四川拉拉銅礦構(gòu)造變形與成礦的關(guān)系

唐慧 ，劉順 ，錢永超 ，吳錦 ，譚洪旗 ，朱志敏

（1.成都理工大學(xué)，四川 成都 610059；2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所，四川 成都 610041；3.涼山礦業(yè)股份有限公司，四川 會(huì)理 615100）

四川拉拉礦田主要以4 個(gè)銅礦床為主，即落凼、老羊汗灘、石龍和紅泥坡[1-2]，其中，以落凼礦區(qū)規(guī)模最大，并普遍被稱作“拉拉銅礦”。拉拉銅礦開采歷史悠久，據(jù)記載，最早在明洪武年間（公元1368～1398 年）就投入開采。前人對(duì)拉拉銅礦的研究主要集中在礦床成因及相關(guān)的地球物理和地球化學(xué)特征等方面，而對(duì)構(gòu)造與成礦之間的關(guān)系方面研究卻相對(duì)較少。

前人在拉拉銅礦成礦特征的研究上，根據(jù)不同切入點(diǎn)，提出不同的構(gòu)造控礦認(rèn)識(shí)。劉肇昌[3]認(rèn)為拉拉礦床是會(huì)理-東川拗拉槽在火山地塹階段形成的由次級(jí)地塹盆地控制礦田的海相火山巖型銅礦床。周家云等[4-5]在礦區(qū)構(gòu)造背景、構(gòu)造特征及構(gòu)造控礦特征等研究的基礎(chǔ)上，將拉拉銅礦與礦化作用相關(guān)的大地構(gòu)造演化分為三個(gè)階段，即，最早的東西向張性斷裂構(gòu)造為成礦前構(gòu)造，第二階段東西向疊瓦式?jīng)_斷層-褶皺構(gòu)造體系為成礦期構(gòu)造，第三階段南北向褶皺為成礦期后構(gòu)造。曾敏等[6]以層狀礦體與構(gòu)造之間的關(guān)系為基礎(chǔ)，分析構(gòu)造與礦體之間的關(guān)系，結(jié)合顯微構(gòu)造特征，推測(cè)成礦構(gòu)造環(huán)境特征，認(rèn)為該區(qū)經(jīng)歷了多期變形事件，最早是大陸裂谷時(shí)期形成原始沉積地層和與層平行的片理，之后受EW 向的水平擠壓，打開了與層平行的片理，促使流體進(jìn)入，形成順層礦脈，然后受EW 向的拉伸，形成了SN 向的硫化物礦脈，最后經(jīng)歷了晚期的成礦后SN 向擠壓，并以EW 向的褶皺、逆斷層等為特征。此外，張達(dá)兵等[7]利用DIMINE 三維礦業(yè)軟件，結(jié)合地質(zhì)資料，進(jìn)一步劃分?jǐn)鄬悠诖?，完善斷層跡線，最終建立較為完善的斷層三維可視化模型，認(rèn)為除F1外都屬于成礦后斷層，這些成礦后斷層切斷了F1斷層并對(duì)礦體起到破壞作用，F(xiàn)1斷層北部更完整且具有更大的找礦前景。區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育復(fù)雜，對(duì)成礦具有重要影響意義，但在實(shí)際的勘查及采礦實(shí)踐中，難以把握其規(guī)律變化，嚴(yán)重影響深部和外圍找礦及井下采礦。

本文在前人研究基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景、礦區(qū)構(gòu)造特征和野外地質(zhì)調(diào)查，分析礦區(qū)構(gòu)造的幾何及運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，推斷區(qū)內(nèi)構(gòu)造期次，總結(jié)構(gòu)造與成礦之間的關(guān)系及規(guī)律，從而解釋礦區(qū)構(gòu)造對(duì)礦體的控制作用，同時(shí)，也為整個(gè)康滇銅礦帶構(gòu)造與礦化之間的關(guān)系提供參考。

