布敦花銅礦礦床特征及控礦因素探討

李磊　鄧國(guó)平　郭文軍　周衛(wèi)東　魏雅玲

摘要：布敦花礦區(qū)內(nèi)礦床類型有熱液脈狀類型和細(xì)脈浸染型（斑巖型）兩類。熱液脈狀礦床分布于布敦花巖漿雜巖體北側(cè)外帶孔雀山礦段，賦礦圍巖主要為角巖化的變質(zhì)砂巖、板巖、黑云母角巖以及閃長(zhǎng)玢巖等。礦體以不規(guī)則彎曲的脈狀為主，在大脈旁側(cè)圍巖中有廣泛的網(wǎng)脈狀礦化。礦脈自南向北近于左列雁行排列。斑巖型礦床賦存于布敦花巖漿雜巖體南翼內(nèi)帶金雞嶺礦段，礦化面積較大，礦化分散，礦石品位相對(duì)較低（Cu一般在0.2%-0.7%），礦體埋深通常在250-300m。主礦體賦存于隱伏的斜長(zhǎng)花崗斑巖巖體頂部起伏界面之外接觸帶下二疊統(tǒng)壽山溝組及中侏羅統(tǒng)萬(wàn)寶組地層內(nèi)，礦化受斜長(zhǎng)花崗斑巖形態(tài)的控制。

關(guān)鍵詞：布敦花銅礦床 網(wǎng)脈浸染狀 地質(zhì)特征 金雞嶺礦區(qū) 布敦花

布敦花銅礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)科爾沁右翼中旗北東13公里。成礦區(qū)帶劃分屬內(nèi)蒙古——大興安嶺成礦?。á?sub>2）、突泉——林西華力西、燕山期鐵（錫）、銅、鉛、鋅、銀、鈮（鉭）成礦帶（Ⅲ₆）、蓮花山——大井子銅、銀、鉛、鋅成礦帶、孟恩套勒蓋——布敦花銀、銅、鉛、鋅成礦帶。區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，內(nèi)生金屬礦產(chǎn)有Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Fe、Sn、Mo等，非金屬礦產(chǎn)有螢石、葉蠟石和石材花崗巖。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

礦區(qū)位于大興安嶺火山巖帶的中南段，與哈德?tīng)I(yíng)子——布敦化區(qū)域性東西向構(gòu)造帶的交匯部位。區(qū)內(nèi)地層區(qū)劃：古生界隸屬于華北地層大區(qū)內(nèi)蒙古草原地層區(qū)錫林浩特——磐石地層分區(qū)，中新生界為濱太平洋地層區(qū)大興安嶺——燕山地層分區(qū)烏蘭浩特——赤峰地層小區(qū)。主要出露地層有：本巴圖組灰?guī)r夾砂板巖建造；壽山溝組砂板巖建造、大石寨組安山質(zhì)火山碎屑巖及火山熔巖建造、萬(wàn)寶組復(fù)成分砂礫巖建造、火山碎屑巖建造；滿克頭鄂博組、瑪尼圖組和白音高老組火山碎屑巖及火山熔巖建造。梅勒?qǐng)D組基性火山巖。

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈。據(jù)其活動(dòng)特點(diǎn)和演化規(guī)律，分為三個(gè)旋回。海西晚期巖體主要呈巖株、巖基狀，主要呈北東走向，少數(shù)近東西走向，巖石類型以酸性的花崗巖類為主，少數(shù)為中性的閃長(zhǎng)巖類，侵入早二疊世地層，被侏羅紀(jì)火山巖不整合覆蓋。燕山期火山巖分布在北東向呈菱形塊體展布斷陷盆地中。侵入巖不僅受北東向和東西向斷裂控制，還受北北東和北西向斷裂控制，分布在隆坳交接帶附近。早期巖性以淺成超淺成的中酸性花崗巖類為主，晚期巖性以花崗巖類及堿性花崗巖類為主。由南東向北西，巖體的侵位時(shí)代逐漸變新，巖性也向酸性及堿性成分演化。

區(qū)域構(gòu)造受濱太平洋構(gòu)造域的影響，主要為北東向和北北東向，次級(jí)構(gòu)造為北西向、近南北向和東西向。

2 礦床特征

2.1礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)出露地層為下二疊統(tǒng)大石寨組（P₁d）淺海相復(fù)理石建造、碎屑巖建造、火山巖及少量礁灰?guī)r，巖性主要為片理化凝灰質(zhì)砂巖及火山凝灰?guī)r和硅質(zhì)巖組成；中侏羅統(tǒng)萬(wàn)寶組（J₂w），下部為厚層砂巖夾含礫砂巖、粗砂巖，上部為細(xì)砂巖、粉砂巖及泥巖，是布敦花礦床的主要圍巖；晚侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組（J₃m），下部中酸性含角礫晶屑凝灰?guī)r夾流紋巖，上部為角礫狀凝灰熔巖。

