甘肃省铜矿富集区的成矿模式与找矿方向

2021-11-02张银定

中国金属通报 2021年11期

张银定

（甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院，甘肃酒泉 735000）

甘肃省铜矿富集区，是冈底斯成矿带多金属矿的重要组成部分，矿田内成矿类型丰富，地质构造复杂，南北长约14km，东西宽约2.0km～2.5km，面积约30km2。铜矿富集区规模较大，具有复杂的成矿作用和强烈的岩浆活动，最新勘查成果表明，在铜矿富集区，共发现了几处超铜矿床、铜矿床、小型铜矿床，以及多处铜矿点，矿体铜资源储量丰富，存在大量伴生金属资源，具有很高的经济价值，随着矿床的不断发现，甘肃省铜矿显示出巨大的找矿潜力。但铜矿富集区的勘探程度相对滞后，开发利用尚不成熟，一些影响找矿突破的有色金属来源、构造控矿观点、矿勘查靶区定位等问题，也没有得到有效解决，为了提高铜矿富集区的勘查效率，有必要对矿床进行更系统、更本质的了解，不断深化地质背景和成矿规律，对成矿模式与找矿方向进行总结，为甘肃省铜矿富集区的找矿工作提供参考意见。

1 甘肃省铜矿富集区地质特征

甘肃省铜矿富集区的出露地层，依次为大板岩群、滩间岩群、第五系。大板岩群呈东西分布，受侵入岩侵位，贯穿整个铜矿富集区，与侵入岩断层接触，褶皱、断裂等构造，主要分布在富集区西侧，在矿区北侧则多呈残留体，岩性单一，地壳和岩石圈厚度明显，岩石变形较强。滩间岩群呈近南北向分布，主要分布在铜矿富集区的断层东侧，由石英砂岩和泥质板岩组成，褶皱等地质构造发育明显，矿床产生潜在的重力失稳。第五系主要为粘土，分布在矿区南侧和北侧的沟谷，宽度大于2km，水平层理由含砾砂岩组成，表现出典型的矿床蚀变，交错层理由夹粉砂质板岩组成。地质剖面蚀变如图1所示。

图1 地质剖面蚀变特征

2 甘肃省铜矿富集区的成矿模式

通过对甘肃省铜矿富集区地质背景、富集规律、成矿环境的深入分析，得出铜矿富集区地球物理标志、地球化学标志、成矿系列的控矿因素，结合矿床特殊性，构成的铜矿总体成矿模式如下。

2.1 与俯冲作用相关的成矿模式

在断裂俯冲作用下，产生落雪组底部的矿床过渡层，铜矿富集区的裂谷带，火山活动活跃，火山活动带来矿质来源，形成了矿区的成矿带，与火山旋回一起控制成矿带的分布方向，另一方面，同生断裂影响了铜矿富集区的地质构造，为矿源上升、矿源运移富集提供通道，使金属矿源的主要赋存层位，分布在陡山陀组、因民组、黑山组、落雪组。裂谷带的三级裂陷槽控制了成矿亚带，与海湾滞流、潮坪藻席相、潮坪藻席相、古剥蚀面洼地堆积相，沿垂向剪切带底辟侵位，共同组成了铜矿富集区的成矿有利环境，裂谷带中的三级裂陷盆地，则控制了矿化富集区。铜矿富集区的矿床位于混杂岩带西侧，为火山活动、构造活动、洋壳向西俯冲的产物，由于洋壳向西俯冲的角度较低，洋壳与深部矿床的接触区域产生熔融，使岩石圈玄武质岩浆下降，成为岩流熔融的底垫，使深部温度进一步骤升至1500℃左右，促使气、液相、火山喷流相分离，形成富含大量成矿物质Cu的原始岩浆，为铜矿富集区的成矿提供热源。矿区内地层经历了动力变质作用、区域变质作用2个阶段的改造，受变质、变形的强烈作用，岩类形成片麻理和片理的地质结构，变质岩被改造成糜棱岩，东侧地表分布有大面积的矽卡岩带，矿体均为矽卡岩矿体。反演矿床的物探成果，当不断上侵的洋壳岩流，达到富矿物质聚集的有利空间位置，此时随着构造发育、温度降低，在长时间的汇聚下，洋壳岩流形成浅部岩浆，开始在成矿有利部位结晶，形成浅成浸入体。

