典型VMS型矿床——红透山铜矿

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红透山铜矿的前身是清原金铜矿，建于1939年。日伪时期以选金为主，选矿厂日处理能力为50~100t。1948年，开始修建恢复工作，至1949年7月，树基沟坑口、张胡沟坑口和清原选矿厂正式投入生产，至1951年清原选矿厂形成。

矿区大地构造位置处于华北地台北缘东段辽东台背斜铁岭—靖宇古隆起的中部，南部为太子河凹陷，其北部为泛河凹陷，是我国典型的太古宙花岗岩-绿岩地体分布区（图6-1）。西部与依兰—依通断裂接壤，北部与赤峰—开原断裂相接，并向东延入吉林省桦甸市。

图 6-1　清原地区构造地球化学分区图

红透山地区绿岩带由不完整的“三位一体”岩系组成（图6-2），其下部为基性岩（夹科马提岩），中部为中酸性火山岩，上部为火山-沉积碎屑岩。红透山岩组绿岩带赋存在大面积底辟侵入的花岗岩（TTG）中，规模较大的有红透山-树基沟绿岩带、大荒-稗子沟绿岩带、孤家子-红旗山绿岩带，此外尚有若干个小规模的绿岩带（体）。

图 6-2　红透山矿区地质简图

1—闪长玢岩；2—辉绿岩；3—橄榄岩类；4—花岗片麻岩；5—黑云斜长片麻岩；6—角闪斜长片麻岩；7—石榴阳起黑云片麻岩；8—铜矿体；9—线理产状；10—倒转向斜；11—片麻理产状；12—断裂构造

1.地层

红透山铜矿即赋存于红透山-树基沟绿岩上部岩段底部的薄层互层岩系中，岩石类型主要为黑云斜长变粒岩，以黑云斜长变粒岩、黑云斜长片麻岩与角闪斜长片麻岩互层为特点，并夹有黑云夕线变粒岩、含石榴黑云斜长石英浅粒岩、直闪斜长变粒岩等。该薄层互层岩系是红透山铜锌矿床的主赋矿围岩，与铜锌金矿（化）关系十分密切。

2.构造

矿区主体构造形式为一个NWW向展布的倒转向斜构造。褶皱为一陡倾、轴面近南倾的倒转向斜构造，显示是对先期褶皱构造叠加的结果，变形特征上体现出紧闭式的顶厚翼薄特点，并有层内、层间韧性断层相伴产出。褶皱轴面波状起伏，显示后续横跨式褶皱作用的叠加改造。后期构造叠加主体上以脆性断裂构造为主，大致划分为2期：早期以NNE向断裂构造形成并充填有辉绿岩脉，系吕梁期构造岩浆活动叠加的结果；晚期以NE向、NW向共轭断裂系的出现和闪长玢岩充填为特征，该期断裂构造不仅切割先期褶皱构造，而且切错辉绿岩脉等。

3.岩浆岩

红透山铜锌矿区内有多种岩浆岩，但岩体规模都比较小。其中有早期形成的橄榄岩，这些岩浆岩的形状大多都是不规则的，有的分布在云母片麻岩，有的分布在角闪片麻岩。

在所有的岩浆岩中，团山子岩体是规模最大的。在后期也形成了多种岩浆岩，这些岩浆岩主要是呈岩墙产出的，岩石种类主要包括煌斑岩、玄武岩、伟晶岩，还有橄榄岩等。后期形成的辉绿岩主要呈脉状，其中夹杂着层状矿体和红透山组围岩。通过对辉绿岩的研究，发现其和矿体接触的地方没有发生矿变和蚀变。因此，可以推断在发生成矿作用、构造发生变形等活动后的一段伸展时期才是辉绿岩形成的时间。

红透山铜矿位于华北地台北缘太古宙龙岗地块之浑北绿岩区内，直接控矿构造单元为红透山-树基沟绿岩带。红透山岩组绿岩经历了太古宙3幕变形作用改造，形成形态复杂、叠加强烈构造形迹组合。红透山铜矿位于红透山倾竖倒转向斜的转折端部位，矿体受控于褶皱转折端及其两翼层间、层内韧性断层内。

红透山式铜矿矿体与地层关系密切，且受一定层位控制，与地层呈整合关系，因此矿体形态表现为层状、似层状；但由于受到后期区域变质、混合岩化、褶皱构造等作用之影响，形成部分脉状、桶状、扁豆状、脉群状等极端复杂多变的形态。原有的层控状的矿体原貌基本消失或保存得极不完整，但总的规律是呈似层状的。矿体在多期复杂的变质作用中，矿质已大幅度的产生塑性流变、重熔、迁移、富集，从而使上盘的矿体的局部地段呈短距离的切层、穿层、跨层现象或使其形态变得极端复杂多变。

红透山式铜矿具有特殊的矿床地质特征，主要表现如下几方面：

1）红透山式铜矿具有“层控性”属性，宏观上受控于红透山岩组绿岩建造。抚顺-清原地区已知矿床（点）58处，全部集中分布在红透山-金凤岭绿岩带内，即红透山岩组绿岩分布区域内，无一例外。宏观分布上体现出铜矿床与红透山岩组绿岩的亲缘（成因）关系。