礦區(qū)構(gòu)造以EW向與NNE向?yàn)橹鳎纬扇齻€(gè)擠壓帶，均呈NE向展布，由北至南分別為草格吐——查順花擠壓帶、布敦化擠壓帶和五九山?jīng)_斷帶。分布在礦田中部的布敦化復(fù)式背斜，是布敦化擠壓帶的主要組成部分，其軸部為布敦化雜巖體，兩翼地層均為大石寨組，由于后期構(gòu)造活動(dòng)伴生有近SN向和近EW向的扭裂、NW向的張裂構(gòu)造。其中SN向復(fù)合破裂帶及NW向扭張破裂帶為金雞嶺礦區(qū)的主要構(gòu)造。

布敦花雜巖體由黑云母花崗閃長(zhǎng)巖、斜長(zhǎng)花崗斑巖及花崗斑巖組成。此外，中酸性脈巖閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)斑巖、安山玢巖等亦較發(fā)育。斜長(zhǎng)花崗斑巖隱伏于金雞嶺礦區(qū)下部?；◢彴邘r呈巖墻狀產(chǎn)出，與其北側(cè)的黑云母花崗閃長(zhǎng)巖呈侵入接觸關(guān)系。據(jù)Rb-Sr法同位素資料，三者年齡吻合，屬同源不同期次產(chǎn)物。斜長(zhǎng)化崗斑巖Rb-Sr等時(shí)線年齡為（166±2）Ma，相關(guān)系數(shù)γ為0.9998。這三類巖石化學(xué)成分特征，如Si、Al、Ti、Fe、Mg、Ca、Na/K以及稀土元素也均表現(xiàn)出良好的演化關(guān)系。因此，可確定布敦花雜巖體的第一階段為黑云母花崗閃長(zhǎng)巖，第二階段為斜長(zhǎng)花崗斑巖，第三階段為花崗斑巖。第一、第二階段巖體伴有銅礦化。

2.2礦床特征

布敦花銅礦床是一個(gè)與燕山期布敦花雜巖體有關(guān)的巖漿高——中溫?zé)嵋盒偷V床，其成礦作用相當(dāng)于斑巖型與火山熱液型的過(guò)渡類型?？臻g上受構(gòu)造控制。常與次火山巖相伴賦存。

布敦花銅礦床包括網(wǎng)脈浸染狀銅礦體和脈狀銅礦體兩類，前者構(gòu)成金雞嶺礦段，后者見(jiàn)于孔雀山等礦段。

金雞嶺礦段銅礦化東西長(zhǎng)3，000m，南北寬1，500m，礦化較分散，礦石較貧，銅品位一般在0.2%-0.5%。礦體埋深通常250-300m，最大埋深為600m。礦體賦存于斜長(zhǎng)花崗斑巖的內(nèi)外接觸帶中。圍巖除斜長(zhǎng)花崗斑巖外，還有砂巖、含礫砂巖、凝灰質(zhì)含礫砂巖等。礦化受斜長(zhǎng)花崗斑巖形態(tài)及二疊系和侏羅系不整合面的控制。在巖體突出與凹陷部位的外接觸帶礦化較好，尤其是在二疊系與侏羅系的不整合面上礦化富集。礦化主要為浸染狀及脈狀。常以脈帶形式出現(xiàn)。單礦體長(zhǎng)幾十至百余米，厚1-3m。礦石礦物有黃銅礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、毒砂、斜方砷鐵礦、黃鐵礦等。脈石礦物主要有石英、長(zhǎng)石、角閃石、黑云母、綠泥石、方解石、電氣石等。礦石含銅一般0.3%-0.5%，伴生有益組分Ag達(dá)17.5×10^-6，Au0.48×10^-6。伴生元素常以類質(zhì)同象形式賦存在黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦等礦物中。礦石以半自形晶粒結(jié)構(gòu)和交代熔蝕結(jié)構(gòu)最重要，次為交代殘余結(jié)構(gòu)、變晶結(jié)構(gòu)、固溶體分解結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造主要為細(xì)脈狀和稀疏細(xì)脈浸染狀，部分為斑雜狀。

