陕西省某铜矿床地质特征及成因分析_赵刚

陕西省某铜矿床地质特征及成因分析＊

赵　刚，黄明然，韩　建，路　兴，苏贺鹏，王　雷

（中国有色集团抚顺红透山矿业有限公司，辽宁抚顺１１３３２１）

摘　要：矿床以脉状铜矿体为特征，局部见有浸染状铜矿化，很明显它是热液充填交代形成的，从矿石结构上看，具有交代残余结构，矿物组合上以铜、铅、锌等中低温矿物组合为主，形成

温度，主体上在中温范围内，因此它应是中温热液矿床。通过对含矿岩系、构造及矿体的

地质特征进行分析研究，确定了矿床成因。

关键词：地质特征；控矿因素；成因分析

中图分类号：Ｐ６１８．４１　　　文献标识码：Ｂ

１　区域地质

陕西省某铜矿床区域构造位于摩天岭褶皱系的东缘与秦岭褶皱带的斜接部位，北邻东秦岭海西褶皱带，南与扬子准地台毗邻。构造单元边界：分别被北部略（阳）－褒（城）深断裂和南部阳（平关）－勉（县）深断裂分割。两组断裂构造线分别以ＮＷ－ＳＥ，ＳＷ－ＮＥ展布并趋于勉县附近交汇，因而形成向西撇开，向东收敛的构造框架。

地层具有层状构造，基底由晚太古－晚元古宙变质火山岩系组成，构成三个较完整的火山旋回，自下而上为：

太古宇渔洞子组（ＡｒＹ２）：为绿岩－硅铁建造。岩性以混合岩化变粒岩、斜长绿泥岩、角闪斜长片岩等组成。

中元古宇接官亭组（Ｐｔ２Ｊ）、郭家沟组（Ｐｔ２ｇ）。

盖层分别由震旦系九道拐组碎屑沉积岩和断头岩组化学沉积岩组成。

主要褶皱构造自南向北有：鸡公石向斜；二里坝－铜厂背斜；接官亭向斜；渔洞子背斜等。

区域内断裂构造发育，一般表现为走向断裂，规模大，相对生成时间早，多属韧性剪切滑动或层间走向滑动断裂性质。以糜棱岩带、挤压褶皱带、层间强揉皱带的形式出现。横向断裂除极少数具有区域分布外，一般规模较小，形成较晚。

本区岩浆岩活动在元古宙，主要以火山喷（溢）活动方式为主，形成本区巨厚的火山沉积岩系；而侵入活动则主要出现在加里东－印支期，岩石从超基性－－酸性皆有出露。２　矿区地质

矿区地层、构造以及侵入岩特征均显示为以铜厂为中心的复杂古火山构造区。主火山喷发中心位于河口上－－大院子一带。沿火山口侵位的铜厂闪长岩体，及呈环状分布的钠长岩及钠长斑岩等次火山岩处于中部火山隆起区，南部为火山斜坡，北面陈家坝一带与东部李家嘴、鹿儿山一带构成火山洼地。在此火山机构背景条件下，矿区火山沉积岩相，断裂构造及侵入构造均反映以上火山机构特征。

２．１　地　层

矿区出露地层主要为基底火山岩系上部的郭家沟组（Ｐｔｇ），分布在中、南部一带。北部和西北角出露有其下伏地层接官亭组（ＰｔＪ），和盖层零星分布的断头崖组（２ｄ）。郭家沟组与上、下地层均呈断层接触关系。

郭家沟组地层根据岩组特征和接触关系可分为上、中、下三个岩段和八个小层。

２．１．１　下部火山熔岩－－碎屑岩段

（１）火山角砾岩层：出露于南部大院子一带，火山角砾岩呈南凸的半球状。以火山角砾熔岩为主，自下而上，由中粗粒向细粒角砾岩过渡。角砾成份主要为强蚀变长英质中酸性火山熔岩屑，胶结物为细碧质火山熔岩。

