云南東川地區(qū)湯丹銅礦床成礦規(guī)律及對(duì)因民銅礦區(qū)的找礦啟示

曾瑞垠，祝新友，王邦敏，劉文劍，楊鳳軍，張嬌嬌，張 華，嚴(yán)云飛，高興應(yīng)，王 均，肖 劍

(1. 昆明理工大學(xué) 國(guó)土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093； 2. 中色地科礦產(chǎn)勘查股份有限公司，北京 100012； 3. 北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院，北京 100012； 4. 云南金沙礦業(yè)股份有限公司，云南 昆明 654100；5. 涼山礦業(yè)股份有限公司，四川 涼山 615100； 6. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083)

0 引 言

湯丹銅礦床地處云南省昆明市東川區(qū)湯丹鎮(zhèn)，南距昆明約160 km。大地構(gòu)造上，該礦床位于揚(yáng)子地塊西緣康滇構(gòu)造帶中東部的東川礦田。東川礦田是中國(guó)著名的前寒武紀(jì)銅多金屬礦集區(qū)，銅資源量達(dá)到500×104t以上[1]，其中代表性礦床有湯丹、因民、落雪和濫泥坪等。湯丹銅礦床位于東川礦田的東南部，是礦田內(nèi)最具代表性的礦床之一。

前人對(duì)東川礦田積累了大量研究[1-15]。20世紀(jì)60年代以前，一般認(rèn)為成礦與基性巖漿熱液有關(guān)，是熱液順層交代而成；20世紀(jì)80年代，隨著易門(mén)銅礦床中鈉質(zhì)火山巖的發(fā)現(xiàn)，東川—易門(mén)地區(qū)的銅礦床成因被確定為海相噴流-沉積型[2]；冉崇英等根據(jù)東川式銅礦體的礦石構(gòu)造特征，指出其形成機(jī)制為沉積-改造模式，層狀銅礦體屬于沉積成巖成因，即“紅層汲取-藻控成巖成礦-構(gòu)造富集”模式[4-5]；龔琳等根據(jù)元古宙裂谷型銅礦成礦系列，認(rèn)為東川礦田中不同層位礦體是裂谷演化各個(gè)階段形成的，定義為“四樓一梯”模式[3]；阮惠礎(chǔ)等認(rèn)為東川式銅礦體的形成機(jī)制為沉積-活化改造模式，由改造熱液將因民組中的銅質(zhì)活化轉(zhuǎn)移到落雪組底部形成層狀、似層狀礦體，成礦作用發(fā)生在成巖作用期間或成巖作用之后[6-8]；邱華寧等根據(jù)層狀銅礦石中石英脈的40Ar-39Ar年齡明顯小于賦礦地層，提出東川式層狀銅礦體并非沉積成因，而是晉寧期—澄江期的熱液交代成因[9]；高坪仙等發(fā)現(xiàn)東川礦田在產(chǎn)出環(huán)境、多層位賦礦、礦物垂直分帶及成礦作用上與中非加丹加(Katanga)、阿富汗安納克(Aynak)等海相砂巖型銅礦具有高度可比性[10-11]；Zhao等提出東川礦田的成礦作用發(fā)生在盆地歷史的晚期，銅礦化及圍巖蝕變是紅層序列(因民組)中氧化鹵水與落雪組白云巖相互作用的結(jié)果[12-13]；方維萱等將東川礦田的鐵銅礦體類(lèi)比澳大利亞Olympic Dam礦床，將之歸類(lèi)為鐵氧化物銅金(IOCG)礦床[14]；祝新友等認(rèn)為東川礦田不同于廣義上的SEDEX型或VMS型礦床，Cu沉淀富集受斷裂構(gòu)造控制，同時(shí)與賦礦層位的巖性有關(guān)，后生現(xiàn)象普遍，為海相砂巖型銅礦床，礦床成因?yàn)楹笊傻V[15]。近年來(lái)的研究顯示，砂巖型銅(SSC)礦床的成礦作用與盆地鹵水活動(dòng)相關(guān)[12-13,15-21]。本文結(jié)合近兩年對(duì)云南東川礦田的深邊部找礦工作部分成果，以湯丹銅礦床為剖析對(duì)象，梳理礦床特征和關(guān)鍵控礦要素，總結(jié)完善成礦規(guī)律，以多層位成礦體系為依據(jù)，以因民銅礦床為例進(jìn)行多層位找礦分析，為東川地區(qū)該類(lèi)礦床找礦勘查提供新思路。

