東川濫泥坪礦區(qū)輝長巖-閃長巖地質(zhì)特征及找礦意義

柳玉龍,鄭厚義

(有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心,北京100012)

云南東川是我國著名的銅礦集中區(qū)之一,在多期次的構(gòu)造巖漿活動、成礦流體等多種因素綜合作用下,形成了一百多個銅 (鐵)礦床,分屬于“噴流-沉積”與“沉積-改造”兩個成礦系列[1-3]。東川銅礦在20世紀(jì)60年代以前被認(rèn)為是中溫?zé)嵋盒偷V床,銅礦化與巖漿侵入活動關(guān)系密切;70年代至90年代,在礦區(qū)識別出大量火山巖后,眾多學(xué)者傾向于認(rèn)為礦床與火山活動相關(guān),而與巖漿侵入活動無關(guān)。21世紀(jì)初以來,在礦區(qū)的深部及外圍進(jìn)行了兩輪危機礦山找礦,在濫泥坪礦區(qū)白錫臘礦段新發(fā)現(xiàn)與堿性輝長-閃長巖巖體成因密切的鐵銅金礦 (化)體,顯示堿性閃長巖-輝長巖侵位可發(fā)生高氧化疊加成礦,在圍繞堿性閃長巖-輝長巖巖枝周邊的隱爆角礫巖中形成鐵鈦銅金氧化物型礦體[4]。本文將以濫泥坪銅礦區(qū)巖體中新近發(fā)現(xiàn)的礦體為例,討論輝長巖-閃長巖地質(zhì)特征及其找礦意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

東川銅礦位于昆陽元古代大陸裂谷北部會理-東川東向西向裂陷槽的東端,在東川梯形斷陷盆地內(nèi)發(fā)育一系列三級斷陷盆地 (洼地)和古火山機構(gòu)組成的水下隆起。東川中元古宙裂谷是昆陽大陸邊緣裂谷北東分支,其基底巖石康定雜巖是一套由斜長角閃巖、變粒巖類、麻粒巖和片麻巖等組成的中-高級變質(zhì)巖及混合巖、混合花崗巖,在中元古宙,地殼的張裂作用形成一組南北向的深大斷裂,深大斷裂之間形成一系列次級斷陷盆地。東邊的小江斷裂,南邊的寶臺廠斷裂形成了東川裂谷的邊界斷裂,他們在裂谷早期表現(xiàn)為張性,晚期表現(xiàn)為擠壓、逆沖,具同生斷裂性質(zhì)。在這兩大斷裂挾持下,東川裂谷內(nèi)發(fā)育了一系列東西向及南北向的斷裂與褶皺,這些斷裂是巖漿作用、噴流及噴氣作用的通道。北東、北西向的斜交斷裂,將礦區(qū)切成網(wǎng)狀塊體 (圖1)。昆陽大陸裂谷的形成、演化過程中的成礦作用階段,與奧林匹克壩超大型鐵銅礦床、中條山銅礦床等全球大陸裂谷型銅鐵礦床的成礦作用階段相吻合,具有相似的大陸動力學(xué)背景與成礦模式[2,4]。

濫泥坪銅礦區(qū)位于東川銅礦區(qū)南部,銅礦區(qū)構(gòu)造位置處于黃草嶺弧形褶斷帶西段,屬馬鞍橋背斜的西延部分。在不整合面及其靠近的蓋層和基底地層中,后期構(gòu)造巖漿活動的成礦流體疊加成礦作用多形成低溫?zé)嵋旱V床[5],現(xiàn)已在濫泥坪銅礦區(qū)發(fā)現(xiàn)多個礦體。礦體主要賦存于落雪組白云巖中,屬東川式層控銅礦床。其上不整合覆蓋的震旦系底部不整合面上產(chǎn)有濫泥坪式銅礦。

圖1 云南東川地區(qū)地質(zhì)圖[1]

2 巖體巖石學(xué)特征

濫泥坪銅礦區(qū)堿性輝長巖-閃長巖巖體巖相學(xué)分帶十分明顯,中心相為細(xì)粒橄欖輝長蘇長巖→過渡相以蝕變細(xì)粒輝長巖為代表→中粗粒含鈦鐵礦蝕變閃長巖→含銅銀金磁鐵礦相帶→邊緣相為鈉化正長斑巖。

閃長巖類主要礦物為斜長石含量占30%～60%,一般為半自形板狀,粒徑0.5～2 mm,可達(dá)5 mm,具不甚發(fā)育的環(huán)帶,多數(shù)具鈉長雙晶,為偏基性的中長石,部分鈉黝簾石化較強。普通角閃石含量為35%～45%,半自形～他形短柱狀,粒徑0.2～2 mm,部分交代早期角閃石,邊緣纖閃石化,有綠泥石、不均勻的黑云母交代。次要礦物有黑云母、輝石和磷灰石等。礦石礦物主要見有鈦鐵礦,含量在3%～6%,最高可達(dá)10%;其次為鈦磁鐵礦 (3%～7%),微量礦物有黃鐵礦、黃銅礦和斑銅礦等。輝長巖類主要礦物為中基性斜長石,含量為40%～60%,中-細(xì)粒自行-半自形板狀,部分鈉黝簾石化。輝石均有一定程度的蝕變,次生蝕變?yōu)殚W石類礦物,含量40%～50%。金屬礦物主要有磁鐵礦、鈦鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦等。

