宁夏隆德县海英岔铜矿成矿条件分析及成因探讨

[摘 要]海英岔地区有形成层间氧化带较好的构造条件、古地理条件、岩性、岩相条件，蚀源区铜、铀源较丰富，水文地质条件有利，巳发现很多的铜、铀矿点、异常点，具有砂岩型铜、铀矿化特征，岩层具泥―砂―泥沉积韵律结构，具有较好的层间氧化带型铜、铀矿成矿条件。通过对粗粒砂岩中镓、锗、氧化铁、氧化亚铁的分析。能够从岩石的元素组合判断其成矿作用为后期层间渗入成矿。其含矿岩性、矿化体围岩特征、区域地质条件等，反映出该地区具层间氧化带成矿条件，现在矿化体只是层间氧化带型铜矿体的尾部残留矿，真正富集成矿区应在现有矿化体前部-氧化还原过渡带。也就是说在营盘梁-海英岔以东的李洼峡组地层第三岩段有可能为层间氧化还原带的前锋，有形成工业盲矿体的地质条件，根据层间氧化带成矿理论，该类型矿化往往能形成规模较大的工业矿体或工业矿床。因此具有良好的成矿远景。

[关键词]海英岔铜矿 成矿条件 层间氧化带 矿化成因

中图分类号：TD 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）11-0002-02

1 地质概况

海英岔铜矿位于宁夏回族自治区隆德县境内。矿区在隆德县城南部约25公里处。大地构造位置位于祁连山褶皱系东端，南西华山-六盘山深大断裂的西侧，区域构造为单一褶皱，褶皱轴与六盘山形态一致，围绕六盘山呈半环状弧形分布。区域地层以中生界白垩系、新生界古近系、新近系和第四系为主。区域地质构造较简单，岩浆岩及脉岩不发育。

其中中生界白垩系李洼峡组（Kl）：是一套以砂岩、细砂岩、泥岩呈细-粗-细沉积韵律为主的沉积岩，总体产状为倾向20°左右，倾角10°-30°之间，是主要的含矿层位，根据岩石粒度、颜色、岩性组合、上下关系大体将其分为四个岩段。

区域地质构造较复杂，褶皱构造和断裂构造较为发育。主要褶皱构造为山河镇东向斜；断裂构造主要有上梁乡至通边断层、黄草沟断层、香水店断层，三河镇西断层。

2 矿化特征

矿区内的铜矿化体或矿化带的分布从地层上主要集中在白垩系李洼峡组地层下部。在矿区内出露的矿化体共有十个，最长100米，一般在6米到40米，宽度一般只有0.2-1米。矿化体产状与围岩基本一致，铜品位一般在0.1～1.27%之间，最高品位为1.56%。铀品位一般在20～57×10-6之间，最高为216.25×10-6。铀矿化与铜矿化呈正相关关系。镓品位在56.17～126.35×10-6，最高为163.41×10-6，锗品位在6.89～17.71×10-6，最高为23.20×10-6。

在铜含量高区段，铀、镓含量明显偏高，说明铜矿化与铀、镓矿化呈正相关，而锗含量变化不大。根据〔俄罗斯《层间氧化带渗入成矿作用》〕，镓、锗、铀、铜在同生沉积过程中同时受炭质吸附而富集，但在后期层间含氧水作用下溶解能力和迁移能力有较大区别，镓、铀、铜在酸性含氧水中溶解度较大，迁移能力较强，其中，镓在中性或偏碱性环境下几乎不溶解；而锗在中性偏碱性环境下溶解度极高，在酸性介质中溶解度较小。由此可以说明，该地区铜矿化是在酸性含氧水渗入作用下溶解富集形成的。是典型的层间氧化带成矿模式。Fe3+/Fe2+比值在1.32-5.34%之间。说明矿化全处于氧化环境。

