甘肃碧口地区金铜矿的矿体分布特征及成因类型分析

2021-05-21张龙海罗小红

中国金属通报 2021年5期

张龙海，罗小红

（中国建筑材料工业地质勘查中心甘肃总队，甘肃天水 741000）

碧口金铜矿区位于甘肃文县碧口镇中庙乡，矿区北距文县县城101公里，西距碧口镇15公里，南距宝成铁路县昭化车站86公里，甘川公路穿过矿区[1]。矿区处于白龙江下游，摩天岭分水岭北侧，属中等切割高中山-中低山区。区内最高峰坪台山海拔2147.4m，最低处河床标高560m，相对高差1587m。白龙江系汇入嘉陵江的三级水系，在碧口地区蜿蜒曲折，年度径流量86.72亿立方米。该区域是我国乃至全世界金铜矿体重要的成矿区带之一[2]。因此，对于该区域的研究是十分重要的经济和社会价值。

本文以甘肃碧口地区金铜矿矿体为研究对象，探讨矿体分布规律，并对其成因类型进行分析，以期为该区金铜矿体找矿提供参考。

1 矿体分布特征

在甘肃碧口地区，二辉玄武岩和玄武辉长岩是金铜矿体的主要产出形式，就地熔离型金铜矿是矿体的主要产出类型，这主要在矿体形成晚期，岩层内出现了硫化熔离现象，使岩浆形成了层级分离的形态，进而导致该矿体类行动形成[3]。通过对岩层的化学组成进行分析可知，金元素在岩浆内以饱和状态存在，在硫化物熔离作用下，玄武石内有2%物质发生结晶，形成分异，这也是造成岩浆富金的关键原因，熔离后的岩浆贯入断裂，进而形成了该矿区矿体的分布特征。

首先，玄武辉长岩作为该区域地熔离型金铜矿体产出的主要形态，其主要分布在偏西方向地段上，该地段地层内主要含有蚀变玄武辉长岩与斜长二辉玄武岩，由外向内相对均匀分布，在区内东岩体北部接触带上分布尤为明显。同时，在此区域内出现了复杂组成，其主要是多期次侵入的结果，表现为在破碎带和断层中，闪长岩在其中不规律存在。含矿性较好的蚀变玄武辉长岩主要分布在西侧，并且断层对矿体分布产生阻断。

其次，在二辉玄武岩内，就地熔离型金铜矿体分布相对均匀。在辉长岩与斜长二辉玄武岩交接部位，出现斜长二辉玄武岩分布的情况，对其进行横剖，可以看见钩状矿体。同时，其与超基性岩体存在相同特征，在浅度开采条件下，对矿体有控制作用的钻孔相对较少，通过钻孔分析，底板产状对矿体有明显控制作用，且在底板低洼位置，矿体产出丰富，也可以理解为“坑”内矿藏资源更为丰富。对于碧口地区的金、铜矿体的空间分布规律为，西铜东金，中间金铜兼重。碧口北纬21°～24°，东经100°～105°区域内广泛分布的金铜矿，其分布规律如图1所示。

图1 碧口地区金铜矿体分布规律图

从图中可以看出，区内金、铜矿体分布的规律性明显，在研究区103.5°～105°范围内，主要以金矿体为主；在101°～103.5°范围内主要以铜矿体为主；在整个研究区范围内，金铜共生的矿体也广泛分布，其分布没有明显的规律。总体来看，研究区范围内金、铜矿体的分布规律是西铜东金，而不存在中间金铜兼重的规律。

2 金铜矿矿体成因类型分析

在上述对矿体分布特征研究的基础上，本文对造成其成因进行分析，并以不同因素类型进行划分。

2.1 地层因素引起的成矿

首先，在时空关系上，矿体的成因与矿石性质和地层特性有直接的联系，金铜矿的矿化呈现出明显的层控性，层状分布是金铜矿主要分布特征，岩层和矿体存在内在接触的关系。金铜矿体中的大理岩、二辉玄武岩等矿石赋存量较大，部分地层矿石呈灰色细变粒状，常见围岩有硅质岩，底板围岩岩性的控矿特征明显，表明矿化产出位置与地层及其岩性存在成因关系。

其次，地质矿物的产出主要被固定的喷流岩及沉积岩等物质影响。在不同层状的金铜矿体中均有明显出露的矿物为趁沉积矿物，矿石组成有富斜长石岩、硅质结核灰岩、铁白云石、硅质岩、条带状灰岩、硅质条带等等。同时，二辉玄武岩内含有钙质斜长石、二辉玄武岩石，矿物组成为矿床的成矿热液提供了有利条件。所以，金铜矿发育有一个固定的形成系统，沉积矿物的形成于矿床的成因有直接关系。