蝕變輝綠輝長巖SiO2含量平均42.87%,均小于中國和世界輝長巖的平均值。與世界輝長巖相比,SiO2、A l2O3、CaO、M nO含量明顯偏低,Fe2O3、FeO、TiO2、K2O、Na2O含量明顯偏高,應(yīng)屬于堿性高鈦鐵質(zhì)超基性～基性巖類。分異指數(shù)D. I 17.9～52.9,平均 34.56,鎂鐵比 (m/f)0.58～3.53,平均1.07。按照吳利仁 (1963)把超基性、基性巖用m/f(鐵鎂比值)分類:鎂質(zhì)超基性巖>6.5;鐵質(zhì)超基性巖2～6.5;富鐵質(zhì)超基性巖0.5～2;鐵質(zhì)基性巖0.5～2;富鐵質(zhì)基性巖0～0.5。濫泥坪銅礦區(qū)蝕變輝綠輝長巖屬于富鐵質(zhì)超基性巖～鐵質(zhì)基性巖類,鈣堿指數(shù)CA平均49.5,小于皮科克 (Peocock)指數(shù)的51,屬于堿性巖類。鎂硅比基性度 (m/s)0.42～0.97,平均0.71,巖石基性程度高,氧化系數(shù) (F)0.17～0.51,平均0.28。氧化程度低。SiO2明顯偏低,屬于SiO2不飽和系列 (表1)。

3 礦體特征

濫泥坪銅礦區(qū)范圍內(nèi),表現(xiàn)為一不對稱倒轉(zhuǎn)背斜,斷裂構(gòu)造發(fā)育,堿性輝長巖-閃長巖巖體主要沿背斜軸部的縱向斷層侵入,落雪、因民和黑山組均被巖體包圍。落雪組硅質(zhì)白云巖普遍重結(jié)晶發(fā)生硅化,與巖體的接觸帶有范圍不大的 (寬度小于50 m)的滑石化、透閃石化、綠泥石化、黑云母化、碳酸鹽化等蝕變現(xiàn)象,局部變?yōu)榫G泥石黑云母巖、綠泥石化白云巖等。這些蝕變帶在空間上常圍繞輝長巖、閃長體呈帶狀分布或透鏡狀產(chǎn)出。巖體走向上沿北東-南西向延伸,走向延伸長度達(dá)2000余m,寬度80～160余m,向北西方向側(cè)伏。在白錫臘大西部深部沿走向斜切因民及落雪地層以低角度巖床形式分布。

在濫泥坪礦區(qū)白錫臘礦段,新勘探揭露了與堿性輝長-閃長巖巖體成因密切的鐵銅金礦 (化)體,走向延深2000m左右,深部控制延深200m。在2630中段及以下揭露巖體長度2 km,寬度80～160m,具有分支復(fù)合現(xiàn)象。巖體中的銅鐵礦體和磁鐵礦體多呈串珠狀分布。巖體平均含Cu 0.204%、TFe 12.72%、Au 0.099g/t、TiO23.691%,分別是世界玄武巖的23.1、1.1、20.6、2.1倍。表明巖漿巖體可能為成礦巖體,并與東川因民組銅鐵礦的形成具有直接的因果關(guān)系。

銅礦體及其下盤巖體巖性相同,由細(xì)粒蝕變輝長巖、閃長巖及部分蝕變晶屑凝灰?guī)r組成,為淺成堿性基性-超基性侵入巖系列。巖石普遍發(fā)生蝕變作用,輝長巖中斜長石發(fā)生鈉長石化,暗色礦物輝石蝕變成顯微鱗片狀黑云母、假象纖閃石、綠簾石等;閃長巖中斜長石呈板柱狀雜亂分布,大部分已鈉長石化,角閃石發(fā)生綠泥石化、次閃石化,部分僅保留其晶形輪廓;晶屑凝灰?guī)r原巖中的火山灰等均已重結(jié)晶具有角巖特征,斜長石晶屑具鈉長石化,并見有大量不具定向性的顯微鱗片狀黑云母。礦體巖石蝕變后形成了大量的黑云母等新生礦物,可能與巖石受后期熱接觸變質(zhì)作用有關(guān)。礦體上盤圍巖為角礫巖,角礫成分主要為白云巖,角礫大小不一呈次棱角-次圓狀,膠結(jié)為碳酸鹽、凝灰質(zhì)、硅質(zhì)。巖石發(fā)育碳酸鹽化、硅化較強,另有綠泥石化、綠簾石化,靠近礦體綠泥石化、綠簾石化變強,角礫巖具有液壓致裂的特征。

銅礦石金屬礦物主要有斑銅礦、磁鐵礦,次為黝銅礦、赤鐵礦,還見有少量黃銅礦、輝銅礦等。金屬礦物具有一定的分帶現(xiàn)象,靠近巖體一側(cè)的磁鐵礦、赤鐵礦含量高,而斑銅礦、黝銅礦較少。往上盤方向磁鐵礦、赤鐵礦迅速減少,而斑銅礦、黝銅礦增多。