3 成矿条件分析及成因探讨

3.1 成矿条件分析

该地区有形成层间氧化带较好的古地理条件、岩性、岩相条件，蚀源区铜、铀源较丰富，水文地质条件有利，巳发现很多的铜、铀矿点、异常点、具有砂岩型铜、铀矿化特征，岩层具泥―砂―泥沉积韵律结构，具有较好的层间氧化带型铜、铀矿成矿条件。

3.1.1 有利的构造因素

白垩纪沉积以后在新构造运动的作用下，盆地掀斜北倾。六盘山盆地边缘隆起成山，含矿的老地层成为剥蚀区，使潜水氧化作用加剧、垂幅加深，形成了良好的水动力条件，盆地中沉积的透水性较好的砂岩层是潜水氧化带型铜、铀矿形成的有利地段。北部白垩系地层向北倾斜形成单斜构造和斜坡地带，为含氧、含铜、铀水的补给、泾流、排泄创造了良好条件，同时为层间氧化带的形成提供了有利环境。其理想的模式如图1所示。

3.1.2 具备良好的铜、铀源条件

白垩系以前老地层是盆地主要的物质来源，其次为白垩系露头剥蚀区。寒武系、石炭系、二迭系地层区域伽玛背景值均较高，并已发现众多铜、铀矿化点及异常点带。自燕山运动以来该区处于长期褶皱隆起状态，隆起带遭受剥蚀、搬运，含有铜、铀矿化的寒武系、石炭系、二迭系、白垩系地层在风化剥蚀和地下水溶蚀过程中，为盆地后生铜、铀矿（化）形成提供了丰富的物质来源。

3.1.3 具备有利的古气候、古地理和地貌条件

早白垩世早期，区内遭受了强烈的燕山运动，结束了元古代以来长期显著的沉降历史，使盆缘隆起，并产生了逆冲推复构造，使白垩纪古地貌呈现出典型的沉积盆地现象，六盘山群的沉积有一个相对封闭的条件。进入早白垩世（三桥期），区内气候干燥炎热，接受了一些间歇性水流造成的山麓相紫红色粗碎屑岩沉积建造。这套地层不利于后生铜、铀矿成矿；早白垩世中期（和尚铺期、李洼峡期），气候趋于湿润、降水充沛，湖盆扩张、植被较发育，沉积了一套紫红色、灰绿色河湖相碎屑岩建造，沉积环境较稳定、相带发育，构成了沉积物粗细多次旋回，形成较清晰的细――粗――细沉积韵律层，沉积层中砂体稳定，规模较大，动植物化石丰富，含有机质，并在数处发现油气显示及硫化氢泉，对后生砂岩型铜、铀成矿非常有利；早白垩世晚期（马东山期、乃家河期），气候更趋湿润，降水充沛，植被发育，湖水广阔，接受了以暗色为主的细碎屑沉积，产丰富的动植物化石，砂体不发育，泥质含量高，透水性差，形成封闭的顶盖层，有利于下部层位层间氧化带的发育。

早白垩世末期，受燕山运动的影响导致晚白垩世至古近纪早期成为一个统一的受力单元，发生了大面积的垂直隆起，长期遭受氧化剥蚀，因而缺失晚白垩世沉积，这对其后层间氧化带的发育是相当有利的。

3.1.4 有利的找矿目的层

盆地盖层中各组地层均发现有铜、铀矿化异常，但以和尚铺组和李洼峡组砂体最为发育、矿化最集中、层位最稳定、范围最广，是砂岩型铜、铀矿成矿的有利层位。在区域内发现众多同类型的铜、铀矿化点，如：通边铜矿点、黄草沟铜矿化点和黑家沟铀矿点。

（1）和尚铺组和李洼峡组在剖面上具有细――粗――细的韵律结构。粗碎屑岩以砂岩、泥质砂岩及砾岩组成，构成渗透性好的含水岩系。细碎屑岩以砂质泥岩、泥岩、泥灰岩、页岩组成，作为相对不透水的隔水顶、底板，由于构造作用使地层北倾，从而使地下水具有承压性。砂泥比值在1：1.5～1：3之间。因此具备后生铜、铀成矿的水文地质条件和储矿空间。