1 地質(zhì)背景

拉拉銅礦區(qū)大地構(gòu)造位置屬于揚(yáng)子克拉通西南緣的康滇南北構(gòu)造帶中段（圖1），產(chǎn)出于東西走向的金沙江褶斷裂帶與南北向構(gòu)造帶的交接復(fù)合處的河口復(fù)式背斜部位，是我國(guó)西南地區(qū)著名的銅鐵多金屬成礦帶[8-9]。該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造交錯(cuò)，地層復(fù)雜，區(qū)域巖漿活動(dòng)頻繁，具有多期次、多旋回的特點(diǎn)，為礦產(chǎn)資源的形成和進(jìn)一步富集提供充足的地質(zhì)條件。

圖1 康滇地區(qū)構(gòu)造簡(jiǎn)圖（據(jù)文獻(xiàn)9）Fig.1 Structural diagram of Kangdian area（Modified from reference 9）

康滇地區(qū)早、中元古界地層經(jīng)晉寧運(yùn)動(dòng)成為變質(zhì)基底褶皺。晉寧運(yùn)動(dòng)中晚期伴隨基性、超基性巖侵入與EW 向褶皺一致的深斷裂。晉寧運(yùn)動(dòng)之后則主要形成一些SN 向的褶皺及深大斷裂，兩者疊加干涉形成本區(qū)雙層結(jié)構(gòu)的構(gòu)造格局[9]。區(qū)內(nèi)礦床受多期構(gòu)造及巖漿期次影響和控制，主要期次有晉寧期、澄江期、華力西期及印支期。其中，拉拉礦床主要受早元古代火山活動(dòng)及后期構(gòu)造-變質(zhì)及熱液作用控制成礦[8]。

礦區(qū)出露地層以古元古代河口群、會(huì)理群通安組、上三疊統(tǒng)白果灣組和第四系為主。河口群為一套變質(zhì)沉積-火山巖，底部可見輝長(zhǎng)巖侵入，其上為通安組，出露于礦區(qū)西側(cè)。礦區(qū)南東部主要出露三疊統(tǒng)白果灣組，并受南北向斷裂控制，與河口群地層呈不整合接觸。其中，拉拉銅礦的銅礦體主要賦存于河口群落凼組，并以落凼組上部地層最為富集，以交替的黑云母片巖和鈉長(zhǎng)變粒巖為主，其次為石英巖。

礦區(qū)構(gòu)造以一系列東西向?yàn)橹?、南北向次之的?fù)式背斜、復(fù)式向斜和斷層為主（圖2）。礦區(qū)位于軸向近EW 向的河口復(fù)式背斜南翼的次一級(jí)軸向近NNE 向的雙獅拜象背斜。EW 向的F1斷層組成礦區(qū)的南部邊界，SN 向的F29、F13斷層控制了F1斷層的展布，分別構(gòu)成了礦區(qū)的東西邊界[4]。其間包括一系列近SN 向或NNE 向的次級(jí)小型逆斷層。礦區(qū)斷層總體上可分為三組，分別為EW 向、NNE 向、NW 向，其中EW 向的主斷層F1形成時(shí)間最早，其早期表現(xiàn)為壓扭性；其次為NNE 向斷層，如F29和F13，控制切斷了早期斷層，表現(xiàn)為張性；最后形成NW 向次級(jí)斷層。雙獅拜象背斜南部發(fā)育次一級(jí)褶皺，即落凼復(fù)式背斜，其軸向基本與雙獅拜象背斜一致，從西到東依次有落凼背斜、老羊汗灘溝向斜、落東背斜、小廠向斜、寨子箐背斜等。F1斷層南部依次發(fā)育有紅泥坡向斜、新老廠背斜、石龍向斜。

圖2 拉拉銅礦礦區(qū)構(gòu)造簡(jiǎn)圖（據(jù)文獻(xiàn)4）Fig.2 Geological sketch map of Lala copper mine（Modified from reference 4）

