夏河縣龍得崗銅砷礦床類型及成礦模式分析

魏永滿，都衛(wèi)東，石為江

多年來，人們對礦區(qū)進(jìn)行不斷地開采，導(dǎo)致可采集的品位高的銅礦資源逐漸變成稀有資源，并且一步一步走向無資源可利用；面臨該問題公眾開始轉(zhuǎn)移，勘探、尋找高品位銅礦資源的可替代品：比如一些低品位的砷銅礦，其間也富含鉬的元素——銅元素，但同時又有砷元素。因此，針對砷銅礦進(jìn)行銅元素的回收以及對砷元素的處理方式變得尤為重要。近些年為了更加深入地進(jìn)行金屬礦產(chǎn)的開采，進(jìn)一步增強(qiáng)了該區(qū)域地質(zhì)方面的分析研究。夏河縣龍得崗銅砷礦床處于年木耳雜巖體西南邊緣，近些年為了深入開發(fā)該區(qū)域的礦產(chǎn)資源，加快了其外圍找礦工作力度，取得了比較顯著的找礦成果。但是在礦床的根本成因、礦床類型、成礦模式等方面的研究稍顯不足，對于深入推進(jìn)找礦工作具有一定影響。針對此，本文通過對大量資料進(jìn)行分析并結(jié)合具體工作情況，對于該區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及特征等進(jìn)行深入分析研究，明確礦床類型和成礦模式，希望為后續(xù)找礦工作的推進(jìn)有所幫助。

1 案例基本概況

夏河縣龍得崗銅砷礦主要位于年木耳雜巖體西南邊緣，該區(qū)域的主體構(gòu)造線呈現(xiàn)為北西向，而次級構(gòu)造則是雙朋喜—新堡復(fù)背斜西南翼，其整體構(gòu)造屬于南秦嶺—大巴山—南大別山新元古代—早中生代裂陷大陸邊緣。進(jìn)一步分析可知，雙朋喜—新堡復(fù)背斜區(qū)主要包括石炭系、二疊系、三疊系海相碎屑巖及碳酸鹽巖等部分，順著復(fù)背斜主構(gòu)造線方向存在著非常強(qiáng)烈的巖漿活動。

從地質(zhì)情況分析可知，該礦區(qū)所在區(qū)域存在著不同類型的變質(zhì)情況，例如存在著區(qū)域淺變質(zhì)所產(chǎn)生的板巖、變砂巖等等，同時也包括巖體周邊所產(chǎn)生的角巖、角巖化砂板巖以及局部碳酸鹽夾層形成的矽卡巖等。隨著涉及的面積逐漸增大，后續(xù)熱液作用有所下降，會形成多種變質(zhì)，包括：系列石英制長巖會發(fā)生次閃石化、絹云母化、鉀化或者電氣石化等。同時，隨著這些變質(zhì)作用的產(chǎn)生也會出現(xiàn)伴隨著綠泥石化、碳酸鹽化、硅化等情況，整體呈現(xiàn)出線狀，并且在裂隙相對集中的區(qū)域形成了帶狀或者面狀的情況，但是整體區(qū)域則較小。熱液交代變質(zhì)作用是本區(qū)主要成礦蝕變。

2 銅砷礦基本概述以及礦區(qū)地質(zhì)特征分析

2.1 砷銅礦基本概述

砷銅礦是指一種銅的含砷硫化物礦物（屬硫鹽礦物），含有欲采集的目的元素同時擁有砷元素?；瘜W(xué)式：cu3as。等軸晶系。晶體未見，主要呈腎狀、葡萄狀或塊狀集合體，不透明。眾所周知，作為有害物質(zhì)砷在礦區(qū)中不但造成自然環(huán)境的污染，進(jìn)而可能對人體造成消息影響，因此對砷銅礦的有效提純也顯得尤為重要。然而，針對砷銅礦的提純，受砷元素與銅元素化學(xué)性質(zhì)差異的影響提純難度大于常見的銅礦物，由于砷銅礦往往較難被氧化并且極易與空氣中物質(zhì)反應(yīng)生成較致密的氧化膜，進(jìn)一步加大了砷銅礦提純過程中被氧化分解。

2.2 礦區(qū)地質(zhì)特征分析

從該礦區(qū)所出露的地層情況分析可知，其主要為三疊統(tǒng)和分布局限的第四系，其中三疊統(tǒng)之下主要包括3個不同的巖組，按照從上到下的順序分別為：結(jié)晶灰?guī)r變砂巖板巖組；變砂巖、板巖組；變砂巖夾板巖組。

