勉县火地沟铜矿床地质特征及成矿条件浅析

2021-11-03刘锦星陈家辉

有色金属设计 2021年3期

关键词：板岩白云岩黄铁矿

张诜，刘锦星，陈家辉，王徽

(1.咸阳西北有色712总队有限公司，陕西咸阳 712000；2.昆明市东川金水矿业有限责任公司，云南昆明 654100)

0 引言

随着近几年金属矿产价格上涨，被广泛应用于电力和电讯工业的铜矿及其产品备受关注。勉县火地沟位于陕西省汉中市勉县茶店镇附近，地理坐标为东经106°26′27″～106°27′21″，北纬33°09′52″～33°10′16″。

1 区域地质概况

该区处于“勉略阳三角地带”中部的鸡公石向斜北翼，“勉略阳三角地带”属摩天岭—阳平关滑脱逆冲带向东延伸的楔形地块，由基底和盖层2部分组成。基底主要由北部的太古代鱼洞子岩群古老变质岩系和下、中元古界何家岩岩群与南部的中元古界大安岩群拼合而成。在拼合带有中、上元古界碧口岩群(中部火山岩带)以及超基性-中基性-中酸性岩脉出露；盖层主要为震旦系雪花太坪组和断头崖组，以及古生界泥盆系、石炭系，见图1。

图1 勉略阳三角区地质构造示意图

勉略阳地区大地构造位置特殊，构造表现形式复杂多样。南部以汉江断裂为界与扬子板块分割，北以略褒断裂为界与秦岭造山带毗邻，形成向东收敛、向西撒开的扇形构造格局。受南北两大构造体系影响，区内岩石变质变形强烈，断裂、褶皱构造非常发育，岩浆活动频繁，区域成矿地质条件有利，形成北西西向，近东西向、北东东向3条构造岩浆成矿带。鸡公石向斜即处在南部北东东向构造岩浆成矿带上，是该区的铜、金矿产重要成矿带。

鸡公石向斜核部由雪花太坪组沉积盖层组成，南翼为大安岩群浅变质海相火山岩系，北翼为碧口群郭家沟岩组浅变质火山沉积岩系。向斜构造轴线在娑婆沟—钠家河坝—望天坪一带，走向北东东—南西西，轴面总体向北陡倾，为向南倒转的复向斜。

矿化围岩为硅化白云岩、碎裂白云岩及炭质板岩、泥钙质板岩，受北东东向压扭性断裂及共扼张性断层控制，断层交汇分支复合部位易形成富矿结。断裂带内中—基性岩脉、超基性岩脉及酸性小岩株不同程度展露，其边部也常具金铜矿化，矿化蚀变主要为硅化、钠化、铁碳酸盐化及黄铁矿化。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区主要出露震旦系雪花太坪组：

雪花太坪组第二岩性段(Z1xh2)：主要由绢云母板岩、粉砂质绢云母板岩、钙质板岩、碳质板岩组成，夹白云岩、变质粉砂岩薄层。颜色较杂，各种板岩之间没有明显的界限。局部板岩与白云岩透镜体接触部位见有孔雀石化。分布于矿区的北西部，以断裂与上下岩层接触，地层走向近北东，倾向北西，倾角50°～70°，在矿区出露面积较小。

雪花太坪组第三岩性段(Z1xh3)：主要由碳硅质板岩、绿泥绢云板岩、凝灰质板岩、白云质灰岩、薄层灰岩组成，夹有白云岩透镜体。分布于矿区的西北部及西部，地层走向近北东，倾向北西，倾角50°～70°。

雪花太坪组第四岩性段(Z1xh4)：主要由硅质白云岩、碎裂硅化白云岩组成，局部偶尔夹有板岩薄层，呈巨厚层状，层理不发育，其内断裂构造发育，地层总体走向北东，向北西倾，倾角40°～75°，与上覆及下伏地层多为断裂接触关系，是矿区内要的金铜矿化赋存层位。

2.2 构造

矿区位于鸡公石向斜南翼近轴部，地层呈一单斜构造。区内构造发育，按照走向可分为NE向断裂、NNE向断裂，其它方向均有裂隙发育，对成矿影响较小。

2.2.1 NEE向断裂

是矿区内最为发育的1组断裂，走向与地层走向一致，具有舒缓波状特点，走向上规模较大的有3条，长度200～1 000 m，是1种高角度的逆冲断裂，倾向北，倾角45°～85°，该组断裂为本区的主要控矿断裂。矿区内的主要控矿断裂为F2、F3断裂，其它断裂中目前局部见有小规模的铜、金矿化。

(1)F1断裂

分布矿区北侧板岩中，长度大于800 m，走向80°，断裂面向北倾，倾角45°～75°，表现为1～10 m的挤压破碎带，带内常见有炭质、泥质、板岩构造角砾等成分，局部有黄铁矿化、黄铜矿化。

(2)F2断裂

发育在板岩与厚层白云岩的接触带上，局部在白云岩中通过，长度大于1 500 m，走向北东东—北东向，倾向北或南，倾角50°～85°，断面清晰，具有明显的断层角砾岩，宽度0.50～3.0 m，沿倾向及走向具有舒缓波状变化特征，断层角砾岩为主要的铜金矿化岩石。局部地段见有钠长岩脉顺断层侵入。该断裂为矿区主要的控矿断裂之一，Ⅰ号铜矿体赋存于其中。

(3)F3断裂

位于F2断裂断裂以南20～100 m处，西端与F2断裂相交，长度大于1 000 m，发育于硅质白云岩层内，走向北东东，向北西倾，倾角60°～85°，见有明显的断层角砾岩，宽度0.50～3.0 m，局部见有钠长岩脉顺断裂侵入，该断裂为矿区的主要控矿断裂之一，目前只发现铜(金)矿化体赋存于该断裂中。

