大铜沟铜（金）矿床地质特征及找矿标志探讨

黄玮　仲佳鑫

【摘 要】大铜沟金矿区划属北祁连成矿带之宁夏香山—卫宁北山—固原铜、金、铁、铅锌多金属成矿带，铜、金多金属成矿作用显著。研究认为：大铜沟（铜）金矿应属于中低温热液—表生改造型金矿床，其形成受地层、岩性、构造控制，主要发生了孔雀石化、褐铁矿化、硅化，后期经历了较强烈了的表生氧化林滤作用，对该矿床的形成具有重要意义。

【关键词】大铜沟；铜锌矿床；找矿条件

1 成矿地质背景

大铜沟铜（金）矿位于中卫市镇罗镇北27km的卫宁北山地区，距离照壁山铁矿西约2km（图1）。其大地构造位置处于走廊弧后盆地东端的卫宁盆地的北侧。东西向构造是区内的主体构造，控制了古生代地层及山体分布。在宁南弧形构造区处于牛首山—大罗山推覆体北西端。

2 矿区地质

2.1 矿区地层

区内仅出露古生界及新生界部分地层，其中古生界地层有，泥盆系上统老君山组，石炭系下统前黑山组，臭牛沟组和石炭系中统土坡组，新生界地层为第四系全新统。

泥盆系上统老君山组：主要分布于矿区西段，呈东西向展布，位于单梁山复式背斜的北段—大铜沟倾伏背斜开阔部位的北翼。与上覆石炭系下统前黑山组下段呈角度不整合接触，自下而上仅出露第三段—第六段四个岩性段：

（1）第三岩性段：位于矿区西南部，下石炭统前黑山组超覆其上，呈不整合接触。该段岩性特征上主要由砂、粉砂—泥钙质碎屑物组成。碎屑物分选性较好，砂粒磨圆度多为次圆状，岩层构造局部见有波痕及沙纹，单向倾斜的交错层理，显示了湖泊三角洲相的沉积特征。

（2）第四岩性段：岩性主要为紫灰、暗紫红色—中薄层钙质粉砂岩、泥质粉砂岩夹较多的灰白、灰黄色中层粗—细粒石英砂岩，及少量灰绿色薄层粉砂岩。与下伏第三段为连续沉积，与下石炭统前黑山组呈角度不整合接触。

（3）第五岩性段：岩性为紫灰色薄层钙质粉砂岩与浅紫色、灰白色厚—中层粗—细粒石英砂岩夹紫红色薄层粉砂岩及灰绿色厚—中层泥灰岩；底部为紫灰色厚层状含砾粗粒石英砂岩。

（4）第六岩性段：岩性为浅紫灰色、浅紫红色中—薄层状泥质粉砂岩、细砂岩、粉砂岩夹灰、灰白色中薄层状灰岩（或透镜体），灰绿色厚—中层泥灰岩及粉砂质泥岩，与下伏第五段连续沉积。

石炭系：区内石炭系主要发育早石炭世前黑山组，臭牛沟组和晚石炭世土坡组第一段—第三段。

（1）下石炭统前黑山组：该组共分上、下两段：第一段属泻湖相沉积，底部以碳酸盐岩沉积为主，岩性为浅黄色角砾状灰岩。浅棕灰、灰色厚—中层状白云质灰岩、白云质粉晶灰岩；上部灰色、浅紫灰、浅黄色砂质灰岩、结晶灰岩、微晶灰岩夹浅红色、褐灰色厚—中层状钙质泥岩、粉砂岩、细粒石英砂岩、砂砾岩、砂质灰岩透镜体。与下伏老君山组第六段呈角度不整合接触。第二段属氧化条件下的潮坪沉积环境。下部岩性为浅棕、紫灰色厚—中薄层细粒石英砂岩，钙质泥岩夹褐灰色石英砂岩；上部为灰色、浅紫红、浅灰黄色页岩、泥岩、泥质粉砂岩、钙质粉砂岩，深灰色厚—中层状粉晶灰岩、泥晶灰岩及砂质灰岩。与下伏第一段呈整合接触。该段碎屑物主要为泥钙质和粉砂组成，属低能环境下的沉积物。