2.3 結(jié)晶灰?guī)r變砂巖板巖組

勘測得礦區(qū)西南位置多現(xiàn)結(jié)晶類灰?guī)r，該類灰?guī)r一般有較厚類呈深灰色、變砂巖以及板巖互層等幾種，幾種進(jìn)行融合發(fā)育呈水平、垂直、一定傾斜角、波浪線等不同層理，進(jìn)而與伏地層形成斷層性接觸，該區(qū)域的沉積韻律存在著較大的變化，韻律完整區(qū)域則厚度一般較小，具體厚度在幾厘米內(nèi)尺寸不等。

2.4 變砂巖、板巖組

同上一類，此類巖組也主要處在礦區(qū)的西南位置，不同于上結(jié)晶類的是該類厚度一般較之略薄，另外，該類巖組與伏地層可以實現(xiàn)連續(xù)性接觸，進(jìn)而連續(xù)沉積。

2.5 變砂巖、板巖混合組

另外，在礦區(qū)西南位置也發(fā)現(xiàn)有部分變砂巖、板巖混合組，顏色外觀較以上兩者呈現(xiàn)出粉色砂巖、板巖混合形態(tài)，含細(xì)小微粒石英長石，以及構(gòu)造特征相似于覆巖組，該類巖組與石英閃長巖處于侵入接觸狀態(tài)。

綜上，砷銅礦礦區(qū)構(gòu)造形跡多為祁呂系類中低序段，受其地處加吾力吉背向西南側(cè)，因此整體構(gòu)造形勢也表現(xiàn)為北西向單斜，各個不同方向都存在著相應(yīng)的發(fā)育，其中近南北向扭張性斷裂發(fā)育非常完全，而在東西向則存在著一定的扭壓型斷裂情況，在北東向則存在著相對隱蔽的張扭性型斷裂帶，只是在較深的區(qū)域能夠發(fā)現(xiàn)，填充了大量閃長玢巖脈。而發(fā)育良好的河西系，構(gòu)造形跡方面呈現(xiàn)出歸并祁呂系的趨勢，其中扭性斷裂呈北北西向。

經(jīng)過分析可知，祁呂系構(gòu)造整體上雜巖體中石英閃長巖表現(xiàn)為祁呂系高序次段，即呈北西向侵入，該種構(gòu)造也附屬于控巖控礦構(gòu)造領(lǐng)域。該區(qū)域的巖漿處于中晚期階段，這些巖漿會反復(fù)發(fā)生作用，對于應(yīng)力相對集中的區(qū)域來說，不僅會有二長花崗巖侵入，除此之外也有部分區(qū)域出現(xiàn)侵入的次第安巖。

根據(jù)礦區(qū)所處位置，分析得該區(qū)域在控巖方面處于優(yōu)勢地位，所處區(qū)域整體較活躍，因此極其有助于礦石的形成；從礦區(qū)主體構(gòu)造來看，控礦褶皺構(gòu)造呈現(xiàn)出北西向單斜，同時表現(xiàn)為向南西傾斜；各組控礦斷裂構(gòu)造的具體情況表現(xiàn)為三種：壓扭性斜沖斷裂（北西向）、扭張性斷裂（北北西、南北向）、扭壓性斷裂（東西向）。

從礦區(qū)出露情況來看，其侵入巖都是年木耳雜巖體的構(gòu)成部分，包括石英閃長巖、二長花崗巖、次英安巖及閃長玢巖脈等類型。每一類型巖的性質(zhì)也有所差異。

勘測得礦區(qū)中心區(qū)域往往容易得到第一類侵入巖——石英閃長巖，外形酷似樹枝狀，綿延侵入伏地三疊巖組，并且發(fā)現(xiàn)其走向趨勢多為北西，后轉(zhuǎn)為北東。進(jìn)而產(chǎn)生了幾十米寬的熱接觸變質(zhì)帶。另外，在時期較早的控礦構(gòu)造交匯處存在著崩塌角礫巖。

第二類侵入巖——二長花崗巖。此類巖主要位于礦區(qū)的東北區(qū)域，整體呈現(xiàn)的是東西向，從時間來看二長花崗巖主要形成原因是石英閃長巖的侵入、演變。

另外，在Ⅷ號激電異常范圍內(nèi)易得到第三類侵入巖——次英安巖，該類侵入巖多嵌入生角礫巖。其中生角礫巖長500m，寬200m～300m不等，作為砷銅礦體主要圍巖，整體分布于Ⅷ號激電異常區(qū)310～305等位線范圍內(nèi)，整體分布呈現(xiàn)北北西向。因此，次第安巖受其影響，原本整體北西向也出現(xiàn)向北北西傾斜分布，平面方向皆呈不規(guī)則橢圓狀，并且和侵入的第一類侵入巖實現(xiàn)了接觸。接觸區(qū)域可以發(fā)現(xiàn)礦石出現(xiàn)部分絹云母化，或綠泥石化，或碳酸鹽化，以及一些區(qū)域出現(xiàn)浸染狀金屬硫化物等現(xiàn)象，皆呈不規(guī)則分布，而最重要的砷銅礦體正是出自該區(qū)域，由部分金屬硫化物等聚集所成。

