白山堂铜矿床一矿带矿床成因及成矿条件分析

2022-03-09任锡张建华达瑞

科学技术创新 2022年4期

任锡张建华达瑞

（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）

1 概述

白山堂铜矿地处塔里木陆块区,敦煌陆块,柳园裂谷东部[1],位于敦煌铁-铜-镍-金-银-钨-锑-铅-锌-砷-锰-钒-铀-磷-芒硝矿集区-小独山-白山堂钨-金(银)-铜(铅-锌)-铁-钛-铌钽-镁-铬-稀土-芒硝-煤-红柱石-萤石-滑石-长石成矿亚带。区域内已发现矿床较多,矿种较为丰富,金属矿主要有铜矿、磁铁矿、铅锌矿、金矿等；非金属矿主要有脉石英矿、萤石矿、石英岩矿、煤矿等。金属矿均为热液型矿床,呈脉状、透镜状产出,主要受NNW 向压扭性断裂及NNE 向张性断裂控制。其中白山堂铜矿为区内最大的金属矿床,铜矿体发育于NNE 向张性断裂（F1）构造带内,与华力西期岩浆侵入相关,是本区内较为典型的受构造控制的岩浆期后热液型矿床[1]。

2 地质背景

2.1 区域地质

区域内出露地层为太古宇-古元古界、中元古界、新生界。按岩性特征可分为：敦煌岩群片麻岩、片岩及大理岩夹石英岩,古硐井群碎屑岩、泥质岩及火山岩,平头山组火山岩、砂质板岩、大理岩,双堡塘组碎屑岩、碳酸盐岩,赤金堡组砾岩、杂砂岩、砂质泥岩,第四系砾石、砂、砂土等。区域上大的褶皱构造为王许黑山复背斜,白山堂复背斜[1]。区域断裂较发育,主要分NNW 向和NNE 向两组,其中NNW 向断裂为区内主要断裂,多为压扭性；NNE 向断裂多为张性,是主断裂NNW向断裂的次级断裂。岩浆活动以华力西期为主,侵入活动多期次,从基性岩到酸性岩均有分布。

2.2 矿床地质

矿区内出露地层主要为长城系古硐井群、石炭系红柳园组、白垩系赤金堡组及第四系[1]。其中石炭系红柳园组分布在矿区北东侧,为一套酸性火山岩,以流纹岩为主,与该矿床的形成不论空间上还是成因上均有一定关系。矿区内中酸性侵入岩、火山岩较发育,属华力西期岩浆旋回产物。矿区为王许黑山倒转复背斜南翼,总体呈倒转的单斜产出,断裂构造主要有NNE向、NNW 向、NE 向。其中NNE 向断裂对铜矿体的分布及规模具控制作用,其它方向的2 组断裂对矿体及围岩具一定的破坏性。出露脉岩主要有花岗斑岩脉、钠质花岗岩脉、石英脉、闪长岩脉等。围岩蚀变主要有:硅化、黄铁矿化[1]、次生石英岩化(C3)、青盘岩化(C1、C2)(图1)。

图1 白山堂铜矿一矿带地质简图

2.2.1 黄铁矿化娟云石英片岩带（C1）：以绢云石英片岩为主,处于最外带,保有原片岩外貌,沿裂隙面或层里面可见石英、黄铁矿等细脉,但不连续。此带较宽,与片岩没有截然的分界,但在地表可以显示淡黄褐色,与未蚀变灰黑色片岩区别。

2.2.2 绿泥绢云石英片岩带(C2)：以绿泥石石英片岩为主,原岩片理不清,绿泥石化、绿帘石化蚀变强烈,蚀变矿物多沿裂隙面呈面状或团块状分布,蚀变岩石普遍呈暗绿色。由于后期构造作用,绿泥石常呈易剥开的弯曲镜面。同时还有硅化、碳酸盐化,局部沿裂隙见有透镜状工业铜矿体充填。

