北祁連山銀燦銅礦礦床地質(zhì)特征及成因

郭周平, 趙辛敏, 白 赟

(1. 國土資源部巖漿作用與找礦重點實驗室，中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710054；2. 核工業(yè)西藏地質(zhì)調(diào)查院，四川 成都 610052)

北祁連山銀燦銅礦礦床地質(zhì)特征及成因

郭周平1, 趙辛敏1, 白 赟2

(1. 國土資源部巖漿作用與找礦重點實驗室，中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710054；2. 核工業(yè)西藏地質(zhì)調(diào)查院，四川 成都 610052)

銀燦銅礦地處于北祁連走廊南山北坡—冷龍嶺島弧帶中，礦區(qū)出露一套具雙峰式火山巖特征的火山沉積建造，礦體主要賦存在石英角斑巖中并存在明顯分帶，上部為銅礦體向下部變?yōu)殇\礦體，礦石類型屬黃鐵礦型多金屬礦石，成礦作用過程直接或間接與火山活動有關(guān)，是北祁連地區(qū)早古生代典型的海相火山巖型塊狀硫化物礦床。

北祁連；銀燦銅礦；地質(zhì)特征；礦床成因

1 礦床地質(zhì)特征

銀燦銅礦在構(gòu)造位置上處于北祁連弧后洋盆環(huán)境中的走廊南山北坡-冷龍嶺島弧帶中，位于青海省門源縣北東約90 km處，隸屬于青海省門源縣仙米鄉(xiāng)。礦區(qū)內(nèi)出露地層為下奧陶統(tǒng)(圖1)，以淺海相碎屑巖為主，下部夾有大量酸性火山碎屑巖和熔巖，頂部為灰綠色致密塊狀安山巖，底部為石英角斑巖,巖性、巖相變化不大。石英角斑巖為賦礦巖石，手標本為灰綠色(圖2(a))，巖石為碎裂塊狀構(gòu)造，變余斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為霏細結(jié)構(gòu)或凝灰結(jié)構(gòu)，斑晶由石英組成，含量約為35%，斑晶形態(tài)多呈熔蝕狀或棱角狀，粒徑大小1～ 4 mm，晶體自碎現(xiàn)象明顯，基質(zhì)由細小長石與石英組成，蝕變較強，多綠泥石化、黃鐵礦化和硅化(圖2(b))。礦體賦存于北東向斷裂破碎帶中，組成斷裂破碎帶的巖石為石英斑巖及角礫狀石英斑巖。礦區(qū)構(gòu)造比較簡單，主要為單斜地層，地層走向一般北西-南東，傾向35°～40°，傾角37°～53°，巖石比較破碎。

礦化帶主要由3個礦體組成，自東向西分別為：一號、二號和三號礦體，礦體自上而下分為銅礦體、銅鋅礦體，一號礦體頂層見赤鐵礦體(圖3,圖4)，其余兩個礦體頂層未見明顯鐵礦體。截至2012年底，一號礦體開采已經(jīng)結(jié)束，二號礦體經(jīng)開采后深部厚度小且品位變化較大，未做進一步工作，三號礦體目前正在開采中(圖4,圖5)，現(xiàn)礦區(qū)中基本探明的三個礦體的儲量達到小型規(guī)模。整個礦床的礦石類型屬黃鐵礦型多金屬礦石(圖4,圖5)、黃鐵礦型銅鋅礦石和黃鐵礦型鋅礦石?？傮w而言，礦石礦物主要為黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦及少量方鉛礦。脈石礦物主要以石英為主，其次為綠泥石和方解石。自形—半自形晶粒結(jié)構(gòu)，粒度較細。礦石構(gòu)造以團塊狀和浸染狀為主，其次為細脈狀和星散狀。礦床的圍巖蝕變主要有硅化、黃鐵礦化、絹云母化、赤鐵礦化、綠泥石化及綠簾石化。圍巖蝕變沿巖層走向有變化，礦區(qū)東部硅化及赤鐵礦化蝕變強于礦區(qū)西部。

圖1 銀燦銅礦礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.1 Geologic map of the Yincan copper deposit1. 第四系坡積層； 2. 第四系沖積層； 3. 泥質(zhì)板巖夾薄層硅質(zhì)板巖； 4. 石英角斑凝灰?guī)r； 5. 石英角斑巖角礫熔巖； 6. 石英角斑巖板巖； 7. 蝕變閃長巖； 8. 蝕變石英角斑巖； 9. 灰白色石英角斑巖； 10. 次生石英巖； 11. 閃長玢巖； 12. 細碧巖； 13. 赤鐵礦體； 14. 銅礦體； 15. 鋅礦體

