内蒙古科尔沁右翼中旗布敦化铜矿床
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发布时间：2022-05-14 18:41
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时间：2023-09-10 01:36
一、大地构造单元
矿区位于新华夏系大兴安岭隆起带西南延伸的中段，与哈德营子—布敦化区域性东西向构造带的交汇部位。矿区包括北部孔雀山矿段和南部金鸡岭矿段。
二、矿区地质
（一）地层（图2-92）
图2-92 布敦化铜矿床地质图 Fig.2-92 Geological map of Bunhua copper deplsit（据内蒙古115队资料改编）（adapted after Geological Team 115 of Inner Mongolia）
Q—第四系；J2w—中侏罗统万宝组；J3m—上侏罗统满克头鄂博组；P1d—下二叠统大石寨组；1—燕山期花岗斑岩；2—燕山期黑云母花岗闪长岩；3—闪长玢岩脉；4—铜矿脉；5—角岩；6—角岩化；7—电英岩化；8—不整合界线
出露地层为下二叠系统的浅海相复理石建造、碎屑岩建造，火山岩及少量礁灰岩，分为青凤山组和大石寨组。
青凤山组（P1q）是一套变质砂岩、板岩，中部夹有片理化凝灰变质砂岩，上部有结晶灰岩，韵律层较发育，出露厚度一般不小于1400m，该组地层是孔雀山矿床主要围岩。
大石寨组（P1d）为片理化凝灰质砂岩及火山凝灰岩和硅质岩组成，在本区出露厚度为680m，主要分布在金鸡岭矿区。
中侏罗统万宝组（K2w），主要岩性为厚层砂岩夹含砾砂岩、粗砂岩，上部为细砂岩、粉砂岩及泥岩，本区出露厚度为900m，是金鸡岭矿床的主要围岩。
呼日格组（K2h），下部中酸性含角砾晶屑凝灰岩夹流纹岩、凝灰质砂岩及安山岩，上部为角砾状凝灰熔岩夹凝灰质砂岩。
（二）构造
矿区构造以EW向与NNE向为主，形成三个挤压带，均呈NE向展布，由北至南分别为草格吐-查顺花挤压带、布敦化挤压带和五九山冲断带。分布在矿田中部的布敦化复式背斜，是布敦化挤压带的主要组成部分，其轴部为布敦化杂岩体，北西翼地层以青凤山组为主。南东翼地层以大石寨组为主，由于后期构造活动伴生有近SN向和近EW向的扭裂、NW向的张裂构造。其中SN向复合破裂带及NW向扭张破裂带分别为孔雀山矿区和金鸡岭矿区的主要构造。
（三）侵入岩
布敦化杂岩体由黑云母花岗闪长岩、斜长花岗斑岩及花岗斑岩组成。斜长花岗斑岩隐伏于金鸡岭矿区下部。此外，中酸性脉岩闪长岩、闪长斑岩、安山岩等亦较发育。
1.杂岩体的期次划分与岩体时代
布敦化杂岩体中的花岗斑岩呈岩墙状产出，与其北侧的黑云母花岗闪长岩呈侵入接触关系。而隐伏于金鸡岭矿区之下的斜长花岗斑岩与前者无接触关系。据Rb-Sr法同位素资料，三者年龄吻合，属同源不同期次产物。斜长花岗斑岩Rb-Sr等时线年龄为（166±2）Ma，相关系数γ为0.9998。这三类岩石化学成分特征，如Si、Al、Ti、Fe、Mg、Ca及Na/K以及稀土元素也均表现出良好的演化关系。因此，可确定布敦化杂岩体的第一阶段为黑云母花岗闪长岩，第二阶段为斜长花岗斑岩，第三阶段为花岗斑岩。第一、第二阶段岩体伴有铜矿化，第三阶段未见明显的矿化。
区内中酸性脉岩，如闪长玢岩、安山玢岩及黑云母闪长岩等较发育，多数是成矿前形成的。
2.岩石化学特征
岩石的硅酸盐全分析资料表明，各阶段岩体化学成分的演化有以下规律：
（1）SiO2含量呈增长趋势，显示岩浆向酸度方向演化；
（2）Al2O3含量逐渐减少；