2.2.3 硅化带（次生石英岩C3）：以石英岩和石英片岩为主,紧靠接触带或沿裂隙构造呈条带状、透镜状出现,蚀变带宽度数米至数十米不等。金属硫化物以黄铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿为主,地表呈红褐色并有蜂窝状金属硫化物的流失孔。

3 矿体特征

白山堂铜矿一矿带内共圈定矿体118 条,其中铜矿体72条、铅矿体39 条、铜铅矿体5 条[1]、铅锌矿体2 条。

铜矿体出露于1 线至14 线之间,在14 线南北印支期花岗岩截断。有8 条矿体出露地表,63 条矿体为钻孔发现,为盲矿体。矿体走向长28m-1125m,倾斜长13m-710m,平均厚度1.00m-8.80m,平均品位0.31%-4.77%,矿体整体走向20°,倾向南东,倾角上缓下陡,多为55°-65°,深部矿体走向以20°为主,倾向南东,为陡倾,倾角一般在65°。矿体多赋存于次生石英岩中,上盘一般为流纹岩或流纹斑岩,下盘岩性一般为黄铁矿化绢云石英片岩。主矿体的厚度变化系数分布于52.09%-96.93%间,品位变化系数分布于54.79%-109.78%间,矿体总体变化较稳定。矿体中含有有益有用组分较为丰富,种类较多,有Ag、Au、Co、Ga、S、Pb。对矿体影响较大的构造,主要有断层F1、F12 和F13,其中F1 多见于矿体下盘,为控矿、容矿构造,F12 和F13 均对矿体有破坏作用。铅矿体分布于4 线至13 线之间,地表仅有Pb34 矿体出露,其余38 条矿体为钻孔发现,为盲矿体。矿体走向长50m-300m,倾斜长27m-290m,平均厚度1.02m-17.16m,平均品位0.30%-6.35%,矿体整体走向20°,倾向南东,倾角65°左右。铅矿体主要赋存于次生石英岩和黄铁矿化绢云石英片岩中发育的构造裂隙内,一般呈透镜状或脉状。矿体中含有有益有用组分主要有Ga、Ag、Cu。断层F12 和F13 对矿体有破坏作用。

铜铅矿体均为盲矿体。矿体走向长50m-425m,倾斜长69m-230m,平均厚度1.2m-11.51m,Cu 平均品位0.53%-1.1%,Pb 平均品位0.71%-3.32%。矿体整体走向20°,倾向南东,倾角55°-65°。铜铅矿体主要赋存于次生石英岩和绿泥石英片岩中发育的构造裂隙内,矿体形态以透镜状为主。矿体厚度、品位变化系数较小,变化较稳定。矿体中含有有益有用组分有Ga、Ag、Co、S。

铅锌矿体为盲矿体。矿体走向长50m-100m,倾斜长38m-97m,平均厚度1.52m-1.53m,Pb 平均品位0.55%-1.69%,Zn 平均品位1.48%-3.58%。矿体整体走向20°,倾向南东,倾角42°-43°,矿体赋存于绢云石英片岩中。

4 矿石质量

矿石以硫化矿为主,主要金属矿物以黄铜矿、黄铁矿为主,方铅矿、闪锌矿次之,局部地段矿石中可见及少量赤铁矿、磁铁矿、毒砂等。其中,黄铜矿以不规则脉状,有时呈胶结物状,不均匀充填于雌黄铁矿裂隙中或裂隙交汇处,或半嵌于磁黄铁矿边缘（图2、3）,其细脉可穿插交代磁铁矿、早期黄铁矿、早期毒砂,包裹闪锌矿,但被晚期毒砂、黄铁矿、方铅矿穿插。矿石结构以结晶结构为主,又广泛发育交代（熔蚀）结构、固溶体分解结构和少量变质结构[2]。矿石构造以细脉浸染状为主,稠密浸染状、团块状次之(图4、5)。矿石中有用组分主要为Cu, 主要来源于黄铜矿等,矿床平均品位Cu 为0.96%。铜矿石中有益组分有Ga、Ag、Au、Co、S、Pb 六种,平均品位Ga:0.0018%,Au:0.168×10-6,Co:0.04%,S:5.05%,Ag:11.16×10-6,Pb:0.558%。铅矿石中有益组分有Ga、Ag、Cu 三种, 平均品位Ga:0.0089%,Cu:0.144%,Ag:27.625×10-6。铜铅矿石中有益组分有Ga、Co、Ag、S 四种,平均品位Ga:0.001%,Co:0.025%,Ag:44.15×10-6,S:3.02%。主要有害组分为氧化镁、珅、锌,平均含量分别为1.49%、0.09%、0.06%。各有害组分含量均小,对选冶基本没有危害。

