四川甘洛地區(qū)銅礦特征

許遠(yuǎn)平 何政偉 劉嚴(yán)松 唐 鳳

(1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,成都610059;2.四川省冶金地質(zhì)勘查局水文工程大隊(duì),成都611730)

對(duì)西南地區(qū)玄武巖銅礦的研究始于20世紀(jì)40年代[1]。雖然地質(zhì)學(xué)家經(jīng)過(guò)多年不懈的努力,取得了許多認(rèn)識(shí),但就找礦前景方面,不同的學(xué)者有不同的認(rèn)識(shí)[2-8]。俄羅斯學(xué)者V.A.Prokin通過(guò)使用“地質(zhì)-地球化學(xué)”模型,探討了玄武巖銅礦床成礦作用,認(rèn)為烏拉爾型銅礦成礦分為2個(gè)階段:噴流沉積階段和熱液充填階段,并分別定義了2個(gè)階段的物理化學(xué)參數(shù)[9]。

四川甘洛地區(qū)發(fā)現(xiàn)了新山、金臺(tái)子、吊紅崖等數(shù)處銅礦床(點(diǎn)),在區(qū)域上形成了一條長(zhǎng)近25 km、沿窯廠向斜呈環(huán)帶狀展布的銅(鉛鋅)成礦帶。尤其是甘洛新山銅礦,產(chǎn)于中二疊統(tǒng)茅口組(P2m)灰?guī)r破碎帶中,具有類型新、組分復(fù)雜、品位富、銅礦體呈厚板狀產(chǎn)出特征。新山銅礦的發(fā)現(xiàn)為在該區(qū)尋找新類型富銅銀礦床提供了新的線索和找礦思路,顯示了較佳的找礦前景。

1 成礦地質(zhì)背景

甘洛新山銅礦在大地構(gòu)造位置上處于揚(yáng)子地臺(tái)西緣康滇地軸中段東側(cè)與上揚(yáng)子臺(tái)拗的接合部,亦是攀西裂谷帶的東緣[10]。區(qū)內(nèi)以南北向斷裂構(gòu)造為主,北東向和北西向次之,還有隱伏的東西向基底構(gòu)造和環(huán)形構(gòu)造。礦區(qū)位于近南北向的甘洛-小江斷裂帶、北西-南東向的鮮水河斷裂(南段)、北東-南西向的峨眉-甘洛-越西斷裂帶的交接部位。甘洛-小江斷裂從云南東川小江入川,經(jīng)布拖、昭覺(jué),北延至甘洛、漢源和滎經(jīng),全長(zhǎng)約300 km,是康滇地軸與上揚(yáng)子臺(tái)拗的分界斷裂[11-13]。該斷裂控制了古生代、中生代地層分布[14],控制了峨眉山玄武巖的噴溢和分布。斷裂的交匯部位構(gòu)成玄武巖漿的噴發(fā)中心,且部分?jǐn)嗔褳殂~礦的形成提供了礦液運(yùn)移的通道和礦質(zhì)沉淀聚積的空間[15]。因此,區(qū)內(nèi)發(fā)育的斷裂構(gòu)造對(duì)新類型銅礦有明顯的控制作用。

區(qū)內(nèi)褶皺為江舟-米市向斜及次級(jí)窯廠-斯足向斜。地層除缺失志留系、泥盆系、石炭系外,從上元古界震旦系至中生界侏羅系均有分布。中二疊統(tǒng)棲霞茅口灰?guī)r(P2q+m)和上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖組(P3β)是主要含礦地層。含礦地層分布面積廣、相對(duì)集中,沿向斜周緣連續(xù)分布。

甘洛地區(qū)已發(fā)現(xiàn)Cu、Pb、Zn、Fe等各類礦產(chǎn)地?cái)?shù)十處;并有 Cu、Pb 、Zn 、Ag、Au等元素組合異常,異常具有峰值高,分帶和濃集中心明顯的特點(diǎn)。礦床、礦點(diǎn)和異常大多分布于窯廠-斯足向斜內(nèi)的茅口灰?guī)r和玄武巖中,從而形成了沿向斜周緣展布的Cu、Pb、Zn多金屬礦帶(圖1)。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 新山富銅銀礦特征

