皋蘭縣朱家石溝銅多金屬礦成礦規(guī)律及資源潛力分析

漆 晶

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 天水 741020）

朱家石溝銅多金屬礦位于北祁連銅（Cu）－鉛（Pb）－鋅（Zn）－鐵（Fe）－鉻（Cr）－金（Au）－銀（Ag）－硫鐵礦-石棉成礦帶，屬于Ⅲ級成礦帶。亦屬于天?！高h(yuǎn)加里東期銅、鋅、金、銀、石灰?guī)r、凹凸棒石Ⅳ級成礦帶邊緣。區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育主要的斷裂構(gòu)造為北西西向斷裂，最大斷裂為二道灣斷裂在朱家窯—地拉牌一帶較發(fā)育。斷裂常形成寬數(shù)米至數(shù)十米的破碎帶為礦液運移和沉淀提供了有利空間。區(qū)內(nèi)下志留統(tǒng)馬營溝群下巖組中火山巖厚度大，分布范圍大，并以中酸性火山巖為主，巖石蝕變強烈。石青硐多金屬礦就產(chǎn)于其中。礦體圍巖為中酸性及酸性火山巖碎屑巖，礦體呈透鏡狀或條帶狀，與圍巖產(chǎn)狀一致，并隨地層褶皺，反映早期成礦作用于火山噴發(fā)過程中含礦氣－液作用有密切關(guān)系[1]。

1 地層

礦區(qū)內(nèi)第四系覆蓋廣厚，三分之一以上的范圍被覆蓋礦區(qū)西南部，下白堊河口群（K1hk）零星分布，前志留系皋蘭群（AnSgl）較廣泛出露[2]。

1.1 前志留系皋蘭群（AnSgl）

在勘查區(qū)大面積出露，主要為以下3個巖組：

（1）第一巖組（AnSgl1）：主要分布在勘查區(qū)位置猩猩灣、猩猩灣以南—白茨溝，位于黑石川—猩猩灣復(fù)背斜核部，主要為第三巖層。第三巖層（AnSgl1-3）：猩猩灣以南—白茨溝，主要巖性為黑云角閃片巖、黑云絹云片巖夾薄層石英巖。

（2）第二巖組（AnSgl2）：主要分布在猩猩灣以北朱家石溝一帶，位于黑石川—猩猩灣復(fù)背斜兩翼，呈北西向條帶狀展布。主要有三巖層：

第一巖層（AnSgl2-1）：主要巖性為淺灰、灰褐、深灰色變質(zhì)細(xì)-粉砂巖。

第二巖層（AnSgl2-2）：主要巖性為黑云石英片巖夾斜長角閃片巖。

第三巖層（AnSgl2-3）：主要巖性為黑云綠泥片巖。

（3）第三巖組（AnSgl3）：主要分布于勘查區(qū)以北，位于黑石川復(fù)背斜北翼，呈北西向條帶狀展布，主要為第三巖層。第三巖層（AnSgl3-1）：主要巖性為絹云石英片巖、方解石英片巖夾絹云方解片巖及中粗粒變質(zhì)砂巖。

1.2 下白堊河口群（K1hk）

分布于勘查區(qū)中西部地段，由于第四系覆蓋零星出露，巖性為磚紅、桔黃色中－細(xì)粒含鈣長石巖屑砂巖、粉砂巖及礫巖，偶見泥巖，為典型的淺湖沉積，水平層理較發(fā)育。

2 構(gòu)造

區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)圖如圖1所示。

圖1 區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)圖

2.1 褶皺

礦區(qū)位于黑石川復(fù)背斜東部，其軸向約為300°～310°，向北西西傾伏，勘查區(qū)南部—東南部，在其軸部出露地層為前志留系第一巖組（AnSgl1）。礦區(qū)北部在其北翼，出露地層為前志留系皋蘭群第二（AnSgl2）、第三巖組（AnSgl3）。礦區(qū)北（復(fù)背斜北翼）次級褶曲比較發(fā)育，次級褶曲呈禁閉尖棱狀，軸向300°左右。背斜均向西傾伏，向斜均向東揚起。局部地段次級小褶曲向北倒轉(zhuǎn)。褶皺兩翼及軸部均遭受后期斷層破壞。

