甘肃白银厂铜多金属矿田

发布网友 发布时间：2022-05-02 16:28

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热心网友 时间：2022-06-20 21:14

白银厂矿田位于甘肃省白银厂市境内，由折腰山、小铁山（大型），火焰山（中型）和铜厂沟、四个圈（小型）五个矿床组成，面积约25km²。以折腰山铜锌矿床和小铁山多金属矿床为建模矿床。

一、区域背景

白银厂矿田位于北祁连加里东优地槽褶皱带东段中部火山岩带。该火山岩带呈NWW向分布，长110km，宽10～15km，由寒武系—奥陶系连续分异的细碧岩—角斑岩—石英角斑岩，以及相应的次火山岩、熔岩、火山碎屑岩组成的较完整的火山岩系。其中，白银厂寒武纪火山岩穹，呈近东西向展布，约350km²。白银厂矿田位于火山岩穹的中部。

区域重力场呈长轴为东西向的椭圆形重力高（图5.1.1），Δg_B 11×10^-5m·s^-2等值线圈闭约长15km、宽12km；区域磁场表现为在北西西向长椭圆形低缓ΔT正磁场背景上，叠加了众多强度80～350nT的局部异常群。该椭圆形高重、高磁异常，大体与白银厂火山岩穹对应；白银厂矿田位于该高重、高磁异常的东缘。

二、成矿环境

1.地层

出露地层以早古生代海底火山喷发沉积和海相碎屑沉积岩为主。赋矿层为一套由基性到酸性分异明显的寒武纪火山岩系。其岩性主要为石英角斑凝灰岩、石英钠长斑岩、细碧玢岩等，其次为中基性火山-沉积岩（含凝灰质、泥钙质、泥硅质千枚岩等）。可划分三个岩组（旋回）、六大岩层（亚旋回）；有三个含矿层：上部含矿层有折腰山、火焰山矿床（Cu-S）；中部有小铁山、四个圈矿床（Pb-Zn-S）；下部有铜厂沟矿床（Cu-S-Pb-Zn）。

2.构造

矿田为一复式背斜构造，矿床区均位于石英角斑岩、石英角斑凝灰岩为核心的短轴背斜构造内；局部常见牵引褶曲及次级紧闭褶皱。断裂主要有NWW、NEE和NNE向三组。

白银厂矿田火山岩穹平面呈椭圆形，约东西长7km，南北宽5.6km（图5.1.3），中心为酸性石英角斑质火山岩；四周为基性细碧岩质火山岩及中性角斑岩质火山岩分布。岩穹有东、西两个喷发中心，其上又有若干受NWW和NE向两组成岩断裂，交叉控制呈棋盘状分布的火山口和寄生火口。已知工业矿床的性质、分布与古火山构造密切相关。

图5.1.1 白银厂地区区域地球物理场剖析图

3.岩浆岩

区内侵入岩不甚发育，主要为加里东中—晚期岩浆侵入，以黑云母花岗岩、钠长花岗斑岩和钠长花岗闪长岩为主。

岩浆侵入活动与火山活动受同一构造控制，可能属同源产物；两者有继承关系。

4.区域地球化学

（1）微量元素的平均含量。矿田区赋矿地层中主要岩性的微量元素平均含量列于表5.1.1。其中，中部岩组第三岩层成矿元素Cu、Pb、Zn明显偏高。各类岩石中微量元素平均含量见表5.1.2。

表5.1.1 白银厂矿田各地层中主要岩性微量元素平均含量

可见：

①容矿岩石石英角斑凝灰岩中Cu、Pb、Zn成矿元素较其他岩性具较高的背景含量；

②Ni、Co、Mn随火山岩从酸性→基性含量递增，片岩和千枚岩中的含量稍有增高；

③石英钠长斑岩中，Cu、Zn含量较高，次为细碧玢岩凝灰岩，显示Cu、Zn富集与后期石英钠长斑岩的侵入密切有关。

表5.1.2 白银厂矿田各种岩石微量元素平均含量

（2）区域地球化学异常特征。白银厂地区地貌景观为干旱荒漠，局部黄土覆盖。气候干旱，干涸沟系发育，植被稀疏；基岩裸露，岩石物理风化强烈，次生晕不发育，异常范围不大。

