布敦花銅礦礦床特征及控礦因素探討

李磊　鄧國平　郭文軍　周衛東　魏雅玲

摘要：布敦花礦區內礦床類型有熱液脈狀類型和細脈浸染型（斑巖型）兩類。熱液脈狀礦床分布于布敦花巖漿雜巖體北側外帶孔雀山礦段，賦礦圍巖主要為角巖化的變質砂巖、板巖、黑云母角巖以及閃長玢巖等。礦體以不規則彎曲的脈狀為主，在大脈旁側圍巖中有廣泛的網脈狀礦化。礦脈自南向北近于左列雁行排列。斑巖型礦床賦存于布敦花巖漿雜巖體南翼內帶金雞嶺礦段，礦化面積較大，礦化分散，礦石品位相對較低（Cu一般在0.2%-0.7%），礦體埋深通常在250-300m。主礦體賦存于隱伏的斜長花崗斑巖巖體頂部起伏界面之外接觸帶下二疊統壽山溝組及中侏羅統萬寶組地層內，礦化受斜長花崗斑巖形態的控制。

關鍵詞：布敦花銅礦床 網脈浸染狀 地質特征 金雞嶺礦區 布敦花

布敦花銅礦位于內蒙古自治區科爾沁右翼中旗北東13公里。成礦區帶劃分屬內蒙古——大興安嶺成礦省（Ⅱ₂）、突泉——林西華力西、燕山期鐵（錫）、銅、鉛、鋅、銀、鈮（鉭）成礦帶（Ⅲ₆）、蓮花山——大井子銅、銀、鉛、鋅成礦帶、孟恩套勒蓋——布敦花銀、銅、鉛、鋅成礦帶。區內礦產資源豐富，內生金屬礦產有Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Fe、Sn、Mo等，非金屬礦產有螢石、葉蠟石和石材花崗巖。

1 區域地質特征

礦區位于大興安嶺火山巖帶的中南段，與哈德營子——布敦化區域性東西向構造帶的交匯部位。區內地層區劃：古生界隸屬于華北地層大區內蒙古草原地層區錫林浩特——磐石地層分區，中新生界為濱太平洋地層區大興安嶺——燕山地層分區烏蘭浩特——赤峰地層小區。主要出露地層有：本巴圖組灰巖夾砂板巖建造；壽山溝組砂板巖建造、大石寨組安山質火山碎屑巖及火山熔巖建造、萬寶組復成分砂礫巖建造、火山碎屑巖建造；滿克頭鄂博組、瑪尼圖組和白音高老組火山碎屑巖及火山熔巖建造。梅勒圖組基性火山巖。

區內巖漿活動強烈。據其活動特點和演化規律，分為三個旋回。海西晚期巖體主要呈巖株、巖基狀，主要呈北東走向，少數近東西走向，巖石類型以酸性的花崗巖類為主，少數為中性的閃長巖類，侵入早二疊世地層，被侏羅紀火山巖不整合覆蓋。燕山期火山巖分布在北東向呈菱形塊體展布斷陷盆地中。侵入巖不僅受北東向和東西向斷裂控制，還受北北東和北西向斷裂控制，分布在隆坳交接帶附近。早期巖性以淺成超淺成的中酸性花崗巖類為主，晚期巖性以花崗巖類及堿性花崗巖類為主。由南東向北西，巖體的侵位時代逐漸變新，巖性也向酸性及堿性成分演化。

區域構造受濱太平洋構造域的影響，主要為北東向和北北東向，次級構造為北西向、近南北向和東西向。

2 礦床特征

2.1礦區地質特征

礦區出露地層為下二疊統大石寨組（P₁d）淺海相復理石建造、碎屑巖建造、火山巖及少量礁灰巖，巖性主要為片理化凝灰質砂巖及火山凝灰巖和硅質巖組成；中侏羅統萬寶組（J₂w），下部為厚層砂巖夾含礫砂巖、粗砂巖，上部為細砂巖、粉砂巖及泥巖，是布敦花礦床的主要圍巖；晚侏羅統滿克頭鄂博組（J₃m），下部中酸性含角礫晶屑凝灰巖夾流紋巖，上部為角礫狀凝灰熔巖。

礦區構造以EW向與NNE向為主，形成三個擠壓帶，均呈NE向展布，由北至南分別為草格吐——查順花擠壓帶、布敦化擠壓帶和五九山沖斷帶。分布在礦田中部的布敦化復式背斜，是布敦化擠壓帶的主要組成部分，其軸部為布敦化雜巖體，兩翼地層均為大石寨組，由于后期構造活動伴生有近SN向和近EW向的扭裂、NW向的張裂構造。其中SN向復合破裂帶及NW向扭張破裂帶為金雞嶺礦區的主要構造。

