新疆哈密市雙龍銅礦地質(zhì)特征及礦床控礦因素

陳國(guó)棟，龐衛(wèi)波

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)大隊(duì)，新疆 吐魯番 838204）

1 區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)述

本區(qū)主要出露有中元古界長(zhǎng)城系、晚古生界石炭系地層。根據(jù)星星峽巖群的變質(zhì)程度，巖石組合以及層位關(guān)系等，將星星峽巖群劃分為第一、第二兩個(gè)巖組；根據(jù)巖石組合下石炭統(tǒng)雅滿(mǎn)蘇組大致分為兩個(gè)巖性段；將上石炭統(tǒng)土古土布拉克組分為三個(gè)巖性段。

區(qū)內(nèi)斷裂較為發(fā)育，東西向斷裂規(guī)模較大，北東向和北西向斷裂規(guī)模較小。其斷裂性質(zhì)，東西向斷裂為逆沖斷裂，北東向斷裂表現(xiàn)為左行平移，北西向斷裂表現(xiàn)為右行平移。主要斷裂有阿其克庫(kù)都克深大斷裂[1]。

研究區(qū)巖漿侵入活動(dòng)較強(qiáng)烈，侵入巖較發(fā)育，分布廣泛。大部分屬于百靈山巖體。主要分布在北部和中部，呈近東西向展布。在構(gòu)造上處于卡瓦布拉克地塊北緣和北天山溝弧系的結(jié)合部。侵入巖巖體主要呈巖基、巖株、巖枝狀產(chǎn)出。巖性方面以花崗巖類(lèi)巖石分布最廣，中性巖和基性巖則不發(fā)育。根據(jù)侵入巖所處的大地構(gòu)造部位、接觸關(guān)系以及相互穿插關(guān)系、巖石對(duì)比、變質(zhì)變形特征，同位素年齡資料等，將研究區(qū)內(nèi)的侵入巖劃分為青白口紀(jì)和石炭紀(jì)兩個(gè)時(shí)代。其中以石炭紀(jì)花崗巖最發(fā)育，出露最廣泛。全巖銣－鍶等時(shí)線年齡315Ma，侵入時(shí)代為中－晚石炭世。

2 研究區(qū)地質(zhì)特征

研究區(qū)位于阿其克庫(kù)都克區(qū)域性大型推覆斷裂與雅滿(mǎn)蘇大型仰沖斷裂之間。

2.1 地層

根據(jù)1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)測(cè)量成果，研究區(qū)出露地層為下石炭統(tǒng)雅滿(mǎn)蘇組第一巖性段地層。主要巖性有：碎裂蝕變凝灰?guī)r、杏仁狀玄武巖、安山巖、火山角礫巖等。通過(guò)綜合分析、地層產(chǎn)狀、巖性組合特征將工作區(qū)內(nèi)的雅滿(mǎn)蘇組第一巖性段由南至北、由老到新劃分為三層。層與層之間呈整合接觸。

（1）雅滿(mǎn)蘇組第一巖性段第一層：分布在研究區(qū)東南部，約占8%，呈近東西向展布，出露巖性較為單一，主要由灰褐色片理化杏仁狀安山巖夾玄武巖組成。傾向220°～240°，傾角42°左右。巖石綠泥石化普遍強(qiáng)烈。出露巖層厚度286.6m。

（2）雅滿(mǎn)蘇組第一巖性段第二層：分布在研究區(qū)中部，約占30%，東西向展布，延伸區(qū)外。主要巖性為深灰綠色蝕變角礫凝灰?guī)r、安山質(zhì)流紋質(zhì)角礫凝灰?guī)r等。傾向210°～220°，傾角42°～60°左右。巖石綠泥石化、絹云母化、電氣石化、褐鐵礦化等普遍強(qiáng)烈。巖層厚度1317.7m。

（3）雅滿(mǎn)蘇組第一巖性段第三層：分布在研究區(qū)的東北角。出露較少，約占研究區(qū)總面積的3%，主要巖性為深灰色杏仁狀玄武巖。走向100°～280°，傾角40°～52°。出露厚度約300m。綠泥石化比較普遍，局部綠簾石化強(qiáng)烈。巖石受動(dòng)力作用影響，多發(fā)生片理化[2]。