图5.1.2 白银厂地区成矿环境与微量元素异常分布图

1∶20万水系沉积物测量（图5.1.2）显示：白银地区Cu、Pb、Zn、Cd、Ag、Hg、Sb、Bi等元素异常衬值高，浓集中心明显，高值区相互叠合；Au、As、Mo异常较弱。成矿地球化学环境中Fe₂O₃、Mn、CaO、Na₂O、Al₂O₃等呈近东西向异常，范围大，有浓度分带。其中Na₂O、Al₂O₃的高值区大于矿田范围；Mn高值区在矿田的东、西两侧；SiO₂与上述组分相反，即在矿田上呈明显的低值，五个矿床均处于小于60%的含量范围内。

5.区域地球物理场

重力垂向二次导数Δg_zz异常（图5.1.3）显示：矿田区处在由多个局部重力低组成的北西西向负重力异常带上，Δg_zz（-25～-35）×10^-9m^-1s^-2等值线圈闭范围，与密度低于中基性火山岩和沉积变质岩的酸性火山岩的分布范围对应。

ΔT_⊥图上，矿田处于椭圆形正异常北东侧的-10～-30nT零星负磁异常分臣区，反映区内矿及围岩的磁性均很微弱，且不均匀；椭圆形正异常为基性火山岩的反映。

三、矿床地质特征

1.矿体组合分布及产状

已发现五个矿床，按其产出部位分两类：

（1）火口型：产于火山口及其近侧，有折腰山、火焰山、铜厂沟矿床；

（2）火山斜坡型：产于火山斜坡上，有小铁山、四个圈矿床。

矿体均成群成带出现，每个矿床由几个乃至二百多个矿体组成，但主要矿体仅有几个。各矿床的矿体规模见表5.1.3。

表5.1.3 白银厂矿田各矿床的矿体规模

矿体产状与围岩片理方向基本一致，自西向东走向呈110°～135°间变化，倾向SW，倾角50°～80°，局部直立。矿体形态以透镜状、扁豆状、似层状为主，次为脉状、楔状，常见其分枝、复合、膨胀、狭缩等现象。

2.矿石构造及主要矿物组合

矿石工业类型可划分为：块状铜铅锌矿石、块状含铜黄铁矿石、浸染状铜铅锌矿石、浸染状铜矿石和黄铁矿石。

图5.1.3 白银厂矿区地球物理区域场剖析图

矿物组合：

折腰山矿床：主要有：黄铁矿、黄铜矿。次要有：闪锌矿、方铅矿、黝铜矿，及少量磁铁矿、磁黄铁矿、毒砂、硫砷铜矿、白铁矿、方黄铜矿、辉铋矿、自然金、自然银、斑铜矿等。脉石矿物有石英、绢云母、绿泥石、碳酸盐等。

小铁山矿床：主要有：黄铁矿、闪锌矿、方铅矿。次要有：黄铜矿、砷黝铜矿、斑铜矿，及少量毒砂、磁铁矿、菱铁矿、黝铜矿、自然金、金银矿等。脉石矿物有石英、绢云母、绿泥石、白云母、重晶石等。

3.矿化阶段及分带组合

可分为两个成矿期，五个矿化阶段，即火山喷发成矿期和热液成矿期的四个矿化阶段。折腰山矿床形成于火山喷发成矿期和热液成矿期第一、第三矿化阶段；小铁山矿床是在火山喷发成矿期堆积黄铁矿石过程中，叠加热液成矿期第一、第三矿化阶段形成的。

矿化分带一般为上部铅锌较多，下部铜含量增多，铅明显减少。

折腰山矿床：已被侵蚀掉三分之一，铜铅锌储量中铜占88%，铅不足1%。具有明显的垂直分带现象。上部氧化带主要由铁帽组成；次生富集带，一般厚15m左右，富集有次生铜矿物；下部为原生带。

小铁山矿床：储量中铜仅占22%，铅占21%；铜向下有增加趋势。

4.蚀变类型及分带

围岩蚀变主要有硅化、绢云母化、绿泥石化、黄铁矿化、重晶石化、绿帘石化等，以及赤铁矿化、黄钾铁矾化、高岭土化等次生蚀变。

矿体周围蚀变带发育，其形态与矿体相似，由含矿地段向外，蚀变强度逐渐减弱。以无长石带组成蚀变带核心，向外依次为：假象无长石带—长石被中等交代带—长石弱交代带—原岩带。无长石带从下向上又构成次生石英亚带—绢云母石英岩亚带—石英绢云母亚带的一次或多次重复现象。

