滇西白洋廠砂巖型銅礦區(qū)逆沖-掀斜走滑斷層組合控礦構(gòu)造解析*

信迪 楊天南 梁明娟 廖程 董猛猛,3 王維 劉靖坤

詳細揭示礦區(qū)構(gòu)造變形歷史是探究控礦構(gòu)造的基礎(chǔ)。創(chuàng)立于二十世紀初、成熟于二十世紀五十年代的構(gòu)造解析方法(structural analysis method；Hobbsetal., 1976)依然是揭示區(qū)域構(gòu)造變形歷史的有效手段。眾所周知，開展礦區(qū)構(gòu)造解析十分困難，主要原因有三：(1)大部分礦床形成于地殼淺表層次，在變形早期，脆性斷裂作用極易將巖層切割成不同尺度的塊體；之后，這些塊體可能發(fā)生遞進變形或變位，導(dǎo)致地層連續(xù)性被破壞以及不同塊體呈現(xiàn)不同的構(gòu)造樣式(構(gòu)造幾何形態(tài)及產(chǎn)狀)。因而，在構(gòu)造解析過程中難以“見微知著”(Hobbsetal., 1976)。(2)為了保持應(yīng)變的相容性(strain compatibility；Ramsay and Huber, 1987)，具有不同變形樣式的塊體之間必然出現(xiàn)各種形態(tài)的空隙。它們在地表、近地表環(huán)境下很快被碎屑物、巖塊充填，造成露頭的不連續(xù)和地層結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的破壞，增加了地層合理對比的難度。(3)礦區(qū)熱液活動強烈，變形與熱液活動的耦合強化了上述構(gòu)造、地層及露頭的不連續(xù)性，不同程度地改造了礦化地層，使得地層對比難上加難。因而，到目前為止，成功的礦區(qū)構(gòu)造解析(Lin, 2001)并不多見，這一現(xiàn)狀影響了對成礦過程的理解。

通過區(qū)域地質(zhì)填圖揭示可識別的地層單元是在構(gòu)造復(fù)雜區(qū)開展構(gòu)造解析的第一步(Fossen, 2016)。最近作者團隊完成了橫跨蘭坪盆地的兩幅1:5萬、兩幅1:2.5萬區(qū)域地質(zhì)圖的填制，梳理并重新構(gòu)建了蘭坪盆地地層單元，為開展礦區(qū)構(gòu)造解析奠定了良好基礎(chǔ)。本文基于白洋廠地區(qū)1:2.5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，嘗試分析了白洋廠銅礦床礦區(qū)構(gòu)造，試圖揭示主要的控礦構(gòu)造，為理解砂巖型銅礦床成因提供來自構(gòu)造地質(zhì)學(xué)方面的約束。

1 構(gòu)造背景及科學(xué)問題

自～60Ma開始(Huetal., 2016)，印度大陸與歐亞大陸發(fā)生碰撞。印度大陸持續(xù)擠入到歐亞大陸內(nèi)部，在印度大陸以北、以東的歐亞大陸內(nèi)分別形成正向碰撞帶、側(cè)向碰撞帶，前者為青藏高原主體，后者為藏東南三江造山帶(Mattaueretal., 1999; Hodgesetal., 2001)。通過近一個世紀的研究，特別是最近20年新數(shù)據(jù)的大量發(fā)表，青藏高原及周緣新生代地質(zhì)體的時空分布規(guī)律漸趨清晰(楊天南等, 2019)。通過對現(xiàn)有地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)、地質(zhì)年代學(xué)資料的收集、整理，我們發(fā)現(xiàn)根據(jù)完全不同的新生代地質(zhì)記錄和特征各異的巖石圈地震波結(jié)構(gòu)，側(cè)向碰撞帶由北向南可劃分為三段，界線走向NEE(圖1)：(1)北段為藏東地區(qū)，具有與青藏高原中部相同的始新世擠壓盆地(Kappetal., 2005)和中新世超級大湖盆地(Wuetal., 2008)；(2)中段為巖石圈過渡帶(即始新世巖漿巖集中帶，其包含側(cè)向碰撞帶內(nèi)體量超過70%的新生代巖漿巖;董猛猛等，2022)，呈NEE-SWW向，寬約250km，具有與西藏中東部相同的始新世擠壓盆地沉積記錄但不同的中新世沉積記錄；(3)南段為巖石圈過渡帶以南地區(qū)，即藏東南及東南亞地區(qū)，出露的始新世和中新世的地質(zhì)特征與西藏中部和東部明顯不同，但中新世的沉積記錄似乎與巖石圈過渡帶相同(Yangetal., 2021)。

圖1 印度-歐亞大陸側(cè)向碰撞帶大地構(gòu)造格架(據(jù)Yang et al., 2021修改)

三江造山帶主要的沉積巖容礦賤金屬礦床如金頂超大型鋅鉛礦床(Xueetal., 2007；Leachetal., 2017)、白洋廠大型銅礦床(何文舉, 1987)、白秧坪銅-鉛-鋅-銀多金屬礦床(薛春紀等, 2003; Tangetal., 2022)等位于巖石圈過渡帶內(nèi)(圖2)。這些沉積巖容礦賤金屬礦床與過渡帶內(nèi)強烈的巖漿活動有何關(guān)聯(lián)是值得進一步探討的問題?，F(xiàn)已發(fā)表的構(gòu)造地質(zhì)研究成果主要針對碰撞晚期(30Ma以后)形成的構(gòu)造(劉俊來等, 2006; Yangetal., 2014)，而碰撞早期形成的構(gòu)造鮮有涉及。最近完成的1:5萬區(qū)域地質(zhì)填圖以及詳細的構(gòu)造解析揭示了蘭坪盆地完整變形歷史(Liangetal., 2022)，包含兩次地殼縮短(60～50Ma和25Ma以后)，其間被一次地殼旋轉(zhuǎn)(50～25Ma)分開(Qiuetal., 2018)。但是，仍不清楚的是各期變形與不同類型沉積巖容礦賤金屬礦床之間的動力學(xué)關(guān)聯(lián)。如，不同的礦床是否受同一期構(gòu)造控制？如果是，那么究竟是哪一期構(gòu)造控制成礦？