銅礦床(點(diǎn))大小不一表示不同規(guī)模；圖件引自文獻(xiàn)[13]、[22]和[24],有所修改圖1 云南東川礦田大地構(gòu)造位置和區(qū)域礦產(chǎn)分布Fig.1 Geotectonic Location and Distribution of Regional Mineral of Dongchuan Ore Field in Yunnan

1 區(qū)域地質(zhì)背景

東川礦田位于揚(yáng)子地塊西緣康滇構(gòu)造帶中東部，西部為青藏高原(圖1)。礦田內(nèi)出露地層包括古元古界湯丹群、中元古界東川群和新元古界大營(yíng)盤(pán)組。其中，中元古界東川群由老至新包括因民組、落雪組、黑山組、青龍山組，主要為一套碎屑巖-泥質(zhì)巖-碳酸鹽巖組合的沉積建造，在新元古代發(fā)生綠片巖相變質(zhì)作用[12]。區(qū)域構(gòu)造由SN向與EW向兩組主干斷裂組成，東緣以小江斷裂為界，西北和東南部呈近EW走向，中部呈SN走向，形成區(qū)域性的“Z”形構(gòu)造(圖1)[22]。元古代火成巖分布廣泛，輝長(zhǎng)輝綠巖主要沿?cái)嗔褞Х植?圖1)。東川礦田礦產(chǎn)資源豐富，包括銅、鐵和鉛鋅礦等，東川群地層中賦存大量砂巖型銅礦床[23]，因民組、落雪組、黑山組地層中分別發(fā)育稀礦山式鐵銅礦體、東川式銅礦體和桃園式銅礦體，主要分布在四棵樹(shù)—面山斷裂帶、落雪—因民破碎帶和濫泥坪—湯丹—新塘褶皺帶中(圖1)，“Z”形銅礦帶長(zhǎng)約40 km。湯丹銅礦床位于東川礦田東南部，礦化帶長(zhǎng)3.2 km，延深大于1 km，礦體近EW向展布，礦化、含礦層位穩(wěn)定，Cu資源量超過(guò)100×104t[3]，為一大型銅礦床。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

圖件引自文獻(xiàn)[3]圖2 湯丹銅礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2 Geological Sketch Map of Tangdan Copper Deposit

湯丹銅礦區(qū)出露地層主要為中元古界因民組、落雪組、黑山組(圖2)。因民組為一套紫紅色、灰紫色含鐵粉砂巖、砂巖和板巖，具色調(diào)粒級(jí)韻律及交錯(cuò)層理和波痕構(gòu)造，這些巖石被認(rèn)為是揚(yáng)子地塊最古老的陸相紅層單元[4,7]。落雪組主要巖性為青灰色、灰白色、肉紅色厚層狀結(jié)晶白云巖、泥砂質(zhì)白云巖，落雪組一段白云巖含豐富疊層石。落雪組底部包含一個(gè)過(guò)渡帶，為厚度約10 m的白云巖和粉砂巖[13]。黑山組主要為黑色碳質(zhì)板巖夾灰綠色砂質(zhì)板巖、碳質(zhì)白云巖等。礦區(qū)斷裂十分發(fā)育，分為NE向和NW向兩組主干構(gòu)造，NE向斷層主要有湯丹斷層、水泄溝斷層等，NW向斷層主要為F9斷層及其他小規(guī)模斷層。湯丹斷層位于湯丹銅礦床下盤(pán)，呈NEE向弧形展布，傾向NW，傾角為30°～70°，斷層是沿間斷面滑脫所致，為成礦后構(gòu)造。礦區(qū)內(nèi)中元古代輝長(zhǎng)輝綠巖較發(fā)育，主要沿礦區(qū)北部水泄溝斷層侵入(圖2)，呈巖墻產(chǎn)出，侵入年齡主要為(1 690±32)～(1 067±20)Ma[12,14,25]。

2.2 礦體特征

根據(jù)多層位賦礦特征，湯丹銅礦床分為Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)和Ⅳ號(hào)3個(gè)主礦體(圖3)。

圖3 湯丹銅礦床41#地質(zhì)剖面Fig.3 41# Geological Profile of Tangdan Copper Deposit

Ⅰ號(hào)礦體產(chǎn)出于落雪組一段的灰白色、黃白色白云巖中，呈層狀、似層狀產(chǎn)出，為礦區(qū)規(guī)模最大的銅礦體，是區(qū)內(nèi)典型的東川式層狀銅礦體。礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致，走向NE，傾向NW，傾角為70°～85°，礦體走向長(zhǎng)度大于2 km，傾向延深大于1 km，厚度為5～15 m。礦石類(lèi)型主要為紋層狀和浸染狀銅礦石，礦石主要呈自形—半自形，具交代、共邊等結(jié)構(gòu)[圖4(h)、(i)]以及馬尾絲狀、條帶狀、浸染狀、脈狀等構(gòu)造[圖4(a)、(b)、(g)]。金屬礦物由黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦等組成，斑銅礦多與黃銅礦呈不規(guī)則連晶產(chǎn)出，內(nèi)部常見(jiàn)由固溶體分離的片狀、格狀結(jié)構(gòu)[圖4(g)]。

