甘肅省銅礦富集區(qū)的成礦模式與找礦方向

張銀定

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

甘肅省銅礦富集區(qū)，是岡底斯成礦帶多金屬礦的重要組成部分，礦田內(nèi)成礦類型豐富，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，南北長約14km，東西寬約2.0km～2.5km，面積約30km2。銅礦富集區(qū)規(guī)模較大，具有復(fù)雜的成礦作用和強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)，最新勘查成果表明，在銅礦富集區(qū)，共發(fā)現(xiàn)了幾處超銅礦床、銅礦床、小型銅礦床，以及多處銅礦點(diǎn)，礦體銅資源儲(chǔ)量豐富，存在大量伴生金屬資源，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，隨著礦床的不斷發(fā)現(xiàn)，甘肅省銅礦顯示出巨大的找礦潛力。但銅礦富集區(qū)的勘探程度相對(duì)滯后，開發(fā)利用尚不成熟，一些影響找礦突破的有色金屬來源、構(gòu)造控礦觀點(diǎn)、礦勘查靶區(qū)定位等問題，也沒有得到有效解決，為了提高銅礦富集區(qū)的勘查效率，有必要對(duì)礦床進(jìn)行更系統(tǒng)、更本質(zhì)的了解，不斷深化地質(zhì)背景和成礦規(guī)律，對(duì)成礦模式與找礦方向進(jìn)行總結(jié)，為甘肅省銅礦富集區(qū)的找礦工作提供參考意見。

1 甘肅省銅礦富集區(qū)地質(zhì)特征

甘肅省銅礦富集區(qū)的出露地層，依次為大板巖群、灘間巖群、第五系。大板巖群呈東西分布，受侵入巖侵位，貫穿整個(gè)銅礦富集區(qū)，與侵入巖斷層接觸，褶皺、斷裂等構(gòu)造，主要分布在富集區(qū)西側(cè)，在礦區(qū)北側(cè)則多呈殘留體，巖性單一，地殼和巖石圈厚度明顯，巖石變形較強(qiáng)。灘間巖群呈近南北向分布，主要分布在銅礦富集區(qū)的斷層?xùn)|側(cè)，由石英砂巖和泥質(zhì)板巖組成，褶皺等地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育明顯，礦床產(chǎn)生潛在的重力失穩(wěn)。第五系主要為粘土，分布在礦區(qū)南側(cè)和北側(cè)的溝谷，寬度大于2km，水平層理由含礫砂巖組成，表現(xiàn)出典型的礦床蝕變，交錯(cuò)層理由夾粉砂質(zhì)板巖組成。地質(zhì)剖面蝕變?nèi)鐖D1所示。

圖1 地質(zhì)剖面蝕變特征

2 甘肅省銅礦富集區(qū)的成礦模式

通過對(duì)甘肅省銅礦富集區(qū)地質(zhì)背景、富集規(guī)律、成礦環(huán)境的深入分析，得出銅礦富集區(qū)地球物理標(biāo)志、地球化學(xué)標(biāo)志、成礦系列的控礦因素，結(jié)合礦床特殊性，構(gòu)成的銅礦總體成礦模式如下。

2.1 與俯沖作用相關(guān)的成礦模式

在斷裂俯沖作用下，產(chǎn)生落雪組底部的礦床過渡層，銅礦富集區(qū)的裂谷帶，火山活動(dòng)活躍，火山活動(dòng)帶來礦質(zhì)來源，形成了礦區(qū)的成礦帶，與火山旋回一起控制成礦帶的分布方向，另一方面，同生斷裂影響了銅礦富集區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造，為礦源上升、礦源運(yùn)移富集提供通道，使金屬礦源的主要賦存層位，分布在陡山陀組、因民組、黑山組、落雪組。裂谷帶的三級(jí)裂陷槽控制了成礦亞帶，與海灣滯流、潮坪藻席相、潮坪藻席相、古剝蝕面洼地堆積相，沿垂向剪切帶底辟侵位，共同組成了銅礦富集區(qū)的成礦有利環(huán)境，裂谷帶中的三級(jí)裂陷盆地，則控制了礦化富集區(qū)。銅礦富集區(qū)的礦床位于混雜巖帶西側(cè)，為火山活動(dòng)、構(gòu)造活動(dòng)、洋殼向西俯沖的產(chǎn)物，由于洋殼向西俯沖的角度較低，洋殼與深部礦床的接觸區(qū)域產(chǎn)生熔融，使巖石圈玄武質(zhì)巖漿下降，成為巖流熔融的底墊，使深部溫度進(jìn)一步驟升至1500℃左右，促使氣、液相、火山噴流相分離，形成富含大量成礦物質(zhì)Cu的原始巖漿，為銅礦富集區(qū)的成礦提供熱源。礦區(qū)內(nèi)地層經(jīng)歷了動(dòng)力變質(zhì)作用、區(qū)域變質(zhì)作用2個(gè)階段的改造，受變質(zhì)、變形的強(qiáng)烈作用，巖類形成片麻理和片理的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，變質(zhì)巖被改造成糜棱巖，東側(cè)地表分布有大面積的矽卡巖帶，礦體均為矽卡巖礦體。反演礦床的物探成果，當(dāng)不斷上侵的洋殼巖流，達(dá)到富礦物質(zhì)聚集的有利空間位置，此時(shí)隨著構(gòu)造發(fā)育、溫度降低，在長時(shí)間的匯聚下，洋殼巖流形成淺部巖漿，開始在成礦有利部位結(jié)晶，形成淺成浸入體。