區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育一套高溫到中低溫的蝕變，包括鉀長(zhǎng)石化、黑云母化、電氣石化、硅化、絹云母化、綠泥石化、綠簾石化、碳酸鹽化、高嶺土化等。自巖體向外可分為下列蝕變帶：

在斜長(zhǎng)花崗斑巖體內(nèi)有鉀長(zhǎng)石化、黑云母化、電氣石化帶；

在外接觸帶含礫砂巖、變質(zhì)砂巖中靠近巖體處為硅化-電氣石化帶；

遠(yuǎn)離巖體為絹英巖化帶，其中該帶與礦化關(guān)系最為密切。

上述特征表明，金雞嶺銅礦段與國(guó)內(nèi)的一些斑巖型銅礦床有相近的礦床地質(zhì)標(biāo)志。

2.3成礦物理化學(xué)條件

（1）礦物流體包裹體地球化學(xué)

包裹體特征：對(duì)礦區(qū)內(nèi)礦物流體包裹體普遍存在液相、氣相及具鹽晶（子礦物）的三相型包裹體。包裹體氣液比變化大，從10%-90%，常見(jiàn)均一成氣相與均一成液相包裹體并存，高氣液與低氣液化的包裹體并存和高鹽度與低鹽度的包裹體并存的現(xiàn)象。成礦過(guò)程中，溫度在170-198℃，184-208℃，420-430℃等區(qū)間成礦流體發(fā)生過(guò)沸騰。無(wú)疑，成礦流體的沸騰對(duì)金屬元素在成礦流體中的沉淀富集起了有益的作用。

成礦溫度、鹽度、密度和壓力：區(qū)內(nèi)包裹體均一溫度和流體的鹽度變化范圍很大，均一溫度為600-100℃，鹽度W（NaCl）為58%-5.4%。流體密度為0.85-1.11g/cm³。均一溫度直方圖具有三個(gè)以上峰值。溫度-鹽度-流體密度關(guān)系圖也具有三個(gè)集中區(qū)，表明成礦作用過(guò)程中至少有三次礦化活動(dòng)，三者在溫度、鹽度上均有較大差異。第一階段礦化活動(dòng)，成礦溫度主要在520-560℃，鹽度W（Na-Cl）為45%-50%，密度大于0.9g/cm³，多數(shù)包裹體均一為氣相，代表了成礦作用氣成階段的地球化學(xué)參數(shù)；第二階段礦化活動(dòng)發(fā)生在470-310℃，W（NaCl）為36%-58%，密度為0.96-1.11g/cm³，代表了中高溫?zé)嵋旱V化階段的地球化學(xué)參數(shù)；第三階段成礦溫度較低，發(fā)生在310-140℃，鹽度W（NaCl）也較低（19.3%-5.4%），代表了中低溫?zé)嵋旱V化階段。金雞礦段和孔雀山礦段的礦化形式雖然完全不同，（前者為網(wǎng)脈浸染狀，后者以大脈狀為主）但二者包裹體地球化學(xué)特征是一致的。

據(jù)NaCl-H₂O體系p-t-x相圖估算區(qū)內(nèi)成礦時(shí)期的壓力為（110-400）×10⁵Pa，成礦初始?jí)毫^低，正反映了成礦是在近于開(kāi)放系統(tǒng)中進(jìn)行的。

流體包裹體成分及據(jù)其計(jì)算的氧化還原參數(shù)：用氣相色譜儀和液相色譜儀分析的流體包裹體結(jié)果看出，氣體主要成分是水蒸氣，H₂O的摩爾百分?jǐn)?shù)占總含量的98%以上，排除最大含量的H₂O外，CO₂占其他成分的80%左右。因此，可以認(rèn)為布敦花礦床富CO₂型的成礦流體。

包裹體液相成分表明，成礦溶液中陽(yáng)離子主要為K⁺和Ca²⁺，陰離子主要為F^-、Cl和SO^2-。因此，成礦溶液屬富CO₂的Na-Cl-KCl-CaSO₄-H₂O體系。

據(jù)流體包裹成分資料計(jì)算得出的氧逸度f(wàn)O₂為10^-33-10^-22Pa，成礦流體從弱還原環(huán)境的磁黃鐵礦-黃銅礦階段向中性環(huán)境的方鉛礦-閃鋅礦-黃銅礦階段轉(zhuǎn)變。

（2）穩(wěn)定同位素地球化學(xué)

