云南易門縣銅廠銅礦床成礦規(guī)律及找礦預測

余 璨，趙向東，呂曉宏

(中國有色金屬工業(yè)昆明勘察設計研究院有限公司，云南 昆明 650051)

0 引言

易門銅礦帶是滇中地區(qū)重要的銅資源產區(qū)，夾持于近SN向易門斷裂與綠汁江斷裂的鵝臘廠—獅子山之間，大地構造位置位于揚子陸塊西南緣，中元古界前震旦系昆陽群發(fā)育齊全，經歷了多期次構造活動，區(qū)內褶皺、斷裂構造發(fā)育，沉積-成巖成礦(銅廠式)、噴流-沉積成礦(稀礦山式)及后期改造成礦作用強烈，成礦條件優(yōu)越[1-8]，銅廠礦床即是易門東礦段上的重要礦床之一。前人在礦區(qū)開展了大量地質勘查及研究工作[9-11]，但受限于礦體連續(xù)性差、礦化不均勻、銅品位偏低等因素，礦區(qū)整體的地質綜合研究成果積累較少，對于礦化強度變化的控制因素及礦床成因的研究寥若晨星，兼之礦區(qū)地表被第四系殘坡積物及植被覆蓋，地表找礦標志不顯著，總體研究程度較低。

近年來，隨著三維礦業(yè)軟件的迅猛發(fā)展，三維地質模型在隱伏礦體預測方面的應用愈加廣泛，諸多地質工作者將地質體進行數(shù)字化描述，通過三維可視化技術揭示地質體在地下空間的分布規(guī)律及相互關系，可直觀有效對深部礦(化)體進行分析及預測[12-16]。本次研究通過系統(tǒng)收集資料及詳實的地質調查工作，厘定礦床地質特征、礦化類型及控礦因素，并與礦床三維可視化技術相結合，研究礦化空間分布特征及成礦規(guī)律，圈定找礦靶區(qū)，為下步工作提供依據。

1 區(qū)域成礦背景

區(qū)域大地構造屬性歸為昆陽裂谷構造，地處揚子板塊西南邊緣、昆陽元古裂谷褶皺系及昆陽中元古陸內裂谷褶皺帶中部的易門盆地西緣，廣泛出露中元古界前震旦系昆陽群，新元古界則沿區(qū)域羅茨—易門斷裂東緣零星不整合于昆陽群基底地層之上。受區(qū)域內構造運動的影響，區(qū)內地質構造發(fā)育，一級構造為近SN向的深大斷裂，控制著昆陽裂谷總體形態(tài)、地層展布與構造-巖漿活動，二級斷裂構造則由SN向、EW向兩組斷裂形成“格子”狀構造，為昆陽裂谷的火山活動和成礦通道提供運移通道，并分布于東川、筆架山、武定、易門、元江五個斷陷盆地形成5個重要的鐵銅多金屬礦田，易門礦田即處于小江口—米茂斷裂與元謀—綠汁江斷裂的夾持部位[17-19]。以大阱口—梅山東—小綠汁—鵝臘廠為界，可將易門礦田劃分為東、西兩個礦帶：東礦段的獅子山、銅廠、萬寶昌廠等礦床集中賦存于落雪組白云巖中，沉積成礦特征顯著；西礦段獅鳳山、鵝臘廠、一都廠等熱液改造型礦床為主，礦化具有顯著的穿層性。

2 礦區(qū)地質

2.1 礦區(qū)地質概況

銅廠礦區(qū)繼承了區(qū)域地質特征，出露地層以中元古界昆陽群為主，主要含礦層位落雪組(Pt2l)和鵝頭廠組(Pt2e)。落雪組呈條帶狀分布于礦區(qū)中部(圖1)，呈NE向展布，巖性為一套白云巖為主的不純鎂碳酸鹽巖，其中段的灰白色錐狀、球狀疊層石紋層狀白云巖為“東川式”銅礦的主要賦礦巖性，自上而下礦化逐漸變弱；鵝頭廠組則分布于礦區(qū)北西部，中段的灰色—灰綠色薄至中層狀板巖顯磁性，偶夾磁鐵礦，其下部的灰黑色—黑色碳質板巖中偶夾深灰白色白云巖透鏡體，礦化相對弱。

