宁夏青铜峡市双圈铜矿地质特征及成因

孙永亮

（宁夏回族自治区矿产地质调查院（自治区矿产地质研究所），宁夏 银川 750021）

宁夏青铜峡市双圈铜矿区域大地构造处于昆仑-祁连-秦岭褶皱系走廊过渡带东端的卫宁北山东西向向斜的东部，北邻中朝准地台鄂尔多斯西缘坳陷带的贺兰山台陷带西南部。地层区划属华北地层大区（V）秦祁昆地层区（V1）祁连-北秦岭地层分区（V12）宁夏南部地层小区（V12-1）。

区域内热液型的矿产主要有铜、铁、重晶石，沉积型矿产有煤等。热液型矿产多沿狐子疙瘩-铜铁沟-米地梁分布，主要受东西向、近东西向、北西、北东向断层控制；沉积型矿产煤分布于上石炭统土坡组中。

区内的铜矿曾经被前人开发利用，现已停采；铁、重晶石、煤炭资源现正被小型民营企业开发利用。

1 矿区地质特征

1.1 矿区地层

矿区内地层出露单一，仅分布着泥盆系上统沙流水组第二岩段（D3s2），局部低洼地段零星分布第四系风积层（Op3-2eol)。其中沙流水组第二岩段是赋矿地层。现由老至新将其特征简述如下：

（1）泥盆系上统中宁组第二岩段（D3Z）：主要为陆相河流沉积，下部为代表河流冲积相的紫红色厚层细粒石英砂岩、长石石英砂岩、含泥质角砾长石石英砂岩、泥质钙质粉砂岩，夹灰绿色含铜长石石英细砂岩、粉砂岩透镜体（铜矿体），在砂岩中节理发育，同时发育单向斜层理和板状交错层理，上覆沙纹交错层图。上部过渡为湖泊相沉积，其岩性为紫红色厚层泥质、钙质粉砂岩夹紫红色钙质细粒长石石英砂岩。该段岩层总体上来说自下而上，粒度由粗变细，具韵律变化，常见重晶石石英脉及重晶石脉沿节理及层面方向侵入。

（2）四系风积层（Op3-2eol)：分布于山坡及低洼地，主要为黄土状粘质砂土，垂直节理发育，多切割形成冲沟。厚2m～5m。

1.2 矿区构造

矿区构造简单，主体构造位于双圈背斜南翼，该背斜为一开阔的线状背斜，褶皱轴向近东西向展布，长约1400m，北翼地层倾角在20°～35°左右，南翼地层倾角20°～45°，两翼基本对称，核部及两翼地层均为泥盆系上统沙流水组第二岩段（D3s2）。断裂构造较发育，局部发育小型的纵向小断层及小型的层间滑动断层，在褶皱南翼发育北西向、北北西向、南北向的小型纵向断层，东西向的大断层。

1.3 脉岩

矿区内未见岩浆岩出露，但脉岩分布较普遍，多沿岩层节理、裂隙或层面充填。主要有石英脉、重晶石脉、方解石脉、长石脉等，脉长一般为数米，脉宽2m～5m，通过野外观察分析，脉岩主要在断层附近发育，孔雀石化沿脉岩裂隙充填。

2 矿体地质特征

2.1 矿体特征

矿区内矿体主要赋存于修改为泥盆系上统中宁组第二岩段（D3Z），赋矿岩石主要为灰绿色砂泥岩，矿化特征为孔雀石沿岩砂泥岩裂隙呈薄膜状、片状充填，少数呈粗砂岩空隙充填特征，且受后期断层的错断和构造的影响，在地表呈现为不连续的多个小矿体出露。现以长度大于100m，氧化铜品位大于或等于0.30%，圈定了2个矿体KⅠ、KⅢ，见图1、图2。矿体特征简述如下：