2.1.1 含礦地層特征

新山銅礦主要賦存于茅口組灰?guī)r上部,其巖性特征為:底部灰黑色碳質(zhì)大理巖,夾褐灰色中層狀變質(zhì)中、細(xì)粒砂巖;下部深灰色中-厚層狀細(xì)晶灰?guī)r;中上部淺灰白色-灰色、肉紅色塊狀細(xì)晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r夾白云巖、碳質(zhì)黏土巖、白云質(zhì)灰?guī)r、燧石灰?guī)r,常具黑色斑塊;頂部為灰至深灰色塊狀細(xì)晶灰?guī)r,夾1～3 m厚的灰綠色厚層狀含銅碳質(zhì)大理巖。

2.1.2 富礦體特征

新山銅礦目前發(fā)現(xiàn)一個(gè)厚板狀塊狀硫化銅礦體,水平坑道控制礦體長(zhǎng)度400 m,2個(gè)中段控制礦體傾向延深80 m。礦體厚2.2～3.8 m,平均厚3.0 m,最大厚度6.0 m。礦體受斷裂構(gòu)造帶控制,走向 220°～40°,傾向北西 ,傾角 45°～60°。礦體沿走向、傾向比較穩(wěn)定,呈厚板狀、大脈狀產(chǎn)出(圖2)。

2.1.3 礦石特征及物質(zhì)組分

礦石呈暗鋼灰錆色,略帶灰綠色,密度大,礦物成分復(fù)雜。據(jù)鏡下光片鑒定,幾乎全為金屬硫化物,主要為黃銅礦(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%～12%),黃鐵礦(15%～18%),黝銅礦(35%～40%),砷黝銅礦(3%～4%),斑銅礦(6%～8%),藍(lán)銅礦(3%～4%),閃鋅礦(8%～10%),方鉛礦(3%～4%),少量的孔雀石和可疑礦物,屬致密塊狀黃鐵礦-黝銅礦礦石。

圖1 甘洛新山地區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Regional geological map of the Xinshan area in Ganluo County

圖2 新山銅礦地質(zhì)平剖面圖Fig.2 Geological plan and section map of the Xinshan copper deposit

2.1.4 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石為不規(guī)則晶粒結(jié)構(gòu),少量交代殘余結(jié)構(gòu);致密塊狀構(gòu)造,角礫狀構(gòu)造及浸染狀、脈狀構(gòu)造。

2.1.5 礦石化學(xué)成分

新山銅礦石中含10余種化學(xué)元素,其中主要元素為Cu、Pb、Zn、Ag。從光譜分析結(jié)果可知(表1),礦石中主要成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為Cu:5.62%～54.23%,Pb:0.58%～1.51%,Zn:0.43%～1.23%,Ag:(347～846)×10-6,As:(326～6 658)×10-6,Sb:(326～2 067)×10-6;一般Cu品位(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為4%～10%,Pb+Zn為2%～3%,Ag(100～200)×10-6,礦石越富,Cu品位越高,銀含量亦越高。

2.1.6 礦化富集變化規(guī)律

野外觀察發(fā)現(xiàn),新山銅礦以塊狀礦為中心,兩側(cè)對(duì)稱發(fā)育烘烤帶。由中心向兩側(cè)具有銅含量由高變低,礦石構(gòu)造由塊狀變?yōu)榧?xì)脈狀的特點(diǎn),其變化規(guī)律為:(中心)致密塊狀銅礦→角礫狀銅礦→純黃鐵礦→粉末狀銅礦→細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀及浸染狀銅礦(烘烤帶)(圖3)。

