甘肃省柳园镇辉铜山铜矿地质特征及外围潜力评价区评价

李雪涛

（甘肃省地矿局水文地质工程地质勘察院，甘肃 张掖 734000）

辉铜山铜矿位于瓜州县柳园镇268°方向，直距约23 km，行政隶属瓜州县柳园镇管辖，地处于北山成矿带内，属于硅卡岩型矿床。1956年由汤中立院士发现并由勘查单位做勘查工作，1958年由白银有色金属公司筹建矿山，生产铜精矿，综合回收金、银、铁、锡。在此期间在先后进行了不同程度的地质勘查和科研工作，目前已经成典型的硅卡岩矿床的代表。1992年12月30日，因资源枯竭闭坑。

有统计资料显示，1950至2000年50年间，全球27个国家70个典型矿床中有41.5%是在老矿区外围，或已知成矿带附近找到的，由此表明，在已知矿床外围找矿是扩大矿产资源量的有效途径之一。在辉铜山铜矿外围，目前在地表已经发现铜矿体数条，其矿体特征、控矿构造、矿石质量与辉铜山矿相近，具有较好的找矿可能。本文对照辉铜山铜矿，着重探讨其外围铜矿成矿可能性，为扩大该地区铜资源量提供科学依据。

1 区域成矿地质背景

北山地区地处于塔里木板块和哈萨克斯坦板块的对接部位，大洋岩石圈和沟弧盆地在本区均有出露，在洋壳向陆壳的演化过程中，火山-花岗岩类岩浆的活动频繁，成熟陆壳的再裂陷作用和裂谷性岩浆作用占有重要作用，两大古板块的大陆边缘沉积作用类型比较齐全。研究区大地构造位于哈萨克斯坦板块（Ⅱ），红柳园-账房山褶皱带（Ⅱ3），花牛山地体（Ⅱ31）（张新虎等，2013年；邱林林等，2018年）。

区域内出露中-上元古界浅变质碎屑岩，浅变质碎屑岩以及寒武系-奥陶系火山岩，奥陶系-志留系变质杂岩，石炭系-二叠系火山-沉积岩（左国朝和何国琦，1990）；区内侵入岩出露广泛，基性-超基性侵入岩呈现为零星分布（左国朝和何国琦，1990；刘雪亚和王荃，1995；张新虎，1993；聂凤军等，2002）；中酸性侵入岩呈岩基、岩株和岩脉状近 EW向产出，从石英闪长岩-花岗闪长岩-钾长花岗岩都有出露，以早中古生代花岗岩为主（田永志，1993；安国堡，2006，2007；赵泽辉等，2007；李舢等，2009；毛启贵等，2009）。该区主要出露走向近 EW、NE和NW的向中基性岩脉（刘畅等，1996；安国堡，2007）。区内主断裂走向为 EW和NE向，主要是逆冲断裂和走滑断裂。

图1 辉铜山铜矿地质简图

区域上地球化学异常为多元素组合的特征，表现为以Cu、Pb、Zn、Au、Ag、As、Sb、Hg、B、Cd组合为主，分布特征主要反映在中温热液蚀变带（据1∶20万地球化学水系沉积物测量资料）。在辉铜山一带，呈EW向带状延伸的Cu、Zn大片异常，其峰值Cu为209×10-6，Zn为139×10-6，同时有Au、Ag、亲铁、钨、钼等异常，本组合元素的高背景值及异常分布，反映较复杂的地质背景，集中分布在各时代地层与岩浆岩的接触带。在成矿条件有利的情况下Cu、Pb、Zn等能富集形成工业矿床，比如花牛山铅锌矿、辉铜山铜矿等。

在元素表生活动性规律研究中，与对应岩石的丰度相对比，辉长岩富含 Au、As、Bi、Fe、Mg，贫 Ag、Cu、Mo、Pb、Zn、S、Ba；钾长花岗岩富As、Bi、Pb、Ag、Zn、S，贫Ba。相对于辉长岩、钾长花岗岩等硅卡岩，其Cu、Au、As、Bi、Mo、Zn的含量较高，而在花岗岩跟辉长岩中，Au、Ag、Cu、Mo、Zn等五种金属元素的含量则都较低（据徐明钻，2011）。

