滇西北紅牛—紅山銅礦床構(gòu)造特征與成礦關(guān)系研究

陶興雄，羅發(fā)成，趙成峰，沙志軍，廖興國

(云南黃金礦業(yè)集團股份有限公司，昆明 650299)

0 引言

紅?！t山銅礦位于揚子地臺西緣義敦島弧南段格咱弧，為典型斑巖-矽卡巖型鐵銅多金屬礦床，礦床規(guī)模達大型。研究區(qū)內(nèi)歷經(jīng)俯沖造山、碰撞造山、造山后伸展作用等構(gòu)造地質(zhì)作用，并伴隨有重要的花崗巖事件，形成印支期和燕山晚期兩次重要的斑巖-矽卡巖型銅多金屬礦床成礦事件[1-8]。

紅?！t山礦區(qū)出露印支期和燕山晚期兩期花崗巖，但其成礦主要是與燕山晚期花崗巖有關(guān)，在巖體內(nèi)部、圍巖“鈣硅面”及節(jié)理裂隙構(gòu)造中形成具有工業(yè)價值的斑巖-矽卡巖型鐵銅多金屬礦體[9-21]。以往對紅?！t山礦區(qū)構(gòu)造研究深度不夠，從20世紀90年代至今一直認為礦區(qū)構(gòu)造簡單，屬于紅山復(fù)背斜西翼的單斜構(gòu)造，缺少對區(qū)內(nèi)構(gòu)造與成礦的系統(tǒng)性認識。為此，本文基于對礦區(qū)開展構(gòu)造專項填圖，充分利用勘查及生產(chǎn)中第一手地質(zhì)資料，系統(tǒng)開展綜合分析研究，搭建紅?！t山礦區(qū)構(gòu)造格架和描述礦區(qū)構(gòu)造特征，以期能夠?qū)ΦV區(qū)構(gòu)造與成礦關(guān)系的認識有所幫助，為后續(xù)勘查工作提供參考。

1 區(qū)域成礦背景

紅?！t山銅礦區(qū)地處揚子西緣多島-弧-盆系義敦島弧帶南段之格咱壓性弧(圖1a)，屬于德格—鄉(xiāng)城銅鉛鋅銀多金屬成礦帶。據(jù)前人研究[22-25]，義敦島弧可劃分為北段張性昌臺弧和南段壓性格咱弧，義敦島弧于印支期、燕山期及喜馬拉雅期，先后發(fā)生俯沖造山作用(206 Ma—237 Ma)、碰撞造山作用(138 Ma—206 Ma)、造山后伸展作用(73 Ma—138 Ma)、陸內(nèi)匯聚造山作用(65 Ma—15 Ma)等構(gòu)造運動。俯沖前期坳陷處發(fā)育碎屑巖建造、碳酸鹽巖建造，在格咱弧形成曲嘎寺組、圖姆溝組、喇嘛埡組等地層；同時形成主要呈NW向展布的褶皺及斷裂構(gòu)造構(gòu)架，伴隨發(fā)生4個重要的花崗巖漿活動事件(依次形成弧花崗巖、同碰撞花崗巖、A型花崗巖、堿性花崗巖)，形成相應(yīng)的侵入巖及火山巖建造，其中俯沖造山與造山后伸展作用為主要的巖漿巖爆發(fā)期(圖1b)，與成礦關(guān)系最為密切，形成兩大成礦系統(tǒng)即俯沖造山成礦系統(tǒng)和碰撞造山成礦系統(tǒng)，主要形成VMS型礦床(昌臺弧)、斑巖型-矽卡巖型礦床(格咱弧)。

圖1 紅?！t山銅礦區(qū)大地構(gòu)造位置(a)及區(qū)域地質(zhì)圖(b)(據(jù)文獻[26], 修編)Fig.1 Geotectonic location map (a) and regional geological map (b) of Hongniu-Hongshan Cu deposit