布敦花雜巖體由黑云母花崗閃長巖、斜長花崗斑巖及花崗斑巖組成。此外，中酸性脈巖閃長巖、閃長斑巖、安山玢巖等亦較發育。斜長花崗斑巖隱伏于金雞嶺礦區下部。花崗斑巖呈巖墻狀產出，與其北側的黑云母花崗閃長巖呈侵入接觸關系。據Rb-Sr法同位素資料，三者年齡吻合，屬同源不同期次產物。斜長化崗斑巖Rb-Sr等時線年齡為（166±2）Ma，相關系數γ為0.9998。這三類巖石化學成分特征，如Si、Al、Ti、Fe、Mg、Ca、Na/K以及稀土元素也均表現出良好的演化關系。因此，可確定布敦花雜巖體的第一階段為黑云母花崗閃長巖，第二階段為斜長花崗斑巖，第三階段為花崗斑巖。第一、第二階段巖體伴有銅礦化。

2.2礦床特征

布敦花銅礦床是一個與燕山期布敦花雜巖體有關的巖漿高——中溫熱液型礦床，其成礦作用相當于斑巖型與火山熱液型的過渡類型。空間上受構造控制。常與次火山巖相伴賦存。

布敦花銅礦床包括網脈浸染狀銅礦體和脈狀銅礦體兩類，前者構成金雞嶺礦段，后者見于孔雀山等礦段。

金雞嶺礦段銅礦化東西長3，000m，南北寬1，500m，礦化較分散，礦石較貧，銅品位一般在0.2%-0.5%。礦體埋深通常250-300m，最大埋深為600m。礦體賦存于斜長花崗斑巖的內外接觸帶中。圍巖除斜長花崗斑巖外，還有砂巖、含礫砂巖、凝灰質含礫砂巖等。礦化受斜長花崗斑巖形態及二疊系和侏羅系不整合面的控制。在巖體突出與凹陷部位的外接觸帶礦化較好，尤其是在二疊系與侏羅系的不整合面上礦化富集。礦化主要為浸染狀及脈狀。常以脈帶形式出現。單礦體長幾十至百余米，厚1-3m。礦石礦物有黃銅礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、毒砂、斜方砷鐵礦、黃鐵礦等。脈石礦物主要有石英、長石、角閃石、黑云母、綠泥石、方解石、電氣石等。礦石含銅一般0.3%-0.5%，伴生有益組分Ag達17.5×10^-6，Au0.48×10^-6。伴生元素常以類質同象形式賦存在黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦等礦物中。礦石以半自形晶粒結構和交代熔蝕結構最重要，次為交代殘余結構、變晶結構、固溶體分解結構等。礦石構造主要為細脈狀和稀疏細脈浸染狀，部分為斑雜狀。

區內廣泛發育一套高溫到中低溫的蝕變，包括鉀長石化、黑云母化、電氣石化、硅化、絹云母化、綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化、高嶺土化等。自巖體向外可分為下列蝕變帶：

在斜長花崗斑巖體內有鉀長石化、黑云母化、電氣石化帶；

在外接觸帶含礫砂巖、變質砂巖中靠近巖體處為硅化-電氣石化帶；

遠離巖體為絹英巖化帶，其中該帶與礦化關系最為密切。

上述特征表明，金雞嶺銅礦段與國內的一些斑巖型銅礦床有相近的礦床地質標志。

2.3成礦物理化學條件

（1）礦物流體包裹體地球化學

包裹體特征：對礦區內礦物流體包裹體普遍存在液相、氣相及具鹽晶（子礦物）的三相型包裹體。包裹體氣液比變化大，從10%-90%，常見均一成氣相與均一成液相包裹體并存，高氣液與低氣液化的包裹體并存和高鹽度與低鹽度的包裹體并存的現象。成礦過程中，溫度在170-198℃，184-208℃，420-430℃等區間成礦流體發生過沸騰。無疑，成礦流體的沸騰對金屬元素在成礦流體中的沉淀富集起了有益的作用。

