甘肅北山磨盤山銅礦床地質特征與成礦條件研究

當前我國的熱液銅礦主要分布在新疆、甘肅及內蒙古地區的古亞洲成礦帶上。此類礦山為火成熱液銅礦床，主體類型為中酸性侵入體。這種巖石類型比較復雜，由斑巖花崗巖和白云母等各種類型的巖體組成。該類銅礦自身的成礦地質規模變化較大，存在巖株、巖脈等，從構造面的角度講該礦的結構面主要是斷裂面，成礦的流體物質主要來源為巖漿。北山成礦帶在近年來的勘探之中發現其物質主要來源為上地幔，其在成型過程之中的熱力學條件為巖漿活動。北山磨盤山銅礦的形成同區域斷裂存在著密切的聯系，起到了導礦和成礦的作用

。礦區之中北西向的斷層為礦熱液的有效沉積創造了良好的條件。主要對磨盤山銅礦床的成礦類型、時期、控制因素將進行詳細研究，從而可以進一步表明北山成礦帶的形成規律提供更有說服力的證據，有效的豐富北山成礦帶的相關研究資料。

1 北山磨盤山銅礦床區域地質特征概述

北山磨盤山處于甘肅省和新疆省交界的位置，行政劃分隸屬于甘肅省，該地區為低山荒漠丘陵地形，整體上的地勢特點為北高南低。磨盤山所在的北山整體上由東西向的大斷裂構造斷層組成。當前學術界對于北山地區的大構造仍然未形成統一的認識

。部分學者和專家認為北山地區是哈薩克斯坦和塔里木板塊之間的縫合線，部分學者則認為其屬于華北板塊西北邊緣的裂谷。

1.1 區域地層

當前對于北山磨盤山銅礦床的研究依據地層形成的時間將其劃分為以下五個部分：一是新太古——古元古界敦煌巖群。該地層為礦區的結晶基底巖系，在礦區之中以南北走向的兩個帶狀體露出，露出寬度在1km到7km之間。構成該組合的巖石主要為灰白色——灰綠色混合巖；二是上泥盆統墩墩山群，該區域在礦區之中主要分布在輝銅山的東坡和山西南側的區域之中，部分零星區域則分布在龍山的北側，呈現出了東西向的狹長發展帶，其面積在5km

左右。構成該地層的巖石主要是流紋巖、安山巖以及石英，其中地層的下部主要由安山巖、玄武巖、流紋巖構成；三是石炭系。依據當前的調查成果可知石炭系在礦區之中的露出較少，主要分布在紅柳園以東的區域，露出的面積整體上看小于15km

。構成該地層的巖石巖性主要為雜色礫巖，其中還包含了長石石英巖和部分粉砂巖。在該地層之中還包含了少量的灰巖和鈣質砂巖；四是二疊系，該地層在礦區之中的分布最為廣泛，其總面積約為160km

。依據學術標準可將該地層劃分為下二疊統雙堡塘組和上二疊統金塔組。前者主要分布一個東西向的狹窄區域之中，整體面積約為60km

，是一個不完整的向斜構造，其主要巖性為灰綠色、黃白色等碎巖屑。后者主要分布在紅柳園南部區域，分布形狀為狹窄的三角形區域，整體面積約為100km

，組成該地層的基本巖性為玄武巖。五是第四系，該地層在礦區之中的分布極為有限，主要分布區域為河谷、凹地等區域，當前學術界尚未對該區域進行深入系統的相關研究

。

第二日出殯，換上媽媽和姨媽熬夜趕制出來的鑲著白花的鞋，披上小小的喪服，跟在大人后面又回到了令我膽寒的堂屋。大人們一個個上前去和老太太告別，他們有的緊緊地再次摟住那靜靜躺著的軀體，有的則輕輕印下最后一吻。孩子們卻只敢圍著那張床繞了大大的一圈，這是一種不可抗拒的儀式。