2 礦區(qū)地質(zhì)概述

紅?！t山礦區(qū)出露地層整體呈NW向展布(圖2)，以NW向的紅山斷裂為界，東側(cè)為圖姆溝組(T3t)，西側(cè)為曲嘎寺組(T3q)。圖姆溝組主要出露二段(T3t2)及一段(T3t1)，巖性為碎屑巖、火山巖。曲嘎寺組(T3q)主要出露三段(T3q3)、二段二亞段(T3q2-2)及二段一亞段(T3q2-1)，主要巖性為碎屑巖、碳酸鹽巖。礦區(qū)巖漿巖發(fā)育，出露有印支期和燕山晚期花崗巖[8]。印支期花崗巖主要為閃長玢巖、石英閃長玢巖；燕山晚期花崗巖主要為花崗斑巖、石英二長斑巖[27]，其為礦區(qū)的成礦提供了物質(zhì)來源[12,14,19,21]。礦區(qū)構(gòu)造發(fā)育且較為復(fù)雜，主要發(fā)育有沉積構(gòu)造、侵入構(gòu)造、褶皺構(gòu)造及斷裂構(gòu)造等4種構(gòu)造系統(tǒng)。褶皺及斷裂構(gòu)造系統(tǒng)主要呈NW向展布，次為NE向展布。礦區(qū)變質(zhì)作用發(fā)育，靠近巖體部位主要發(fā)生接觸熱變質(zhì)，形成大范圍的角巖化、大理巖化、硅化及矽卡巖化等圍巖蝕變，伴隨形成黃鐵礦化、磁鐵礦化、輝鉬礦化、磁黃鐵礦化、黃銅礦化等礦化蝕變，蝕變具有分帶性。礦體主要產(chǎn)于大理巖與角巖的巖性結(jié)構(gòu)面部位，整體傾向南西，傾角較陡，局部近直立，出現(xiàn)反傾現(xiàn)象。礦石類型主要有矽卡巖型鐵銅礦、斑巖型銅鉬礦、角巖型銅礦、大理巖型銅礦等；礦石組構(gòu)主要有它形粒狀變晶結(jié)構(gòu)、纖柱狀變晶結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)，致密塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造及脈狀構(gòu)造；金屬礦物主要有黃銅礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦，次為輝銅礦、輝鉬礦、藍銅礦、孔雀石、方鉛礦、閃鋅礦，偶見赤銅礦；非金屬礦物主要有石英、長石、透輝石、石榴子石、透閃石、硅灰石；次為綠簾石、綠泥石、方解石等。

圖2 紅?！t山銅礦床地質(zhì)及構(gòu)造綱要圖Fig.2 The geological and structural outline map of the Cu deposit

3 礦區(qū)構(gòu)造特征

紅牛—紅山礦區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，礦區(qū)構(gòu)造格架為沉積構(gòu)造、侵入構(gòu)造、褶皺構(gòu)造及斷裂構(gòu)造等構(gòu)造系統(tǒng)疊加復(fù)合而成。

3.1 侵入構(gòu)造特征

礦區(qū)侵入巖發(fā)育，主要為印支期俯沖造山弧花崗巖及燕山晚期造山后伸展作用花崗巖，主要沿北西向紅山斷裂及次級斷裂整體由西往東上侵，主要為隱伏巖體，深部鉆孔未揭穿巖體，巖體整體產(chǎn)狀不清；地表沿斷裂形成巖枝、巖脈，局部形成巖墻。侵入體構(gòu)造主要有捕虜體構(gòu)造及原生裂隙構(gòu)造。捕虜體構(gòu)造主要見于深部燕山晚期花崗巖中，捕虜體為印支期花崗巖，局部為煌斑巖。原生裂隙構(gòu)造不是很發(fā)育，呈細脈狀、網(wǎng)脈狀，多充填石英細脈。侵入接觸構(gòu)造主要呈不規(guī)則港灣狀產(chǎn)出，地表局部見印支期花崗巖與圍巖層面近平行接觸產(chǎn)出，接觸帶未見捕虜體構(gòu)造。

