白銀廠銅礦床地質特征研究

摘要:白銀廠銅礦床在大地構造位置上，位于中國北方大陸東部華北地臺南陸緣區，北祁連褶皺帶的東段。白銀廠主要礦床為折腰山和火焰山銅礦床。折腰山、火焰山兩礦床呈近平行的南北兩礦帶組成兩個礦體群，兩礦體群的走向微呈波狀，礦體一般呈層狀、似層狀、透鏡狀、條帶狀產出。礦石構造主要有塊狀構造，浸染狀構造、條帶狀構造等；礦石結構有自形、半自形晶粒狀結構、他形晶粒狀結構、交代結構等。

關鍵詞：地質特征；銅礦床；白銀廠

1.1 地層

白銀廠銅礦區位于北祁連加里東褶皺系東延部分中寒武系和奧陶系變質火山巖系，寒武—志留系經加里東運動已褶皺變質，呈一復式褶皺帶。礦區位于綠草地—北灣復向斜上，構造基本為一單斜層。

本區地層出露齊全，從元古界至第四系均有分布，以下古生界最為發育。中—下元古界為古地槽型中深變質巖系；上元古界為類地臺型淺海相沉積。下古生

界分布廣、厚度大，以地槽型海相火山巖、碎屑巖沉積為特征。泥盆系—侏羅系為地臺蓋層沉積，屬山麓相、海陸交互相；白堊系以后屬準地臺型沉積，以內陸河湖相、山麓相為主。

出露地層以下古生界海底火山噴發沉積和海相碎屑巖為主。從老到新依次為：

○1前寒武系皋蘭群：為一套中等變質的的海相碎屑建造。上部含有火山巖碎屑。控制厚度達7000m，尚未見底。據樣品的測定，絕對年齡5.37～5.1億年。

○2中寒武統：為海相碎屑火山建造。巖性為中酸性火山巖夾大理巖，結晶灰巖，變砂巖等。厚度達1000m。

○3中下奧陶統：系一套屬火山巖系的細碧角斑巖，為本區的含礦巖系。

○4上三疊統延長群：下部為紫色、磚紅色砂巖、泥巖，上部為灰綠色砂巖夾頁巖。屬湖相沉積。

○5中下侏羅統：紫紅色石英礫巖、砂巖、砂質粘土及炭質頁巖。

○6下白堊統河口群：下巖組為磚紅色砂質粘土夾粉砂巖，上巖組為磚紅色中—細粒砂巖。

○7上第三系臨夏組：松散砂巖礫巖夾砂質粘土。

礦區出露地層以早古代海底火山噴發沉積和海相碎屑沉積巖為主。賦礦層為一套由基性到酸性分異明顯的寒武紀火山巖系(圖1-1)。其巖性主要為石英角斑凝灰巖、石英鈉長斑巖、細碧玢巖等，其次為中基性火山—沉積巖（含凝灰質、泥鈣質、泥硅質千枚巖等）。可劃分三個巖組（旋回）六大巖層（亞旋回）；有三個含礦層：上部含礦層有折腰山、火焰山礦床(Cu-S)；中部有小鐵山、四個圈礦床（Pb-Zn-S）；下部有銅廠溝礦床（Cu-S-Pb-Zn）。

λ0 —輝綠巖;β1 —細碧巖;φ3 —細碧質凝灰巖;π1 —石英角斑巖;π2y —含集塊石英角斑凝灰熔巖;π3 —石英角斑凝灰巖;π1a —鈉長斑巖;π0 —石英鈉長斑巖;α1 —角斑巖;α2y —含集塊角斑巖;α3 —角斑凝灰巖;P —凝灰質千枚巖;1 —斷層;2 —礦體