2.2 斷裂

礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，區(qū)內(nèi)有車路口逆斷層、小白瓜子溝平推斷層。

車路口逆斷層（F1）：北西向展布，斷裂形成時代較早，走向延伸較大，斜穿整個礦區(qū)，發(fā)育較大規(guī)模的斷層破碎帶，走向320°，傾向50°，傾角60°，東北盤為前志留系皋蘭群第三巖組（AnSgl3），西南盤為第二巖組（AnSgl2），帶寬4～7 m，帶內(nèi)巖性為斷層角礫硅質(zhì)較強，并發(fā)育擠壓透鏡體。該組斷裂是測區(qū)內(nèi)的導(dǎo)礦斷裂。礦化體主要分布于該組斷裂的次級小斷裂中。

小白瓜子溝平推斷層（F8）：分布于礦區(qū)中西部斷層走向345°，長約3.5 km，斷層傾向260°，傾角70°，水平斷距200 m左右。該斷層切割前志留系第一、二、三巖組，使動盤巖組相對南移。同時斷層發(fā)育寬2 m的破碎帶及斷層泥。

礦區(qū)小斷裂比較發(fā)育（F2、F3、F4、F5、F6、F7），一般小斷裂走向310°～330°，傾向北東，傾角60°～70°，為順層走向分布的縱向斷裂，一般長100～200 m，少數(shù)大于800 m，寬1～20 m，該組斷裂分布于猩猩灣復(fù)背斜北翼次級倒轉(zhuǎn)背斜軸部附近，斷裂帶中為次棱角狀角礫和硅質(zhì)、鐵質(zhì)充填。

3 火山巖

區(qū)域內(nèi)火山巖較發(fā)育，屬海相火山巖系，主要分布于中奧陶統(tǒng)中下統(tǒng)及下志留統(tǒng)馬營溝群下巖組，在中寒武統(tǒng)、前志留系皋蘭群及下志留統(tǒng)馬營溝組群上巖組中亦有分布。區(qū)內(nèi)巖石均以不同程度變質(zhì)，但原巖特征十分明顯。

區(qū)內(nèi)下志留統(tǒng)馬營溝群下巖組中火山巖厚度大，分布范圍大，并以中酸性火山巖為主，巖石蝕變強烈。石青硐多金屬礦就產(chǎn)于其中。礦體圍巖為中酸性及酸性火山巖碎屑巖，礦體呈透鏡狀或條帶狀，與圍巖產(chǎn)狀一致，并隨地層褶皺，反映早期成礦作用于火山噴發(fā)過程中含礦氣－液作用有密切關(guān)系。

4 巖脈

礦區(qū)內(nèi)未見大的花崗巖體侵入，局部地段僅見少量閃長巖脈、閃長玢巖脈，一般充填于北西向或北東向主斷裂的次級小斷裂之中。在礦區(qū)北部蹄子溝附近見二長花崗巖，出露面積約0.2 km2。石英脈較發(fā)育，并具多期性。與巖體熱變質(zhì)作用有關(guān)的礦化蝕變較普遍，常見蝕變有褐鐵礦化、黃鐵礦化、硅化、綠泥石化及絹云母化等。

巖漿及其后的熱液活動為銅多金屬等有用組分的活化、轉(zhuǎn)移提供了必不可少的熱動力和部分成礦物質(zhì)的來源。

5 變質(zhì)作用及圍巖蝕變

5.1 區(qū)域變質(zhì)作用

區(qū)內(nèi)前志留系皋蘭群第一巖組（AnSgl1）、第二巖組（AnSgl2）、第三巖組（AnSgl3）地層巖石受持續(xù)強烈的構(gòu)造運動，經(jīng)受了區(qū)域動力變質(zhì)作用，形成了一套區(qū)域變質(zhì)巖石。由于受應(yīng)力作用區(qū)內(nèi)碎裂變質(zhì)巖發(fā)育在斷裂破碎帶內(nèi)。

