大紅山鐵銅礦床地質(zhì)特征

武賢文

（玉溪大紅山礦業(yè)有限公司，云南 玉溪 653405）

摘要：大紅山鐵銅礦床是我國著名的大型鐵銅礦床之一，前人研究認為本礦床為古海相火山巖型鐵銅礦床，礦段內(nèi)鐵、銅礦體產(chǎn)于大紅山群曼崗河組、紅山組地層中。本文綜合收集前人的勘探和研究成果，對礦床地質(zhì)特征、控礦因素等進行梳理，提高對大紅山式鐵銅礦床地質(zhì)特征的認識水平。

關(guān)鍵詞：大紅山；鐵銅礦床；紅山組；曼崗河組；鐵礦體；銅礦體

引言：康滇地軸位于揚子準地臺西南緣，是我國重要的元古宙鐵銅礦床集中分布區(qū)，產(chǎn)有大量賦存于元古宙變質(zhì)火山沉積巖中的Fe-Cu多金屬礦床，其中大紅山鐵銅礦床為該區(qū)南部的代表性礦床。大紅山礦床既是大型鐵礦又是大型銅礦，兩者密切共生，但又各自富集成獨立礦體，所以它的礦床地質(zhì)特征及成因就特別引人注意。三十多年來，人們紛紛提出許多不同的認識，先后有巖漿熱液成礦，火山噴發(fā)沉積成礦，火山噴發(fā)沉積—后期變質(zhì)改造成礦，火山噴發(fā)沉積—多階段復合改造富集成礦等觀點。因此，本文試圖通過總結(jié)前人對礦床地質(zhì)特征認識，為進一步研究礦床成因及礦區(qū)遠景區(qū)勘查開發(fā)活動提供參考依據(jù)。

一、成礦地質(zhì)背景

大紅山鐵銅礦床大地構(gòu)造位置位于滇中中臺坳南端，介于紅河斷裂與綠汁江斷裂所夾持的三角地區(qū)。區(qū)內(nèi)構(gòu)造運動強烈，處于東～西向、南～北向及北～西向三組主要構(gòu)造線的交匯地帶。從太古代末期開始，不同時期和不同階段的構(gòu)造運動在本區(qū)均有不同程度的反映。所形成的構(gòu)造線、構(gòu)造形態(tài)和伴隨的巖漿活動、變質(zhì)作用自成體系，相互繼承和干擾，致使本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造趨于復雜化，對“大紅山式"鐵、銅礦的形成、富化和發(fā)展變化有著一定的依存關(guān)系。礦床的形成與早元古代的海相基性巖漿噴發(fā)作用關(guān)系密切，在火山作用的過程中形成了較為豐富的以銅、鐵為主，伴隨有金、銀、釩、鈷、鎳等元素的礦床。礦床具有火山噴溢和火山噴發(fā)沉積的特點，后期又經(jīng)歷了區(qū)域變質(zhì)作用的改造，是經(jīng)過多次地質(zhì)作用而形成的多成因復合型礦床。

二、礦床地質(zhì)特征

2.1地層

礦區(qū)僅出露兩套地層，蓋層為晚三疊世干海子組及舍資組；基底為早元古代大紅山群，是一套古海底火山噴發(fā)～沉積變質(zhì)巖系。大紅山群主要見于大紅山礦區(qū)及外圍東么、河口等地，在礦區(qū)內(nèi)賦存的大紅山群地層出露比較完整，自下而上由老廠河組、曼崗河組、紅山組、肥味河組及坡頭組構(gòu)成。礦段內(nèi)鐵、銅礦體產(chǎn)于大紅山群曼崗河組、紅山組地層中，簡述含礦地層如下：

2.1.1曼崗河組（Ptdm）：是大紅山銅礦的產(chǎn)出層位。其組成以鈉質(zhì)火山沉積巖為特征，火山巖以凝灰?guī)r為主，全組構(gòu)成一火山沉積旋回。自下而上分為四個巖段，下部一、二巖段以火山巖及火山碎屑巖為主，笫三巖段為火山沉積變質(zhì)的綠片巖段，其間產(chǎn)大型的貧鐵黃銅礦體（Ⅰ號礦體），第四巖段為大理巖。