（2）下石炭统臭牛沟组：该组主要以泥质、粉砂质中细粒砂岩为主，从岩性及碎屑物特征看，继承了前黑山组的沉积环境，属潮坪沉积。

（3）上石炭统土坡组：该组在矿区仅出露第一段和第二段。分布于单梁山复式背斜北段—大铜沟倾伏背斜的南北两翼及转折端部位。含矿岩性主要为石英岩状砂岩，泥质粉砂岩（或粉砂质泥岩）。该段岩层发育交错层理，板状和槽状交错层理，小型斜层理，依据化石，主要为植物及海生动物化石，属浅海—海岸沉积。经后期热液作用，围岩发生不同程度蚀变，按岩性组合及蚀变程度。

（4）第四系全新统：主要为杂色砾石，细砂等冲积物，位于矿区东北、东南，沿沟谷零星分布。

2.2 构造

大铜沟铜（金）矿区内构造简单，主要由华力西早期的轴向近东西向的褶皱（单梁子复式背斜北段—大铜沟倾伏背斜）为骨架，并伴有NW-SE、NE-SW和近南北及东西向断裂。

2.3 脉岩

矿区内岩浆活动微弱，仅见有石英闪长玢岩，脉岩呈东西向展布。其他与热液有关的石英脉、方解石脉、菱铁矿脉与成矿关系密切。

3 矿床地质特征

3.1 矿体规模、形态及产状

大铜沟铜（金）矿分布于大铜沟倾伏背斜转折端及南北两翼（图1），矿体主要以层状、似层状产出，受层间断层破碎带控制。矿体均赋存于中石炭统土坡组下段第一岩性层，含矿岩石主要为灰白色石英岩状砂岩及灰绿、灰色粉砂质页岩（或粉砂质泥岩，局部为粉砂质板岩）。共有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个矿体，Ⅲ号矿体分为2个块段，即Ⅲ-1、Ⅲ-2块段。

Ⅰ号铜（金）矿体：位于大铜沟倾伏背斜南翼，总体走向呈北东—南西向展布，呈似层状产出。长320.00m，真厚度1.27m，产状：倾向135°、倾角66°。西段随地层倒转而变化，矿体产状变为350°∠65°，地表出露呈一狭长条带状沿山脊分布，倾斜延深40.00m，最低标高1348.00m，西高东低。

Ⅱ号铜（金）矿体：位于大铜沟倾伏背斜南翼转折端，沿F3逆断层呈NE-SW向展布，并受断层破碎带控制，矿体长80.00m，真厚度2.00，产状：倾向300°-310°、倾角50°-70°。呈脉状、透镜状产出，主要发育石英脉型铜矿（化），地表出露呈长条状，倾斜延深40.00m，最低标高1335.00m。

图1 大铜沟矿区地质简图（据宁夏有色金属地质勘察院，2006年修改）

Ⅱ号铜（金）矿体：位于大铜沟倾伏背斜南翼转折端，沿F3逆断层呈NE—SW向展布，并受断层破碎带控制，矿体长80.00m，真厚度2.00，产状：倾向300°-310°、倾角50°-70°。呈脉状、透镜状产出，主要发育石英脉型铜矿（化），地表出露呈长条状，倾斜延深40.00m，最低标高1335.00m。

Ⅲ号铜（金）矿体：位于大铜沟倾伏背斜北翼及转折端，呈似层状产出。长540m，真厚度3.13。在背斜转折端，矿体平面形态呈一不规则“弧”型，转折突起端向东向深部侧伏，倾斜延深192.80M，倾向35°-80°、倾角45°-55°。南端受F3逆断层控制，呈透镜状产出，倾斜延深43.00M，产状：倾向130°、倾角73°。

3.2 矿石类型及结构构造

3.2.1 矿石类型

大铜沟铜（金）矿床，主要分布在氧化带中。矿石类型为氧化矿石和石英脉型矿石两种，矿石均不同程度孔雀石化。按照矿石的蚀变特征及矿化原岩类型，可将氧化矿石分为孔雀石化含铜（金）石英砂岩和孔雀石化含铜（金）粉砂质板岩两种。

孔雀石化含铜（金）石英砂岩：是矿床中主要的铜（金）矿石类型，矿石呈灰白、灰绿、兰灰色，一般具细脉状、团块状、浸染状、多孔状构造，胶结、砂质、假象、放射状及包含结构。矿石大多发生强烈的孔雀石化、碳酸盐化、高岭土化，同时伴有硅化、褐铁矿化。矿石矿物以孔雀石、蓝铜矿、针铁矿为主，偶见辉铜矿、黄铜矿、斑铜矿，总量<1%。