该矿床由东、西两个宽带共12条矿体组成，东矿带的长为700m，宽为500m，5个主矿体一般长18～44m，厚3～5m，延伸小于50m。西矿带长2000m，宽300～500m，7个矿体长74m～340m，厚2～10m，最大垂深500m。矿体赋存在奥陶系硅卡岩化大理岩和钾长花岗岩中，矿体呈现为层状、透镜状产出，产状和地层的岩石条带方向以及成矿母岩的接触面是一致的，为NNW向。

2 矿区成矿地质特征

2.1 矿区成矿地质背景

根据前期工作，辉铜山外围评价区的位置位于辉铜山铜矿东侧，面积大约14.92 km2，评价区的出露地层主要是奥陶系花牛山群（Ohnb-2），展布方向为近东西向；主要岩性组成是大理岩和云母石英片岩，局部可见蛇纹岩、石英岩。区内岩浆活动主要为两期，与成矿有关的为泥盆纪钾长花岗岩，侵入与奥陶系大理岩中，接触带上形成硅卡岩化、蛇纹石化。评价区内断裂发育，北西西向断裂是本区铜矿的控矿贮矿构造。区内发现铜矿（化）体3条，矿体近似于平行，受北北西向三条近平行的断层控制，铜矿体呈现为脉状、似层状以及透镜状，赋存在大理岩、硅卡岩化大理岩和断裂破碎带中，矿体长140m～230m，厚2.4～7.2m，倾向NEE，倾角75°～86°之间，Cu最高品位为3.54，最低为0.36，平均品位为2.15。对照辉铜山的铜矿地层、岩浆岩出露、构造、围岩蚀变等，运用相似类比理论，发现评价区和辉铜山铜矿的岩浆岩出露、地层、构造、围岩蚀变等地质特征非常相似，结合二者在同一成矿带，且在区域上具有相同的成矿背景，将二者从以下几个方面进行综合类比分析：

矿区内出露的岩浆岩为两期：一是分布在矿区北部的钾长花岗岩，岩体形状极不规则，因受海西期以前古老断裂的控制，受东西向区域性断裂的影响，其展布方向近东西向，岩体中铜含量高于70×106，为本矿区的成矿母岩（徐明钻等，2011）。其侵入时间不同学者给出了不同的结果，左朝国等（1990年）将其定义为华里西晚期侵入岩，周良仁等（1992年）认为其时代为印支早期，江思宏等（2003年）通过岩石化学分析、铷同位素测量和40 Ar/39 Ar法年龄测定其为燕山早期运动的产物，李舢等（2009年）通过锆石 UPb年龄测定为397±3ma（MSWD=1.1）。在本文中主要参考李舢等（2009年）的研究成果。二是华里西中期辉长岩，分布在矿区南侧。

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区内构造受东西向深大断裂构造活动的影响，区内北北西向挤压破碎带及北东东向张扭性断裂十分发育，北北西向挤压破碎带，成矿前北北西向挤压断裂和层间滑动为导矿和贮矿构造，北东东向张扭性断裂规模较小，矿体受该断裂后期破坏发生错断。

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2.2 矿床地质特征

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矿体围岩主要是大理岩、硅卡岩化大理岩，蚀变类型以硅卡岩化为主（图2a），其次是蛇纹石化、角岩化等。铜矿（化）体赋存于硅卡岩和硅卡岩化大理岩中。硅卡岩是不等粒变余结构，组成成分是绿帘石、硅灰石、石榴石、透辉石、透闪石、方解石等，其中绿帘石和石榴石相间排列，构成了条带状。

图2 矽卡岩化围岩野外露头及镜下特征

图3 辉铜山铜矿地质简图（据中国地质调查局 张廷瑞等，2003）

（1）属于同一大地构造背景，二者大地构造位置都位于萨克斯坦板块（Ⅱ），红柳园-账房山褶皱带（Ⅱ3），花牛山地体（Ⅱ31）。成矿物质来源都是泥盆纪钾长花岗岩，受东西向深大断裂的影响，都发育多起活动性断裂及配套的次级断裂；成矿部位都为钾长花岗岩与奥陶系地层接触带，控矿构造都为北北西向挤压断裂。

