甘肃省瓜州县辉铜山铜金砷矿床类型及成矿模式

王 鹏

（中国建筑材料工业地质勘查中心甘肃总队，甘肃 天水 741000）

瓜州县辉铜山铜金砷矿床位于瓜州县城317°方向，直距73km，兰新铁路柳园站南88°西22.5km，国道312线从矿区东侧通过，交通便利。

1956年，甘肃省地质局祁连山地质队发现辉铜山铜矿。1956年6月-1957年12月，甘肃省地质局红柳园地质队对辉铜山铜矿进行详查－勘探，提交了《辉铜山矿区地质报告》；1965年，新疆有色冶金局地质勘探公司703地质队作了补充勘探，并在矿区外围开展普查，西北冶金地质勘探公司七〇三队于1971年，提交了《甘肃省安西县辉铜山地区地质普查与勘探总结报告》。1978-1979年，白银有色冶金公司地质队又作了补充勘探。2007年，甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院在西矿区开展了资源储量核实工作，提交了《甘肃省瓜州县辉铜山铜矿西矿区资源储量核实报告》。

1957年红柳园地质队勘探完毕后，1958年白银有色金属公司组织开采，1986年后由瓜州县柳园辉铜山有限责任公司开采。矿石采出后在矿区内进行选矿，将矿石磨至-200目时回收率可达90%，采矿回收率为85%。该矿从1971年开拓探采，至1992年底闭坑，历时21年，总计开出矿石量约173万吨，损失矿石量30.5万吨，合计动用矿石量约203.5万吨。

1 区域地质特征

矿区位于敦煌地块，北山南带西段，辉铜山—柳园褶断带。区域地层均呈近东西向带状展布，主要有奥陶系花牛山群（Ohn）大理岩和云母石英片岩等及第四系全新统（Qh）冲洪积层。区域上地质构造复杂，褶皱、断裂构造发育，断裂构造尤为发育，呈北北西向展布的压性冲断裂、挤压破碎带和褶皱等压性结构面叠加于东西向构造之上，而且区内变形变质作用强烈[1]。形成构造变形主要以早期中下构造层次构造变形为主，叠加后期脆性变形。

矿区大地构造地处柳园裂谷（Ⅱ-2-9-1），位于方山口-鹰嘴红山铁-金-铜-镍-钨-钒-铀-磷成矿亚带(Pz2；Mz)（Ⅳ-15①）。

2 矿区地质特征

矿区地层呈轴向310°向斜构造，两翼倾角60°～80°。矿区地层主要出露的是奥陶系花牛山群的片岩、大理岩及石英岩、角岩等和第四系全新统。奥陶系花牛山群（Ohn）为矿区主要出露地层，地层走向330°～340°，倾向南西，倾角近于直立[2]。主要岩性有：大理岩、石英岩、斜长角闪片岩，其下部主要为大理岩，上部为大理岩与片岩互层，并夹有石英岩等。第四系全新统（Qh）主要分布于矿区的沟谷中，为冲洪积物的砂、砾石、砂土组成。

出露在矿区的侵入岩有两期，即华力西早期和华力西晚期。华力西早期侵入岩：岩性为辉长岩（ν41）和零星出露的辉石岩（ψι），侵入于大理岩等岩层中，接触带产生蛇纹石化、角岩化等，与成矿无关。因辉石岩在矿区呈被蛇纹岩所包围的产出形态，而蛇纹岩与辉长岩二者间又是渐变的过渡关系，因此蛇纹岩可能属于辉石岩的蚀变产物，辉长岩与辉石岩应同属于基性—超基性岩浆分异的结果。华力西晚期侵入岩：岩性为砖红色钾长花岗岩，它是本矿床的成矿母岩，侵入于大理岩等，在接触带形成含砷铜矽卡岩～绿帘石钙铝榴石符山石矽卡岩，并伴有蛇纹石化[3]。

矿区地处柳园-天仓褶带的方山口-花牛山褶断带中。矿区断裂发育，西矿区有一系式梯状断裂；东矿区地层则强烈破碎，对成矿有利。西矿区矿体受辉铜山北北西向构造带控制，该构造带的主压性面与矿区地层展布方向一致，走向为330°～334°，展现在矿区的构造形迹以强烈的北北西向的挤压破碎带和与之相配套的北东东向（60°～70°）张扭性断裂最为发育，与矿体的关系是：前者起着导矿和贮矿的作用，后者则起着破坏矿体的作用，其它如东西向的压性断裂虽有表现，但对矿床无影响。

