以構造控制條件為主而又與巖漿熱液等其他條件相關聯。