（2）岩石的后生氧化蚀变现象明显。矿区的中粗碎屑岩普遍被氧化成褐红色、土黄色，细碎屑岩构造裂隙和风化裂隙中均发育有褐铁矿化和碳酸岩化等后生蚀变现象。

（3）岩层中富含有机质、植物碎屑、炭、烃等还原物质，并有油气显示，被定为含油层。具备后生成矿的还原条件，有利于铜、铀的还原沉淀。

（4）补给区岩石中富铜、铀元素，为盆地后生铜、铀成矿提供了丰富的铜、铀源。

（5）该地区地层产状几乎一致，倾向为20°，倾角一般在18°左右，最小为10°，最大为30°。这样的地层产状是理想的层间氧化带型矿体形成的地层条件。

3.1.5 有利的水文地质条件

（1）盆地地下水处于水动力条件极好的自由水交替带。地下水补给区与当地侵蚀基准面有一定的落差。具典型的渗入型水动力条件，有利于潜水―层间氧化带的形成和发育。

（2）盆地盖层地下水接受大气降水的垂直和隆起区基岩裂隙水的侧向补给。在盆缘以潜水―层间水形式向盆地中心迳流，在构造带（黄草沟断裂带）上以泉群的形式上升排泄。补―迳―排条件畅通。

（3）盆地含（透）水岩系主体由白垩系河流相、滨浅湖过渡相的沉积砂体组成，胶结松散，成岩度差，分选性较好，孔隙、裂隙发育。

（4）盆地含（透）水岩系具泥―砂―泥结构。含水层由砾岩、砂岩、泥质砂岩组成，隔水层为泥岩、砂质泥岩、页岩组成，与含水层相间分布。

3.1.6 物理化学条件

各种物理化学参数（Eh、pH、深度等）对成矿物质的影响，集中反映在成矿过程中Eh值的变化上。成矿过程中，Eh值从供水区氧化环境的高值降低为还原环境的低值，是源物质沉淀并富集成矿的主要原因。

李洼峡组地层中含有大量的有机质和硫化物，是还原剂H2S、H2及碳氢化合物的物质基础。这些物质多是有机质和硫化物在分解过程中产生的，所以富含有机质和硫化物的岩层对成矿有利。

根据铜、铀等元素的相关关系说明，该地区铜矿化是在酸性含氧水渗入作用下溶解富集形成的。是典型的层间氧化带成矿模式。另外Fe3+/Fe2+比值在1.32-5.34%之间。说明矿化全处于氧化环境。

3.2 矿化成因探讨

该地区矿化成因类型主要为层间氧化带尾部残留体，其成矿过程可分为六个阶段，现将各阶段在成矿过程中的作用分述如下：

1、早期盆地形成阶段：早白垩世早期，区内遭受了强烈的燕山运动，六盘山地区急剧下降，逐渐成为一个广阔的湖盆 ，接受沉积。六盘山地区由于构造运动使边缘地区隆起形成山间盆地，隆起的老地层中富含铜、铀等金属元素成为蚀源区。

2、含矿地层沉积阶段：从早白垩世早期到晚期，在上述盆地形成之后，通过河流搬运呈整合接触了白垩纪，其中在马东山组、李洼峡组地层中形成了细-粗-细的同生沉积沉积韵律。有机质和硫化物一起沉积形成的含矿层处于密封的环境中。晚期曾一度咸化湖泊，在有利部位沉积薄层灰质白云岩及石膏。反映了六盘山盆地的形成、发展到结束，构成一个完整的沉积旋回。