3.2 沉積構(gòu)造特征

礦區(qū)沉積構(gòu)造主要為層理構(gòu)造及巖性結(jié)構(gòu)面構(gòu)造。層理構(gòu)造主要見條帶狀構(gòu)造、透鏡狀構(gòu)造等。條帶狀構(gòu)造多發(fā)育于碳酸鹽巖與碎屑巖接觸帶附近，靠碳酸鹽巖一側(cè)多形成大理巖夾角巖條帶，角巖條帶較窄，一般僅1～3 cm。中間過渡帶多形成透輝石(石榴石)角巖與黑云母長英質(zhì)角巖條帶，透輝石(石榴石)角巖條帶顏色較淺，多為灰白、灰綠或棕紅色；黑云母長英質(zhì)角巖條帶顏色較深，多為紫紅色，條帶寬均多在5～20 cm，靠近碎屑巖一側(cè)，黑云母長英質(zhì)角巖條帶變寬，最終過渡為黑云母長英質(zhì)角巖，在黑云母角巖中條帶狀構(gòu)造遞變?yōu)閷訝顦?gòu)造。透鏡狀構(gòu)造在礦區(qū)最為發(fā)育，在曲嘎寺組中均有發(fā)育，透鏡大者可達幾公里，小的近幾厘米，碎屑巖或碳酸鹽巖透鏡均存在，以碳酸鹽巖透鏡體較為多見，局部透鏡體較小部位形成角礫狀構(gòu)造、礫狀構(gòu)造。巖性結(jié)構(gòu)面構(gòu)造主要形成于碳酸鹽巖與碎屑巖的巖性結(jié)構(gòu)面，即“鈣硅面”，受后期構(gòu)造及接觸交代作用的影響，巖性結(jié)構(gòu)面形態(tài)多不規(guī)則，呈港灣狀或鋸齒狀，其走向、傾向延伸受巖性控制，不同地段差別較大。

3.3 褶皺構(gòu)造特征

礦區(qū)褶皺構(gòu)造具有多期次褶皺疊加特征，具有縱彎褶皺、橫彎褶皺及剪切褶皺等多種褶皺，以縱彎褶皺作用為主，剪切褶皺作用為輔，橫彎褶皺作用僅在紅山斷裂西側(cè)曲嘎寺組深部隱伏燕山晚期花崗巖上侵部分比較明顯，向西橫彎褶皺作用逐步減弱；主要形成北西向斜歪水平褶皺、斜歪傾伏褶皺，次形成北東向?qū)娱g規(guī)模較小的斜歪傾伏褶皺。NW向褶皺(見圖2)，從東部→西部依次為：哲東諾向斜、紅牛向斜、紅山背斜、夏隆瓦向斜(表1)。通過地表填圖、從屬小褶皺解析及深部鉆孔揭露，紅牛向斜特征比較明顯(圖3)，為礦區(qū)最重要的褶皺構(gòu)造。

表1 紅?！t山銅礦床主要褶皺構(gòu)造特征Table 1 Characteristics of folds in the Cu deposit

圖3 紅牛向斜聯(lián)合勘探線剖面圖Fig.3 Section of integrated exploration lines

3.4 斷裂構(gòu)造特征

礦區(qū)斷裂構(gòu)造主要有斷層及節(jié)理裂隙。斷層主要呈NW-NNW向展布，次呈NE-NEE向展布，其它方向斷層規(guī)模較小，僅在局部發(fā)育；斷層受多期區(qū)域構(gòu)造運動的影響，具有多期次活動特征，表現(xiàn)出壓扭性逆斷層及層間破碎帶→張扭性正斷層→壓扭性逆斷層及層間破碎帶→平移斷層相疊加的特征。而現(xiàn)階段野外觀察主要見成礦后壓扭性和平移斷層的特征，擦痕階步、構(gòu)造巖、構(gòu)造三角面、斷層崖、串珠狀水塘、負地貌、面理化帶等構(gòu)造標志明顯。通過野外地質(zhì)測量，NE-NEE向主要為平移斷層，主要發(fā)育F1、F2斷層；NW-NWW向斷層與區(qū)域紅山斷裂及夏隆瓦斷裂近平行或斜交，主要有F3—F10等8條斷層。斷層特征，如表2所述。節(jié)理裂隙構(gòu)造受褶皺、斷層作用及巖漿上侵作用等因素影響，張剪節(jié)理及裂隙極為發(fā)育，構(gòu)成復(fù)雜的節(jié)理裂隙系統(tǒng)，整體顯示網(wǎng)狀分布的特征；不同地段發(fā)育程度不一，主要發(fā)育NNW向、NNE向、NWW向及NEE向剪節(jié)理及NE向、NW向張節(jié)理，傾角變化較大，陡傾斜、緩傾斜節(jié)理裂隙均有發(fā)育。