圖1 銅廠礦區(qū)地質簡圖

礦床總體位于銅廠褶皺帶黑山—小馬山東翼，礦區(qū)主構造線呈SN—NE向展布，以NE向的F1對礦床的控制作用最為顯著：F1斷層在礦區(qū)北段新莊一帶產狀240°∠830°，破碎帶由碎裂巖、斷層泥化帶組成，多由黃銅礦-石英-方解石脈(細脈)充填，并與東側的次級構造及旁側裂隙帶組成成為“入”字形構造(圖2)，為高品位的熱液脈型礦(化)體提供容礦空間；F1在礦區(qū)南段大黑山一帶產狀劇烈變化，揉皺現(xiàn)象顯著，在節(jié)理裂隙帶中零星嵌布含銅石英-方解石脈?？傮w而言，斷裂構造對早期形成的“銅廠式”礦體有一定的破壞作用，亦為后期的“大尖山式”熱液型礦(化)體提供導礦通道和容礦空間。

圖2 銅廠礦區(qū)42號勘探線剖面圖

2.2 銅礦體特征

前已述及，礦區(qū)發(fā)育沉積-成巖型和熱液脈型兩類礦(化)體(表1)，其中，沉積-成巖型礦化發(fā)育為典型的“銅廠式銅礦”，主要分布于銅廠礦段15線以南及16～15線西側的層狀礦體延深區(qū)，是銅廠礦段的主要礦化類型。礦(化)體沿銅廠向斜東翼的落雪組二段白云巖中均勻、穩(wěn)定分布，礦體規(guī)模巨大且形態(tài)規(guī)則，呈層狀、似層狀產出，銅礦化沿走向及傾向延伸穩(wěn)定，銅的品位為0.3%。礦石發(fā)育紋層狀構造、浸染狀構造、疊層石構造及縫合線構造等典型沉積型礦石組成特征，多見錆色斑銅礦嵌布于藻屑紋層及縫合線內。

表1 銅廠礦區(qū)礦(化)體統(tǒng)計特征

“大尖山式”熱液脈型礦(化)體產于礦區(qū)北部新莊—大尖山及小馬山一帶，礦(化)體呈斷續(xù)狀的大脈狀—透鏡狀沿主干斷裂及旁側裂隙帶發(fā)育，礦體規(guī)模小且礦化連續(xù)性差。該類礦化嚴格受控于斷層及裂隙構造，其中，大尖山礦段礦(化)體主要沿銅廠向斜東翼的NWW向斷裂帶分布，礦體圍巖為因民組紫色砂板巖及落雪組一段紫色白云巖，尤以褶皺轉折端及斷層密集發(fā)育地段礦化強度高，易形成厚度較大、品位較高的富礦，新莊礦段的熱液脈型礦化(體)即是產于小馬山向斜轉折端附近的F1、F7等斷裂帶附近的富礦體，銅的平均品位為0.73%。此外，礦區(qū)30～15線區(qū)間發(fā)育沉積-成巖型礦化與熱液脈型礦化疊加型富礦體，礦體延伸較穩(wěn)定，是疊加型礦化的富集區(qū)段。

3 成礦規(guī)律

3.1 巖相古地理特征

礦區(qū)宏觀地質及沉積相研究表明，銅廠礦區(qū)落雪組沉積期盡管處于淺海潮坪環(huán)境，但該期的沉積盆地存在一定的起伏，沉積盆地總體呈“兩凹夾一隆”的構造格局，于礦區(qū)17～25線間存在一個NW向的古隆起帶，推測為潮坪礁灘。以該隆起帶為界，南、北兩側的潮坪洼地具有不同的礦化富集特征：17線以北的凹陷帶為相對封閉的還原地能帶，海水鹽度較高，利于成礦物質集聚，故沉積-成巖型礦(化)體發(fā)育較好，是礦區(qū)主要的成礦地段；而25線南側的潮坪洼地與外海溝通較好、封閉性差，為海水鹽度中等的弱還原環(huán)境，不利于成礦物質的集聚。由此可看出，北側凹陷帶是“銅廠式”沉積-成巖型礦(化)體的主要富集空間，南側凹陷帶受礦區(qū)中部古隆起的分割而成礦條件相對差，自北向南礦化逐漸減弱直至消失，表明礦化嚴格受控于巖相古地理環(huán)境[20]。