（4）第四系：以全新統(tǒng)洪積物為主，主要分布在研究區(qū)東部，由春季的雪水融化或夏季的暴雨匯集的洪水沖刷搬運(yùn)堆積而成，厚度1m～5m不等。由松散的砂、礫石組成。磨圓度較差，大多呈棱角狀或尖棱角狀，無(wú)分選性雜亂堆積。礫石成分大多與周?chē)鶐r的巖性一致。

2.2 構(gòu)造

研究區(qū)構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，只有斷裂較為發(fā)育，與成礦有關(guān)的構(gòu)造為雙龍斷裂。雙龍銅礦受斷裂控制比較明顯，該斷裂分布在研究區(qū)中部，向東向西皆延出研究區(qū)。走向135°～145°，向南傾斜，傾角80°～85°，礦體受其控制，斷裂南盤(pán)抬升，北盤(pán)下滑，具壓扭性質(zhì)。在施工的ZK001、ZK801孔中可以清楚地看到構(gòu)造角礫巖（壓碎角礫巖）斷層泥等斷層證據(jù)，且裂隙發(fā)育，巖石綠泥石、陽(yáng)起石化、硅化、褐鐵礦化強(qiáng)烈。黃鐵礦、黃銅礦、自然銅等金屬礦物多沿破碎裂隙充填，富集成礦[3]。

2.3 巖漿巖

研究區(qū)侵入巖極為發(fā)育。出露面積約12.0Km2，占研究區(qū)面積的55.0%。主要分布在中北部，為百靈山巖體的一部分。主要巖石類(lèi)型有石英閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖等，巖體侵入時(shí)代為中－晚石炭世。成因類(lèi)型為I型。研究區(qū)火山巖不甚發(fā)育，僅在南部少量分布，分布面積約6.5Km2。火山巖巖石類(lèi)型主要有安山巖、杏仁狀玄武巖、角閃凝灰?guī)r、角礫凝灰?guī)r等。

本區(qū)火山巖厚度約1600m，所見(jiàn)大部為爆發(fā)相凝灰?guī)r及角礫凝灰?guī)r等，少見(jiàn)溢流相火山巖。這可能是當(dāng)時(shí)火山爆發(fā)指數(shù)較大所致。該旋回下部以噴溢相的中酸性熔巖（安山巖、英安巖）為主，其次是爆發(fā)相凝灰?guī)r、角礫凝灰?guī)r、火山角礫巖等；上部以爆發(fā)相凝灰?guī)r及火山沉積相為主，夾中酸性、基性熔巖（安山巖、玄武玢巖）。構(gòu)成酸性-中性-基性的噴發(fā)韻律。

3 礦床特征

雙龍銅礦產(chǎn)于早石炭紀(jì)百靈山巖體中的破碎蝕變石英閃長(zhǎng)巖中。共圈定3個(gè)礦體，其中L1為最大的礦體。礦體間走向大致相同,總體呈94°～105°方向展布，礦體總體傾向南西，陡傾，傾角一般在80°～85°之間。其產(chǎn)出特征明顯受斷裂控制。

表1 巖礦石化學(xué)全分析結(jié)果表

3.1 礦體特征

L1號(hào)銅礦體：礦體主要分布在TC11－TC12之間。礦體規(guī)模較大，主體分布在淺表部位，地表控制長(zhǎng)度440m，中部含夾干，東部尖滅再現(xiàn)。礦體由0、8兩條勘探線控制深部，延深甚淺，控制最大斜深200m（0線）。礦體形態(tài)較簡(jiǎn)單，平面上呈斷續(xù)脈狀，剖面上呈上寬下窄的楔形。礦體走向127°～307°，傾向205°，傾角在80°～85°之間，平均85°。礦體單工程最大厚度為11.00m，最小厚度為1.10m，平均厚為4.13m，沿走向東部厚度較大（8線），垂向上地表厚度較大，沿傾向很快變薄尖滅。厚度變化系數(shù)為86.02%，屬厚度穩(wěn)定—較穩(wěn)定的礦體。礦體單工程最高銅品位4.40%，最低品位0.23%，平均1.52%，一般在5.43%～0.46%之間，該區(qū)間的品位占總工程點(diǎn)的85%。

3.2 礦石質(zhì)量

研究區(qū)已知的銅礦物種類(lèi)有八種，既自然銅、輝銅礦、赤銅礦、黃銅礦、斑銅礦、黝銅礦、孔雀石、銅藍(lán)。以黃銅礦、自然銅為主，次為輝銅礦。銅礦物以他形晶形式產(chǎn)出，形態(tài)以粒狀－微粒狀、團(tuán)塊狀集合體為主，少量的為細(xì)脈狀。在鉆孔巖芯中可見(jiàn)到粒度為0.5cm左右的大顆粒不規(guī)則狀自然銅。

