宫永吉 ，孙景贵 ，刘 阳

1.黑龙江陆玖矿业有限公司，黑龙江 齐齐哈尔 161100；2.吉林大学地球科学学院，吉林 长春 130061

0 引言

众所周知，铜矿作为有色金属矿产资源的重要组成部分之一，广泛用于电子、军工领域和机械制造等领域。据统计我国1986年铜消费量约为75万吨，2009年达553万吨，2013年飙升到883万吨，成为名符其实的全球第一大消费国。然而，我国的铜矿资源量仅占世界总量的5.5%，据统计2010年我国查明铜储量为8 040万吨，但其产量逐年增加，由1998年的121万吨逐渐增加到2006年的304 万吨，其缺口高达100万吨以上。据海关统计，2012年前8个月共进口铜矿砂 319.2万吨，价值60亿美元以上，而若按2013年的消耗量，国内资源最多可维持 10 年左右。2010年国土资源部的《中国国土资源公报》公布，我国铜的对外依存度高达 80%以上[1]，严重威胁了国家的经济安全。

中国东北部大兴安岭地区是我国重要的铜(钼)多金属热液矿床的发育区，至今已发现大中型铜矿近20座，现已成为我国重要铜金属矿产勘查战略选区[1，2]。六九山铜矿位于黑龙江省齐齐哈尔市龙江县杏山镇境内，处于中亚造山带东部的兴安地块与松嫩地块之间的嫩江—八里罕断裂西侧的突泉—龙江铜(银)多金属成矿带上(图1A)。该带自20世纪80年代以来，相继勘探出布敦化、陈台屯斑岩型和莲花山、闹牛山等浅成热液铜多金属矿床(图1C)。近期随着对该区勘探和研究深入，相继在闹牛山矿区东山勘探出小型斑岩型铜(钼)矿床、莲花山矿田勘探出聚宝小型斑岩型铜(钼)矿床[3]以及本文所及的六九山铜矿床[4]，使得该区成为倍受关注的斑岩型铜钼-浅成热液型铜多金属矿集区。六九山铜矿床是近年来在突泉—龙江铜(银)多金属成矿带或矿集区发现并勘探出的一座中大型铜矿床(1)黑龙江省矿业集团有限责任公司. 黑龙江省龙江县后六九山地区铜金矿详查报告[R]. 2011.，前人通过矿床地质特征研究先后提出斑岩型铜钼矿床[3]、浅成热液铜矿床[5]的认识。但是，从其论述的内容来看，成矿作用主要发生在角砾岩内部，矿化蚀变既具有斑岩型矿床特征，同时又呈现浅成热液高硫化型矿床的基本特征。那么，六九铜矿床是斑岩型？还是浅成热液高硫化型铜矿床？还是低硫化型还原型铜矿床？亟待深入研究。为此，近期协同矿山工作人员对正在露天开采的矿段和典型钻孔进行了二次编录，将所获矿床地质特征与典型斑岩型、浅成热液矿床作对比，结果显示其工业类型为角砾岩型，而成因类型更倾向于浅成热液高硫化型。

1 区域地质背景

研究区地处古亚洲洋构造域、蒙古—鄂霍茨克洋构造域和西太平洋构造域的叠加部位(图1A，B)，是一个经历了古亚洲洋闭合(>251 Ma)、伸展(T)和陆内地体拼贴(J1-J2)以及后续晚侏罗世以来的断裂伸展复合地质作用的构造、岩浆、成矿区(图1C)。地质研究揭示，区域出露的地层有古生界早二叠统大石寨组和中生界早白垩统龙江组、光华组。其中，大石寨组为一套中酸性熔岩安山岩夹流纹岩、其次凝灰熔岩与细碎屑岩互层，为海相中酸性火山沉积建造。龙江组是一套以陆相中性火山熔岩为主的中酸性火山沉积建造。光华组是以陆相火山沉积建造为主。发育的侵入岩主要是晚古生代辉长岩-闪长岩-花岗岩(326～301 Ma、287～251 Ma)[6，7]、中生代花岗岩(250～214 Ma、182～160 Ma和146～116 Ma)[7-13]以及花岗正长岩、花岗斑岩、正长斑岩、石英斑岩、闪长岩、石英闪长岩等，具有多期岩浆火山喷发、浅成与深成过程(P1、J2、J3、K1等)[14]。发育的区域断裂构造主要是八里罕—嫩江超壳断裂和近东西向罕达罕河断裂、北西向的宝泉子—西六九断裂、乐业—茶壶嘴东山断裂及其次级近东西向与北西向断裂(图1C)。受近东西向与北西向断裂两组断裂的影响，北东向、北西向、近南北向和近东西向次级构造发育。产出的内生金属有色、贵金属矿产资源类型有与中生代火山作用有关的浅成热液铜多金属矿和银铅锌矿、与斑岩作用有关的斑岩型铜多金属矿、与深成岩作用有关的矽卡岩型铁铜多金属矿、铜锡矿等[1](图1C)。

