白山堂銅礦一礦帶地質特征及成因淺析

達 瑞，任 錫，張 晶

（甘肅省地質礦產勘查開發局第四地質礦產勘查院，甘肅 酒泉 735000）

1 概述

甘肅北山是重要的銅、鉛、鋅、金成礦帶，白山堂銅礦是其中重要的礦床之一。自1959 年祁連山地質隊發現礦床至今，白山堂銅礦經歷了多輪的勘查找礦工作，勘查和研究程度最高的都是一礦帶，同時一礦帶也集中了礦區絕大多數的礦石量和礦體。一礦帶經過了多年的勘查、開采、研究，其成因始終爭論不清，主要有斑巖型和巖漿期后次生石英巖型中溫熱液交代礦床兩說，但都與礦體上部的次火山巖巖墻有著密不可分的關系，而次火山巖巖墻又與NNE 向斷裂F1 密切相關，因此研究NNE 向斷裂與次火山巖巖墻為下一步找礦工作有一定的指導意義。

2 區域地質特征

2.1 地層

礦區區域地層區劃隸屬北山地層大區，馬鬃山地層區。地層總呈近東西向，與區域構造線方向基本一致。出露地層為：古元古界—太古宇敦煌巖群，長城系古硐井群，薊縣系平頭山組，志留系公婆泉群，石炭系紅柳園組、甘泉組、二疊系雙堡塘組，白堊系赤金堡組、新民堡群，新近系苦泉組，第四系上更新統、全新統。

2.2 巖漿巖

區內侵入巖發育，巖體規模不一，巖石類型較多，多呈北西向帶狀分布，與區域構造線方向一致。區內火山巖總體在區域上受近NWW 向構造控制，呈帶狀分布，主要發育于長城紀古硐井群、石炭系紅柳園組、石炭系甘泉組等地層中。白山堂銅礦附近出露酸性火山巖及次火山巖，巖性主要為流紋巖、流紋斑巖等，與銅礦床形成直接有關。

2.3 構造

礦區地處塔里木陸塊區，敦煌陸塊，柳園裂谷東部。受多期次構造作用和巖漿活動，區域褶皺、斷裂構造發育。主題褶皺為王許黑山復背斜，白山堂復背斜。白山堂復背斜，由五道明水向斜、野馬井東背斜、五道明水一堿泉子構造巖漿帶、白山堂背斜、長銅山一石板泉斷陷和四道紅山向斜組成。

區域內斷裂構造非常發育，依據其展布方向可分為北西西向、北北東向。北西西向斷裂屬區域構造，對本區巖漿活動和內生礦產的分布起控制作用；北北東向斷裂為次級斷裂，白山堂銅礦床的形成與之有關，石板泉以北的張裂多被后期脈巖所充填。

3 礦區地質及礦體特征

3.1 地層

礦區內出露地層由老到新主要為長城系古硐井群、石炭系紅柳園組、白堊系赤金堡組及第四系。

長城系古硐井群主要出露于礦區中西部，為一套淺海相碎屑巖變質而成的淺變質片巖；白堊系赤金堡組出露于礦區中東部，主要為沉積砂礫巖、頁巖；第四系出露于礦區東南角，為沖積—洪積和湖積成因的礫石、松散砂礫及砂土層。

3.2 巖漿巖

礦區巖漿活動頻繁，侵入巖、火山巖均較發育，均以中酸性為主。

侵入巖主要為出露于南部的二長花崗巖以及在礦區零星出露的花崗斑巖脈、鈉質花崗巖脈、斜長花崗斑巖脈、石英脈、閃長巖脈。

火山巖及次火山巖主要為流紋巖、流紋斑巖、流紋質熔結凝灰巖和流紋質火山角礫巖，與銅礦床形成直接有關，其分布主要受NNE 向斷裂F1 控制。

3.3 構造

礦區位于俞井子一丁字路口石炭紀裂陷海槽褶皺帶，為王許山黑山倒轉復背斜南翼。NNE 向斷裂F1 是礦區主要的斷裂構造、為區域性斷裂的次級斷裂，產狀與礦體產狀基本一致，位于礦體或含礦層次生石英巖下盤，屬于控礦構造。

3.4 圍巖蝕變

礦床圍巖蝕變廣泛發育，主要有：黃鐵礦化、硅化、矽卡巖化、次生石英巖化、鉀化、青盤巖化，并在次生石英巖之上，疊加金屬硫化物礦化。蝕變分帶：由礦體向外分為：次生石英巖帶、綠泥絹云石英片巖帶（常有Cu、Pb、Zn 礦化，局部形成工業礦體)、黃鐵礦化娟云石英片巖帶(最外帶）（如圖1 所示）。

