河南省濟源市銅鑼銅礦區礦床成因研究

摘要:本文對銅鑼銅礦區礦床地質礦化特征進行了分析，對礦床成因進行了研究，指出了礦化帶均產出于銀洞河組上部，大古石組下部;斷裂、區域褶皺、剝離斷層均為區內重要的控礦因素;礦體受控于多期變形變質所形成的滑脫構造帶;礦床具有層控性和構控性雙重控礦特征。指出了礦床的成因類型為多因素控礦的中溫充填礦床。同時結合區域航磁異常和礦區鐵礦點的驗證，預測了區內今后的找礦方向。

關鍵詞:銅鑼銅礦區;礦床地質特征;滑脫構造帶;雙重控礦;礦床成因

0、緒論

礦區位于濟源市邵原鎮北部銅鑼村一帶，礦區具有優越的成礦地質條件，區內銅礦點較多，但地質工作程度較低。上世紀70年代區內曾開展過銅礦找礦工作，但限于前人對礦床的成因和成礦機制認識的局限性，僅發現一些小型大理巖型銅礦點。2006年通過礦區詳查工作，求得銅金屬資源量2872.5t，共生的鐵礦資源量5.1萬噸。證實本礦區為一小型銅礦點，礦床類型屬中溫充填礦床。鑒于目前我國對銅礦資源的需求，本文將總結銅鑼銅礦的地質特征，對其礦床成因和控礦因素進行分析研究。

1、區域成礦背景

礦區位于華北地臺山西臺隆鐵山河拱褶斷束內，屬于新太古代—古、中元古代“人”字型三叉裂谷的南東支東段(圖1)，區內廣泛出露結晶基底，斷裂構造發育，巖漿活動強烈，成礦條件良好。

圖1河南省濟源市銅鑼銅礦區域地質圖

1-熊耳群許山組;2-熊耳群大古石組;3-銀魚溝群雙房巖組;4-正斷層及其傾角;5-逆斷層及其傾角;6-性質不明斷層;7-角度不整合界線;8-地層產狀

2、礦區地質特征

2.1地層

礦區地層屬華北地層區山西分區太行山小區。區內出露地層主要為古元古界的雙房群、中元古界的熊耳群和新生界的第四系等地層。(如圖2)

圖2濟源市銅鑼銅礦區地質圖

1-第四系;2-熊耳群許山組二段;3-熊耳群許山組二段;4-熊耳群大古石組;5-熊耳群銀洞河組;6-地質界線;7-礦脈;8-斷層;9-礦區范圍

雙房群:主要巖性有:斜長角閃片巖、斜長角閃巖、變質長石石英砂巖、混合巖化變(淺)粒巖、云母石英片巖局部夾大理巖。其原巖為一套巨厚的碎屑巖夾基性火山巖。

熊耳群:主要巖石類型有:玄武安山巖、安山巖、英安巖、流紋巖，是一套以熔巖為主，火山碎屑巖次之、未變質的火山巖。總體看來中基性熔巖出現在該群下部與上部，中酸性熔巖組成該群的中部，巖石具雙峰式特征，該群生成于活動大陸邊緣環境。

大古石組與雙房群呈角度不整和接觸，厚度49—212m。巖性以紫紅色頁巖、砂巖為主，底部為礫巖。

許山組為一套火山巖和碎屑巖沉積建造，厚度455—600m。根據巖性組合，可分為二段:下段主要巖性為灰綠色輝石安山巖和長石砂巖，夾灰綠色安山巖。上段石主要巖性為灰綠色斑狀輝石安山巖、灰紫色細斑狀安山巖，局部可見火山角礫巖。

第四系:零星分布于河床及溝谷中，由砂礫石和殘坡積土及黃土組成。厚度變化較大。

2.2構造

區內構造線以北西向為主，主要的的褶皺構造是天臺山復背斜。礦區位于該復背斜的西部傾伏端上。斷裂構造十分發育，南部有區域性的封門口斷層通過，礦區內從南到北共有8條近似平行展布的高角度正斷層依次展布，這一系列斷層均為封門口斷層的次級斷裂，均切割了區內的新老地層，地表多為后期的石英和方解石脈充填，表現為蝕變硅化帶，與成礦關系極為密切，部分為含礦構造。