（3）岩浆向贫Ti、Fe、Mg、Ca方向变化；
（4）Na含量变化不大，K2O+Na2O含量为7%～7.24%，但w（Na2O）/w（K2O）值则呈规律性下降，由1.52→1.09→0.73。据等离子光谱、X射线荧光光谱及化学方法的定量测定，各阶段侵入岩中Cu、Pb、Zn等元素丰度较高，尤以斜长花岗斑岩最高，与中性岩、酸性岩的维氏值相比，Cu为4～35倍，Zn为6～14倍，Pb大于13～15倍，Ag、Au也有较高的丰度，W、Sn、Nb、Ta、Co、Mo的含量不高。
3.稀土元素组成
区内黑云母花岗闪长岩、斜长花岗斑岩和花岗斑岩的∑REE含量分别为299.6×10-6、177.65×10-6和134.63×10-6,w（∑Ce）/w（∑Y）分别为2.66、3.05、3.75，轻稀土富集，球粒陨石标准化稀土分配型式呈右倾海鸥形曲线，其中斜长花岗斑岩和花岗斑岩铕的亏损较小，但黑云母花岗闪长岩具有较强的铕亏损。闪长玢岩、安山玢岩等脉岩具有相近的稀土分配型式。表现为轻稀土富集、δEu为0.78～0.98,w（∑Ce）/w（∑Y）值为2.4～4.6，稀土总量为130×10-6～160×10-6（图2-93）。
图2-93 布敦化杂岩体的球粒陨石标准化REE分布型式 Fig.2-93 Chondrite-normalized REE pattern of Bun Hua complex
1—黑云母花岗闪长岩；2、3—斜长花岗斑岩；4—花岗斑岩
三、矿床地质特征
布敦化铜矿床是一个与燕山期布敦化杂岩体有关的岩浆火山高-中温热液矿床，其成矿作用相当于斑岩型与火山热液型的过渡类型。空间上受构造控制。常与次火山岩相伴赋存。
布敦化铜矿床包括网脉浸染状铜矿体和脉状铜矿体两类，前者构成金鸡岭矿段，后者见于孔雀山等矿段。
（一）金鸡岭网脉浸染型铜矿段
金鸡岭矿段铜矿化东西长3000m，南北宽1500m，矿化较分散，矿石较贫，铜品位一般在0.2%～0.5%。矿体埋深通常为250～300m，最大埋深为600m。
1.矿体形态
矿体赋存于斜长花岗斑岩的内外接触带中，主要在外带（图2-94）。矿体围岩除斜长花岗斑岩外，还有砂岩、含砾砂岩、凝灰质含砾砂岩等。矿化受斜长花岗斑岩形态及二叠系和侏罗系不整合面的控制。在岩体突出与凹陷部位的外接触带矿化较好，尤其是在二叠系与侏罗系的不整合面上矿化富集（图2-94）。矿化主要为浸染状及细脉状。据品位圈定矿体形态复杂，有透镜状、树枝状、网状等，常以脉带形式出现。单矿体长几十至百余米，厚1～3m。
图2-94 金鸡岭矿段地质剖面图 Fig.2-94 Geological profile of Jinjiling ore block（据内蒙古115队资料改编）（adapted after eological Team 115 of Inner Mongolia）
J2w——中侏罗统万宝组；P1d—下二叠统大石寨组；1—第四系；2—燕山期斜长花岗斑岩；3—矿体；4—不整合界线
2.矿石物质组分
矿石矿物有黄铜矿、磁黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、毒砂、斜方砷铁矿、黄铁矿等。脉石矿物主要有石英、长石、角闪石、黑云母、绿泥石、方解石、电气石等。矿石含铜一般0.3%～0.5%，伴生有益组分Ag达17.5×10-6,Au 0.48×10-6,In 0.0052%。伴生元素常以类质同像形式赋存在黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿等矿物中。
3.矿石结构构造
