東川落雪銅礦床地質(zhì)特征及成因研究

盧桂梅 金廷福 胡永亮

摘要：礦床中，鐵、銅礦體主要賦存于落雪組碳酸鹽巖地層，礦石礦物主要為黃銅礦、赤鐵礦，它形-半自形結(jié)構(gòu)，塊狀、浸染狀、角礫狀等構(gòu)造。沿構(gòu)造和地層薄弱帶貫入形成。

關(guān)鍵詞：東川；落雪銅礦床；地質(zhì)特征；礦床成因

東川落雪銅礦床是我國典型的東川式銅礦床之一，建國以來在礦床成因上的研究及勘查工作均不斷取得新的進(jìn)展[1，2，3]，為國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了重大的貢獻(xiàn)。本文根據(jù)東川落雪銅礦床地質(zhì)特征，對礦床鐵、銅礦石宏微觀研究深入分析，結(jié)合區(qū)域鐵銅成礦背景、礦區(qū)地質(zhì)特征及地球化學(xué)，綜合分析落雪銅礦床地質(zhì)特征與成因。

1. 區(qū)域地質(zhì)背景

東川落雪銅礦區(qū)，大地構(gòu)造上隸屬于揚子古大陸邊緣裂谷——昆陽裂谷帶中部，康滇地軸東緣次一級的塊狀隆起，是由SN向的小江斷裂、普渡河斷裂、近EW向的寶九斷裂、麻塘斷裂所圍限的一個梯形斷陷盆地[4]（圖1），地處四川會理群和云南昆陽群的交接部位。區(qū)域內(nèi)出露的地層為由從老至新依次為因民組——落雪組——黑山組為一套中元古宙昆陽群淺變質(zhì)巖系。區(qū)內(nèi)巖漿活動強(qiáng)烈，高峰期為因民期和晉寧晚期。礦區(qū)礦體展布主要受控于SN向的落因背斜及落因斷層，礦體主要賦存于落雪組中下部及底部的碳酸鹽巖建造中。

2. 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)總體上被夾持在東、西、南、北向四大斷裂之間。東部小江斷裂，西部普渡河斷裂，南部寶九斷裂，北部雙水井?dāng)嗔眩▓D2）。因受上述四大斷裂的影響，區(qū)內(nèi)次一級褶皺、斷裂構(gòu)造十分發(fā)育。為本區(qū)含礦熱液的遷移、沉淀、進(jìn)而富集成礦提供了有利的場所。

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露的地層為中昆陽群因民組、落雪組、黑山組，地層特征見表1。

2.2 構(gòu)造

東川地區(qū)褶皺、斷裂構(gòu)造十分發(fā)育（圖2）。與落雪銅礦床關(guān)系密切的為落因同生斷層及落因背斜構(gòu)造。落因斷裂為研究區(qū)含銅熱液的遷移提供了通道，而落因背斜則為其沉淀富集成礦提供有利的容礦空間。在地表可見近SN向的落因斷裂破碎帶縱貫全區(qū)，沿該斷裂破碎帶及四棵樹一面山，落因斷裂成弧形分布落雪、因民等兩個大型銅礦礦點。在后期的構(gòu)造演化中，賦存于落雪組白云巖中的層控礦體，伴隨著褶曲和斷裂構(gòu)造的發(fā)生，銅質(zhì)進(jìn)一步活化向褶曲的一翼或斷裂的一盤含礦圍巖聚集（一般多在褶曲的倒轉(zhuǎn)翼和斷裂的上盤）[6]。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿活動強(qiáng)烈，其中侵入巖主體以輝長巖和具有粗粒輝綠結(jié)構(gòu)的輝長輝綠巖為主，在因民組，落雪組，黑山組，均有見到，與層狀銅礦的產(chǎn)出關(guān)系密切。此外還含少量鈉長閃長巖、石英鈉長斑巖等，主要分布在落因破碎帶及其兩側(cè)的橫斷層，縱斷裂侵入巖呈巖床或巖脈。經(jīng)東川地區(qū)基性巖體同位素測年數(shù)據(jù)顯示，侵入巖侵位時間多旋回性，高峰期為晉寧晚期。在礦體周邊還出露有大量的紫色火山角礫巖，表明礦床成因與火山活動及巖漿侵入有密切聯(lián)系。火山巖主要為細(xì)碧角斑巖系，玄武巖次之，局部地段可見少量粗面巖，火山碎屑巖包括火山角礫巖、凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r。經(jīng)前人研究表明東川巖體共同的地球化學(xué)特征為具高TFe、TiO2，富K2O+Na2O（Na2O>K2O），貧SiO2的特點。SiO2與K2O+Na2O呈正相關(guān)關(guān)系，且K2O+Na2O介于>3ω%和<5ω%間，屬于偏堿玄武巖漿系列[7]。

