云南大紅山鐵銅礦床隱爆角礫巖的巖石學特征

陸 蕾 , 馮文杰, 董江濤

(1.昆明理工大學 國土資源工程學院,昆明 650093；2.云南地質調查院,昆明 650034; 3.中國有色金屬工業(yè)昆明勘察設計研究院,昆明 650034)

云南大紅山鐵銅礦床隱爆角礫巖的巖石學特征

陸 蕾1, 馮文杰2, 董江濤3

(1.昆明理工大學 國土資源工程學院,昆明 650093；2.云南地質調查院,昆明 650034; 3.中國有色金屬工業(yè)昆明勘察設計研究院,昆明 650034)

在云南大紅山鐵銅礦床，利用隱爆角礫巖探討隱伏礦床的找礦標志。在外圍的東么礦區(qū)，通過野外觀測隱爆角礫巖的產(chǎn)狀，利用宏觀和微觀的方法研究隱爆角礫巖的巖石學特征及與礦石的關系，將東么礦區(qū)隱爆角礫巖分為3類：復成分隱爆角礫巖、英安質隱爆角礫巖和隱爆角礫狀礦石；礦化巖石多出現(xiàn)于強鈉長石化的隱爆角礫巖附近。在大紅山礦區(qū)，強鈉長石化的隱爆角礫巖是尋找隱伏礦床的一個重要標志。

大紅山；鐵銅礦；隱爆角礫巖

云南新平大紅山鐵銅礦床長期以來都是一個很有爭議的礦床。在過去的研究中，大紅山鐵礦一直被認為是一種典型的古海相火山巖型鐵礦，礦床亦被稱為是一個典型的含礦火山口構造[1]。對該區(qū)巖系的認識，初期被認為是海相變質富鈉質火山巖[2]。隨著研究的深入，被進一步確定為海相細碧角斑巖系，認為大紅山是由包括集塊巖、火山角礫巖、凝灰?guī)r、枕狀熔巖和熔巖組成的完整古火山機構，各種類型礦床圍繞噴發(fā)中心展布，配套出現(xiàn)，構成古海底火山噴發(fā)成礦系列[1]。2010年，筆者在大紅山展開的外圍找礦工作，在圈定的靶區(qū)內(nèi)采集的鉆孔巖心中發(fā)現(xiàn)了次火山巖及隱爆角礫巖。本文針對此隱爆角礫巖進行研究，希望對找礦工作提供幫助。

1 隱爆角礫巖的產(chǎn)出特征

大紅山鐵礦區(qū)位于滇中臺拗南端，介于紅河斷裂與綠汁江斷裂所夾持的三角地區(qū)[3]。礦區(qū)基底為古元古代層侵系和造山系(即過去所稱的大紅山群)[1]，是一套中等變質的火山-沉積巖系，以富含鈉質火山巖及火山成因的鐵、銅礦為特征[2]，呈“天窗式”出露[4]。蓋層為三疊系、侏羅系碎屑巖。

礦區(qū)西邊出露深變質哀牢山群，礦區(qū)之東(即綠汁江斷裂以東)分布有變質較淺、以含微古生物化石和疊層石為特征的昆陽群[5]。礦區(qū)內(nèi)構造復雜，巖漿活動強烈，具多期性，有大量的巖漿侵位。巖漿活動以基性為主，成礦巖體以富堿(富鈉)為特征[6]。

此次外圍找礦項目圈定的靶區(qū)主要選在東么一帶，位于主礦區(qū)西南邊(圖1)。礦區(qū)出露上三疊統(tǒng)陸相沉積蓋層、早元古界大紅山群中-淺變質、海相富鈉質火山巖和碳酸巖基底地層[1]。礦區(qū)共布置鉆孔13個，在這些鉆孔中，多能見到隱爆角礫巖與大理巖、次火山巖交替出現(xiàn)。本文主要選取了東么Ⅰ號老硐、東么Ⅰ號剖面、ZK02、ZK03中的隱爆角礫巖進行研究。由于隱爆角礫巖分布的不規(guī)則性，受后期改造作用明顯，筆者難以判斷其隱爆巖筒的產(chǎn)狀與位置。