3 矿体的规模、形态、产状

矿区分东、西两矿区。东矿区长700m，宽200m。主要矿体5个，一般长18m～44m，厚度3～5m，延深小于50m。

西矿区长2km，宽300～500m。由于受成矿后断裂破坏，被分割为不连续的5个矿段。矿体赋存于矽卡岩化大理岩中，共有9个矿体，按矿体在空间分布，划分为3个矿段，编号Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。Ⅰ矿段有1个矿体，Ⅱ矿段有2个矿体，Ⅲ矿段有6个矿体，Ⅱ、Ⅲ矿段矿体均为盲矿体。矿体近直立，总体倾向235°或55°，倾角80°～90°，呈层状、似层状及透镜状，矿体围岩为大理岩和矽卡岩化大理岩。Ⅰ矿段仅有Cu1号矿体，该矿体为西矿区的主矿体，走向129°～342°，总体直立，长度350m，平均厚度9.69m，最厚19.56m，平均品位为1.81%（图1），为1971年-1992年主要开采对象。Ⅱ矿段的矿体有Cu2号及Cu3号矿体，其中Cu2号矿体长50m，平均厚度为0.79m，平均品位为0.96%；Cu3号矿体长50m，厚度为1.18m，平均品位为0.95%。以上两矿段已于1992年之前将矿石开采完，现以闭坑。Ⅲ矿段包含Cu4―Cu9六个矿体，矿体长度在100m～200m之间，厚度在1.07m～2.82m之间，平均品位在0.61%～1.75%之间。该矿段的特点是矿体多、矿体近直立、矿层薄、延伸小、品位低，矿体基本均为盲矿体，埋藏深度为1545m～1860m之间。

图1 辉铜山西矿区Ⅲ勘探线剖面图

4 矿石特征

矿石矿物中与砷有关的为毒砂和砷黝铜矿。矿石金属矿物有辉铜矿、黝铜矿、斑铜矿、黄铜矿、磁铁矿及少许方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿等；脉石矿物有石榴石、符山石、绿帘石、石英、方解石及少许透闪石、透辉石、阳起石及硅灰石。矿石具浸染状、细脉状及脉状构造。氧化带深20m～30m，氧化矿物为孔雀石、胆矾及蓝铜矿。矿物的生成顺序：磁铁矿→斑铜矿→辉铜矿→黄铜矿→方铅矿→闪锌矿。矿石类型为矽卡岩型铜矿石。矿石氧化作用相当彻底，但氧化带不深，一般地表以下20m～30m即属原生矿石，氧化矿物以孔雀石为主，次为胆矾、蓝铜矿等，硅孔雀石、褐铁矿少见。氧化率（氧化铜含量）一般在探槽内为80%～100%，在浅井内为30%～70%，在钻孔内上部原生矿石中氧化铜仍占5%～10%矿石有用组分以铜为主，一般品位在0.5%～3%，局部氧化矿石铜含量高达10%，在西矿区1号矿体浅部矿石中，普遍含砷与银，砷含量一般在2%～15%，平均4.56%，含矿系数56.60%；银含量在1g/t～100g/t，个别高达200g/t，平均93.97g/t，含矿系数100%；铅、锌含量很少，达不到伴生组分指标要求。

5 围岩蚀变

矿体围岩主要有大理岩、矽卡岩化大理岩，岩石坚硬致密，个别为较软的硅化、绿泥石化大理岩。与矿体直接接触的上下盘围岩为硅化大理岩、矽卡岩化大理岩及粗晶大理岩等，岩石致密坚硬，节理裂隙很少。它们虽都为大理岩，但由于气候干燥，地下水营力很弱，因此根本没有溶洞存在，只局部裂隙内见有少量褐铁矿渲染及极小空洞（直径1cm）。含有夹石的矿体主要有Cu1号，主要岩性为矽卡岩化大理岩。围岩具硅化、碳酸盐化及绿泥石化等蚀变。

6 矿床类型

矿床成因：按含矿岩石主要为矽卡岩，矿石矿物有磁铁矿、毒秒、斑铜矿、辉铜矿、方铅矿、闪锌矿、萤石，矿体形成与花岗岩活动相关，因此该矿床属晚古生代晚期矽卡岩型矿床，成矿温度以中温为主。

7 成矿机理和成矿模式

早古生代，泛塔里木古陆北缘开始裂解，北山海发展为北山洋盆，奥陶纪沉积了花牛山群碳酸盐岩及碎屑岩建造。至石炭纪-二叠纪，北山地区处于南北向拉张环境，花牛山地区再次裂解，形成“北山裂谷”。随着裂谷的发展，地壳下部熔融物质由深部向浅部迁移，富含成矿物质的花岗岩浆沿北西向的区域性断裂侵位于花牛山群。与碳酸盐岩围岩接触，经双交代作用，形成由钙硅质矿物石榴子石、透辉石等组成的矽卡岩，交代作用较弱者，形成蛇纹石化大理岩。矽卡岩、蛇纹石化大理岩被稍后的含铜等元素的热液交代，在导矿条件较好的西矿区形成接触交代型的铜砷矿床；在导矿条件稍差的地段，则主要在靠近岩体边部附近形成铜铁矿床。