區(qū)內(nèi)主要巖石特征：（1）黑云石英片巖：為灰黑色，片狀構(gòu)造。礦物成分為綠泥石、石英、黑云母、白云母、方解石等組成。礦物含量在走向上不穩(wěn)定，黑云母含量有所變化。巖石蝕變較差，局部有絹云母化、綠泥石化。（2）條帶狀黑云石英片巖：灰白－灰黑色，巖石礦物成分為角閃石、斜長石、石英、黑云母等組成，并含有金屬礦物。

5.2 圍巖蝕變

區(qū)內(nèi)前志留系皋蘭群第一巖組（AnSgl1）、第二巖組（AnSgl2）、第三巖組（AnSgl3）等淺變質(zhì)巖石，普遍有硅化、絹云母化、黑云母化、綠泥石化等蝕變。

構(gòu)造蝕變巖或碎裂巖中一般沿裂隙面有褐鐵礦染。

硅化：主要表現(xiàn)為近礦圍巖片理、裂隙內(nèi)分布的細(xì)小石英脈。

絹云母化：主要分布在區(qū)域變質(zhì)巖中，絹云母成細(xì)小的鱗片狀，蝕變較強地段巖石顏色變淺，形成“褪色”蝕變。

綠泥石化：呈細(xì)小鱗片狀、局部富集呈條帶，并按礦物的長軸定向分布。

6 礦體特征

6.1 礦體特征

礦區(qū)共發(fā)現(xiàn)1條銅礦化帶，圈定1條銅礦體（CuⅠ－1）。銅礦體為隱伏礦體，在地表發(fā)育的近礦構(gòu)造帶與近礦圍巖均未發(fā)現(xiàn)礦化線索。

礦化帶受F1斷裂帶控制，長約100m，寬5.93～8.05 m，產(chǎn)狀25°～40°∠55°～70°。礦化體主要產(chǎn)于含銅硅質(zhì)角礫巖中。

CuⅠ－1礦體：銅礦體由鉆孔ZK0－1、ZK0－2控制（圖2），ZK0－1在91.16 m見礦，ZK0－2在171.05 m見礦。礦體長約100 m，礦體厚度5.93～8.05 m，平均厚度6.99 m，Cu品位0.44%～1.72%，平均品位0.76%；伴生Zn品位0.58%～1.60%，平均品位0.53%。礦體產(chǎn)狀：40°∠70°。

圖2 0號勘探線剖面圖

6.2 礦石質(zhì)量

6.2.1 礦石礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

巖石主要由石英和金屬礦物組成。巖石中的石英為他形粒狀，部分已重結(jié)晶，并具波狀消光現(xiàn)象，其粒度在0.1～0.5 mm，顆粒以緊密鑲嵌，呈團帶狀的定向排列。巖石產(chǎn)生碎裂、裂隙處被含有細(xì)粉狀的石英、土膠狀的褐鐵礦、粒狀-集合體狀的黃鐵礦、局部不規(guī)則粒狀的黃銅礦分布與充填。

黃鐵礦：粒狀集合體、團帶狀，粒度在0.1～1 mm不等，大多顆粒緊密接觸呈團塊狀，少部分顆粒邊部被褐鐵礦交代，其含量占38%～50%。

黃銅礦：為不規(guī)則粒狀，分布于黃鐵礦附近，褐鐵礦為土膠狀，大多分布在白云石表面，其含量占1%～3%。

鐵閃鋅礦：為粒狀、集合體狀，粒度在0.1～1.2 mm，成團帶狀分布于黃鐵礦旁，部分零散于團帶狀的白云石中，其含量占小于10%。

褐鐵礦：一般為粉狀、土膠狀，分布在黃鐵礦的間隙或邊部，而土狀褐鐵礦顯風(fēng)化淋濾狀不均勻分布，其含量占3%～7%。

銅礦體礦石結(jié)構(gòu)以結(jié)晶結(jié)構(gòu)為主，又廣泛發(fā)育交代（熔蝕）結(jié)構(gòu)，固熔體分解結(jié)構(gòu)等。礦石結(jié)構(gòu)簡單，其斷層作用也較發(fā)育。

