北祁連加里東地槽東部黃鐵礦型礦床成因分析

崔宏偉

（甘肅省自然資源信息中心，甘肅 蘭州 730000）

祁連山北部地槽區(qū)火山活動開始受到NW 70的影響。為了控制主構(gòu)造帶，大部分構(gòu)造帶沿主構(gòu)造帶呈線性噴流。巖性為細(xì)綠松石混合細(xì)生物巖及相應(yīng)凝灰?guī)r，分布范圍廣(1000多公里長)。局部地區(qū)如北祁連加里東向地槽由西北70”至西北45”。兩組斷層控制著噴發(fā)中心的形成，一般分布在小范圍內(nèi)，往往形成火山復(fù)雜區(qū)域，甚至火山口，往往受兩組以上次生古斷層控制。

1 區(qū)域概況

礦區(qū)從上到下(從北到南)有三種巖層：基性巖層—綠泥巖、凝灰?guī)r和鈣質(zhì)凝灰?guī)r；中酸性巖層-角斑巖、石英角斑巖和石英角斑巖凝灰?guī)r熔巖以及含有團聚角礫巖的凝灰?guī)r；中基性巖層-細(xì)小的凝灰?guī)r和凝灰?guī)r。礦區(qū)火山巖的年代是寒武系還是奧陶紀(jì)一直存在爭議。礦區(qū)火山巖雜巖分布范圍由北向南為3km寬，由東向西為6km長。在這個范圍內(nèi)大約有八個火山口。由于火山作用時間長，多次噴發(fā)，噴發(fā)不均勻，熔巖、凝灰?guī)r和含角礫巖的凝灰?guī)r交替形成。正常的海相沉積巖是間隔形成的。一般先形成含角礫凝灰?guī)r熔巖，然后逐漸過渡到凝灰?guī)r。較為罕見(如圖1)，噴發(fā)形式為從線性噴流到中心噴流，再從中心噴流到線性噴流。

礦區(qū)是一個復(fù)雜的背斜，由于斷層破壞而向南反轉(zhuǎn)。北部基性巖蓋過酸性巖(F:斷層)；南部中基性巖與酸性巖不同。在西部，酸性凝灰?guī)r被凝灰?guī)r、硅質(zhì)凝灰?guī)r、鐵錳質(zhì)凝灰?guī)r所覆蓋。葉蠟石表面褶皺發(fā)育，等斜褶皺明顯。東部被晚凝灰?guī)r所覆蓋，在這個火山復(fù)合體中形成了牛眼狀凸輪軸結(jié)構(gòu)(火山穹丘)。所有巖層都有走向斷層。

圖1 白銀廠礦區(qū)地質(zhì)示意圖

2 礦床地質(zhì)特征

（1）礦體特征。該礦床礦化帶主要位于上巖段的上部巖性層中，礦化帶主要受韌性剪切帶的控制，賦礦巖石包括絹云母石英千糜巖、二云母石英千糜巖、千枚巖及碳質(zhì)片巖等。礦化帶總體呈東西向，向南傾，傾角35°～50°，南北寬約90m～150m，礦化帶延伸達10km以上。礦區(qū)圈定黃鐵礦體多達20個，其中工業(yè)礦體有10個，主要分布于礦化帶東部。礦體產(chǎn)狀較陡，主要礦體長120m～421m，厚度1.1m～1.9m,延深110m～438m。

（2）礦石特征。礦石類型主要分為兩類：一類為千枚巖型，第二類為石英脈-千枚巖型。礦石中銅的結(jié)構(gòu)主要包括他形和自形一半自形粒狀、交代殘余、膠狀、碎裂、填隙、糜棱、碎斑等結(jié)構(gòu)，構(gòu)造形態(tài)包括細(xì)脈-浸染狀、浸染狀、千糜狀、斑點狀等。礦石主要礦物成分為黃鐵礦，其次為閃鋅礦、黃銅礦、毒砂和天然銅。脈石礦物成分主要包括石英、鐵白云石、絹云母、綠泥石、方解石等。銅礦物大多為自然銅，產(chǎn)于礦物的微裂隙中或礦物粒之間，并呈渾圓、他形粒狀、細(xì)脈狀等，大部分自然銅粒度在0.005mm～0.03mm之間。大部分千枚巖型銅礦石并未發(fā)現(xiàn)銅礦物，可能是由于銅礦物呈超顯微銅狀態(tài)被吸附或是賦存在其他物質(zhì)中所造成的。

（3）圍巖蝕變。礦體的圍巖蝕變主要包括：絹云母化、硅化、綠泥石化以及碳酸鹽化等蝕變作用，與銅礦化關(guān)系最為密切為硅化和絹云母化。

3 黃鐵礦的標(biāo)型特征

（1）黃鐵礦的微量元素特征。對礦區(qū)所采黃鐵礦部分樣品進行探針分析，分析結(jié)果見表1。

表1 該礦床中黃鐵礦的化學(xué)成分（%）

黃鐵礦的微量元素含量特征如下：①對所取八個樣中的八種元素進行分析，我們發(fā)現(xiàn)Se、Co與Fe、S組合為一個大群，說明Co、Se與Fe呈類質(zhì)同象置換，而Ag、Au作為獨立成分混入黃鐵礦中，當(dāng)Ag、Au含量增多時，F(xiàn)e、S的含量反而減少。②標(biāo)準(zhǔn)黃鐵礦含F(xiàn)e為46.55%，S為53.45%，S/Fe比值為1.99，近似為2。但礦體中黃鐵礦的含量與標(biāo)準(zhǔn)值稍有偏差，S/Fe比值大于2的稱為鐵虧損型；而比值小于2的稱為硫虧損型。從表1中可以看出，含銅黃鐵礦S/Fe比值比較低，一般小于2，即多為鐵虧損型。