2.3巖漿巖

區內的巖漿活動明顯分為兩個大的期次:古元古代時期和中元古時期。

古元古代時期的巖漿活動表現為規模較小的變質中基性巖、細粒變質中基性巖。一般為巖床或巖脈、巖株;變余交織結構、變余斑狀結構、變余杏仁結構十分發育。該時期侵入的巖體主要賦存于古元古代及其以下地層之中。該類巖體的上盤常為大理巖、綠泥片巖，常常形成寬窄不一的蝕變帶，并能形成規模不等的鐵銅礦床。

中元古時期的巖漿活動表現為從中偏基性—中性—中酸性的火山噴出巖，形成了分布于勘查區北部和西部的熊耳群火山巖。

3、礦體地質特征

3.1礦體特征

區內共發現M4、M5、M6、M8、M10等多個礦化帶，銅大致受斷層帶內蝕變硅化帶控制，屬構造控礦型礦脈。現將各個礦化帶情況介紹如下:

(1)M4號礦化帶

M4號礦化帶為F4斷層的次級斷裂帶，礦化帶走向近東西向在85°-95°，長近1.4km，傾角60°—85°。礦化帶賦存于銀洞河組巖層中，頂底板均為斜長角閃片巖，礦化帶較破碎并為后期石英脈充填。M4—1礦體位于M4礦化帶，礦體產狀與礦化帶一致，總體走向85°—95°，傾角60°—85°。礦體呈透鏡狀，豆莢狀，厚度變化較大，最大厚度3.2m，最小厚度0.30米，平均厚度1.5m。單工程樣品銅品位一般在0.33—2.71%。

(2)M5號礦化帶

M5號礦化帶是F4斷層的次級構造礦化帶，走向近東西向在85°-95°，傾角70°左右，頂底板均為斜長角閃片巖，礦化帶寬0.5—1.5m，地表有礦化現象。M5—1礦體賦存于M5號礦化帶中，走向近東西向在85°-95°，傾角75°左右，礦體走向較為穩定呈脈狀。最大厚度0.75m，最小厚度0.25米，平均厚度0.37m。礦體銅礦化不太均勻，單工程樣品銅品位一般在0.25—2.41%。

(3)M6號礦化帶

M6礦化帶受F5斷層控制，地表斷續出露2100米，走向南東約110°—130°，傾角75°—85°，構造帶一般0.8—1.00m，寬處6—8m，石英脈受動力作用非常破碎，被擠壓成片狀。石英脈呈多期次性，對稱梳狀結構明顯，礦化多集中在后期充填的石英脈中。M6—1礦體賦存于M6礦體帶，礦體走向和礦化帶基本一致約110°—130°，傾角80°。礦體呈透鏡狀，似層狀，厚度變化不太大，最大厚度4.10m，最小最多0.55米，平均厚度1.46m。礦體銅礦化也較不均勻，單工程樣品銅品位最小0.23%，最大0.78%。

(4)M8號礦化帶

M8礦化帶是F5斷層的次級斷裂帶，礦化帶近東西向90°—110°，傾角65—75°，傾向180°—200°受F5斷層的拖拉和擠壓，石英脈變形較大，上部寬3米左右，在平巷中寬約8—10米，出現較強的硅化、鉀長石化及糜棱巖化。M8—1礦體賦存于M8礦經帶，M8—1礦體一般走向80°—110°，傾角65-75°平均70°。礦體呈脈狀，較為穩定礦體走向較為穩定呈脈狀。最大厚度2.00m，最小最多0.60米，平均厚度1.27m。礦體銅礦化也不太均勻，單工程樣品銅品位一般在0.25—2.71%。

(5)M10號礦化帶

M10礦化帶位于后期銅鑼村附近，礦脈西部部分在太古界地層中，東半部在下元古界熊耳群銀洞河地層中，規模相對較小，長約200米，走向80°—85°，傾角65°—75°，礦化帶寬0.8—1.2米，主要為石英脈充填。M10-1礦體賦存于M10礦化帶中，礦體走向為80°—85°，傾角70°，分別賦在太古界和下元古界熊耳群銀洞河組地層中，平均厚度1.10m，平均品位0.43%，

