甘肅省瓜州縣輝銅山銅金砷礦床類型及成礦模式

王 鵬

（中國建筑材料工業地質勘查中心甘肅總隊，甘肅 天水 741000）

瓜州縣輝銅山銅金砷礦床位于瓜州縣城317°方向，直距73km，蘭新鐵路柳園站南88°西22.5km，國道312線從礦區東側通過，交通便利。

1956年，甘肅省地質局祁連山地質隊發現輝銅山銅礦。1956年6月-1957年12月，甘肅省地質局紅柳園地質隊對輝銅山銅礦進行詳查－勘探，提交了《輝銅山礦區地質報告》；1965年，新疆有色冶金局地質勘探公司703地質隊作了補充勘探，并在礦區外圍開展普查，西北冶金地質勘探公司七〇三隊于1971年，提交了《甘肅省安西縣輝銅山地區地質普查與勘探總結報告》。1978-1979年，白銀有色冶金公司地質隊又作了補充勘探。2007年，甘肅省地質礦產勘查開發局第四地質礦產勘查院在西礦區開展了資源儲量核實工作，提交了《甘肅省瓜州縣輝銅山銅礦西礦區資源儲量核實報告》。

1957年紅柳園地質隊勘探完畢后，1958年白銀有色金屬公司組織開采，1986年后由瓜州縣柳園輝銅山有限責任公司開采。礦石采出后在礦區內進行選礦，將礦石磨至-200目時回收率可達90%，采礦回收率為85%。該礦從1971年開拓探采，至1992年底閉坑，歷時21年，總計開出礦石量約173萬噸，損失礦石量30.5萬噸，合計動用礦石量約203.5萬噸。

1 區域地質特征

礦區位于敦煌地塊，北山南帶西段，輝銅山—柳園褶斷帶。區域地層均呈近東西向帶狀展布，主要有奧陶系花牛山群（Ohn）大理巖和云母石英片巖等及第四系全新統（Qh）沖洪積層。區域上地質構造復雜，褶皺、斷裂構造發育，斷裂構造尤為發育，呈北北西向展布的壓性沖斷裂、擠壓破碎帶和褶皺等壓性結構面疊加于東西向構造之上，而且區內變形變質作用強烈[1]。形成構造變形主要以早期中下構造層次構造變形為主，疊加后期脆性變形。

礦區大地構造地處柳園裂谷（Ⅱ-2-9-1），位于方山口-鷹嘴紅山鐵-金-銅-鎳-鎢-釩-鈾-磷成礦亞帶(Pz2；Mz)（Ⅳ-15①）。

2 礦區地質特征

礦區地層呈軸向310°向斜構造，兩翼傾角60°～80°。礦區地層主要出露的是奧陶系花牛山群的片巖、大理巖及石英巖、角巖等和第四系全新統。奧陶系花牛山群（Ohn）為礦區主要出露地層，地層走向330°～340°，傾向南西，傾角近于直立[2]。主要巖性有：大理巖、石英巖、斜長角閃片巖，其下部主要為大理巖，上部為大理巖與片巖互層，并夾有石英巖等。第四系全新統（Qh）主要分布于礦區的溝谷中，為沖洪積物的砂、礫石、砂土組成。

出露在礦區的侵入巖有兩期，即華力西早期和華力西晚期。華力西早期侵入巖：巖性為輝長巖（ν41）和零星出露的輝石巖（ψι），侵入于大理巖等巖層中，接觸帶產生蛇紋石化、角巖化等，與成礦無關。因輝石巖在礦區呈被蛇紋巖所包圍的產出形態，而蛇紋巖與輝長巖二者間又是漸變的過渡關系，因此蛇紋巖可能屬于輝石巖的蝕變產物，輝長巖與輝石巖應同屬于基性—超基性巖漿分異的結果。華力西晚期侵入巖：巖性為磚紅色鉀長花崗巖，它是本礦床的成礦母巖，侵入于大理巖等，在接觸帶形成含砷銅矽卡巖～綠簾石鈣鋁榴石符山石矽卡巖，并伴有蛇紋石化[3]。

礦區地處柳園-天倉褶帶的方山口-花牛山褶斷帶中。礦區斷裂發育，西礦區有一系式梯狀斷裂；東礦區地層則強烈破碎，對成礦有利。西礦區礦體受輝銅山北北西向構造帶控制，該構造帶的主壓性面與礦區地層展布方向一致，走向為330°～334°，展現在礦區的構造形跡以強烈的北北西向的擠壓破碎帶和與之相配套的北東東向（60°～70°）張扭性斷裂最為發育，與礦體的關系是：前者起著導礦和貯礦的作用，后者則起著破壞礦體的作用，其它如東西向的壓性斷裂雖有表現，但對礦床無影響。