图1 双圈铜矿区地质简图

图2 双圈铜矿区kp7勘查线剖面图

KⅠ铜矿体：地表由8个见矿工程控制长约310m，呈似层状，走向为120°，倾向南，倾角21°～35°，厚度在1.30m～1.70m。铜品位在0.64%～2.17%，平均为1.26%。中深部由3个见矿工程控制厚度在0.6m～3.87m。铜品位在0.5%～1.17%，平均为0.86%。矿体顶板为中厚层细粒长石石英砂岩；底板为中厚层粉砂岩。

KⅢ铜矿体：地表由2个工程控制长约146m，呈似层状，倾向为220°，倾角21°～24°，厚度1.24m～1.53m。铜品位在0.53%～0.64%，平均0.58%。矿体基本不含夹石。矿体顶板为紫红中厚层细粒长石石英砂岩；底板为灰白色中厚层粉砂岩。

2.2 矿石质量

矿石结构以细粒砂状结构为主，次为粉砂结构、砂砾、碎裂结构等；矿石构造以层状构造为主,部分为细脉状、细脉似浸染状、角砾状构造等。

主要铜金属矿物为孔雀石，次为黄铜矿、辉铜矿、铜兰等。

脉石矿物主要有石英、长石、方解石，此外尚有重晶石等。

矿石中有用化学组分为Cu，尚伴生有Pb、Zn、Mn、Co、Ni、S等。主矿体中伴生有用组分均达不到综合利用的要求。

2.3 矿石类型

根据矿石的物质成分、品位、物理性质、结构、构造或氧化程度等不同因素等，将铜矿石自然类型划分为氧化矿石，矿石类型主要有以下几类：

（1）孔雀石化长石石英细砂岩：为主要矿石类型之一，各矿体中均有分布。多呈灰绿色，具细粒砂状结构，中-薄层状构造等。矿石矿物以孔雀石为主；脉石矿物主要为石英、长石、方解石等。矿物主要沿裂隙面发育。铜品位在0.33%～2.01%之间。

（2）孔雀石化粗砂岩：为主要矿石类型之一。多呈灰绿色，具粗粒结构，中-薄层状构造等。矿石矿物以孔雀石为主；脉石矿物主要为石英、长石、粉砂质等，矿物主要沿孔隙内发育，铜品位在0.5%左右。

（3）孔雀石化泥岩：为主要矿石类型之一，KⅠ矿体中有分布。多呈灰绿色，具碎裂状结构，中-薄层状构造等。矿石矿物以孔雀石为主；脉石矿物主要为泥质等。矿物主要沿裂隙面发育，铜品位在0.64%～2.01%。

（4）孔雀石化构造角砾岩：为次要矿石类型之一，仅在KⅢ矿体中有分布。多呈灰绿色。矿石矿物以孔雀石为主；脉石矿物主要长石、石英、褐铁矿等。矿物主要沿裂隙面发育。

2.4 围岩蚀变

矿区内主要的围岩蚀变有：绢云母化、硅化、重晶石化、褐铁矿化充填裂隙。

绢云母化：呈灰白色，鳞片变晶结构，常以浸染状、脉状沿长石、石英颗粒间隙充填，同时交代斜长石，分布较为普遍。

硅化：主要表现为细石英脉，多呈灰白色，粒状变晶结构，以不规则脉状沿裂隙充填。

褐铁矿化：呈黑褐色，以团块状、斑点状、浸染状、脉状沿裂隙面分布，分布不均匀，但蚀变较强部位，铜矿化也较强。

重晶石化：主要为重晶石脉，呈黄褐色，以不规则脉状沿裂隙充填，多具碎裂状构造。脉中常见包裹石英脉，形成比石英脉晚，含铜矿化。

3 矿床成因分析

3.1 区域成矿条件

矿区区域地处秦祁昆成矿域（Ⅰ-2），阿尔金-祁连成矿省（Ⅱ-5），南祁连Pb-Zn-Au-Cu-Ni-Cr成矿带（Ⅲ-23）。

区域出露地层主要有古生界奥陶系中上统、泥盆系上统、石炭系下统、石炭系上统、二叠系下统地层；中生代有侏罗系上统、白垩系下统地层；新生界的古近系渐新统、新近系中新统及第四系风积、冲洪积层。