图1 A.中亚造山带大地构造位置图；B.中国东北地区构造位置图；C.大兴安岭区域地质简图

2 矿区及矿床地质特征

2.1 矿区地质特征

矿区出露的地层主要是白垩系光华组和第四系沉积物。前者为一套酸性火山岩建造，岩性由流纹岩、流纹质角砾凝灰岩、晶屑凝灰岩等组成(图2)，厚度在走向上变化较大；在六九山铜矿区及其外围现已发现了9个大小不等的链状火山群，在矿区附近有7个火山口出现，被北东向西六九断裂切错，均为中心式喷发，地表形成火山碎屑岩及火山熔岩锥形火山口地貌(图2)。六九山铜矿位于火山链群东南部，赋存于光华组或白音高老组酸性次火山岩和花岗闪长岩体内部。第四系沉积物沿现代河流分布，由复成分砂砾岩构成。侵入岩主要为呈不规则状或岩柱产出的花岗闪长岩，伴有呈脉状产出的正长斑岩、闪长玢岩等。矿区构造以北东向和北西向断裂发育为特征，两者联合控制着该区火山机构分布，六九矿床发育在矿区东南侧火山口的一侧(图2)。

2.2 矿床特征

目前，六九山矿床地质勘探揭示，矿体赋矿围岩主要是似层状流纹岩，花岗闪长岩以下伏侵入岩或角砾形式存在矿体或矿石中。该矿床矿体为超浅成盲矿体，工业类型为热液充填角砾岩型，矿化发生在角砾岩裂隙和角砾之间。矿体主要分布在六九山南东坡75～88线之间，矿带东西长约1 200 m，南北宽约 500 m，主要赋存水平标高0～300 m；共发现24条矿体，其中工业矿体19条，低品位矿体5条。编号分别为Ⅰ、Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅱ、Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅴ-1、Ⅴ-2d、Ⅴ-3、Ⅴ-4、Ⅴ-5d、Ⅵ、Ⅶ、Ⅶ-1、Ⅶ-2d、Ⅶ-3d、Ⅷ、Ⅷ-1、Ⅷ-2、Ⅸ、Ⅹ号(图3)。整体呈不规则脉状、透镜状产出，总体走向北东61°，倾向北西，倾角20°～30°。矿体长度不大于780 m，一般在300 m左右，平均厚度7.18 m。矿体Cu品位为0.59%～1.0%，伴生Ag为(3～5)×10-6；矿床Cu平均品位0.73%，伴生Ag平均品位为5.87×10-6。矿体在+200 m标高上呈近东西走向、北倾展布，长约1 025 m，宽约290 m(图4)。在标高-80～300 m，矿体向西侧伏，倾角约12°(图4)；矿体由中心到边部品位逐渐降低，中心部位平均品位0.68×10-2，伴生银4.63×10-6；边部铜平均品位为 0.38×10-2、伴生银3.91×10-6。其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ号矿体规模较大，为主矿体。现将六九山铜银矿段(D76～D89线)的主矿体特征叙述如下。

图2 光华组火山链分布图

Ⅰ号矿体：位于76～83线之间，赋存在隐爆角砾岩中，呈不规则脉状、囊状产出。走向45°～95°，倾向北西—北，倾角0°～34°，西部较缓，东部较陡。最大控制长度700 m，最大控制垂深205 m，平均宽度50 m，平均垂直厚度13.46 m。77线ZK7701孔矿体规模最大，最大控制垂直厚度107 m，赋存标高120～280 m。矿体Cu平均品位为 0.70%，伴生Ag品位为4.68×10-6(图4)。