圖1 礦區(qū)構造綱要圖[3]Fig.1 Tectonic rough sketch of Dahongshan Fe-Cu mine

2 巖石特征

2.1 外貌特征

東么礦區(qū)隱爆角礫巖的顏色根據(jù)角礫成分的不同由淺灰色至灰黑色變化。巖石主要為塊狀構造、角礫狀構造、流動構造等。巖石的產(chǎn)出部位不同，其角礫的大小、圓度、成分亦有不同。根據(jù)相關研究資料及野外觀察，靠近圍巖的巖石角礫較大，可達10～20 cm；越遠離圍巖，角礫越小，可達1～3 cm或更小。角礫的圓度則是靠近圍巖的圓度差，遠離圍巖的圓度好；靠近圍巖的角礫成分復雜，遠離圍巖的角礫成分簡單。

新鮮的巖石多為淺灰色，巖石后期受不同程度的蝕變而顏色不同，常見的有碳酸鹽化、綠泥石化、青磐巖化等。巖石角礫為磁鐵礦者被稱為豹皮礦，其基質為鈉長石化的英安質。

2.2 鏡下特征

根據(jù)巖石角礫成分的不同，筆者將該區(qū)的隱爆角礫巖分為復成分角礫巖、英安質隱爆角礫巖、隱爆角礫狀礦石(豹皮礦)3種。

2.2.1 復成分隱爆角礫巖

該隱爆角礫巖在近地表175 m處出露，巖石角礫多呈棱角狀-次棱角狀；角礫成分復雜多樣，基性、酸性和碳酸鹽角礫同時存在，角礫的面積分數(shù)>30%?？拷乇淼膸r石角礫具有拼合性，遠離地表角礫具次圓狀；角礫大小從地表往下逐漸變小；角礫成分亦從復雜變?yōu)楹唵危悍从沉穗[爆角礫巖在角礫巖筒中的形成變化特征。

巖石角礫主要有陽起石化角礫(圖2)、安山質角礫、英安質角礫和碳酸鹽角礫等。巖石晶屑除常見的石英晶屑外，還可見到鈉長石化的斜長石晶屑、輝石晶屑和黑云母晶屑。巖石晶屑多碎斑狀(圖3)、自碎斑狀，裂隙發(fā)育。石英晶屑呈棱角狀-次棱角狀，部分具熔圓狀；鈉長石晶屑為斜長石鈉長石化的產(chǎn)物，巖石中可見斜長石鈉長石化的次生加大邊。黑云母晶屑呈扭曲狀。

巖石膠結物主要為陽起石、黑云母和少量鈉長石化的英安質，并可見少量巖粉。黑云母呈雛晶狀、扭曲狀、流紋狀。磁鐵礦多呈自形-半自形，與鈉長石化的英安質角礫及其膠結物緊密共生，反映了磁鐵礦與英安巖為同期生成。另一部分磁鐵礦呈他形充填于英安質角礫的石英與長石之間的孔隙中，說明磁鐵礦形成于角礫巖形成之前。

圖2 復成分隱爆角礫巖Fig.2 Complicated composition crypto-explosive breccia次棱角狀陽起石化角礫，膠結物鹽酸鹽化,單偏光

圖3 碳酸鹽化含磁鐵礦復成分隱爆角礫巖Fig.3 Carbonation complicated composition crypto-explosive breccia containing magnetite巖石膠結物為英安質，碳酸鹽化強烈，石英斑晶呈自碎斑狀、熔蝕狀,正交偏光

2.2.2 英安質隱爆角礫巖

鉆孔中出現(xiàn)的英安質隱爆角礫巖多出現(xiàn)在復成分隱爆角礫巖下部，距地表約250 m，中間為大理巖與輝綠巖互層，說明巖石后期受改造作用明顯，巖石成分較簡單。巖石角礫多為英安質角礫，多呈次棱角狀-圓狀，角礫的面積分數(shù)>30%。巖石晶屑多為石英晶屑、鈉長石晶屑和少量黑云母晶屑；晶屑多呈碎斑狀、熔圓狀；石英晶屑渾圓狀，裂隙發(fā)育；斜長石晶屑裂隙發(fā)育，粒度0.2～1 mm，較一般熔巖中的大，反映了次火山巖的特征；黑云母晶屑呈扭曲狀、撕裂狀(圖4)，反映了受爆裂作用及塑性結晶的特點。

圖4 含磁鐵礦英安質隱爆角礫巖
Fig.4 Dacite crypto-explosive breccia containing magnetite
黑云母發(fā)生彎曲及撕裂現(xiàn)象表明巖漿具有次火山巖的特征，正交偏光