Ⅱ號(hào)礦體產(chǎn)出于落雪組二段青灰色白云巖中，呈層狀、似層狀產(chǎn)出，單個(gè)礦體常呈透鏡狀、脈狀，為東川式層控脈狀銅礦體。Ⅱ號(hào)礦體總體產(chǎn)狀與Ⅰ號(hào)礦體基本一致，一般礦化規(guī)模較小，Cu品位相對(duì)Ⅰ號(hào)礦體較低。礦石類(lèi)型主要為脈狀和塊狀銅礦石，礦石結(jié)構(gòu)特征與Ⅰ號(hào)礦體一致，以脈狀構(gòu)造為主[圖4(c)、(d)]，但不發(fā)育馬尾絲狀和條帶狀構(gòu)造。金屬礦物由黃銅礦、斑銅礦等組成，含少量黃鐵礦和輝銅礦，礦石中可見(jiàn)黃鐵礦被銅硫化物交代呈孤島狀、碎裂狀等現(xiàn)象[圖4(j)、(k)]。

Ⅳ號(hào)礦體產(chǎn)出于黑山組下部的黑色碳質(zhì)板巖和砂質(zhì)板巖中，礦體呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，為桃園式銅礦體。礦體整體走向NE，傾向NW，傾角為60°～70°。Ⅳ號(hào)礦體總體礦化較為均勻，礦層厚度變化較小，沿傾向和走向變薄至尖滅，目前在湯丹銅礦區(qū)1770和1900中段中均有揭露。礦石類(lèi)型主要為層狀、脈狀和角礫狀銅礦石，礦石以交代結(jié)構(gòu)為主，發(fā)育有脈狀、角礫狀、條帶狀構(gòu)造[圖4(e)、(f)]。金屬礦物由黃銅礦、黃鐵礦等組成[圖4(l)]，含少量斑銅礦，一般不含輝銅礦。

綜上所述，湯丹銅礦床礦物組成簡(jiǎn)單，硫化物主要有輝銅礦、斑銅礦、黃銅礦和黃鐵礦等，脈石礦物主要有石英、白云石、鐵白云石、方解石、鈉長(zhǎng)石、黑云母、綠泥石和赤鐵礦等，赤鐵礦主要分布在因民組紫紅色含鐵砂巖中。總體上，由因民組至黑山組呈現(xiàn)出“赤鐵礦-輝銅礦-斑銅礦-黃銅礦-黃鐵礦”的分帶特征。

2.3 圍巖蝕變特征

湯丹銅礦區(qū)常見(jiàn)的圍巖蝕變包括白云石化、硅化、鈉長(zhǎng)石化、綠泥石化、綠簾石化、黑云母化等。已有研究表明，沉積盆地內(nèi)低溫和中高鹽度的氧化鹵水和白云巖相互作用，可能引起不同程度的褪色化、碳酸鹽化、鈉化、鉀化等熱液蝕變[13,26-29]。華仁民等在東川礦田的研究顯示，水巖化學(xué)反應(yīng)使大量Fe3+(赤鐵礦等)還原為Fe2+，引起因民組紫紅色砂巖和過(guò)渡帶白云巖中廣泛發(fā)育褪色化[7,29]。綠泥石化、綠簾石化和黑云母化等主要分布在輝綠巖中，其次為與輝綠巖關(guān)系密切的圍巖和角礫巖中。Zhao等研究顯示早期鈉質(zhì)蝕變導(dǎo)致鈉長(zhǎng)石和鐵白云巖的生成，黑云母化等鉀質(zhì)蝕變發(fā)生在后期[13]。鈉長(zhǎng)石化主要分布在因民組砂巖中，多與白云石共生呈脈狀產(chǎn)出，鈉長(zhǎng)石的Sr/Ba平均值為10.41(未發(fā)表數(shù)據(jù))，一般的海相鹽湖沉積物中Sr/Ba值大于1[30]，因民組中的鈉長(zhǎng)石脈Sr/Ba值較高，可能與因民組中膏巖層溶解[15,22]而使流體鹽度增高有關(guān)，這與鈉長(zhǎng)石脈中高鹽度(15.96%～23.70%)流體特征[31]相吻合。