成礦溫度、鹽度、密度和壓力：區內包裹體均一溫度和流體的鹽度變化范圍很大，均一溫度為600-100℃，鹽度W（NaCl）為58%-5.4%。流體密度為0.85-1.11g/cm³。均一溫度直方圖具有三個以上峰值。溫度-鹽度-流體密度關系圖也具有三個集中區，表明成礦作用過程中至少有三次礦化活動，三者在溫度、鹽度上均有較大差異。第一階段礦化活動，成礦溫度主要在520-560℃，鹽度W（Na-Cl）為45%-50%，密度大于0.9g/cm³，多數包裹體均一為氣相，代表了成礦作用氣成階段的地球化學參數；第二階段礦化活動發生在470-310℃，W（NaCl）為36%-58%，密度為0.96-1.11g/cm³，代表了中高溫熱液礦化階段的地球化學參數；第三階段成礦溫度較低，發生在310-140℃，鹽度W（NaCl）也較低（19.3%-5.4%），代表了中低溫熱液礦化階段。金雞礦段和孔雀山礦段的礦化形式雖然完全不同，（前者為網脈浸染狀，后者以大脈狀為主）但二者包裹體地球化學特征是一致的。

據NaCl-H₂O體系p-t-x相圖估算區內成礦時期的壓力為（110-400）×10⁵Pa，成礦初始壓力較低，正反映了成礦是在近于開放系統中進行的。

流體包裹體成分及據其計算的氧化還原參數：用氣相色譜儀和液相色譜儀分析的流體包裹體結果看出，氣體主要成分是水蒸氣，H₂O的摩爾百分數占總含量的98%以上，排除最大含量的H₂O外，CO₂占其他成分的80%左右。因此，可以認為布敦花礦床富CO₂型的成礦流體。

包裹體液相成分表明，成礦溶液中陽離子主要為K⁺和Ca²⁺，陰離子主要為F^-、Cl和SO^2-。因此，成礦溶液屬富CO₂的Na-Cl-KCl-CaSO₄-H₂O體系。

據流體包裹成分資料計算得出的氧逸度fO₂為10^-33-10^-22Pa，成礦流體從弱還原環境的磁黃鐵礦-黃銅礦階段向中性環境的方鉛礦-閃鋅礦-黃銅礦階段轉變。

（2）穩定同位素地球化學

硫同位素特征：礦床分析硫同位素樣近40個，涉及黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、毒砂等。除個別晚期脈巖（閃長玢巖中-黃鐵礦δ³⁴S為-9.27%）和礦石中的黃銅礦、方鉛礦有較大的負值外，絕大多數樣品值δ³⁴S為-2%-1%，平均為-0.9%表明主要成礦期的硫源單一，來自深源，且成礦過程中介質的物理化學性質變化不大。

氫、氧、碳同位素特征：據礦石中石英的氫、氧、碳同位素分析，其δ¹⁸OSMOW為7.9%-11.5%，計算的成礦流體δ¹⁸O為3.6%-7.8%，礦物包裹體水的δD為-73%-83%，CO₂氣體的δ¹³C為-14.2%-18.8%。據王關玉研究結果，本區中生代平均大氣降水的δ¹⁸O為16%，并假定巖漿水的平均δ¹⁸O為7%，由此從計算出成礦熱液中大氣降水在熱液水中各階段的比值，可以看出早期成礦階段，也就是成礦的主要階段（磁黃鐵礦一黃銅礦）成礦熱液中基本不含大氣降水，而晚期方鉛礦一閃鋅礦一黃銅礦成礦階段約有20%的溶液來自大氣降水。碳同位素有較大的負值也表明在成礦過程中有有機碳參入。

鍶同位素：對布敦花斜長花崗斑巖、黑云母花崗閃長巖和花崗斑巖進行了Rb-Sr同位素測定。通過斜長花崗斑巖5個樣品得出初始⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值為0.7055±0.00007，加上黑云母花崗閃長巖和花崗斑巖各一個樣品得出的初始⁸⁷Sr/⁸⁶Sr為0.7053±0.00016，同樣具有良好的線性關系，相關系數仍可達到0.9939。現今上地幔的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr初始值平均為0.7037，一般認為初始⁸⁷Sr/⁸⁶Sr<0.705者為幔源，>0.710者為殼源。把本區鍶同位素初始值投影在上地幔及大陸殼同位素的演化圖中，其點落入玄武巖源區。因此，上述資料可表明：區內三類巖體是同源巖漿產物；區內巖漿巖可能屬起源于上地幔的玄武巖源的演化產物。

鉛同位素：對礦區三個方鉛礦進行鉛同位素測定，三個樣品在鉛同位素關系圖上的投點均落在地幔線附近，單階段鉛模式年齡與斜長花崗斑巖的Rb-Sr年齡（166Ma）相比，其中二個樣品小于斜長花崗斑巖的Rb-Sr年齡，一個則稍大于巖體的Rb-Sr年齡。三個樣的平均模式年齡約145Ma，可能基本代表了成礦年齡。