經(jīng)礦石全分析、化學(xué)分析，對(duì)主礦體礦石的化學(xué)成分作了系統(tǒng)的了解，礦石的主要有益組份為銅，并伴生金、銀、鈷，分布不均。礦體銅平均品位1.45×10-2。金、銀、鈷主要賦存于黃鐵礦中。巖礦石化學(xué)成分具有明顯的規(guī)律性變化,即：圍巖→銅礦體SiO2、Al2O3、CaO和MnO含量逐漸降低，F(xiàn)e2O3、SO3顯著增高。

圖1 圍巖和礦體中部分主元素含量變化圖

4 成礦期及成礦階段

礦床分為熱液期和表生期二個(gè)礦化期。

4.1 熱液期：有三個(gè)礦化階段

4.1.1 石英－陽(yáng)起石階段

在高溫高壓條件下，形成一套高溫礦物組合，典型礦物有石英、陽(yáng)起石以及少量鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石。金屬礦物呈星點(diǎn)浸染狀賦存于構(gòu)造角礫巖的石英顆粒間或其晶洞中，富集成礦。

4.1.2 綠簾石－綠泥石－黃鐵礦階段

該階段以綠簾石、綠泥石、黃鐵礦等礦物沿破碎蝕變巖裂隙充填或沿其邊部交代為特征，除以上礦物外，還有方解石和少量的黑云母。

該成礦期形成了研究區(qū)的主體巖石－破碎蝕變巖，基本形成有益礦產(chǎn)，為后期多次疊加富集成礦提供了有利的場(chǎng)所。

4.1.3 自然銅-黃銅礦多金屬礦階段

該階段是銅的重要成礦階段，礦物組合為：黃銅礦、自然銅、赤銅礦、磁鐵礦、針鐵礦、石英、綠泥石等。形成一系列中低溫的礦物組合。

4.2 表生期

表現(xiàn)在地表及淺表處，由于氧化淋濾作用，使部分早期形成的礦物發(fā)生氧化分解形成次生礦物。典型礦物有孔雀石、輝銅礦、斑銅礦、銅藍(lán)、褐鐵礦及少量赤鐵礦，同時(shí)有石膏細(xì)脈充填，這類(lèi)礦物在研究區(qū)出現(xiàn)較少。

礦物共生組合：根據(jù)礦物形成的先后，礦物共生組合有以下三種形式。

（1）金屬氧化物組合：磁鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦高中溫礦物。

（2）金屬硫化物－自然礦物組合：自然銅、黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦等中低溫礦物。

（3）次生礦物組合：孔雀石、輝銅礦、斑銅礦、銅藍(lán)、褐鐵礦等礦物。

（4）Cu、Ag、Au、Fe、Co等組成Cu多金屬元素組合。

5 礦床控礦因素

研究區(qū)地處塔里木板塊北緣活動(dòng)帶的覺(jué)羅塔格晚古生代島弧帶。研究區(qū)南、北兩側(cè)分別有阿其克庫(kù)都克及雅滿(mǎn)蘇兩大斷裂通過(guò)，而且斷裂多次活動(dòng)，伴之的次級(jí)構(gòu)造斷裂也十分發(fā)育，這些次級(jí)斷裂破碎帶在大斷裂及巖體附近成群出現(xiàn)，而且多次開(kāi)閉復(fù)合，活動(dòng)明顯，從而構(gòu)成十分有利的容礦場(chǎng)所。

隨斷裂活動(dòng)，多期次的中酸性巖體侵入，攜帶較豐富的成礦物質(zhì)，同時(shí)萃取地層中的有用組分，使之活化、遷移。同時(shí)巖體的侵入，使圍繞巖體的含鈣質(zhì)巖石普遍形成了構(gòu)造角礫巖或碎裂化巖石，這些含鈣質(zhì)巖石對(duì)后期成礦物質(zhì)的活化、遷移以及富集起到了極大的促進(jìn)作用。

次一級(jí)的斷裂破碎帶不僅為礦液的聚集提供了活動(dòng)和就位空間，斷裂與巖漿活動(dòng)配合而誘導(dǎo)的多次熱液作用，又為本區(qū)多期次（階段）礦床的形成提供了充足的熱源。