3 分析方法及結(jié)果分析

3.1 分析方法

圖(g)～(l)為顯微鏡下特征；Bn為斑銅礦；Cc為輝銅礦；Cp為黃銅礦；Dig為藍(lán)輝銅礦；Py為黃鐵礦；Dol為白云石；Q為石英圖4 湯丹銅礦床礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征Fig.4 Characteristics of Ore Structure and Tectonic of Tangdan Copper Deposit

本次主要開(kāi)展湯丹銅礦床的成礦環(huán)境研究，在礦區(qū)1439和1990中段采集黑山組、落雪組、因民組15件巖(礦)石進(jìn)行微量、稀土元素測(cè)試。樣品處理及測(cè)試工作均在華北有色地質(zhì)勘查局燕郊中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。樣品用氫氟酸和硝酸在封閉溶樣器中溶解，電熱板上蒸發(fā)干凈氫氟酸，再用硝酸密閉溶解，用電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)外標(biāo)法直接測(cè)定，測(cè)試儀器為電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，測(cè)試精度均不高于5×10-6。

針對(duì)因民銅礦區(qū)的找礦預(yù)測(cè)，在礦區(qū)1870中段猴跳巖—面山礦段聯(lián)道完成坑道原生暈采樣105件；采用打塊采樣，每件樣品由3個(gè)以上打塊樣組成，采樣間距5～10 m。測(cè)試分析在華北有色地質(zhì)勘查局燕郊中心實(shí)驗(yàn)室完成，采用ICP-MS法測(cè)定Cu、Pb、Zn、Co、V、Mn、Ni、Cr含量，采用國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的分析方法進(jìn)行準(zhǔn)確度和精密度控制。Cu和Co原生暈分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 因民銅礦區(qū)1870中段猴跳巖—面山礦段坑道原生暈分析結(jié)果Tab.1 Primary Halo Analysis Results of Tunnel in 1870 Plane from Houtiaoyan-Mianshan Ore Block of Yinmin Copper Mine

續(xù)表1

3.2 結(jié)果分析

湯丹銅礦床巖石樣品微量、稀土元素分析結(jié)果見(jiàn)表2。黑山組砂質(zhì)板巖和碳質(zhì)板巖中輕稀土元素總含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)為(20.35～164.17)×10-6，Ce/La值為1.50～2.09，V含量為(58.65～69.22)×10-6，Cr含量為(13.11～37.85)×10-6， Ni含量為(12.90～34.20)×10-6；落雪組二段青灰色白云巖中輕稀土元素總含量為(11.47～19.99)×10-6，Ce/La值為1.87～2.24，V含量為(15.50～31.70)×10-6，Cr含量為(5.67～9.35)×10-6，Ni含量為(3.10～4.67)×10-6；落雪組一段灰白色砂質(zhì)白云巖中輕稀土元素總含量為(9.36～12.48)×10-6，Ce/La值為2.03～2.37，V含量為(12.00～17.50)×10-6，Cr含量為(4.23～6.45)×10-6，Ni含量為(2.72～3.70)×10-6；因民組紫紅色砂巖中輕稀土元素總含量為(74.35～189.09)×10-6，Ce/La值為1.81～1.86，V含量為(56.70～119.00)×10-6，Cr含量為(49.20～91.90)×10-6，Ni含量為(24.40～54.20)×10-6。

表2 湯丹銅礦床巖石微量和稀土元素分析結(jié)果Tab.2 Analysis Results of Trace and Rare Earth Elements of Rocks in Tangdan Copper Deposit

因民銅礦區(qū)1870中段猴跳巖—面山礦段坑道Cu和Co原生暈分析結(jié)果見(jiàn)表1。黑山組砂質(zhì)板巖和碳質(zhì)板巖中Cu含量主要為(14.70～1 530.00)×10-6，其中2個(gè)銅礦化樣品Cu含量高于2 000.00×10-6，Cu平均含量為138.83×10-6，Co平均含量為52.77×10-6；落雪組二段青灰色白云巖中Cu含量主要為(6.41～903.00)×10-6，Cu平均含量為120.83×10-6，Co平均含量為6.81×10-6；落雪組一段灰白色砂質(zhì)白云巖中Cu含量為(7.50～1 350.00)×10-6，其中1個(gè)銅礦化樣品Cu含量高于2 000.00×10-6，Cu平均含量為270.81×10-6，Co平均含量為8.97×10-6；因民組紫紅色砂巖中Cu含量為(9.12～154.00)×10-6，Cu平均含量為50.48×10-6，Co平均含量為12.90×10-6。

