青海同仁县恰冬铜矿地质特征及找矿标志

干晓锐，吕品翰，秦志敏

(1.云南能源职业技术学院资源与环境工程学院,云南 曲靖 655001； 2.青海省都兰县国土局，青海 海西，816199)

青海同仁恰冬铜矿位于青海省同仁县，处于西域板块(XYP)宗务隆山—青海南山晚古生代—早中生代裂陷槽(D-T2)东缘，泽库弧后前陆盆地中(图1)。矿区内赋矿层位为三叠系下统隆务河组上段(T1-2lb)，赋矿岩性为凝灰质砂岩和凝灰质板岩互层、凝灰质砂岩和凝灰质板岩及大理岩互层、矽卡岩。矿区由南向北分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ矿带，其中Ⅱ、Ⅲ矿带为矿区主要成矿带，主矿体为Ⅱ2-1、Ⅲ2-3和Ⅲ3-1[1-2]。

图1 青海恰冬铜矿区域地质图Fig.1 Regional geological map of Qinghai Qiadong copper mine

1 矿区地质特征

1.1 矿区地层

矿区内出露地层主要为三叠系中下统隆务河组上段，其次为第三系含砾砂岩及第四系残坡积层(图1)。矿区地层由老到新叙述如下：

叠系中下统隆务河组上段(T1-2lb)：岩性为灰色至灰绿色中厚层状中细粒长石岩屑砂岩，凝灰质砂岩和凝灰质板岩互层，凝灰质砂岩和凝灰质板岩及大理岩互层、矽卡岩，夹中基性-中酸性火山岩及薄层灰岩，是本区的主要赋矿地层，矽卡岩化、绿泥石化、褐铁矿化普遍，局部见绿帘石化、绢云母化、碳酸盐化、硅化等。

第三系(R)：岩性为紫红色含砾砂岩，砾石成分主要为灰白色砾岩，其胶结物为泥砂质。矿区仅零星分布出露，主要分布于矿区中南部，出露厚度30 cm左右。

第四系(Q)：以坡积、残积为主。测区范围内覆盖面积大，约占60%，主要矿化地段(矿区东部)覆盖面积占80%左右。

1.2 矿区构造

矿区位于加吾力吉背斜的北翼，主构造线方向为走向近北西向的单斜构造。矿区内断裂构造较为发育，均为北东向断裂，主要有5条(F1、F2、F3、F4和F5)在坑道工程中有较明显的揭露，多属张扭性断裂，破碎带较宽大，断层主要为破矿构造。

1.3 岩浆岩

区内岩浆活动较为强烈，多为喷出岩，其次是浅成侵入岩。主要分布安山岩、黑云母花岗闪长岩体、石英闪长玢岩，侵入时代为印支—燕山期。由于区内岩浆活动延续时间长，导致矿区多期脉及小侵入体发育。

1.3.1 侵入岩

黑云母花岗闪长岩体：岩体主要分布在矿区西北部，多为顺层脉状侵入，局部有小岩枝呈北西向展布。岩石为似斑状结构，斑晶为长石和黑云母，基质为隐晶质，属印支期侵入岩。岩脉与围岩接触关系为顺层侵入接触。岩体底板围岩为凝灰质砂岩，褐铁矿化较强，局部见绿帘石化。孔雀石沿裂隙产出，矿化不均匀，矿化体厚度约为1.5 m。综合分析认为岩浆岩与矿(化)体关系密切，提供成矿物质来源。

1.3.2 喷出岩

区内有多期性的小规模火山喷发与喷流作用，表现在矿区内及近外围含矿地层中夹有多层火山熔岩(安山岩)，安山岩局部厚度大、延长达数公里，分布于矿区含矿地层中。区内安山岩在矿区东部多被北东向断层所切断，形成不规则块状。安山岩主要成分为斜长石，呈半自形板状，大小不一。在矿区西北部安山岩与围岩接触带附近有铁帽生成，另矿区Ⅱ、Ⅲ主矿带分布在安山岩顶底板附近，矿体主要赋存于安山岩顶部及底部的火山碎屑岩中。矿体层位稳定，局部地段厚大富集，说明成矿物质主要来源于火山碎屑岩及火山熔岩，成矿与火山作用有着十分密切的关系。另矿体品位厚度与矿区火山喷发沉积旋回的时间和强度呈正相关关系，表明该区成矿明显受火山喷发沉积机制的控制[3-4]。

1.4 变质作用

矿区内岩浆活动较为强烈，以接触交代变质作用为主，在岩浆岩附近形成矽卡岩、大理岩和角岩等变质岩。矿区围岩蚀变强烈，主要蚀变类型有：矽卡岩化、绿泥石化、绿帘石化、绢云母化、碳酸盐化、硅化、褐铁矿化等。现将主要矿化及围岩蚀变分述如下：