表2 紅?！t山銅礦床主要斷層特征Table 2 Characteristics of major faults in the Cu deposit

4 構(gòu)造與成礦的關(guān)系

4.1 構(gòu)造與成礦關(guān)系

(1)侵入構(gòu)造與成礦

侵入構(gòu)造為礦區(qū)成礦前及成礦期構(gòu)造。礦區(qū)成礦前印支期花崗巖侵入構(gòu)造有一定的導(dǎo)礦作用，在侵入接觸構(gòu)造附近具有退色蝕變及弱褐鐵礦化。成礦期燕山晚期花崗巖侵入構(gòu)造為礦區(qū)賦礦構(gòu)造之一，圍巖為碳酸鹽巖或是含鈣質(zhì)碎屑巖，侵入接觸構(gòu)造形成矽卡巖型鐵銅礦；圍巖為角巖或是石英閃長玢巖的，侵入接觸構(gòu)造及捕虜體構(gòu)造主要形成斑巖型銅鉬礦。

(2)沉積構(gòu)造與成礦

沉積構(gòu)造為礦區(qū)最重要的成礦前賦礦構(gòu)造，礦區(qū)礦體主要產(chǎn)于大理巖與角巖巖性結(jié)構(gòu)面處，主要形成矽卡巖型礦體，呈似層狀、脈狀產(chǎn)出；礦體連續(xù)性、穩(wěn)定性均較好，品位較富，但厚度一般比較薄且變化較大。其中，條帶狀構(gòu)造主要控制了礦區(qū)條帶狀角巖型礦體，呈似層狀、脈狀產(chǎn)出，礦體連續(xù)性、穩(wěn)定性較好，礦體品位及厚度與條帶狀構(gòu)造中透輝石或石榴子長英質(zhì)角巖條帶的發(fā)育程度密切相關(guān)，一般透輝石(石榴子石)長英質(zhì)角巖條帶發(fā)育地段礦石厚度較大，品位相對較富，但礦石整體品位較低，厚度變化較大，局部地段形成厚大礦體。透鏡狀構(gòu)造是礦區(qū)主要呈透鏡狀產(chǎn)出礦體的最主要控制因素，角巖夾大理巖透鏡體部位；大理巖透鏡體規(guī)模較小的，多全部交代蝕變?yōu)橹旅軌K狀銅礦石；大理巖透鏡規(guī)模稍大而未能全部交代蝕變地段，多可看到殘留的大理巖，礦石品位均很富，一般銅可達20%及以上；大理巖透鏡體規(guī)模較大的，其成礦與巖性結(jié)構(gòu)面構(gòu)造控礦一致；大理巖夾角巖透鏡體部位，角巖透鏡體多蝕變?yōu)橥篙x石(石榴子石)長英質(zhì)角巖而形成角巖型礦體，巖性結(jié)構(gòu)面多形成矽卡巖型礦體，透鏡體大小決定著礦體規(guī)模。

(3)褶皺構(gòu)造與成礦

礦區(qū)與成礦關(guān)系最為密切的褶皺為紅牛向斜，紅山背斜局部發(fā)現(xiàn)較為零星的小礦體，但工作程度很低，其它褶皺構(gòu)造僅開展地表地質(zhì)測量工作，未發(fā)現(xiàn)明顯的礦體。紅牛—紅山銅礦床均產(chǎn)于紅牛向斜中，向斜東翼為紅山礦段及紅牛礦段東礦帶EKT3礦體群、KT21礦體群產(chǎn)出位置，形成斑巖型銅鉬礦、矽卡巖型鐵銅礦；向斜核部附近為紅牛礦段KT1、KT2礦體群產(chǎn)出部位，形成遠程矽卡巖型銅礦，向斜西翼是紅牛礦段KT3、KT4、KT5礦體群產(chǎn)出部位，形成遠程矽卡巖型銅礦，并見零星鉛鋅礦體。向斜兩翼成礦比核部有利，淺部較深部成礦有利，礦體沿傾向延伸較走向延伸更遠、規(guī)模較大；東翼成礦較西翼成礦有利，礦體規(guī)模更大，形態(tài)更穩(wěn)定，厚度更大，是主礦體產(chǎn)出部位(圖4)。

