云南省大關(guān)縣天星堡漂壩銅礦礦體地質(zhì)特征及成因淺析

[摘要]云南省大關(guān)縣天星堡漂壩銅礦共發(fā)現(xiàn)七層礦體，均賦存在三疊系下統(tǒng)砂巖層中，離下覆巖層二疊系樂(lè)平組含煤建造較近的三疊系第一段砂巖層為主要含銅層位。銅礦體的成因推測(cè)為上升的地下水或熱鹵水萃取了下部樂(lè)平組玄武巖中的銅質(zhì)，此時(shí)形成含銅溶液沿著砂巖孔隙或區(qū)域斷裂不斷地上升，與樂(lè)平組含煤建造中形成的H2S反應(yīng)形成銅礦體。形成的銅礦體下層以硫化礦為主，主要礦物輝銅礦；隨著上升的含銅溶液濃度不斷下降以及H2S氣體的減少等，形成的銅礦體以氧化礦為主，其主要礦物為孔雀石。通過(guò)野外地質(zhì)調(diào)查及采樣分析結(jié)果，推測(cè)該礦區(qū)內(nèi)銅礦體的成礦時(shí)間為早三疊世之后，具明顯的砂巖型銅礦特征。

[關(guān)鍵詞]礦體特征；礦床成因；三疊系下統(tǒng)；云南大關(guān)

礦區(qū)位于滇東北鉛鋅成礦區(qū)范圍，地質(zhì)條件優(yōu)越，具有良好的成礦地質(zhì)背景。區(qū)域礦產(chǎn)資源豐富，銅、鐵、鉛鋅、煤、磷礦等為優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)，該區(qū)域具有良好的找礦前景。

1.區(qū)域地質(zhì)背景

滇東北大地構(gòu)造位于“揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)”西部，地處四川西南部“川滇南北向構(gòu)造帶”與“新華夏系沉降帶”的交接地帶（圖1）。其基底為前震旦系，地臺(tái)形成于約900Ma的晉寧運(yùn)動(dòng)。之后沉積了從震旦系、古生界、中生界、新生界的達(dá)萬(wàn)余米的巨厚蓋層。由于多期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，基底斷裂復(fù)活，蓋層斷裂繼承基底斷裂的活動(dòng)性，最終形成了一系列SN向、NE向、NW向及EW向的斷裂與褶皺構(gòu)造。構(gòu)成滇東北地區(qū)區(qū)域構(gòu)造的基本格局，主要表現(xiàn)為：地殼的震蕩運(yùn)動(dòng)，一方面導(dǎo)致各時(shí)期海水時(shí)有進(jìn)退；另一方面與沉積作用相伴的“同生斷裂”活動(dòng)，造就了一些臺(tái)盆或海溝，既有利于金屬元素的遷移富集，也有利于深部熱液的活動(dòng)。

2.礦床地質(zhì)條件

大關(guān)縣天星堡漂壩銅礦位于云南省東北部，屬昭通市大關(guān)縣木桿鄉(xiāng)元亨村委會(huì)和碉上村委會(huì)所轄，位于大關(guān)縣城0°方向，直線距離約45km。

2.1地層

礦區(qū)地層出露簡(jiǎn)單，主要出露為第四系、三疊系下統(tǒng)和二疊系上統(tǒng)地層。從老到新簡(jiǎn)述如下：

（1）二疊系上統(tǒng)（P2）

①峨眉山玄武巖組（P2β）

為晚二疊世早期產(chǎn)物。巖性主要為暗綠色-灰黑色致密塊狀、斑狀、杏仁狀及氣孔狀玄武巖，局部夾凝灰?guī)r及砂、頁(yè)巖。厚度大于135.7m。分布于礦區(qū)北西部。

②樂(lè)平組（P2l）

為一套鐵鋁粘土質(zhì)巖—含煤碎屑巖建造的海陸交互相沉積。

上部主要為灰黑色炭質(zhì)泥巖及巖屑砂巖夾無(wú)煙煤層；

中部為紫紅色、黃綠色薄-中厚層狀粉砂巖夾鐵質(zhì)泥巖，多具球形風(fēng)化，局部鐵品位可達(dá)工業(yè)品位以上；

底部為灰-灰綠色砂巖、粘土巖夾鋁土巖，底部有暗紫紅色礫巖。

厚度156.1m。與下伏峨眉山玄武巖組地層呈不整合接觸。在礦區(qū)北西部及東部均有所分布。

（2）三疊系下統(tǒng)（T1）

包括飛仙關(guān)組和銅街子組。為一套淺海相-濱海相-三角洲相的碎屑—碳酸鹽巖沉積。厚度大于320米。

頂部為紫紅色泥質(zhì)粉砂巖與紫紅色頁(yè)巖、砂質(zhì)頁(yè)巖互層。

上部為紫紅色、灰紫色細(xì)粒巖屑砂巖為主，夾紫紅色粉砂巖及砂質(zhì)泥巖，具有交錯(cuò)層理和波痕，局部夾含銅砂巖。

下部為紫紅色、瓦灰色細(xì)-粉砂巖、泥巖及灰白色灰?guī)r、泥灰?guī)r，近底部夾有呈扁豆?fàn)畹?.1～0.3m厚的含銅粉砂巖（銅礦物主要有輝銅礦和孔雀石，呈星點(diǎn)狀分布）。