2.1.2紅山組（Ptdh）：大紅山式鐵礦即賦存與紅山組地層中，自下至上分為三段。第一段為淺灰色變鈉質(zhì)熔巖及火山角礫巖，厚大的Ⅱl鐵礦體產(chǎn)于其中；第二段為綠色片巖，產(chǎn)鐵銅共生的Ⅲ號銅鐵礦；第三段為角閃變鈉質(zhì)熔巖，其頂部賦存V號鐵礦，下部產(chǎn)有Ⅳ號鐵礦。

2.2礦區(qū)巖漿巖

礦區(qū)變質(zhì)火山巖種類較多，其中較主要的有角斑巖、角斑質(zhì)火山凝灰?guī)r、角斑質(zhì)凝灰角礫巖，細碧巖、細碧質(zhì)凝灰?guī)r等。次火山巖則有石英鈉長斑巖、變斑狀輝綠巖、輝長輝綠巖及石英鈉長白云石巖等。

綜合本區(qū)各類火山巖和次火山巖的巖石特征，并結(jié)合其化學成分特點，可知本區(qū)各類火山巖具有以下特點：

①火山巖系總體屬細碧—角斑巖系列，為堿中性和堿基性變鈉質(zhì)火山巖。②火山巖漿屬于貧硅、鈣，缺鉀、鎂的堿中性和堿基性的火山熔漿體系。③根據(jù)巖石中的主要礦物成分，鈉長石化普遍，Na2O、H2O含量甚高，說明火山熔漿進入海水，與海水發(fā)生激烈水巖反應，致使火山巖產(chǎn)生強烈的氣體與熱液作用。④原巖中磁鐵礦廣泛而普遍存在，F(xiàn)e203+ Fe0含量高而均勻，多在20%～28%之間。這是原巖富含鐵質(zhì)所造成的必然結(jié)果，F(xiàn)e203一般均大于Fe0，F(xiàn)e203/Fe0比值多大于1，說明其延續(xù)時間長，為氧化條件下的產(chǎn)物。⑤成巖環(huán)境及介質(zhì)中富鈉，屬區(qū)域性富鈉區(qū)，堿交代普遍，除廣泛而普遍見到基性長石被鈉長石交代外，輝石均已變?yōu)榻情W石、纖閃石或透閃石。⑥輝長輝綠巖及輝綠巖明顯切穿火山巖系及多層礦體，說明是成礦后的次火山侵入作用形成，且其含鐵量正常，一般低于變鈉質(zhì)火山巖，說明其與鐵礦的成因和富化無直接聯(lián)系。⑦區(qū)內(nèi)變火山巖中的方柱石全為鈉柱石，石榴石均為鐵鋁—錳鋁榴石，角閃石多為長柱狀角閃石，它們均與原巖成分有關(guān)，系區(qū)域變質(zhì)作用的產(chǎn)物。⑧堿基性火山巖含銅量甚高，對銅的成礦有利；堿中性火山巖鐵、鈉含量較高，對鐵礦生成極為有利。

2.3變質(zhì)和蝕變作用

礦區(qū)火山—沉積巖系普遍經(jīng)受了淺～中等程度的變質(zhì)，其中角斑巖及其火山碎屑巖、塊狀大理巖、石英巖相當于變粒巖或淺粒巖相；細碧巖、綠片巖等相當于綠片巖相中的石英—鈉長石—綠簾石—鐵鋁榴石巖相。變質(zhì)作用主要以區(qū)域變質(zhì)、熱液交代變質(zhì)對各類巖石有較大影響。

蝕變作用主要表現(xiàn)在變鈉質(zhì)熔巖、凝灰?guī)r及構(gòu)造帶中，主要有硅化、鈉長石化、絹云母化，次要有碳酸鹽化、綠泥石化、黑云母化、電氣石化等

2.4礦區(qū)構(gòu)造

大紅山礦區(qū)構(gòu)造與區(qū)域構(gòu)造基本一致，以東西向及北西向構(gòu)造最為發(fā)育。近東西向基底構(gòu)造活動時間最長，而北西向構(gòu)造則疊加和切割了東西向構(gòu)造。可分褶皺與斷裂兩方面加以說明。