圖4 紅山—紅牛銅礦床3號勘探線剖面圖Fig.4 Section of exploration line 3 of the Cu deposit1.曲嘎寺組三段；2.曲嘎寺組二段二亞段；3.大理巖；4.石英閃長玢巖；5.石英二長斑巖；6.紅牛礦體及編號；7.紅山礦體及編號；8.斷裂構(gòu)造；9.鉆孔及編號

(4)斷裂構(gòu)造與成礦

礦區(qū)斷層多顯示為成礦后破礦作用，其成礦前及成礦期構(gòu)造特征多被成礦后構(gòu)造疊加破壞，僅在局部有顯示。

①成礦前斷裂構(gòu)造。主要形成于碰撞造山斷裂期，主要為NW—NNW向壓扭性逆沖斷層、層間破碎帶及次級節(jié)理裂隙，次為褶皺過程中形成的節(jié)理、裂隙。規(guī)模較大的NW—NNW向紅山斷裂(F4)是礦區(qū)主要控巖構(gòu)造及導(dǎo)礦構(gòu)造，控制成礦地質(zhì)體花崗巖的產(chǎn)出，連接成礦地質(zhì)體及配礦、賦礦空間，為成礦熱液的運移提供導(dǎo)礦通道；斷裂局部地段、次級裂隙、節(jié)理構(gòu)造等則形成配礦、賦礦空間，在局部形成脈狀礦化或是礦體，因被后期構(gòu)造運動疊加改造而現(xiàn)象不明顯。

②成礦期斷裂構(gòu)造。主要形成于造山后伸展斷裂期，主要形成張性斷裂系統(tǒng)，疊加于碰撞造山斷裂期NW—NNW向逆沖斷裂及層間破碎帶之上，經(jīng)熱液蝕變形成褐鐵礦化構(gòu)造角礫巖或形成礦體；同時，花崗巖上侵地段，張性節(jié)理裂隙系統(tǒng)發(fā)育，呈網(wǎng)脈狀產(chǎn)出，礦床成礦期前階段巖石整體角巖化、大理巖化，角巖節(jié)理裂隙中形成網(wǎng)脈狀退色蝕變，成礦期后階段全巖礦化。

③成礦后斷裂構(gòu)造。主要形成于陸內(nèi)造山斷裂期，陸內(nèi)匯聚造山階段形成NW—NNW向壓扭性逆沖斷層，而陸內(nèi)走滑剪切階段則主要形成NW—NNW向平移斷層及NNE向平移斷層，疊加改造前期斷裂構(gòu)造；節(jié)理裂隙更加發(fā)育，形成現(xiàn)階段的斷裂系統(tǒng)格局，破壞礦體原本的形態(tài)、完整性、穩(wěn)定性和連續(xù)性，促使礦體形態(tài)復(fù)雜化、零散化，降低礦體和圍巖的完整性和穩(wěn)定性。

4.2 構(gòu)造與成礦綜述

紅山—紅牛銅礦區(qū)構(gòu)造受區(qū)域構(gòu)造演化所制約，而該礦區(qū)的成礦與礦區(qū)構(gòu)造密切相關(guān)。

俯沖造山坳陷階段發(fā)生沉積作用，形成沉積層狀構(gòu)造及巖性結(jié)構(gòu)面構(gòu)造。

碰撞造山作用促使礦區(qū)褶皺隆起，深部曲嘎寺組塑性較強，變形強烈，形成緊閉斜歪水平褶皺；淺部圖姆溝組脆性較強巖石變形較弱，形成開闊斜歪水平褶皺，在壓扭性主應(yīng)力的作用下，區(qū)域NW—NNW向紅山斷裂等壓扭性逆斷層的形成；深部上盤曲嘎寺組被不均勻抬升，形成向南東方向傾伏的緊閉斜歪傾伏褶皺，伴隨形成次級NW—NNW向壓扭性逆斷層、層間破碎帶及相關(guān)節(jié)理裂隙，同時改造沉積構(gòu)造系統(tǒng)，在能干性不同的巖性層中，由于巖石強變形，脆性巖石被拉斷形成石香腸構(gòu)造或透鏡狀構(gòu)造，形成成礦前礦區(qū)控巖、導(dǎo)礦、配礦及賦礦構(gòu)造。

