花园铜矿的地质背景及矿物特征

刘敬轩

一、砂岩铜矿的研究现状

砂岩铜矿主要指产于砂岩、粉砂岩、页岩、砾岩为主的杂色碎屑沉积岩或其浅变质岩中的层状铜矿床。含矿岩石可能包括少量的碳酸盐岩、硅质岩和火山碎屑岩，含铜建造的下部为含煤建造，上部常为红色膏盐建造，铜矿体主要产于红色层中的浅色夹层中，一般又称为“红层铜矿床”。

按含砂岩相的不同可分为陆相砂岩型（也称红层砂岩型）铜矿和海相砂岩型铜矿。

20世纪30-60年代初，该类型铜矿床在国外铜储量中占第一位，曾达51.4%（20世纪50年代中期）。由于近年斑岩铜矿的发现和开发，目前，砂岩铜矿床已退居到第二位，但它任占国外铜储量的30%和产量的四分之一，虽低于斑岩铜矿，但远高于其它类型。

关于砂岩铜矿的成因，国外研究者认为层状沉积岩型铜矿床的形成是：经历漫长的沉积期后，盆地形成了“封闭循环”的水文构造及氧化性岩石组合建造，含铜的氧化性流体运移时遇到还原性流体前沿，在此过程中发生铜的硫化物沉淀析出而形成的。

二、砂岩铜矿床的基本地质特征

砂岩型铜矿无论是在生成环境，还是在矿床地质特征方面，都有其自身的特点，国内外学者经过多年实践及总结，对砂岩型矿床取得了一些认识，这些认识主要集中在以下几个方面：

1.形成时间：砂岩铜矿的形成自从产生第一个红层的早元古年代以来就十分普遍，并一直持续到第三纪。

2.大地构造特征：砂岩型铜矿床含古铜古陆周围的断陷盆地或在褶皱带及其边缘的山间、山前盆地中；矿床形成的岩相古地理环境为山间、山前盆地的陆相河流、湖泊相及河湖交替处。

3.地层特征：矿床广泛见于元古代至第三纪各个年代，以元古代、晚古生代和中、新生代最为重要。含铜沉积在大面积范围内产生在一定的地层层位。

4.岩石建造特征：含铜岩石包括沉积岩系中砾岩至碳酸鹽岩类的各种岩石，最重要的是砂岩和粉砂岩，页岩次之。含铜沉积建造属于气候干燥的红色建造，矿床绝大部分赋存在杂色岩系中紫色与灰色砂（砾）岩交互的灰色砂岩一侧。

5.受构造控制作用明显，主要表现在两个方面：①矿床呈成群，成带产出，多沿盆地周边斜坡带或古陆一定距离呈半环状分布或沿深断裂构造线方向展布；②矿体大多就位于褶皱之间或围绕背斜倾没端呈裙边带状产出。

6.矿体形态特征：矿体总体来说比较稳定，延伸广泛，其产出严格受含铜层位控制，形态因古地理环境而异。矿体多为层状、透镜状和带状，沿剖面向上常为多层分布，长宽常为数百至几千米，厚为几十至数百米；有的矿床受构造控制作用强烈，常呈脉状产出。

7.矿物-化学特征：原生铜矿石中以辉铜矿、斑铜矿为主，黄铜矿和黄铁矿次之，常含自然铜，矿石具有富硫贫铁的特点；矿体产出除铜外，常伴生多种有益组分，如Ag、Pb、Zn等，特别是Ag，在铜矿体的富集部位，Ag也可达工业品位。

8.矿化分带特征：具有原生带和次生带。原生分带表现为水平方向和垂直方向的矿物分带（水平由紫色到浅色，垂直由上到下），即：赤铁矿带→辉铜矿带或斑铜矿带→黄铜矿、黄铁矿带→黄铁矿带→有时可见方铅矿、闪锌矿带。次生分带与斑岩铜矿相似，有氧化带、淋滤带和次生硫化富集带之分。