硫同位素特征：礦床分析硫同位素樣近40個(gè)，涉及黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、毒砂等。除個(gè)別晚期脈巖（閃長(zhǎng)玢巖中-黃鐵礦δ³⁴S為-9.27%）和礦石中的黃銅礦、方鉛礦有較大的負(fù)值外，絕大多數(shù)樣品值δ³⁴S為-2%-1%，平均為-0.9%表明主要成礦期的硫源單一，來(lái)自深源，且成礦過(guò)程中介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)變化不大。

氫、氧、碳同位素特征：據(jù)礦石中石英的氫、氧、碳同位素分析，其δ¹⁸OSMOW為7.9%-11.5%，計(jì)算的成礦流體δ¹⁸O為3.6%-7.8%，礦物包裹體水的δD為-73%-83%，CO₂氣體的δ¹³C為-14.2%-18.8%。據(jù)王關(guān)玉研究結(jié)果，本區(qū)中生代平均大氣降水的δ¹⁸O為16%，并假定巖漿水的平均δ¹⁸O為7%，由此從計(jì)算出成礦熱液中大氣降水在熱液水中各階段的比值，可以看出早期成礦階段，也就是成礦的主要階段（磁黃鐵礦一黃銅礦）成礦熱液中基本不含大氣降水，而晚期方鉛礦一閃鋅礦一黃銅礦成礦階段約有20%的溶液來(lái)自大氣降水。碳同位素有較大的負(fù)值也表明在成礦過(guò)程中有有機(jī)碳參入。

鍶同位素：對(duì)布敦花斜長(zhǎng)花崗斑巖、黑云母花崗閃長(zhǎng)巖和花崗斑巖進(jìn)行了Rb-Sr同位素測(cè)定。通過(guò)斜長(zhǎng)花崗斑巖5個(gè)樣品得出初始⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值為0.7055±0.00007，加上黑云母花崗閃長(zhǎng)巖和花崗斑巖各一個(gè)樣品得出的初始⁸⁷Sr/⁸⁶Sr為0.7053±0.00016，同樣具有良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)仍可達(dá)到0.9939。現(xiàn)今上地幔的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr初始值平均為0.7037，一般認(rèn)為初始⁸⁷Sr/⁸⁶Sr<0.705者為幔源，>0.710者為殼源。把本區(qū)鍶同位素初始值投影在上地幔及大陸殼同位素的演化圖中，其點(diǎn)落入玄武巖源區(qū)。因此，上述資料可表明：區(qū)內(nèi)三類巖體是同源巖漿產(chǎn)物；區(qū)內(nèi)巖漿巖可能屬起源于上地幔的玄武巖源的演化產(chǎn)物。

鉛同位素：對(duì)礦區(qū)三個(gè)方鉛礦進(jìn)行鉛同位素測(cè)定，三個(gè)樣品在鉛同位素關(guān)系圖上的投點(diǎn)均落在地幔線附近，單階段鉛模式年齡與斜長(zhǎng)花崗斑巖的Rb-Sr年齡（166Ma）相比，其中二個(gè)樣品小于斜長(zhǎng)花崗斑巖的Rb-Sr年齡，一個(gè)則稍大于巖體的Rb-Sr年齡。三個(gè)樣的平均模式年齡約145Ma，可能基本代表了成礦年齡。

3 控礦因素

3.1地層對(duì)成礦的控制

前中生代地質(zhì)體構(gòu)成中生代火山沉積盆地的基底，與盆地構(gòu)成隆拗相間的構(gòu)造格局。礦產(chǎn)的賦礦圍巖為二疊系地層。

二疊系地層多經(jīng)歷了低綠片巖相區(qū)域變質(zhì)作用，局部遭受動(dòng)力變質(zhì)和接觸變質(zhì)作用，形成變質(zhì)砂巖、板巖等。變質(zhì)砂巖中成礦元素及成礦指示元素Cu、Pb、Zn、Bi、Ag、As、In、Sn等豐度明顯偏高，其濃集比率值（變質(zhì)砂巖中元素平均含量同該元素地殼克拉克值的比值）分別為5.1、1、1.7、41.1、28.6、71.1、570和6，表明砂巖是成礦物質(zhì)來(lái)源之一。另外研究顯示，二疊系大石寨組、哲斯組和林西組的Sn、Cu、Pb、Zn等元素含量很高，具初始富集特征，是該區(qū)重要礦源層，可為區(qū)內(nèi)成礦提供豐富成礦物質(zhì)，是上述層位中產(chǎn)出大量錫銅鉛鋅多金屬礦床的內(nèi)在因素。