2.2.2 NE向断裂

该组断裂在矿区内不甚发育，在矿区范围内仅见1条，分布在火地沟脑肖家院子一带，长度大于300 m，倾向北西。该组断裂往往错断北东东向断裂，局部沿断裂有钠长岩脉或辉绿岩脉侵入，与铜、金矿化关系不大。

2.3 岩浆岩

矿区内岩浆活动频繁，岩脉发育，主要有辉绿岩、钠长岩以脉岩形式产出，脉岩多顺断裂构造侵入，形态多以其侵入时的构造空间形态为其产态。顺断裂产出的钠长岩脉与铜金矿化空间关系密切，且发生不同程度的绢云母化、铁碳酸盐化等蚀变。

2.4变质作用及围岩蚀变

主要围岩蚀变为黄铁矿化、硅化、铁碳酸盐化。

3 矿体(层)地质特征

3.1 矿体(层)特征

在F2断裂中含铜矿化蚀变带内发现Ⅰ号铜矿体，白云岩中发现1个平行Ⅱ号铜矿化体。

Ⅰ号矿体，分布于4～14线间，地表由TC4-1、TC7、TC8、TC9、TC9-1、TC10、TC14-1探槽和PD1160坑道控制，地表出露标高1 308～1 180 m，工程控制的最低标高为1 160 m(PD1160坑道)。矿体长约550 m，平均水平厚度1.84 m(真厚度1.28 m)。

矿体形态为似层状，沿走向和倾向具膨缩变化现象，通过勘查得知，矿体一般厚为1.00～2.00 m。

Ⅱ号铜矿化体，由TC8探槽控制。分布于硅质白云岩的裂隙中，长近30 m，厚2.2 m，含铜0.33 %；矿体呈似层状，产状342°∠64°。

3.2 矿石质量

矿石中主要金属矿物有黄铁矿、黄铜矿及少量自然金、褐铁矿、孔雀石、蓝铜矿等。脉石矿物有石英、白云石等。

黄铜矿：铜黄色，它形微细粒状，粒径0.02～0.3 mm，在矿石中多呈浸染状、细脉浸染状分布于非金属矿物粒间或裂隙中。含量一般5 %～20 %。

黄铁矿：浅黄色，半自形—它形微细粒状，呈浸染状分布。矿物含量一般1 %～10 %。

自然金：一般成群出现，粒度0.002～0.22 mm，形态为树叉状、片状、针状、角砾状。主要为嵌布在脉石与黄铁矿粒间的粒间金，其次见于脉石与黄铁矿裂隙中的裂隙金，以及在黄铁矿晶体内的包裹金。

白云石：呈它形微细粒，粒径0.01～0.35 mm，晶粒边缘呈不规则锯齿状，颗粒较粗者常见平行菱形解理短对角线的双晶。含量视矿石类型不同波动于10 %～80 %之间。

石英：有3种类型：①呈它形微细粒，粒径0.03～0.6 mm；②呈它形微粒状，少量纤维状，粒径小于0.1 mm，与黄铜矿为同期产物；③呈它形—半自形微细粒，粒径0.03～0.3 mm，常形成宽0.02～0.35 mm边缘平直的细脉。含量15 %～75 %。

由全分析结果可以看出，岩矿石主要由Si、Ca、Fe、S、Mg、Al等元素组成，主要有用元素为Cu，铜品位波动于0.30 %～6.61 %，一般为0.64 %～2.45 %，平均品位为1.45 %，品位变化系数37.53 %，属均匀型。伴生有益组分为Au，金品位波动于0.07～5.26×10-6，一般0.20～0.60×10-6，平均品位为0.49×10-6。；有害元素Sb、As等。

矿石多为半自行-它形粒状、碎裂状状、交代残留、交代蚕食结构，块状、角砾斑杂、侵染状构造。

矿石自然类型根据含铜矿物的赋存状态，分为氧化矿石和原生硫化矿石2种类型。

矿石工业类型根据矿石矿物共生组合特征和矿石选冶特征，分为黄铁矿化黄铜矿化硅化白云岩型；含孔雀石、蓝铜矿褐铁矿化硅化白云岩型。

黄铁矿化黄铜矿化硅化白云岩型矿石为本矿床的主要类型矿石，其对应的矿石自然类型为原生硫化矿石，Ⅰ号矿体的绝大部分为此种矿石。含孔雀石蓝铜矿褐铁矿化硅化白云岩型矿石即为氧化矿石，仅于地表少量分布。

3.3 矿体(层)围岩与夹石

围岩大部分为硅质白云岩，局部出现钠长岩和板岩，一般近矿部位为碎裂白云岩；各矿体均无夹石。

4 矿床成因及找矿标志

4.1 矿床成因

鸡公石向斜的基底层为变质中基性海相火山岩，盖层中同样含有较高的铜元素。晚期强烈构造岩浆活动，为本区成矿作用提供了热源与热动力，使地层中的成矿元素在结晶水、变质水、层间水作用下，溶滤淬取渗滤性较强，凝灰岩、碎屑岩中的铜成矿溶液在断裂构造带中汇集交代使铜进一步富集。而推覆作用形成的逆冲断层系统向下打通了基底层与盖层之间的通道，向上在硅质白云岩中形成良好的储矿构造。鸡公石地区的地层、构造、岩浆岩3方面具备理想的成矿地质条件。

该区铜矿属受断裂构造控制的热液改造白云岩型铜矿床。