碰撞造山后期，紅山斷裂上盤曲嘎寺組在造山后伸展作用下，NW—NWW向壓扭性逆斷層疊加張扭性斷層，燕山晚期花崗巖沿斷層向上侵入，圍巖中形成大量的環(huán)狀、網(wǎng)狀節(jié)理裂隙構(gòu)造，同時在靠近巖體部位，在橫彎褶皺作用下，進一步改造緊閉斜歪傾伏褶皺，在局部地段形成頂薄緊閉斜歪傾伏褶皺，如紅牛向斜及紅山背斜，控制成礦期含礦熱液運移，最終完成“源-運-儲”的構(gòu)造準備，并形成紅山—紅牛銅床。

成礦后在陸內(nèi)匯聚造山作用下，NW—NNW向斷層進一步活動，形成破礦NW—NNW向壓扭性逆斷層，同時在后階段剪切作用下，NW—NNW向壓扭性逆斷層轉(zhuǎn)換為右行平移斷層，局部地段形成NE—NNW向平移斷層，對礦體進行破壞改造，使礦體形態(tài)復(fù)雜化、連續(xù)性變差，同時圍巖完整性、穩(wěn)定性變差，以及導(dǎo)水構(gòu)造發(fā)育而造成礦床較差的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，形成礦區(qū)“源-運-儲-破”構(gòu)造體系。

5 結(jié)語

(1)礦區(qū)的構(gòu)造格架由沉積構(gòu)造系統(tǒng)、巖漿構(gòu)造系統(tǒng)、褶皺構(gòu)造系統(tǒng)及斷裂構(gòu)造系統(tǒng)復(fù)合組成，主要呈NW—NNW向展布，主要構(gòu)造有層理構(gòu)造、巖性結(jié)構(gòu)面構(gòu)造、侵入接觸構(gòu)造、紅牛向斜及紅山斷裂等。褶皺構(gòu)造及斷層構(gòu)造具有多期次疊加活動的特征，碰撞造山早期主要形成斜歪水平褶皺，巖石褶皺變形一般，中晚期紅山斷裂西側(cè)曲嘎寺組早期褶皺進一步改造而形成斜歪傾伏褶皺，巖石褶皺變形強烈，局部因橫彎褶皺作用而形成頂薄褶皺；斷層構(gòu)造性質(zhì)具有壓扭性→張扭性→壓扭性→剪切平移演化及疊加的特征，NW—NNW向斷層多與巖性結(jié)構(gòu)面疊加，構(gòu)造巖、斷層崖、斷層面等構(gòu)造標志明顯。

(2)礦區(qū)構(gòu)造與成礦的關(guān)系綜合研究表明，成礦前紅山斷裂及次級NW—NNW向斷裂控制礦區(qū)成礦地質(zhì)體的主要空間分布，并為成礦熱液提供導(dǎo)礦、配礦及賦礦通道及空間，紅牛向斜整體控制礦床的分布，層理構(gòu)造及巖性結(jié)構(gòu)面為成礦提供最為重要的儲礦空間；成礦期侵入接觸構(gòu)造、張性斷層及節(jié)理裂隙，豐富礦區(qū)含礦熱液“運-儲”構(gòu)造系統(tǒng)，為成礦提供較好的構(gòu)造基礎(chǔ)并成礦；成礦后斷裂構(gòu)造及次級小褶皺的發(fā)育，對礦體進行破壞改造，促使礦體形態(tài)復(fù)雜化、連續(xù)性變差，同時圍巖完整性、穩(wěn)定性也變差，其使得導(dǎo)水構(gòu)造發(fā)育而造成礦床較差的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，最終形成了礦區(qū)“源-運-儲-破”構(gòu)造體系。

致謝：感謝云南黃金礦業(yè)集團股份有限公司周云滿、顧雄等專家的指導(dǎo)和幫助，感謝彭波、陳勇、張興、何建生、郝培原等同志的大力支持和幫助，感謝勘查院魏志毅、陳剛等同志對野外工作的支持，在此一并致以誠摯的謝意！