結(jié)晶結(jié)構(gòu)：主要為細(xì)粒他形晶結(jié)構(gòu)，一般大?。? mm，黃銅礦，黃鐵礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦等具此結(jié)構(gòu)，部分黃鐵礦等則可呈半自形-自形結(jié)構(gòu)，絕大部分礦物具這2種結(jié)構(gòu)。

交代（熔蝕）結(jié)構(gòu)：此種結(jié)構(gòu)類型很多，有閃鋅礦被黃銅礦包裹并交代的交代殘留結(jié)構(gòu)，不規(guī)則的黃銅礦、早期黃鐵礦裂隙交代形成交代網(wǎng)狀及膠狀結(jié)構(gòu)。

礦石構(gòu)造分為原生構(gòu)造、次生構(gòu)造。原生構(gòu)造以細(xì)脈浸染狀為主，團塊狀、塊狀次之。

細(xì)脈浸染狀構(gòu)造：為最主要的礦石構(gòu)造，幾乎所有的原生金屬礦物都是以此種形態(tài)的集合體為主出現(xiàn)，尤其以黃銅礦為典型，邊界不規(guī)整的細(xì)脈顯示了交代作用的特點，單晶或驟晶組成的浸染狀以稀疏浸染為主。

團塊、塊狀構(gòu)造：較常見，出現(xiàn)在金屬硫化物富集部位。

金屬礦物的生成順序為：脈石礦物-黃鐵礦-黃銅礦-鐵閃鋅礦-褐鐵礦，金屬硫化物黃鐵礦、黃銅礦、鐵閃鋅礦為同期共生，褐鐵礦為后期氧化而成。

6.2.2 礦石化學(xué)成分

據(jù)礦石全分析及組合分析結(jié)果，礦石中主元素銅（Cu）含量在0.26%～1.18%，平均品位0.73%。鋅（Zn）含量在0.10%～1.78%，平均品位0.53%。伴生金（Au）含量0.11×10-6～0.29×10-6，銀（Ag）含量在1.60×10-6～5.50×10-6，鉛（Pb）含量最高0.20%；另外二氧化硫（SiO2）含量在11.47%～82.33%；三氧化二鐵（Fe2O3）含量在4.02%～42.22%；三氧化二鋁（Al2O3）含量在1.66%～5.56%；硫（S）含量在0.20%～35.32%；氧化鈣（CaO）含量在0.14%～14.14%。其余元素化學(xué)成分含量都較弱（表1）。

表1 朱家石溝銅多金屬礦礦石全分析結(jié)果表

礦石中主要有用元素銅（Cu），伴生鋅（Zn）、鉛（Pb）、金（Au）、銀（Ag）、鈷（Co）、硫（S）、鎳（Ni）達綜合評價要求，可綜合回收。

6.3 礦石類型

礦區(qū)內(nèi)礦石自然類型為含銅硅質(zhì)硫化物。

據(jù)銅物相分析結(jié)果表明（表2），原生硫化銅中的銅占絕大多數(shù)，約占總含量85%以上，礦石氧化程度很低，主要為原生礦石。

表2 銅物相分析結(jié)果表

該礦床各類礦石銅含量變化不大，品位一般在0.26%～1.72%。圍巖蝕變較弱，主要有絹云母化、黃鐵礦化、硅化等，其中硅化、絹云母化多發(fā)育在近礦圍巖中，黃鐵礦化發(fā)育在礦體頂?shù)装逯?，與礦化關(guān)系密切。

6.4 礦體圍巖和夾石

含礦圍巖與夾石為含絹云母和石英片巖或黑云片巖，圍巖蝕變主要為綠泥石化、硅化和碳酸鹽化，近礦圍巖的黑云母蝕變?yōu)榫G泥石，沿片理、裂隙有較多石英脈和碳酸鹽脈充填。

7 礦床成因及其控礦因素、找礦標(biāo)志

7.1 礦床成因

朱家石溝銅多金屬礦基本屬海相火山巖有關(guān)的塊狀硫化物礦床（VMS），并經(jīng)受了后期斷裂改造?；境傻V過程為：在火山噴發(fā)過程中，富含Cu、Pb、Zn、S、Co、Au、Ag等成礦元素的火山熱液從火山通道到達臨近海底，在急劇降溫降壓的條件下，大量成礦元素以硫化物的形式迅速堆積在通道附近形成塊狀含銅黃鐵礦石。在后期斷裂構(gòu)造運動中礦體或經(jīng)過熱液作用改造進一步富集。