拉拉銅礦床主要賦存于河口群落凼組，礦床由32 個(gè)礦體組成，其中1～5 號(hào)礦體規(guī)模最大，占全礦區(qū)總儲(chǔ)量的97%。礦體一般呈層狀、透鏡狀。通常以疊瓦狀形態(tài)產(chǎn)出，膨脹現(xiàn)象明顯，也伴有分支復(fù)合、尖滅再現(xiàn)的現(xiàn)象。礦體產(chǎn)出嚴(yán)格受地層和巖性控制，產(chǎn)狀與圍巖基本一致。礦體通常賦存于二云母石英片巖、石榴石黑云母片巖、石榴石二云母片巖、白云石英鈉長(zhǎng)石片巖和磁鐵石英鈉長(zhǎng)巖。礦石中金屬礦物主要有黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦、輝鉬礦等。礦石組構(gòu)以半自形-他形結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)及包含結(jié)構(gòu)為主，構(gòu)造主要為條帶狀、角礫狀、塊狀、浸染狀及脈狀構(gòu)造。蝕變類型主要為黑云母化、硅化、碳酸鹽化、鈉長(zhǎng)石化、螢石化及綠泥石化等[2,10]。

2 礦區(qū)構(gòu)造分期

2.1 礦區(qū)構(gòu)造分期原則

本次研究以落凼礦區(qū)為重點(diǎn)，進(jìn)行野外調(diào)查及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。該礦區(qū)位于雙獅拜象背斜的西翼。其南部為F1主斷層，老羊汗灘溝向斜和斷層F13分別位于其東西兩側(cè)。

本次野外構(gòu)造數(shù)據(jù)來(lái)自于拉拉銅礦床落凼采場(chǎng)1938、2054 平臺(tái)東南方向往西約450 m，以及小露天東南角往南西方向約250 m。在此范圍內(nèi)觀察到的礦區(qū)構(gòu)造包括斷層、節(jié)理、面理、劈理、劈理帶及透鏡體等，共計(jì)52 組代表性構(gòu)造特征數(shù)據(jù)。在對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，可將各組的巖石學(xué)特征、構(gòu)造特征、分布特征及產(chǎn)狀應(yīng)力特征等作為依據(jù)進(jìn)行分期。具體可根據(jù)以下原則分期：①定向面理構(gòu)造。產(chǎn)狀為36°∠74°，見于河口群落凼組的灰色變鈉長(zhǎng)斑巖體系中?？捎谄浔砻嬉娊谄叫械木€狀定向面理構(gòu)造，具有透入性，銅礦物在其中主要呈浸染狀分布。近北傾的韌性面理及含鐵透鏡體定向構(gòu)造指示了受到擠壓、剪切變形的特征（圖3）。②碎粒帶、斷層泥。其出現(xiàn)指示其主要于第四紀(jì)形成，與之相關(guān)的構(gòu)造是最新的構(gòu)造（圖4b）。③順層裂隙中發(fā)育石英脈。常呈透鏡體狀及雁列狀，多鏡鐵礦化（圖4c），順層張性雁列型石英脈及脆韌性劈理，見于河口群落凼組灰色厚層鈉長(zhǎng)變粒巖體系中，巖層產(chǎn)狀為212°∠29°。變粒巖中石英脈呈現(xiàn)順層S 型張性雁列狀，其形成是在早期剪切滑動(dòng)派生的張應(yīng)力形成早期張節(jié)理，在遞進(jìn)變形中先形成的張節(jié)理受力發(fā)生旋轉(zhuǎn)，而與后形成的張節(jié)理方向不一致而形成S 型雁列張節(jié)理，其上還可見順層連續(xù)的一系列脆韌性劈理。兩者皆為順層分布，且都呈現(xiàn)正S 型分布，推斷其為同期構(gòu)造。主要為韌性剪切帶順層運(yùn)動(dòng)流動(dòng)控制形成石英脈，再加上熱液變質(zhì)作用伴有鏡鐵礦化。④充填脈與無(wú)脈的斷層或節(jié)理。根據(jù)節(jié)理里脈的類型可判斷其形成相對(duì)順序，如石英脈始終比方解石脈形成時(shí)間早，因?yàn)槭⒚}是高溫流體所形成，而方解石脈主要是較低溫度下含鈣流體流經(jīng)巖體裂隙過(guò)飽和析出而形成。此外，節(jié)理面有脈充填的形成時(shí)間比無(wú)脈的形成時(shí)間要早，巖體在力的作用下形成一系列節(jié)理，先形成的節(jié)理裂隙可能會(huì)被后來(lái)的過(guò)飽和流體物質(zhì)充填而形成脈，而觀察到的無(wú)脈的節(jié)理裂隙還沒來(lái)得及被流體充填，所以其形成時(shí)間相對(duì)較晚。⑤不同性狀的斷層。區(qū)內(nèi)斷層發(fā)育，可見正斷層、逆斷層及弧形斷層。礦區(qū)內(nèi)弧形斷層及F2斷層延伸較遠(yuǎn)。次級(jí)斷層的斷層面較平直，延伸較小。此外，還可根據(jù)斷層產(chǎn)狀、透鏡體的分布、脈的充填、擦痕及階步等來(lái)進(jìn)行綜合分期。如圖4d，該斷層面較平直，面上的擦痕朝SSW 方向，具有左旋的特征，無(wú)充填脈?？沙醪脚袛嗥渲饕獮楹笃阱e(cuò)礦構(gòu)造。⑥具有切割關(guān)系的構(gòu)造。礦區(qū)內(nèi)部分?jǐn)鄬踊蚬?jié)理存在相互切割關(guān)系，這種切割關(guān)系總是指示著被切割的斷層或節(jié)理的形成時(shí)間早于切割的斷層或節(jié)理。如圖4e，Ⅰ斷層產(chǎn)狀為210°∠70°，Ⅱ斷層產(chǎn)狀為68°∠61°，Ⅱ被Ⅰ切斷，則Ⅱ的形成時(shí)間要早于Ⅰ。

