孫學博

寨溝銅及多金屬礦位于中秦嶺華力西褶皺帶與北秦嶺加里東構造帶接合地段的反“S”型構造轉折部位（圖1），地層區(qū)劃屬祁連－北秦嶺地層分區(qū)。成礦的熱動力來自變質作用產生的熱能，加之地下熱水與其共同作用，為礦床形成提供了條件，成礦作用主要為交代和充填兩方式共存，該礦床成因類型為中低溫熱液型，其自然類型以石英脈型為主。從礦區(qū)地質特征、礦體特征等多個方面對該礦進行綜合研究和分析，確定其成礦規(guī)律及礦床成因，對今后區(qū)內同類型礦床尋找具有重要的參考作用。

圖1 礦區(qū)大地構造位置圖

1 礦區(qū)地質

礦區(qū)位于天水市秦州區(qū)南部娘娘壩－大門一帶，出露地層主要有泥盆系舒家壩組第二巖性段、第三巖性段及新近系甘泉寺組。舒家壩組分布廣泛，是礦區(qū)金銀銅礦的主要賦礦層位。

1.1 地層

泥盆系舒家壩組（Dsh）。

礦區(qū)出露地層主要有泥盆系舒家壩組第二性段、第三巖性段，以第二巖性段為主，總體呈北西向展布。

（1）舒家壩組第三巖性段（Dsh3）：主要分布在圓洞寺－硬瓦溝腦一帶，與舒家壩組第二巖性段（Dsh2）呈整合接觸。巖性為由粉砂質板巖、鈣質板巖偶夾絹云母板巖。

（2）舒家壩組第二巖性段（Dsh2）：在礦區(qū)內大面積分布，是區(qū)內主要含礦巖性段，其特征如下：

①寨溝－硬瓦溝一帶由北向南、由新到老劃分為4 個巖性層：Dsh2-4：該巖性主要為中厚層狀長石石英細砂巖夾粉砂質板巖，石英細砂巖組成，厚度約700m。Dsh2-3：該巖性主要為粉砂質板巖偶夾鈣質板巖，厚度約500m。Dsh2-2：該巖性主要為中厚層狀細砂巖夾鈣質板巖，厚度約600m。Dsh2-1：該巖性主要為鈣質板巖、細砂巖、粉砂質板巖互層，厚度約800m。②寨溝調查區(qū)北部瓦子一帶由南西向北東劃分出3 個巖性層：Dsh2-3：該巖性主要為灰綠色板巖、粉砂質板巖，厚度大于1000m。Dsh2-2：該巖性主要為粉砂質板巖夾石英砂巖，厚度大于700m。Dsh2-1：該巖性主要為中厚層狀石英砂巖，厚度大于500m。③馬家灣勘查區(qū)劃分為2 個巖性段：Dsh2-1：呈北西向分布于馬家灣勘查區(qū)中部曹王－馬圈溝一帶，其巖性為：粉砂巖、石英砂巖夾粉砂質、鈣質板巖。厚度大于100m。Dsh2-2：廣泛分布，與Dsh2-1整合接觸，其巖性為：鈣質板巖、粉砂質板巖偶夾粉砂巖，厚大于870m。

新近系甘泉寺組（Ng）。

主要分布在寨溝普查區(qū)的西部蘇家溝、寨溝調查區(qū)中部的大門鎮(zhèn)－孫旗家及馬家灣詳查區(qū)北部的長溝一帶，巖性主要由紅色泥巖、白色泥巖及少數(shù)紫紅色礫巖構成，厚度大于10m，與下伏泥盆系舒家壩組呈角度不整合接觸。

1.2 構造

1.2.1 寨溝－硬瓦溝一帶構造

位于區(qū)域金長溝倒轉向斜的南西翼，地層以南西傾為主，總體發(fā)生了倒轉。區(qū)內斷裂較發(fā)育，以近東西向為主，北東向為次，均為區(qū)內主要控（容）礦構造。