1.2 構造

白銀廠礦區位于祁呂賀山字形構造體系阿寧地盾內，并處于隴西旋卷構造體系內旋回褶帶的東西轉折端。

隴西巨型旋卷構造的特點是各旋回層向西北向收斂，方向東南展開，多為壓性、壓扭性結構面。這一構造對本區影響強烈，使地層產生強烈片理化。

礦區總體為一單斜構造，構造線方向大致與區域一致，巖層走向NW40°～80°，傾向SW，傾角50°～80°。發育短軸褶曲，劃分有折腰山短軸背斜，小鐵山短軸背斜，銅廠溝—拉牌溝短軸向斜及中部熔巖短軸向斜等。礦區內斷裂按其走向大致可分為三組：NEE、NWW、WWE或近于NS，前者規模較大。

1.3 巖漿巖

礦床賦存在中寒武統富鈉質海底火山噴發細碧角斑巖中，其中夾有千枚巖、硅質巖、大理巖及各類火山角礫巖和集塊巖。

根據巖性巖相特點，火山碎屑沉積韻律及火山噴發間歇標志，將火山巖系分為三個巖相（旋回），六大層（亞旋回）：

下部巖組：

第一組：折腰山北基性、中基性亞旋回（OP11）：細碧巖、細碧玢巖及凝灰巖。

第二組：銅廠溝北，中酸性亞旋回（OP12）：初期形成火山集塊巖，含角礫的角斑巖層，而后沉積角斑凝灰巖、凝灰千枚巖。

第三層：小鐵山酸性亞旋回（OP13）：主要為石英角斑凝灰熔巖、石英角斑凝灰巖及石英角斑巖。

第四層：折腰山、火焰山酸性亞旋回（OP14）：含礫凝灰熔巖，石英角斑巖，鈉長斑巖和石英角斑凝灰巖。

上部巖組：

第五層：火焰山中基性亞旋回（OP15）：含角礫細碧玢巖及凝灰巖層。

第六層：車路溝至牌樓溝中基性亞旋回（OP16）：變安山巖及凝灰巖。

此外，礦區附近有花崗閃長巖巖株和巖枝出露。

2.1 礦體特征

白銀礦田五個已知礦床中折腰山、火焰山Cu —Zn型礦床;小鐵山、四個圈Pb —Zn —Cu型礦床;銅廠溝—拉牌溝Zn —Pb —Cu型礦床等5個大中型礦床，其中，折腰山、火焰山和小鐵山三個礦床規模較大，具有較高的經濟價值。

各礦床的礦體數目、規模如表（2-1）所示：

折腰山、火焰山兩礦床呈近平行的南北兩礦帶組成兩個礦體群，兩礦體群的礦體與圍巖大致整合產出。小礦體形態一般較大礦體復雜，脈狀浸染狀礦體較塊狀礦體復雜，部分網脈狀礦體斜切片理受構造控制。

礦體有由上而下變窄，礦化減弱的趨勢（圖2-1）。走向微呈波狀，總體走向NWW，傾向SW。礦體一般為層狀、似層狀、透鏡狀、條帶狀。

圖2-1 折腰山、火焰山礦床礦體剖面圖（彭禮貴，1982）

1.石英鈉長斑巖；2.石英角斑巖；3.含角礫石英角斑巖；4.石英角斑凝灰熔巖；5.含角礫石英角斑凝巖；

6.石英角斑凝灰巖；7.千枚巖；8.鈣質絹云綠泥石英片巖；9.細碧玢巖；10.鐵帽；11.塊狀含銅黃鐵石；

12.塊狀含銅、鉛、鋅黃鐵礦石；13.塊狀黃鐵礦石；14.浸染狀銅礦石；15.鉆孔；16.平推逆斷層

2.2 礦石特征

2.2.1 礦石礦物成分

白銀廠礦床浸染狀礦石和塊狀礦石的礦物成分相似，種類繁多。原生帶礦物共計有30余種，加上氧化帶和次生富集帶礦物可達60多種表（2-1）。

主要金屬礦物有黃鐵礦、黃銅礦。其次有閃鋅礦、方鉛礦、黑黝銅礦。非金屬礦物有石英、絹云母、綠泥石和碳酸鹽礦物。礦石中主要金屬元素有Cu、Fe、Pb、Zn、Au、Ag等。Au、Ag與方鉛礦、黝銅礦有明顯的正相關系。