4 成礦規(guī)律與礦床成因

4.1 成礦規(guī)律

湯丹銅礦床的礦體主要賦存于落雪組一段、落雪組二段、黑山組及因民組與落雪組過(guò)渡帶中，表現(xiàn)出明顯的多層位成礦特征，與中非銅礦帶的海相砂巖型銅礦床產(chǎn)出特征[32-33]極為相似。通過(guò)坑道地質(zhì)調(diào)查和微量、稀土元素分析，發(fā)現(xiàn)湯丹銅礦床多層位銅礦體具有以下重要特征。

圖中小圖為野外照片，其中綠色為孔雀石圖5 湯丹銅礦區(qū)1770中段2#～4#繞道地質(zhì)圖Fig.5 Geological Map of 2#-4# Bypass Tunnels in 1770 Plane of Tangdan Copper Mine

4.1.1 多層位銅礦體明顯受控于連通性較好的橫向斷裂

湯丹銅礦區(qū)斷裂十分發(fā)育，除了成礦后期的湯丹、水泄溝斷裂外，還有一些規(guī)模不大且出現(xiàn)頻率很高的橫向斷裂。這些貫通地層的橫向斷裂和高角度微小裂隙，都是成礦流體向上遷移進(jìn)入落雪組、黑山組及更上部層位成礦的重要通道，稱(chēng)為供給系統(tǒng)[15]。沿橫向斷裂的破碎帶或斷裂面往往具有一定程度的銅礦化，當(dāng)銅礦化較強(qiáng)時(shí)，可形成脈狀銅礦體。1770、1900中段坑道地質(zhì)調(diào)查顯示，銅礦化強(qiáng)烈的地段，NW向橫向斷裂較發(fā)育，如Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)和Ⅳ號(hào)礦體同時(shí)存在，受F9和F12等成礦期的橫向斷層控制。黑山組碳質(zhì)板巖位于東川群頂部，對(duì)供給系統(tǒng)的規(guī)模和連通性要求較高，因此，位于其中的Ⅳ號(hào)礦體規(guī)模相對(duì)較小。

本文以1770中段2#～4#繞道為對(duì)象進(jìn)行橫向斷裂調(diào)查(圖5)。調(diào)查坑道長(zhǎng)度約450 m，長(zhǎng)度大于50 m的銅礦化橫向斷裂有9條(表3)，以NW向?yàn)橹鳎瑑A角為35°～85°，均與地層產(chǎn)狀具有一定夾角，長(zhǎng)度一般為60～200 m，寬度不一(5～100 cm)，橫向斷裂兩側(cè)常發(fā)育有寬度為1～5 cm的含礦裂隙群。銅礦化橫向斷裂中的金屬礦物主要為黃銅礦、斑銅礦和黃鐵礦，輝銅礦含量較少；脈石礦物主要為白云石、石英及少量鈉長(zhǎng)石。典型的銅礦化橫向斷裂為NW向的F9和F9-1斷層。F9斷層在落雪組底部的層狀銅礦體(Ⅰ號(hào)礦體)中寬為0.2～0.5 m，局部膨大至1 m，金屬礦物組合為黃銅礦+黃鐵礦+斑銅礦和少量輝銅礦，兩側(cè)可見(jiàn)有7條平行排列的次級(jí)斷裂，寬度范圍約10 m，單個(gè)次級(jí)斷裂寬為10～20 cm；F9斷層在落雪組中部的脈狀銅礦體(Ⅱ號(hào)礦體)中寬為0.3～1.0 m，兩側(cè)次級(jí)斷裂銅礦化均較弱，金屬礦物組合為黃銅礦+斑銅礦，銅礦化明顯減弱。F9-1斷層與F9斷層具有相似特征，在落雪組底部的層狀銅礦體(Ⅰ號(hào)礦體)中寬為0.1～0.3 m，西南側(cè)可見(jiàn)有3條次級(jí)橫向斷裂，F(xiàn)9-1斷層延伸至Ⅱ號(hào)礦體中銅礦化減弱。在1770和1900中段揭露的Ⅳ號(hào)礦體底部均呈碎裂結(jié)構(gòu)，局部可見(jiàn)角礫狀構(gòu)造，金屬礦物組合為黃鐵礦+黃銅礦，黑山組底部與落雪組的接觸帶為一套構(gòu)造角礫巖，發(fā)育網(wǎng)脈狀銅礦化，銅礦體與斷裂構(gòu)造關(guān)系密切。

表3 湯丹銅礦區(qū)1770中段2#～4#繞道橫向斷裂特征Tab.3 Transverse Fracture Characteristics of 2#-4# Bypass Tunnels in 1770 Plane of Tangdan Copper Mine