經(jīng)分析礦區(qū)脈巖，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部主要由閃長玢巖買脈、花崗巖脈、熱液脈體（比如電氣石英脈和方解石脈等）等幾種脈體；上文提及砷銅礦體外圍多為生角礫巖，而常見的生角礫巖種類繁多，根據(jù)膠結(jié)方式不同進(jìn)而膠結(jié)物種類的不同有以下幾種：①由上文第一類侵入巖石英閃長巖熔漿充當(dāng)膠結(jié)物膠結(jié)而成歸為一類；②由晶體碎屑、巖屑等充當(dāng)膠結(jié)物歸為一類；③由上文第三類次第安巖充當(dāng)膠結(jié)物歸為一類；④最后就是由電氣石充當(dāng)膠結(jié)物歸為一類。

3 礦體各項屬性

第一，礦區(qū)所有51個礦體中皆為單工程控制，其中多屬于盲礦體，僅有6個地表礦體非盲礦體。

第二，按背部礦石的不同可以將所有51個礦體分成29個銅礦體，分別為：9個含砷銅礦體，4個銅砷礦體，2個砷礦體，5個錫礦體，1個鉍礦體，1個鎢礦體；分成15個砷礦體，分別為：9個含砷銅礦體，4個銅砷礦體，2個砷礦體。

第三，銅礦體總體呈現(xiàn)出規(guī)模小、形態(tài)復(fù)雜、形狀各異且不規(guī)則（如脈狀、囊狀等）的特點(diǎn)，厚度值處于2m～5m范圍內(nèi)（個別厚度高達(dá)20m）；砷礦體呈脈狀，透鏡狀、囊狀和不規(guī)則餅狀。多數(shù)礦體傾向北東，傾角緩至中等。

第四，礦體整體呈北東（少數(shù)呈北東東），除少數(shù)礦體埋深深度大于300m，其余多處于埋深100m～300m、斜度25°～45°不等。而其圍巖以內(nèi)生角礫巖為主，同時伴隨著一定量的石英閃長巖和次英安巖，某些礦體產(chǎn)于石英脈中。

4 圍巖蝕變

常見的圍巖蝕變有：熱接觸變質(zhì)、熱液蝕變。本文探測的礦區(qū)也不例外，其中前者多為上文提及一類侵入巖接觸帶，由于受伏地三疊統(tǒng)區(qū)域巖漿熱力影響，因此在原有的淺變質(zhì)基礎(chǔ)上出現(xiàn)角巖以及其巖化巖石；針對后者，主要是上文提及三類侵入巖往往已出現(xiàn)絹云母化、綠泥石化、鉀化、硅化、碳鹽酸化等蝕變現(xiàn)象，其間可能發(fā)生一種或多種蝕變的同時發(fā)生。其中產(chǎn)生的綠泥石化、碳酸鹽化等情況，屬于中等程度的蝕變。另外，在絹云母化巖石中還有產(chǎn)生最頻繁、最常見、蝕變概率最大的現(xiàn)象——礦化現(xiàn)象，礦化現(xiàn)象作為一種蝕變成礦石的主要類型之一較為常見。對于鉀化來說，其更多產(chǎn)生在電氣石角礫巖當(dāng)中，也可能出現(xiàn)在斷裂帶周邊，同時偶爾也伴隨有高嶺土化以及泥化等情況。

5 礦石特征分析

通過分析可知，該礦石所包含的金屬礦物中最主要的包括：黃銅礦、黃鐵礦、毒砂等等，除此之外還含有一定量的黃錫礦、輝鉍礦、自然鉍、閃鋅礦、白鐵礦、褐鐵礦、孔雀石，以及一些比較稀有的黝銅礦、輝銅礦等。

同時，針對礦石內(nèi)部所含礦物質(zhì)常見的多為石英、長石、黑云母、角閃石、電氣石等，以及包含少量的的絹云母、綠泥石、方解石、高嶺石等。礦石結(jié)構(gòu)以及構(gòu)造較為復(fù)雜，因此所包括的類型繁多，例如粒狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、乳滴狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、斑點(diǎn)—浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈—浸染狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、蜂窩狀構(gòu)造等等。

同樣礦石類型也比較多，有斑點(diǎn)浸染狀黃鐵礦、黃銅礦石、斑點(diǎn)、細(xì)脈浸染狀黃鐵礦、黃銅礦、含砷銅礦石、銅砷礦石、細(xì)脈浸染狀黃鐵礦、毒砂砷礦石、石英脈型銅礦石、錫礦石等。