2.2 与碰撞伸展作用相关的成矿模式

在铜矿富集区的碰撞造山带，受构造控制，层状和似层状矿体，会在层间断裂区域产出，该区域矿体经历了弧-陆碰撞后，形成现在不同的矿段。由于碰撞造山会产生热水沉积，在热水浸入岩石圈的伸展阶段，小角度相交层间断裂的矿区，会造成大规模岩浆沉积，在铜矿富集区大规模侵入，且在岩浆接触交代作用下，形成初具规模的铜矿体，岩浆胶结物沿中心向外分布，但该成矿期的成矿物质，仍未形成固定形态的铜矿体。在后期伸展阶段，北侧的角砾岩中心矿化较强，形成构造-岩浆-沉积构造，产生与碰撞伸展作用有关的斑岩成矿事件，在陆壳缩短作用下，形成铜厂沟、和红山等大型斑岩，这些大型斑岩对矿床结构产生影响，产生了具有陆壳源岩特征的花岗岩，花岗岩接触的地壳部分熔融，软流圈大幅上涌，地壳矿物重熔在下部热的软流圈，取代了较冷的岩石圈，促进密集区的高密度矿物发育。将喜马拉雅期成矿作为典型代表，将盆地流体系统、及相伴生的斑岩系统作为典型代表，碰撞伸展作用通过陆内转换产生的走滑伸展，在推覆剪切构造运动中，发育出许多大型和超大型矿床。在地壳环境下，大型和超大型矿床的强烈剪切应变，能够影响下地壳的熔浆，使熔浆以岩墙形式上升，向剪切带积聚，是赋矿地层的主要物质来源，赋矿地层的岩型矿体得到发育。在走滑和张性环境中，斑岩体受东西向构造挤压，地壳双倍增厚，上部围岩垂向张性构造，在角砾岩内部呈放射状发育，在拉张盆地发育新生代富碱侵入岩，进一步引发富含挥发成分的含矿岩浆上涌，为铜矿富集区发育提供有利环境，其矿元素形成温度较高的钼铜矿。

3 甘肃省铜矿富集区的找矿方向

根据对甘肃省铜矿成矿模式的认识，提出以下找矿方向。

3.1 斑岩型矿体的找矿方向

斑岩型矿体在铜矿的东北部角砾岩筒、角砾岩筒下部，均存在规模不大的里农斑岩体，地表山高坡陡、出露面积小，岩石类型为石英二长斑岩，变质岩石的矿化过程，分布规律明显，铜矿的矿区深部工程，也揭露了斑岩脉的宽度约为0.8m，推断矿床深部可能存在斑岩体。斑岩型矿体的深部矿化情况，未完全得到控制，东北部斑岩体主要位于断裂下盘，矿体规模小而一直未开采，中部区域还存在矿段浅变质的区域变质岩石，岩石类型为黑云母石英二长斑岩，经深部斑岩体岩石学勘查后，可知矽卡岩的产状与岩体，与铜矿富集区的接触带密切相关，接触带的矿石类型除了矽卡岩型矿石，还有构造改造型矿石，在深部岩体由陡变缓的部位，东西向剖面上的岩性，与异常岩石岩性具有一致的异常特征，布置勘探工程，勘查矿段岩体西侧的围岩类型[1]。分析可得围岩类型主要为砂板岩和石英砂岩，矿段褶皱变形发育不明显，变形特征显示的边缘俯冲角度小，成矿潜力与弧岩浆作用密切相关，铜矿富集区的重点勘查区域，分布在深部岩体的东南侧地区，采样角砾岩旁侧的凝灰岩时，令勘查点围绕深部岩体的环形构造。根据区域动力热流变质岩系，可知片岩类分布在古元古代达肯大坂岩群，该岩群存在与成矿系统、矿床类型相关变质矿石，变质矿物为石英、斜长石、绿泥石，原岩为沉积岩类，片麻岩类分布在达肯大坂岩群，原岩为花岗质岩类，岩石类型为二云二长片麻岩，大理岩类同样呈透镜状分布，分布规律为西北向，在达肯大坂岩群中仅见大理岩[2]。由此判断成矿有利部位分布在铜矿东北部的同生断裂、黑山组底部、层间断裂、钠质岩系带分布区、贯穿底部断裂发育的地段、沉积沉降中心、落雪组底部的过渡层、钠质岩系带分布区。

3.2 矽卡岩型矿体的找矿方向

在铜矿的中部区域，存在干矽卡岩蚀变，规模较大，而蚀变矿体是富集区的主要矿体，推测中部区域存在引起铜矿化的成矿岩体。铜矿的东部和东北部，下层存在引起岩化的成矿热液，为上部围岩的岩浆上侵提供通道，在成矿热液中心可以找到矽卡岩化的凝灰岩，凝灰岩伴随浅成低温热液型矿体，在坑道和钻孔中，控制角砾岩的矿体规模和展布方向，该岩石为铜金属矿体的重要成分，酸性流纹质火山岩线性喷发，主要依靠角砾岩的胶结物，地壳下部岩石变质，得到矿区的喜山期斑岩体。花岗斑岩等成矿物质，矿段受韧性剪切变质作用，呈脉状分布，通过钻孔设备和遥感设备，采样矿集区南东侧的孤峰地区，重点勘查角砾岩下部的成矿规模，推测角砾岩下面可能存在的岩体。识别浅成低温热液铜矿床相关的硅帽，根据物探标志和化探标志，从岩石地球化学特征角度出发，提取中部区域的多源地质信息数据，解译矿区水系沉积物异常，预测该区域利于成矿物质聚集[3]。针对中部区域的深部隐伏矿体，由成矿模式可知，富集区的矿后构造，与玛祖矿床构造类似，对深部隐伏矿体进行物探勘查，通过钻孔深部揭露矽卡岩型矿床的沉积岩石，根据岩石碎屑锆石的年龄，推测岩石碎屑锆石的沉积构造阶段在白垩时期，期间断层下盘的矿体错断，曾发生逆冲推覆作用，且钻孔深部揭露的断裂方向，表示岩墙中的洛巴堆组大理岩，在古陆边缘俯冲背景下，从西北剖面出发解译岩石岩性，由此判断中部区域的矿区深部，仍存在未被发现的铜矿体。