巖石膠結物主要為雛晶狀黑云母和鈉長石化的英安質。巖石后期受到碳酸鹽的強烈交代，碳酸鹽交代斜長石使其呈殘留狀。部分斜長石鈉黝簾石化，可見新生的黝簾石晶體(圖5)。自形的磁鐵礦與黑云母雛晶緊密共生，部分則與碳酸鹽化、鈉長石化的長石共生，說明磁鐵礦與長英質角礫、晶屑為同期產(chǎn)物。

圖5 強蝕變含磁鐵礦英安質隱爆角礫巖Fig.5 Strongly transformed dacite crypto-explosive breccia containing magnetite巖石鈉長石化、陽起石化、黑云母化，斜長石及石英鈉長石化，石英斑晶呈自碎斑狀，具自形的新生變質礦物黝簾石， 正交偏光

2.2.3 隱爆角礫狀礦石

該類礦石(圖6)位于塊狀富磁鐵礦附近，兩種隱爆角礫巖之間(圖7)，角礫為磁鐵礦，膠結物為鈉長石化的英安質，又稱為“豹皮礦”。礦石角礫呈棱角狀-次棱角狀、炸裂狀、撕裂狀、火焰狀，角礫具有可拼合性。

圖6 隱爆角礫狀礦石Fig.6 Crypto-explosive brecciated ores磁鐵礦呈角礫狀分布，具一定拼合性

圖7 鐵礦體素描圖[10]Fig.7 Sketch of iron ore bodies1.復成分隱爆角礫巖; 2.豹皮礦; 3.塊狀富磁鐵礦; 4.英安質隱爆角礫巖

2.3 與其他火山角礫巖的區(qū)別

結合大紅山鐵銅礦床的地質背景及其相關資料的研究，筆者確定了大紅山礦區(qū)出現(xiàn)隱爆角礫巖的可能性。當火山活動在超淺成條件下發(fā)生隱蔽爆發(fā)，使基底巖石和圍巖破碎成碎塊，在射氣流推動下，或懸浮于射氣流中移動和注入，構成侵入的自碎碎屑巖[7]。大紅山礦床受斷裂控制明顯，這些斷裂為后期巖漿的侵入提供了良好的運移通道，當上覆巖漿迅速冷凝結晶形成封閉環(huán)境為隱爆作用提供條件時，則使該區(qū)產(chǎn)生隱爆角礫巖成為可能。

鏡下觀察巖石膠結物為暗色礦物和英安質巖漿，排除了巖石為普通火山角礫巖的可能。巖石中出現(xiàn)較多暗色礦物，如黑云母和角閃石等，這些暗色礦物以斑晶或雛晶的形式出現(xiàn)在巖石的斑晶和基質中；而在中酸性噴出巖中，暗色礦物多不出現(xiàn)或甚少出現(xiàn)于基質中[8]。巖石中的晶屑雖有熔圓狀，但較少見熔蝕邊，熔巖中的斑晶則多出現(xiàn)熔蝕邊，由此推測巖石中熔圓晶屑是由于隱爆作用產(chǎn)生的強烈的“流化”作用形成的[9]。巖石中的石英晶屑、長石晶屑結晶程度較好，裂隙發(fā)育，呈自碎斑結構；黑云母強烈變形彎曲，但邊緣未見暗化邊，這些都體現(xiàn)了次火山巖的特征。巖石中角礫成分復雜，則排除了巖石為巖流自碎碎屑巖的可能。

同時，在該類巖石下部，伴隨有次英安巖的出現(xiàn)。根據(jù)以上的巖石特征對比，筆者最終確定了巖石為隱爆作用形成，故定名該類巖石為隱爆角礫巖。

3 成因及與成礦的關系

研究證明，火山口、破火山口、火山作用形成的各種斷裂和構造上的薄弱帶是巖漿和成礦溶液的最好通道[7]。大紅山復雜的地質構造背景為隱爆角礫巖的形成提供了良好的前提條件。筆者推測，火山作用和區(qū)域構造作用使該區(qū)產(chǎn)生了大量的斷裂和裂隙，這些斷裂為巖漿熱液上移提供了良好的運移通道。上涌的巖漿由于上覆地層壓力減小、巖漿溫度急速降低，同時巖漿結晶固結，產(chǎn)生了大量的氣體和揮發(fā)分向巖漿頂部匯集，當這些氣體及揮發(fā)分產(chǎn)生的壓力大于上覆巖層壓力時，就會導致頂部流體發(fā)生爆炸，使巖漿頂部巖層和下部巖體破碎混入巖漿中形成隱爆角礫巖[9]。同時，由于隱爆作用也可能產(chǎn)生新的通道使巖漿侵出地表，或未侵出地表在超淺成環(huán)境下形成次火山巖[7]。這也可以解釋礦區(qū)巖石、巖相復雜多樣的原因。