4.1.2 巖性控礦特征明顯

湯丹銅礦床發(fā)育的多層位銅礦體嚴(yán)格受巖性控制。落雪組砂質(zhì)白云巖及黑山組碳質(zhì)板巖均可為含礦流體的沉淀提供良好的環(huán)境，稱(chēng)為沉淀系統(tǒng)。這種多層位巖性控礦特征與海相砂巖型銅礦床相一致，礦體通常分布在陸相紅層與海相/湖泊相碎屑巖或碳酸鹽巖之間，富含有機(jī)質(zhì)的細(xì)碎屑相和泥質(zhì)相巖石亦可作為沉淀系統(tǒng)，層狀銅礦體常具有紋層狀、條帶狀構(gòu)造，但不一定遵循沉積層理[16-17,34]。沉淀系統(tǒng)中的賦礦巖石一般砂質(zhì)含量較高[圖4(g)]，滲透性較好。落雪組一段砂質(zhì)白云巖和疊層石白云巖中發(fā)育有典型的東川式層狀銅礦體(Ⅰ號(hào)礦體)，其中馬尾絲狀銅礦石由密集分布的順層細(xì)礦脈和少量的切層高角度含礦脈組成[圖4(a)]。順層細(xì)礦脈主要分布于孔隙度較高的砂質(zhì)層中[圖4(g)]；高角度含礦脈為微觀的供給系統(tǒng)，其礦化特征與順層細(xì)礦狀一致，顯微特征表現(xiàn)為含礦流體充填微小裂隙后在裂隙兩側(cè)的砂質(zhì)層中順層交代，砂質(zhì)層一般不連續(xù)，主要金屬礦物為斑銅礦和輝銅礦，礦石中常見(jiàn)交代結(jié)構(gòu)[圖4(h)、(i)]，不同于沉積作用形成的條紋、條帶構(gòu)造[8,15]。落雪組二段青灰色白云巖砂質(zhì)含量較少，滲透性差，主要形成東川式層控脈狀銅礦體(Ⅱ號(hào)礦體)，未能在供給系統(tǒng)兩側(cè)的白云巖中形成一定規(guī)模的層狀銅礦化。黑山組碳質(zhì)板巖中含有豐富的有機(jī)質(zhì)，為含礦流體的沉淀提供了必要的還原劑[11,22]，因此，桃園式銅礦體(Ⅳ號(hào)礦體)常具有高品位特征。

4.1.3 氧化-還原界面是成礦有利地段

本文采用V/Cr、V/(V+Ni)、Ce/La等微量元素比值作為沉積巖的沉積環(huán)境判別標(biāo)志[1,35]。其比值分別大于4.25、0.84和2.0代表缺氧還原環(huán)境，小于2.0、0.6和1.5代表富氧氧化環(huán)境，介于二者之間為過(guò)渡環(huán)境或貧氧環(huán)境。由湯丹銅礦區(qū)賦礦圍巖V/Cr、V/(V+Ni)、Ce/La沉積環(huán)境判別圖解(圖6)可以看出：因民組紫紅色砂巖V/Cr、V/(V+Ni)、Ce/La平均值分別為1.21、0.70、1.83，屬于貧氧過(guò)渡至富氧氧化環(huán)境；落雪組白云巖平均值分別為2.92、0.82、2.14，屬于貧氧過(guò)渡環(huán)境，兩者的接觸界面屬于氧化-還原界面，主要發(fā)育規(guī)模較大的東川式層狀銅礦體；黑山組碳質(zhì)板巖平均值分別為4.88、0.84、1.79，屬于貧氧環(huán)境過(guò)渡至缺氧還原環(huán)境，相對(duì)于落雪組白云巖具有更強(qiáng)的還原性，兩者接觸面發(fā)育有高品位的桃園式銅礦體。因此，東川式與桃園式銅礦體的礦化強(qiáng)度明顯受氧化-還原環(huán)境控制，其界面為礦化有利地段。此外，氧化-還原環(huán)境對(duì)金屬礦物分帶具有一定的影響。根據(jù)砂巖型銅礦的成礦物理化學(xué)條件研究表明，Cu、Fe硫化物的沉淀分帶特征主要受成礦環(huán)境的氧化-還原條件和物理化學(xué)條件(Eh值、pH值、氧逸度和硫逸度)控制[1,25,36]，含礦鹵水在遷移過(guò)程中，溫度逐漸降低，S濃度和pH值逐漸升高，從酸性環(huán)境轉(zhuǎn)變到堿性環(huán)境，Eh值逐漸下降，從較氧化環(huán)境逐漸變?yōu)檫€原環(huán)境，發(fā)生了銅正價(jià)、硫負(fù)價(jià)和Fe/Cu值降低等變化[7]，形成“赤鐵礦-輝銅礦-斑銅礦-黃銅礦-黃鐵礦”金屬礦物分帶特征。