位于滇西的蘭坪盆地內(nèi)發(fā)育多個砂巖型銅多金屬礦床(李峰等, 1995)，如蘭坪新建-尼甸礦床和云龍白洋廠礦床(圖2; 何文舉, 1987)。經(jīng)典的沉積巖容礦層狀銅礦床不管是開放型還是封閉型都是形成于伸展背景下的張性盆地內(nèi)(Hitzmanetal., 2010)。然而有別于典型的砂巖型礦床，蘭坪盆地內(nèi)的砂巖型銅礦床發(fā)育于陸-陸碰撞造山帶內(nèi)，形成于地殼縮短的構(gòu)造背景之下(Houetal., 2009; 宋玉財?shù)? 2011)，此點已成為礦床學(xué)界的共識。

圖2 蘭坪盆地地質(zhì)簡圖暨多金屬礦床分布圖(據(jù)云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊, 1974(1)云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊. 1974. 1:20萬蘭坪幅(G-47-XVI)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告. 昆明: 云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1-147, 1979(2)云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊. 1979. 1:20萬永平幅(G-47-XVII) 區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告. 昆明: 云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1-175, 1984(3)云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊. 1984. 1:20萬維西幅(G-47-X) 區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告. 昆明: 云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局, 1-352修改)

目前對于蘭坪地區(qū)砂巖銅礦床的成因爭議主要集中在成礦物質(zhì)來源，表現(xiàn)為兩種主流觀點：(1)前陸盆地沉積期后的盆地鹵水演化形成的淺源低溫?zé)嵋汉笊V床，成礦作用基本上與巖漿活動無關(guān)(Heetal., 2009; 朱志軍等, 2014)；(2)深源成礦流體沿斷層破碎帶上升至上地殼，與大氣成因盆地鹵水混合導(dǎo)致富集成礦(Ji and Li, 1998; 劉家軍等, 2010; Chi and Xue, 2011)。這兩種觀點均強調(diào)構(gòu)造變形對礦化的控制作用，而通過礦區(qū)詳細構(gòu)造解析揭示成礦與特定構(gòu)造變形的時空關(guān)系有助于解決有關(guān)成礦時代、成礦物質(zhì)來源問題，進而構(gòu)建更為合理的成礦模型。

2 蘭坪盆地地層格架

綜合現(xiàn)有區(qū)域地質(zhì)調(diào)查成果以及近年來發(fā)表的同位素測年數(shù)據(jù)，蘭坪盆地由白堊系-古新統(tǒng)紅層組成(梁明娟, 2016)，其覆蓋在古特提斯洋俯沖及隨后陸-陸碰撞形成的陸緣弧巖漿巖及前陸盆地之上(Yangetal., 2014)；印度-歐亞大陸碰撞引發(fā)的兩次地殼縮短造成紅層發(fā)生變形，其上覆蓋了兩個階段的磨拉石沉積(Liangetal., 2022)。因而，蘭坪盆地出露的巖石可劃分為三個構(gòu)造地層單元(梁明娟, 2016; 楊天南和薛傳東, 2022)：(1)蘭坪盆地基底；(2)盆地填充物；(3)不整合覆蓋于變形盆地填充物之上的兩個磨拉石序列(圖2; Liangetal., 2022)。

蘭坪盆地的基底由二疊系-中三疊統(tǒng)火山-沉積序列和上三疊統(tǒng)前陸盆地沉積序列兩個單元組成(Liangetal., 2022)。前者下部為上二疊統(tǒng)上蘭組砂巖、粉砂巖、泥巖、灰?guī)r，含少量凝灰?guī)r夾層；上部為上二疊統(tǒng)-中三疊統(tǒng)攀天閣組英安巖、流紋巖和少量玄武巖；二者均屬于古特提斯俯沖作用形成的江達-維西-云縣弧的一部分(Yangetal., 2014; 梁明娟等, 2015; 唐靚等, 2016; Xinetal., 2018)。上三疊統(tǒng)前陸盆地沉積序列不包含火山巖，屬于Burchfiel and Chen (2012)提出的過渡單元(Transitional Unit)的一部分。該沉積序列分為兩部分，下部為麥初箐組(T3m)，上部為三合洞組(T3s)。麥初箐組為一系列深灰色泥質(zhì)粉砂巖和泥巖，夾少量砂巖，含有豐富的植物碎片、雙殼類和腹足類化石。三合洞組由灰色-深灰色含燧石結(jié)核的生物碎屑灰?guī)r、微晶灰?guī)r和泥晶灰?guī)r組成，局部為白云質(zhì)灰?guī)r，深色砂屑灰?guī)r中普遍含有游離的硫化氫氣體。