2.2 與碰撞伸展作用相關(guān)的成礦模式

在銅礦富集區(qū)的碰撞造山帶，受構(gòu)造控制，層狀和似層狀礦體，會(huì)在層間斷裂區(qū)域產(chǎn)出，該區(qū)域礦體經(jīng)歷了弧-陸碰撞后，形成現(xiàn)在不同的礦段。由于碰撞造山會(huì)產(chǎn)生熱水沉積，在熱水浸入巖石圈的伸展階段，小角度相交層間斷裂的礦區(qū)，會(huì)造成大規(guī)模巖漿沉積，在銅礦富集區(qū)大規(guī)模侵入，且在巖漿接觸交代作用下，形成初具規(guī)模的銅礦體，巖漿膠結(jié)物沿中心向外分布，但該成礦期的成礦物質(zhì)，仍未形成固定形態(tài)的銅礦體。在后期伸展階段，北側(cè)的角礫巖中心礦化較強(qiáng)，形成構(gòu)造-巖漿-沉積構(gòu)造，產(chǎn)生與碰撞伸展作用有關(guān)的斑巖成礦事件，在陸殼縮短作用下，形成銅廠溝、和紅山等大型斑巖，這些大型斑巖對(duì)礦床結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，產(chǎn)生了具有陸殼源巖特征的花崗巖，花崗巖接觸的地殼部分熔融，軟流圈大幅上涌，地殼礦物重熔在下部熱的軟流圈，取代了較冷的巖石圈，促進(jìn)密集區(qū)的高密度礦物發(fā)育。將喜馬拉雅期成礦作為典型代表，將盆地流體系統(tǒng)、及相伴生的斑巖系統(tǒng)作為典型代表，碰撞伸展作用通過陸內(nèi)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的走滑伸展，在推覆剪切構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中，發(fā)育出許多大型和超大型礦床。在地殼環(huán)境下，大型和超大型礦床的強(qiáng)烈剪切應(yīng)變，能夠影響下地殼的熔漿，使熔漿以巖墻形式上升，向剪切帶積聚，是賦礦地層的主要物質(zhì)來源，賦礦地層的巖型礦體得到發(fā)育。在走滑和張性環(huán)境中，斑巖體受東西向構(gòu)造擠壓，地殼雙倍增厚，上部圍巖垂向張性構(gòu)造，在角礫巖內(nèi)部呈放射狀發(fā)育，在拉張盆地發(fā)育新生代富堿侵入巖，進(jìn)一步引發(fā)富含揮發(fā)成分的含礦巖漿上涌，為銅礦富集區(qū)發(fā)育提供有利環(huán)境，其礦元素形成溫度較高的鉬銅礦。