图2 黄铜矿半嵌于雌黄铁矿边缘

图3 黄铜矿不均匀充填于裂隙中

图4 细脉浸染状铜矿石

图5 稠密浸染状铜矿石

5 矿床成因及成矿条件

5.1 矿床成因

早期形成的NNE 向断裂带控制了华力西期火山岩岩浆的分布,矿区内分布的流纹岩、流纹斑岩、流纹质熔结凝灰岩等空间分布均为NNE 向,而地层走向为NNW 向,证明了早期NNE 向断裂构造是先于火山岩存在的。火山岩岩浆在沿NNE 向断裂上侵喷发的过程中,由于热接触作用,古硐井群碎屑岩发生浅变质,形成绢云石英片岩,同时沿裂隙面及层理面发育绿帘石化及绿泥石化。由于流纹岩与古硐井群碎屑岩两种岩石能干性不一,在后期构造力的作用下,沿接触部位发生张裂,即控矿、容矿构造（F1）形成,此阶段受构造和岩体控制的容矿空间已形成。在深部岩浆及构造作用下,有岩浆分异形成的含矿热液形成,当大量的含矿热液在其内压力作用下顺NNE 向断裂（F1）上侵,位于上盘的流纹岩及流纹斑岩岩石致密且坚硬,裂隙不发育,起到很好的阻挡作用,有利于含矿热液的沉淀,有用矿物的结晶析出。断层下盘的绢云石英片岩层理及裂隙发育,早期含矿热液迅速上升,并与之交代,形成黄铁矿化娟云石英片岩带（C1）。此带较宽,与片岩没有截然的分界,但由于早期热液的充填交代,裂隙等消失,形成矿体下盘的遮挡层。大量的含矿热液不断上涌,并于前期形成的黄铁矿化娟云石英片岩带（C1）不断交代,围岩中大量的绿泥石、绿帘石出现,形成绿泥绢云石英片岩带(C2)。伴随着温度压力及挥发分改变,含矿热液中富硅成分不断析出,形成宽度数米至数十米不等的次生石英岩带（C3）。与此同时,大量的金属硫化物依次析出,形成了脉石矿物以石英为主的浸染状及细脉浸染型矿石,进而富集成工业矿体[2]。

矿体主要呈脉状产于次生石英岩中,连续性较好,明显受构造及地层层位控制,后期热液叠加蚀变,成矿物质富集作用明显。因此认为白山堂铜矿成因上属受NNE 向构造控制,变质作用明显与火山活动有关的岩浆期后热液型矿床。依据如下：

（1）铜矿体主要呈脉状赋存于长城系古硐井群（ChG）与石炭系红柳园组（Ch）接触带附近的次生石英岩中。

（2）矿体多呈脉状,稳定地赋存在NNE 向断裂带中。次要矿体也呈透镜状按NNE 向裂隙呈有规律的分布。

（3）矿物的生成具顺序性,矿石结构以结晶结构为主。

（4）根据主要金属矿物黄铜矿与方铅矿的穿插关系,很容易辨别大多方铅矿的形成晚于早期黄铜矿、磁黄铁矿的形成,属后期含矿热液的叠加。