矿石以半自形晶粒结构和交代熔蚀结构最重要，次为交代残余结构、变晶结构、固溶体分解结构等。矿石构造主要为细脉状和稀疏细脉浸染状，部分为斑杂状。
4.成矿阶段
成矿作用可分4个阶段：
磁黄铁矿-黄铜矿阶段是最重要的铜矿化阶段；
磁黄铁矿-闪锌矿-方铅矿-黄铜矿阶段；
黄铜矿-黄铁矿阶段；
黄铁矿-碳酸盐阶段。
5.围岩蚀变及其分带
区内广泛发育——套高温到中低温的蚀变，包括钾长石化、黑云母化、电气石化、硅化、绢云母化、绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化、高岭土化等。自岩体向外可分为下列蚀变带：
在斜长花岗斑岩体内有钾长石化、黑云母化、电气石化带；
在外接触带含砾砂岩、变质砂岩中靠近岩体处为硅化-电气石化带；
远离岩体为绢英岩化带；
绢云母-绿泥石-碳酸盐化带。其中绢英岩化带与矿化关系最为密切。
上述特征表明，金鸡岭铜矿段与国内的一些斑岩型铜矿床有相近的矿床地质标志。
（二）孔雀山脉型铜矿段
孔雀山矿段位于矿区西北，南北长1.8km，东西宽0.8km。脉状矿体产在离岩体1～2km的围岩中，赋矿围岩主要为角岩化的变质砂岩、板岩、黑云母角岩以及闪长斑岩、黑云母闪长岩等。孔雀山矿段内查明矿脉12条，大致呈南北向陡倾斜产出，矿体露头海拔最高310m，最低280m，一般300m左右。
1.矿体形态与规模
矿体以不规则弯曲的大脉为主，在脉侧围岩中有广泛的网脉状矿化。矿体一般长数百米，最长达1000余米，一般延深200～300m；矿体厚一般3～5m，最厚可达26m以上。矿脉自南向北近于雁行排列，在铜矿体上部叠加有铅锌矿体。主矿体在25线以北向北侧伏，在矿体北面深部可能有新的矿体存在。
2.矿石物质组分
矿石金属矿物以黄铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿、斜方砷铁矿、毒砂为主，辉铋矿、自然铋、方铅矿、闪锌矿次之，墨铜矿、砷黝铜矿、辉铅铋矿、磁铁矿、钛铁矿、金红石等少量；脉石矿物以石英、长石、黑云母为主，角闪石、绢云母、绿泥石次之，红柱石、磷灰石、阳起石、绿帘石、碳酸盐、电气石、榍石、锆石、萤石、独居石、磷钇矿等少量。
常见矿物组合有斜方砷铁矿-毒砂-黄铜矿组合，脉石矿物以石英、钠长石-黑云母为主；磁黄铁矿-黄铁矿-黄铜矿组合，脉石矿物以石英为主；还有闪锌矿-黄铁矿-黄铜矿组合和磁黄铁矿-闪锌矿-辉铅铋矿-方铅矿-黄铜矿组合。以前两种共生组合为主，各矿脉均可见到。后两种组合分布较为局限。不同矿物组合反映多阶段成矿特征。
3.矿石结构构造
矿石结构有细—中粒半自形粒状结构，交代残余结构，固溶体结构及包含结构等，其中以自形粒状结构和交代残余结构为主；矿石构造有网脉状、致密块状、斑杂状、角砾状及细脉浸染状等，其中以致密块状、斑杂状构造为主。
4.成矿阶段与矿化分带
成矿可分4个阶段：
黄铁矿-黄铜矿阶段；
毒砂-黄铜矿阶段；
方铅矿-闪锌矿-黄铜矿阶段；
黄铁矿-碳酸盐阶段。矿化自下向上具有顺向分带现象，高温组合的矿化在下，低温组合的矿化在上；在黄铜矿-磁黄铁矿矿体的上部有方铅矿-闪锌矿矿体的叠加。
5.围岩蚀变
以硅化、黑云母化、绢云母化、钠长石化为主，碳酸盐化、黄铁矿化、绿泥石化次之。以矿体为中心，形成与之相似的蚀变矿物晕。宏观上大致可划分两个蚀变带，即以矿体（矿化带）为中心的内带是强蚀变带，宽度一般几米至几十米，外带是弱蚀变带，宽度一般几十米。强蚀变带为黑云母硅化带，钠长石化亦较发育；弱蚀变带为绢云母硅化带，并有绿泥石化、碳酸盐化、黄铁矿化等。
四、成矿条件
（一）矿物流体包裹体地球化学
1.包裹体特征