蘭坪盆地充填物不整合覆蓋于古特提斯階段形成的基底之上，由白堊系-古新統(tǒng)紫紅-磚紅色陸相碎屑巖組成，從下至上劃分為下白堊統(tǒng)景星組(K1j)、上白堊統(tǒng)南新組(K2n)、上白堊統(tǒng)虎頭寺組(K2h)、古新統(tǒng)云龍組(Pal-y)和果郎組(Pal-g)，主要由灰紫色、紫紅色、暗紅色、灰綠色細砂巖、粉砂巖和泥巖組成，多發(fā)育槽狀、板狀斜層理和波痕，常見蟲孔、植物根莖化石和鈣結(jié)核，砂巖中局部含礫巖層或礫巖透鏡體。由于沒有確切的年代學(xué)數(shù)據(jù)制約，各組的頂、底面時代并不確定。在永平縣永保橋地區(qū)存在一套濁積巖沉積序列，其角度不整合覆蓋在紅層之上。濁積巖下部火山巖夾層鋯石U-Pb年齡為48Ma (Yangetal., 2021)， 表明果郎組老于早始新統(tǒng)。曾招陽等(2020)報道了景星組底部伊利石K-Ar年齡(約106Ma)，可能接近于景星組開始沉積的時間。

不整合覆蓋于盆地基底和充填物之上的兩套磨拉石序列分別是始新統(tǒng)(Eocene)寶相寺組(Eoc-b)和中新統(tǒng)(Miocene)金頂砂泥巖(Mio-j)、三營組(Mio-s)。始新統(tǒng)寶相寺組主要呈帶狀出露于蘭坪盆地北部中心區(qū)以及蘭坪盆地以東的劍川盆地西部，主要由磚紅色-紫紅色、灰色厚層-巨厚層細砂巖、中-粗砂巖、礫巖組成，偶含淺綠色含銅粗砂巖、礫巖層，其成分和沉積結(jié)構(gòu)在橫向上變化較大，普遍發(fā)育大型板狀、槽狀交錯層理和底沖刷面構(gòu)造。在劍川盆地西部，寶相寺組頂部發(fā)育年齡為35Ma的鉀質(zhì)火山巖(Yangetal., 2014; 廖程等, 2021)。金頂砂泥巖是根據(jù)最新區(qū)域地質(zhì)調(diào)查結(jié)果新厘定的非正式填圖單元，其不整合覆蓋于前述所有地層單元之上。金頂砂泥巖下部主要為沖積扇的礫巖，由散亂堆積的巨礫與粗砂質(zhì)膠結(jié)物組成，這些巨礫的成分橫向變化很大，受下伏地層單元的巖性所控制(王宇等，2022；薛力鵬等，2022)。不整合覆蓋于上三疊統(tǒng)灰?guī)r之上的金頂砂泥巖底面常表現(xiàn)出古巖溶地貌，不規(guī)則的凹坑和空洞充填了來自三合洞組的角礫和碎屑，形成溶塌角礫巖；其上過渡為固結(jié)程度低的磚紅色粉砂巖和泥巖，局部含有石膏透鏡體。不整合覆蓋于白堊系-古新統(tǒng)紅層之上的金頂砂泥巖底部為基質(zhì)支撐且分選差的礫巖，常見有復(fù)成分棱角狀礫石或紅色泥質(zhì)砂巖巨礫，向上過渡為磚紅色泥巖，局部夾有灰黑、黃綠色含石膏泥巖，偶見石膏透鏡體。三營組(Mio-s)由弱固結(jié)的厚層狀粗砂巖夾薄層泥巖組成，含植物、介形類和腹足類化石，同沉積構(gòu)造十分發(fā)育，與下伏金頂砂泥巖呈漸變過渡關(guān)系。

3 礦區(qū)地質(zhì)特征

白洋廠銅礦位于蘭坪盆地的中心部位(圖2)，未出露盆地基底的地層單元。1:2.5萬區(qū)域地質(zhì)填圖及剖面實測揭示白洋廠測區(qū)主要出露白堊系-古新統(tǒng)紅層，以及中新統(tǒng)金頂砂泥巖(圖3)。這些地層單元及次級地層單元的空間分布、產(chǎn)狀以及交切關(guān)系特征顯示的構(gòu)造樣式不同于前人認識。

圖3 白洋廠地區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)未刊1:2.5萬地質(zhì)圖修改)(白洋廠銅礦區(qū)位于中東部)

3.1 地層

白洋廠地區(qū)出露的最老的地層單元為下白堊統(tǒng)景星組中段(K1j2)和上段(K1j3)，大部分地區(qū)由于露頭較差較難分段。景星組中段總體由紫紅色和灰綠色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖組成(圖4a)，呈互層或夾層狀，局部夾中薄層紫紅色、灰綠色細砂巖；上段主要為灰白-灰色、紫紅色厚層狀細砂巖夾中厚層狀灰綠色、紫紅色泥巖，細砂巖中常夾復(fù)成分礫巖層，礫石成分多為灰色灰?guī)r礫，也可見紫紅色砂巖礫、泥巖礫，次圓狀，磨圓中等-好。在景星組中段和上段，波痕(圖4b)及大型板狀斜層理發(fā)育，常見蟲孔、植物根莖化石等生物遺跡。