圖6 湯丹銅礦床沉積環(huán)境判別圖解Fig.6 Identification Diagrams of Sedimentary Environment of Tangdan Copper Deposit

4.1.4 小 結(jié)

綜上所述，湯丹銅礦區(qū)東川式(Ⅰ號(hào)和Ⅱ號(hào)礦體)與桃園式(Ⅳ號(hào)礦體)銅礦體明顯受控于連通性較好的橫向斷裂，具有巖性控礦特征，落雪組滲透性較好的砂質(zhì)白云巖和黑山組富有機(jī)質(zhì)碳質(zhì)板巖為主要含礦層，含礦鹵水遷移過(guò)程中經(jīng)歷氧化-還原障形成多層位銅礦體和“赤鐵礦-輝銅礦-斑銅礦-黃銅礦-黃鐵礦”金屬礦物分帶。

4.2 礦床成因

5 找礦思路

5.1 多層位找礦

湯丹銅礦床發(fā)育東川式與桃園式銅礦體，具有多層位成礦特征，這種特征與典型的海相砂巖型銅礦床產(chǎn)出特征[11,16-17,38-39]極為相似。例如，阿富汗安納克銅礦中，洛伊赫瓦爾組7個(gè)巖層段發(fā)育42個(gè)銅礦體，呈層狀、似層狀、脈狀平行雁行分布[11]；中非加丹加銅礦帶Roan群礦山組至Mwashya組地層中均有銅礦體發(fā)育[33,39]，贊比亞銅礦帶中有3個(gè)以上賦礦巖層疊置產(chǎn)出，銅礦化體超過(guò)21個(gè)[38]。

龔琳等針對(duì)東川礦田提出稀礦山式、東川式、桃園式、濫泥坪式4種銅礦體組成的四層樓礦床組合[3]，在一定程度上約束了對(duì)多層位成礦的整體理解。以往的勘查工作主要集中在稀礦山式鐵銅礦體和東川式層狀銅礦體。近年來(lái)，對(duì)于東川式層控脈狀銅礦體(裂隙礦)的研究也取得了一些進(jìn)展[40-41]。湯丹銅礦床陸續(xù)發(fā)現(xiàn)東川式層控脈狀銅礦體和桃園式銅礦體，一棵樹(shù)、四棵樹(shù)礦區(qū)在落雪組二段中也取得找礦突破[41-42]，說(shuō)明東川地區(qū)具有一定的多層位找礦潛力，本文以東川礦田因民銅礦區(qū)為例進(jìn)行找礦分析。

5.2 因民銅礦區(qū)找礦分析

因民銅礦區(qū)位于東川礦田中部落雪—因民復(fù)式褶皺帶中，距離湯丹銅礦床約12 km(圖1)，兩者地質(zhì)和構(gòu)造特征基本一致。目前因民銅礦區(qū)已發(fā)現(xiàn)稀礦山式鐵銅礦體和東川式銅礦體，兩類(lèi)礦體大體呈平行排列，層控(巖控)特征明顯，其中東川式層狀銅礦體較為穩(wěn)定，面山—鸚歌架礦段銅礦體走向長(zhǎng)度大于3.5 km，猴跳巖—小銅礦段銅礦體走向長(zhǎng)度大于1 km(圖7)，兩端均未封口，深部延深大于2.5 km，厚度為3～15 m，銅礦體規(guī)模大。

右側(cè)小圖為剖面位置示意圖7 因民銅礦區(qū)1870中段猴跳巖—面山礦段剖面Fig.7 Profile of Tunnel in 1870 Plane from Houtiaoyan-Mianshan Ore Block of Yinmin Copper Mine

本次研究工作針對(duì)因民銅礦區(qū)進(jìn)行坑道原生暈分析，以1870中段猴跳巖—面山礦段剖面為例。該剖面全長(zhǎng)約0.9 km，Cu和Co原生暈分析結(jié)果見(jiàn)表1。落雪組二段青灰色白云巖中Cu含量為(6.41～903.00)×10-6，平均值為120.83×10-6；黑山組碳質(zhì)板巖中的Cu含量為(14.70～1 530.00)×10-6，平均值為113.20×10-6，其中黑山組中下部碳質(zhì)、砂質(zhì)板巖中的平均值為189.40×10-6，具有明顯的Cu異常，多個(gè)樣品Cu含量大于2 000×10-6。除Cu異常外，黑山組碳質(zhì)板巖中Co含量相對(duì)高于落雪組白云巖，如樣品YMP120的Cu含量大于2 000×10-6，Co達(dá)到1 730×10-6，根據(jù)坑道調(diào)查顯示該處有粉紅色菱鈷礦分布。