（２）块状细碧岩层：由绿色块状细碧岩组成，覆盖于上述角砾岩之上，分布在矿区南西角火山角砾岩附近。

２．１．２　火山－－沉积过渡岩段

（１）细碧岩、角斑质凝灰岩层：岩性以细碧质凝灰

第２９卷第３期２０１３年６月

有　色　矿　冶

ＮＯＮ－ＦＥＲＲＯＵＳ　ＭＩＮＩＮＧ　ＡＮＤ　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ

Ｖｏｌ．２９．№３

Ｊｕｎｅ　２０１３

＊收稿日期：２０１２－１１－１９

作者简介：赵　刚（１９８０—），男，本科，地质工程师，辽宁省抚顺市人，从事矿山地质工作。

岩、角斑质凝灰岩夹白云岩扁豆体为特征，普遍具有强片理化和碳酸盐化区别于块状熔岩。厚度约６００ｍ；

（２）凝灰岩千枚岩－板岩层：岩性复杂、相变较大，以凝灰质千枚岩，含砺千枚岩为主，次有泥、钙质板岩、白云岩等，与细碧质凝灰岩、角斑质凝灰岩呈整合接触关系；

（３）板岩层：由炭质板岩、含炭板岩、含炭白云岩、含炭泥灰岩组成，分布广泛且层位稳定，层厚２００余米；

（４）铁白云岩层：主要由铁白云岩夹钙质千枚岩组成。含黄铁矿、黄铜矿化，层厚６０余米。２．１．３　沉积岩段

（１）灰质白云岩层：岩石呈浅灰色，细粒块状构造，分布在张家山、郭家沟、大铁坝一带，与下伏过渡层呈断层或整合接触关系。

（２）千枚岩层：岩性为黄色钙质绢云母千枚岩，含炭千枚岩夹薄层灰岩，主要分布在矿区南、东部。

接官亭组中上部层位，由一套浅海相火山喷发－沉积的细碧角斑岩建造的岩石组成，按岩性分为火山熔岩段（含铜锌矿化）、中酸性火山碎屑岩段（含铜铅锌矿化）、火山－－沉积过渡岩段（含铅锌矿化）。

２．２　构　造

２．２．１　褶皱构造

矿区主体褶皱构造区域上属二里坝－－铜厂复式背斜的一部分，矿区范围次级褶皱有：张家山向斜、铜厂背斜、老林沟向斜；红木沟－－赵家山背斜与次级构造。

（１）张家山向斜：轴向延东西，核部地层为厚层白云岩（Ｐｔｇ）与含炭千枚岩，南翼为透闪石化白云岩、炭质板岩、千枚岩等，北翼因断层影响而出露不全，地层产状南倾，倾角７０°左右。

（２）铜厂背斜：出露于矿区中部，轴向近东西，为一两翼均南倾的倒转背斜。核部地层为细碧岩，两翼分别为千枚岩、板岩、铁白云岩。铜厂闪长岩体侵入于该背斜核部，后期由于断层和侵入体影响，褶皱形态不完整。

２．２．２　断　裂

区内断裂构造发育，按其走向划分，可分为近东西向断裂组、北东向的断裂组、北西向断裂组。

（１）近东西向断裂组（Ｆ

１

）：大多数为走向断裂。该组断裂均为压性断层，走向近东西，倾向南，倾角６０°～８５°，舒缓波状。其中有代表的为Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ１３、Ｆ１４。

