巴彦查干铜矿床成因初探

摘要：巴彦查干铜矿床位于蒙古国阿尔泰成矿带东段，产于泥盒纪浅海碳酸盐――海底火山碎屑岩建造含铜凝灰质板岩中，由海底火山喷气作用形成，是经区域变质改造的金属硫化物铜矿床。

关键词：铜矿床；火山喷气；成矿带；金属硫化物；矿区地质

中图分类号：P618 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）04-0118-04

巴彦查干铜矿床位于蒙古国西南，戈壁阿尔泰山脉东段南侧。区域上属南蒙古构造单元，戈壁阿尔泰成矿带东段。

阿尔泰成矿带从晚古生代到中生代经历了一个长期的地质构造活动期：形成了横亘东西的阿尔泰山脉、一套具有海陆交互相沉积的火山碎屑岩建造、变质作用与岩浆作用复杂的岩系组合。这种得天独厚的地质环境为区域矿产形成奠定了有利的基础，是蒙古国铜、铅、锌、金、银、钼等矿产的重要产区，世界著名的奥由陶勒盖斑岩型铜金矿就产于该成矿带中。

巴彦查干铜矿床也是这一时期形成的矿床之一，其成因在区域上具有一定的代表性，为区域同类矿床的寻找具有一定的指导意义。

1 矿区地质

图 1 矿区地质图

矿区所出露的岩石以浅变质岩为主，岩浆岩亦有分布，褶皱发育，断裂构造以近东西向为主，如图1所示。

1.1 地层

矿区地层主要为泥盆系下统格其格尼组（D1gc）和第四系（Q）。

1.1.1 第四系（Q）。主要由冲洪积物组成，以砂砾石为主，混有少量粘性土。大面积分布于矿区北侧、东侧。

1.1.2 泥盆系（D）。矿区内出露的泥盆系为下统格其格尼组（D1gc），属浅海碳酸盐――海底火山碎屑岩建造，从溢流相――喷发沉积相――碳酸岩相均有发育。受后期变质、岩浆与构造作用的共同影响，原岩发生了很大的变化，从原有的碳酸盐、火山碎屑岩转化为低变质岩系，形成的岩石组合主要有安山岩（β）、含砾凝灰质大理岩（β-tfmb）/含砾绿帘绿泥钙质粉砂岩、凝灰质砂岩（tfss）/长石石英岩（Fsq）、凝灰质大理岩（tfmb）/绿帘绿泥钙质粉砂岩、（含铜）凝灰质板岩（tfsl）/绿泥绢云板岩、大理岩（mb）/灰岩。

在同一层位上，从安山岩开始向四周具代表性的岩相组合是：安山岩含砾凝灰质灰岩凝灰质灰岩大理岩，岩石的宏观特征如图2所示：

安山岩 含砾凝灰质灰岩 凝灰质灰岩 大理岩

图 2

安山岩（β）：紫黑、深灰、灰绿色，鳞片粒状变晶结构，变余气孔、杏仁状、流纹状构造。岩石主要由变质矿物（绿泥石、绢云母）、岩屑、长石晶屑、长石及少量方解石、磁铁矿组成。

含砾凝灰质大理岩（β-tfmb）：分布于安山岩周边，宽度多在50～100m间，岩石的主要特征是：次棱角状、亚圆状安山岩碎砾石被凝灰质灰岩成分所胶结。自安山岩边部向碎砾石含量逐步减少，粒径依次变小，圆度逐渐变好，并渐渐过渡为凝灰质灰岩。

凝灰质大理岩（tfmb）：深灰绿色，细粒变晶结构，薄板状构造。岩石主要由石英碎屑（含量25%～30%，粒径0.09～0.015mm，次圆状、圆状约占85%，余者为棱角状或次棱角状）、方解石（20%～25%）、蚀变矿物（绿泥石、绿帘石、绢云母，含量约50%）组成。

大理岩（mb）：白色，粒状变晶结构，薄层状或块状构造。岩石主要由方解石（90%～95%）及石英（5%～10%）组成。

垂直于岩层从安山岩开始岩相组合具有不规则的韵律，具代表性的岩相组合是：安山岩凝灰质砂岩夹凝灰质板岩或含铜凝灰质板岩薄层大理岩，宏观特征如图3所示，与水平相序不同的岩性特征分述如下：