2.4 圍巖蝕變特征

落雪組銅礦賦礦圍巖為白云巖，其本身蝕變較弱，圍巖蝕變主要有硅化、綠泥石化、絹云母化、碳酸鹽化等。經(jīng)過野外宏觀觀察發(fā)現(xiàn)含礦巖石與不含礦巖石的明顯區(qū)別在于：銅礦化的巖石顏色一般較淺，且礦物重結(jié)晶較明顯。而不含礦巖石顏色一般為較深，且礦物重結(jié)晶并不明顯。

2.5 礦體特征

東川落雪式（亦稱龍山式）層狀銅礦產(chǎn)于中元古宇東川群落雪組中下部及底部（Pt2dl1），銅礦主要賦存在聚環(huán)柱狀——波紋狀藻席（席狀藻礁）硅質(zhì)白云巖、錐狀藻及核球狀藻硅質(zhì)白云巖夾硅質(zhì)巖中，構(gòu)成典型的含銅“礁——硅巖組合”。礦體呈層狀、似層狀順層產(chǎn)出（圖3）；主礦體長390m，延深450m以上，平均厚11m，銅平均品位為1.59%[1]。

2.6 礦石成分及礦石組構(gòu)

礦區(qū)礦石為同生沉積作用、巖漿熱液作用及后期熱液作用形成。礦石礦物主要包括黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦、赤鐵礦、黃鐵礦，另有少量藍(lán)銅礦、孔雀石和磁鐵礦等。脈石礦物主要為白云石、方解石、石英，其次為鐵白云石、綠泥石、絹云母等。

礦區(qū)主要的礦石構(gòu)造類型，簡述如下：

塊狀構(gòu)造：主要由粒狀赤鐵礦組成，可見黃銅礦呈浸染狀分布于其中，構(gòu)成塊狀構(gòu)造。見鏡鐵礦呈細(xì)脈狀穿插礦石，孔雀石沿裂隙面發(fā)育（圖4-A，B，C，D）。

角礫狀構(gòu)造：藍(lán)銅礦石中可見，由圍巖角礫、基質(zhì)及膠結(jié)物構(gòu)成。其中，以藍(lán)銅礦、孔雀石為膠結(jié)物，膠結(jié)圍巖角礫，構(gòu)成角礫構(gòu)造（圖4-E）。

脈狀構(gòu)造：黃銅礦呈浸染狀賦存于石英脈中，構(gòu)成后期熱液作用形的脈狀構(gòu)造類型的礦石（圖4-F）。

常見的礦物結(jié)構(gòu)，簡述如下：

揉皺結(jié)構(gòu)：塊狀赤鐵礦石的孔洞中常為板狀赤鐵礦、孔雀石充填，由于板狀赤鐵礦受應(yīng)力作用，產(chǎn)生板狀赤鐵礦晶形的揉皺結(jié)構(gòu)（圖5-A）。