圖1 白山堂銅礦一礦帶地質簡圖

3.5 礦體特征

白山堂銅礦一礦帶，礦體形態復雜，成群分布。經2016 年補充勘探，一礦帶共圈定礦體118 條，其中銅礦體72 條、銅鉛礦體5 條、鉛礦體39 條、鉛鋅礦體1 條、鋅礦體1 條。礦體多賦存于流紋巖巖墻下部的次生石英巖中，下盤巖性一般為黃鐵礦化絹云石英片巖、綠泥石英片巖，部分礦體賦存于流紋巖巖墻中或流紋巖上部的絹云石英片巖中。Cu1-2 號礦體為一礦帶最大的銅礦體，分布于3～14 線之間，3線向北趨于尖滅，在14 線南被印支期花崗巖截斷，礦體長約1125m，傾斜長710m，礦體傾向110°，傾角20°～70°，一般為50°左右，單工程礦體厚度0.34m～22.71m，平均厚度5.64m，礦體厚度變化系數為81.17%；單工程礦體品位0.30%～7.03%，平均品位0.92%，礦體品位變化系數為79.54%。礦體沿走向和傾向呈舒緩波狀的脈狀或透鏡狀，局部有彭縮現象，6、8、10 線見無礦“天窗”。1150 中段13 線穿脈中礦體底部被搓碎形成構造角礫巖，說明F1 斷層在成礦后再次活化運動，對礦體有一定的破壞作用。F12 為一與礦體斜交的斷層,在10～11 線間由于F12 的錯動，使得礦體不連續，向北西向傾斜，對礦體影響不大。F13 對礦體破壞較明顯，在12～13 線明顯可見，在1250m 水平、1200m水平以及1150m 水平將礦體Cu1-2 錯斷，斷層上盤礦體推向NE，下盤礦體推向SW，視斷距約10～18m，隨深度增加，斷距逐漸變大，在1150m 水平面，斷距達46m 左右。

4 礦床成因

4.1 控礦因素

1）構造控礦。區域次級斷裂北北東向斷裂形成過程中形成F1 斷裂，為巖漿上涌提供了通道，并控制了次火山巖巖墻的空間展布。巖漿沿F1 斷裂上涌形成次火山巖巖墻，凝固后在上部形成蓋層為后期成礦提供了封閉成礦空間，阻擋了后期熱液擴散。少量含礦熱液延裂隙擴散至巖墻和弱蝕變帶C1、C2中，分別在流紋巖及弱蝕變帶片巖中形成了礦體，因此僅少量礦體賦存于流紋巖中或者巖墻之上的片巖中(如圖2 所示)。

2）容礦構造。流紋巖巖墻與下部片巖之間的構造薄弱帶為含礦的硅質熱液活動提供了通道和容納空間。在巖墻的阻擋下，含礦的硅質熱液交代巖墻下部的片巖形成了寬厚的含礦且富含石英且次生石英巖帶，由于流紋巖的遮擋作用，次生石英巖整體分布于巖墻的下部且絕大多數的礦體也分布于此。

圖2 白山堂銅礦一礦7 勘探線剖面圖

4.2 成因淺析

14 線以及13 線下部礦體被石板泉二長花崗巖所截斷，說明礦區南部石板泉二長花崗巖對礦體有破壞作用，巖體晚于礦體形成時期，一礦帶成礦與該巖體關系不大。礦（化）體絕大多數分布于次生石英巖帶C3 中，而分布于流紋巖及弱蝕變帶C1、C2中的礦體均與沿巖石裂隙分布的硅質細脈有關(如圖3 所示)，說明含礦硅質熱液活動時流紋巖巖墻的已冷卻成型，礦體為巖漿期后含礦熱液充填或充填交代的產物且含礦熱液非源自于次火山巖冷凝結晶過程中揮發性組分蒸餾、氣化的產物。閆巧娟通過研究白山堂銅礦中黃鐵礦的主量、微量元素特征，認為其屬于熱液成因，屬與火山作用有關的中低溫熱液型黃鐵礦[4]。綜上所述，F1 斷裂控制了流紋巖巖墻的空間分布，巖墻阻擋了含礦熱液擴散使絕大多數礦體分布于流紋巖下部的次生石英巖中，而作為主要含礦層位的次生石英巖帶控制了礦體的空間分布，且流紋巖以及片巖中的礦（化）體均與沿巖石裂隙充填的硅質細脈有關，結合黃鐵礦中主、微量元素的特征，礦床成因應屬受構造控制的巖漿期后中低溫熱液型礦床。

圖3 流紋巖中沿裂隙分布的硅質細脈及黃銅礦

5 結論

1）NNE 向斷裂為次火山巖活動及后期熱液活動提供了空間，次火山巖巖墻所形成的封閉空間是重要的容礦構造，因此NNE 向斷裂和其中的次火山巖巖墻是重要的找礦標志。

2）次生石英巖帶內集中了礦區絕大多數的礦體，而分布于流紋巖及片巖中的礦體均與沿巖石裂隙分布的含礦硅質細脈有關，因此硅化是與成礦最為緊密的蝕變。

3）南部石板泉二長花崗巖巖體對礦體有一定的破壞作用，因此13 線及14 線以南找礦潛力不大。

4）絕大多數礦體分布于次火山巖巖墻之下，且流紋巖以及片巖中的礦（化）體均與沿巖石裂隙充填的硅質細脈有關，結合同位素測年成礦時期晚于巖墻形成時期，礦床成因應屬受構造控制的次火山期后中低溫熱液型礦床。