圖4 白洋廠地區(qū)下白堊統(tǒng)景星組地層特征和典型沉積構(gòu)造野外照片

上白堊統(tǒng)南新組(K2n)整合覆蓋下白堊統(tǒng)景星組上段，該組巖性可分為三段(局部由于露頭不連續(xù)無法分段)。下巖性段(K2n1)主要由灰紫色、紫紅色中-厚層狀細砂巖夾厚-巨厚層粉砂巖、泥巖組成(圖5a)；細砂巖中常夾復(fù)成分礫石層，厚層狀粉砂巖和泥巖中多夾薄透鏡狀細砂巖和多層鈣質(zhì)結(jié)核層(圖5b)，整體常見植物根莖化石、蟲孔(圖5c)，發(fā)育波痕和斜層理。中巖性段(K2n2)下部為紫紅色中層狀粉-細砂巖夾薄層狀泥巖、細砂巖(圖5d)，向上過渡為中層狀泥巖夾薄層狀細砂巖透鏡體，局部夾厚層狀細砂巖，泥巖與砂巖中均發(fā)育灰綠色、藍灰色不規(guī)則狀團塊；發(fā)育泥裂(圖5e)、波痕(圖5f)。上巖性段(K2n3)為灰紫色厚-巨厚層狀細砂巖夾紫紅色厚-薄層狀粉砂巖、泥巖(圖5g)，局部夾復(fù)成分礫巖層(圖5h)；礫石成分主要為紫紅色次棱角狀粉砂巖礫，渾圓狀石英礫、燧石礫；砂巖中發(fā)育大型板狀斜層理，頂部發(fā)育多層不規(guī)則鈣結(jié)核層，直徑5～10cm。

圖5 白洋廠地區(qū)上白堊統(tǒng)南新組地層特征和典型沉積構(gòu)造野外照片

上白堊統(tǒng)虎頭寺組(K2h)整合覆蓋于南新組之上，為白洋廠銅礦主要賦礦地層。該組巖性為灰白色、淺肉紅色厚層-塊狀中-細粒巖屑石英砂巖(圖6a)，風(fēng)化后多呈土黃色。其內(nèi)多見碳屑、植物碎片；波痕及大型板狀、楔狀斜層理十分常見；在礦化及礦體發(fā)育部位可見瀝青、重晶石脈(圖6b)、方解石斑點及細脈。

圖6 白洋廠地區(qū)上白堊統(tǒng)虎頭寺組地層特征和典型沉積構(gòu)造野外照片

虎頭寺組之上為云龍組(Pal-y)，其巖性為紫、暗紅色厚-巨厚層中-細砂巖、粉砂巖夾薄層泥巖(圖7a)，向上過渡為紫紅色、暗紅色粉砂巖、泥巖夾灰綠、灰黑色薄層鈣質(zhì)泥巖、粉砂巖。古新統(tǒng)果郎組(Pal-g)與云龍組呈過渡關(guān)系。該組巖性主要為暗紅色中-厚層細砂巖夾中層泥質(zhì)粉砂巖和泥巖，發(fā)育多個正韻律及反韻律(圖7b)，砂巖中大量發(fā)育平行層理、斜層理、雨痕、對稱波痕和泥裂等沉積構(gòu)造，可見蟲孔、溶蝕孔洞，局部還發(fā)育球枕構(gòu)造、同沉積正斷層、砂脈等同沉積變形構(gòu)造。

圖7 白洋廠地區(qū)古新統(tǒng)云龍組和果郎組地層特征和典型沉積構(gòu)造野外照片

中新統(tǒng)金頂砂泥巖(Mio-j)在測區(qū)內(nèi)零星出露，角度不整合覆蓋于白堊紀-古近紀紅層之上(圖8a)。該地層單元在礦區(qū)內(nèi)相變很大，大部分地區(qū)表現(xiàn)為半固結(jié)的磚紅色細砂巖、泥巖夾透鏡狀粗砂巖，偶夾煤線，底部多發(fā)育一套磚紅色細-巨礫巖(圖8b)，礫巖的基質(zhì)和礫石均以磚紅色砂泥巖為主，無明顯層理。距離銅礦體較近的地區(qū)主要出露磚紅色泥巖、粉砂巖與青灰色、藍灰色、灰黑色的含石膏泥巖、泥灰?guī)r不規(guī)則互層(圖8c)。在遠離礦體的地區(qū)，層面漸趨完整，層間發(fā)育紋層狀或透鏡狀石膏夾層。局部石膏夾層厚度增大至數(shù)十米，發(fā)育流動構(gòu)造(鹽丘化)。在礦化斷層帶內(nèi)，金頂砂泥巖的層面大多不完整，顯示了強烈混雜的特點，表現(xiàn)為青灰色泥巖與不規(guī)則狀紫紅色泥巖相互穿插，形成泥脈、泥墻構(gòu)造(圖8d)；局部層面彎曲，形成褶皺。以上這些特點表明，這套弱固結(jié)巖層在未固結(jié)時經(jīng)歷了強烈變形。

圖8 白洋廠地區(qū)中新統(tǒng)金頂砂泥巖地層特征野外照片

3.2 構(gòu)造

白洋廠地區(qū)地層單元的重復(fù)出露以及產(chǎn)狀變化顯示了清晰的褶皺構(gòu)造。局部地層單元的缺失、錯斷顯示了斷層構(gòu)造。根據(jù)斷面產(chǎn)狀、斷層上下盤地層時代，可以確定兩種斷層：較大規(guī)模的近南北向逆斷層(RF)，以及近東西走向、近直立的掀斜-走滑斷層(LF)。逆斷層與掀斜-走滑斷層近同期形成，組成逆斷層-掀斜走滑斷層構(gòu)造組合(Liangetal., 2022)。通過詳細區(qū)域地質(zhì)填圖，我們識別出4條近南北走向的主要逆斷層(由東向西標注為RF1-RF4)，2條東西走向的掀斜-走滑斷層(LF1、LF2)；4條逆斷層將測區(qū)劃分成5個構(gòu)造域(由東向西命名為D1-D5)(圖9)。

圖9 滇西白洋廠地區(qū)構(gòu)造綱要圖

3.2.1 斷層構(gòu)造

逆斷層RF1位于圖區(qū)最東側(cè)，斷面弧形彎曲，總體走向NNE(7°/187°)，傾向東，傾角較大。斷層上盤主要為上白堊統(tǒng)南新組，最南端上盤發(fā)育少量下白堊統(tǒng)景星組，下盤主要為中新統(tǒng)金頂砂泥巖，局部為上白堊統(tǒng)南新組和虎頭寺組。斷層上盤發(fā)育大型背斜，軸面向東傾指示上盤向西運動，與逆斷層性質(zhì)相符。