折腰山、火焰山、小鐵山三個礦床的礦石礦物共生組合基本相同。差別僅在于折腰山、火焰山礦床黃銅礦多，鉛、鋅較少。它們也與銅廠溝、四個圈礦床的礦物共生組合也基本相同。原生帶的主要和次要金屬礦物都以常見硫化物為主，少量金屬礦物中有多種硫鹽礦物、自然元素、硫化物、氧化物等。

2.2.2 礦石組構

礦石構造主要有塊狀構造，浸染狀構造，條帶狀構造、網脈狀構造、角礫狀構造、揉皺狀構造等。

（1）塊狀構造：礦石由90%以上的金屬硫化物組成，其中80%以上為致密的黃鐵礦，并含有少量的黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦以及脈石礦物石英、石膏等，也有少量以黃銅礦為主、以閃鋅礦和方鉛礦為主、以磁黃鐵礦為主的塊狀礦石。

（2）浸染狀構造：金屬礦物黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等呈結晶程度不等的粒狀散布于含礦次火山巖中。

（3）條帶狀構造：有不同礦物集合體相間排列構成的條帶，也有同種礦物，因其結晶程度粗細不一所構成的條帶。既有存在于塊狀礦石中的條帶狀構造，也有浸染狀礦石中的條帶狀構造。根據其特征不同可分為：

① 塊狀礦體中不同礦物相對富集程度不同構成的條帶。其中常見以閃鋅礦為主，少量方鉛礦相對富集的條帶，條帶一般幾毫米寬，其產狀與整個礦體產狀協調一致。條帶兩側是黃鐵礦晶粒集合體，其晶粒的間隙中有少量的閃鋅礦、黃銅礦、方鉛礦等。條帶內部也有許多黃鐵礦晶粒，它們有的遭受溶蝕，有的局部遭受溶蝕，還有的未受溶蝕，其立方體晶形輪廓一般是清晰的。條帶沒有明顯界線。條帶內和條帶兩側黃鐵礦有些盡管受到溶蝕，但仍可以看出原來的晶體是完好的，未破碎的。黃鐵礦與閃鋅礦的界線大多平直，說明交代溶蝕現象不強烈。