对矿区内矿物流体包裹体研究和测定结果表明，孔雀山矿段与金鸡岭矿段矿物流体包裹体具有相似的特征。它们普遍存在液相、气相及具盐晶（子矿物）的三相型包裹体。包裹体气液比变化大，从10%～90%，常见均一成气相与均一成液相包裹体并存，高气液比与低气液比的包裹体并存和高盐度与低盐度的包裹体并存的现象。资料表明在成矿过程中，温度在170～198℃，184～208℃，420～430℃等区间成矿流体发生过沸腾。无疑，成矿流体的沸腾对金属元素在成矿流体中的沉淀富集起了有益的作用。
2.成矿温度、盐度、密度和压力
区内包裹体均一温度和流体的盐度变化范围很大，均一温度为600～100℃，盐度w（NaCl）为58%～5.4%。流体密度为0.85～1.11g/cm3。均一温度直方图具有三个以上峰值。温度-盐度-流体密度关系图也具有三个集中区，表明成矿作用过程中至少有三次矿化活动，三者在温度、盐度上均有较大差异。第一阶段矿化活动，成矿温度主要在520～560℃，盐度w（NaCl）为45%～50%，密度大于0.9g/cm3，多数包裹体均一为气相，代表了成矿作用气成阶段的地球化学参数；第二阶段矿化活动发生在470～310℃，盐度w（NaCl）为36%～58%，密度为0.96～1.11g/cm3，代表了中高温热液矿化阶段的地球化学参数；第三阶段成矿温度较低，发生在310～140℃，盐度w（NaCl）也较低（19.3%～5.4%），代表了中低温热液矿化阶段。区内金鸡岭矿段和孔雀山矿段的矿化形式虽然完全不同，（前者为网脉浸染状，后者以大脉状为主，但二者包裹体地球化学特征是一致的）。
据NaCl-H2O体系p-t-x相图估算区内成矿时期的压力为（110～400）×105Pa，成矿初始压力较低，正反映了成矿是在近于开放系统中进行的。
3.流体包裹体成分及据其计算的氧化还原参数
用气相色谱仪和液相色谱仪分析的流体包裹体结果看出，气体主要成分是水蒸气，H2O的摩尔百分数占总含量的98%以上，排除最大含量的H2O外，CO2占其他成分的80%左右。因此，可以认为布敦化矿床是富CO2型的成矿流体。
包裹体液相成分表明，成矿溶液中阳离子主要为K+、Na+和Ca2+，阴离子主要为F-、Cl-和
。因此，成矿溶液属富CO2的NaCl-KCl-CaSO4-H2O体系。
据流体包裹体成分资料计算得出的氧逸度fo2为10-33～10-22Pa，成矿流体从弱还原环境的磁黄铁矿-黄铜矿阶段向中性环境的方铅矿-闪锌矿-黄铜矿阶段转变。
（二）稳定同位素地球化学
硫同位素特征：矿床分析硫同位素样近40个，涉及黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、毒砂等。除个别晚期脉岩（闪长玢岩中-黄铁矿δ34S为—9.27‰）和矿石中的黄铜矿、方铅矿有较大的负值外，绝大多数样品值δ34S为—2‰～1‰，平均为—0.9‰，表明主要成矿期的硫源单一，来自深源，且成矿过程中介质的物理化学性质变化不大。
氢、氧、碳同位素特征：据矿石中石英的氢、氧、碳同位素分析，其δ18OSMOW为7.9‰～11.5‰，计算的成矿流体δ18O为3.6‰～7.8‰，矿物包裹体水的δD为—73‰～—83‰，CO2气体的δ13C为—14.2‰～—18.8‰。据王关玉研究结果，本区中生代平均大气降水的δ18O为—16‰，并假定岩浆水的平均δ18O为7‰，由此从计算出成矿热液中大气降水在热液水中各阶段的比值，可以看出早期成矿阶段，也就是成矿的主要阶段（磁黄铁矿-黄铜矿）成矿热液中基本不含大气降水，而晚期方铅矿-闪锌矿-黄铜矿成矿阶段约有20%的溶液来自大气降水。碳同位素有较大的负值也表明在成矿过程中有有机碳的掺入。