9.变质特征：大多数砂岩铜矿床区域变质微弱或未经区域变质，仅某些时代较老的矿床，遭受了绿片岩相区域变质或接触变质，变为沉积-变质矿床。

三、花园铜矿的铜矿地质特征

花园铜矿矿床位于新疆乌恰县乌拉根背斜内；是塔里木盆地西北边缘中新生界沉积盆地内的大型矿床，铜矿储量比较丰富，该矿床的发现是近年来新疆铜矿找矿的一项重大进展.通过对矿床特征分析认为，矿床主要分布在托云中生代拉分盆地的西北部和东阿赖海西边缘的海盆之间的萨热克巴依中生代断陷盆地中，矿体主要呈层状、似层状和透镜状分布；上侏罗统库孜贡苏组上段的浅灰-灰绿色砂岩层为找矿的最有利层位，指示成矿金属分布于上层地壳和造山带的显著剥离地区；孔雀石化、铜兰、辉铜矿化是花园铜矿找矿的直接标志。其矿床的特征为：

1.矿床位于沉积盆地和层间断裂中，为矿体的形成提供了容矿环境。

2.容矿岩系为内陆河流相碎屑沉积。铜矿化产于特定层位，含矿层位下部常以铜为主，上部常出现石膏-岩盐沉积层。

3.矿石建造以Cu-S型为主，少数为Cu-Pb-Zn型。金属矿化物主要为赤铜矿、黄铜矿、斑铜矿、黄铁矿为主；氧化带为孔雀石、赤铜矿。

4.矿化有多个层位，且较稳定，含矿层长。矿体数量多，以层状、似层状、透镜状为主。

5.矿化规模为矿点、矿化点居多，少数为小型矿床。

6.矿床地层岩石主要为砂岩、沙砾岩、细砂岩、泥岩等。岩石颜色主要为红色，局部夹有灰绿色。

四、花园铜矿中的主要矿物及特征

1.赤铜矿：赤铜矿是一种红色的氧化物矿物质，它比较软但却很重。一般它是由铜的硫化物经风化后而逐渐形成的，因此叫作次生矿物。赤铜矿含铜量高达88.8%以上，是一种重要的铜矿石矿物。晶体属等轴晶系（立方晶系）的氧化物矿物，无解理。主要呈立方体或8面体晶形，或与菱形12面体形成聚形，晶形沿立方体棱的方向生长形成毛发状或交织成毛绒状形态，也包括长条形、闪闪发亮的晶体，称毛赤铜矿。集合体呈致密块状、粒状或土状。新鲜面洋红色，光泽为金刚光泽或半金属光泽，长时间暴露于空气中即呈暗红色而光泽暗淡，条痕棕红色。端口贝壳状或不规则状。莫氏硬度3.5～4.0，比重6.14。有时可作宝石，但易碎。产于铜矿床氧化带中，常与自然铜、孔雀石、蓝铜矿、硅孔雀石、褐铁矿共生。

2.氯铜矿：氯铜矿是一种稀有矿物，斜方晶系。柱状、板状晶体，纤维状、放射状、粒状、块状等集合体。深绿色。玻璃光泽到金属光泽，透明到半透明。硬度3-3.5，比重3.76.作为次生矿物与孔雀石、蓝铜矿和石英伴生于铜矿床的氧化带中，氯铜矿也形成于火山口周围。

3.孔雀石：孔雀石是含铜的碳酸盐矿物，化学成分为Cu2（OH）2CO3，CuO 71.9%，CO2 19.9%， H2O 8.15%。属单斜晶系。晶体形态常呈柱状或针状，十分稀少，通常呈隐晶钟乳状、块状、皮壳状、结核状和纤维状集合体。具同心层状、纤维放射状结构。有绿、孔雀绿、暗绿色等。常有纹带，丝绢光泽或玻璃光泽，似透明至不透明。折光率1.66-1.91，双折射率0.25，多色性为无色-黄绿-暗绿。硬度3.5-4.5，密度3.54-4.1g/cm3。性脆，贝壳状至参差状断口。遇盐酸起反应，并且容易溶解。

五、总结及选题意义

1.花园铜矿矿区区内主要地质构造为乌拉根向斜，附近出露多种矿床，如铅锌矿、砂岩铀矿、天青石矿和杨业油苗，成矿地质背景优越。

2.花园铜矿矿床中出露多种砂岩型铜矿，其中氯铜矿的发现更为重要，氯铜矿是一种稀有矿物，国内对氯铜矿的发现几乎没有，因此研究矿床中出露的矿物对矿区的形成成因具有重要的参考。

3.砂岩型铜矿是在世界铜矿中的比重较大，仅次于斑岩型铜矿，而新疆地区有利于形成砂岩型铜矿，因此对花园铜矿的研究，可以为下一步该地区砂岩型铜矿的勘察提供参考。

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