北祁連加里東地槽東部黃鐵礦型礦床成因分析

崔宏偉

（甘肅省自然資源信息中心，甘肅 蘭州 730000）

祁連山北部地槽區火山活動開始受到NW 70的影響。為了控制主構造帶，大部分構造帶沿主構造帶呈線性噴流。巖性為細綠松石混合細生物巖及相應凝灰巖，分布范圍廣(1000多公里長)。局部地區如北祁連加里東向地槽由西北70”至西北45”。兩組斷層控制著噴發中心的形成，一般分布在小范圍內，往往形成火山復雜區域，甚至火山口，往往受兩組以上次生古斷層控制。

1 區域概況

礦區從上到下(從北到南)有三種巖層：基性巖層—綠泥巖、凝灰巖和鈣質凝灰巖；中酸性巖層-角斑巖、石英角斑巖和石英角斑巖凝灰巖熔巖以及含有團聚角礫巖的凝灰巖；中基性巖層-細小的凝灰巖和凝灰巖。礦區火山巖的年代是寒武系還是奧陶紀一直存在爭議。礦區火山巖雜巖分布范圍由北向南為3km寬，由東向西為6km長。在這個范圍內大約有八個火山口。由于火山作用時間長，多次噴發，噴發不均勻，熔巖、凝灰巖和含角礫巖的凝灰巖交替形成。正常的海相沉積巖是間隔形成的。一般先形成含角礫凝灰巖熔巖，然后逐漸過渡到凝灰巖。較為罕見(如圖1)，噴發形式為從線性噴流到中心噴流，再從中心噴流到線性噴流。

礦區是一個復雜的背斜，由于斷層破壞而向南反轉。北部基性巖蓋過酸性巖(F:斷層)；南部中基性巖與酸性巖不同。在西部，酸性凝灰巖被凝灰巖、硅質凝灰巖、鐵錳質凝灰巖所覆蓋。葉蠟石表面褶皺發育，等斜褶皺明顯。東部被晚凝灰巖所覆蓋，在這個火山復合體中形成了牛眼狀凸輪軸結構(火山穹丘)。所有巖層都有走向斷層。

圖1 白銀廠礦區地質示意圖

2 礦床地質特征

（1）礦體特征。該礦床礦化帶主要位于上巖段的上部巖性層中，礦化帶主要受韌性剪切帶的控制，賦礦巖石包括絹云母石英千糜巖、二云母石英千糜巖、千枚巖及碳質片巖等。礦化帶總體呈東西向，向南傾，傾角35°～50°，南北寬約90m～150m，礦化帶延伸達10km以上。礦區圈定黃鐵礦體多達20個，其中工業礦體有10個，主要分布于礦化帶東部。礦體產狀較陡，主要礦體長120m～421m，厚度1.1m～1.9m,延深110m～438m。

（2）礦石特征。礦石類型主要分為兩類：一類為千枚巖型，第二類為石英脈-千枚巖型。礦石中銅的結構主要包括他形和自形一半自形粒狀、交代殘余、膠狀、碎裂、填隙、糜棱、碎斑等結構，構造形態包括細脈-浸染狀、浸染狀、千糜狀、斑點狀等。礦石主要礦物成分為黃鐵礦，其次為閃鋅礦、黃銅礦、毒砂和天然銅。脈石礦物成分主要包括石英、鐵白云石、絹云母、綠泥石、方解石等。銅礦物大多為自然銅，產于礦物的微裂隙中或礦物粒之間，并呈渾圓、他形粒狀、細脈狀等，大部分自然銅粒度在0.005mm～0.03mm之間。大部分千枚巖型銅礦石并未發現銅礦物，可能是由于銅礦物呈超顯微銅狀態被吸附或是賦存在其他物質中所造成的。

（3）圍巖蝕變。礦體的圍巖蝕變主要包括：絹云母化、硅化、綠泥石化以及碳酸鹽化等蝕變作用，與銅礦化關系最為密切為硅化和絹云母化。

3 黃鐵礦的標型特征

（1）黃鐵礦的微量元素特征。對礦區所采黃鐵礦部分樣品進行探針分析，分析結果見表1。

表1 該礦床中黃鐵礦的化學成分（%）

黃鐵礦的微量元素含量特征如下：①對所取八個樣中的八種元素進行分析，我們發現Se、Co與Fe、S組合為一個大群，說明Co、Se與Fe呈類質同象置換，而Ag、Au作為獨立成分混入黃鐵礦中，當Ag、Au含量增多時，Fe、S的含量反而減少。②標準黃鐵礦含Fe為46.55%，S為53.45%，S/Fe比值為1.99，近似為2。但礦體中黃鐵礦的含量與標準值稍有偏差，S/Fe比值大于2的稱為鐵虧損型；而比值小于2的稱為硫虧損型。從表1中可以看出，含銅黃鐵礦S/Fe比值比較低，一般小于2，即多為鐵虧損型。