逆斷層RF2總體走向NNW(175°/355°)，在圖區(qū)北部向北西向轉(zhuǎn)折并被多條小型走滑斷層錯斷。主斷面傾向西，斷層上盤為上白堊統(tǒng)南新組和虎頭寺組，下盤為中新統(tǒng)金頂砂泥巖，局部為古新統(tǒng)果郎組、云龍組。該斷層在白洋廠露天采坑出露最為完整，可見清晰的主斷面及次級反沖斷層(圖10a)。主斷面波狀起伏，總體產(chǎn)狀為258°∠79°，發(fā)育1～4m寬的斷層破碎帶(圖10b)，由灰白色細砂巖角礫組成，局部見寬約3～5cm的磚紅色斷層泥。位于主斷層上盤的虎頭寺組、南新組發(fā)育倒轉(zhuǎn)向斜，軸面傾向西；該向斜西翼被次級反沖斷層破壞(圖10c)。反沖斷層斷面產(chǎn)狀為91°∠81°，其上盤為產(chǎn)狀近直立的虎頭寺組灰白色、土黃色細-中砂巖和南新組紫紅色中厚層細砂巖，二者產(chǎn)狀向南逐漸倒轉(zhuǎn)。主斷面下盤為金頂砂泥巖，內(nèi)部發(fā)育同沉積倒轉(zhuǎn)背斜(圖10d)，軸面傾向西，指示上盤向東運動。

圖10 白洋廠銅礦露天采場露頭照片

逆斷層RF3位于圖區(qū)西側(cè)，主斷面弧形彎曲，總體走向NNW(173°/353°)，傾向東。該斷層向南延伸至圖區(qū)外，向北沒于金頂砂泥巖中。斷層南段的上盤為景星組，下盤為云龍組及果郎組。逆斷層北端被4條小型走滑斷層錯斷。北側(cè)第三條走滑斷層以北，主斷面位置發(fā)生躍遷，上盤巖石為白堊系南新組或云龍組，但下盤巖石變?yōu)橹行陆y(tǒng)金頂砂泥巖，主斷面產(chǎn)狀65°∠34°，發(fā)育厚50cm的斷層泥和斷層角礫巖，上部靠近云龍組為紫紅色斷層泥，向下過渡為黃褐色砂質(zhì)層，下部為灰綠色角礫巖(圖11a, b)。

圖11 白洋廠礦區(qū)逆斷層RF3北段露頭照片

逆斷層RF4位于圖區(qū)最西側(cè)，總體走向NNE(173°/353°)，傾向西。被兩條較大規(guī)模的右行掀斜-走滑斷層(LF1、LF2)錯斷成三段。這些斷層是根據(jù)地層單元的缺失、錯斷推測得知，未測得主斷面產(chǎn)狀。斷層上盤由下白堊統(tǒng)景星組上段和上白堊統(tǒng)南新組下段、中段組成，下盤為云龍組，局部為中新統(tǒng)金頂砂泥巖。

掀斜-走滑斷層LF1、LF2總體呈弧形、走向近東西，二者均為右行走滑斷層，由于露頭較差，無明顯斷面出露，但是在斷層兩側(cè)清晰可見巖性及產(chǎn)狀發(fā)生了變化。二者將連續(xù)出露的南新組、景星組以及逆斷層RF4錯斷并向西呈鋸齒狀展布，平面視斷距約1～2km。掀斜-走滑斷層LF1、LF2南北兩側(cè)所出露地層、褶皺的形態(tài)均顯示斷層北側(cè)的巖塊相對南側(cè)發(fā)生了相對向上的運動，表明二者不僅發(fā)生了走向滑動還發(fā)生了垂向運動，具有掀斜-走滑斷層的特點。這兩條掀斜-走滑斷層的最大斷距由逆斷層的錯斷顯示，向逆斷層?xùn)|西兩側(cè)逐漸減小至消失。

值得注意的是，東西走向的掀斜-走滑斷層切過近南北走向的逆沖斷層，看似前者形成時間晚于后者，但是二者是近同期形成的。掀斜-走滑斷層并未如逆斷層一樣貫穿圖幅，而且具有斷距逐漸減小至消失的特點，在更大范圍內(nèi)，如蘭坪-馬登兩幅1:5萬圖幅內(nèi)，該特征更加明顯(見Liangetal., 2022)。這個特征符合以橫向走滑斷層為標志的逆沖帶的典型特征，即當(dāng)較大的巖塊無法保持垂直逆沖方向上的整塊逆沖時，就會通過掀斜-走滑斷層分解成較小的巖塊(Davisetal., 2011)，以協(xié)調(diào)擠壓作用力在逆斷層不同位置產(chǎn)生的應(yīng)變，所以雖然掀斜-走滑斷層形成的時間稍晚于逆斷層，但是二者實際屬于同一期構(gòu)造作用的結(jié)果。

3.2.2 褶皺構(gòu)造

上述4條主要逆斷層將圖區(qū)分割成5個構(gòu)造域，這些構(gòu)造域內(nèi)的構(gòu)造主要表現(xiàn)為形態(tài)略有差別的褶皺構(gòu)造。

