甘肅省銅砷礦床成礦地質條件分析及成礦規律

趙 蕾

（中國建筑材料工業地質勘查中心甘肅總隊，甘肅 天水 741000）

1 含礦圍巖條件

本區銅砷礦床含礦圍巖包括地層和巖體兩部分。

由該區東部向西，依次分布著上泥盆-下石炭統、下二疊統及下三疊統地層，巖性為砂巖、板巖夾石灰巖等，屬淺-濱海相沉積。近接觸帶地層，普遍角巖化、矽卡巖化。據以往資料判斷，該區地層內由于其巖性組合有利于接觸交代作用地發育；局部地層內含銅砷豐度很高為成礦提供了必要的礦質來源[1]。據沉積巖中銅砷元素平均含量統計，砷含量在砂巖中1ppm、頁巖中13ppm、碳酸鹽巖中1ppm，砷含量在硫化物相10ppm，金屬相9ppm～12ppm。該區部分地層巖性經測定，銅砷含量高出該類巖石平均含量的數十至100余倍。例如，夏河縣年木耳地區砂巖、板巖內As豐度達100ppm～150ppm，高于該類巖石平均含量的100倍；并且Cu、Pb、Zn、Sh、W、Au、Ag的豐度普遍較高。因此，為銅砷及其他金屬成礦作用提供了良好的地球化學條件和圍巖條件。

由各類巖體構成銅砷礦化圍巖的情形，亦有與地層圍巖相似的特點。主要表現在以下幾方面：該區主要成礦巖體含Cu、As的豐度很高，是平均含量的65倍～165倍。由于巖體中Cu、As及其他成礦元素含量高，這就為各種類型銅砷礦床形成創造并奠定了物質基礎。該區內一般的斑巖型（包括隱爆角礫巖筒型）銅砷礦床即形成于中酸性侵入體和淺成侵入體內：龍得崗為石英閃長巖；阿芒沙吉為石英閃長巖及花崗閃長斑巖；尼克江為各類玢（斑）巖及蝕變閃長巖，由此可以認為成礦母巖含銅、砷等成礦元索高是形成區內斑巖型銅砷礦床的最重要的因素之一。其次由于該區巖體中Cu、As及其他成礦元素豐度高，在巖漿期后熱液及交代作用過程中，能將Cu、As等元素從侵入體內帶出，產生再分配，使之在巖體與地層接觸帶沉淀、富集、形成矽卡巖型、矽卡巖～熱液型、熱液型銅砷礦化。接觸帶、外接觸帶圍巖及其內接觸帶捕虜體中。其中，矽卡巖型銅砷礦化集中于德烏魯巖體周圍，向兩側礦化減弱，形成兩個中型銅砷礦[2]。除毒砂外，尚伴隨磁鐵礦、黃銅礦、斑銅礦等礦化。銅砷礦體多產在以透輝石為主的矽卡巖帶中。這個類型礦化的圍巖在不少礦區以不純灰巖、砂質灰巖居多，其地球化學性質活潑，易于交代成礦。熱液型銅砷礦床產出的圍巖種類繁多，總的以各時代砂巖、板巖、灰巖及其蝕變巖石居多，巖體里雖有所見及，但數量較少。礦（化）體以毒砂石英脈、含毒砂電氣石石英脈、含毒砂金屬硫化物石英脈及毒砂黃鐵礦脈幾種形式出現。

眾所周知，含礦圍巖乃是礦液活動、沉淀的場所，成礦的所謂三要素與其密切相關。該區圍巖由砂板巖與不純灰巖相間組合的特點，在一定情況下有利于交代作用進行；另一情況下則因有頁巖作隔擋層而不致使礦質溶液逸散。因此總體上對礦化形成是有利的。

2 巖漿活動條件

中生代中期巖漿活動是形成該區銅砷等礦化的主導因素，且以巖石為中酸性成分和多期活動為其特點。

據統計，與成礦關系最密切的巖體為花崗閃長巖（11處）、石英閃長巖（8處），其次為二長花崗巖、花崗閃長斑巖、花崗斑巖和閃長巖。

以往工作中多將石英閃長巖、二長花崗巖及花崗閃長巖時代歸于印支期，次英安巖（龍得崗）和花崗閃長斑巖（阿芒沙吉）等時代歸于燕山早期。現據《甘肅省地質志》意見，均將其對比為燕山早期，即相當中生代中期。從相互侵位次序對比，主要成礦巖體屬成生較晚的時期。如龍得崗次英安巖及阿芒沙吉花崗閃長斑巖等。

各主要成礦巖體的礦質賦存及蝕交特征等可簡要概括為：龍得崗賦礦次英安巖等，成礦元素Cu、Pb、Sn、Ag豐度很高，其中以Cu、As元素豐度最高，最高可達400ppm，高于平均值200余倍，為巖漿后期熱液活動提供了豐富的礦源，即為成礦母巖。其隱爆角礫巖筒具有分帶性，隱爆角礫巖不但Cu、As、Pb、Ag等成礦元索特別高外，而且Na2O和K2O亦高，尤其K2O明顯高于成礦母巖，這充分說明了隱爆角礫巖中的銅、砷成礦作用是由鉀交代的鉀長石化、石英絹云母化等圍巖蝕變，致使巖體中的Cu、As、Ag、Pb、Sn活化富集，穩爆角礫巖中的礦化富集與鉀長石化呈正相關關系。

