新疆哈密市雙龍銅礦地質特征及礦床控礦因素

陳國棟，龐衛波

（新疆維吾爾自治區地質礦產勘查開發局第一地質大隊，新疆 吐魯番 838204）

1 區域地質簡述

本區主要出露有中元古界長城系、晚古生界石炭系地層。根據星星峽巖群的變質程度，巖石組合以及層位關系等，將星星峽巖群劃分為第一、第二兩個巖組；根據巖石組合下石炭統雅滿蘇組大致分為兩個巖性段；將上石炭統土古土布拉克組分為三個巖性段。

區內斷裂較為發育，東西向斷裂規模較大，北東向和北西向斷裂規模較小。其斷裂性質，東西向斷裂為逆沖斷裂，北東向斷裂表現為左行平移，北西向斷裂表現為右行平移。主要斷裂有阿其克庫都克深大斷裂[1]。

研究區巖漿侵入活動較強烈，侵入巖較發育，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。在構造上處于卡瓦布拉克地塊北緣和北天山溝弧系的結合部。侵入巖巖體主要呈巖基、巖株、巖枝狀產出。巖性方面以花崗巖類巖石分布最廣，中性巖和基性巖則不發育。根據侵入巖所處的大地構造部位、接觸關系以及相互穿插關系、巖石對比、變質變形特征，同位素年齡資料等，將研究區內的侵入巖劃分為青白口紀和石炭紀兩個時代。其中以石炭紀花崗巖最發育，出露最廣泛。全巖銣－鍶等時線年齡315Ma，侵入時代為中－晚石炭世。

2 研究區地質特征

研究區位于阿其克庫都克區域性大型推覆斷裂與雅滿蘇大型仰沖斷裂之間。

2.1 地層

根據1∶5萬區域地質測量成果，研究區出露地層為下石炭統雅滿蘇組第一巖性段地層。主要巖性有：碎裂蝕變凝灰巖、杏仁狀玄武巖、安山巖、火山角礫巖等。通過綜合分析、地層產狀、巖性組合特征將工作區內的雅滿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）雅滿蘇組第一巖性段第一層：分布在研究區東南部，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烈。出露巖層厚度286.6m。

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

（3）雅滿蘇組第一巖性段第三層：分布在研究區的東北角。出露較少，約占研究區總面積的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，局部綠簾石化強烈。巖石受動力作用影響，多發生片理化[2]。

（4）第四系：以全新統洪積物為主，主要分布在研究區東部，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，無分選性雜亂堆積。礫石成分大多與周圍基巖的巖性一致。

2.2 構造

研究區構造較為簡單，只有斷裂較為發育，與成礦有關的構造為雙龍斷裂。雙龍銅礦受斷裂控制比較明顯，該斷裂分布在研究區中部，向東向西皆延出研究區。走向135°～145°，向南傾斜，傾角80°～85°，礦體受其控制，斷裂南盤抬升，北盤下滑，具壓扭性質。在施工的ZK001、ZK801孔中可以清楚地看到構造角礫巖（壓碎角礫巖）斷層泥等斷層證據，且裂隙發育，巖石綠泥石、陽起石化、硅化、褐鐵礦化強烈。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

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

本區火山巖厚度約1600m，所見大部為爆發相凝灰巖及角礫凝灰巖等，少見溢流相火山巖。這可能是當時火山爆發指數較大所致。該旋回下部以噴溢相的中酸性熔巖（安山巖、英安巖）為主，其次是爆發相凝灰巖、角礫凝灰巖、火山角礫巖等；上部以爆發相凝灰巖及火山沉積相為主，夾中酸性、基性熔巖（安山巖、玄武玢巖）。構成酸性-中性-基性的噴發韻律。

3 礦床特征

雙龍銅礦產于早石炭紀百靈山巖體中的破碎蝕變石英閃長巖中。共圈定3個礦體，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。其產出特征明顯受斷裂控制。

表1 巖礦石化學全分析結果表

3.1 礦體特征

L1號銅礦體：礦體主要分布在TC11－TC12之間。礦體規模較大，主體分布在淺表部位，地表控制長度440m，中部含夾干，東部尖滅再現。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）。礦體形態較簡單，平面上呈斷續脈狀，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。厚度變化系數為86.02%，屬厚度穩定—較穩定的礦體。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，該區間的品位占總工程點的85%。

3.2 礦石質量

研究區已知的銅礦物種類有八種，既自然銅、輝銅礦、赤銅礦、黃銅礦、斑銅礦、黝銅礦、孔雀石、銅藍。以黃銅礦、自然銅為主，次為輝銅礦。銅礦物以他形晶形式產出，形態以粒狀－微粒狀、團塊狀集合體為主，少量的為細脈狀。在鉆孔巖芯中可見到粒度為0.5cm左右的大顆粒不規則狀自然銅。

經礦石全分析、化學分析，對主礦體礦石的化學成分作了系統的了解，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。巖礦石化學成分具有明顯的規律性變化,即：圍巖→銅礦體SiO2、Al2O3、CaO和MnO含量逐漸降低，Fe2O3、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礦化期。

4.1 熱液期：有三個礦化階段

4.1.1 石英－陽起石階段

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、陽起石以及少量鉀長石、斜長石。金屬礦物呈星點浸染狀賦存于構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的主體巖石－破碎蝕變巖，基本形成有益礦產，為后期多次疊加富集成礦提供了有利的場所。

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、褐鐵礦及少量赤鐵礦，同時有石膏細脈充填，這類礦物在研究區出現較少。

礦物共生組合：根據礦物形成的先后，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、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

研究區地處塔里木板塊北緣活動帶的覺羅塔格晚古生代島弧帶。研究區南、北兩側分別有阿其克庫都克及雅滿蘇兩大斷裂通過，而且斷裂多次活動，伴之的次級構造斷裂也十分發育，這些次級斷裂破碎帶在大斷裂及巖體附近成群出現，而且多次開閉復合，活動明顯，從而構成十分有利的容礦場所。

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

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