（２）Ｆ

２断裂组：为北东走向的一组断裂，其形

成时间晚于Ｆ１组，是本区另一组重要控矿构造，其

中Ｆ２４、Ｆ２５、Ｆ２６断层附近及由断裂引起的片理化带

中已发现工业铜矿体。

（３）Ｆ

３

断裂组：该组断层为北西走向的一组斜

断层，形成时间晚于Ｆ１和Ｆ２组，是矿区重要的破矿

构造，其中对矿体影响较大的是Ｆ３２、Ｆ３４、Ｆ３６。

２．３　岩浆岩

区内岩浆岩发育，从基性岩至酸性岩类均有出露。

（１）火山岩类：以基性和中酸性为主，岩性简

单，主要有细碧岩、细碧质凝灰岩、角斑岩、角斑质凝

灰岩等。时间上从基性到中酸性过渡，属正常的火

山喷发顺序。

（２）侵入岩类：以中酸性岩和超基性岩为主，次

有基性脉岩类。超基性岩类已经完全蛇纹石化，推

测原岩为橄榄辉石岩；基性岩类矿区出露比较广泛，

矿区各地层中均有产出，以辉长辉绿岩、辉绿岩为

主，除矿区北东方向死娃子沟辉长辉绿岩体规模较

大外，一般均为岩脉产出；中酸性岩类出露在矿区中

部，与铜矿体有直接的生成关系。呈岩株产出，其长

轴呈北东－－南西向，与围岩接触面清晰，呈弯曲

状，岩体北界向南陡倾，南界向北陡倾，西界向东陡

倾，整体产状趋于南东倾伏。

３　矿床地质

３．１　矿体地质特征

本次参加储量计算的矿体有１２个，现以Ⅰ－９、

Ⅰ－４、Ⅲ－１、Ⅲ－５为例重点描述：

Ⅰ－９矿体：赋存于闪长岩体接触带中，为一半

盲矿体。分布在１～１６线之间，标高４００～１　２８５ｍ，

长１　７００ｍ，延深近９００ｍ，控制深度８４０ｍ，由五层

坑道、２９个钻孔及探槽控制。矿体呈脉状产于Ｆ１３

断裂旁侧的闪长岩片理化带内，走向近东西，局部变

化为北东向，倾向南，倾角变化于４５°～８５°之间，从

倾斜方向看，１　２００ｍ标高以上与９００ｍ标高以下

倾角较陡，其间倾角较缓，说明矿体产状在延长、延

深两个方向上均呈舒缓波状。矿体厚度一般在１～

３ｍ间，最薄处０．２１ｍ，最厚５．７６ｍ，总的规律是倾

角变缓部位厚度增大。含铜品位一般变化于３％～

９％之间，最低０．３１５％，最高可达２０．９％，单脉富铜

矿体与围岩接触界线清楚，局部在富脉的上、下盘有

细脉浸染状矿化。矿石中金属矿物主要是黄铜矿，

在１　１１５ｍ标高以上，矿体边部有少量辉钼矿产出，

为次生富集作用的产物。矿体的上下盘围岩均为石

英闪长岩，岩石因构造挤压形成片理化蚀变闪长岩。

１

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第３期　　　　　　　　　　　　赵　刚等：陕西省某铜矿床地质特征及成因分析围岩蚀变有钾化、碳酸盐化、绢云母化、硅化。

Ⅰ－４矿体：上部产于炭质板岩与闪长岩接触带附近或斜长绿帘岩中，下部产于闪长岩中。矿体走向北东东，倾向南，倾角５０°～６０°，在５～６线附近，倾角变缓，故在５线附近矿体厚度增大，品位相对较富。全矿体平均厚度２．０６ｍ，平均品位１．４７％。矿体在深部以单脉形式产出，浅部地方由于次生富集，在５线附近见有１～２ｍ厚的辉铜矿。

Ⅲ－１矿体：赋存于８～１５线间，标高７００～１　３２０ｍ。Ｆ２４断裂两侧的片理化闪长岩中，矿体主要由若干条富黄铜矿脉体组成。脉体分支复合发育，脉体与脉体间距变化在１～４ｍ。横向矿体基本连续，就单个脉而言不连续，一般单个脉长３０～５０ｍ，脉厚１０～５０ｃｍ。全矿体长６７０ｍ，延深６００ｍ左右，总体走向北东，与片理方向一致，局部与片理小角度斜交。矿体倾向南东，倾角６０°～８０°，在富脉的两侧，常有浸染状贫矿体或矿化体出现。脉体铜品位一般为３％～８％，浸染状矿体一般铜品位在１％以下。矿体局部见有磁铁矿与之伴生，主要围岩为片理化闪长岩，蚀变类型有绢云母化、硅化、碳酸盐化。

Ⅲ－５矿体：赋存于Ｆ２４断层以南１０线～２０线之间，标高６３０～１　２００ｍ，长１　０５０ｍ，延深５８０ｍ，有多个石英方解石铜矿脉组成。走向北东，倾向南东，倾角６０°左右，矿体与围岩界线清晰，两侧无浸染状铜矿化。矿体厚度０．１～０．５ｍ，比较稳定，单个脉体长５０ｍ左右，品位３％～８％，直接围岩为石英闪长岩，蚀变主要为绿泥石化。

３．２　矿石类型及化学成份

矿区矿体大多为盲矿体和半盲矿体，水文条件简单，地形较陡，地表水流失快，地表岩石剥蚀一般，对矿体影响不大，未形成流失带，仅在片理化强的地方有部分迁移和氧化，如Ⅰ－９矿体上部和Ⅲ－１矿体１　２００ｍ标高以上有少量氧化矿，个别矿体如：Ⅰ－４矿体上部由于矿体产在炭质板岩中，地下水容易保留，地表风化作用较为强烈，浅部硫化物容易风化流失，故在１　２００ｍ标高以上矿体变贫，在１　２００～１　０００ｍ标高，矿体局部有次生富集，见有１ｍ左右厚的辉铜矿富脉。从全矿床来看，氧化矿很少的。根据物相成果，结合野外观察，矿区存在两种矿石类型，一种是原生硫化铜矿石，约占８５％左右，另一种是混合矿石，约占１３％左右。