安山岩 凝灰质砂岩 凝灰质板岩 含铜凝灰质板岩 大理岩

图 3

凝灰质砂岩（tfss）：浅灰色，凝灰或碎屑状结构，块状构造。岩石主要由岩屑（35%）、晶屑（20%）及胶结物（45%）组成。

岩屑由石英、隐晶质及碳酸盐组成，次圆状、圆状及极圆状者占岩屑的90%，余者为次棱角状。

晶屑由石英、长石及碳酸盐矿物组成，次圆状、圆状及极圆状者占晶屑的85%，余下为棱角状及次棱角状。

胶结物为隐晶质、细小晶屑及绢云母。

长石石英岩（Fsq）：岩石呈灰白-灰褐色，局部浅灰绿色。鳞片粒状变晶结构，块状构造，局部片状构造。矿物成分主要由石英、长石，少量绢云母、绿泥石组成。局部见褐铁矿化及黄铁矿立方体流失孔。

凝灰质板岩（tfsl）：灰-深灰色，鳞片粒状变晶结构，薄板状构造。岩石主要由绢云母（55%～65%）、绿泥石（10%～15%）、石英（10%～15%）、方解石少量组成。

含铜凝灰质板岩（tfsl）：青灰色，鳞片粒状变晶结构，薄板状构造。岩石主要由绢云母（50%～60%）、石英（5%～20%）及绿泥石（5%～10%）组成，局部含少量方解石（

沿板理多有细粒黄铁矿及黄铜矿分布，含量一般为5%～15%；板理间的裂隙较发育，常被石英细脉及金属硫化物（主要为黄铁矿、黄铜矿）充填，在地表金属硫化物被褐铁矿、孔雀石、蓝铜矿替代。

1.2 构造

区内构造发育，从准同生构造开始，到成矿期后褶皱与断裂均有。

1.2.1 准同生构造。

砂岩墙：见于矿区北部的凝灰质细砂岩中，在凝灰质粉砂岩中有凝灰质粗砂岩呈岩墙产出。宽1.5～2.0m，长约30m。

同生角砾：见于矿区北部的大理岩（如图4），其特征为“大理岩层”整体破碎，角砾、块石呈定向-半定向排列与上下伏地层平行，角砾、块石被其碎屑物胶结。上下伏地层（凝灰质砂岩）完整、层理清晰、无破碎；沿走向追索在“大理岩层”尖灭处上下伏地层同样无破碎痕迹。

图 4

1.2.2 褶皱。矿区的褶皱构造表现为紧闭线形背向斜，轴部走向近东西，中部发生扭曲而转向近南北，总体上由一个背斜和一个扬起的向斜组成（如图1）。

1.2.3 断裂。位于矿区南部的F1断裂是本区最大的断裂，走向近东西，倾向北，倾角近于直立，宽约10～15m，延长近3000m。断层两侧岩层水平位移达百m以上，有牵引褶皱，具张扭性特征。F2与F1断裂平行，规模小，延长数百m，是破坏矿体的主要断裂。

1.3 岩浆岩

区内岩浆岩亦较发育，从喷出到侵入岩均有。早期有安山岩分布于矿区北部，中期有花岗岩在其西侧出露，晚期有少量辉绿玢岩岩脉侵入。

1.4 变质作用

在区域变质热流和构造应力的共同作用下，区内的岩石普遍发生了弱交代与重结晶作用，使原有矿物成分发生改变（泥质成分被绿泥石、绢云母取代），细小的矿物颗粒（长石、石英、方解石、白云石）进行了重结晶，原岩的结构造被破坏（隐晶质细粒变晶、泥质变余泥质、层状块状），由火山碎屑岩、碳酸盐岩相组合转化为低变质岩相组合。

2 矿床地质

2.1 矿体地质特征

目前在矿区内共发现两条铜矿带，分别产于矿区东北含铜凝灰质板岩和石英脉中。

2.1.1 Ⅰ号铜矿带。Ⅰ号铜矿带（图1和图5）产于含铜凝灰质板岩中，走向近南北，倾向东，倾角60°～70°，控制延长700余m，中部宽，向南北两端逐渐变窄并尖灭，带宽一般为3～5m，最宽处可达30m。脉带总体上呈中部略向西凸出的弧形带状，控制延深大于300m。铜品位一般为0.2%～0.8%，最高为9.46%。

