新疆哈密市双龙铜矿地质特征及矿床控矿因素

陈国栋，庞卫波

（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第一地质大队，新疆 吐鲁番 838204）

1 区域地质简述

本区主要出露有中元古界长城系、晚古生界石炭系地层。根据星星峡岩群的变质程度，岩石组合以及层位关系等，将星星峡岩群划分为第一、第二两个岩组；根据岩石组合下石炭统雅满苏组大致分为两个岩性段；将上石炭统土古土布拉克组分为三个岩性段。

区内断裂较为发育，东西向断裂规模较大，北东向和北西向断裂规模较小。其断裂性质，东西向断裂为逆冲断裂，北东向断裂表现为左行平移，北西向断裂表现为右行平移。主要断裂有阿其克库都克深大断裂[1]。

研究区岩浆侵入活动较强烈，侵入岩较发育，分布广泛。大部分属于百灵山岩体。主要分布在北部和中部，呈近东西向展布。在构造上处于卡瓦布拉克地块北缘和北天山沟弧系的结合部。侵入岩岩体主要呈岩基、岩株、岩枝状产出。岩性方面以花岗岩类岩石分布最广，中性岩和基性岩则不发育。根据侵入岩所处的大地构造部位、接触关系以及相互穿插关系、岩石对比、变质变形特征，同位素年龄资料等，将研究区内的侵入岩划分为青白口纪和石炭纪两个时代。其中以石炭纪花岗岩最发育，出露最广泛。全岩铷－锶等时线年龄315Ma，侵入时代为中－晚石炭世。

2 研究区地质特征

研究区位于阿其克库都克区域性大型推覆断裂与雅满苏大型仰冲断裂之间。

2.1 地层

根据1∶5万区域地质测量成果，研究区出露地层为下石炭统雅满苏组第一岩性段地层。主要岩性有：碎裂蚀变凝灰岩、杏仁状玄武岩、安山岩、火山角砾岩等。通过综合分析、地层产状、岩性组合特征将工作区内的雅满苏组第一岩性段由南至北、由老到新划分为三层。层与层之间呈整合接触。

（1）雅满苏组第一岩性段第一层：分布在研究区东南部，约占8%，呈近东西向展布，出露岩性较为单一，主要由灰褐色片理化杏仁状安山岩夹玄武岩组成。倾向220°～240°，倾角42°左右。岩石绿泥石化普遍强烈。出露岩层厚度286.6m。

（2）雅满苏组第一岩性段第二层：分布在研究区中部，约占30%，东西向展布，延伸区外。主要岩性为深灰绿色蚀变角砾凝灰岩、安山质流纹质角砾凝灰岩等。倾向210°～220°，倾角42°～60°左右。岩石绿泥石化、绢云母化、电气石化、褐铁矿化等普遍强烈。岩层厚度1317.7m。

（3）雅满苏组第一岩性段第三层：分布在研究区的东北角。出露较少，约占研究区总面积的3%，主要岩性为深灰色杏仁状玄武岩。走向100°～280°，倾角40°～52°。出露厚度约300m。绿泥石化比较普遍，局部绿帘石化强烈。岩石受动力作用影响，多发生片理化[2]。

（4）第四系：以全新统洪积物为主，主要分布在研究区东部，由春季的雪水融化或夏季的暴雨汇集的洪水冲刷搬运堆积而成，厚度1m～5m不等。由松散的砂、砾石组成。磨圆度较差，大多呈棱角状或尖棱角状，无分选性杂乱堆积。砾石成分大多与周围基岩的岩性一致。

2.2 构造

研究区构造较为简单，只有断裂较为发育，与成矿有关的构造为双龙断裂。双龙铜矿受断裂控制比较明显，该断裂分布在研究区中部，向东向西皆延出研究区。走向135°～145°，向南倾斜，倾角80°～85°，矿体受其控制，断裂南盘抬升，北盘下滑，具压扭性质。在施工的ZK001、ZK801孔中可以清楚地看到构造角砾岩（压碎角砾岩）断层泥等断层证据，且裂隙发育，岩石绿泥石、阳起石化、硅化、褐铁矿化强烈。黄铁矿、黄铜矿、自然铜等金属矿物多沿破碎裂隙充填，富集成矿[3]。

2.3 岩浆岩

研究区侵入岩极为发育。出露面积约12.0Km2，占研究区面积的55.0%。主要分布在中北部，为百灵山岩体的一部分。主要岩石类型有石英闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩等，岩体侵入时代为中－晚石炭世。成因类型为I型。研究区火山岩不甚发育，仅在南部少量分布，分布面积约6.5Km2。火山岩岩石类型主要有安山岩、杏仁状玄武岩、角闪凝灰岩、角砾凝灰岩等。

本区火山岩厚度约1600m，所见大部为爆发相凝灰岩及角砾凝灰岩等，少见溢流相火山岩。这可能是当时火山爆发指数较大所致。该旋回下部以喷溢相的中酸性熔岩（安山岩、英安岩）为主，其次是爆发相凝灰岩、角砾凝灰岩、火山角砾岩等；上部以爆发相凝灰岩及火山沉积相为主，夹中酸性、基性熔岩（安山岩、玄武玢岩）。构成酸性-中性-基性的喷发韵律。