7.2 控礦因素

朱家石溝銅多金屬礦受地層層位和層間斷裂雙重控制。

朱家石溝分布較廣的前志留系，為一套中淺變質(zhì)的火山巖碎屑巖夾硅質(zhì)巖或微晶石英巖組合。其中變質(zhì)砂巖及微晶石英巖等主要由石英碎屑或微粒石英組成，具硬脆易碎的物理機械性質(zhì)，在構(gòu)造變動中易產(chǎn)生斷裂或形成較寬破碎帶，在特定條件下可成為熱液充填礦化的有利圍巖[3]。

朱家石溝銅多金屬礦嚴(yán)格受斷裂控制，斷裂構(gòu)造為礦液的運移、聚集提供必要的通道和場所。

7.3 找礦標(biāo)志

構(gòu)造標(biāo)志：已知礦體、礦化帶受斷裂帶控制，北西向展布斷裂帶為尋找銅礦的宏觀地質(zhì)標(biāo)志。

蝕變標(biāo)志：已知礦體及圍巖發(fā)育碳酸鹽化、褐鐵礦化、黃鐵礦化、綠泥蝕化、絹云母化等蝕變，蝕變的分布范圍間接指示礦體從在。

7.4 礦區(qū)內(nèi)共（伴）生礦產(chǎn)綜合評價

礦石中主要有用組份為Cu，含量一般為0.50%～1.72%，伴生組分有Au、Ag、S、Co、Ni等元素，含量較高，可綜合回收（表3）。

表3 朱家石溝銅多金屬礦原礦多元素分析結(jié)果表

8 資源潛力分析

（1）礦帶位于祁連山褶皺系，北祁連優(yōu)地地槽褶皺帶中部，皋蘭旋轉(zhuǎn)構(gòu)造內(nèi)旋皺帶西側(cè)—復(fù)式背斜東北翼，背斜軸向南東轉(zhuǎn)向南呈一弧形。出露地層主要有前志留系皋蘭群（AnSgl）；為一套淺海相碎屑巖夾火山巖建造，是銅多金屬礦成礦的有利地帶。

（2）礦帶位于黑石川復(fù)背斜東部，向北西西傾伏。礦區(qū)北（復(fù)背斜北翼）次級褶曲比較發(fā)育，次級褶曲呈禁閉尖棱狀。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育主要的斷裂構(gòu)造為北西西向斷裂，最大斷裂為白楊樹溝及二道灣斷裂，該組斷裂在朱家窯—地拉牌一帶較發(fā)育。對成礦具有重要控制作用。斷裂常形成寬數(shù)米至數(shù)十米的破碎帶為礦液運移和沉淀提供了有利空間。

（3）區(qū)內(nèi)的外圍局部地段見少量閃長巖脈、閃長玢巖脈，一般充填于北西向或北東向主斷裂的次級小斷裂之中。石英脈較發(fā)育，并具多期性。與巖體熱變質(zhì)作用有關(guān)的礦化蝕變較普遍。巖漿及其后的熱液活動為銅多金屬等有用組分的活化、轉(zhuǎn)移提供了必不可少的熱動力和部分成礦物質(zhì)的來源。

（4）成礦帶位于北祁連銅（Cu）-鉛（Pb）-鋅（Zn）-鐵（Fe）-鉻（Cr）－金（Au）－銀（Ag）－硫鐵礦－石棉成礦帶，屬于Ⅲ級成礦帶。亦屬于天?！高h(yuǎn)加里東期銅、鋅、金、銀、石灰?guī)r、凹凸棒石Ⅳ級成礦帶邊緣。

綜合上述分析，無論是地層、構(gòu)造和巖漿活動，都顯示了礦區(qū)進一步找礦的潛力很大，資源前景可觀。在礦資金及工作量有保證的條件下，進一步探索控制礦體在走向上的延伸情況和傾向上的延深情況，以期擴大礦體規(guī)模，進一步增加礦區(qū)資源儲量。