表1 新山銅礦礦石分析結(jié)果Table 1 Ore assay of the Xinshan copper deposit

圖3 PD2坑道掌子面銅礦體Fig.3 Copper orebody in the palm face of PD2中部銀灰色為塊狀礦體,厚3.80 m

致密塊狀和角礫狀富銅礦呈厚板狀和大脈狀產(chǎn)出,幾乎全為金屬硫化物,銅、銀品位高。黃鐵礦主要出現(xiàn)在礦體的下盤(pán),厚0.3～0.5 m,呈透鏡狀斷續(xù)分布。局部出現(xiàn)黑色粉末狀礦,具石墨化蝕變,Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為4%～5%。烘烤帶兩側(cè)對(duì)稱,黃-褐黃色,厚 0.5～1.5 m,較松軟,染手,具砂感,黏土質(zhì)含量較高,可見(jiàn)金屬硫化物,呈星散狀、浸染狀分布,局部呈細(xì)脈和網(wǎng)脈(圖4);從左到右依次為灰色砂泥質(zhì)白云質(zhì)灰?guī)r-褪色帶-灰至灰黑色斷層泥-黃、褐黃色烘烤帶。從礦化富集特點(diǎn)可以初步認(rèn)為,甘洛新山銅礦是由富銅的礦漿沿茅口組灰?guī)r的破碎帶和節(jié)理、裂隙充填成礦(圖3,圖5)。

圖4 左側(cè)烘烤帶特征Fig.4 The characters of the baked belt on left side

2.1.7 圍巖蝕變

新山銅礦圍巖蝕變主要有絹云母化、綠泥石化、黃鐵礦化和白云巖的褪色蝕變,局部石墨化和碳酸鹽化。

圖5 沿破碎帶和節(jié)理貫入的含鉛鋅黃銅礦脈Fig.5 Chalcopyrite vein filled with Pb-Zn ore in breakage structure zone and joints

2.2 吊紅崖銅礦地質(zhì)特征

吊紅崖銅礦厚度大,品位高,有研究者將其列為玄武巖型銅礦[4,16];然而,吊紅崖銅礦既不產(chǎn)在玄武巖中,又不產(chǎn)在玄武巖之間的硅質(zhì)巖及碳質(zhì)頁(yè)巖中,而是賦存于玄武巖之下的茅口組灰?guī)r的層間破碎帶和裂隙中,其礦床地質(zhì)特征和礦相特征與新山具相似的特點(diǎn)。

2.2.1 礦體賦存部位、形態(tài)及產(chǎn)狀

甘洛縣吊紅崖銅礦位于川滇南北向構(gòu)造帶北段,斯足向斜的翹起端。礦區(qū)發(fā)育近南北向、近東西向、北東向3組斷裂。與斷裂相伴的層間破碎帶、層間裂隙是銅礦良好的導(dǎo)礦構(gòu)造和容礦構(gòu)造,2組斷裂的交匯部位是礦體的膨大部位。

礦體賦存于茅口組上部的燧石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r中。礦體受層間裂隙和層間破碎帶控制。礦體形態(tài)為脈狀,具明顯的膨縮和分枝復(fù)合特征。礦體頂板巖石為白云質(zhì)灰?guī)r、燧石灰?guī)r,局部為玄武巖。礦體底板巖石為白云質(zhì)灰?guī)r、燧石灰?guī)r。礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致,傾向100°～120°,傾角25°～35°(圖 6)。

2.2.2 礦體規(guī)模及厚度、品位變化特征

礦體長(zhǎng)550 m,礦體厚度1.74～25.67 m,平均厚度 6.08 m。銅品位(質(zhì)量分?jǐn)?shù))0.33%～20.28%,平均為2.22%。地表的礦石較貧,品位相對(duì)較低(TC2,TC3),深部礦石品位增高(表2)。

2.2.3 礦石類型及特征

據(jù)礦區(qū)0號(hào)勘探線(A剖面)地表至斜深30 m處10件物相分析,氧化銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在76%～97%,硫化銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%～24%,屬氧化銅礦石。根據(jù)礦石的礦物成分、礦物共生組合關(guān)系,礦石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征,初步劃分為角礫狀銅礦石和次生富集型銅礦石。

圖6 吊紅崖銅礦地質(zhì)平面與剖面圖Fig.6 Geological map and section of the Diaohongya copper deposit

a.角礫狀銅礦石

礦石礦物以孔雀石、輝銅礦為主,次為黃銅礦、藍(lán)銅礦、黃鐵礦、褐鐵礦等。脈石礦物主要有方解石、白云石,次為石英等。礦石具微至細(xì)晶結(jié)構(gòu)、次生結(jié)構(gòu)、次生交代結(jié)構(gòu),角礫狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈狀網(wǎng)脈狀構(gòu)造。銅品位(質(zhì)量分?jǐn)?shù))一般為0.50%～2.00%,最高達(dá)8.56%。

b.次生富集型銅礦石

氧化次生交替現(xiàn)象明顯,次生的輝銅礦、銅藍(lán)占很大比例,其次為孔雀石、褐鐵礦等。脈石礦物有方解石、白云石、黃鐵礦等。礦石具次生交代殘余結(jié)構(gòu),斑銅礦與黃銅礦常顯共生及格狀、乳狀、雨滴狀結(jié)構(gòu)。輝銅礦原生者為粗粒磚狀、表生者為細(xì)顆粒,不見(jiàn)解理。硫化物以浸染狀、細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀、結(jié)核狀構(gòu)造為主。而孔雀石則多成被膜狀或凝膠狀。