與下伏地層呈整合接觸關(guān)系。

經(jīng)野外詳細(xì)地質(zhì)調(diào)查，對(duì)該礦區(qū)三疊系下統(tǒng)（T1）地層依據(jù)其出露巖石的顏色、巖性、構(gòu)造及含礦情況等進(jìn)行綜合考量，將本研究區(qū)三疊系下統(tǒng)（T1）地層劃分為四段，從下至上依次為：

①三疊系下統(tǒng)第一段（T11）

出露巖性為灰綠色砂巖夾泥巖，頂部夾紫紅色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖細(xì)紋，該層同為該區(qū)主要含銅層位。厚51.7米，與下覆地層二疊系樂(lè)平組呈假整合接觸。在礦區(qū)北西、中、西部呈窄條帶狀出露。

②三疊系下統(tǒng)第二段（T21）

巖性以暗紫紅色細(xì)～粉砂巖為主，局部夾薄～中層狀泥巖、粉砂質(zhì)泥巖。局部具有交錯(cuò)層理和波痕，大部分砂巖、泥巖中可見大量方解石、石英礫石碎屑。該地層中含有多層銅礦化體，但不具有工業(yè)意義。總厚241.6m，與下覆三疊系第一段呈整合接觸。廣泛分布于礦區(qū)，為礦區(qū)主要地層，約占礦區(qū)面積的65%。

③三疊系下統(tǒng)第三段（T31）

出露巖性為雜色（灰紫、灰綠、灰黃、紫紅、灰色）泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖呈薄～中層狀互層產(chǎn)出，頂部夾薄層狀灰?guī)r，局部具綠泥石化。該層底部含有一厚約0.4m的透鏡狀銅礦化體。該層厚64.8m，與下覆三疊系第二段呈整合接觸。該巖性段主要分布在礦區(qū)南部，在礦區(qū)北部有小部分出露。

④三疊系下統(tǒng)第四段（T41）

出露巖性為灰—灰紫色中厚層狀灰?guī)r、泥灰?guī)r夾薄—中層狀暗紫色泥巖，局部夾中厚層狀細(xì)—粉砂巖；部分灰?guī)r表層具有綠泥石化。該層厚大于61.2m，與下覆地層三疊系下統(tǒng)第三段呈整合接觸。該巖性段多被風(fēng)化剝蝕，僅在礦區(qū)南部有少部分殘留出露。

（3）第四系（Q）

由紫紅色、淺黃色殘坡積粉砂質(zhì)粘土、礫石組成；厚0～7m。在礦區(qū)小面積零散分布。

2.2構(gòu)造

2.2.1褶皺

礦區(qū)構(gòu)造主要為一向斜構(gòu)造，即木桿向斜。礦區(qū)位于該向斜的中南部。

木桿向斜，走向近南北向，延伸12km，南北兩端揚(yáng)起消失。該向斜完整對(duì)稱、平緩開闊，兩翼地層傾角較緩，一般在10°～25°間。組成向斜的最新地層為三疊系地層，最老為下二疊統(tǒng)地層。

2.2.2斷層

礦區(qū)明顯發(fā)育的斷層有兩條（F1、F2），兩條斷層均為破礦斷層。其中：F1為縱斷層，發(fā)育于礦區(qū)東部，走向NE，傾向NW，為一逆沖斷層。F2斷層走向近EW，性質(zhì)不明，其橫向截?cái)嗟V體及F1斷層。

2.3巖漿巖

礦區(qū)巖漿巖以晚二疊世早期基性火山巖系玄武質(zhì)熔巖為主，分布于木桿向斜的兩翼。厚度變化較大，一般大于135.7m。其巖性主要為致密塊狀玄武巖、杏仁狀玄武巖、斑狀玄武巖，局部夾砂泥巖。

3.礦體地質(zhì)特征及形態(tài)