Ⅱ号矿体：位于78～83线之间，赋存在隐爆角砾岩中，呈不规则脉状产出。走向60°～75°，倾向北西，倾角20°～30°，西部较缓，东部较陡(图4)。最大控制长度500 m，最大控制垂深165 m，平均宽度23 m，平均垂直厚度8.85 m。80线和81 线矿体规模最大，最大控制垂直厚度32 m，赋存标高120～268 m。矿体平均品位：Cu 0.72%，伴生Ag 4.79×10-6。

Ⅳ号矿体：位于77～85线之间，赋存在隐爆角砾岩中，呈不规则脉状、囊状产出。走向60°～85°，倾向北西，倾角25°～27°。最大控制长度780 m，最大控制垂深170 m，平均宽度19 m，平均垂直厚度6.13 m。83线ZK8301孔矿体厚度最大，最大控制垂直厚度38 m，赋存标高140～250 m。矿体平均品位：Cu 0.74%，伴生Ag 6.80×10-6。

图3 六九山铜矿区200标高中段地质图

图4 Ⅰ和Ⅱ号矿体形态剖面图

2.3 矿石结构构造

野外露天采场和钻孔二次编录显示，矿石由角砾和胶结物组成。角砾主要是蚀变花岗闪长岩或流纹岩，呈棱角状、次棱角状和部分呈浑圆状，体积分数在50%～80%之间， 大小变化较大，粒径一般在0.20～10.0 cm之间，大者可达10.0 cm以上，它们均发生不同程度矿化蚀变，呈硅化流纹岩、硅化花岗闪长岩以及硅化蚀变岩形式产出。小者在角砾边部呈棱角状或次棱角状的硅化岩屑、蚀变岩屑产出，粒径一般在小于0.3 mm，体积分数大约占15%。胶结物以石英、黄铁矿、黄铜矿为主，少量辉铜矿、斑铜矿、绢云母等(图5)。硫化物呈团块状、细脉状、浸染状产出(图5A，B，C)；结构呈自形、半自形晶、反应边结构、包含结构等(图5G，H)。从空间结构上看，主矿体在矿体中心部位为热液胶结隐爆角砾岩(图5B)，向外依次是热液填充角砾岩(图5C，D)。

2.4 蚀变矿化类型与成矿阶段

宏观和显微观察鉴定揭示，矿区范围内与成矿有关的围岩蚀变有钾化、硅化、绢英岩化、泥化、青磐岩化、碳酸盐化以及石膏、萤石化等。其中，钾化较发育，主要发生在围岩花岗闪长岩中，与早阶段黑云母硅化相共生(图5A)。青磐岩化较发育，与钾化衔接产生，呈浸染状或细脉状发育在花岗闪长岩和闪长玢岩内部或裂隙中(图5A)。泥化较发育，主要发生在矿区赋矿岩石或围岩流纹岩以及花岗闪长斑岩角砾中。硅化发育，可划分早阶段硅化、成矿阶段、晚成矿阶段硅化。早阶段硅化叠加在泥化之上，使流纹岩、花岗闪长岩形成不同程度的弱中强硅化蚀变岩，成矿阶段硅化呈胶结状产在角砾岩之间或胶结角砾形式存在，晚成矿阶段硅化主要白色细脉状或晶洞状产出(图5F)。绢英岩化是在高岭土化之后产生，在空间上与早阶段硅化重叠，是斜长石蚀变的产物，呈鳞片状、条带状，局部可见放射状集合体。石膏、萤石、碳酸盐化呈细脉状产在裂隙或浸染状产在围岩或角砾中。在时间上从早到晚依次是钾长石-黑云母化→青磐岩化→泥化→绢英岩化→早阶段灰白色硅化(面状)→成矿阶段灰白色硅化(充填状)→晚阶段白色硅化(梳状+晶洞状+晶簇)→萤石+石膏(浸染状+晶洞+细脉状)→碳酸盐化。