矿石中有用组份主要是铜，伴生有益组份有：Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｏ等。全矿床铜平均品位为１．９７％，最高为２０．９％；金品位变化于０．０８～１ｇ／ｔ之间，最高为１２．２ｇ／ｔ；银１～１０ｇ／ｔ，最高为５０ｇ／ｔ；镍０．０２％～０．２％之间，最高为０．３１６％；钴０．００１％～０．０２％之间，最高为０．０３１％。然而这些有益伴生组份分布很不均匀，整体上来看，金、银、镍、钴、与铜都不相关。

３．３矿石矿物组份

组成矿石的主要金属矿物以黄铜矿为主，其次为黄铁矿。共生矿物有闪锌矿、方铅矿、紫硫镍铁矿、辉砷镍矿、辉钴矿、辉钼矿、自然金等。（１）黄铜矿：一般为他形不等粒集合体或致密块状、稠密浸染状、斑杂状集合体。局部呈断续条纹状，部分于脉石矿物粒间浸染，矿物含量在１５％～３０％之间。（２）黄铁矿：他形不规则状，于黄铜矿边缘，或被黄铜矿包裹，含量１％～８％。（３）闪锌矿：他形细粒，于黄铜矿中及其边缘，并被交代、溶蚀。多产于富铜矿石内，含量０．５％左右。（４）镍钴矿物：有含镍黄铁矿、紫硫镍铁矿、辉钴矿等。他形－半自形，细粒，大部分见于黄铜矿中散部，或于脉石中，或黄铜矿边缘，含量１％～２％。（５）辉铜矿：于黄铜矿边缘，为黄铜矿次生，主要分布于Ⅰ－４号矿体上部。（６）自然金或银金矿：呈粒状或丝状，粒径０．００３～０．０１ｍｍ，见于黄铁矿、黄铜矿晶间或裂隙间，矿石中分布极不均匀。

３．４　矿石组构

矿石的结构、构造比较简单，富矿一般多以压碎结构、交代残余结构为主；常见构造为角砾状构造、块状构造，贫矿以细脉浸染状构造或细粒浸染状构造为主。

３．５　变质作用及蚀变特征

矿区出露的岩石均不同程度地受到变质作用，从而形成各类变质岩：（１）区域变质作用及变质岩：矿区火山岩原岩建造为基性－中酸性细碧角斑岩系列，经区域变质作用后，形成板岩千枚岩及绿片岩，总之变质岩石及变质矿物组合仍属低级区域变质作用程度。（２）热接触变质作用及变质岩：热接触变质作用主要与铜厂闪长岩体的侵入活动有关，沿岩体北缘及北西缘周边，均程度不同地发育着热接触变质岩，形成接触变质晕，变质晕与岩体接触界线因变质岩石不同而异，北西部多为港湾状，北部及北东部平缓。（３）动力变质作用及变质岩：矿区断裂构造发育，在构造变动时，有动力变质作用发生，常见的动力变质岩主要有片理化闪长岩、糜棱岩，局部在断裂带中还见有少量绿泥石片岩。

在上述三种变质作用下，矿区围岩蚀变主要有

２

１有　色　矿　冶　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第２９卷

绿泥石化、硅化、碳酸盐化、绿帘石化、黄铁矿化。３．６　控矿因素

（１）稳定硫同位素组成：据黄铜矿及黄铁矿硫同位素分析结果可以说明硫同位素组成的一致性；据几种不同类型铁铜矿床硫同位素的组成进行对比，铜厂矿区塔式效应明显，与地壳硫源相区别，应属混合硫源，即属地幔硫＋地壳硫（混合硫源），可与长江中下游磁铁矿床、煎茶岭镍矿等硫源对比，所以认为铜矿体及围岩内的硫源应是混合硫源，即岩浆期后热液活动带来的深部均一硫混染了一部分围岩或海水中的重硫，

从而形成的混合硫。（２）铜矿物质的来源：矿区各类岩石中铜的丰度值较高，矿石中伴生较富的镍等组份，矿化区内铜镍异常常伴生出现，

说明矿化与基性火山岩有一定联系。细碧岩中角闪石变质前含铜为１．３２％，蚀变为绿泥石后含铜０．９６％。均说明黄铜矿中的硫源与细碧岩的硫源是一致的，推测矿区的细碧岩是铜矿的矿源层之一。