圖3 浸染狀黃銅礦、定向面理構(gòu)造Fig.3 Disseminated chalcopyrite and directional foliation structure

圖4 落凼采場(chǎng)1938 平臺(tái)地質(zhì)剖面及典型構(gòu)造現(xiàn)象Fig.4 Geological profile and typical structural phenomena of the 1938 platform in Luodang stope

總之，礦區(qū)普遍發(fā)育的韌、脆性構(gòu)造中，韌性構(gòu)造形成時(shí)間早于脆性構(gòu)造形成時(shí)間。礦區(qū)內(nèi)的韌性構(gòu)造包括定向面理構(gòu)造、韌性破劈理、韌性剪切斷層帶等。如定向面理構(gòu)造為區(qū)內(nèi)最早形成，它屬于透入性構(gòu)造，區(qū)內(nèi)數(shù)量眾多的劈理屬脆-韌性構(gòu)造，而節(jié)理指示脆性構(gòu)造，其形成時(shí)間相對(duì)較晚。充填脈的構(gòu)造早于未充填脈的構(gòu)造，不同脈也有先后關(guān)系。性狀復(fù)雜的斷層早于簡(jiǎn)單的斷層，老的構(gòu)造切割新的構(gòu)造等。

2.2 礦區(qū)構(gòu)造分期

根據(jù)礦區(qū)構(gòu)造發(fā)育特征（圖4）及分期原則，可將區(qū)內(nèi)構(gòu)造分為六個(gè)構(gòu)造系（表1、圖5），六個(gè)構(gòu)造系對(duì)應(yīng)了六期構(gòu)造。

圖5 研究區(qū)六個(gè)構(gòu)造系及應(yīng)力場(chǎng)Fig.5 Six structural systems and stress fields in the study area

表1 六期構(gòu)造的產(chǎn)狀、性質(zhì)及受力特征Table 1 Occurrence,properties and force characteristics of the six-phase structure