② 結晶粒度不等的黃鐵礦相間排列構成的條帶。在其晶粒間隙中有黃鐵礦、閃鋅礦分布。

③ 浸染狀礦體中金屬硫化物相對富集構成的條帶。

礦石結構種類繁多，有自形、半自形晶粒狀結構、他形晶粒狀結構、環帶結構、溶蝕結構、似海綿隕鐵結構、固溶體分解結構、反應邊結構、變晶結構、交代結構、壓碎結構等。

（1）自形、半自形、他形晶粒狀結構：多數礦物為黃鐵礦他形-半自形晶粒狀結構，礦漿較快速結晶作用形成。

（2）充填交代結構：黃銅礦沿石英裂隙充填交代，界線不規則，在接觸界線附近常見被交代礦物殘余呈弧島狀。

（3）共邊結構：黃銅礦與磁黃鐵礦礦物界面平整，呈舒緩波浪狀，反映它們是近于同時結晶的。

（4）固溶體分解結構：閃鋅礦中常見黃銅礦因固溶體為乳滴，這種乳滴邊界平滑，無溶蝕現象。閃鋅礦中還有乳濁狀鋅黝錫礦的固溶體分解物。

（5）填隙結構：黃銅礦沿著黃鐵礦裂隙充填，并包含溶蝕黃鐵礦，黃銅礦形成晚于黃鐵礦。

2.3 圍巖蝕變

礦床的圍巖蝕變非常普遍。近礦圍巖以絹云母化、硅化為主。遠礦圍巖在基性火山巖中為發育非常廣泛的鐵白云巖化、碳酸鹽化、綠泥石-綠簾石化、絹云母（白云母）化。

近礦圍巖蝕變，在含礦的石英角斑巖中按長石被交代的程度，絹云母化和硅化的發育程度，由礦體中心向外可分為次生石英巖帶、石英-絹云母帶、絹云母-綠泥石帶和青盤巖帶，其中次生石英巖帶是否存在無長石帶是評價蝕變帶是否含礦的重要標志。

除絹云母化和硅化外，還有綠泥石化、黃鐵礦化、重晶石化、綠簾石化、鈦赤鐵礦的金紅石化等。

2.4 礦物共生組合及生成順序

白銀礦田主要的礦物共生組合有：

○1黃鐵礦—石英組合：由黃鐵礦或黃鐵礦—石英組合形成塊狀、浸染狀、條帶狀礦石，就是成礦早期出現的組合。可見到球狀結構，壓碎結構，粒狀變晶結構等，有角礫狀變膠狀構造等。黃鐵礦顆粒內包括少量黃鐵礦、閃鋅礦，表明該組合從火山口噴發沉積到變質時期都可形成；

○2黃銅礦—閃鋅礦組合：主要出現在熱液期。該組合呈不規則粒狀集合體沿黃鐵礦顆粒界線或裂隙交代充填，使黃鐵礦成殘余結構或反應邊甚至出現交代骸晶結構。常見黃銅礦和閃鋅礦成乳滴狀，有時也見黃銅礦和斑銅礦呈格子狀結構，據此可判斷，這時熱液溫度在226—475℃之間；

○3黃銅礦—閃鋅礦組合：僅出現在Zn、Pb富集階段。呈他形粒狀或集合體交代黃鐵礦、黃銅礦，有時呈脈狀或浸染狀單獨產出；

○4黃銅礦—磁黃鐵礦或磁鐵礦組合：局部出現，特別是在折腰山磁黃鐵礦礦筒附近較為發育，常呈脈狀或粒狀集合體沿黃鐵礦裂隙或孔隙交代。有時可見少量磁鐵礦、閃鋅礦；

○5砷黝銅礦—閃鋅礦—（毒砂）—方鉛礦組合：主要出現在Zn、Pb富集階段，交代黃鐵礦或黃銅礦，砷黝銅礦常交代黃銅礦呈反應邊結構；

○6黃鐵礦—黃銅礦組合：在含銅黃鐵礦中常見，以自形、半自形粒狀結構為主。可見較自形的黃鐵礦和半自形的黃銅礦，它們相互接觸面平直，有時呈三角面，表明其在變質重結晶時同時形成。也可見該組合呈脈狀或集合體交代早期形成的黃鐵礦；

○7黃銅礦—石英組合：是最晚形成的組合，主要呈含銅石英脈體。礦體中常因黃銅脈體的出現而使局部成為富集帶。

結 論

本文通過對區域地質、礦床地質特征的描述得出以下幾點結論：

(1)在大地構造位置上，白銀廠礦田位于北方大陸東部華北地臺南陸緣區，北祁連褶皺帶的東段。

(2) 礦區總體為一單斜構造，構造線方向大致與區域一致。礦區內斷裂按其走向大致可分為三組：NEE、NWW、NNE或近于NS，前者規模較大。

(3)礦體以整合產出的層狀礦體為主，也有交切脈狀礦體，以及兩者復合的礦體。礦石構造主要為塊狀，其次為浸染狀等。礦石結構主要有自形、半自形粒狀結構、他形晶粒狀結構、似海綿隕鐵結構、固溶體分解、充填交代結構等。

(4)礦石礦物成分和化學成分復雜，屬內生礦床的礦物共生組合。

(5)礦床成因為塊狀硫化物礦床。

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