区域内不同期次的褶皱、断裂及其伴生的裂隙均很发育。主要表现为呈近东西向展布相间排列的背斜和向斜，以及一系列与褶皱轴向近一致的断裂和层间滑动断裂。其次还发育南北向褶皱、断裂及北西向断裂及褶皱。区域内岩浆活动不发育，未见岩浆岩出露。

区域内金属矿产多属华力西期构造热液矿床，主要有铁、铜、金等，矿化多受东西向断裂及北西向断裂构造控制。

3.2 矿床控制因素

3.2.1 成矿物质来源

矿区内主要赋矿地层为泥盆系上统中宁组第二岩段（D3Z）。矿（化）体多位于第二岩段中部灰白色砂岩、灰绿色砂泥岩层中，与层位有一定关系，具有“层控矿床的特点”。矿化特征为孔雀石沿岩砂泥岩裂隙呈薄膜状、片状充填，少数呈砂岩空隙充填特征。通过钻探验证，深部岩芯未见原生铜矿化现象。因此认为铜的来源主要是异地水溶液搬运带入。

3.2.2 控矿构造

矿区内矿（化）体赋存于双圈背斜南翼，受灰绿色砂泥岩层控制。矿化特征为孔雀石沿岩砂泥岩裂隙呈薄膜状、片状充填，少数呈砂岩空隙充填特征。从地表及钻探工作总结，岩石越破碎，矿化越明显。根据地质填图总结，本区主要受一期近南北向应力挤压，形成轴向近东西向的背斜构造，并伴生了一系列与主构造线走向一致的逆断层和与主构造线走向斜交的平滑断层，断层所处的位置是成矿的有利地段。

3.3 矿床成因分析

从区域地质资料可得知，在矿区西南一带存在多个中低温热液铜矿床及矿化点（如矿区西南3km处的铜铁沟铜矿床，矿石类型有黄铜矿、蓝铜矿、辉铜矿），原生的黄铜矿等被氧化，形成硫酸铜。如下化学反应式：CuFeS2+4O2→CuSO4+FeSO4。氧化形成的硫酸铜因其溶解度大会随水流被淋失而搬运。

通过对与铜矿化体同层的完整绿色砂泥岩鉴定，与稀盐酸反应强烈，证实起初沉积岩为钙质胶结的砂岩、泥灰岩。

双圈铜矿化体所分布的区域主要位于矿区南部F9断裂位置，该断层为一逆冲大断层，受其挤压，断层带附近岩层较破碎，裂隙发育，且断层的形成在地貌上势必会产生地势低洼的沟谷地带，为水的汇集奠定了基础。因此，异地的硫酸铜随水的带入汇聚，岩裂隙、空隙渗入，与岩石中的CaCO3反应，形成稳定的Cu2(CO3)(OH)2。同时，其他离子间相互组合，形成石膏、重晶石等亦岩裂隙充填，如下化学反应式：

基于以上认识，确定本矿成因类型为淋积型铜矿床类型。

4 找矿标志

（1）地层标志：矿体多赋存于上统中宁组第二岩性段中部的灰绿色砂岩、粗砂岩、泥岩中，与沉积岩相关系密切。

（2）构造标志：矿体或矿化点均处于岩石破碎的地段，与断层息息相关，岩石愈破碎，铜矿化愈强。

（3）蚀变标志：岩石和构造破碎带中普遍发育的硅化、黄铁矿化、褐铁矿化、重晶石化是间接的找矿标志，孔雀石化是直接的找矿标志。

（4）前人采矿遗迹标志：矿区存在部分前人采矿老硐及采矿遗迹，采矿老硐及碎渣，是直接的找矿标志。