根據(jù)前人研究資料顯示，大紅山次火山巖體對成礦和控礦有著十分重要的作用。該區(qū)次火山巖體在巖漿活動中心附近比較發(fā)育，形成淺成-超淺成侵入體，同時伴隨著大量火山期后富鐵氣液和部分鐵質礦漿。這些富鐵氣液和礦漿大致沿層理方向由近及遠對原巖進行強烈的充填交代，使圍巖產(chǎn)生明顯的絹云母化、硅化、電氣石化和鈉長石化，形成巨大的富鐵礦體，這些鐵礦體占礦區(qū)鐵礦石總量的50%以上[10]。

在對東么礦區(qū)所采集的巖石樣品的研究中筆者也發(fā)現(xiàn)，鐵質多與鈉長石化的英安巖密切相關。巖石中磁鐵礦自形程度高，英安質成分被磁鐵礦包含其中，但并未見包含有微粒狀鈉長石，說明磁鐵礦原生成于英安巖時期，后經(jīng)微粒狀鈉長石交代使其發(fā)生重結晶加大晶體呈自形狀(圖8)。在前人研究資料中也提出，鈉長石化強烈的地帶，是巖漿期后熱液鈉長石化交代填充鐵礦床生成和富集的地區(qū)，鈉長石化可使巖石中呈分散狀態(tài)的鐵質析出并聚集成礦[10]。

圖8 強蝕變含磁鐵礦英安質隱爆角礫巖Fig.8 Strongly transformed dacite crypto-explosive breccia containing magnetite巖石鈉長石化、陽起石化、黑云母化，趨于自形化結晶的磁鐵礦中包含了鈉長石化斜長石及石英，說明磁鐵礦晶粒為重結晶所形成,正交偏光

所以，強烈鈉長石化的隱爆角礫巖就成為了尋找鐵礦體的標志。

4 結 論

隱爆角礫巖常作為次火山巖的伴生產(chǎn)物出現(xiàn)于次火山巖的頂部。而大紅山礦區(qū)的次火山巖體是該區(qū)成礦控礦的一個重要因素。因此，隱爆角礫巖作為尋找次火山巖甚至含礦巖體的標志而被賦予了特殊意義。

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Characteristics of crypto-explosive breccia in Dahongshan Fe-Cu deposit, Yunnan, China

LU Lei1, FENG Wen-jie2, DONG Jiang-tao3

1.FacultyofLandandResourceEngineering,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650093,China;2.GeologicalSurveyInstituteinYunnanProvince,Kunming650034,China;3.ChinaNonferrousMetalsIndustrySurveyandDesignInstitute,Kunming650034,China

Crypto-explosive breccia is a symbol to find hidden deposits in the underground depths. To research the characteristics of blind explosive breccia is a straight way to find the blind mines. Through observing the occurrence of the crypto-explosive breccia from Dahongshan, Yunnan, China and using the macroscopic and microcosmic ways, the paper analyses the relationship between the crypto-explosive breccia and the iron ore. The authors classify the crypto-explosive breccia in the Dongme mining area to 3 kinds. They are the complicated composition crypto-explosive breccia, the dacite crypto-explosive breccia and the crypto-explosive breccia ore. And the authors also find that iron ore always occur there around the strong albitization crypto-explosive breccia ore. So, to find the strong albitization crypto-explosion breccia becomes an important icon for finding hidden deposits.

Dahongshan Yunnan; Fe-Cu mine; blind explosion breccia

10.3969/j.issn.1671-9727.2014.05.14

1671-9727(2014)05-0640-05

2013-12-17

陸蕾(1987-),女,碩士,研究方向：礦物學、巖石學、礦床學, E-mail:leiforever@icloud.com。

P588.1

A