矿区闪长岩体铜的丰度值为８０ｐｐｍ，高于地球闪长岩，安山岩克拉克值２倍，铜厂闪长岩中的角闪石变质前含铜１．９７％，蚀变为绿泥石后铜含量为０．８７％，这说明岩石中有一部分铜在变质过程中被析高出来，因而推测铜厂闪长岩为铜矿矿源岩之二。

铜的来源之三是岩浆后热期。由于形成铜厂闪长岩的岩浆本身富含铜，随着岩浆的分异、挥发份、水分必然越来越多，逐渐形成热液，有用物质也向热液集中，构成含矿溶液。

（３

）构造对成矿的控制作用：矿区断裂十分发育，而以Ｆ１组和Ｆ２组断裂对成矿影响最大，Ｆ１３断层控制了Ⅰ－９铜矿体产出，Ｆ１４断裂带在ＰＤ１２６１坑内也见到脉状矿（化）体；Ⅲ－１矿体受Ｆ２４断层

控制等。根据矿体的产出状况，可以说Ｆ１组和Ｆ２组断裂均形成于成矿之前，早期断裂活动给矿液的流动和定位提供了通道和容矿空间。且这些控矿断裂均多次活动，属扭性逆断层，断层面呈舒缓波状，

产状变化大，其旁侧有较宽的挤压片理化带和羽裂。在构造陡缓变换部位成矿更为有利，铜矿的富矿体和厚大部位就产在陡缓变换的较缓部位上。

４　成因分析

矿床大多以脉状铜矿为特征，在脉状铜矿体的两侧，局部见有浸染状铜矿化。很明显它是热液充填交代形成的；从矿石结构上看，具有交代残余结构，矿物组合上以铜、铅、锌等中低温矿物组合为主，形成温度，主体上在中温范围（３００℃左右），因此它应是中温热液矿床。硫源是混合硫源，

铜的来源主要是岩浆期后热液，并粹取了部分围岩中的铜，加以富集改造。为此，根据矿区地质特征及硫同位素特征，

可以分为一阶段：在火上喷发沉积阶段，成矿物质呈分散状态存在于岩石中，形成初始矿源层；二阶段：

即后来闪长岩浆沿火山管道侵入，由于岩浆分异作用，

后期形成了富含挥发份和矿物质的岩浆期后热液，很明显这种热液缺硫。当构造变动发生，产生了一系列断裂，含矿热液沿断裂层运移，在板岩与白

云岩接触部位即Ｆ１２

断层带中形成了铁矿，

之后，含铜石英方解石脉形成。在矿体中见少量含铜石英方解石脉穿插就是证明；三阶段：随着构造变动进一步发生，同时产生一些高温的动力变质热液，这些变质热液在运移过程中粹取了围岩中的硫和铜元素。动力变质热液与岩浆期后残余热液混合，形成了新含矿热液，

他彻底改变了原热液的物理化学平衡，使热液中的有用物质呈硫化物形式大量沉积下来，交代胶结原先的含铜石英方解石脉，从而形成铜矿的主体。以后又经过多次变质热液富集改造；四阶段：经表生作用，

在近地表部分地方，形成一些辉钼矿及少量的斑铜矿、孔雀石。综上所述，认为矿床成因类型属“

热液改造型”铜矿床。参考文献：

［１］　刘云从，高生民，等．矿床学［Ｍ］．北京：地质出版社，１９７９．［２］　李胜荣．

结晶学与矿物学［Ｍ］．北京：地质出版社，２００８．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　Ｇｅｏｌｏｇ

ｉｃａｌ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ｇｅｎｅｓｉｓ　ｏｆ　ＡＣｏｐｐｅｒ　Ｄｅｐ

ｏｓｉｔ　ｉｎ　Ｓｈａｎｘｉ　ＰｒｏｖｉｎｃｅＺＨＡＯ　Ｇａｎｇ，ＨＵＡＮＧ　Ｍｉｎｇ－ｒａｎ，ＨＡＮ　Ｊｉａｎ，ＬＵ　Ｘｉｎｇ，ＳＵ　Ｈｅ－ｐｅｎｇ

，ＷＡＮＧ　Ｌｅｉ［Ｃｈｉｎａ　Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ　Ｍｅｔａｌ　Ｍｉｎｉｎｇ（Ｇｒｏｕｐ）Ｆｕｓｈｕｎ　Ｈｏｎｇ

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