另外，断陷盆地的活动性特征也是矿体成因之一。在多个期次的地质沉积条件下矿物的岩性发生了变化，研究区出现了斜坡沉积相，具体的出露形态如下图所示：地质形态包含了出沉积砂岩、滑塌、崩塌角砾岩图2（1）、包卷层理图2（2）、滑塌褶皱图2（3）、镶嵌不整合、流水切槽以及同沉积断层图2（4）。其反映矿区“坑”的形成与同沉积断裂有密切的成因联系。

图2 玄武辉长岩岩性不同发育结构

基于此，经过初步推断，金铜矿的成因关键是由地层沉积断裂必要条件。在矿体的自东向西的方向依次探测发现了闪铜矿、磁黄金矿、方金矿、黄铜矿等地质矿物，另外地层之间夹杂了凝灰质角砾岩、硅泥质角砾岩，两种矿石存在共生关联性，判断金铜矿的西侧位置有同生断裂系统，矿物产出与断裂系统存在内部关联。这与已知的该区域金铜矿及分布相对均匀的特点相吻合。

2.2 构造因素引起的成矿

碧口地区内自南至北，呈东西向展布的四条区域性断裂，其由一系列的次级断裂构造组成，具有长期活动性特征。四条断裂带限定了碧口地区断拗、断隆的分布，控制着碧口地区地质构造演化、岩浆活动及成矿特征。

许多大型矿体在空间上都与大型断陷盆地有关，同时，盆地构造、演化过程也对成矿有控制作用。从区域上看，碧口地区的金铜矿的分布特征主要为由南向北方向发展，形成这种空间分布特征主要是因矿体的断裂隆起地带与断裂盆地之间存在一定的联系。期初泥盆世，金铜矿的地质构造受地质环境影响较大，而到泥盆纪，出现了一次剧烈的地层凹陷、拉张，在深部地层出现岩浆涌动，岩石混熔，引发了地壳内部的断裂拉张，形成了一条较深的断裂谷带，出现厚度大、含基性、中基性火山岩的浅水陆源碎屑沉积。断陷裂谷带发育出的断拗构造，也成为了金、铜元素富集的良好条件。在断陷裂谷带强烈拉张下沉的晚期，裂谷转向闭合，金铜矿体成矿也多发生在该阶段。矿体衍生在同生断裂构造形成的水池中，形成矿体。研究区内热水沉积型金铜矿体均赋存于上述四条断裂带所围限区域内。此外，碧口地区内中低温热液充填-交代型金铜矿体赋存于主干断裂所派生的北西向及北东向的次级构造中。二辉玄武岩型金铜矿则主要分布于受主干断裂控制的中酸性侵入岩外接触带的二辉玄武岩或二辉玄武岩化大理岩中。这也与该地区金铜矿体共生分布规律相契合。

2.3 岩浆岩因素引起的成矿

碧口地区岩浆岩对成矿的作用主要表现在对矿化的时、空、物的控制上。

首先，由于岩浆作用与矿体的时空关系，会对矿体生产发挥一定作用。碧口地区金铜矿体成矿作用岩浆侵入有密切的关系，岩浆活动是区内成矿作用的主导因素之一。碧口地区内大多数矿体，在空间上围绕岩浆岩体分布，基本分布于岩体外接触带2km范围内，存在与二辉玄武岩或二辉玄武岩化大理岩中。在岩体的成岩时代前期，该类型金铜矿就发生成矿作用，岩浆活动使已形成的矿体进一步富集，后期叠加的斑岩型金铜矿化，并最终产于岩体的接触带及岩体内，后期的岩浆成矿作用叠加在前期金铜矿之上，形成就地熔离型矿体。

其次，岩浆活动提供了金铜成矿部分物质来源。碧口地区内的岩浆活动，不仅为矿体提供成矿物质，使得金铜矿化进一步富集，而且，还形成斑岩型金铜矿体。碧口地区内广泛分布的石英斑岩、二辉玄武岩等岩体，其金、铜、银成矿元素含量高于区域背景值，为矿体形成提供部分物质。

另外，岩浆活动是成矿作用所需热量的主要来源。成矿作用离不开温度，热可以改变成矿介质的物理性质，并提供经发生化学反应的条件，促使矿质的集成沉淀。并随着岩浆作用的发展和演化，温度也不断变化，使得成矿作用呈现阶段性变化，形成温度由高至低的成矿系列。