阿芒沙吉礦化花崗閃長斑巖具明顯的面型蝕變特征。除青盤巖化帶外，斑巖各蝕變帶硅、堿質含量適量偏高，礦化劑亦相應亦較高。巖體里鉀化帶的氧化系數（Fe2O3/FeO）為5.29，屬氧化程度很強的相當開放的條件；鉀化與硅化-絹云母化疊加地帶氧化系數較低為0.39，屬氧化程度不高的半開放條件；硅化-絹云母化至青盤巖化帶的氧化系數很低為0.06～0.14，說明蝕變環境屬于相對封閉的還原條件。該巖體中H2O+普遍高，說明整個蝕變過程中水熱作用很強，對礦化物質密集運移起著重要作用。As在花崗斑巖中豐度達1070ppm，相當該類礦體平均含量500倍；花崗閃長巖豐度達540pprn，相當于平均含量250倍；Cu、Pb、Ag等元素在花崗閃長巖、花崗斑巖中相對較高，其余巖石中則較低，前者約是后者的l倍左右。主要賦礦巖石中的礦質，除來源于巖漿自身外，估計受后期熱液蝕變因素富集。

與上述情況相類似的一些特點（如礦化元索的富集等），于該區其余產地里亦多見及。例如卡加沙格石英閃長巖等，一般含砷100ppm～300ppm，高達1000ppm，銅l00ppm～300ppm，鈷10ppm～30ppm，部分達70ppm。

3 構造控制條件

此成礦區處于秦嶺緯向體系與祁呂系前弧西翼的復合地帶，其Ⅲ級構造屬美武新寺～大草灘復背斜帶西段，背斜帶由美武新寺向西，至夏河縣甘加漸趨傾沒。斷裂多發育在復背斜帶兩側，延伸長度數十～百余公里不等，一般傾角50°～70°，屬壓或壓扭性，具多期活動特征。總的構造線作北西向及北西西向，西段受北西向及北東向構造影響和改造。其成生定型時代約在晚古生代～中生代早期。上述構造乃控制此區巖漿及礦化活動的基礎。

有資料據衛片目視解釋，認為在雙明西～合作一帶見有少許環形構造、火山構造及幾組方向的斷裂構造（北東向、北西向和北西西向），且在甘加盆地兩側，分布特征有些差異，現均已證實有隱爆角礫巖筒（龍得崗）和爆發角礫巖等。

分析該區構造情況尚不難看出，與銅砷等礦產有關的一些巖體，除受兩個體系（如前述）復活控制外，尚有區域上呈北西向展布、分段集中的特點，個別巖體（如德烏魯、阿姨山）則受兩組方向斷裂制約。

4 成礦物質來源及成礦溫度

根據部分硫同位素結果，其重硫（δS34）分布散離度小于10。該地年木耳區龍得崗、阿芒沙吉等斑巖型銅砷礦，δS34在-5‰附近呈塔形分布，在正值+0.7‰～+6‰區間較為分散。說明硫源接近于隕石硫，但有較為明顯的混合作用，即有混合硫參加。此區熱液型、接觸交代型礦δS34變化具同樣特點。根據熱液礦床元素分帶模式（邵躍1975），本區毒砂形成于中～高溫階段（即200℃～350℃）；個別礦區有高溫～氣化階段的礦物，如龍得崗（375℃）、阿芒沙吉（310℃～360℃）。且斑巖型毒砂生成溫度高于矽卡巖型和熱液型。

（1）成礦時代。甘肅省銅砷礦床產出的地層時代較多，主要有薊縣紀、奧陶紀、志留紀、石炭紀、二疊紀和三疊紀。最重要的成礦時期以侏羅紀為主。在不同的成礦時代中，甘肅省的銅砷礦床形成的數量是不同的（表1），其中薊縣紀成型礦床1處（小型）；志留紀成型礦床1處（屬中型）；二疊紀成型礦床1處（屬中型）；三疊紀成型礦床2處（屬中型、小型）；侏羅紀成型礦床7處（中型3處、小型4處）。

表1 甘肅銅砷礦床按時代統計排序表

對礦床進行概略綜合對比分析，最重要的成礦時期以侏羅紀為主，占57.41%，次為三疊紀，占16.67%，志留紀、二疊紀，分別占9.26%，而薊縣紀僅占7.41%。侏羅紀查明資源儲量占甘肅總儲量的50.27%。

（2）空間分布。從甘肅Ⅲ級大地構造單元位置上看，甘肅省銅砷礦床主要分布于中秦嶺裂陷大陸邊緣（4處）、南秦嶺裂陷大陸邊緣（4處）、次為敦煌地塊（1處）、北祁連弧盆系（2處）、中祁連巖漿弧（1處）5個單元，其他構造單元未發現銅砷礦產地。從礦床類型看，薊縣紀、志留紀（Pt2、Pz1）礦床類型為淺成中-低溫熱液型，分布于中祁連巖漿弧、北祁連弧盆系、南秦嶺裂陷大陸邊緣。二疊紀（Pz2）為接觸交代型（矽卡巖型），分布于敦煌地塊。三疊紀（Mz）為淺成中-低溫熱液型，分布于中秦嶺裂陷大陸邊緣。侏羅紀（Mz）為斑巖型、淺成中-低溫熱液型、接觸交代型（矽卡巖型）三種，分布于中秦嶺裂陷大陸邊緣、南秦嶺裂陷大陸邊緣。

從IV級礦帶看，甘肅省境內包含了43個IV級礦帶，其中有6個成礦帶有銅砷礦顯示，其各成礦帶銅砷礦的分布數量不同，其中Ⅳ-28③夏河-兩當金-銻-汞-銀-鉛-鋅-銅-鐵-鉬-鎢-錫-鐵成礦亞帶（Mz）、Ⅳ-28④碌曲-舟曲-廣金壩金-鐵-錳-銅-銻-汞-砷-硒-磷-硫鐵礦成礦亞帶（Mz；Cz）的查明資源儲量及探獲資源儲量均位居一、二，探獲資源儲量的排序說明具有巨大的資源潛力。