（1）近東西向斷裂：該組斷裂斷層內組成物質以黃鐵礦化、黃銅礦化石英脈及斷層角礫巖為主，是礦區(qū)最主要容礦構造。

（2）北東向斷裂：該組斷裂面呈舒緩波狀展布，產狀120°∠30°～60°，斷裂帶寬2m 左右，帶內巖石主要有碎裂

石英脈、斷層角礫巖等，巖石普遍具褐（黃）鐵礦化、孔雀石化蝕變、硅化，為區(qū)內主要容礦構造。

1.2.2 瓦子村、烽火山一帶構造

瓦子村一帶斷裂不發(fā)育，僅發(fā)現(xiàn)北西向和北東向斷裂各1條。

（1）北西向斷層位于北西部，為一逆沖斷層，寬度2m ～8m，出露長度約100m，呈近東西走向，產狀220°∠60°～70°，斷面見擦痕、鏡面等特征。斷層域中組成物質為絹云母化、硅化斷層角礫巖、碎裂巖塊等，斷層兩盤巖石為灰綠色粉砂質板巖，近斷層處巖石褪色蝕變明顯。

（2）北東向斷層位于松林坡東南部，寬1m ～8m，呈北東走向，產狀130°∠68°，斷層性質為逆斷層， 斷層域中組成物質為石英脈及斷層角礫巖，巖石具弱的褐鐵礦化蝕變。

烽火山一帶近東西向斷裂發(fā)育，斷裂帶寬度一般為1m ～7m，長度約80m ～300m，傾向不定，走向80°～120°，斷層帶內巖石主要為（黃）褐鐵礦化、孔雀石化石英脈。

1.2.3 馬家灣一帶構造

受區(qū)域反“S”型構造的影響，區(qū)內層間復式褶曲多見，斜歪、平臥短軸褶皺眾多。區(qū)內總體為一軸向北西、向北東傾伏的向斜構造，核部為Dsh2-1的石英砂巖、粉砂巖，兩翼為Dsh2-2的鈣質板巖、粉砂質板巖，礦（化）體分布在該向斜構造的北東翼Dsh2-2中。

斷裂構造較發(fā)育，多集中分布在背斜的北東翼，以北東向和北西向兩組斷裂為主，規(guī)模較小，寬度一般在0.5－3.0m，斷裂帶中巖石普遍具褐鐵礦化、硅化蝕變。北西向斷裂是礦區(qū)主要控（容）礦構造。

1.3 巖漿巖

礦區(qū)內巖漿活動微弱，未見侵入體出露，僅見有脈狀產出的閃長玢巖脈（δ）等。

閃長玢巖脈：區(qū)內出露較少，僅在馬家灣勘查區(qū)的馬圈溝內見順巖石板理產出的閃長玢巖脈，寬1.5m，出露長。巖石呈灰－灰黃色，塊狀構造，細粒結構、斑狀結構，成分為斜長石、角閃石、及微量金屬礦物。

1.4 變質作用及圍巖蝕變

1.4.1 變質作用

礦區(qū)內主要為一套淺變質的石英砂巖、長石石英砂巖、巖屑雜砂巖、粉砂質板巖等，分布較廣。根據變質巖石在礦物成分和結構構造上所具有的特征，礦區(qū)內變質作用主要為區(qū)域變質作用和動力變質作用。

（1）區(qū)域變質作用。礦區(qū)位于秦嶺造山帶核部，以區(qū)域低溫變質作用為主，熱液變質較弱，形成礦區(qū)內廣泛分布的各種砂巖、板巖，變質程度較低，僅達到低綠片巖相，該套變質巖基本未發(fā)生重結晶作用，其平行層理、透鏡狀層理、交錯層理等原始沉積構造，后期構造雖對其改造，但均可在野外直接恢復原巖，含泥質成分較低的巖石基本不含變質礦物，原巖與成分變化不大。

（2）動力變質作用。動力變質作用影響范圍涉及斷裂構造帶內及兩側，主要與斷裂構造有關，是動力變質作用長期持續(xù)作用的結果，形成的動力變質巖有斷層角礫巖、碎裂巖等。在區(qū)內呈線狀分布，動力變質巖延長與斷裂一致；寬度受斷裂規(guī)模控制，分布于斷面外十米之內。