3 甘肅省銅礦富集區(qū)的找礦方向

根據(jù)對(duì)甘肅省銅礦成礦模式的認(rèn)識(shí)，提出以下找礦方向。

3.1 斑巖型礦體的找礦方向

斑巖型礦體在銅礦的東北部角礫巖筒、角礫巖筒下部，均存在規(guī)模不大的里農(nóng)斑巖體，地表山高坡陡、出露面積小，巖石類型為石英二長斑巖，變質(zhì)巖石的礦化過程，分布規(guī)律明顯，銅礦的礦區(qū)深部工程，也揭露了斑巖脈的寬度約為0.8m，推斷礦床深部可能存在斑巖體。斑巖型礦體的深部礦化情況，未完全得到控制，東北部斑巖體主要位于斷裂下盤，礦體規(guī)模小而一直未開采，中部區(qū)域還存在礦段淺變質(zhì)的區(qū)域變質(zhì)巖石，巖石類型為黑云母石英二長斑巖，經(jīng)深部斑巖體巖石學(xué)勘查后，可知矽卡巖的產(chǎn)狀與巖體，與銅礦富集區(qū)的接觸帶密切相關(guān)，接觸帶的礦石類型除了矽卡巖型礦石，還有構(gòu)造改造型礦石，在深部巖體由陡變緩的部位，東西向剖面上的巖性，與異常巖石巖性具有一致的異常特征，布置勘探工程，勘查礦段巖體西側(cè)的圍巖類型[1]。分析可得圍巖類型主要為砂板巖和石英砂巖，礦段褶皺變形發(fā)育不明顯，變形特征顯示的邊緣俯沖角度小，成礦潛力與弧巖漿作用密切相關(guān)，銅礦富集區(qū)的重點(diǎn)勘查區(qū)域，分布在深部巖體的東南側(cè)地區(qū)，采樣角礫巖旁側(cè)的凝灰?guī)r時(shí)，令勘查點(diǎn)圍繞深部巖體的環(huán)形構(gòu)造。根據(jù)區(qū)域動(dòng)力熱流變質(zhì)巖系，可知片巖類分布在古元古代達(dá)肯大坂巖群，該巖群存在與成礦系統(tǒng)、礦床類型相關(guān)變質(zhì)礦石，變質(zhì)礦物為石英、斜長石、綠泥石，原巖為沉積巖類，片麻巖類分布在達(dá)肯大坂巖群，原巖為花崗質(zhì)巖類，巖石類型為二云二長片麻巖，大理巖類同樣呈透鏡狀分布，分布規(guī)律為西北向，在達(dá)肯大坂巖群中僅見大理巖[2]。由此判斷成礦有利部位分布在銅礦東北部的同生斷裂、黑山組底部、層間斷裂、鈉質(zhì)巖系帶分布區(qū)、貫穿底部斷裂發(fā)育的地段、沉積沉降中心、落雪組底部的過渡層、鈉質(zhì)巖系帶分布區(qū)。

3.2 矽卡巖型礦體的找礦方向

在銅礦的中部區(qū)域，存在干矽卡巖蝕變，規(guī)模較大，而蝕變礦體是富集區(qū)的主要礦體，推測(cè)中部區(qū)域存在引起銅礦化的成礦巖體。銅礦的東部和東北部，下層存在引起巖化的成礦熱液，為上部圍巖的巖漿上侵提供通道，在成礦熱液中心可以找到矽卡巖化的凝灰?guī)r，凝灰?guī)r伴隨淺成低溫?zé)嵋盒偷V體，在坑道和鉆孔中，控制角礫巖的礦體規(guī)模和展布方向，該巖石為銅金屬礦體的重要成分，酸性流紋質(zhì)火山巖線性噴發(fā)，主要依靠角礫巖的膠結(jié)物，地殼下部巖石變質(zhì)，得到礦區(qū)的喜山期斑巖體?；◢彴邘r等成礦物質(zhì)，礦段受韌性剪切變質(zhì)作用，呈脈狀分布，通過鉆孔設(shè)備和遙感設(shè)備，采樣礦集區(qū)南東側(cè)的孤峰地區(qū)，重點(diǎn)勘查角礫巖下部的成礦規(guī)模，推測(cè)角礫巖下面可能存在的巖體。識(shí)別淺成低溫?zé)嵋恒~礦床相關(guān)的硅帽，根據(jù)物探標(biāo)志和化探標(biāo)志，從巖石地球化學(xué)特征角度出發(fā)，提取中部區(qū)域的多源地質(zhì)信息數(shù)據(jù)，解譯礦區(qū)水系沉積物異常，預(yù)測(cè)該區(qū)域利于成礦物質(zhì)聚集[3]。針對(duì)中部區(qū)域的深部隱伏礦體，由成礦模式可知，富集區(qū)的礦后構(gòu)造，與瑪祖礦床構(gòu)造類似，對(duì)深部隱伏礦體進(jìn)行物探勘查，通過鉆孔深部揭露矽卡巖型礦床的沉積巖石，根據(jù)巖石碎屑鋯石的年齡，推測(cè)巖石碎屑鋯石的沉積構(gòu)造階段在白堊時(shí)期，期間斷層下盤的礦體錯(cuò)斷，曾發(fā)生逆沖推覆作用，且鉆孔深部揭露的斷裂方向，表示巖墻中的洛巴堆組大理巖，在古陸邊緣俯沖背景下，從西北剖面出發(fā)解譯巖石巖性，由此判斷中部區(qū)域的礦區(qū)深部，仍存在未被發(fā)現(xiàn)的銅礦體。

4 結(jié)語

此次研究針對(duì)甘肅省銅礦富集區(qū)，分析其成礦模式與找礦方向，拓寬了找礦思路，為銅礦富集區(qū)新一輪找礦實(shí)踐提供理論指導(dǎo)，為找礦工作的部署提供理論基礎(chǔ)，推動(dòng)找礦工作向前發(fā)展，提供礦山生產(chǎn)的后備資源，延長礦山年限。