Ⅰ号铜矿带共由两条铜矿体组成，其中Ⅰ-Ⅰ号矿体最大，控制延长500余m，延深大于300m，宽0.5～8.0m。走向近SN，倾向NE，倾角50°～75°。在地表矿体较陡，向深部变缓且有增厚的趋势。

图5 Ⅰ号铜矿化带野外实景

Ⅰ-Ⅱ号矿脉位于Ⅰ-Ⅰ号矿脉走向延长的北部，规模小，但特征与Ⅰ-Ⅰ号相同。矿体产状与地层一致，呈层状或似层状产出，具膨胀收缩及尖灭再现的特点。

2.1.2 Ⅱ号铜矿化带。位于Ⅰ号铜矿化带东偏北，二者相距约1200m，为石英脉型铜矿化带。受张性断裂控制，产状变化较大，走向由北西逐渐转向南东，倾向东，倾角在60°～70°间。脉长约300余m，宽2～3m，最宽达15m。矿体规模小于矿化，产状与石英脉基本一致。脉长约160m，延深小于100m，宽2～4.45m，平均3.40m，铜品位0.17%～1.10%，平均0.72%。

2.2 矿石质量

2.2.1 矿体分带特征。矿体在水平方向上矿化特征相同，无分带性，但在垂直方向上受表生氧化作用的影响具有分带性：表层20～30m为氧化矿石，深部为原生矿石，未见混合带，次生淋滤富集不明显。

氧化矿石：金属矿物以褐铁矿、孔雀石为主，铜兰少量。

原生矿石：金属矿物以黄铁矿为主、黄铜矿次之，闪锌矿少见。

2.2.2 矿物成分。

矿石矿物：主要为黄铁矿、次为黄铜矿，表层氧化带主要为褐铁矿，孔雀石、铜兰次之。

脉石矿物：Ⅰ号铜矿带以绢云母为主，绿泥石、石英、方解石次之；Ⅱ号铜矿带以石英为主，含少量绢云母、绿泥石及长石。

2.2.3 矿石结构、构造。原生矿石以它形晶粒状及粒状变晶结构为主，纤维状、脉状为辅；表层氧化矿石则主要为胶状结构。

矿石的构造主要为稀疏浸染状，其次为细脉浸染状、稠密浸染状和团块状构造，如图6所示：

地表 钻孔 薄片 光片

图 6

2.2.4 矿体围岩、夹石。矿体产于含铜凝灰质板岩岩层或石英脉中，围岩与夹石为凝灰质砂岩、凝灰质板岩、长石石英岩、石英脉。

3 矿床成因与成矿预测

3.1 矿床成因

根据矿区岩相组合、矿床地质特征及岩矿石镜下鉴定结果综合分析如下：古地理环境：浅海碳酸相沉积伴有强烈的中酸性火山岩活动与准同生构造运动；成矿环境：与火山活动灰泥沉积关系密动，与火山喷溢及凝灰质沉积物关系不大；变质作用对成矿作用的影响：区域变质热流促使矿液牵移到层间裂隙与构造破碎带中形成二次富集并伴有硅化。

综上所述：巴彦查干铜矿床与海底火山喷气作用有关，当海底火山活动处于间歇期时，富含金属硫化物气热的灰屑从喷气口溢出与富含碳酸盐海水作用在喷气口附近形成了富含金属硫化物的火山灰泥沉积。当外来火山灰、砂大量涌入或在喷气间歇时其上部又形成火山灰、砂的沉积，受准同生构造影响，富含金属硫化物灰泥被拉伸变薄、尖灭或受挤压变厚而成似层状，受区域变质作用形成了“火山喷气沉积――变质改造型铜矿床”。

3.2 成矿预测

喷气矿床所喷发的物质大多以喷气口为中心形成圆形沉积，受潮汐、洋流作用可能会改变为带状，在本区深部及北偏西矿区边缘有进一步工作的必要。

在区域上寻找具有浅海碳酸盐――海底火山碎屑岩建造地层，在其中寻找有火山喷溢作用的地段，在其上下层的火山沉积物中寻找可能有金属硫化物富集的泥质沉积层：观察有无铜矿化，寻找隐伏矿体；寻找穿越该层在区域变质作用中晚期的断裂构造，发现有无构造控制热液型铜矿床。

作者简介：张玉华（1962-），男，辽宁省有色地质局一三队地质工程师，研究方向：地质找矿。