1.4.2 圍巖蝕變

礦區(qū)內廣泛發(fā)育蝕變交代變質作用，各種蝕變巖石形在區(qū)內廣泛分布。蝕變類型主要有：褐鐵礦化、黃鐵礦化、黃銅礦化、藍銅礦化、孔雀石化及硅化、碳酸鹽化、綠泥石化等，分布在斷層及其附近的圍巖中。在地表蝕變強度一般較弱，隨深度增加而增強，隨遠離斷層而減弱。褐鐵礦多呈粉末狀，分布范圍較寬，可達斷層以外10m。黃鐵礦一般呈不規(guī)則細脈狀、呈星點狀、碎裂團塊狀及不等粒狀集合體產出，含礦石英脈及含礦斷層角礫巖與其關系密切，多發(fā)育于石英脈中及其旁側，在礦體中蝕變程度明顯增強，是區(qū)內主要的找礦標志；孔雀石化、黃銅礦化發(fā)育在斷層及石英脈中，孔雀石呈斑點狀分布，含量極不均勻，礦化較強時可達10%，多數(shù)含量較低，而黃銅礦化在近地表較孔雀石化弱，僅在孔雀石發(fā)育地段偶見，一般呈他形晶與黃鐵礦共生在一體，深部則黃銅礦化明顯加強，并見巨粒晶集合體發(fā)育于石英脈中；區(qū)內硅化蝕變非常廣泛，其分布除與斷層有關外，還與巖石有關，硅化表現(xiàn)形式有兩種：①均勻地交代原巖，在硅質含量高的巖石中硅化強。②呈石英脈的形式沿斷層、裂隙充填，與金銅礦化關系密切。

2 礦體特征

礦區(qū)主要有寨溝銅礦、烽火山銅礦、硬瓦溝銅礦、馬家灣金礦四個礦點。共圈出石英脈型銅礦體10 個，金礦體2 個（表1）。其中在寨溝銅礦區(qū)圈出石英脈型銅礦體5 個（含銅盲礦體2 個），圈出金盲礦體1 個；在硬瓦溝銅礦區(qū)圈出石英脈型銅礦體2 個（含銅盲礦體1 個）；在烽火山銅礦區(qū)圈出石英脈型銅礦體3 個；在馬家灣金礦區(qū)圈出金礦體1 個。其主要礦體地質特征見下表。

表1 礦區(qū)礦（化）體特征一覽表

所圈定銅、金礦體均為石英脈型，礦體多呈脈狀、透鏡狀賦存于泥盆系舒家壩組第二、三巖性段中，頂、底板巖石主要為長石石英細砂巖、粉砂質板巖、巖屑砂巖、泥巖等。礦體受近東西向或北西向兩種斷裂構造的控制，礦石類型均為石英脈型，礦石礦物主要為孔雀石、黃銅礦、斑銅礦、藍銅礦、黃鐵礦、褐鐵礦等，脈石礦物為石英及方解石，主要礦化蝕變有褐鐵礦化、黃鐵礦化、黃銅礦化、藍銅礦化、孔雀石化及硅化、碳酸鹽化、綠泥石化等

3 礦石質量

3.1 礦石礦物成分

礦區(qū)銅（金）礦石類型均為石英脈型，銅礦石的氧化礦石中金屬礦物主要有褐鐵礦、孔雀石，并伴有少量斑銅礦、銅蘭等，硫化礦石中金屬礦物主要為黃銅礦、黃鐵礦、孔雀石、褐鐵礦等；金礦石的氧化礦石中金屬礦物主要為褐鐵礦，硫化礦石中金屬礦物主要為褐鐵礦、黃鐵礦等，脈石礦物為石英及方解石、絹云母等。

褐鐵礦：分布在礦體近地表的氧化帶中，褐鐵礦成粉末狀、蜂窩狀，含量可占5%以下，為不規(guī)則集合體，或呈細脈狀充填在礦石的裂隙中，多數(shù)以交代黃鐵礦的形式存在，部分褐鐵礦成膠體狀態(tài)聚集，形成星散狀，大部分褐鐵礦為隱晶質土狀集合體分布，褐鐵礦的存在證明了成礦后存在氧化過程。

孔雀石：由黃銅礦交代而成，為不規(guī)則團狀、條帶狀，分布或充填于礦石的裂隙處，含量變化較大。

黃鐵礦：呈淺黃色、黃白色，硬度6 ～6.5，比重5，黃鐵礦以浸染狀、團塊狀、細脈狀的形式分布。

黃銅礦：在礦體中以浸染狀、細脈狀、團塊狀及碎粒狀集合體等形式分布，含量在0.2%～10%之間，平均1%以上。

石英：是礦石中含量最多的脈石礦物之一，呈白、淺灰白、煙灰色，半透明狀，石英為他形粒狀，粒度在0.4mm ～2mm，最大10.5mm，并具強烈的波狀消光及韌性拉長變形現(xiàn)象，顆粒以長軸方向的緊密鑲嵌定向排列，石英晶體內不潔凈，含有塵狀泥質質點、鐵質斑點，表面有星點狀的泥質物等。