3、地层抬升阶段：早白垩世末，燕山运动强烈，湖盆隆升，广泛褶皱，同时，断裂活动加剧。在这个时期，由于构造运动形成六盘山山前断裂，使地层不断抬升，同时地层向北发生倾斜，使原本是密封的含矿层转变为半封闭状态。对于层间氧化带型后生淋积型矿床的形成，起主要作用的是层间承压水体系，即由供水、承压水和泄水条件联系起来的含水层和裂隙带。成矿的有利部位是不同水动力条件的交替带，既水强烈交替至缓慢交替的过渡带和泄水区。因此地层的抬升、地层的倾斜期也是该地区水动力条件的形成期。

4、补-迳-排环境形成阶段：在地层不断被抬升的同时（或稍晚于抬升时期），大气降水或地表含氧水沿裂隙渗入粒度相对粗的岩层中，并向高差相对较低的方向流动，在地层倾伏端裂隙中排出。形成了一套完整的补-迳-排系统环境。

5、矿物的活化运移阶段：当地层中的补-迳-排环境形成以后，地表的含氧水、酸性水在粗粒砂岩层中将铜、铀等金属元素溶解，使地表水转变为含矿溶液，通过透水性较好的地层下渗成为地下水，地下水的流速与地层产状和岩石透水性有关。在地壳上升缓慢、地形不很陡的地区，地下水的流速、交替和压力变化是逐渐进行的，有利于矿物质的沉淀富集。含矿溶液在半封闭环境中运移的过程中，其pH值和Eh值等性质发生改变，地层中的有机物和硫化物在分解过程中产生H2S、H2及碳氢化合物等还原剂，金属元素被还原富集成矿。

6、现存矿化成矿阶段：实际上现存矿化体成矿过程贯穿上述每个成矿过程，只是在成矿后期现存矿化体上部砂岩中的铜元素被层间水运移殆尽，而现存矿化体由于赋存体泥岩、页岩透水性差，其金属矿物活化速度、运移速度等慢，因此被残留至今，成为目前所见到的矿化体。

结论

矿区内发现的主要矿化体和放射性异常集中分布在白垩系李洼峡组地层中。矿化体产状与围岩基本一致，倾向在20°-30°之间，倾角在10°-25°之间。含矿层沿倾向和走向上较稳定，呈层状发育。矿化连续性较差，铀矿化与铜矿化呈正相关关系。

该地区有形成层间氧化带较好的构造条件、古地理条件、岩性、岩相条件，蚀源区铜、铀源较丰富，水文地质条件有利，巳发现很多的铜、铀矿点、异常点、具有砂岩型铜、铀矿化特征，岩层具泥―砂―泥沉积韵律结构，具有较好的层间氧化带型铜、铀矿成矿条件。通过对粗粒砂岩中镓、锗、氧化铁、氧化亚铁的分析。能够从岩石的元素组合判断其成矿作用为后期层间渗入成矿。其含矿岩性、矿化体围岩特征、区域地质条件等，反映出该地区具层间氧化带成矿条件，现在矿化体只是层间氧化带型铜矿体的尾部残留矿，真正富集成矿区应在现有矿化体前部-氧化还原过渡带。也就是说在营盘梁-海英岔以东的李洼峡组地层第三岩段有可能为层间氧化还原带的前锋，有形成工业盲矿体的地质条件，根据层间氧化带成矿理论，该类型矿化往往能形成规模较大的工业矿体或工业矿床。因此具有良好的成矿远景。

参考文献

[1] 【苏.M.B.舒米林等】夏同庆、白凤周译《地浸铀矿床勘探》（内部资料）.

[2] 【苏.B.A.格拉博夫尼科夫】夏同庆、刘家俊、白凤周译《溶浸采矿法的地质工艺研究》（内部资料）.

[3] 吕明浦、郭建宇，2013年《六盘山铀矿成矿条件分析》（宁夏工程技术）.

[4] 王治文、沈社强、王有平，2006年《宁夏回族自治区隆德县海英岔地区铜矿普查报告》.