所有矿体均赋存于无长石带，且与其规模及内部分带的明显程度呈正相关。

5.氧化带

折腰山矿床：氧化带较发育，厚30～40m，可分为风化带（铁帽）、淋失带和次生硫化富集带。

小铁山矿床：除其西端有小规模铁帽外，几乎全为盲矿。

6.主要控矿因素

以酸性石英角斑质火山岩为中心，四周分布着基性细碧岩质火山岩及中性角斑岩质火山岩的白银厂矿田火山岩穹，控制了矿田和矿床的性质与分布。

矿化作用与石英角斑岩浆活动有关；矿床的容矿围岩为石英角斑岩凝灰岩段，矿体赋存于凝灰质沉积岩夹薄层泥质千枚岩、板岩互层沉积-火山岩组内，与地层大致呈整合产出，明显受岩性及层位控制。

矿体均产于强蚀变带中，显示成矿与热液活动关系密切。

四、矿区地球物理特征

1.岩矿石物理性质

白银厂矿田区主要岩矿物性统计见表5.1.4。图5.1.4、5.1.5、5.1.6分别为矿田西Ⅳ行（折腰山致密状矿段）、西Ⅹ行（折腰山浸染状矿段）、东Ⅻ行（小铁山）勘探线物性断面图。

表5.1.4 白银厂矿田区岩矿石物性参数统计表

图5.1.4 白银厂矿田西Ⅳ行勘探线物性断面图

图5.1.5 白银厂矿田西Ⅹ行勘探线物性断面图

（1）密度。块状矿石密度高且较稳定，大多在4×10³kg·m^-3以上；浸染状矿石密度亦属较高，在（3～4）×10³kg·m^-3间变化，它们明显高于容矿岩石及围岩。

围岩密度与其受矿化和蚀变作用的程度大多呈正相关，因而同种岩石的密度，一般深部（钻孔中）高于地表；而产于各矿床的同类岩石，其密度有不甚明显的差异。

图5.1.6 白银厂矿田东Ⅻ行勘探线物性断面图

由表5.1.5可见：折腰山～火焰山含矿围岩的密度高于近矿围岩；而小铁山矿床区则相反。

表5.1.5 各矿床主要围岩密度统计表（10³kg·m^-3）

图5.1.4为西Ⅳ行钻孔岩芯密度断面（位置见图5.1.7）：4.00×10³kg·m^-3等值线大致圈定了块状矿石的范围，其内圈密度等值线达4.50×10³kg·m^-3；向外密度逐渐降低，乃浸染状矿体的反映；再外2.80×10³kg·m^-3等值线圈出了矿化、蚀变作用造成密度明显变异的范围。近地表密度σ≤2.40×10³kg·m^-3为火焰山矿床上部强次生蚀变（高岭土化、绢云母化）的反映。

图5.1.5、5.1.6显示：以浸染状矿为主体的矿段，物性断面（位置分别见图5.1.7、5.1.9）中高密度的范围较小。

（2）磁性。区内岩矿石的磁性均很弱。在少数微弱磁性的标本中，含铜、多金属块状矿石和石英脉、细晶岩脉的磁性略高。含微弱磁性的矿石，其磁性主要源于与铜矿石品位大致呈正消长的磁黄铁矿和磁铁矿等磁性矿物的含量；纯块状含铜黄铁矿的磁性极弱。

（3）电性。①电阻率：据部分岩矿标本测定，矿石的电阻率明显低于围岩，但又存在许多非矿低阻体，成为不可忽视的干扰。②极化率：含铜黄铁矿和多金属硫化物矿石，无论其构造如何，均具有较高的极化率。岩石中，除炭质千枚岩具中等极化率外，其他极化率均很低。因此，矿与围岩间存在着明显的极化率差。

（4）综合岩矿石物性特征归纳于表5.1.6。

表5.1.6 白银厂矿田岩矿物性归纳

2.地球物理异常

折腰山矿床：

①重力异常：为1956年资料。虽工作范围小（仅作12条剖面），观测精度较低，但其结果仍显示出重力勘查方法的有效性。图5.1.7中剩余重力异常（Δg_r）3.5×10^-5m·s^-2等值线圈闭，与致密块状矿体对应。西Ⅲ行综合剖面Δg异常宽缓、圆滑（图5.1.8），其主体部分近于对称，幅值大于2.5×10^-5m·s^-2，异常的极值位置及形态，亦与块状矿体对应较好。

图5.1.7 折腰山矿床区物探综合平面图

图5.1.8（折腰山矿床区）西Ⅲ行物探综合剖面图

②磁异常：ΔZ异常反映（图5.1.7）呈两个近等轴状正异常。一个与致密块状矿体西段对应，系矿体中磁性矿物集聚的反映，异常形态变化较大，表明磁性矿物分布的不均；其周围为负磁异常，其中位于西南侧的负异常较大。