（2）黃鐵礦晶形特征。黃鐵礦的晶形特征如下：①黃鐵礦粒度與銅含量高低的變化規(guī)律是，由微細(xì)―細(xì)到粗，含銅量漸低。成巖―變質(zhì)期中，黃鐵礦晶體以立方體居多，粒徑在0.01～0.05之間，銅含量較低。

熱液改造期中，黃鐵礦I期晶體以五角十二面體，立方體為主，粒徑在0.03～0.05之間，銅含量中等；II期晶體以立方體及其聚晶和五角十二面體為主，粒徑在0.03～0.05之間，銅含量最高；III期晶體主要以八面體、五角十二面體、立方體及其聚晶為主，粒徑在0.004～0.07之間，銅含量偏高；Ⅳ期晶體復(fù)雜，晶體為全自形晶，不含銅。②在Ⅱ、Ⅲ階段，黃鐵礦的晶體形態(tài)主要是以聚形晶為主，銅含量最大。

（3）黃鐵礦的導(dǎo)電類型。國內(nèi)外眾多研究者指出，隨著礦體埋深不同，黃鐵礦的導(dǎo)電類型隨之變化，下部多為N型導(dǎo)電（電子導(dǎo)電），上部多為P型導(dǎo)電（空穴導(dǎo)電），中部常常出現(xiàn)N、P混合型導(dǎo)電，所以可以利用黃鐵礦的導(dǎo)電類型來判斷礦床的前景。雖然黃鐵礦的導(dǎo)電類型與含銅量高低的關(guān)系還不太清晰，但P型導(dǎo)電的黃鐵礦含Au、As較多，含Co、Ni較多的黃鐵礦基本均為N型導(dǎo)電，而Ni、Co含量往往與銅成負(fù)相關(guān)。

4 塊狀黃鐵礦礦體中富銅礦分布規(guī)律

大型含銅黃鐵礦礦體中銅和鋅的品位不同。結(jié)果表明，晚期含銅、含鋅礦物流體活動與構(gòu)造活動密切相關(guān)。

網(wǎng)狀脈狀含銅黃鐵礦分布于塊狀含銅黃鐵礦與塊狀含銅黃鐵礦之間，上壁硅化絹云母凝灰?guī)r交代，形成脈狀浸染的含銅黃鐵礦帶，與圍巖呈逐漸過渡關(guān)系。

在1811m～1823m的水平剖面上，可以看到大量的銅脈。在垂直方向上，銅脈也連續(xù)存在，主要分布在塊狀礦體的上壁與細(xì)脈的浸染礦體之間，以分支或指狀的形式穿透塊狀礦體和浸染礦體。角礫巖常出現(xiàn)在地表蝕變帶，銅、鋅元素含量顯著增加。這說明兩個問題:①當(dāng)塊狀黃鐵礦噴溢沉積成巖之后,地殼又有新的活動,使塊狀黃鐵礦礦體及圍巖重遭破碎；②由于構(gòu)造變動含銅礦液又從深部上升,沿礦筒及其附近的破碎帶交代形成富礦帶。

5 次火山作用與富礦的聯(lián)系

亞火山作用對含銅黃鐵礦中銅的富集起著重要作用。礦體周圍石英鈉斑巖發(fā)育較好。一號石英石結(jié)節(jié)礦體的南面,有堤壩上墻的礦體中部和東部,中部礦體為巖管東側(cè)的礦體,石英鈉斑巖堤壩可以看到東礦體表面北,此外,還有隱藏的石英鈉斑巖巖石中間和西區(qū)礦體的北方。含角礫巖的石英角斑巖凝灰?guī)r中細(xì)粒黃鐵礦的脈叢是由青山包火山噴發(fā)分化富集的晚期石英-角斑巖巖漿，沿火山口附近的裂隙帶遷移，侵入石英角斑巖熔巖中形成的。礦體實際上是在層控條件下熱液噴射坳陷中大量黃鐵礦體堆積而成的復(fù)雜礦床，受晚期構(gòu)造破壞，沿構(gòu)造帶被與次火山有關(guān)的含礦流體充填。從圖1中可以看出，在火山作用過程中，液分離活動通常為黃鐵礦液在前，因此塊狀黃鐵礦沿黃銅礦斷裂帶充滿交代作用。

6 礦體的成因分析

該區(qū)黃鐵礦的成因主要有以下幾種看法：同生沉積、火山熱液沉積、熱液交代、沉積變質(zhì)熱液富集等。