3.2礦體圍巖及夾石

(1)礦體圍巖

區內不同的礦體其圍巖不盡相同。

M4—1、M5—1兩個礦體主要含礦圍巖基本相同，頂底板均為黑云角閃片巖、斜長黑云片巖、綠泥角閃片巖等黑色片巖類。礦體與頂底板界限明顯。銅品位一般為0.08～0.03%。(見圖3)

圖3濟源市銅鑼礦區剖面圖

1-砂礫石;2-安山巖;3-豬肝色頁巖;4-長石砂巖;5-礫巖;6-斜長角閃片巖;7-變粒巖

M6—1礦體頂板圍為絹云母綠泥角閃片巖，底板為中基性巖體及其受動力作用強烈變形變質的斜長角閃巖。頂底板界面清晰，銅含量大于0.1%。

M8—1礦體頂板圍為斜長角閃巖，底板為糜棱巖類。底板與礦體屬于漸變關系，礦化逐漸減弱。

M10—1礦體的上部西段頂底為大古石組的長石砂巖、頁巖。東段為銀洞河組的斜長角閃片巖、極斜長角閃巖。

(2)礦體夾石

礦體夾石不具有規律性:地表一般沒有夾石。深部局部夾石厚度大于1m，夾石為石英脈及角閃片巖，但界面清晰，易剔除。總之礦體內部結構屬于較簡單類型。

3.3礦石質量特征

(1)礦石類型:區內按礦石的組構特征可分為浸染狀、細脈狀、團塊狀三種。

(2)礦石礦物成分:礦石中金屬礦物主要為黃銅礦、黃鐵礦、斑銅礦、輝銅礦、方鉛礦，次為孔雀石、藍銅礦、褐鐵礦、鏡鐵礦等，脈石礦物主要為石英、鉀長石、絹云母、綠泥石方解石和白云石等。

根據本次工作情況來看，各礦體氧化礦石所占比例均極低，所有坑道及鉆孔均為混合礦。單純的原生礦也極為少見。根據巖礦鑒定報告的統計各礦石含量如下:

根據礦石的化學全分析、礦石組合分析結果(表2、表3)，可以看出:(1)區內各種礦石SiO2含量在50.04~97%之間，而Fe2O3含量在8.08~22.05%之間，普遍偏高，富含鐵質。(2)礦石礦物成分簡單，伴生有益組分簡單，僅有部分礦石含少量鉛，局部可達到工業品位，可以考慮綜合回收。

4礦床成因

參考區域銅礦資料[6-7-8-9-10-11]，我們能發現區內廣泛分布的硅化帶僅存于大鼓石組及其下伏各組地層，且礦區外圍分布著大量的王屋山期噴出巖，由此表明區內含礦的硅化帶與王屋山期火山活動有關;而區內各硅化帶內含礦石英脈多呈對稱梳狀結構，具明顯的充填成礦作用特征;同時黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦、斑銅礦、等的熱液礦物組合與硅化、絹云母化、綠泥石化等中低溫近礦圍巖蝕變又反映了其成礦條件。綜合以上地質特征，這是一個較為典型的中溫充填礦床。其次，硅化帶的的形狀一般為規則的脈狀和透鏡狀，反映了中溫條件下，熱液已不如高溫時活潑，只能在開口裂隙中活動。

在深部巖漿向上運移過程中，由于溫度和壓力的降低，巖漿中的水分和揮發組分便可能集中，形成富含銅質的汽水熱液，這些含礦的汽水熱液沿著成礦前的構造、裂隙上升，在適宜的部位沉淀成礦，并對其圍巖進行不同程度的蝕變交代作用。巖石在發生變質作用的過程中釋放出一定量的變質水，這些變質水由深變質帶向向上遷移，在低變質帶中聚集，熱液在其遷移過程中從圍巖中萃取成礦元素成為含礦熱液，這些含礦熱液上升到一定部位時，在在適宜的部位沉淀成礦。從礦石的分布規律看越近地表越富、越接近大古石組越富，而遠離大古石組或深入大古石組內部過深的礦石品位都較差;從資料看銅鑼地區就是大古石組古地理的沉積中心(見圖4)淋慮的礦物質在后期的熱液活動被二次富積成礦。證明了淋慮的礦源對二次富積起到的作用。