2.3 围岩蚀变

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3 矿床成因及找矿标志

关于辉铜山铜矿成因，现在资料一直认为是典型的矽卡岩型铜矿（张廷瑞等，2003年；江思宏，2003年），矿体由岩浆后期热液沿早期构造侵入，过程中有Cu、Au、Bi、Sb等元素富集，在有利的环境条件下形成了矽卡岩型铜矿。其成矿母岩为钾长花岗岩，成矿作用受不同的中低温低盐度流体热液影响（据李冰，2010）。

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根据矿床的地质特征，首先，矿体地表氧化主要是孔雀石化和黄铜矿化，铜矿石为褐黑或褐灰色，是直接的找矿标志。其次，地表近矿的围岩蚀变强烈，有利的围岩蚀变为绿帘石化、硅卡岩化、蛇纹石化、绿泥石化、钾长石化、绢云母化、角岩化等，蚀变的岩石（如蛇纹石化大理岩、蛇纹岩等）分布在含矿硅卡岩的周围，为本区间接找矿标志。

4 外围潜力评价区成矿预测

区内的出露地层主要表现为下-中奥陶统花牛山群，岩性由云母石英片岩及大理岩组成，局部伴有流纹岩与石英岩。岩石蚀变强烈，主要是硅卡岩化，其次为蛇纹石化、绿泥石化、钾长石化、绿帘石化、绢云母化、角岩化等。

矿石结构是半自形-他形粒状结构，构造主要为浸染状构造、细纹状及脉状构造。矿石的有用组分主要是铜，金属矿物主要有黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿、黝铜矿、斑铜矿、磁铁矿和少量闪锌矿、毒砂以及方铅矿（图2 b）。脉石矿物主要是石榴石、绿帘石、透闪石、透辉石、硅灰石、方解石和石英等（据甘肃省地质局地质力学区测队，1980年）。矿石铜含量一般为0.36 %～1.81%，局部可达10%。

（2）地层对比：辉铜山铜矿矿区和评价区外围地层都是奥陶系花牛山群、第四系地层。

（3）构造对比：辉铜山铜矿矿区的主要构造是北北西向构造和北东东向构造，北北西向构造规模比北东东向构造大，是主要的为导矿和贮矿构造。评价区的主要构造是北北西向构造以及近东西向构造，东西向构造是区域构造，且向东延伸的较远，北北西向构造断裂位于钾长花岗岩和奥陶系花牛山群（Ohnb-2）的接触带上，起到导矿和贮矿的作用。

图4 辉铜山铜矿及外围评价区地质简图

（4）围岩蚀变对比：辉铜山铜矿的有利围岩是大理岩，蚀变类型主要是硅卡岩，其次是蛇纹石化角岩化；评价区的矿体围岩主要是大理岩、硅卡岩化大理岩，蚀变类型以硅卡岩化为主，其次是蛇纹石化、绿泥石化、钾长石化、绿帘石化、绢云母化、角岩化等。

（5）地球化学异常对比：在整个辉铜山地区内出现呈东西向延伸的Cu、Zn大片异常，伴有钼、Au、Ag、亲铁、钨等的异常，即辉铜山铜矿及外围评价区都在相同的Cu、Zn化学异常之内，辉铜山通过开采表明找到了可观的铜多金属矿资源，而在评价区同样的地层、围岩蚀变的情况找到可观的矿产资源成为可能。

（6）矿床类型对比：辉铜山铜矿矿区及评价区矿床类型均为矽卡岩型。

5 结论

通过对辉铜山铜矿的成矿地质特征、构造控矿特征以及矿区外围潜力评价区地质特征的对比研究，总结出辉铜山铜矿的地质特征、成矿规律、矿床成因和找矿标志等。运用相似类比理论把评价区和辉铜山铜矿的大地构造位置、构造、地层、地球化学异常、围岩蚀变等地质特征作对比，评价区的出露地层主要是奥陶系花牛山群（Ohnb-2）；成矿部位均为钾长花岗岩和奥陶系地层接触带；控矿构造是北北西向断裂；有着对成矿有力的地球化学异常背景；围岩蚀变以硅卡岩化为主；矿床类型为硅卡岩型。评价区的一系列地质特征都和辉铜山铜矿床的地质特征有很多相同或相似性，所以评价区具有极大的找矿潜力，对区内找矿工作具有一定的参考价值。