2.4.1東西向構(gòu)造

（1）區(qū)內(nèi)東西向褶皺構(gòu)造是含礦系基底構(gòu)造的主要型式。

①、底巴都主背斜

軸向接近東西，西端有向南偏轉(zhuǎn)之勢。總體上看，背斜兩翼比較平緩、對稱開闊，北翼傾角（l5°～20°），南翼略陡（20°～35°）。核部為老廠河組及曼崗河組下段，兩翼為曼崗河組、紅山組和肥味河組。背斜出露走向長達9km以上，沿走向往東、往西均被上三疊統(tǒng)所覆蓋。Ⅰ號鐵銅礦的分布受其南翼產(chǎn)狀和形態(tài)所控制。

②、大紅山向斜

即深部鐵礦所分布的儲礦向斜，由紅山組及肥味河組第一巖段組成。軸向80°E，其北翼緩而南翼較。長約2650m，寬為400～750m，東端仰起，西端傾伏，西段傾伏角16°～21°，東段傾伏角41°。

（2）礦區(qū)內(nèi)東西向斷裂較為發(fā)育，其規(guī)模和延伸也相對較大，主要代表有F1、F2等。

①F1斷裂：

分布于大紅山向斜南面，為深部Ⅱl鐵礦的南界。地表見有斷裂帶露頭，斷裂帶傾向南，傾角70°左右。斷裂帶內(nèi)輝長、輝綠巖，斷層角礫巖十分發(fā)育。斷裂具有多期運動復合的特征，早期為逆斷層或逆平移斷層，晚期為正斷層或正平移斷層。F1斷裂構(gòu)成Ⅱ1鐵礦的天然南界

②F2斷裂：

位于大紅山向斜北面，走向北東東，傾向南南東，傾角為70°～85°，斷裂有明顯的多期活動跡象，沿斷裂帶輝長輝綠巖、角礫巖，碳酸鹽化普遍，鈉化退色現(xiàn)象也很強烈，伴隨鈉化常有不規(guī)則狀小鐵礦體產(chǎn)出。F2斷裂為深部鐵礦與淺部鐵礦的自然分界。

上述東西向構(gòu)造，是礦區(qū)主要基底構(gòu)造，為同一南北向擠壓應力作用的結(jié)果，大紅山鐵銅礦床產(chǎn)于東西向底巴都主背斜南翼西端，屬層控礦床。鐵礦分布于曼崗河南岸及大紅山向斜中，產(chǎn)于紅山組地層中；銅礦賦存于背斜南翼曼崗河組第三巖段中；鐵銅礦含礦巖系的分布，與東西向古斷裂（F1）有關(guān)。

2.4.2北西向構(gòu)造

主要分布于礦區(qū)西南，是與北西向哀牢山構(gòu)造帶和紅河深斷裂方向相一致的構(gòu)造。

（1）F3斷層

走向北西，傾向南西，傾角65°，延長達4㎞。使Ⅰ號含鐵銅礦帶平均垂直落差200m，斷裂構(gòu)造特征明顯，斷層擦痕及斷層角礫巖可見，具平移活動特征。由水平擦痕判斷北東盤相對北西推移。F3斷裂是劃分Ⅰ號含鐵銅礦帶東西段的自然邊界。

2.5礦體特征

本礦床為古海相火山巖型鐵銅礦床，礦床規(guī)模巨大。礦段內(nèi)鐵、銅礦體產(chǎn)于大紅山群曼崗河組、紅山組地層中。根據(jù)礦體產(chǎn)出層位和部位，劃分為7個含礦帶（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ），其中Ⅰ、Ⅲ礦帶中的礦體為鐵、銅共生礦體；Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ礦帶中的礦體為單一的鐵礦體；Ⅵ、Ⅶ兩個礦體不具工業(yè)價值。

2.5.1大紅山鐵礦體特征

大紅山礦區(qū)鐵礦帶主要由Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三個礦帶組成，而Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ礦體規(guī)模較小，遠不及前者。上述Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三個礦帶及其間的所有礦體都是本區(qū)海底火山噴發(fā)—沉積不同階段、不同環(huán)境的產(chǎn)物?，F(xiàn)將主要鐵礦體Ⅱ1礦組的特征簡述如下：