1.2 區域構造

北山磨盤山銅礦自身的區域地質構造較為復雜，進而使區域內的斷裂構造和褶皺構造發育較為完善。斷裂構造以壓扭性的斷裂為主，在礦區之中呈現了東西向的壓性結構，在整個礦區內占據了絕對的主導地位，形成了區域內的構造框架基礎。東西向的壓扭性斷裂主要有布特南斷裂、狼山斷裂、玉石嶺斷裂、輝銅山斷裂、沙溝西山斷裂。在礦區之中東北方向分布的壓扭性斷裂，主要是狼山-大泉斷裂，其延伸長度約為27km。西北方向的壓性斷裂主要發育位置在玉石嶺、寶石山的區域之中。礦區內的張性斷裂主要分布在大泉東山和石人子井北花崗巖之中，其一般的延伸長度約為1.5km～2.5km。礦區之中的扭性斷裂主要分為兩組：一是分布在狼山、小泉北山東北走向的扭性斷裂；二是主要分布在磨金洞區域的斑狀花崗巖。從分布范圍角度看扭性斷裂的分布范圍較小，長度在4km～5km之間。區域內的褶皺也呈現了東西向的分布態勢，基本的褶皺形態為背斜和向斜，從整體上區域內主要的褶皺構造有以下幾個：一是東西展布的褶皺構造，此類構造主要有大泉東山向斜、石人子井向斜、龍山背斜等；二是軸向結構氛圍為北西向的褶皺構造，此類構造的整體規模較小，其主要分布在玉石嶺以下的區域之中，分布的長寬均小于1km。

1.3 區域巖漿

侵入巖整體上呈現了帶狀、面狀分布的基本特點，以巖基、巖株、巖脈等形式產出，在空間上可以將侵入巖劃分為三個帶狀的區域：一是北巖帶；二是鉆井溝帶；三是南山巖帶。不同區域的侵入巖其形成的時間存在一定的差異，自身的侵入原因和特點也存在一定的區別。依據當前的研究資料北巖帶形成過程之中發生侵位的巖漿主要是中酸性巖漿，其在成巖之后存在的基本特點是巖體的剝蝕較淺、巖體的頂部和邊緣存在明顯的過渡特征，存在較為普遍的混染現象，巖石自身粒度呈現了一定的不均勻性。鉆井溝帶的侵入巖類型較為復雜，且其侵入的時間較長，在不同時間點侵入的巖石又呈現了不同的特點。早期侵入的巖漿以基性和超基性巖為主，中期侵入的巖漿則形成了大小和外部形狀存在較大差異的巖株，晚期形成的巖石則主要為巖基和巖株；南山巖帶之中的侵入巖主要類型為基性巖漿，最終形成了各種具有超基性的小型巖體。

北山磨盤山區域的巖漿活躍度較高，其根本原因在于在不同的時期該區域的構造演化較為復雜。從整體上看礦區內的巖漿活動主要集中在地殼活動時期

。依據當前的研究結論，礦區內的巖漿類型較為豐富，分布范圍較為廣泛，其中分布區域最大的巖漿類型為侵入巖，其在礦區內三分之一的區域均存在，其主要侵入的對象為花崗巖，約占被侵入巖性的92%。

根據目前的勘探資料，磨盤山已查明礦產23種，其中礦石10種，廢礦13種。礦石之中的金屬硫化物有金屬硫、黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、毒砂，最為常見的脈石礦物為黑云母。黃銅礦是磨盤山礦區之中主要的含銅礦物質，其外部顏色為銅黃色，外部幾何形狀通常為不規則形體，其通常同其他的礦物質結合為同一個礦體。黃銅礦不規則的外部結構表明結晶過程中出現的物理化學環境是一個不穩定的物理化學環境，在不同階段會受到不同熱液的影響。黃鐵礦是當前最常見的金屬硫化物之一，其外部呈現了淡黃色，以但單礦物質或塊狀的形式產出，其集合體通常分布在黃銅礦之中。斑銅礦也是主要的含銅礦石之一，在觀察過程中，其外形呈紫紅色，質地比較均勻，主要分布在鉀長石、黃銅礦和銅藍之間。礦體中部分黃銅礦與斑銅礦整體接觸。毒砂通常與黃鐵礦、黃銅礦共生。毒砂晶體呈現為自形和半自形，其顆粒通常與黃鐵礦、磁黃鐵礦的顆粒組合成為聚合體，三者之間不存在明顯的穿插和交代。黑云母自身以片狀的結構存在，其厚度通常在0.4mm以下。在顯微鏡下觀察到的各種黑云母其自身的外部結構均經歷過后期的改造，但水晶的清晰輪廓仍然存在。一些黑云母礦物在接觸綠泥石時變成淺綠色，而一些黑云母則逐漸失去其自身的晶體結構。