3.2 控礦地層

“銅廠式”礦體屬典型的層控型礦(化)體，主要含礦層位為落雪組，以落雪組二段(Pt2l2)礦化最為富集，落雪組一段(Pt2l1)和落雪組三段(Pt2l3)含礦性次之，礦(化)體順層產出，嚴格受層位控制。礦體與地層呈顯著的整合接觸關系，礦化均勻且礦體形態(tài)較規(guī)則，具有顯著的同生性。通過統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)銅品位、礦體厚度與地層厚度呈顯著的正相關，尤以30～31線間的正相關關系最為顯著(圖3)。

圖3 地層厚度、礦體厚度及銅品位關系圖

為進一步驗證礦化與地層的相互關系，本次研究利用DIMINE三維礦業(yè)軟件繪制了地層厚度DTM模型，并結合約束后的品位模型進行綜合分析(圖4、圖5)[21-23]。由圖4和圖5可見，落雪組DTM模型與礦化在三維空間具有更為顯著的對應關系：

1)以17線為界，落雪組一段、落雪組二段厚度較大地段，高品位塊段呈帶狀、面狀分布，至17～25線一帶，地層厚度逐漸變薄，高品位塊段逐漸收縮至尖滅，直至25線以南，地層厚度逐漸增厚，高品位塊段呈不連續(xù)帶狀展布，礦化總體呈北強南弱的演化趨勢。

2)落雪組厚度在17～25線區(qū)間內急劇下降，其北側、南側區(qū)間均為地層增厚帶，這與前述的“兩凹夾一隆”的巖相古地理構造格局吻合。

3)礦區(qū)北側凹陷帶地層厚度較大，銅品位較高，高品位塊段集中分布，這主要與沉積凹地利于礦質富集有關，而南側凹陷帶盡管地層厚度較大，但受礦區(qū)中部隆起帶的屏蔽阻隔作用，故礦質難以繼續(xù)向南部運移，故地層厚度、礦化程度及銅品位在南側凹陷帶驟降，充分反映出銅礦化嚴格受控于地層層位。

3.3 控礦巖性

除受層位嚴格控制外，“銅廠式”礦體還在較大程度上受巖性控制。落雪組在礦區(qū)均一白云巖為主，大致可劃分為三個巖性層：①下部為灰紫色泥晶白云巖、泥質條帶白云巖夾黃棕色薄層頁巖落雪組一段(Pt2l1)，該段白云巖w(SiO2+Al2O3)高(28.58%)，而w(CaO+MgO)低(35.74%)，屬富含陸源物質的高雜質白云巖，故含礦性相對差。②中部的落雪組二段(Pt2l2)為灰白色—白色中厚層狀微晶—細晶白云巖或硅質白云巖，具有w(SiO2+Al2O3)低(17.77%)而w(CaO+MgO)低(42.23%)的特點，屬較純的硅質白云巖，含礦性最優(yōu)。③上部的落雪組三段(Pt2l3)與落雪組二段相似，為青灰色—深灰色微晶—細晶白云巖、硅質白云巖夾深灰色薄層頁巖。

綜上可見，“銅廠式”沉積-成巖型礦(化)體具有在淺色含硅質白云巖中聚集的優(yōu)勢性。

3.4 控礦構造

熱液脈型礦體主要賦存于F1、F2主斷層及旁側裂隙帶中，穿切于因民組、落雪組和鵝頭廠組等地層中，穿層性顯著，礦體受不同級別、不同型式的裂隙系統(tǒng)控制。主干斷層控礦型式主要集中于大尖山—新莊、小馬山礦段，礦(化)體主要賦存于NE/NWW和SN向主干斷層帶中，可形成獨立的厚大富礦體，局部地段銅的品位達0.76%。節(jié)理裂隙系統(tǒng)控礦型式則規(guī)模相對小，既可密集成帶出現(xiàn)，亦會形成單一細脈—網脈狀礦體疊加于早期沉積-成巖型銅礦體之上，形成沉積成巖型+熱液脈型富化礦體。結合圖6可見，礦區(qū)w(Cu)≥0.4%的高品位塊段在17～16線間呈三條近平行的NE向條帶延伸，推測該地段發(fā)育斷續(xù)狀延伸的陡傾角細脈型富礦化帶，是銅廠礦段“貧中找富”的關鍵帶。