在矿化方面，伴随上述围岩蚀变过程，从早到晚可见磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿等矿化。其中：磁铁矿矿化伴生普通角闪石的黑云母化形成，它多呈浸染状、局部细脉状(磁铁矿+石英)分布在钾化蚀变岩或裂隙中；可见成矿早阶段、成矿阶段和成矿晚阶段三个阶段的黄铁矿。其中早阶段黄铁矿呈黄白色粗粒立方体浸染状或沿早期裂隙形成细脉(石英+黄铁矿)(脉宽2 ～4 cm)，结晶程度较高，晶纹清晰可见，粒径一般0.3～5 cm 者为多；成矿阶段的黄铁矿多半为细粒浸染状、团块状集合体产出，与成矿阶段石英相伴生，粒径0.01～0.8 mm；成矿晚期多呈晶洞或细脉状与晚阶段石英相伴生产出，粒径1 mm左右。闪锌矿微量，呈他形粒状产出，与黄铜矿连生或包裹于黄铁矿中，粒径大多在 0.02～0.18 mm，少数达 0.45 mm。此外，可见表生过程形成的斑铜矿、铜蓝、褐铁矿等蚀变。因此，就内生成矿过程而言，可划分为细脉浸染状石英+黄铁矿阶段(Ⅰ)、乳白色脉状黄铁矿+石英±黄铜矿阶段(Ⅱ)、胶结状石英+黄铁矿+黄铜矿阶段(Ⅲ)、细脉或晶洞状石英+黄铁矿阶段(Ⅳ)、浸染或细脉状石膏—石膏阶段(Ⅴ)。其中：(Ⅰ)阶段是阶矿化发生在钾长石+黑云化+磁铁矿和和青磐岩化(绿帘石、绿泥石)蚀变矿化之后产生的裂隙内部(图5A)。热液以充填形式进入裂隙形成细粒状黄铁矿石英脉和浸染状围岩中的黄铁矿，并被随后的热爆作用在角砾状蚀变岩内呈细脉状产出(图5B)。(Ⅱ)阶段是热液进一步充填作用形成的乳白色黄铁矿石英脉，被随后的热爆作用呈次棱角状角砾块体或岩屑产出(图5B)。(Ⅲ)阶段是指含矿流体发生引爆作用，导致早期形成的蚀变岩或矿化体发生不同程度爆裂，热液在爆破裂隙、角砾之间发生充填胶结作用，在隐爆中心形成热液胶结隐爆角砾岩，向外依次形成热液胶结可拼角砾岩和网脉状热液胶结角砾岩，在胶结过程形成粒状石英、碎裂状、粒状黄铁矿和半自形黄铜矿以及黄铜矿集合体。(Ⅳ)阶段是热液胶结作用晚期，在矿脉中部或有效的空间部位形成对称梳状、晶洞状石英集合体，并含少量自形黄铁矿颗粒。(Ⅴ)阶段为成矿流体演化到晚阶段形成的低温酸性流体在晶洞和晚期裂隙内充填结晶形成(图5E，F)。

图5 六九山铜矿床矿石结构构造特征

3 矿床成因和成矿地质背景探讨

如前所述，该矿床是20世纪初发现并勘探认为有望成为大中型铜矿床，矿体类型以隐爆角砾岩型为主(2)黑龙江省矿业集团有限责任公司. 黑龙江省龙江县后六九山地区铜金矿详查报告[R]. 2011.,[4]，有关矿床成因虽有研究，但存在较大争议[4，5]；最早李德胜(2003)在《矿产与地质》期刊上撰文提出该矿床为斑岩型铜矿床，成矿作用经历氧化物阶段、硫化物阶段和表生阶段，推测成矿作用与燕山期花岗闪长岩侵入岩有关；近期王筱筝等(2016)在《地质与资源》期刊上撰文提出该矿床为浅成热液铜矿床，成矿过程经历硅质交代阶段、石英-硫化物阶段和玉髓-绿泥石-碳酸盐化阶段，成矿与火山-次火山作用有关，成矿发生在早白垩世。本文通过矿床地质研究认为矿体为角砾岩型，按构造可分热液胶结爆发角砾岩型、可拼热液胶结角砾岩型和网脉状热液胶结震裂型三类，前者在整个矿床矿体中间部位(矿化富或高品位矿)，后者在矿体边部(矿化低或低品位矿)；可拼热液胶结角砾岩型介于之间(矿化中等)。蚀变过程从早到晚经历钾长石-黑云母化→青磐岩化→泥化→绢英岩化→早阶段灰白色硅化(面状)→成矿阶段灰白色硅化(充填状)→晚阶段白色硅化(梳状+晶洞状+晶簇)→萤石+石膏(浸染状+晶洞+细脉状)→碳酸盐化；伴生矿化过程从早到晚经历(Ⅰ)细脉浸染状石英+黄铁矿阶段、(Ⅱ)乳白色脉状黄铁矿+石英±黄铜矿阶段；(Ⅲ)胶结状石英+黄铁矿+黄铜矿阶段、(Ⅳ)细脉-晶洞状石英+黄铁矿阶段和(Ⅴ)细脉浸染、晶洞状萤石+石膏阶段。因此，矿床特征显示该矿床不大可能是浅成热液低硫化型矿矿床[15，16]，一定程度上具有与火山-次火山作用有关的斑岩型[17]和浅成热液高硫化型铜矿床基本特征[16]。本文将六九山铜矿床的地质特征与典型斑岩型铜(钼)矿床和浅成热液高硫化型矿床作对比(表1)；对比结果发现：