磨盤山區域存在強烈的巖漿活動，進而形成了大量的巖漿巖，依據當前已經探明的資料，礦區之中包含了黑云母花崗巖、輝長巖、安山巖等多種類型的巖石。上述巖石在深層巖床和淺層的巖脈上均有著極其廣泛的分布

。依據上述巖石自身形成的時間，可以將其劃分為三個時間段：一是在晚奧陶-早志留世的巖漿活動形成的巖石。這一時期形成的巖石類型主要是黑云母花崗巖，其在礦區之中主要以巖基和巖株的形狀分布，主要分布區域為礦區的中部，廣泛分布于礦區。黑云母花崗巖為純紅色，花崗巖結構為中粗粒，主要結構塊狀，所含礦物主要以石英、斜長石和鉀長石為代表。黑云母本身是一種鱗片狀粗粒花崗巖結構，二是中志留統花崗閃長巖，其在礦區的分布面積比較有限，主要以巖石形式存在，巖石呈灰色。中西紋樣的特點。該地層的礦物組成主要以斜長石、鉀長石和黑云母為代表。斜長石形態為半面板，個別為寬板，礦物顆粒外觀有黏土痕跡，黑云母的基本色彩為黑褐色，其呈現了片狀分布的特點，礦物之中具有一定的磁鐵礦。三是晚志留世鉀長石花崗巖。礦區現場觀察到的鉀長石花崗巖主要以巖刺和巖脈侵入體形式存在于花崗角閃巖中，主要分布在礦區北部和南部地區。受到斷裂控制構造自身的影響，巖體自身呈現了東西向的分布特點。巖體之中礦物質的結晶狀況較差，巖體之中主要包含的礦物質是鉀長石、石英以及少量的黑云母。石英結構自身具有獨特的粒狀結構，具有較高的透明度，外形自呈現了不規則分布的特點，大部分的石英主要分布在長白石之中的孔隙之中，其基本粒徑的大小在0.2mm～1mm之間。

2 礦區地質特征概述

2.1 礦區地層特點概述

當前礦區之中的露出地層主要分為以下四種類型：一是下二疊統，其主要分布在礦區的北部，是礦區內分布范圍最廣的地層，構成該地層的基本巖石類型為長石石英砂巖，其基本特征是呈現了灰白色的色彩、具有粒狀的晶體結構，外部則呈現了塊狀的構造。在巖石之中含有的礦物質主要是石英和斜長石，在部分巖石之中也發現了黑云母等礦物質。從外形分布上看巖石的外部結構較為破碎，石英脈枝的發育呈現了網狀分布的基本特點，在部分硅化的區域之中能夠看到片狀的結構，該類構造之中存在的礦物質主要是黑云母、綠泥石，整體上看起呈現了鱗片狀的布局結構。二是中二疊統哲斯群，其主要的分布區域為礦區的北部，其主要巖性為長石砂巖，受風化作用的影響，該類礦石的外部特征為灰白色，其中含有的礦物質有石英、斜長石、正長石。巖石之中存在的主要膠結物為泥質、鈣質、硅質物。巖石整體的形態分布為粗粒結構，整體的顆粒分布較為均勻，部分正長石呈現了細絲狀的微觀結構。受風化作用的影響在不同礦物質填充的縫隙之中存在云母的集合體；三是上二疊統，該地層的主要巖性為英安斑巖，其主要分布在礦區的中部位置，受風化作用的影響，該部分巖石外部顏色為灰色和灰綠色，外部基本幾何結構形狀為斑狀結構。巖石之中的礫石含量小于整體的20%，且各種類型的成分含量存在一定的差異。四是第四系地層，其主要分布在礦區內溝谷地形之中，平均厚度較小，基本構成為各種類型的礫石、砂及砂土，外部形狀和巖石的構成較為復雜。

2.2 巖漿巖特征概述

礦區之中存在的火山巖較少，僅存在泥盆紀和二疊系金塔組階段的火山巖。泥盆紀火山巖主要分布在輝銅山一帶，基本走向為東西，延伸的長度小于35km，露出的最大寬度在2.2km左右，最小寬度則不到100m。構成泥盆紀火山巖的主要巖石為流紋巖、英安巖、安山巖以及礫巖等，此類巖石本質上是礦脈斷裂帶初期拉長環境中，出現斷裂所構造的裂縫，并從裂縫中噴出產物。二疊紀火山巖主要分布在紅柳園以南的區域之中，其延伸的長度為42.5km，呈現了西窄東寬的分布特點，礦區內部最大的裸露寬度為9km。