矽卡岩化：在坑道和钻孔中较为普遍，主要分布在安山岩及大理岩附近。矿物成分有石榴子石、透辉石、长石、石英、绿泥石和绿帘石，局部含少量萤石，长石多被石榴子石及透辉石所交代。矽卡岩为主要赋矿岩性之一,黄铜矿呈团块状、浸染状产出。

绿泥石化：呈鳞片状集合体产出，淡绿色，多交代角闪石、黑云母。绿泥石化多与碳酸盐化、矽卡岩化及黄铁矿化共生，同矿化关系密切。

绿帘石化：细粒状、团块状分布，黄褐绿色。多沿岩石节理裂隙产出，同绿泥石化等蚀变共生。

绢云母化：片状，无色或浅绿色，团块状分布，交代斜长石，部分呈长石晶形假象。

碳酸盐化：多生成方解石，呈脉状或团块状产出。

硅化：他形粒状，呈镶嵌状接触，团块状、脉状分布。原生矿物颗粒粒径较大，呈分散状，后期硅化变质矿物粒径较小，呈团块状分布。

褐铁矿化：多分布在安山岩和围岩接触带以及铜矿化体附近，局部形成大面积铁帽。

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

通过地质勘查，恰冬铜矿区由南向北分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ矿带，其中Ⅱ、Ⅲ矿带为矿区主要成矿带。目前矿区共揭露32个矿体，其中主矿体为Ⅱ2-1、Ⅲ2-3和Ⅲ3-1，各主矿体特征如下：

Ⅱ2-1矿体：矿体位于三叠系中下统隆务河组上岩性段(T1-2lb)安山岩下盘，与安山岩距离在50～160 m之间。矿体形态简单，呈层状、似层状产出，产状与地层产状基本一致，分支复合现象偶有出现。赋矿岩石为凝灰质砂岩、凝灰质板岩、大理岩互层岩石以及矽卡岩，矿体顶底板与含矿岩石岩性基本一致，矿体与围岩呈渐变过渡关系。矿体总体走向近东西向，倾向北西10°～北东10°，倾角30～69°。该矿体目前地表共有5个槽探工程控制，工程间距70～180 m，中深部有18个工程控制，工程控制矿体走向长530 m，控制最大倾向延深达480 m。矿体厚度0.58～17.84 m，平均厚度5.08 m，厚度变化系数93%，属厚度较稳定型矿体。矿体Cu品位0.09%～4.42%，平均品位0.91%，品位变化系数87%，属有用组分分布较均匀型矿体(图2)。

图2 恰冬铜矿Ⅱ2-1、Ⅲ2-3矿体剖面示意图Fig.2 Section diagram of Ⅱ2-1 and Ⅲ2-3 ore body of Qiadong copper mine

图3 恰冬铜矿Ⅲ3-1矿体剖面示意图Fig.3 Section diagram of Ⅲ3-1 ore body of Qiadong copper mine

Ⅲ2-3矿体：矿体位于三叠系中下统隆务河组上岩性段(T1-2lb)安山岩上盘，Ⅲ号矿带中部，矿体距安山岩距离30～70 m，矿体形态较简单，呈似层状、透镜状产出，分支复合现象明显。赋矿岩性为凝灰质砂岩与凝灰质板岩互层，矿体顶底板与含矿岩石岩性一致，矿体与围岩呈渐变过渡关系。矿体总体走向近东西向，倾向北西10°～北东10°，倾角43～75°。该矿体共有10个工程控制，工程控制矿体走向长 300 m，控制最大倾向延深达250 m。矿体厚度0.61～16.42 m，平均厚度4.0 m，厚度变化系数112%，属厚度较稳定型矿体。矿体Cu品位0.06～4.03%，平均品位0.83%，品位变化系数95%，属有用组分分布较均匀型矿体(图2)。

Ⅲ3-1矿体：矿体位于三叠系中下统隆务河组上岩性段(T1-2lb)安山岩上盘，Ⅲ号矿带底部，矿体距安山岩距离为0～40 m，呈似层状、透镜状产出，矿体形态较简单，分支复合明显，在0线和8线之间出现尖灭再现现象。赋矿岩性为凝灰质砂岩与凝灰质板岩互层，矿体顶、底板岩性与含矿岩石岩性基本一致，呈渐变过渡关系。局部地段矿体底板为安山岩，矿体与安山岩界线清晰可分。矿体总体走向近东西向，倾向北西10°～北东22°，倾角35～57°。该矿体共有10个工程控制，工程控制矿体走向长约300 m，控制最大倾向延深达300 m。矿体厚度0.77～12.99 m，平均厚度3.23 m，厚度变化系数107%，属厚度较稳定型矿体。矿体Cu品位0.22%～2.81%，平均品位0.88%，品位变化系数62%，属有用组分分布较均匀型矿体(图3)。