大關(guān)縣天星堡-漂壩礦區(qū)銅礦賦存于下三疊系下統(tǒng)灰色、灰綠色細(xì)（粉）砂巖，含銅砂巖有明顯的褪色現(xiàn)象。整個(gè)含礦層規(guī)模巨大，通過(guò)野外現(xiàn)場(chǎng)勘查和勘查工程揭露，查明礦區(qū)三個(gè)含礦地層（分別為T11、T12、T13）共七個(gè)銅礦（化）層，均產(chǎn)出于三疊系下統(tǒng)地層中。礦（化）體與頂?shù)装鍑鷰r產(chǎn)出一致，走向與三疊系地層產(chǎn)狀相同。

3.1礦體特征及形態(tài)

3.1.1深部礦體

（1）Ⅰ-1號(hào)礦體產(chǎn)出于三疊系下統(tǒng)第一段綠灰色砂巖夾泥巖頂部，礦體地表出露長(zhǎng)約850m（分別由TLT01、TLT03、TLT04、TLD01控制），深部?jī)H有鉆孔工程TZK2018控制，控制斜深約200m。礦體最大厚度2m左右，取樣分析結(jié)果：Cu品位0.13%～1.39%。礦化體呈面狀順層產(chǎn)出，礦體總體傾向南西，傾角一般在7°～20°，礦化不均勻，礦體向北端礦化變?nèi)?。礦體頂板為暗紫紅色砂巖夾泥巖，底板為灰綠色砂巖夾泥巖。礦石礦物以輝銅為主（見圖3），含少量黃銅、孔雀石，脈石礦物為方解石、石英、泥質(zhì)。

（2）Ⅰ-2號(hào)礦體為隱伏礦（化）體，產(chǎn)出于三疊系下統(tǒng)第一段綠灰色砂巖夾泥巖頂部，礦體僅由單工程TZK1217控制。礦體厚1.05m，Cu品位0.42%。礦（化）體呈層狀向南緩傾斜產(chǎn)出，傾角一般在10°左右，礦體西端靠近斷層附近礦化變?nèi)趸蚣鉁?。礦體頂板為暗紫紅色砂巖夾泥巖，底板為灰綠色砂巖夾泥巖。礦石礦物以輝銅為主，含少孔雀石，脈石礦物為方解石、石英、泥質(zhì)。

（3）Ⅰ-3號(hào)礦體產(chǎn)出于三疊系下統(tǒng)第一段綠灰色砂巖夾泥巖頂部，礦體地表出露長(zhǎng)約450m（分別由DBT01、DBT02、DLD01控制），深部?jī)H有鉆孔工程TZK0059控制，控制斜深約60m。礦體最大厚度2.65m左右，取樣分析結(jié)果：Cu品位0.25%～1.38%。礦化體呈面狀順層產(chǎn)出，礦體總體傾向南西，傾角一般在9°～13°，礦化不均勻，礦體向南延伸出礦區(qū)外。礦體頂板為暗紫紅色砂巖夾泥巖，底板為灰綠色砂巖夾泥巖。礦石礦物以輝銅為主，含少量孔雀石，脈石礦物為方解石、石英、泥質(zhì)。

3.1.2淺部礦體

（1）Ⅲ-1號(hào)礦體產(chǎn)出于三疊系下統(tǒng)第二段中部灰紫紅色砂巖中，礦體僅由單工程TLT11控制。礦體厚0.37m，Cu品位0.29%。礦（化）體呈層狀向南緩傾斜產(chǎn)出，傾角一般在9°～21°，礦體西端被斷層F1錯(cuò)斷消失。礦體頂板為暗紫紅色砂巖夾泥巖，底板為灰紫細(xì)砂巖夾泥巖。礦石礦物以孔雀石（圖4）為主，脈石礦物為方解石、石英、泥質(zhì)。

（2）Ⅷ-1號(hào)礦體產(chǎn)出于三疊系下統(tǒng)第三段雜色泥巖中，礦體地表出露長(zhǎng)約900m（分別由DBT03、DLT01、DLT02控制）。礦化體呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，礦體局部最大厚度可達(dá)0.98m，Cu品位0.57%～0.88%，平均厚度在0.4m以下，礦化極不均勻。礦石特征為：孔雀石呈薄膜狀、鮞狀附著在泥巖孔洞中，總體特征難以達(dá)到工業(yè)利用要求。該礦（化）體西端礦化較弱，且厚度變薄，局部可見僅有5cm左右。礦體頂板為暗紫紅色粉砂巖夾泥巖，底板為暗紫色泥巖。礦石礦物以含孔洞孔雀石為主，脈石礦物為方解石、泥質(zhì)。