它形——半自形結(jié)構(gòu)：塊狀的赤鐵礦石中，主要由它形——半自形的赤鐵礦晶體構(gòu)成（圖5-B）。

交代殘余結(jié)構(gòu)：早期形成的粒狀黃銅礦，被晚期的的赤鐵礦沿邊緣、裂隙及解理方向交代溶蝕形成黃銅礦的交代殘余結(jié)構(gòu)（圖5-C，D）。

此外，礦區(qū)還可以見變膠狀、微粒狀細(xì)菌菌落及固熔體分離的葉片狀、格架狀結(jié)構(gòu)[4]

3. 礦床成因

中元古宙落雪早期，東川礦區(qū)處于揚子古大陸西緣的滇中被動陸緣裂谷早期裂陷向中期斷裂沉降轉(zhuǎn)變的過渡階段[2]。海底火山活動總體減弱，但在局部，深部的熱液活動、海底噴流作用仍然非常發(fā)育，受SN向落因斷裂、近EW向斷裂以及兩者派生次級斷裂活動，在該區(qū)域形成若干個噴流中心，深源的含銅富硅的流體沿斷裂、噴流通道向上運移與淺部的含銅熱鹵水混合，間歇噴流至海底，與微生物碳酸鹽巖反應(yīng)、交代、交替沉積，形成含銅疊層石硅質(zhì)白云巖，形成落雪式層狀銅礦床[1]。筆者通過野外及室內(nèi)觀察，依據(jù)已有的研究分析初步認(rèn)為：該礦床為巖漿演化過程中萃取地殼和區(qū)內(nèi)地層中Cu、S、CO2，并在巖漿房中與Fe不斷富集，巖漿演化晚期形成富銅流體與鐵質(zhì)流體（三價鐵氧化物），沿構(gòu)造和地層薄弱帶貫入形成。

4. 結(jié)論

根據(jù)以上研究，可得出主要結(jié)論如下：

東川落雪銅礦床大地構(gòu)造上隸屬于揚子古大陸邊緣裂谷——昆陽裂谷帶中部，礦體賦存于中元古界昆陽群落雪組碳酸鹽巖建造中，礦體受落因大斷裂控制，礦體形態(tài)為層狀，似層狀，礦石礦物以黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦、赤鐵礦，黃鐵礦為主，另有少量藍(lán)銅礦、孔雀石和磁鐵礦等。該礦床為巖漿演化過程中萃取地殼和區(qū)內(nèi)地層中Cu、S、CO2，并在巖漿房中與Fe不斷富集，巖漿演化晚期形成富銅流體與鐵質(zhì)流體（三價鐵氧化物），沿構(gòu)造和地層薄弱帶貫入形成。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳健民，黃永平.東川落雪式銅礦的含銅“礁-硅巖組合”與海底噴流熱液成礦[J].礦產(chǎn)地質(zhì)1995，3（9）：168-173.

[2] 龔琳，何毅特，陳天佑等.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] 蔣家申.東川礦區(qū)地質(zhì)找礦研究問題[J].云南地質(zhì).1998，17（1）：46-56.

[4] 肖曉牛，張少云，鄧輝等.滇中黃草嶺銅礦床地質(zhì)特征及成因研究[J].有色金屬.2015.67（1）.

[5] 肖曉牛，張少云，鞠昌榮.云南東川人占石銅礦床地質(zhì)特征及成因研究[J].地質(zhì)與勘探2012.48（2）：1-13.

[6] 汪勁草，尹意求.東川幾個關(guān)鍵構(gòu)造問題與銅礦遠(yuǎn)景評估[J].礦床地質(zhì).1996，（1）：34-40.

[7] 薛步高.東川礦區(qū)火山巖—侵入巖的改造—成礦作用[J].云南地質(zhì).2009.28（4）：P351-366.

[8] 宋國爭，竇浩月，劉明，等.云南櫻桃樹羅塘銅礦床地質(zhì)特征及找礦標(biāo)志[J].西部資源，2016，01.