基于“三位一體”理論的砂巖型銅礦床地質(zhì)特征探究

許明保

摘 要： 本文以“三位一體”找礦理論為基礎(chǔ)，分析了砂巖型銅礦床的成礦地質(zhì)體、成礦構(gòu)造、成礦結(jié)構(gòu)面以及成礦作用標(biāo)志等內(nèi)容，砂巖型銅礦床的成礦地質(zhì)體為沉積盆地邊緣或次級構(gòu)造發(fā)育地段及其含礦地層巖石組合，礦體往往賦存于氧化還原過渡部位。金屬礦物和金屬元素的分帶特征明顯，成礦流體以低溫、低鹽度、混合來源為特征，金屬硫化物的硫源主要為地層生物硫，也可見深部巖漿硫的混入。

關(guān)鍵詞： 三位一體； 砂巖型銅礦； 流體； 找礦

“三位一體”找礦理論就是近些年來指導(dǎo)深部找礦成果較為顯著的新理論，本文將介紹砂巖型銅礦的礦床地質(zhì)特征，以“三位一體”找礦理論為指導(dǎo)，討論砂巖型銅礦的成礦地質(zhì)體、成礦構(gòu)造、成礦結(jié)構(gòu)面及成礦作用特征標(biāo)志等內(nèi)容。

1. 砂巖型銅礦

砂巖型銅礦是指受盆地控制的以沉積巖或沉積變質(zhì)巖為容礦巖石的層狀銅礦床，又可稱為沉積型層狀銅礦床。砂巖型銅礦床的賦礦圍巖既可以是陸相/海相碎屑沉積巖，也可以是海相碳酸鹽巖、碳質(zhì)頁巖及火山碎屑巖等。

我國的砂巖型銅礦床以陸相型為主，主要分布于蘭坪—思茅盆地、楚雄盆地、塔里木盆地以及它們的次級盆地之中，少量產(chǎn)于大型褶皺系山間轉(zhuǎn)換盆地中。我國陸相砂巖型銅礦主成礦時段為侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)，其次為新近紀(jì)、古近紀(jì)和三疊紀(jì)[1，2]。主要的礦床有：塔里木盆地的伽師、薩熱克，楚雄盆地的六苴、郝家河、大村，蘭坪—思茅盆地的白龍廠、南坡以及登海山，會理盆地的銅廠等。

2. 成礦地質(zhì)體特征

砂巖型銅礦床的成礦地質(zhì)體多為沉積盆地邊緣或次級構(gòu)造發(fā)育地段及其含礦地層巖石組合。砂巖型銅礦的成巖和成礦是不同地質(zhì)作用下在不同時段先后形成的，為典型的后生礦床。成礦作用發(fā)生在早期盆地內(nèi)沉積形成的含銅砂礫巖為主的地層建造，在后期地質(zhì)作用下形成砂巖型銅礦。礦床受盆地邊緣斷裂構(gòu)帶控制，呈帶狀成群分布。

含礦盆地沉積建造組合以發(fā)育還原性建造、氧化建造及蒸發(fā)鹽建造為特點(diǎn)。銅礦床受成熟期河床亞相邊灘微相區(qū)或洪泛平原決口扇微相區(qū)控制，部分受三角洲分流河道相控制，成礦巖性主要為中細(xì)粒砂巖，也包含礫巖、泥巖等。氧化還原帶對礦體的控制較為明顯，礦體一般均賦存于容礦巖石中的淺紫色交互帶靠淺色層一側(cè)。紫色砂巖與淺色砂巖所含的碎屑礦物類別差別不明顯，都以石英為主，長石次之，同時含有少量膠結(jié)物和其他金屬礦物。石英與長石均發(fā)生次生加大現(xiàn)象。紫色砂巖的膠結(jié)物中含有較多的赤鐵礦和粘土礦物，淺色砂巖中的膠結(jié)物則以鈣質(zhì)、硅質(zhì)為主，基本不含赤鐵礦。

3. 成礦構(gòu)造及成礦結(jié)構(gòu)面

砂巖型銅礦屬于沉積成礦構(gòu)造系統(tǒng)，成礦構(gòu)造為區(qū)域盆地構(gòu)造及邊緣同生斷裂以及成巖的原生構(gòu)造與次生構(gòu)造疊加部位。主要產(chǎn)于泛赤道地區(qū)擴(kuò)張的克拉通內(nèi)部或者邊緣的同生斷陷盆地，或者產(chǎn)于造山帶邊緣前陸盆地環(huán)境。礦床的形成常分布在三種類型的區(qū)域中：大陸裂谷地帶、后太古宙時期以及泛赤道地區(qū)。海相砂巖型銅礦床的含礦層往往集中分布在海陸過渡帶古構(gòu)造環(huán)境中沉積旋回的海進(jìn)或海退地域。陸相銅礦床主要分布于陸相上疊湖盆地邊緣構(gòu)造環(huán)境中，以哈薩克斯坦的Dzhezkazgan銅礦床為代表。