3 控礦因素

3.1地層對成礦的控制

前中生代地質體構成中生代火山沉積盆地的基底，與盆地構成隆拗相間的構造格局。礦產的賦礦圍巖為二疊系地層。

二疊系地層多經歷了低綠片巖相區域變質作用，局部遭受動力變質和接觸變質作用，形成變質砂巖、板巖等。變質砂巖中成礦元素及成礦指示元素Cu、Pb、Zn、Bi、Ag、As、In、Sn等豐度明顯偏高，其濃集比率值（變質砂巖中元素平均含量同該元素地殼克拉克值的比值）分別為5.1、1、1.7、41.1、28.6、71.1、570和6，表明砂巖是成礦物質來源之一。另外研究顯示，二疊系大石寨組、哲斯組和林西組的Sn、Cu、Pb、Zn等元素含量很高，具初始富集特征，是該區重要礦源層，可為區內成礦提供豐富成礦物質，是上述層位中產出大量錫銅鉛鋅多金屬礦床的內在因素。

3.2巖漿活動對成礦的控制

燕山期火山、侵入巖漿活動是本區礦床的主要控礦因素之一。

區內的礦床（點），大都分布在火山-侵入雜巖小巖體的內外接觸帶。而這些小巖體又常出現在斷隆區的邊部和斷陷區的邊部。與銅多金屬礦關系密切的侵入巖是一套有成因聯系的中酸性淺成-超淺成火山-侵入雜巖，布敦花成礦巖體多呈巖株、巖枝狀產出，且與中-中酸性火山巖緊密相伴構成火山-侵入雜巖。其產狀、巖石結構、礦物成分等皆顯示淺成-超淺成巖體的特點。主要巖石類型為斜長花崗斑巖、花崗斑巖等，是火山-侵入巖漿活動演化晚期的產物，邊部常出現隱爆特征。

成礦巖體SiO₂較低（一般66%-69%），高TiO₂、MgO，Na₂O>K₂O。巖體中角閃石富鎂（MgO=14.25%-18.20%），黑云母以鎂質黑云母為主（MF=0.57-0.64），鍶同位素初始比值低，為0.704-0.705，表明含礦巖漿起源于下地殼一上地幔巖漿的衍生物，混染上地殼物質較少，具有明顯的“I”型花崗巖特征。成礦巖體皆產于深大斷裂通過的中生代斷隆區邊部，其形態產狀也明顯受斷裂構造控制。

3.3斷裂對成礦的控制

區內構造以東西向和北東向為主。東西向構造為基底斷裂，形成于海西期。燕山期又繼續活動。北東向構造是區內主干構造，為相互平行的復背斜、復向斜及與其伴生的斷裂。海西晚期開始活動，燕山期又進一步加強。黃崗梁——甘珠爾廟復背斜和林西——陶海營子復向斜橫貫全區。此外，北西向斷裂也較發育。局部地段發育南北向斷裂。

二疊紀末形成了區域基底構造的基本格架，中生代時期本區進入了濱太平洋大陸邊緣活動階段。中生代構造以斷裂活動為主，這些斷裂大多是承襲、利用和改造前中生代構造而進行的。擠壓—俯沖、推覆和拉伸一斷陷作用的結果，形成了一系列北東——北北東向的斷裂隆起帶和斷裂拗陷帶。本區中生代斷隆帶和二疊紀古海盆或深水盆地的分布地帶基本吻合。大多數礦床（點）分布于斷隆區，多產于斷隆的邊部，部分礦床（點）產于斷陷帶邊部-拗中隆的位置上，其中錫多金屬礦床主要分布在斷隆區，鉛鋅多金屬礦床主要分布在斷陷區中的隆起部位，銅多金屬礦床主要分布在斷隆和斷陷交接部位，稀有稀土礦床產于斷陷區的邊部。

中生代大陸內部構造運動，形成北東——北北東、東西、北西向格子狀斷裂系統，這種斷裂系統具有明顯的等間距分布特點，北東向大斷裂一般兼具走滑性質和沖斷裂性質，隔40-60km左右一條；東西向斷裂源于前中生代基底斷裂，在中生代成為穿透斷裂，一般間距40-60km。這種格子狀斷裂系統不僅控制了中生代斷陷盆地的邊界，而且也控制了本區礦床的分布格局：北東——北北東向礦帶與同方向的斷隆、斷陷格局相吻合；東西向的成礦區或礦化集中區受東西向深斷裂和一系列東西向穿透式斷裂控制，其等間距分布特點與格子狀斷裂系統的等間距分布特點相互對應。