構(gòu)造域D1位于圖區(qū)最東側(cè)，逆斷層RF1以東。該構(gòu)造域內(nèi)構(gòu)造表現(xiàn)為一個大型開闊向斜，軸跡走向近南北。核部出露上白堊統(tǒng)南新組中段，兩翼依次出露南新組的中段和下段、下白堊統(tǒng)景星組的上段和中段。向斜東翼保存較完整，地層傾向NWW，傾角30°～60°，西翼大部分被逆斷層RF1破壞，殘余地層傾向NEE，傾角40°～70°。西翼地層傾角略大于東翼地層傾角，顯示其軸面高角度西傾。在平面上，該向斜軸跡蛇形彎曲，彎曲趨勢與逆斷層RF1主斷面走向變化趨勢基本吻合。

東傾的逆斷層RF1和西傾的逆斷層RF2之間所夾巖片為構(gòu)造域D2，其為兩個逆斷層的共同下盤。該構(gòu)造域南段主要出露中新統(tǒng)金頂砂泥巖，北段出露上白堊統(tǒng)南新組上段、上白堊統(tǒng)虎頭寺組。北段地層單元的展布及產(chǎn)狀變化顯示了一個完整的開闊背斜構(gòu)造，其兩翼較完整，東翼傾向南東，傾角16°～36°，西翼傾向南西，傾角21°～56°，軸跡走向總體NNW-SSE(173°/353°)，軸面近直立或稍向東傾，樞紐波狀起伏。該背斜被北東走向的逆斷層切割成三段(圖9)。這類小型逆斷層將上白堊統(tǒng)虎頭寺組向南或向北逆沖于中新統(tǒng)之上(圖8d、圖12a；圖12a位于圖8d東約250m)。逆斷層上盤的虎頭寺組較為破碎，發(fā)育裂隙，部分裂隙被中新統(tǒng)細砂或泥質(zhì)充填，形成泥脈構(gòu)造(圖12b)，表明斷層發(fā)育之時，金頂砂泥巖遠未固結(jié)。在構(gòu)造域D2南段，中新統(tǒng)產(chǎn)狀頻繁變化指示發(fā)育大量小型、短軸狀開闊褶皺，整體顯示開闊的穹-盆構(gòu)造樣式。

圖12 白洋廠礦區(qū)小海子礦段東側(cè)逆斷層野外照片

構(gòu)造域D3位于西傾的逆斷層RF2和東傾的逆斷層RF3之間，為二者共同上盤。該構(gòu)造域主要由白堊系景星組、南新組及少量虎頭寺組組成，其地層展布、產(chǎn)狀變化顯示了一個相當(dāng)復(fù)雜的大型背斜構(gòu)造。背斜核部出露景星組，兩翼為南新組、虎頭寺組，軸跡走向NNE-SSW(9°/189°)。該背斜北段為一直立傾斜褶皺，其軸面近直立，樞紐向NNE傾伏。往西南方向，褶皺逐漸變得緊閉、東翼地層漸趨倒轉(zhuǎn)，最終轉(zhuǎn)變?yōu)榫o閉倒轉(zhuǎn)背斜，其軸面傾向NWW。該緊閉倒轉(zhuǎn)背斜被逆斷層RF2切過，并向東逆沖于云龍組之上(圖10)。

構(gòu)造域D4位于東傾的逆斷層RF3和西傾的逆斷層RF4所夾持區(qū)域，為兩條逆斷層的共同下盤，發(fā)育一系列中等緊閉-開闊向斜，主向斜軸跡走向NNE-SSW(7°/187°)，軸面近直立。向斜核部為古新統(tǒng)果郎組，兩翼為古新統(tǒng)云龍組。向斜東翼大部分被逆斷層RF3破壞，傾向W或SWW，傾角37°～70°；西翼較完整，總體傾向SEE，傾角20°～79°。主向斜樞紐波狀起伏，并呈蛇形彎曲。兩翼(特別是西翼)發(fā)育大量次級褶皺，這些褶皺樞紐與主樞紐方向近平行，同樣發(fā)生蛇形彎曲。

構(gòu)造域D5位于逆斷層RF4上盤(西側(cè))，發(fā)育一系列中等緊閉-開闊背斜、向斜，掀斜-走滑斷層LF1和LF2將褶皺帶由北向南分割成三段。北段由東向西發(fā)育一個中等緊閉背斜和一個中等緊閉向斜，二者總體軸跡走向近南北，呈蛇形彎曲，軸面近直立；背斜核部為下白堊統(tǒng)景星組，兩翼為上白堊統(tǒng)南新組下段，向斜則相反。兩翼夾角約75°。中段由西向東發(fā)育一個開闊向斜和一個開闊背斜，翼間角約95°； 二者軸跡走向NW-SE(150°/330°)。南段內(nèi)部發(fā)育兩條走向NNW的對沖逆斷層，將東、西兩側(cè)的南新組地層逆沖到中部的云龍組之上。由于被逆斷層破壞，該區(qū)域內(nèi)的褶皺構(gòu)造形態(tài)難以恢復(fù)。

在構(gòu)造域D5內(nèi)，北、中、南三段的構(gòu)造樣式不完全相同，褶皺翼間夾角的差別清晰顯示了不同的地層縮短率，其間的應(yīng)變通過一系列掀斜-走滑斷層予以協(xié)調(diào)。此外，五個構(gòu)造域內(nèi)的褶皺軸跡走向不完全相同，這應(yīng)該與邊界斷層運動引發(fā)的地塊旋轉(zhuǎn)有關(guān)。