根據(jù)湯丹銅礦床的成礦規(guī)律可知，多層位銅礦受賦礦巖性和以橫向斷裂為主的供給系統(tǒng)控制。本次研究選取因民銅礦區(qū)2474中段月銅礦段坑道進(jìn)行橫向斷裂調(diào)查(表4、圖8)。銅礦體呈NNW走向，傾角為50°～70°，銅礦化較強(qiáng)的部位橫向斷裂較發(fā)育，以NEE和近EW走向?yàn)橹?，沿?cái)鄬悠扑閹Щ驍嗔衙婢哂幸欢ǔ潭鹊你~礦化，寬度為0.1～10.0 cm，每400 m約有12條，局部分布較密集(每100 m約有9條)，金屬礦物以斑銅礦為主，含少量黃銅礦與黃鐵礦，脈石礦物為白云石、石英和少量鈉長(zhǎng)石等，橫向斷裂的規(guī)模、礦物組合特征與湯丹銅礦床相似。橫向斷裂的規(guī)模和礦化強(qiáng)度顯示含礦鹵水在因民銅礦區(qū)活動(dòng)強(qiáng)烈，有豐富的遷移通道，因此，可以預(yù)測(cè)在供給系統(tǒng)發(fā)育的東川式層狀銅礦體上部具有一定層控脈狀銅礦體的找礦潛力。

表4 因民銅礦區(qū)2472中段月銅礦段橫向斷裂特征Tab.4 Transverse Fracture Characteristics of 2472 Plane from Yuetong Ore Block of Yinmin Copper Mine

圖8 因民銅礦區(qū)2472中段月銅礦段成礦預(yù)測(cè)地質(zhì)圖Fig.8 Metallogenic Prediction Geological Map of 2472 Plane from Yuetong Ore Block of Yinmin Copper Mine

通過(guò)對(duì)因民銅礦區(qū)1870、2472中段的坑道調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其地層巖性、成礦氧化-還原環(huán)境和湯丹銅礦床一致，以橫向斷裂為主的供給系統(tǒng)較發(fā)育，落雪組二段青灰色白云巖和黑山組碳質(zhì)板巖中均具有不同程度的銅礦化。下一步勘查工作應(yīng)該加強(qiáng)上部層位的找礦工作，包括在落雪組二段青灰色白云巖中尋找東川式層控脈狀銅礦體，以及在黑山組碳質(zhì)板巖中尋找桃園式銅礦體。

6 結(jié) 語(yǔ)

(1)云南東川地區(qū)湯丹銅礦床產(chǎn)出于揚(yáng)子地塊西緣的康滇構(gòu)造帶內(nèi)，主要發(fā)育東川式和桃園式銅礦體，礦體呈層狀、似層狀，具有多層位成礦特征。礦石常見(jiàn)有自形—半自形、交代、共邊等結(jié)構(gòu)以及馬尾絲狀、條帶狀、浸染狀、脈狀、角礫狀等構(gòu)造，主要礦石礦物為斑銅礦、輝銅礦、黃銅礦等，脈石礦物為白云石、石英、方解石、鈉長(zhǎng)石等，具有“赤鐵礦-輝銅礦-斑銅礦-黃銅礦-黃鐵礦”金屬礦物分帶特征。

(2)落雪組白云巖是湯丹銅礦床主要含礦層，黑山組碳質(zhì)板巖為蓋層，組成該礦床的含礦建造系統(tǒng)。多層位銅礦體受連通性較好的橫向斷裂控制，具有巖性控礦特征，礦化強(qiáng)度與成礦的氧化-還原環(huán)境相關(guān)，氧化-還原界面為成礦有利地段，推測(cè)湯丹銅礦床為海相砂巖型銅礦床，多層位銅礦化為盆地鹵水交代的結(jié)果。

(3)云南東川礦田因民銅礦區(qū)橫向斷裂較發(fā)育，密集處每100 m約有9條，落雪組二段青灰色白云巖和黑山組碳質(zhì)板巖中均具有一定的銅礦化，多個(gè)原生暈樣品Cu含量大于2 000×10-6，預(yù)測(cè)在東川式層狀銅礦上部層位具有尋找東川式層控脈狀銅礦體和桃園式銅礦體的潛力。