2）红透山式铜矿具有“岩控性”属性，铜矿床相对集中分布于上部岩段的薄层互层带内-角闪斜长片麻岩和黑云斜长片麻岩、黑云变粒岩互层带内，说明成矿作用与薄层互层带的空间上亲密联系。

3）红透山式铜矿具有“构控性”属性，矿床往往受控于区域复式向斜构造的核部转折端和两翼，直接容矿构造常常是层内、层间韧性断层（剪切带）；矿床的“同沉积”成矿作用，矿体往往呈层状顺层产出，在宏观和微观尺度上都有其卷入褶皱变形的现象（图6-3），表明矿体经历同沉积-褶皱变形过程。同时，在宏观和微观尺度上，往往发育有同沉积-变质变形组构特征，如条带状、条纹状、流纹状构造和斑状变晶、花岗变晶、变质双晶等变质、变形特征组合。

图 6-3　红透山矿区-587m以上不同中段主矿体分布图

1—矿体；2—中段标高（m）/矿体厚度（m）

4）红透山式铜矿又具有“热液活动叠加成矿”属性，矿体往往呈浸染状、脉状交代充填，热液成矿主要地质现象表现为矿体并非严格顺层，局部切层，在露头尺度上可以观察到矿体穿切片麻理；矿体内可以看到围岩（片麻岩）的捕虏体，捕虏体内保留有完好的片麻岩的组构特点，且表现出较强的蚀变改造特点（高桂荣，2018）。　

矿床的近矿围岩蚀变，主要发生在区域变质和混合岩化阶段，为矿床变形变质时期的热液蚀变作用的产物。蚀变的种类并不太多，但蚀变强度普遍为中等，范围有限，蚀变与矿体紧密相连。矿体的上、下盘均有蚀变，但一般上盘较下盘发育，上盘蚀变宽度为1~20m。

蚀变的主要类型有透闪石化、硅化、金云母化、绢云母化、绿泥石化、滑石化、碳酸盐化以及黑云母褪色化等，从矿体往围岩两侧，蚀变由强变弱，呈现一定的蚀变类型的分带性，蚀变分带总的趋势是透闪石化带、白云母化-绢云母化-硅化带、绢云母化带、绿泥石化带和碳酸盐化带，但绿泥石化和碳酸盐化局限分布，往往沿断裂分布。蚀变形式主要为交代替换和褪色变质。各个矿床的围岩蚀变类型不一，同一矿床不同中段近矿围岩蚀变的对应性也较差。近矿部位出现较高温度的蚀变矿物，远离矿体部位则出现较低温度的蚀变矿物，矿体宽度与蚀变厚度成正比关系，厚度大蚀变宽，厚度小则相反。

红透山块状硫化物矿床中，块状矿石最能代表海底喷流沉积的原始矿石矿物组成，其主要矿石矿物主要为黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿和闪锌矿，脉石矿物主要为围岩中的变质矿物及蚀变矿物。矿石的沉积结构-构造已被后期重结晶、变形和高级角闪岩相变质所消除，因而，目前保存的矿石结构构造主要是变质峰期和退变质过程的产物。根据矿石的产状和构造特征，可以将矿石划分成块状、细脉浸染状两种类型（图版12）。其中，层状和似层状矿体的矿石主要为块状，细脉浸染状矿体的矿石主要为细脉浸染状，其中细脉浸染状矿石发育于块状矿石的两侧。

红透山铜矿床因其独特的矿床类型在世界范围内占有重要的位置，引起国内外诸多专家和学者的重视并做出了大量的研究工作，取得了众多的成果和进展。20世纪60年代寒光曾提出超变质热液矿床说、胡安国曾提出岩浆期后热液矿床说和江克一的混合岩化热液矿床说，70年代有辽宁有色地质研究所提出的火山喷气-混合岩化热液改造铜锌块状硫化物矿床说，80年代中后期，普遍认为红透山矿床应归属于太古宙海底火山喷发形成的块状硫化物矿床。到2005年，王恩德、于凤金等将矿床的成因类型定义为受变质变形作用改造的海底火山喷气型块状硫化物矿床。张森等（2007）研究得出硫同位素众值在-1‰~+2‰范围，峰值落在0~1‰之间，表明成矿物质主要来自幔源（图6-4），说明矿床中的硫主要来源于太古宙海底火山或热液活动，且没有明显的生物分馏作用。