另一异常为矿区西部浸染状矿体中局部含微弱磁性矿物的反映。

ΔZ剖面曲线见图5.1.8。异常极值很弱（约60nT），但形态较规则，且与块状矿体对应较好。

③电异常：自然电场法：-20～-80mV等值线伸向南东，局部有-60mV封闭圈，位置大致与致密状矿体西段对应；剖面上形成极值近-80mV的宽缓异常，其负心大致对应矿体的北缘。东段异常不明显，与氧化还原条件有关。矿区西部浸染状矿体上，自然电场强度为-40～-140mV，可能因介于南、北两个与炭质岩石有关的较强自电异常（|ΔU|=200～220mV）之间，而形成相对高；或者可能与近矿部位蚀变破碎等因素有关。

充电法：圈定致密状矿体的效果较好。充电电位极大值相对充电点向矿体顶部明显位移，等值线沿矿体走向拉长，约为宽度的三倍；等位线内部稀疏，外部密集，很好地反映了良导矿体的特点。

联合剖面法：在块状矿体顶部的中心部位，视电阻率ρ_S形成明显的正交点（图5.1.8），且低阻带较宽。

电阻率测深法：视电阻率ρ_S断面图中，ρ_S＜20Ω·m的宽阔低阻带与块状矿段对应较好，两侧电阻率明显升高，ρ_S＞100Ω·m。

小铁山矿床：

①重力异常：剩余重力异常Δg_r为1959年观测资料，零值线圈闭（图5.1.9）包围了矿区东部主矿体；其中部变窄，乃表层低密度黄土覆盖较厚所致。

布格重力异常Δg_B系1991年高精度观测资料。在西部埋深150m的矿体上，显示有微弱异常；东部主矿体处出现的重力低，与采掘后出现的质量亏损有关。

采矿破坏了地形地貌，Ⅻ线高精度重力测量畸变点较多，但在已知矿上仍显示有0.3×10^-8m·s^-2的剩余重力异常（图5.1.10）；其东侧0.3×10^-8m·s^-2剩余重力异常，与CSAMT发现的T₂推断矿致异常对应较好（图5.1.11）。

②电异常：

自然电场法：椭圆形异常长轴沿矿带分布，极小值-230mV。-100mV等值线圈出两个封闭异常，基本与顶部埋深60～70m的主矿体对应。

激电法：中梯装置激电异常呈北西条带状，η_S=3%的等值线可圈定矿体群的分布；激电测深曲线转折点对应AB/2距离，与矿顶埋深相应（图5.1.12）。

联合剖面法：正交点联线与激电异常轴部大致对应，且其低阻带宽阔，ρ_S＜600Ω·m的宽度约160m，但畸离带不明显；联剖异常主要为矿化蚀变带造成的物性变异。

充电法：在孔深98m，距矿体2m的泥浆中充电，极大值向矿顶位移，等位线沿矿体走向拉长呈椭圆状，长、宽比约2.5，属良导体反映。因矿埋深较大，等位线间隔变化较均匀，对矿体边界反映不明显。

可控源音频大地电磁法（CSAMT）：反演拟电阻率断面图（图5.1.11），在已知矿上对应有低阻异常T₁，其北侧200m左右发现了电阻率更低的T₂异常。经钻探验证见浸染状及块状铜多金属矿，并于孔深724.04m终孔于较为巨厚的矿化蚀变岩中。

3.干扰体或干扰因素及其影响

未开采前，电法的主要干扰为炭质岩层，次生蚀变带等；重力法干扰主要为厚度变化较大的局部黄土覆盖及复杂的地形。开采后增加了多种人文干扰。

图5.1.9 小铁山矿床区物探综合平面图

五、矿区地球化学特征

1.岩矿石地球化学参数

（1）白银厂矿田不同成矿元素的矿床，其伴生元素亦有差别（表5.1.7）。

图5.1.10（小铁山矿区）东Ⅻ行物探综合剖面图

（2）各矿床的含矿围岩大多为石英角斑凝灰岩，由其微量元素统计（表5.1.8）可见：含矿围岩中成矿元素含量与其富集成矿呈反消长关系，如小铁山矿床背景低，聚集成矿作用强；而铜厂沟、四个圈矿床原生晕发育，但元素富集成矿作用较差。

图5.1.11 小铁山矿区Ⅻ线CSAMT异常及验证结果

图5.1.12 小铁山矿区ZK14/Ⅶ激电测深曲线

表5.1.7 白银厂矿田各矿床矿石中成矿及伴生微量元素平均含量

表5.1.8 白银厂矿田各矿床含矿围岩微量元素含量统计

2.矿区地球化学异常

（1）矿田岩石地球化学测量：出现多个孤立的多元素综合异常（图5.1.13）。主要分布在矿田的东、西两端；没有一个元素能形成反映整个矿田规模的异常，且小铁山矿床上异常不明显或较弱；规模较小的铜厂沟、四个圈矿床上异常却较明显。