圖2 銀燦礦區(qū)石英角斑巖手標本(a)及鏡下照片(b)Fig.2 Hand specimen (a) and microphotograph (b) of quartz keratophyre in the Yincan deposit

圖 3 銀燦銅礦區(qū)主要勘探線剖面地質(zhì)圖Fig.3 Geological section of main exploration line in the Yincan copper deposit1. 蝕變石英角斑巖； 2. 石英角斑角礫熔巖； 3. 板巖； 4. 閃長巖； 5. 次生石英巖； 6. 銅礦體； 7. 銅鋅礦體； 8. 鋅礦床； 9. 赤鐵礦體； 10. 破碎帶

2 礦床成因探討

2.1 流體包裹體特征

圖4 銀燦礦區(qū)Ι號礦體概貌(a)和赤鐵礦礦石(b)Fig.4 The general picture of No.Ι orebody (a) and the hematite ore (b) in the Yincan deposit

圖5 銀燦礦區(qū)Ⅲ號礦體概貌(a)和塊狀銅礦石 (b)Fig.5 The general picture of No.Ⅲ orebody (a) and the massive copper ore (b) in the Yincan deposit

青海地質(zhì)科學(xué)研究所①青海省地質(zhì)科學(xué)研究所. 青海省北祁連早古生代火山活動及其成礦作用[R]. 西寧：青海省地質(zhì)科學(xué)研究所，1989.對銀燦礦區(qū)的含方鉛礦閃鋅礦礦石中的石英及石英脈進行流體包裹體研究，脈體石英中主要含液體包裹體，形狀各異，線形分布，液體的主要成分是含鹽水溶液，粒度一般2～3 μm。此外，還含少量氣液包裹體，形態(tài)與液體包體相似，液體為含鹽水溶液，氣體為水蒸氣，V汽/(V汽+V液)=7%，這兩種包裹體的長軸方向基本一致。含方鉛礦閃鋅礦礦石中的石英晶體內(nèi)也有許多液體包裹體，比脈體石英中的個體要大，形態(tài)大都不規(guī)則，成分為含鹽水溶液。測溫結(jié)果表明，脈體石英中的氣液包裹體均一溫度為97 ℃；緊鄰脈體的含方鉛礦閃鋅礦礦石中的石英內(nèi)氣液包裹體均一溫度118 ℃，冰點-1.3 ℃，鹽度2.2%。根據(jù)包裹體測溫和成分的研究，推測銀燦礦區(qū)成礦與火山作用有關(guān)，火山作用過程中有熱液活動伴隨。熱液來源有的較深，有的較淺。火山熱液(熱鹵水)的溫度大體范圍92～335 ℃，與白銀地區(qū)礦床的測定結(jié)果基本一致，壓力40×105～60×105Pa(僅有兩個數(shù)據(jù))。成礦熱液活動出現(xiàn)于火山活動的后期，隨著火山活動的逐漸停歇，熱液溫度變化的總趨勢是由高逐漸降低。熱液鹽度變化似有隨溫度變化的趨勢，即較高溫熱液的鹽度較低，中溫熱液(約130～250 ℃)的鹽度較高，低溫熱液的含鹽度低或趨于零。熱液大多呈中性，熱液活動具脈動性、多期性。它們顯然應(yīng)與火山爆發(fā)活動的期次性相對應(yīng)。依據(jù)包裹體均一溫度范圍，成礦活動主要發(fā)生于中低溫熱液階段。

2.2 硫同位素

本次項目工作中，對銀燦礦區(qū)礦石中的黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦進行了9件硫同位素分析測定，δ34S變化范圍+4.30‰～+8.70‰，平均+6.42‰(圖6)，而奧陶紀海水硫酸鹽δ34S值為+27.5‰，地幔硫同位素δ34S值為+1.3‰左右，隕石硫同位素δ34S值為-0.4‰±1.7‰[1]，表明礦床的硫以幔源巖漿硫為主，且有海水中硫酸鹽還原硫的加入。

圖6 銀燦銅礦床硫同位素組成直方圖Fig.6 δ34S histogram of metal sulfides from the Yincan copper deposit1. 黃鐵礦； 2. 黃銅礦； 3. 閃鋅礦