4 礦化特征

白洋廠銅礦床為大型礦床，礦化環(huán)繞構(gòu)造域D3北東、東側(cè)邊緣發(fā)生，礦化不均勻，形成9個主要礦段，北部由西到東分別為紅崖箐礦段、水泄礦段和瓦窯坡礦段，中部由西到東分別為老后山礦段、雞冠山礦段、白洋廠礦段和小海子礦段，南部為五寶山礦段和龍頭山礦段(圖13)，其中白洋廠礦段為主礦段，工業(yè)礦體與低品位礦體交替出現(xiàn)，平均品位Cu 1.21%，Ag 52.15g/t (朱文斌, 2015)。

主要礦體賦存于逆斷層上盤虎頭寺組灰白色、淺肉紅色厚層中-細粒巖屑石英砂巖中(如白洋廠、水泄礦段)，斷層下盤為中新統(tǒng)金頂砂泥巖。次要礦體發(fā)育于被中新統(tǒng)金頂砂泥巖覆蓋的虎頭寺組砂巖內(nèi)(如瓦窯坡、小海子、紅崖箐礦段)，以及通過斷層與金頂砂泥巖連通的景星組細粒砂巖內(nèi)(如老后山礦段、雞冠山礦段、龍頭山礦段、五寶山礦段)。各礦段均以Cu-Ag礦化為主，Pb-Zn礦化為輔。

礦化表現(xiàn)為密集細脈狀、脈狀(圖14a)，局部脈體相互交錯，形成網(wǎng)格，并將礦化巖石切割成角礫，從而呈現(xiàn)角礫狀礦化(圖14b)。典型礦石礦物為輝銅礦、輝銀礦、斑銅礦，少量黃銅礦，次要礦石礦物為孔雀石和藍銅礦?？兹甘３拭}狀切穿硫化物集合體(圖14c)，二者界線極為清晰，表明孔雀石屬于較晚階段的礦化產(chǎn)物，而非硫化物氧化的產(chǎn)物。孔雀石脈現(xiàn)清晰的梳狀結(jié)構(gòu)，局部殘留未充填的空洞(圖14d)。輝銅礦(Cu2S)常含銀，有時也含F(xiàn)e、Co、Ni、As以及Au，常與斑銅礦、輝銀礦和孔雀石共生。輝銀礦(Ag2S)多在碎屑巖粘土質(zhì)及褐鐵礦膠結(jié)物中呈星點分散狀分布，通常與輝銅礦、藍輝銅礦、黝銅礦、孔雀石等共生。斑銅礦(Cu5FeS4)常與輝銅礦、黝銅礦、黃銅礦構(gòu)成格狀、葉片狀和文象狀的交生結(jié)構(gòu)。大部分硫化物粒度很小、他形，雜質(zhì)含量高，骸晶、針狀晶形十分常見(楊欣鵬, 2017)。以上金屬硫化物的特點指示其快速沉淀而成。

孔雀石脈中常含少量重晶石、石膏、方解石。在礦體內(nèi)、或礦體外圍還常見以重晶石或石膏為主的脈體。這些硫酸鹽脈體與孔雀石脈一樣，切穿硫化物礦石?，F(xiàn)有硫同位素數(shù)據(jù)(楊欣鵬, 2017)表明，重晶石與金頂砂泥巖中的沉積成因石膏或硬石膏具有相同的硫同位素組成(δ34SCDT=14‰～16‰)，明顯有別于硫化物(δ34SCDT<10‰)。

5 討論

5.1 控礦構(gòu)造

前已述及，白洋廠地區(qū)總體構(gòu)造表現(xiàn)為近南北向逆斷層+近東西向掀斜走滑斷層，這些斷層將研究區(qū)發(fā)生褶皺的地層切割成若干巖塊。其中構(gòu)造域D3內(nèi)的褶皺明顯有別于其他巖塊內(nèi)的開闊直立褶皺(翼間角77°～116°)，其北段表現(xiàn)為緊閉直立褶皺(翼間角10°～20°)、南段為倒轉(zhuǎn)褶皺(翼間角11°～48°)。該構(gòu)造域的地層縮短率顯然高于其他構(gòu)造域，表現(xiàn)為其兩側(cè)的邊界斷層為向巖塊內(nèi)部傾斜的逆斷層，組成扇形逆斷層對，斷層下盤均發(fā)育連續(xù)成片的弱固結(jié)金頂砂泥巖(圖9)。這種構(gòu)造-盆地組合樣式表明，以金頂砂泥巖為代表的中新世盆地可能為撓曲盆地(Allen and Allen, 2013)，近東西向的擠壓作用在初期引發(fā)地殼彎曲，在凹陷處形成盆地的雛形，沉積了金頂砂泥巖底部的河流相礫巖；持續(xù)地擠壓作用造成了巖石破裂，形成了扇形逆斷層對，將以構(gòu)造域D3為代表的巖塊推擠到初期的盆地沉積之上。上升巖塊產(chǎn)生的載荷進一步加大了盆地基底的彎曲程度，使盆地逐漸演化為(小型)湖相周緣前陸盆地(Allen and Allen, 2013)，沉積了金頂砂泥巖頂部含石膏層的砂泥巖。逆斷層上盤巖石中常見金頂砂泥巖泥脈(圖12b)，清晰指示逆斷層與盆地形成同時發(fā)生。

銅礦化主要發(fā)生在與金頂砂泥巖接觸的虎頭寺組灰白色、土黃色厚層中-細粒巖屑石英砂巖中或景星組淺色細砂巖中。礦化構(gòu)造部位有兩種：(1)逆斷層上盤主斷裂破碎帶或次級反沖斷層破碎帶內(nèi)(圖13)，如白洋廠礦段、瓦窯坡礦段、老后山礦段；(2)被金頂砂泥巖覆蓋的盆地基底虎頭寺組砂巖中(圖13)，如紅崖箐礦段、小海子礦段。兩種礦化位置的礦石礦物均沿砂巖內(nèi)的裂隙發(fā)育，礦化強度嚴格受裂隙發(fā)育程度控制，充填密集微裂隙形成浸染狀礦石，而充填粗大裂隙形成脈狀礦石。這一礦化與斷層-盆地之間的空間關(guān)系表明，成礦受逆斷層控制。