圖4 落雪組一段厚度DTM模型與礦化關系圖

圖5 落雪組二段厚度DTM模型與礦化關系圖

4 成礦模式

銅廠礦區(qū)的沉積-成巖型礦體與熱液脈狀礦體在產出空間上既可獨立出現(xiàn)，又具有相互疊加的特征，在不同地段形成不同的礦化類型區(qū)。在時間序列上，沉積-層巖型礦體貫穿于盆地擴張充填和成巖期，順層產出，成礦物質來源與含礦圍巖一致，沉積環(huán)境及沉積相對成礦有著關鍵的控制作用。熱液脈狀礦體則形成于造山期，受構造控制作用顯著，其成礦物質來源與深源供給有關，而地層巖性的“隔-儲”對成礦也有著顯著影響。結合易門銅礦帶在晉寧—澄江造山期普遍發(fā)育穿層性輝綠巖脈的地質事實，亦反映出在熱液脈狀銅礦成礦期內，區(qū)內發(fā)育較為廣泛的幔源巖漿-流體活動。

綜上可得出銅廠銅礦床總體為沉積成巖+深源熱液疊加的成礦模式，見圖7。

圖6 斷層三維空間模型與礦化關系圖

圖7 銅廠礦床成礦模式圖

5 成礦預測

根據銅廠銅礦床成礦地質條件、礦床地質特征及成礦規(guī)律，認為應該在礦區(qū)及其外圍三個方向開展進一步的找礦勘查工作(表2)：

Ⅰ號靶區(qū)位于礦區(qū)20線以北的新莊一帶，是探尋“大尖山式”熱液脈狀礦的有利地段，預測銅資源量約3.5萬噸。

Ⅱ號靶區(qū)位于20～15線西北側銅廠礦區(qū)的西側，總體呈NE—SW長條狀展布(圖1)，屬銅廠礦床中深部預測區(qū)，是“銅廠式”沉積-成礦型層控礦的主攻地段，見礦深度達750～850 m，預測銅金屬量達25萬噸。

Ⅲ號找礦靶區(qū)位于礦區(qū)南部小馬山一帶，顯示出顯著的Cu、Pb、Zn、Ag、As異常，預估“大尖山式”熱液脈狀銅礦資源約2萬噸。

表2 找礦靶區(qū)特征統(tǒng)計

6 結論

本次工作在總結易門銅礦帶成礦地質背景和東、西帶成礦特征的基礎上，重點查明銅廠礦區(qū)礦化類型、成礦規(guī)律，結合礦床三維地質模型，厘定礦化強度在空間上的變化規(guī)律，并據此構建銅廠礦床成礦模式和礦床分布模型，并圈定3個找礦靶區(qū)。

1)根據成礦作用特征、礦體地質特征及礦石組構特征等，將銅廠礦床礦化類型劃分為“銅廠式”沉積-成巖型和“大尖山式”熱液脈型兩類。

2)沉積-成巖型礦體嚴格受地層巖性控制，落雪組二段為主要的賦礦層位，地層厚度在17線、19線附近的地層厚度較薄，17線以北與19線以南地層厚度開始逐漸增加，與銅廠礦區(qū)“兩凹夾一隆”的巖相古地理特征吻合；熱液脈狀礦體主要受控于斷裂構造及裂隙帶，礦化穿層性顯著。

3)根據銅廠礦區(qū)礦化類型及疊置關系的不同，將礦區(qū)劃分為沉積-成巖型銅礦為主的礦化組合類型區(qū)、熱液脈狀銅礦為主的礦化組合類型區(qū)、沉積-成巖型銅礦與熱液脈狀銅礦顯著疊加的礦化組合類型區(qū)，并厘定了礦區(qū)沉積成巖+深源熱液的綜合成礦模式。

4)根據礦化類型的時空分布規(guī)律，有針對性地提出在北部潮坪洼地順層找沉積成巖型礦體和或沿構造帶找熱液脈狀礦體的找礦新思路，并圈定3個找礦靶區(qū)，為礦區(qū)“貧中找富”指明方向。