（3）Ⅷ-2、Ⅷ-3號(hào)礦體產(chǎn)出于三疊系下統(tǒng)第三段雜色泥巖中，無(wú)工程控制，僅根據(jù)地質(zhì)填圖結(jié)果（明顯見孔雀石化，曾有過(guò)少量民采痕跡）對(duì)礦（化）體作大致連接。礦石特征為：孔雀石呈薄膜狀、鮞狀附著在泥巖孔洞中。品位、厚度極為不均勻，尚不具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3.2礦石質(zhì)量

（1）礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

隱晶質(zhì)-細(xì)粒結(jié)構(gòu)，礦石呈塊狀、細(xì)脈狀、團(tuán)塊狀、角礫狀等構(gòu)造。

（2）礦石礦物及含量

礦石礦物為輝銅礦、少量黃銅礦、孔雀石。脈石礦物主要為方解石、石英等。

（3）礦石的化學(xué)成分

本礦床礦石有用成分單一，礦石礦物以孔雀石、輝銅礦為主，黃銅礦次之。礦石尚未作組合分析，但經(jīng)少量樣品多元素分析可知，除Cu之外尚有伴生元素Ag（2.19～6.59g/t）達(dá)到可綜合利用品位。

3.3礦石類型

按礦石氧化程度不同，該礦區(qū)銅礦石自然類型地表淺部為混合礦石（以氧化礦為主），深部為硫化礦石。

根據(jù)詳查采樣結(jié)果進(jìn)行分析，各礦體情況見表1。

4.礦床成因分析

滇東北地區(qū)地處“川滇南北向構(gòu)造帶”與“新華夏系沉降帶”的海陸交接淺海區(qū)域，其區(qū)域構(gòu)造的基本格局主要表現(xiàn)為兩個(gè)方面：一方面表現(xiàn)為地殼的震蕩運(yùn)動(dòng)，一方面導(dǎo)致各時(shí)期海水時(shí)有進(jìn)退；另一方面與沉積作用相伴的“同生斷裂”活動(dòng)，造就了一些臺(tái)盆或海溝；既有利于金屬元素的遷移富集，也有利于深部熱液的活動(dòng)。同時(shí)，王居里（2006）、周翔（2012）等學(xué)者在對(duì)滇東北上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖組進(jìn)行研究時(shí)，均提到其上部具有較高的銅背景值，有明顯銅礦化及銅礦層存在，為后期的銅元素的遷移富集提供了物質(zhì)來(lái)源。

通過(guò)礦區(qū)開展的地質(zhì)詳查工作，同時(shí)結(jié)合地層特征、含礦規(guī)律、礦石類型等資料，有如下推斷：在早三疊世之后的某個(gè)時(shí)期，由于地殼運(yùn)動(dòng)的影響，上升的地下水或熱鹵水通過(guò)玄武巖時(shí)萃取其中含銅礦物形成含銅溶液，沿著砂巖孔隙或區(qū)域斷裂不斷上升，與樂(lè)平組中的煤層或炭質(zhì)層中逸出H2S氣體發(fā)生反應(yīng)，使含銅溶液中的銅質(zhì)以硫化物的形式沉析出來(lái)形成銅礦體。此時(shí)形成的銅礦體下層以輝銅礦為主，隨著上升含銅溶液濃度的下降以及H2S氣體的減少，其上部形成的銅礦體以孔雀石為主，礦體的平均品位呈下高上低的變化趨勢(shì)。推測(cè)該礦區(qū)內(nèi)銅礦體的成礦時(shí)間為早三疊世之后。

5.結(jié)論

通過(guò)地質(zhì)資料分析、野外地質(zhì)調(diào)查和鉆探、槽、井探工程等，對(duì)大關(guān)縣天星堡漂壩銅礦的地質(zhì)勘查工作取得重要進(jìn)展，對(duì)礦體賦存狀態(tài)和礦床成因的取得一定的研究成果，具體如下：

（1）通過(guò)野外地質(zhì)勘查，將三疊系下統(tǒng)地層劃分為四段。共有七層銅礦體，分別位于三疊系下統(tǒng)第一段頂部、第二段及第三段底部。三疊系下統(tǒng)第一段頂部為主要含銅層位，其賦存層位表現(xiàn)出砂巖顏色總體為灰綠、灰白色，易與該區(qū)其他地層區(qū)分。

（2）推測(cè)由于地殼下降，地下水或熱鹵水中含銅溶液與樂(lè)平組中煤層或炭質(zhì)層中逸出的H2S氣體發(fā)生反應(yīng)形成銅礦體，礦體品位從下至上不斷降低，分別形成以輝銅礦和孔雀石為主的銅礦體。

（3）大關(guān)縣天星堡漂壩銅礦具有典型的砂巖型銅礦特征，推測(cè)其成礦時(shí)代為早三疊世以后。

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