(1)在成矿背景方面，六九山铜矿赋存在嫩江—八里罕断裂西侧的光华组或白音高老组发育的火山机构体系(图1C，2)，赋矿围岩为花岗闪长岩(锆石 U-Pb 年龄：155.49 Ma[4])和光华组或白音高老组酸性火山—次火山岩(134～130 Ma)[18]就位时间为早白垩世，显示形成环境与古太平洋板块俯冲作用有关或形成环境适值早白垩世库拉板块向欧亚大陆俯冲的大陆边缘火山弧环境，这一点与浅成热液高硫化型铜矿床和火山—次火山作用有关的斑岩型[17]形成构造环境基本一致。

(2)在岩浆组合特征上，六九山铜矿床岩浆组合与高硫化型铜矿床和斑岩型铜矿床相似，但以缺少岩筒、岩颈、岩漏斗状浅成花岗闪长斑岩岩相区别于与火山—次火山岩有关的斑岩型铜矿床。

(3)在矿体特征方面，六九山铜矿床矿体与高硫化型铜矿床类似，发育在中粒花岗闪长岩和流纹岩内部，以就位浅(<300 m)隐爆角砾岩型为主，伴生热液胶结角砾岩型和热网脉状热液胶结震裂型为特征；而斑岩型铜矿床矿体则发育在斑岩体内部和边部，以细脉浸染型矿体为主，中心部位可发育隐爆角砾岩型矿体(2～3 km)，在隐爆角砾岩型矿体与细脉浸染型矿体之间可发育硫化物石英脉型矿体。

(4)在围岩蚀变方面，六九山铜矿的围岩蚀变类型、分布形式与高硫化型铜矿床基本一致，以缺少石英核区别于斑岩型铜矿床。

(5)在矿化方面，六九山铜矿床主要矿化类型与高硫化型铜矿床基本一致，主要矿化类型是黄铁矿、黄铜矿，其次是闪锌矿、斑铜矿等，成矿过程大致经历细脉浸染状石英+黄铁矿阶段、乳白色脉状黄铁矿-石英±黄铜矿阶段、胶结状石英+黄铁矿+黄铜矿阶段、细脉-晶洞状石英+黄铁矿阶段和浸染细脉-晶洞状萤石+石膏阶段五个阶段；其中流体沸腾作用形成的胶结状隐爆角砾岩或石英+黄铁矿+黄铜矿阶段为主要成矿阶段；而斑岩型铜矿床以明显的热液充填交代形成的细脉浸染状构造为特征，其次是流体沸腾作用和充填成矿作用。

以上论述可知，就六九山铜矿床的整体成矿特征而言，其成因类型更接近于高硫化型矿床，至于该区是否能够勘探出斑岩型铜矿床尚待研究。

4 结论

本文通过对六九山铜矿床的矿床地质特征研究，结合相关研究成果，初步得出一下几点结论：

(1)该矿床是以热液胶结隐爆角砾岩角砾岩型矿体为主，其次是热液胶结可拼角砾岩型，热液胶结网脉状震裂(碎)岩型矿化较弱。

表1 六九山铜矿床与典型浅成热液高硫化型铜金矿床、斑岩型铜矿床成矿地质特征对比表

(2)该矿床应为与酸性火山、次火山作用有关的浅成热液高硫化型矿床，成矿过程经历细脉浸染状石英+黄铁矿阶段、乳白色脉状黄铁矿-石英±黄铜矿阶段、胶结状石英+黄铁矿+黄铜矿阶段、细脉-晶洞状石英+黄铁矿阶段和浸染细脉-晶洞状萤石+石膏阶段五个阶段。

(3)从区域地质背景角度出发，成矿作用适值早白垩世库拉板块向欧亚大陆俯冲的大陆边缘火山弧环境。