四川甘洛地区铜矿特征

许远平 何政伟 刘严松 唐 凤

(1.成都理工大学地球科学学院,成都610059;2.四川省冶金地质勘查局水文工程大队,成都611730)

对西南地区玄武岩铜矿的研究始于20世纪40年代[1]。虽然地质学家经过多年不懈的努力,取得了许多认识,但就找矿前景方面,不同的学者有不同的认识[2-8]。俄罗斯学者V.A.Prokin通过使用“地质-地球化学”模型,探讨了玄武岩铜矿床成矿作用,认为乌拉尔型铜矿成矿分为2个阶段:喷流沉积阶段和热液充填阶段,并分别定义了2个阶段的物理化学参数[9]。

四川甘洛地区发现了新山、金台子、吊红崖等数处铜矿床(点),在区域上形成了一条长近25 km、沿窑厂向斜呈环带状展布的铜(铅锌)成矿带。尤其是甘洛新山铜矿,产于中二叠统茅口组(P2m)灰岩破碎带中,具有类型新、组分复杂、品位富、铜矿体呈厚板状产出特征。新山铜矿的发现为在该区寻找新类型富铜银矿床提供了新的线索和找矿思路,显示了较佳的找矿前景。

1 成矿地质背景

甘洛新山铜矿在大地构造位置上处于扬子地台西缘康滇地轴中段东侧与上扬子台拗的接合部,亦是攀西裂谷带的东缘[10]。区内以南北向断裂构造为主,北东向和北西向次之,还有隐伏的东西向基底构造和环形构造。矿区位于近南北向的甘洛-小江断裂带、北西-南东向的鲜水河断裂(南段)、北东-南西向的峨眉-甘洛-越西断裂带的交接部位。甘洛-小江断裂从云南东川小江入川,经布拖、昭觉,北延至甘洛、汉源和荥经,全长约300 km,是康滇地轴与上扬子台拗的分界断裂[11-13]。该断裂控制了古生代、中生代地层分布[14],控制了峨眉山玄武岩的喷溢和分布。断裂的交汇部位构成玄武岩浆的喷发中心,且部分断裂为铜矿的形成提供了矿液运移的通道和矿质沉淀聚积的空间[15]。因此,区内发育的断裂构造对新类型铜矿有明显的控制作用。

区内褶皱为江舟-米市向斜及次级窑厂-斯足向斜。地层除缺失志留系、泥盆系、石炭系外,从上元古界震旦系至中生界侏罗系均有分布。中二叠统栖霞茅口灰岩(P2q+m)和上二叠统峨眉山玄武岩组(P3β)是主要含矿地层。含矿地层分布面积广、相对集中,沿向斜周缘连续分布。

甘洛地区已发现Cu、Pb、Zn、Fe等各类矿产地数十处;并有 Cu、Pb 、Zn 、Ag、Au等元素组合异常,异常具有峰值高,分带和浓集中心明显的特点。矿床、矿点和异常大多分布于窑厂-斯足向斜内的茅口灰岩和玄武岩中,从而形成了沿向斜周缘展布的Cu、Pb、Zn多金属矿带(图1)。

2 矿床地质特征

2.1 新山富铜银矿特征

2.1.1 含矿地层特征

新山铜矿主要赋存于茅口组灰岩上部,其岩性特征为:底部灰黑色碳质大理岩,夹褐灰色中层状变质中、细粒砂岩;下部深灰色中-厚层状细晶灰岩;中上部浅灰白色-灰色、肉红色块状细晶灰岩、生物碎屑灰岩夹白云岩、碳质黏土岩、白云质灰岩、燧石灰岩,常具黑色斑块;顶部为灰至深灰色块状细晶灰岩,夹1～3 m厚的灰绿色厚层状含铜碳质大理岩。

2.1.2 富矿体特征

新山铜矿目前发现一个厚板状块状硫化铜矿体,水平坑道控制矿体长度400 m,2个中段控制矿体倾向延深80 m。矿体厚2.2～3.8 m,平均厚3.0 m,最大厚度6.0 m。矿体受断裂构造带控制,走向 220°～40°,倾向北西 ,倾角 45°～60°。矿体沿走向、倾向比较稳定,呈厚板状、大脉状产出(图2)。