2.2 矿石结构构造

在地表及浅地表矿石多为氧化矿，含少量自然铜，主要有孔雀石、褐铁矿。矿石结构有放射状结构(孔雀石)、交代结构(褐铁矿)；矿石构造主要有皮壳状、薄膜状构造(孔雀石)，疏松块状或土状构造(褐铁矿)，树枝状、薄片状构造(自然铜)。

深部矿石类型为硫化矿，主要有黄铜矿、黄铁矿和磁黄铁矿,少量斑铜矿。矿石结构为自形、他形粒状结构；矿石构造为星点状、团块状、脉状、浸染状，少量碎裂状、角砾状构造。

2.3 矿石矿物组成及主要化学成分

矿物组成:主要矿石矿物有黄铜矿、孔雀石、黄铁矿、磁黄铁矿；脉石矿物主要为长石、石英、方解石、石榴石及绿泥石等。

主要化学成分:矿石中有益组分主要为Cu元素，而其他元素质量分数均较低，达不到综合利用的标准(表1)。

表1 恰冬铜矿矿石样主要元素质量分数Tab.1 Main element content of Qiadong copper mine sample %

2.4 矿石类型

按矿石结构构造可分为稀疏-稠密浸染状铜矿石、网脉状铜矿石、条纹-条带状铜矿石、角砾状铜矿石。

按有用矿物组合可分为：黄铁矿-黄铜矿矿石、磁黄铁矿-黄铜矿矿石。

矿区以原生带为主，氧化带主要分布在距地表0～40 m范围内，厚约20～40 m。

3 矿床成因及找矿标志

3.1 矿床成因

基于矿床地质特征分析，铜矿体明显受地层控制，根据已有地质资料，就地层、岩浆活动及沉积环境对恰冬铜矿成矿作用的影响进行初步分析。

1)地层因素：矿区矿体赋存于下-中三叠统隆务河组地层，主要含矿系为一套火山碎屑岩-陆源碎屑岩，矿体呈层状、似层状、透镜状分布，矿体产状与地层产状基本一致，主要矿体赋存于安山岩顶部及底部的火山碎屑岩中，说明成矿物质主要来源于火山碎屑岩及火山熔岩，成矿与火山作用有着十分密切的关系。

2)火山喷发因素：区内早-中三叠世岩浆活动较为强烈，由恰冬铜矿矿区地层可以看出，矿区的3个含矿带分别代表了3次火山喷发沉积旋回，同时矿化与火山喷发的强度和时间长短呈正相关关系，即火山碎屑沉积物厚度越大，矿化越较为集中和富集，矿石品位越高，矿体厚度越大；反之矿化较弱，只形成矿化或小而薄的矿体。表明该区成矿明显受火山喷发沉积机制的控制[5-6]。

3)沉积环境因素：恰冬铜矿矿区位于断陷盆地边缘，以浸染状矿石为主，且矿石中条带与围岩岩石条带一致，具有同生沉积的特点。矿区沉积环境以封闭的中深海还原环境为主。

综上所述，矿床的形成与火山、岩浆活动有重要的关系，成矿物质来源主要为火山碎屑及火山熔岩。同时矿床的产出又严格受下-中三叠统隆务河组地层控制，具有明显的沉积成因特点。因此该矿床应为火山沉积成因型铜矿床[7-9]。

3.2 找矿标志

矿化标志：地表矿化露头岩石上颜色鲜艳的孔雀石分布较为普遍，是本矿区寻找铜矿最重要的直接找矿标志。

地层岩性标志：矿区内赋矿层位为三叠系下中统隆务河组上段(T1-2lb)，赋矿岩性为凝灰质砂岩、凝灰质板岩互层，凝灰质砂岩、凝灰质板岩及大理岩互层，矿体主要集中在凝灰质砂岩中。并且主矿体均位于安山岩顶板和底板附近，对本区找矿也具有一定的指示作用。

蚀变标志：恰冬铜矿与矽卡岩化、绿泥(帘)石化、大理岩化、硅化等围岩蚀变关系密切，以上蚀变类型是矿区重要的间接找矿标志。

4 结 语

恰冬铜矿床产于中生代早期弧后前陆盆地的边缘，发育于下-中三叠统隆务河组上岩性段(T1-2lb)，赋矿岩性为凝灰质砂岩和凝灰质板岩互层，本套地层是主要的找矿标志。矿区断裂构造较为发育，均为北东向，破碎带较宽，断层主要为破矿构造。矿床的主要成因为火山沉积成因型铜矿床。孔雀石化、围岩蚀变和隆务河组上段是该矿区重要的找矿标志。