2.3 鉛同位素

本次項目工作對銀燦礦床的6件黃銅礦、黃鐵礦單礦物的鉛同位素進行了分析測試，結(jié)果表明其鉛同位素均屬正常鉛，同位素組成變化范圍小，206Pb/204Pb為18.100～18.599之間，207Pb/204Pb為15.646～15.697之間，208Pb/204Pb為38.092～38.696之間。對比研究表明鉛來源單一，在鉛構(gòu)造模式圖(圖7)上，樣品投點主要集中于造山帶與上部地殼區(qū)，認為黃鐵礦、黃銅礦中鉛主要為造山帶與上地殼的混合鉛。

圖7 銀燦銅礦床鉛同位素圖(據(jù)Zantman and Doe, 1981[2])Fig.7 Pb isotopes of the Yincan copper deposit (after Zantman and Doe, 1981[2])

2.4 成因機制

與早古生代海底火山作用有關(guān)的銅多金屬塊狀硫化物礦床是祁連山最顯著的成礦特色[3,4]。早古生代北祁連洋向北開始洋-洋俯沖，形成溝-弧-盆系，在下插板片作用下，島弧裂解、弧后擴張，形成不同系列的火山巖系，由于火山巖漿流體在噴發(fā)強烈的火山機構(gòu)有利環(huán)境的循環(huán)作用下，形成不同類型的塊狀硫化物礦床。 總體來說，主要可分為兩類：(1)以中酸性火山巖或中酸性、中基性火山巖相關(guān)的礦床，類似于日本的黑礦，如白銀廠等；(2)與基性火山巖相關(guān)的礦床，類似于塞浦路斯型礦床，如石居里溝、九個泉、老虎山等。兩類礦床的形成均與火山巖漿流體有關(guān)[5,6]。銀燦銅礦形成于島弧環(huán)境，與白銀廠礦床相似(表1)，礦床類型為黑礦型塊狀硫化物礦床?；鹕匠傻V作用過程直接或間接與火山構(gòu)造有關(guān)，由各類火山巖所構(gòu)成的火山構(gòu)造往往就是各類礦床賦存地所在。海水沿裂隙帶下滲，由于逐漸接近火山通道下部及其附近的巖漿體(即巖漿房)熱源，加熱后形成含氯的酸性熱水(約300 ℃)。這種熱水通過基底巖層的裂隙時，可將其中的可溶性金屬及部分堿性組分淋濾、萃取出來，形成高溫含金屬熱鹵水。它們在火山作用熱力的驅(qū)動下，發(fā)生對流循環(huán)上升，直至噴溢出海底。在上升過程中被淋濾出的金屬離子、SiO2和硫酸鹽離子呈配離子和分子形式遷移，在火山口附近與海水混合，氧逸度升高，在合適的Eh-pH條件下，依據(jù)元素(化合物)的活性序列，依次產(chǎn)生難溶的硫化物、硫酸鹽和氧化物沉淀，形成銀燦銅多金屬礦床。

表1 銀燦銅礦與白銀廠銅礦田特征對比表

致謝：審稿專家對文章的修改提出了諸多寶貴意見，特此表示感謝！

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[2] Zartman R E, Doe B R. Plumbotectonic-the model[J]. Tectonophysics, 1981, 75: 135-162.

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Geological Characteristics and Genesis of Yincan Copper Deposit

GUO Zhou-ping1, ZHAO Xin-min1, BAI Yun2

(1.KeyLaboratoryfortheStudyofFocusedMagmatismandGiantOreDeposits,MLR,Xi′anCenterofChinaGeologicalSurvey,Xi′an,Shaanxi710054,China； 2.TibetanInstituteofGeologicalSurveyforNuclearIndustry，Sichuan，Chengdu610052,China)

The Yincan copper deposit located in an island arc belt which stretches from the north slope of South Mountains, Hexi corridor to Lenglong Mountain on North Qilian Orogen. A set of bimodal volcanic sedimentary formation distributed in the mining area. The ore-bodies occurred in the quartz keratophyre with obvious vertical mineralization zoning, the copper orebodies occurred at the top, and the zinc orebodies occurred at the bottom. The ore in this study was a pyrite-type polymetallic ore. The mineralization was directly or indirectly associated with volcanic activities, the deposit was a typical volcanic hosted massive sulfide type and formed in early Paleozoic on North Qilian Orogen.

North Qilian Orogen; Yincan copper deposit; geological characteristic; ore genesis

2014-08-28； 改回日期： 2014-10-08。

中國地質(zhì)調(diào)查“青海門源縣銀燦-浪力克1∶5萬成礦預(yù)測(編號:1212011221043)”項目資助。

郭周平(1980—)，男，助理研究員，主要從事區(qū)域成礦及成礦規(guī)律研究。Email: zhouping.guo@163.com。

P618.41

A

2095-8706(2015)03-0054-05