一期，河口群落凼組變鈉長(zhǎng)斑巖中的定向面理構(gòu)造。定向面理產(chǎn)狀范圍為36～58°∠52～74°，最大主應(yīng)力σ1方向?yàn)镹E-SW 向，表明其主要受NE-SW 向擠壓應(yīng)力作用。其主要形成過(guò)程是：基性巖漿活動(dòng)形成河口群火山巖，后經(jīng)富含鈉長(zhǎng)石的熱液交代，形成變鈉長(zhǎng)斑巖，然后在定向壓應(yīng)力及剪切應(yīng)力下形成。表現(xiàn)為片狀及板柱狀礦物垂直于NE-SW 向壓應(yīng)力作用下，沿拉伸方向平行分布，形成一些定向面理、片理構(gòu)造。此為礦區(qū)內(nèi)最早的韌性變形。該擠壓兼剪切定向面理有利于黃銅礦在巖體中富集并呈浸染狀分布。②第二期，順層韌性滑動(dòng)構(gòu)造。近S-N 向拉張應(yīng)力形成順層韌性滑動(dòng)及拉張裂隙，石英脈充填其中順層發(fā)育，且石英常呈透鏡體狀及雁列狀分布，伴隨鏡鐵礦化、電氣石化。此類脈順層產(chǎn)出，產(chǎn)狀范圍為72～212°∠19～41°，最小主應(yīng)力σ3方向?yàn)镾-N 向，表明其主要受S-N 拉張應(yīng)力作用。礦脈形成過(guò)程主要是流體在韌性滑動(dòng)的控制下順層運(yùn)動(dòng)，分散的金屬元素被萃取，而后順層富集、沉淀。③第三期，主要發(fā)育平移斷層。大部分充填有石英脈、方解石脈、石英+方解石脈，石英脈中多見含銅礦物。該期構(gòu)造數(shù)據(jù)共計(jì)24 組，其中有15 組平移斷層根據(jù)階步及擦痕的方向可判斷其為左旋平移斷層，部分見幾厘米到幾十厘米的斷層破碎帶。計(jì)算顯示，兩者的最大主應(yīng)力σ1方向都為E-W 向。該期構(gòu)造主要受近EW 向擠壓形成，為較早的脆性構(gòu)造。在熱液循環(huán)作用下流體局部裂隙富集并沉淀脈體及含銅礦物。④第四期，為平移斷層及F2 擠壓斷層。在SN 向擠壓應(yīng)力作用下形成E-W 向F2 斷層及破劈理帶。平移斷層為NW 向的右旋斷層和NE 向的左旋斷層。常在節(jié)理及裂隙中見方解石+赤鐵礦脈，見圖4f。其形成的赤鐵礦指示熱液作用萃取原生鐵礦循環(huán)到此類構(gòu)造中，經(jīng)過(guò)氧化作用最終形成赤鐵礦。⑤第五期，主要發(fā)育逆斷層。斷層面較平直，位移較小。斷層帶寬窄不一，窄至0～2 cm，寬至30～50 cm，斷層帶常見透鏡體發(fā)育。產(chǎn)狀范圍為116～152°∠45～85°，最大主應(yīng)力σ1方向?yàn)镹W-SE 向，顯示該期構(gòu)造為受近NW-SE 向擠壓的逆斷層。⑥第六期，主要發(fā)育S-N 向正斷層。以第四紀(jì)形成的斷層泥、碎粒帶為特征，無(wú)脈充填，附近常見小型次生構(gòu)造及層間褶皺等，見圖4g。最小主應(yīng)力σ3方向?yàn)镋-W 向。

礦區(qū)賦礦圍巖(河口群)的形成年齡在1.7～1.6 Ga 左右[10]，該時(shí)期區(qū)域內(nèi)主要經(jīng)歷小關(guān)河運(yùn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)于東西走向的河口復(fù)式背斜的形成。朱志敏等通過(guò)輝鉬礦Re-Os 年齡得到了拉拉礦床的四個(gè)不同的熱液事件，其中浸染到塊狀黃銅礦-磁鐵礦礦石的輝鉬礦Re-Os 年齡為1306±8 Ma，該時(shí)期代表了主要成礦時(shí)間[11]，熱液作用使巖漿中的銅礦呈浸染狀分布于變鈉長(zhǎng)斑巖中。第一期受擠壓兼韌性剪切的定向面理、片理構(gòu)造的形成及銅鐵礦物的變形對(duì)應(yīng)該時(shí)期；從區(qū)域構(gòu)造角度推斷，第二期順層拉張裂隙反映其形成環(huán)境處于拉張作用下，推斷該期形成于晉寧運(yùn)動(dòng)后至澄江期的拉張運(yùn)動(dòng)中；第三、四、五期屬于后期擠壓環(huán)境形成的脆性斷裂，推測(cè)形成于印支運(yùn)動(dòng)晚期之后，其中，第四期斷層中的方解石+赤鐵礦脈顯示該赤鐵礦化為晚期流體及大氣共同作用的結(jié)果[12]；第六期以正斷層中還未固結(jié)成巖的斷層泥，碎粒帶等顯示其于第四紀(jì)形成。