3 北山磨盤山銅礦礦體地質特征概述

3.1 礦體特征概述

當前在磨盤山礦區之中一共發現的銅礦數量為五條。銅礦體主要分布在礦區的北部和南部，從巖石分布特點的角度講其主要分布在鉀長花崗巖裂隙之中，在部分中粗粒的黑云母花崗巖裂縫之中也存在銅礦體。從整體上看銅礦體上的分布規律同斷裂的分布有著密切的關系，礦體的富集程度受到了構造位置處裂縫的控制

。五條銅礦帶自身的特點和分布也存在著一定的差異：第一條銅礦帶由7條深槽、1個鉆孔和2個坑道組成。該礦體的基本結構形態為脈沖形，其形成受到了東北向的斷層的控制和影響。礦體的走向為60°，礦體的延伸長度為280m。第二條銅礦帶發育位置在礦區的北部，其礦體造型也為脈狀，其礦體的走向接近90°。礦體的長度約為140m。其寬度在1.0m到3.13m之間。第三條銅寬帶的基本構成是2條深槽、1個豎井和斜井控制。該礦體呈現了透明狀的晶體，礦體在形成的過程之中受到了東北走向的斷層的影響。該礦帶自身整體的連續性較差，該礦礦體的長度為150m，寬度為1.0m，銅品味在0.38%～2.34%。第四條銅寬帶由3條深槽構成，其形態也為透鏡狀，且沿著自身的走向出現了一定的膨脹和收縮，從整體上看該條寬帶的連續性較好，礦體的長度為200m，寬度在1.20m到4.92m之間。第五條銅寬帶由6條深槽控制，外部形態接近透鏡狀，礦體走向接近90°，礦體向正南方向連續分布，礦體的長度為360m，寬度3.93m到11.14m，在深部巷道的銅品味含量在5%。

3.2 礦石與礦物特征概述

(1)將已裝好探頭的加長套管插入稀釋釜，固定后通電開攪拌并開始測試，釜內已有樹脂，進行保溫一段時間；注入新樹脂、攪拌一段時間；再進行降溫測試、最后排料。在線黏度、溫度過程曲線1見圖2。

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3.3 礦石結構構造概述

依據當前的勘探研究北磨盤山的礦物質結構形態主要有以下幾種：一是水形、半粒狀和其他粒狀結構：早期結晶能力強的礦物大多具有自面體和半面體粒狀結構；二是鱗片狀結構：手標本中可見灰黑色葉片狀、鱗片狀輝鉬礦，鏡下呈繩結狀，呈鱗片狀結構；三是交代結構：這種結構在礦石中最為常見。它可以在金屬礦物和脈石礦物之間找到，斑銅礦交代黃銅礦和銅藍交代黃銅礦形成的多期交代帶；四是共邊結構：斑銅礦與藍銅礦、黃銅礦與黃鐵礦、黃銅礦與斑銅礦、閃鋅礦與黃銅礦、反射光顯微鏡下的黃銅礦，黃銅礦通過直線或曲線的邊界形狀相互連接，形成共同的邊緣結構。五是充填結構：顯微鏡下可見，后期形成的不規則形成的黃銅礦填滿了黃鐵礦裂縫或脈石礦物；六是鑲嵌粒狀結構：不規則形狀的石英顆粒，局部粒徑可達9mm以上，顆粒形狀不規則，顆粒結痂致密，無色透明，因部分雜質而略帶渾濁，呈波浪狀消光。

根據目前的勘探研究，北磨盤礦石的結構分為以下幾種類型：一是塊狀：黃鐵礦和黃銅礦以大小不一的聚集體均勻分布在礦石中，形成邊緣不均勻的塊狀；二是浸染狀。構造：礦石的主要構造之一，主要特征是在黑云母花崗巖、花崗閃長巖和細石英脈中稀有輝鉬礦、黃鐵礦、黃銅礦等硫化物。散布的黃鐵礦顆粒通常大小為0.02mm～0.3mm，較小的顆粒直徑可達0.006mm～0.02mm。浸染輝鉬礦以鱗片狀為主，粒徑為0.02mm～0.6mm，部分可達1.1mm～2.3mm，多分布于花崗閃長巖中。黃銅礦多為半粒狀粒狀，粒度為0.006mm～0.7mm，有的可大至1.1mm左右，浸染性礦化是礦區重要的礦化類型。

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