在中條期，隨著地殼強烈的收縮和伸展，由于巖石能干性的差異，造成不同地層或巖層形成不同的變形，下盤斜長角閃巖內部變形，發生透鏡化，平面上呈香腸狀分布;帶內黑色片巖韌性程度高，在剝離斷層運動過程中成為主滑動帶。這種差異性的變形導致剛韌性巖層間滑動，造成銀洞河組地層的大量缺失或變薄，從而產生擴容空間，成為含礦熱液運移的通道和沉淀堆積的場所。區域性的伸展作用將早期形成的滑脫帶抬升至較淺層次，并再次復活，大量的富含Cu質的中基性巖漿沿構造滑脫帶上侵，充斥了整個滑脫帶，吞噬了原始層位中絕大部分碎裂巖石。在后期持續脈動過程中波及到礦化帶頂板的地層，深部巖漿沿層間滑脫帶及次生裂隙呈席狀，脈狀侵入，帶來豐富的礦源巖。

通過以上分析，指出礦化帶均產出于銀洞河組上部，大古石組下部，斷裂、區域褶皺、剝離斷層均為區內重要的控礦因素。礦體受控于多期變形變質所形成的滑脫構造帶，礦床具有層控性和構控性雙重控礦特征，得出銅鑼銅礦床的成因類型為多因素控礦的中溫充填礦床。

圖4大古石組古地理沉積厚度圖

(資料來源1:5萬濟源、沁陽區調報告)

5結論

該礦區是一個復合多金屬礦區，主要以銅為主，同時共、伴生磁鐵礦、鉛鋅礦等。本區區域航磁掃面時發現一有規律值△Z為200的封閉異常體。進行銅礦的詳查過程中在銅鑼礦區及附近共發現5個鐵礦點，均為沉積變質型磁鐵礦，礦體賦存于沿層侵入的角閃巖體內產狀與巖體一致多呈透鏡狀、似層狀，礦石品位TFe在11.00%-32.03%、mFe在10.24%-25.61%之間。深部找礦有較大的工作潛力，通過加大對礦區內的鐵礦資源增加工作投入，較有可能有所突破形成新的大的礦床。以徹底摸清綜合資源并提高資源的利用。

參考文獻

[1]真允慶、杜繼盛、劉麗玲等.中條裂谷銅礦床分布樣式桂林冶金地質學報1994.14(1):1—55

[2]中科院地質研究所，國家地震局地質研究所《華北斷塊區的形成與發展》科學出版社，1980

[3]馬杏垣.中國地質歷史過程中的裂陷作用.見:國家地震局編.現代地殼運動研究(1).北京:地震出版社

[4]李樹屏、陳文明.中條山區前寒武紀銅礦床地質歷史演化及成礦年代.華北地質礦產雜志.1996.9.11—3

[5]白瑾、戴鳳巖、顏耀陽等.中條山前寒武紀地殼演化.地學前緣.1997.10.(4)3～4

[6]徐開禮等.構造地質學.地質出版社.1984.

[7]河南省濟源、泌陽縣北部地區《區域地質調查報告》河南省地質局1981

[8]崔來運、張紅軍等.河南省濟源市西北部地區1/5萬水系沉積物測量報告。2000.10

[9]崔小軍、張紅軍等.河南省濟源市瓦廟坡銅礦普查年終總結報告.2003.12

[10]古涼坪一帶銅礦點評價工作總結河南省地質局地質二隊1976

[11]康順福、王子剛、楊東潮等.河南省濟源市銅鑼銅礦詳查報告.2007.1

作者簡介:張雷，男，出生年月:1982.11，河南焦作人，2004年畢業于平頂山工學院，大學學歷，河南省地質礦產勘查開發局第二地質隊，助理工程師，現主要從事礦產普查與勘探方面的研究.