3 地質(zhì)構(gòu)造對(duì)成礦的控制作用

對(duì)礦體有控制作用的構(gòu)造主要是前四期。第一期擠壓兼韌性剪切的定向面理、片理構(gòu)造，形成于含銅礦物的變鈉長(zhǎng)斑巖中。形成過(guò)程主要是東川運(yùn)動(dòng)影響礦區(qū)的變鈉長(zhǎng)斑巖形成受擠壓兼韌性剪切的定向片理、面理，同時(shí)在含銅豐度較高的基性巖漿的作用下，將銅礦富集，呈浸染狀分布。即，片理化形成的同時(shí)也伴隨礦區(qū)主體銅礦的形成，說(shuō)明成礦作用與片理化之間具有一定的聯(lián)系，且該變鈉長(zhǎng)斑巖也為礦區(qū)的主要開采對(duì)象。第二期為順層韌性滑動(dòng)構(gòu)造，常充填有鏡鐵礦化的順層石英脈，韌性剪切帶順層運(yùn)動(dòng)，流動(dòng)控制熱液萃取銅鐵元素順層富集、沉淀。鏡鐵礦常為變質(zhì)或巖漿作用熱液有關(guān)的產(chǎn)物，常出現(xiàn)在基性-超基性及沉積變質(zhì)巖的裂隙及構(gòu)造帶中，此處剛好對(duì)應(yīng)于礦區(qū)變鈉長(zhǎng)斑巖的順層裂隙中見得。第三期是脆性的平移斷層，熱液循環(huán)萃取含礦物質(zhì)，局部富集、沉淀形成含銅礦物。第四期形成的斷層中常見方解石+赤鐵礦脈，主要為構(gòu)造形成的裂隙聯(lián)通原生鐵礦，在熱液的作用下，后經(jīng)氧化作用最終形成赤鐵礦?？偟膩?lái)說(shuō)，前兩期的韌性剪切帶對(duì)礦產(chǎn)的富集起到最主要的作用。

4 結(jié)論

（1）根據(jù)統(tǒng)計(jì)、整理及應(yīng)力場(chǎng)分析，礦區(qū)構(gòu)造可分為六期。第一期為受近NE-SW 向擠壓形成的河口群落凼組變鈉長(zhǎng)斑巖中的定向面理構(gòu)造；第二期為受近S-N 向拉張環(huán)境下形成的順層韌性滑動(dòng)構(gòu)造；第三期為受近E-W 向擠壓的平移斷層；第四期為受近S-N 向擠壓的平移斷層及F2 擠壓斷層；第五期為受近NW-SE 向擠壓的逆斷層；第六期為受近E-W 向拉張的正斷層。

（2）對(duì)礦體有控制作用的構(gòu)造主要是前四期。一、二期的韌性剪切帶對(duì)礦產(chǎn)的富集起到最主要的作用。三、四期的脆性構(gòu)造，在后期熱液作用下，對(duì)礦產(chǎn)的局部富集起到一定作用。在研究定向面理、片理對(duì)礦產(chǎn)的富集程度時(shí)，主要從構(gòu)造角度出發(fā)，缺乏地球物理化學(xué)證據(jù)，在后期的研究中，還需進(jìn)一步找到相關(guān)證據(jù)說(shuō)明其對(duì)礦產(chǎn)富集程度的影響。