表1 濫泥坪輝綠輝長巖與月球、世界、中國輝長巖成分對比表 (w t%)

4 討論與結(jié)論

濫泥坪礦區(qū)揭露的堿性輝長-閃長巖體,屬于堿性淺成基性-超基性侵入巖。其具有較高的 TiO2及TFe含量,與峨眉山玄武巖特別是峨眉山東區(qū)高鈦玄武巖有較為相似地球化學(xué)特征。不相容元素和大離子親石元素 (L IL)富集,不相容元素比值都暗示本區(qū)閃長巖原始巖漿主要起源于 EM 1 O IB型地幔端元,形成作用與地幔柱有關(guān)。巖體平均含 Cu 0.204%、TFe 12.72%、Au 0.099g/t、TiO23.691%,表明巖漿巖體可能為成礦巖體。潘含江等研究表明[6],東川銅礦區(qū)的閃長巖與輝長巖地球化學(xué)特征都較為相似,推斷其來源于同一源區(qū)。稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化圖解,呈輕稀土元素富集的右傾型稀土元素分布模式,富含大離子親石元素,閃長巖與輝長巖巖漿主要起源于 EM 1 O IB型地幔端元,地球化學(xué)特征相似于洋島玄武巖。這是本區(qū)閃長巖和輝長巖能夠形成鐵 (鈦)氧化物銅金型礦床的主要大陸動力學(xué)背景。

鐵氧化物型銅礦體多分布在基性侵入巖體附近,多個巖體具銅、鐵、鈦礦化并局部形成工業(yè)礦體。當(dāng)堿性輝長巖-閃長巖巖體侵入因民及落雪地層時,處于封閉、半封閉環(huán)境的巖漿發(fā)生分異,提供部分銅質(zhì)及熱動力,同時改造疊加礦源層,形成層、脈混生的工業(yè)銅礦體。在晉寧造山運動期后,在地幔熱點作用下,深源堿性閃長巖-輝長巖侵位發(fā)生高氧化疊加成礦,形成了堿性閃長巖-輝長巖中鈦鐵礦-鈦磁鐵礦礦 (化)體。在圍繞堿性閃長巖-輝長巖巖枝周邊的隱爆角礫巖中,形成了鐵鈦銅金氧化物型礦體,在沿斷裂裂隙帶中,形成了硅化鐵碳酸鹽化蝕變相帶。

巖體邊緣產(chǎn)出的鐵銅金礦 (化)體,容礦巖石與其下盤巖體主要由細(xì)粒蝕變輝長巖、閃長巖及部分蝕變晶屑凝灰?guī)r組成。礦體圍巖普遍發(fā)生了強烈蝕變,形成了大量的黑云母等新生礦物,可能與巖石受后期熱接觸變質(zhì)作用有關(guān)。金屬礦物主要為斑銅礦、磁鐵礦,次為黝銅礦、赤鐵礦,還見有少量黃銅礦、輝銅礦等。斑銅礦、黝銅礦等銅金屬礦物與磁鐵礦、赤鐵礦等鐵金屬礦物含量具有反相關(guān)的關(guān)系,并在空間上呈現(xiàn)出一定分帶現(xiàn)象,靠近巖體的礦石鐵礦物較多,銅礦物較少,遠(yuǎn)離巖體鐵礦物驟然減少,而斑銅礦、黝銅礦含量增多。斑銅礦常形成于氧化環(huán)境下,磁鐵礦形成于較還原的條件,為不同的成礦環(huán)境,暗示銅與鐵為不同時期產(chǎn)物。其上盤角礫巖具有液壓致裂的特征,可能是后期氧化型銅金礦化巖漿或熱液經(jīng)過的證據(jù),表明其具有 IOCG礦床特征。[4]

[1] 何毅特.東川銅礦成礦系列、礦床類型及成礦模式 [J].云南地質(zhì),1996,15(4):319-329.

[2] 龔琳,何毅特,陳天佑.云南東川元古宙裂谷型銅礦[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1996:1-252.

[3] 謝世業(yè),黃有德,何國朝.云南東川元古宙裂谷型銅礦地質(zhì)、地球化學(xué)及成礦模式的研究 [J].礦產(chǎn)與地質(zhì),1995,47(9):174-179.

[4] 方維萱,柳玉龍,張守林,等.全球鐵氧化物銅金型(IOCG)礦床的三類大陸動力學(xué)背景與成礦模式 [J].西北大學(xué)學(xué)報 (自然科學(xué)版),2009,39(3):404-413.

[5] 李朝陽,劉玉平,管太陽,等.不整合面中的成礦機制與找礦研究 [J].地學(xué)前緣,2004,11(2):353-360.

[6] 潘含江,方維萱,郭茂華,等.云南東川銅礦硅質(zhì)白云巖稀土元素地球化學(xué)特征 [J].礦產(chǎn)與地質(zhì),2008,22(4):242-346.