3.2巖漿活動(dòng)對(duì)成礦的控制

燕山期火山、侵入巖漿活動(dòng)是本區(qū)礦床的主要控礦因素之一。

區(qū)內(nèi)的礦床（點(diǎn)），大都分布在火山-侵入雜巖小巖體的內(nèi)外接觸帶。而這些小巖體又常出現(xiàn)在斷隆區(qū)的邊部和斷陷區(qū)的邊部。與銅多金屬礦關(guān)系密切的侵入巖是一套有成因聯(lián)系的中酸性淺成-超淺成火山-侵入雜巖，布敦花成礦巖體多呈巖株、巖枝狀產(chǎn)出，且與中-中酸性火山巖緊密相伴構(gòu)成火山-侵入雜巖。其產(chǎn)狀、巖石結(jié)構(gòu)、礦物成分等皆顯示淺成-超淺成巖體的特點(diǎn)。主要巖石類型為斜長(zhǎng)花崗斑巖、花崗斑巖等，是火山-侵入巖漿活動(dòng)演化晚期的產(chǎn)物，邊部常出現(xiàn)隱爆特征。

成礦巖體SiO₂較低（一般66%-69%），高TiO₂、MgO，Na₂O>K₂O。巖體中角閃石富鎂（MgO=14.25%-18.20%），黑云母以鎂質(zhì)黑云母為主（MF=0.57-0.64），鍶同位素初始比值低，為0.704-0.705，表明含礦巖漿起源于下地殼一上地幔巖漿的衍生物，混染上地殼物質(zhì)較少，具有明顯的“I”型花崗巖特征。成礦巖體皆產(chǎn)于深大斷裂通過(guò)的中生代斷隆區(qū)邊部，其形態(tài)產(chǎn)狀也明顯受斷裂構(gòu)造控制。

3.3斷裂對(duì)成礦的控制

區(qū)內(nèi)構(gòu)造以東西向和北東向?yàn)橹?。東西向構(gòu)造為基底斷裂，形成于海西期。燕山期又繼續(xù)活動(dòng)。北東向構(gòu)造是區(qū)內(nèi)主干構(gòu)造，為相互平行的復(fù)背斜、復(fù)向斜及與其伴生的斷裂。海西晚期開(kāi)始活動(dòng)，燕山期又進(jìn)一步加強(qiáng)。黃崗梁——甘珠爾廟復(fù)背斜和林西——陶海營(yíng)子復(fù)向斜橫貫全區(qū)。此外，北西向斷裂也較發(fā)育。局部地段發(fā)育南北向斷裂。

二疊紀(jì)末形成了區(qū)域基底構(gòu)造的基本格架，中生代時(shí)期本區(qū)進(jìn)入了濱太平洋大陸邊緣活動(dòng)階段。中生代構(gòu)造以斷裂活動(dòng)為主，這些斷裂大多是承襲、利用和改造前中生代構(gòu)造而進(jìn)行的。擠壓—俯沖、推覆和拉伸一斷陷作用的結(jié)果，形成了一系列北東——北北東向的斷裂隆起帶和斷裂拗陷帶。本區(qū)中生代斷隆帶和二疊紀(jì)古海盆或深水盆地的分布地帶基本吻合。大多數(shù)礦床（點(diǎn)）分布于斷隆區(qū)，多產(chǎn)于斷隆的邊部，部分礦床（點(diǎn)）產(chǎn)于斷陷帶邊部-拗中隆的位置上，其中錫多金屬礦床主要分布在斷隆區(qū)，鉛鋅多金屬礦床主要分布在斷陷區(qū)中的隆起部位，銅多金屬礦床主要分布在斷隆和斷陷交接部位，稀有稀土礦床產(chǎn)于斷陷區(qū)的邊部。

中生代大陸內(nèi)部構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成北東——北北東、東西、北西向格子狀斷裂系統(tǒng)，這種斷裂系統(tǒng)具有明顯的等間距分布特點(diǎn)，北東向大斷裂一般兼具走滑性質(zhì)和沖斷裂性質(zhì)，隔40-60km左右一條；東西向斷裂源于前中生代基底斷裂，在中生代成為穿透斷裂，一般間距40-60km。這種格子狀斷裂系統(tǒng)不僅控制了中生代斷陷盆地的邊界，而且也控制了本區(qū)礦床的分布格局：北東——北北東向礦帶與同方向的斷隆、斷陷格局相吻合；東西向的成礦區(qū)或礦化集中區(qū)受東西向深斷裂和一系列東西向穿透式斷裂控制，其等間距分布特點(diǎn)與格子狀斷裂系統(tǒng)的等間距分布特點(diǎn)相互對(duì)應(yīng)。