（2）黃鐵礦晶形特征。黃鐵礦的晶形特征如下：①黃鐵礦粒度與銅含量高低的變化規律是，由微細―細到粗，含銅量漸低。成巖―變質期中，黃鐵礦晶體以立方體居多，粒徑在0.01～0.05之間，銅含量較低。

熱液改造期中，黃鐵礦I期晶體以五角十二面體，立方體為主，粒徑在0.03～0.05之間，銅含量中等；II期晶體以立方體及其聚晶和五角十二面體為主，粒徑在0.03～0.05之間，銅含量最高；III期晶體主要以八面體、五角十二面體、立方體及其聚晶為主，粒徑在0.004～0.07之間，銅含量偏高；Ⅳ期晶體復雜，晶體為全自形晶，不含銅。②在Ⅱ、Ⅲ階段，黃鐵礦的晶體形態主要是以聚形晶為主，銅含量最大。

（3）黃鐵礦的導電類型。國內外眾多研究者指出，隨著礦體埋深不同，黃鐵礦的導電類型隨之變化，下部多為N型導電（電子導電），上部多為P型導電（空穴導電），中部常常出現N、P混合型導電，所以可以利用黃鐵礦的導電類型來判斷礦床的前景。雖然黃鐵礦的導電類型與含銅量高低的關系還不太清晰，但P型導電的黃鐵礦含Au、As較多，含Co、Ni較多的黃鐵礦基本均為N型導電，而Ni、Co含量往往與銅成負相關。

4 塊狀黃鐵礦礦體中富銅礦分布規律

大型含銅黃鐵礦礦體中銅和鋅的品位不同。結果表明，晚期含銅、含鋅礦物流體活動與構造活動密切相關。

網狀脈狀含銅黃鐵礦分布于塊狀含銅黃鐵礦與塊狀含銅黃鐵礦之間，上壁硅化絹云母凝灰巖交代，形成脈狀浸染的含銅黃鐵礦帶，與圍巖呈逐漸過渡關系。

在1811m～1823m的水平剖面上，可以看到大量的銅脈。在垂直方向上，銅脈也連續存在，主要分布在塊狀礦體的上壁與細脈的浸染礦體之間，以分支或指狀的形式穿透塊狀礦體和浸染礦體。角礫巖常出現在地表蝕變帶，銅、鋅元素含量顯著增加。這說明兩個問題:①當塊狀黃鐵礦噴溢沉積成巖之后,地殼又有新的活動,使塊狀黃鐵礦礦體及圍巖重遭破碎；②由于構造變動含銅礦液又從深部上升,沿礦筒及其附近的破碎帶交代形成富礦帶。

5 次火山作用與富礦的聯系

亞火山作用對含銅黃鐵礦中銅的富集起著重要作用。礦體周圍石英鈉斑巖發育較好。一號石英石結節礦體的南面,有堤壩上墻的礦體中部和東部,中部礦體為巖管東側的礦體,石英鈉斑巖堤壩可以看到東礦體表面北,此外,還有隱藏的石英鈉斑巖巖石中間和西區礦體的北方。含角礫巖的石英角斑巖凝灰巖中細粒黃鐵礦的脈叢是由青山包火山噴發分化富集的晚期石英-角斑巖巖漿，沿火山口附近的裂隙帶遷移，侵入石英角斑巖熔巖中形成的。礦體實際上是在層控條件下熱液噴射坳陷中大量黃鐵礦體堆積而成的復雜礦床，受晚期構造破壞，沿構造帶被與次火山有關的含礦流體充填。從圖1中可以看出，在火山作用過程中，液分離活動通常為黃鐵礦液在前，因此塊狀黃鐵礦沿黃銅礦斷裂帶充滿交代作用。

6 礦體的成因分析

該區黃鐵礦的成因主要有以下幾種看法：同生沉積、火山熱液沉積、熱液交代、沉積變質熱液富集等。