2.2.4 圍巖蝕變

與礦化關(guān)系密切的蝕變主要有黃鐵礦化和白云巖的褪色蝕變,局部有硅化。

2.3 礦床成因探討

趙支剛等[4]將攀西地區(qū)玄武巖型銅礦分為4種類型,其中第4類為“破碎蝕變型”,認(rèn)為是值得注意的礦床類型。廖震文等[6]對(duì)黔西北地區(qū)峨眉山玄武巖銅礦分類研究結(jié)果則劃分了Ⅳ型“熱液充填型銅礦”。這2種分類與研究區(qū)發(fā)現(xiàn)的銅礦有類似之處,但是又有重要區(qū)別:

a.含礦地層時(shí)代

攀西地區(qū)、黔西北地區(qū)玄武巖型銅礦多產(chǎn)于玄武巖與上覆地層(凝灰?guī)r或后沉積的其他陸源碎屑巖)。而研究區(qū)新發(fā)現(xiàn)的銅礦則產(chǎn)于玄武巖下伏的茅口組中。

b.礦石組分特征

礦石主要為硫化礦,具有類型復(fù)雜的銅銀礦物組合、品位高、伴生Pb和Zn的特點(diǎn)。礦石礦物主要為黃銅礦、黃鐵礦、黝銅礦、砷黝銅礦、斑銅礦、藍(lán)銅礦、閃鋅礦、方鉛礦。Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為1%～10%,最高52%;Pb+Zn為2%～3%;Ag為(100～200)×10-6,最高為 846×10-6。塊狀富礦甚至不用選礦可以直接冶煉。

c.構(gòu)造控礦特征

新山和吊紅崖銅礦體均產(chǎn)于斷裂破碎帶中,有明顯的熱烘烤和熱液蝕變,而與火山機(jī)構(gòu)和古風(fēng)化殼等玄武巖銅礦常見(jiàn)構(gòu)造無(wú)關(guān)。含礦構(gòu)造距玄武巖較遠(yuǎn),故不可能從玄武巖中萃取銅質(zhì)成礦。

表2 吊紅崖銅礦礦石分析結(jié)果Table 2 Ore assay of the Diaohongya copper deposit

d.礦床成因

一般認(rèn)為峨眉山玄武巖銅礦的成因是玄武巖火山溢流-噴氣作用形成的火山巖型銅礦,其容礦的玄武巖類型復(fù)雜,既有玄武質(zhì)熔巖和火山碎屑巖,又有凝灰?guī)r-沉凝灰?guī)r。而新山銅礦含礦圍巖早于玄武巖噴發(fā),故不可能為火山溢流-噴氣作用成因。根據(jù)新山銅礦特征,初步認(rèn)為是銅多金屬礦漿貫入充填成礦。

3 結(jié)論

甘洛地區(qū)發(fā)現(xiàn)的塊狀黝銅礦、黃銅礦都沿二疊系峨眉山玄武巖之下的茅口組灰?guī)r斷裂帶或玄武巖與茅口組灰?guī)r接觸的破碎帶分布。礦體多產(chǎn)于茅口組灰?guī)r破碎帶、層間滑動(dòng)帶及節(jié)理裂隙中,以新山銅礦為代表的這類銅礦不同于產(chǎn)于玄武巖中的銅礦,也不同于產(chǎn)于沉積巖中的銅礦,是一種新類型的銅礦。在甘洛地區(qū)窯廠-斯足向斜周緣茅口組灰?guī)r中發(fā)現(xiàn)了多處類似新山的銅多金屬礦床(點(diǎn)),顯示了極佳的找礦前景,對(duì)其開(kāi)展深入的研究和勘查評(píng)價(jià),有望取得找礦突破。

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