图5.1.13 白银厂矿田岩石地球化学异常

图5.1.14 西Ⅳ线（折腰山矿区）钻孔岩石地球化学异常图

图5.1.15 东Ⅶ线（小铁山矿区）钻孔岩石地球化学异常图

表5.1.9 白银厂铜多金属矿田矿床地质-地球物理-地球化学找矿标志集

图5.1.16 白银厂铜多金属矿田地球化学异常模型

表5.1.10 白银厂矿田主要物性地质体参数表

西部的①、②号异常区的Cu、Pb、Zn、Ag、Mo、Hg、Au和Co等元素异常强度高，浓度分带清晰，浓集中心分别与折腰山、火焰山矿床对应。其中Cu、Zn、Ag、Mo异常范围大，Pb、Hg、Au、Co异常范围较小，显示以铜锌为主的矿石建造特征。东部异常较弱，③号Pb（Zn、Ag）Mo、Hg组合异常位于四个圈矿区；④号异常与小铁山和铜厂沟矿区对应，其中Cu、Zn、Ag异常规模较大，伴有Pb、Hg、Au异常。

（2）矿床区异常。

折腰山矿床：折腰山与火焰山矿床上，形成统一的 Cu、Pb、Zn、Ag、Mo元素的组合异常（图5.1.13），近东西向展布，长2.5km，宽1.7km，各元素浓集中心不重合，异常值变化范围分别为：Cu（100～600）×10^-6、Pb（65～900）×10^-6、Zn×（200～1100）×10^-6、Ag（0.2～＞0.8）×10^-6、Mo（1～＞6）×10^-6。其中 Cu、Pb、Zn、Ag 成矿元素出现内带异常，为矿及矿化围岩所引起。

图5.1.17 白银厂铜多金属矿田地质-地球物理找矿模型

据西Ⅳ线钻孔岩芯测量显示（图5.1.14），Cu、Zn、Hg、Ag、Sn、As、Co、Au等形成明显多元素组合异常，Ni、Ba异常不连续，Cu、Zn异常与矿体范围相当。从成矿元素组合看，Pb、Zn在矿体上部富集，Cu富集于下部。

小铁山矿床：地表异常不明显。东Ⅶ线钻孔岩石地球化学异常剖面显示Cu、Pb、Zn、Hg、Au、Ag等元素异常比较发育（图5.1.15），其范围和形态与矿体基本一致，表明矿体在围岩中扩散、渗透晕不甚发育。

此外，卤族元素I、F在该隐伏矿床上有明显的异常反映。I在0.3×10^-6背景上出现200～250m宽，最高含量达26×10^-6的清晰异常；F为亲石元素，其异常可指示赋矿地段。

3.元素分带系列与矿化剥蚀程度评价指标

折腰山矿床元素分带系列：As-Ba-Pb-Ag-Au-Hg-Zn-Co-Sn-Cu-Mo-Ni

小铁山矿床元素分带系列：Zn-Au-Ag-Ni-As-Pb-Ba-Hg-Cu-Sn-Co-Mo

六、地质-地球物理-地球化学找矿模型

1.白银厂铜多金属矿田地质-地球物理-地球化学找矿标志归纳于表5.1.9。

2.白银厂铜多金属矿田地质-地球化学异常模型见图5.1.16，地质-地球物理找矿模型见图5.1.17。

3.地质找矿勘查物探化探优选方法组合流程

（1）发现和圈定火山穹窿：1∶10万～1∶5万重力、航磁测量。

（2）配合地质勘查圈定古火山构造：1∶1万～1∶2.5万高精度重、磁测量，及岩石地球化学测量等。

（3）发现并圈定矿体群或矿体。1∶1万～1∶5千高精度重力测量，激发极化法、自然场法及岩石地球化学测量等。详查阶段采用充电法，联合剖面法，并配合井中物探等。

七、地质、地球物理、地球化学特征简表

表5.1.A 白银厂铜多金属矿田矿床地质特征简表。

表5.1.B 白银厂铜多金属矿田矿床地球物理特征简表。

表5.1.C 白银厂铜多金属矿田矿床地球化学特征简表。

表5.1.A 白银厂铜多金属矿田矿床地质特征简表

表5.1.B 白银厂铜多金属矿田矿床地球物理特征简表

表5.1.C 白银厂铜多金属矿田矿床地球化学特征简表