图 6-4　红透山铜矿硫同位素分布直方图

张雅静（2010、2014）将红透山铜矿床的矿床类型仍定为诺兰达型块状硫化物铜锌矿床。成矿物质可能是由深部基性岩浆在海底火山喷发活动的晚期通过喷气作用所提供的（于赫楠，2013）。在岩浆热源驱动力的作用下向渗透性差的部位运移，并沿着深渗透性的断裂构造喷出地表，热的含矿流体与周围冷的海水混合，在喷流口附近形成块状硫化物矿床，另外在新太古代时期由于海底火山爆发形成的一套富含贱金属的基性-中性-酸性的钙碱性火山岩组合作为盖层岩石，起到了阻隔高温反应带流体渗漏，以及圈闭含矿金属热液阻止其渗漏到海底的作用。块状硫化物矿床形成以后，被随之而来的碎屑岩、安山质火山凝灰岩覆盖（毛德宝等，1997）。

现代学术观点认为红透山铜锌矿床属于沉积变质变形和岩浆热液叠加改造的多因复成矿床（于凤金，2006）。寇林林等（2014）研究也认为，红透山铜矿成矿作用具有多阶段复成因特点，其成因应属太古宙火山（喷气）沉积-变质热液叠加型矿床。

红透山铜锌矿床形成大致经历如下成矿过程：2.8~2.6Ga的新元古代时期，大陆漂移和海底扩张使得古陆和洋壳发生碰撞，洋壳向陆壳下俯冲形成岛弧环境，海底火山活动剧烈，在海底玄武岩上沉积了由基、中性成分的钙碱性系列含矿火山岩。在火山喷发间歇期，海水从断裂带或松软层下渗，下部岩石热变质脱水以及岩浆房水汽向上运移，三种水分混合后在地下岩浆房热动力的作用下发生迁移活动，加热后由中心通道口喷出，整体构成一个循环体系。热液在地下加热后与岩石发生淋滤作用携带走大量有用组分，通过中心通道口喷出并就地沉积，形成一个饼状矿层（图6-5）。随后火山活动覆盖了由安山岩、凝灰岩和碎屑岩组成的盖层，与底部的中-酸性钙碱系列火山岩组成封闭环境，避免后期热液作用金属物质的流出。在2.5Ga太古宙末期，由奥长花岗岩、英云闪长岩、花岗闪长岩组成的TTG岩系在大陆环境下侵入，这使得绿岩和原始饼状矿体发生了角闪岩相变质作用。同时，整个岩层受到外力作用发生变形构成封闭的褶皱构造，深变质作用使矿体发生了塑性流动，矿体沿褶皱两翼和转折端的核部等低压区迁移使局部矿体增厚。在后期矿体顺层滑移的同时，也使局部矿体发生富集。原始矿体形成后又发生了2次大的变形作用和3次较强热液活动，这对矿床的再次富集起到很大的作用（魏有惠和杨东晓，2010）。红透山铜锌（金）矿床成因类型与太古宙诺兰达型VMS矿床类似，但矿床形成后又遭受了后期的变质变形改造作用，矿体形态产状及矿化分带等地质特征发生了明显的改变从而形成现今的复式褶皱控矿的红透山变质改造VMS矿床（张雅静等，2010）。

图 6-5　红透山矿床成矿模式图

1—块状矿体；2—玄武安山质凝灰岩；3—细脉和浸染状矿体；4—蚀变流纹岩；5—安山岩

辽宁抚顺红透山铜矿为一典型含铜黄铁矿型多金属硫化物矿床，并伴生有金银及其他有价值的分散元素。矿山以生产铜精矿、锌精矿和硫精矿为主，综合回收金银。金银主要回收在铜精矿中，同时有少量银回收在锌精矿中。该矿回收的金银产值占矿山总产值的10%以上。工艺矿物学研究显示矿石中伴生金银种类较多，粒度细，嵌存状态复杂。选厂采用优先浮选工艺流程比较适合矿石性质，但因磨矿细度不够，锌精矿中金银回收率不理想，仅分别为3.93%和4.49%。考虑到金银矿物以细粒为主，其浮选效果不好，后对其浮选工艺流程进行改良，通过增加金银选别时间、药剂选择及用量，使锌精矿中金银回收率得以提高（单连军，2009）。

红透山铜矿建矿60余年，以往探获的优良主矿体已基本耗尽，近年来矿山地质找矿工作主要集中于矿区外围及深部。红透山铜矿的探边扫盲及就矿找矿勘探工作，利用坑钻工程取得了阶段性成绩，不仅探明了矿体，增加了资源量，还解决了井下生产中的供矿﹑通风、采矿等问题，从而得出在老矿山利用“坑钻组合、以钻代坑”方式勘探是寻找深边部矿体，扩充资源量的一个重要途径（赵刚，2019）。另外，在探边扫盲及就矿找矿勘探工作中，地质条件极为复杂，每个工程设计及施工之前，必须从矿山实际情况出发，与矿山生产密切配合，采取地表与井下兼顾，坑探与钻探配合，在高质量、低成本的原则下，全面考虑生产急需和生产便利。在保证找矿效果的前提下，统筹规划﹑统一安排，合理布置勘探工程，使勘探工程尽可能地为采矿生产所服务，力求做到探采工程“互利互用”，以此提高工程利用率，降低找矿成本，缩短探矿时间。这样既达到了地质找矿的目的，又满足了采矿生产的需要。