3 矿床特征

双龙铜矿产于早石炭纪百灵山岩体中的破碎蚀变石英闪长岩中。共圈定3个矿体，其中L1为最大的矿体。矿体间走向大致相同,总体呈94°～105°方向展布，矿体总体倾向南西，陡倾，倾角一般在80°～85°之间。其产出特征明显受断裂控制。

表1 岩矿石化学全分析结果表

3.1 矿体特征

L1号铜矿体：矿体主要分布在TC11－TC12之间。矿体规模较大，主体分布在浅表部位，地表控制长度440m，中部含夹干，东部尖灭再现。矿体由0、8两条勘探线控制深部，延深甚浅，控制最大斜深200m（0线）。矿体形态较简单，平面上呈断续脉状，剖面上呈上宽下窄的楔形。矿体走向127°～307°，倾向205°，倾角在80°～85°之间，平均85°。矿体单工程最大厚度为11.00m，最小厚度为1.10m，平均厚为4.13m，沿走向东部厚度较大（8线），垂向上地表厚度较大，沿倾向很快变薄尖灭。厚度变化系数为86.02%，属厚度稳定—较稳定的矿体。矿体单工程最高铜品位4.40%，最低品位0.23%，平均1.52%，一般在5.43%～0.46%之间，该区间的品位占总工程点的85%。

3.2 矿石质量

研究区已知的铜矿物种类有八种，既自然铜、辉铜矿、赤铜矿、黄铜矿、斑铜矿、黝铜矿、孔雀石、铜蓝。以黄铜矿、自然铜为主，次为辉铜矿。铜矿物以他形晶形式产出，形态以粒状－微粒状、团块状集合体为主，少量的为细脉状。在钻孔岩芯中可见到粒度为0.5cm左右的大颗粒不规则状自然铜。

经矿石全分析、化学分析，对主矿体矿石的化学成分作了系统的了解，矿石的主要有益组份为铜，并伴生金、银、钴，分布不均。矿体铜平均品位1.45×10-2。金、银、钴主要赋存于黄铁矿中。岩矿石化学成分具有明显的规律性变化,即：围岩→铜矿体SiO2、Al2O3、CaO和MnO含量逐渐降低，Fe2O3、SO3显著增高。

图1 围岩和矿体中部分主元素含量变化图

4 成矿期及成矿阶段

矿床分为热液期和表生期二个矿化期。

4.1 热液期：有三个矿化阶段

4.1.1 石英－阳起石阶段

在高温高压条件下，形成一套高温矿物组合，典型矿物有石英、阳起石以及少量钾长石、斜长石。金属矿物呈星点浸染状赋存于构造角砾岩的石英颗粒间或其晶洞中，富集成矿。

4.1.2 绿帘石－绿泥石－黄铁矿阶段

该阶段以绿帘石、绿泥石、黄铁矿等矿物沿破碎蚀变岩裂隙充填或沿其边部交代为特征，除以上矿物外，还有方解石和少量的黑云母。

该成矿期形成了研究区的主体岩石－破碎蚀变岩，基本形成有益矿产，为后期多次叠加富集成矿提供了有利的场所。

4.1.3 自然铜-黄铜矿多金属矿阶段

该阶段是铜的重要成矿阶段，矿物组合为：黄铜矿、自然铜、赤铜矿、磁铁矿、针铁矿、石英、绿泥石等。形成一系列中低温的矿物组合。

4.2 表生期

表现在地表及浅表处，由于氧化淋滤作用，使部分早期形成的矿物发生氧化分解形成次生矿物。典型矿物有孔雀石、辉铜矿、斑铜矿、铜蓝、褐铁矿及少量赤铁矿，同时有石膏细脉充填，这类矿物在研究区出现较少。

矿物共生组合：根据矿物形成的先后，矿物共生组合有以下三种形式。

（1）金属氧化物组合：磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿高中温矿物。

（2）金属硫化物－自然矿物组合：自然铜、黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿等中低温矿物。

（3）次生矿物组合：孔雀石、辉铜矿、斑铜矿、铜蓝、褐铁矿等矿物。

（4）Cu、Ag、Au、Fe、Co等组成Cu多金属元素组合。

5 矿床控矿因素

研究区地处塔里木板块北缘活动带的觉罗塔格晚古生代岛弧带。研究区南、北两侧分别有阿其克库都克及雅满苏两大断裂通过，而且断裂多次活动，伴之的次级构造断裂也十分发育，这些次级断裂破碎带在大断裂及岩体附近成群出现，而且多次开闭复合，活动明显，从而构成十分有利的容矿场所。

随断裂活动，多期次的中酸性岩体侵入，携带较丰富的成矿物质，同时萃取地层中的有用组分，使之活化、迁移。同时岩体的侵入，使围绕岩体的含钙质岩石普遍形成了构造角砾岩或碎裂化岩石，这些含钙质岩石对后期成矿物质的活化、迁移以及富集起到了极大的促进作用。

次一级的断裂破碎带不仅为矿液的聚集提供了活动和就位空间，断裂与岩浆活动配合而诱导的多次热液作用，又为本区多期次（阶段）矿床的形成提供了充足的热源。