3 礦體的規模、形態、產狀

礦區分東、西兩礦區。東礦區長700m，寬200m。主要礦體5個，一般長18m～44m，厚度3～5m，延深小于50m。

西礦區長2km，寬300～500m。由于受成礦后斷裂破壞，被分割為不連續的5個礦段。礦體賦存于矽卡巖化大理巖中，共有9個礦體，按礦體在空間分布，劃分為3個礦段，編號Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。Ⅰ礦段有1個礦體，Ⅱ礦段有2個礦體，Ⅲ礦段有6個礦體，Ⅱ、Ⅲ礦段礦體均為盲礦體。礦體近直立，總體傾向235°或55°，傾角80°～90°，呈層狀、似層狀及透鏡狀，礦體圍巖為大理巖和矽卡巖化大理巖。Ⅰ礦段僅有Cu1號礦體，該礦體為西礦區的主礦體，走向129°～342°，總體直立，長度350m，平均厚度9.69m，最厚19.56m，平均品位為1.81%（圖1），為1971年-1992年主要開采對象。Ⅱ礦段的礦體有Cu2號及Cu3號礦體，其中Cu2號礦體長50m，平均厚度為0.79m，平均品位為0.96%；Cu3號礦體長50m，厚度為1.18m，平均品位為0.95%。以上兩礦段已于1992年之前將礦石開采完，現以閉坑。Ⅲ礦段包含Cu4―Cu9六個礦體，礦體長度在100m～200m之間，厚度在1.07m～2.82m之間，平均品位在0.61%～1.75%之間。該礦段的特點是礦體多、礦體近直立、礦層薄、延伸小、品位低，礦體基本均為盲礦體，埋藏深度為1545m～1860m之間。

圖1 輝銅山西礦區Ⅲ勘探線剖面圖

4 礦石特征

礦石礦物中與砷有關的為毒砂和砷黝銅礦。礦石金屬礦物有輝銅礦、黝銅礦、斑銅礦、黃銅礦、磁鐵礦及少許方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦等；脈石礦物有石榴石、符山石、綠簾石、石英、方解石及少許透閃石、透輝石、陽起石及硅灰石。礦石具浸染狀、細脈狀及脈狀構造。氧化帶深20m～30m，氧化礦物為孔雀石、膽礬及藍銅礦。礦物的生成順序：磁鐵礦→斑銅礦→輝銅礦→黃銅礦→方鉛礦→閃鋅礦。礦石類型為矽卡巖型銅礦石。礦石氧化作用相當徹底，但氧化帶不深，一般地表以下20m～30m即屬原生礦石，氧化礦物以孔雀石為主，次為膽礬、藍銅礦等，硅孔雀石、褐鐵礦少見。氧化率（氧化銅含量）一般在探槽內為80%～100%，在淺井內為30%～70%，在鉆孔內上部原生礦石中氧化銅仍占5%～10%礦石有用組分以銅為主，一般品位在0.5%～3%，局部氧化礦石銅含量高達10%，在西礦區1號礦體淺部礦石中，普遍含砷與銀，砷含量一般在2%～15%，平均4.56%，含礦系數56.60%；銀含量在1g/t～100g/t，個別高達200g/t，平均93.97g/t，含礦系數100%；鉛、鋅含量很少，達不到伴生組分指標要求。

5 圍巖蝕變

礦體圍巖主要有大理巖、矽卡巖化大理巖，巖石堅硬致密，個別為較軟的硅化、綠泥石化大理巖。與礦體直接接觸的上下盤圍巖為硅化大理巖、矽卡巖化大理巖及粗晶大理巖等，巖石致密堅硬，節理裂隙很少。它們雖都為大理巖，但由于氣候干燥，地下水營力很弱，因此根本沒有溶洞存在，只局部裂隙內見有少量褐鐵礦渲染及極小空洞（直徑1cm）。含有夾石的礦體主要有Cu1號，主要巖性為矽卡巖化大理巖。圍巖具硅化、碳酸鹽化及綠泥石化等蝕變。

6 礦床類型

礦床成因：按含礦巖石主要為矽卡巖，礦石礦物有磁鐵礦、毒秒、斑銅礦、輝銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、螢石，礦體形成與花崗巖活動相關，因此該礦床屬晚古生代晚期矽卡巖型礦床，成礦溫度以中溫為主。

7 成礦機理和成礦模式

早古生代，泛塔里木古陸北緣開始裂解，北山海發展為北山洋盆，奧陶紀沉積了花牛山群碳酸鹽巖及碎屑巖建造。至石炭紀-二疊紀，北山地區處于南北向拉張環境，花牛山地區再次裂解，形成“北山裂谷”。隨著裂谷的發展，地殼下部熔融物質由深部向淺部遷移，富含成礦物質的花崗巖漿沿北西向的區域性斷裂侵位于花牛山群。與碳酸鹽巖圍巖接觸，經雙交代作用，形成由鈣硅質礦物石榴子石、透輝石等組成的矽卡巖，交代作用較弱者，形成蛇紋石化大理巖。矽卡巖、蛇紋石化大理巖被稍后的含銅等元素的熱液交代，在導礦條件較好的西礦區形成接觸交代型的銅砷礦床；在導礦條件稍差的地段，則主要在靠近巖體邊部附近形成銅鐵礦床。