孔雀石化含铜（金）粉砂质板岩：是矿床中的常见类型，矿石呈灰白、灰绿、蓝灰色，具团块状、多孔状、蜂窝状构造，胶结、填隙、变余砂质及假象结构。主要由石英、高岭土及含量不等的褐铁矿、方解石组成，矿石普遍硅化、孔雀石化及碳酸盐化，局部褐铁矿化和高岭土化。

孔雀石化含铜（金）石英脉型矿石：这类矿石在Ⅱ号铜（金）矿体中比较常见，一般呈细脉、网脉-浸染状、碎裂状构造。矿石矿物以孔雀石和蓝铜矿为主，其次有少量的黄铜矿、针铁矿等。它们沿早期的石英脉裂隙呈星点状分布。这类矿石在表生风化条件下，则氧化成含铜（金）石英脉型矿石。

3.2.2 矿石结构

胶结结构：碳酸盐呈胶结物，常胶结褐铁矿、赤铁矿、水云母、金红石等矿物。岩石中硅质胶结物完全重结晶，形成石英砂粒的再生边，胶结物中的水云母结晶交代石英砂粒呈再生式胶结。

变余砂质结构：细粒石英砂岩、泥岩在区域变质作用下向变质岩过渡的产物。原岩中泥质组分已变成绢云母，石英部分重结晶，但基本保留砂质结构。

填隙结构：孔雀石和针铁矿往往在一起充填于石英、方解石的裂隙中；绢云母呈鳞片状集合体沿脉石英裂隙充填并交代脉石英（图2）。

假象结构：砂、泥岩中的褐铁矿、针铁矿呈星点状分布，但仍保留其原来黄铁矿的假象。

放射状结构：长柱状孔雀石呈放射状集合体分布。

3.2.3 矿石构造

团块状构造：针铁矿、孔雀石、蓝铜矿等呈几厘米不等的团块，这些团块多呈蜂窝状、粉末状及鳞片状。

多孔状、蜂窝状构造：矿石经风化淋滤后，硅质胶结物残留下来，钙质及金属物质流失，形成多孔状；有些则形成蜂窝状团块。

细脉状—网脉状构造：石英砂岩、泥岩（或板岩）发生碎裂，被后来的石英和碳酸盐矿物充填。孔雀石、蓝铜矿沿石英、方解石脉边缘分布。

（a）孔雀石矿化沿层间裂隙分布

（b）孔雀石矿化沿石英、方解石脉边缘分布

图2 大铜沟孔雀石矿化宏观地质特征

（宁夏有色金属地质勘察院，2006年）

浸染状构造：各种细小的针铁矿、褐铁矿、孔雀石、兰铜矿等浸染于石英砂岩，泥岩（或板岩）层理及裂隙中。

3.3 矿石物质组成

3.3.1 矿石矿物组成

大铜沟铜（金）矿石中金属矿物主要有褐铁矿、赤铁矿、针铁矿、蓝铜矿、赤铜矿，其次为黄铁矿、辉铜矿、黄铜矿、斑铜矿等；非金属矿物主要有石英、方解石、白云母、水云母、高岭石（玉髓）等。

3.3.2 矿石化学组成

矿石的金属成份含量：Cu0.173-1.15%，Au0.06-0.11g/t，Ag2.15-2.96g/t，Pb6.49-10.80g/t，Zn10.85-16.26g/t。矿石的平均化学成份为：SiO250.95%、CaO1.17%、MgO1.76%、Fe2O37.56%、K2O3.70%、Na2O0.35%、S0.10%（表1）。

表1 矿石化学成分表

注：Au、Ag、Pb、Zn为×10-6，其余为×10-2数据来源宁夏有色金属地质勘察院，2006年.