Ⅱ1礦組南以Fl斷層為界，北至F2斷層，呈一軸向近東西向延伸的斷塊傾伏向斜，礦體產(chǎn)狀與圍巖基本一致，礦體傾伏方向南西，南翼陡于北翼，軸部礦體厚大，產(chǎn)狀平緩?？傆^Ⅱ1礦體是一個東高西低、南北翹起、中厚邊薄、形似如船形。

礦體產(chǎn)于紅山組下部 （Ptdh1）富鐵的角斑質(zhì)火山碎屑巖夾熔巖中，位于大紅山向斜底部，受地層，巖性及交叉斷裂的復合控制，以富礦為主，貧礦次之。貧礦與圍巖呈漸變關(guān)系，富礦與貧礦及圍巖界限清楚。各類礦石在分布上，沿垂向由淺到深赤鐵礦增加而磁鐵礦減少，沿橫向由東向西赤鐵礦增加，磁鐵礦減少。其含量變化規(guī)律是由淺到深，由東向西，由磁鐵礦—赤、磁鐵礦—磁、赤鐵礦—赤鐵礦。且礦石越富粒度越粗，且其成分以磁鐵礦為主；脈石少，幾乎全為石英?？偟膩砜吹V體為高硅，低硫、磷的酸性鐵礦石。

2.5.2大紅山銅礦體特征

大紅山銅礦體位于鐵礦體的下部，產(chǎn)于Ptdm3石榴黑云角閃片巖夾變鈉質(zhì)凝灰?guī)r段的中上部。為一鐵銅含礦帶，鐵銅礦體共生。含礦巖石為石榴黑云鈉長片巖（變鈉質(zhì)凝灰?guī)r）、石榴黑云片巖、石榴黑云白云石大理巖、炭質(zhì)凝灰?guī)r、炭質(zhì)板巖。自上而下包含Ic含銅鐵礦體、I3含鐵銅礦體、Ib含銅鐵礦體、I2含鐵銅礦體、Ia含銅鐵礦體、I1含鐵銅礦體、Io含銅鐵礦體等七個礦體。平面上，I3、I2主銅礦體在區(qū)段內(nèi)連續(xù)分布，呈層狀、似層狀產(chǎn)出，其他次要礦體斷續(xù)分布，呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出。

其中I3、I2、 I1三個主銅礦體均具有鐵銅共生特點，屬貧鐵黃銅礦型組合。銅含量的變化特點是：沿走向由西到東，礦體由厚變薄，由富變貧；由以銅為主，變成以鐵為主；由以凝灰?guī)r型磁鐵為主，變成以大理巖型菱鐵為主。沿傾向，在200～600m標高內(nèi)較厚較富。礦體的厚度和品位，鐵與銅的含量均有正相關(guān)關(guān)系，即礦體厚度越大，品位越高，而鐵與銅含量有同步消長趨勢，銅礦富集時，磁鐵品位較高，銅礦變貧時，含鐵品位就低，并往往被菱鐵礦所代替。變鈉質(zhì)凝灰?guī)r中含銅和磁鐵品位較高，白云石大理巖中，含銅變低，而菱鐵礦較富集。

結(jié)語：大紅山礦床產(chǎn)于大紅山群變質(zhì)火山巖系地層中，受時代、層位、巖性、巖相控制明顯，故首先具有層控特征；其次礦床多產(chǎn)于火山機構(gòu)及其附近，使礦床除層控之外，并有火山巖控特征；由于火山活動多期次，多旋回性，地幔與熱流多次上升成礦（大型工業(yè)富礦即是多次火山熱液充填，交代的結(jié)果。其主礦體為兩個階段的產(chǎn)物，首先火山噴溢形成富鐵凝灰角礫巖及貧礦，后期火山氣液沿層交代、充填和富化，形成厚大的富鐵礦體），從而形成了鐵、銅、金等成礦元素富集的規(guī)模大、品位富的成礦系列與礦床組合。