方解石：主要出現(xiàn)在二次破碎的脈石英裂隙中，為成礦后的蝕變礦物，多數(shù)粒度大于0.1mm，一般呈細脈狀、不規(guī)則團塊狀分布。

礦區(qū)礦石結構主要有粒狀結構、交代殘留結構、碎裂結構、包含結構等。構造主要有侵染構造、塊狀構造、細脈侵染構造等。

3.2 礦石類型

3.2.1 銅礦石

氧化礦石：交代殘余結構，團塊狀、浸染狀構造，礦石礦物主要為褐鐵礦（約5%～30%）、孔雀石（約3%～5%），褐鐵礦為膠粒狀（部分褐鐵礦中含有交代后黃鐵礦的殘留），孔雀石為集合體狀。脈石礦物主要為石英、少量的方解石或圍巖碎塊，石英多為粒狀變晶結構。

硫化礦石：碎裂、交代殘余結構，浸染狀、團塊狀構造，礦石礦物主要為黃銅礦（約3%～5%）、黃鐵礦（約3%～5%）、孔雀石（約2%～3%）、褐鐵礦（約5%～10%），金屬礦物分布于礦石或礦石裂隙中，多呈團塊狀、浸染狀及細脈狀。脈石礦物主要為石英、方解石及少量圍巖碎塊等。

3.2.2 金礦石

氧化礦石：礦石呈中－粗粒鑲嵌結構，浸染狀構造，礦石礦物主要為褐鐵礦（約10%～30%），多分布與礦石某些裂隙中，脈石礦物主要為石英，礦石具硅化等蝕變。

硫化礦石：粒狀結構、碎裂結構，斑點浸染狀構造，礦石礦物主要為黃鐵礦（5%～10%），黃鐵礦主要分布在斷層面與石英脈接觸處，多成細粒它形晶，脈石礦物主要為石英。

3.3 礦體圍巖蝕變特征

礦區(qū)銅、金礦體均分布在泥盆系舒家壩組第二性段、第三巖性段，受區(qū)內斷層控制，礦體頂、底板圍巖為粉砂巖、巖屑雜砂巖、長石石英細砂巖、粉砂質板巖、泥巖等。近礦體圍巖均發(fā)生了不同程度的蝕變，蝕變類型有黃（褐）鐵礦化及硅化、碳酸鹽化，其中黃（褐）鐵礦化與銅金成礦關系最密切。

4 成礦規(guī)律及礦床成因

4.1 成礦規(guī)律

礦區(qū)銅（金）礦為石英脈型，賦礦層位主要為泥盆系舒家壩組第二巖性段（Dsh2），該層位巖性組合主要為巖屑雜砂巖、粉砂巖、粉砂質板巖及泥巖等。

礦區(qū)控礦構造的傾向、傾角均相對集中，控礦構造的優(yōu)勢方位為近東西向和北西向兩種，近東西向構造和北西向構造既是導礦構造又是容礦構造。

石英脈型銅礦屬典型的后生礦床，其成礦作用方式主要有含礦熱液在控礦構造中的充填或交代作用兩種。同時，礦體的規(guī)模大小嚴格受構造規(guī)模大小的控制，因此，礦體規(guī)模特征可出現(xiàn)較大的變化，礦體的規(guī)模大小變化也可間接反映控礦構造的規(guī)模大小變化。

4.2 礦床成因

從地質環(huán)境來看，礦區(qū)位于娘娘壩反“S”型構造的轉折部位西部，中秦嶺李壩金成礦帶的東部，成礦環(huán)境優(yōu)越，賦礦地層為泥盆系舒家壩組，該地層中金、銅元素的高背景值較高，為礦床的形成提供了主要的物質來源。

從控礦條件分析，礦區(qū)內礦體均受斷裂控制，主控礦斷裂帶與巖層斜交，為成礦流體形成后萃取深部巖石中的成礦物質及為成礦流體的對流、上升提供了通道，為成礦物質沉淀提供空間。

從蝕變特征和礦石組構分析，礦區(qū)內有多期的成礦作用，經其疊加演變，使礦石由貧變富，成礦作用為由交代向充填逐漸發(fā)展的過程。

綜上所述，礦區(qū)的成礦物質主要來自于舒家壩組地層，經變質作用產生的熱能為成礦提供了熱動力，加之地下熱水與其共同作用，為礦床形成提供了條件，成礦作用主要為交代和充填兩種方式。因此，該礦床成因類型為中低溫熱液型，其自然類型以石英脈型為主。