3.3.3 矿石品位：Ⅰ号矿体铜平均品位1.03%，Ⅱ号矿体铜平均品位2.56%。Ⅲ-1块段铜平均品位2.93%。Ⅲ-2块段铜平均品位3.59%。Ⅲ号矿体铜平均品位3.08%。

3.4 共生矿产组分

在该矿床中，仅有金（Au）在局部地段已达到边界品位以上。单独圈出金矿体2个，即ⅡAu、ⅣAu；圈出金矿化体2个，即ⅠAu、ⅢAu。其中ⅠAu、ⅡAu、ⅢAu号金矿（化）体出露地表，ⅣAu号为隐伏矿体。均呈透镜状赋存于中石炭统土坡组第一岩性层。

ⅠAu、ⅡAu号金矿体平均品位分别为2.86g/t、1.59g/t，ⅠAu号可达最低工业品位以上，但真厚度为0.66m，为矿化体；ⅡAu号达边界品位以上，真厚度为0.98m，为矿体，矿体沿走向长度各为50.00m；ⅢAu号矿体平均品位1.44g/t，真厚度0.47m，为矿化体；ⅣAu号矿体平均品位1.20g/t，达边界品位以上，真厚度1.33m，为隐伏矿体，沿走向推测长度50.00m。

3.5 围岩蚀变

大铜沟（铜）金矿围岩蚀变较普遍，含矿围岩多具孔雀石化、褐铁矿化、硅化、碳酸盐化，局部伴有绢云母化。孔雀石和针铁矿往往在一起充填在砂粒间隙及石英脉的裂隙中，可能由斑铜矿或黄铜矿氧化而成，后期碳酸盐化，绢云母化往往伴随褐铁矿化，孔雀石化及铜矿（化）。

3.5.1 硅化

广泛分布于砂岩中，主要表现为岩石中穿插的石英脉及硅质胶结物重结晶，形成石英砂砾再生边。硅化石英大多呈它形粒状，多被方解石等交代。

3.5.2 碳酸盐化

分布广泛，主要见于砂岩、粉砂岩及泥岩中，蚀变矿物主要为方解石，呈细脉状沿岩石节理裂隙充填，常交代绢云母，有时也沿石英脉裂隙充填或穿插石英脉。

3.5.3 褐铁矿化

主要分布在层间构造破碎带中，多呈蜂窝状、胶状及皮壳状集合体，有的呈黄铁矿假象。在硅化石英砂岩中，褐铁矿呈微细浸染状分布。

3.5.4 绢云母化

与碳酸盐化、褐铁矿化相伴生，一般呈细小鳞片状或鳞片状集合体，沿脉石英裂隙充填并交代脉石英。

3.5.5 孔雀石化

与成矿关系最为密切，主要分布在氧化带内，孔雀石化越强，矿化越好。孔雀石、兰铜矿多以薄膜状，浸染状沿层理及裂隙充填，局部呈斑点状沿裂隙或砂粒间隙充填。

4 成矿阶段及矿床成因探讨

大铜沟铜（金）矿床，规模相对较小，矿化范围局限，矿体均赋存于上石炭统土坡组下部层位，具有明显的层间破碎带控制特征。根据矿床岩石组合、矿石结构构造、矿物共生关系以及蚀变特征综合分析，该矿床可能属于中低温热液作用和表生氧化作用所成。但根据地质资料，目前尚未在矿区发现岩浆岩体，因此对成矿热液和成矿热动力来源还需进一步研究。

5 控矿条件及找矿标志

5.1 控矿条件

地层控矿：大铜沟铜（金）矿体均赋存于上石炭统土坡组下段第一岩性层，与下伏下石炭统臭牛沟组呈平行不整合接触。

构造控矿：矿化体赋存于大铜沟倾伏背斜转折端及南北两翼，矿（化）体呈层状，似层状和脉状产出，受层间断层破碎带控制。含矿（化）体沿同一层位呈带状分布，从区域分布看，自大铜沟向北西新照壁山、中和洛、西里洞子梁向西呈东西向延伸。

5.2 找矿标志

地层标志：大铜沟矿（金）矿均产出于上石炭统土坡组的灰白、灰绿色、蓝灰色岩层中，属于氧化-还原环境下的沉积，相同地层是区域上的找矿标志。

岩性标志：大铜沟铜（金）矿均赋存于上石炭统土坡组下段第一岩性层中，矿化层岩性为灰白色厚—中层石英岩状砂岩，灰绿、灰褐色薄层状中—薄层状细粒石英砂岩（夹薄层粉砂岩），灰绿、灰色薄层状泥质粉砂岩。

矿化标志：矿化层普遍见有不同程度的孔雀石化、硅化、碳酸盐化、褐铁矿化。孔雀石化是区域上的找矿标志。

构造标志：矿（化）体产出于大铜沟背斜南北两翼及转折端，矿化强弱与层间断裂、节理及裂隙关系十分密切。内部构造越发育者，矿化越好。可作为找矿的直接标志。

【参考文献】

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[责任编辑：王楠]