锶同位素：对布敦化斜长花岗斑岩、黑云母花岗闪长岩和花岗斑岩进行了Rb-Sr同位素测定。通过斜长花岗斑岩5个样品得出的初始87Sr/86Sr为0.7055±0.00007，加上黑云母花岗闪长岩和花岗斑岩各一个样品得出的初始87Sr/86Sr为0.7053±0.00016，同样具有良好的线性关系，相关系数仍可达到0.9939。现今上地幔的87Sr/86Sr初始值平均为0.7037，一般认为初始87Sr/86Sr＜0.705者为幔源，＞0.710者为壳源。把本区的锶同位素初始值投影在上地幔及*壳同位素的演化图中，其点落入玄武岩源区。因此，上述资料可表明：区内三类岩体是同源岩浆产物；区内岩浆岩可能属起源于上地幔的玄武岩源的演化产物。
铅同位素：对矿区三个方铅矿进行铅同位素测定，其结果见表2-55。三个样品在铅同位素关系图上的投点均落在地幔线附近，单阶段铅模式年龄与斜长花岗斑岩的Rb-Sr年龄（166Ma）相比，其中二个样品小于斜长花岗斑岩的Rb-Sr年龄，一个则稍大于岩体的Rb-Sr年龄。三个样的平均模式年龄约145Ma，可能基本代表了成矿年龄。
表2-55 铅同位素组成表 Table 2-55 Composition of lead isotope
（三）成矿作用与矿床成因
1.布敦化铜矿的形成与燕山期中酸性杂岩体的演化密切相关。随着燕山期多次构造活动，具有地幔物质来源的深部岩浆房中经过充分分异的中酸性岩浆，沿着深大断裂系统多次上侵，形成浅成、超浅成布敦化杂岩体，并伴随着矿化作用。
2.由于控矿构造因素上的差异，南北矿区在矿化形式上有明显的不同。在北矿区（孔雀山矿段）远离岩体的围岩中形成了受南北向破裂带控制的孔雀山脉状铜矿体；在南矿区（金鸡岭矿段）近岩体的围岩和岩体内部形成了受岩体接触面起伏和地层不整合面控制的金鸡岭网脉状和浸染状铜矿体。矿化特征基本上遵循着“岩体-网脉带-脉”这一斑岩矿床常有的矿化组合规律。
3.布敦化铜矿成矿流体具有较高盐度w（NaCl）=5%～50%和高密度（＞0.85g/cm3），基本上属岩浆水，成矿作用是在600～150℃和压力（400～110）×105Pa条件下进行的。成矿时间为燕山早期（166～145Ma）。
4.布敦化铜矿与我国著名的多宝山、德兴等斑岩型铜矿相比除成矿时代不同外，在成矿机制上有许多相似之处。因此，在成因类型上布敦化铜矿床属斑岩型铜矿床。
五、找矿标志
布敦化铜矿床的找矿标志可以概括以下几点：
1.Cu、Pb、Zn、Ag等元素地球化学省的存在可视为I级标志。据区域资料，大兴安岭隆起带的中段，包括哲盟北部、兴安盟和昭盟大部地区，达数千平方公里范围内主要为上二叠统分布区，地层中Cu、Pb、Zn、Ag等元素的背景高，一般高出地壳拉克值的数倍，所以是Cu、Pb、Zn、Ag等金属重要成矿区。
2.新华夏构造体系与东西向构造体系交汇部位是很好的控岩和控矿构造，可视为Ⅱ级找矿标志。
3.燕山期多期次侵入-火山杂岩体发育地段，特别是分异性能好，富含挥发组分和成矿元素的岩体是直接找矿标志（Ⅲ级）。I型浅成-超浅成相小岩体，在时间上往往与岩浆演化晚期阶段关系密切，常表现为一定成矿专属性。中酸性花岗岩以Cu、Pb、Zn为主。
4.热液蚀变的发育程度，反映岩浆热液活泼的强度，蚀变矿物晕的范围与矿体规模成正比关系。无论在侵入岩的内带还是外带，（本区主要是外接触带）都是重要的赋矿靶区。
5.浅成-超浅成中酸性岩脉常常与矿体伴生。除前述的构造关系外，还反映有成因上的联系。岩脉发育地段有矿体出现的几率高，也是找矿的重要标志。