成礦結(jié)構(gòu)面包括了成巖原生和次生結(jié)構(gòu)面，物理化學(xué)性質(zhì)轉(zhuǎn)換面等，砂巖型銅礦的成礦結(jié)構(gòu)面通常有三種，即①受裂谷盆地演化旋回控制的沉積—成巖成礦結(jié)構(gòu)面，包括了基地古隆起、不整合面、巖性或者巖相界面，在這些界面的中細(xì)粒砂巖具有高孔隙度和滲透率，有利于成礦流體運(yùn)移和沉淀。②不同盆地的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)及巖性、巖相下的物理化學(xué)界面，這些界面直接控制淺紫色交互帶礦化體的空間展布。③褶皺斷裂構(gòu)造，這個界面起到了驅(qū)動流體運(yùn)移的作用。一方面褶皺的隆起驅(qū)動還原性流體向氧化相流動，同時氧化性流體也在盆地活動驅(qū)動下向還原相流動，從而形成了還原、氧化流體的對流，褶皺緩傾斜翼、傾伏端等常為礦化的有利部位；另一方面，成礦期含礦流體受斷裂構(gòu)造圈閉并在構(gòu)造—熱驅(qū)動下向有利空間運(yùn)移并沉淀析出，這種情況常在構(gòu)造活動較強(qiáng)的盆地出現(xiàn)較多。

4. 成礦作用特征標(biāo)志

4.1 礦體、礦石特征

陸相砂巖型銅礦床受巖性、巖相界面、物理化學(xué)結(jié)構(gòu)面以及斷裂構(gòu)造結(jié)構(gòu)面的聯(lián)合控制，在有利的結(jié)構(gòu)面控制下，易于發(fā)生礦質(zhì)沉淀及礦體就位，在上述結(jié)構(gòu)面均有利的部位易形成富厚礦體。我國的陸相砂巖型銅礦的形成明顯受構(gòu)造的形態(tài)影響，礦體沿褶皺、斷裂分布，產(chǎn)狀和品位極不穩(wěn)定，富礦體往往沿?cái)嗔逊植?，礦體形態(tài)呈層狀或脈狀，在部分礦床中則二者同時出現(xiàn)，如楚雄盆地郝家河銅礦。

不同盆地產(chǎn)出的砂巖型銅礦的金屬礦物組合也存在差異，這與盆地中金屬物質(zhì)來源及所處環(huán)境的硫逸度、氧逸度有關(guān)。常見的金屬礦物組合主要有：①在滇西的楚雄盆地、會理盆地及衡陽盆地的層狀砂巖型銅礦中，銅礦石以輝銅礦為主，伴生有斑銅礦、黃銅礦、黃鐵礦以及藍(lán)銅礦等這一輝銅礦系列礦物中，均含一定量的Fe，即便輝銅礦和藍(lán)銅礦，也含有一定量的Fe；②在滇西盆地的脈狀砂巖型銅礦中，原生金屬礦物有黃銅礦、斑銅礦、黝銅礦、輝銅礦、黃鐵礦等，并不同程度發(fā)育方鉛礦、閃鋅礦化，與楚雄盆地的層狀砂巖型銅礦相比，其明顯特征是大量黝銅礦的出現(xiàn)，不同程度含有Sb、As、Ag等成礦元素，其形成可能受該地區(qū)地球化學(xué)背景及基底物質(zhì)加入影響；③湘西盆地的砂巖型銅礦，容礦圍巖巖性、巖相與其他盆地沒有顯著差異，產(chǎn)出了很大比例的自然銅，推測與其形成的硫源供應(yīng)不足和特殊的氧化還原條件有一定關(guān)系。如麻陽銅礦以自然銅為主體，占銅礦物的85%以上，其次為輝銅礦，偶見黃銅礦、斑銅礦、砷黝銅礦，此外還可見各種自然金屬元素，如自然鐵、自然銀、自然鎢等。自然銅呈粗粒狀充填在鈣質(zhì)膠結(jié)物的溶孔中，輝銅礦繞自然銅邊緣分布或呈細(xì)脈狀穿插到自然銅顆粒中，而構(gòu)造裂隙中產(chǎn)出的自然銅片可達(dá)幾千克到幾十千克。