其中礦石中各成分品位：Cu0.41%～0.77%（最高1.23%）；As3.00%～4.00%（最高10.19%）；Sn0.26%～0.83%；Bi0.73%。礦區(qū)的礦石呈現(xiàn)出浸染狀，并且存在著大量金屬礦物，包括：輝銅礦、斑銅礦、黃銅礦、黃鐵礦、磁鐵礦等等，同時也包含一定量的閃鋅礦和方鉛礦。在礦區(qū)的地表層面存在著大量的孔雀石，同時也包含著石榴石、透輝石、透閃石、綠簾石等脈石礦物。其中石榴石和綠簾石主要呈平行狀排列，并且呈現(xiàn)條帶狀的構(gòu)造，另外，經(jīng)過熱力蝕變的作用會產(chǎn)生角巖化與蛇紋石化，其和礦體距離較遠(yuǎn)。從品相分析來看，局部礦體的氧化礦石能夠達(dá)到10%以上，并且伴隨著2%～15%的砷含量。

6 礦床類型、成礦機(jī)理以及成礦模式

6.1 礦床類型

通過地質(zhì)勘測，發(fā)現(xiàn)年木耳砷銅礦床多產(chǎn)出于經(jīng)控礦斷裂發(fā)育的三疊系下統(tǒng)地層中，其主體礦體大都充填到控礦斷裂當(dāng)中，同時和富鈣巖石發(fā)生交接而最終成為交代類砷銅礦，其中由熱液進(jìn)行填充，同時，砷銅礦外圍與巖體接觸帶發(fā)生礦化生成矽卡巖，其主要由砷、銅等礦化所得。針對年木耳區(qū)域的砷銅礦床來說，其形成會受到構(gòu)造巖漿活動有成因聯(lián)系的內(nèi)生金屬成礦作用的影響，然而針對龍得崗式砷銅礦床，其礦床類型也多為交代類砷銅礦，不過其中主要由高-中溫等熱液進(jìn)行填充而成，由巖漿后期與次英安巖有關(guān)的爆破角礫巖產(chǎn)生。另外，按照主容礦巖石和工業(yè)類型，應(yīng)屬斑巖型砷銅礦床。

6.2 成礦機(jī)理、成礦模式

針對龍得崗式銅砷礦床，因受到年木耳雜巖體的侵位以及礦化等方面的作用影響進(jìn)而形成，同時也會受到構(gòu)造巖漿活動有成因聯(lián)系的內(nèi)生金屬成礦作用的影響。隨著巖體逐漸向上侵入，隨之進(jìn)行對地殼下的砷、銅元素進(jìn)行吸收，產(chǎn)生了以熱液充填型成因為主、熱液交代型為輔的復(fù)合型礦床。對于此礦區(qū)來說，最為主要的微型容礦構(gòu)造為內(nèi)生角礫巖中的網(wǎng)狀裂隙，其中內(nèi)生角礫巖作為區(qū)內(nèi)最主要容礦圍巖，因受礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造、巖漿巖和內(nèi)生角礫巖控制進(jìn)而形成內(nèi)熱液砷銅礦床。

6.3 找礦標(biāo)志

在對礦區(qū)內(nèi)部相應(yīng)礦脈以及相關(guān)地質(zhì)特性進(jìn)行充分分析研究之后，能夠得到如下幾方面的找礦標(biāo)志，分別為：

第一，龍得崗式銅砷的巖石主要為粉砂質(zhì)板巖，同時伴有一定量粉砂質(zhì)板巖、砂紙板巖、變質(zhì)砂巖等成分。

第二，同地層產(chǎn)狀大體相同的北西向構(gòu)造破碎帶發(fā)育，同時展現(xiàn)出多期次構(gòu)造變形的特性。

第三，在圍巖和構(gòu)造破碎帶分界處展現(xiàn)出非常顯著的不同特性，能夠形成泥化作用。

第四，斷層破碎帶呈現(xiàn)出中等傾角以及相應(yīng)寬帶，順著破碎帶的走向整體呈現(xiàn)出舒緩波狀變化。

第五，從表層來看，斷層破碎帶總體呈現(xiàn)出褐紅色狀態(tài)，存在著一定的褐鐵礦化（新鮮巖石為黃鐵礦化和毒砂化）和硅化作用。另外，與主斷裂面相平行的區(qū)域存在著石英脈，并且沿節(jié)理、裂隙面具石英細(xì)脈充填。

7 結(jié)語

本文主要介紹了夏河縣龍得崗銅砷礦床的地質(zhì)條件、構(gòu)造、礦床地質(zhì)特征等內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上分析了該礦區(qū)的礦床成因和成礦模式等內(nèi)容。通過本文的介紹能夠?qū)υ搮^(qū)域周邊同樣地質(zhì)條件地區(qū)找礦、探礦等起到相應(yīng)的參考作用。