5.2 成礦時代與成礦過程

前已述及，蘭坪盆地發(fā)育兩期磨拉石建造，分別為始新統(tǒng)寶相寺組及中新統(tǒng)金頂砂泥巖(Liangetal., 2022)。白洋廠地區(qū)未發(fā)現(xiàn)寶相寺組，而礦區(qū)內(nèi)的弱固結(jié)含石膏砂泥巖與出露于金頂?shù)V區(qū)的金頂砂泥巖完全可以對比。此外，白洋廠地區(qū)的主體構(gòu)造，近南北向逆斷層+掀斜走滑斷層組合也與金頂?shù)V區(qū)的第二期構(gòu)造一致。因而，我們認為，控制白洋廠銅礦床的逆斷層、周緣前陸盆地活動時間始于中新世早期，很可能持續(xù)到5Ma(Liangetal., 2022)。顯然，斷層活動實際代表了礦化時間，即整個中新世。

區(qū)域地質(zhì)分析、構(gòu)造解析結(jié)果結(jié)合包括古地磁在內(nèi)(楊向東等, 2020)的地球物理資料，表明包括白洋廠地區(qū)在內(nèi)的巖石圈過渡帶在48～25Ma期間經(jīng)受了NNW-SSE方向的巖石圈伸展及順時針的地塊旋轉(zhuǎn)，25Ma之后巖石圈處于東西向擠壓應(yīng)力作用下并發(fā)生地殼縮短(Yangetal., 2021; Liangetal., 2022)，也就是說過渡帶內(nèi)的幔源巖漿活動到25Ma已完全終止，其無法為白洋廠銅礦床提供礦質(zhì)來源。而且金屬硫化物的鉛同位素組成特征顯示成礦物質(zhì)可能是單一來源，顯示殼源鉛的特征，說明金屬硫化物中的鉛多來自含礦地層或其相鄰地層(朱文斌, 2015; 劉遠超, 2016)。因而，可以推測白洋廠銅礦床的礦質(zhì)源自盆地鹵水，而非深源巖漿活動。

在斷層活動期間，即成礦期間，金頂砂泥巖并未完全固結(jié)，依然飽含盆地鹵水。石膏夾層的存在指示金頂砂泥巖為代表的周緣前陸盆地為氧化性咸水湖，其鹽度可能不低。作為賦礦圍巖的白堊系紅層廣泛發(fā)育蟲孔、植物根莖化石，表明這套地層沉積時經(jīng)常暴露于地表，且生物繁盛，盆地水體為咸水的概率較低。因而，我們推測，形成白洋廠銅礦的金屬離子源自金頂砂泥巖中的盆地鹵水。金頂砂泥巖中的鹵水為何會有足以成礦的高金屬離子含量是需要進一步研究的重要科學(xué)問題。

上三疊統(tǒng)三合洞組灰黑色灰?guī)r角礫富含硫化氫，雖然在白洋廠礦區(qū)未見出露，但它們是蘭坪盆地基底的重要組成部分，因此，白洋廠礦區(qū)深部應(yīng)該存在三合洞組。始于中新世早期的近東西向擠壓作用破壞了三合洞組巖石的封閉性，其中包含的硫化氫氣體發(fā)生泄漏，沿裂隙上升，并逐步集中到逆斷層主破碎帶內(nèi)，此時若有盆地鹵水灌入主破碎帶，兩種流體混合，造成硫化物快速沉淀成礦(圖15)。

由此可見，控制白洋廠砂巖型銅礦的地質(zhì)因素有三個，且三者缺一不可：金頂砂泥巖、逆斷層以及位于地表以下富含硫化氫的三合洞組。近南北向逆斷層普遍存在于蘭坪盆地內(nèi)，金頂砂泥巖也并不少見，而且金頂砂泥巖與其他巖石之間的邊界往往是逆斷層，但礦化作用卻并不普遍。顯然，符合這三個控礦地質(zhì)因素也僅僅是成礦的必要條件，并不能保證成礦。從我們的成礦模型可以預(yù)測，在滿足上述三個條件的前提下，斷層作用發(fā)生的時機應(yīng)該是成礦作用能否發(fā)生的關(guān)鍵。

6 結(jié)論

(1)白洋廠地區(qū)經(jīng)歷了中新世發(fā)生的東西向擠壓作用，形成近南北走向逆斷層+近東西走向掀斜走滑斷層構(gòu)造組合；

(2)部分逆斷層的下盤發(fā)育了與斷層同期的小型周緣前陸盆地，沉積了與成礦作用密切相關(guān)的中新統(tǒng)含石膏層的金頂砂泥巖；

(3)白洋廠銅礦化發(fā)生在與金頂砂泥巖直接接觸或通過斷層與之連通的白堊系淺色細-中砂巖中，受高角度逆斷層破碎帶控制；

(4)源自金頂砂泥巖中的盆地鹵水與來自隱伏上三疊統(tǒng)三合洞組的硫化氫氣體混合是白洋廠砂巖型銅礦的成礦機理。

致謝中國地質(zhì)大學(xué)(北京)碩士生李曉天，昆明理工大學(xué)碩士生王磊、李東林、王昊、姚遠濤等參加了本文的野外調(diào)查工作；兩位審稿專家對本文進行了認真的評審并提出了寶貴的修改建議，極大提高了本文的質(zhì)量；在此一并表示感謝。