4.2 礦化分帶特征

砂巖型銅礦床往往可以形成較明顯的元素、礦石和金屬礦物組合的水平、垂直分帶，且均分布在氧化還原帶附近，金屬礦物分帶在不同的礦床由于成礦方式不同具有兩種基本表現(xiàn)形式：①沿層分帶，從紫色巖層向淺色巖層方向，礦物依次為赤鐵礦—輝銅礦—斑銅礦—黃銅礦—黃鐵礦，這種分帶一般不穿層。含礦層多為背斜構(gòu)造的一翼，地層傾角為20°～30°，多見于砂巖型礦床中；②垂直分帶，一般從上部到下部依次為赤鐵礦—輝銅礦—斑銅礦—黃銅礦—黃鐵礦。這種分帶通常以較大角度穿過地層界面，含礦層通常為水平層，或傾斜較緩的地層，多形成在頁巖型礦床中；③在一些礦床中，常見兩個或兩個以上的基本分帶疊加出現(xiàn)，從而使分帶更加復(fù)雜化。且更晚期的強(qiáng)改造熱液疊加到早期成巖期礦化分帶之上時，由于后期輝銅礦對早期黃銅礦、斑銅礦的交代溶蝕，新礦體中黃銅礦、斑銅礦的相對數(shù)量減少，從而使礦物分帶不明顯，如郝家河銅礦床。

引起礦物分帶的原因是具氧化性的含銅鹵水和具還原性的含硫溶液互相反應(yīng)，造成了不同礦物的先后沉淀。由于Cu、Fe、S的原子結(jié)構(gòu)和地球化學(xué)條件的變化，元素價(jià)態(tài)的原子比的變化，從而形成了不同的礦物。因此礦物組合也反映了成礦的物理化學(xué)條件的變化。砂巖型銅礦的還原帶到氧化帶總體呈現(xiàn)Zn-Pb-Cu-Ag-Au的元素分帶。

4.3 成礦流體及物質(zhì)特征

陸相砂巖型銅礦床的成巖期以出現(xiàn)油氣包裹體為標(biāo)志，成礦溫度較低（100℃～200℃）、鹽度低（一般小于15%），屬于富含CH4-SO42-的流體；改造期出現(xiàn)含CO2三相包裹體，成礦溫度較成巖期高出50℃～100℃，鹽度升高，并富含CO2、Cl-、F-等成分。H-O同位素特征表明，陸相砂巖型銅礦水源主要落于雨水線與高嶺石風(fēng)化線間，屬于典型的混合性地層建造水范疇。個別礦床落于巖漿水與變質(zhì)水中，表明其改造成礦流體除了盆地建造水外，還混合了深部巖漿和變質(zhì)基底中的流體，流體來源較為廣泛。硫同位素的特征因地區(qū)的差異表現(xiàn)也有所不同，對于層狀礦體來說，例如塔里木盆地、會理盆地、楚雄盆地等的硫同位素主要分布于-5‰～-30‰，其還原硫?qū)儆诘湫偷牧蛩猁}還原型來源，也就是以地層生物硫?yàn)橹鱗6]；對于強(qiáng)改造型銅礦床，例如郝家河、蘭坪盆地砂巖型銅礦床，除了部分<-5‰的硫酸鹽還原硫外，還有硫同位素位于-5‰～+5‰，接近巖漿硫的分布特點(diǎn)，表明改造硫具有深部硫的來源。

5. 結(jié)語

砂巖型銅礦以同生斷裂和物理化學(xué)界面構(gòu)建成礦空間格架。盆地邊緣疊加同沉積斷裂構(gòu)造、層間巖性界面、沉積間斷面、不整合面，具有顯著的氧化還原或者酸堿轉(zhuǎn)換界面，同一巖性層內(nèi)，一側(cè)氧化，另一側(cè)還原，礦體往往賦存于氧化還原過渡部位。金屬礦物不論是沿層或者垂直分帶特征為赤鐵礦—輝銅礦—斑銅礦—黃銅礦—黃鐵礦，金屬元素從還原帶到氧化帶總體呈現(xiàn)Zn-Pb-Cu-Ag-Au的元素分帶特征，成礦流體表現(xiàn)為低溫、低鹽度、混合來源的特征，金屬硫化物的硫源來自地層生物硫，部分礦床也有深部巖漿硫的混入。

參考文獻(xiàn)：

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