2.1.3 矿石特征及物质组分

矿石呈暗钢灰锖色,略带灰绿色,密度大,矿物成分复杂。据镜下光片鉴定,几乎全为金属硫化物,主要为黄铜矿(质量分数为10%～12%),黄铁矿(15%～18%),黝铜矿(35%～40%),砷黝铜矿(3%～4%),斑铜矿(6%～8%),蓝铜矿(3%～4%),闪锌矿(8%～10%),方铅矿(3%～4%),少量的孔雀石和可疑矿物,属致密块状黄铁矿-黝铜矿矿石。

图1 甘洛新山地区区域地质图Fig.1 Regional geological map of the Xinshan area in Ganluo County

图2 新山铜矿地质平剖面图Fig.2 Geological plan and section map of the Xinshan copper deposit

2.1.4 矿石结构构造

矿石为不规则晶粒结构,少量交代残余结构;致密块状构造,角砾状构造及浸染状、脉状构造。

2.1.5 矿石化学成分

新山铜矿石中含10余种化学元素,其中主要元素为Cu、Pb、Zn、Ag。从光谱分析结果可知(表1),矿石中主要成分的质量分数为Cu:5.62%～54.23%,Pb:0.58%～1.51%,Zn:0.43%～1.23%,Ag:(347～846)×10-6,As:(326～6 658)×10-6,Sb:(326～2 067)×10-6;一般Cu品位(质量分数)为4%～10%,Pb+Zn为2%～3%,Ag(100～200)×10-6,矿石越富,Cu品位越高,银含量亦越高。

2.1.6 矿化富集变化规律

野外观察发现,新山铜矿以块状矿为中心,两侧对称发育烘烤带。由中心向两侧具有铜含量由高变低,矿石构造由块状变为细脉状的特点,其变化规律为:(中心)致密块状铜矿→角砾状铜矿→纯黄铁矿→粉末状铜矿→细脉状、网脉状及浸染状铜矿(烘烤带)(图3)。

表1 新山铜矿矿石分析结果Table 1 Ore assay of the Xinshan copper deposit

图3 PD2坑道掌子面铜矿体Fig.3 Copper orebody in the palm face of PD2中部银灰色为块状矿体,厚3.80 m

致密块状和角砾状富铜矿呈厚板状和大脉状产出,几乎全为金属硫化物,铜、银品位高。黄铁矿主要出现在矿体的下盘,厚0.3～0.5 m,呈透镜状断续分布。局部出现黑色粉末状矿,具石墨化蚀变,Cu的质量分数一般为4%～5%。烘烤带两侧对称,黄-褐黄色,厚 0.5～1.5 m,较松软,染手,具砂感,黏土质含量较高,可见金属硫化物,呈星散状、浸染状分布,局部呈细脉和网脉(图4);从左到右依次为灰色砂泥质白云质灰岩-褪色带-灰至灰黑色断层泥-黄、褐黄色烘烤带。从矿化富集特点可以初步认为,甘洛新山铜矿是由富铜的矿浆沿茅口组灰岩的破碎带和节理、裂隙充填成矿(图3,图5)。

图4 左侧烘烤带特征Fig.4 The characters of the baked belt on left side

2.1.7 围岩蚀变

新山铜矿围岩蚀变主要有绢云母化、绿泥石化、黄铁矿化和白云岩的褪色蚀变,局部石墨化和碳酸盐化。

图5 沿破碎带和节理贯入的含铅锌黄铜矿脉Fig.5 Chalcopyrite vein filled with Pb-Zn ore in breakage structure zone and joints

2.2 吊红崖铜矿地质特征

吊红崖铜矿厚度大,品位高,有研究者将其列为玄武岩型铜矿[4,16];然而,吊红崖铜矿既不产在玄武岩中,又不产在玄武岩之间的硅质岩及碳质页岩中,而是赋存于玄武岩之下的茅口组灰岩的层间破碎带和裂隙中,其矿床地质特征和矿相特征与新山具相似的特点。

2.2.1 矿体赋存部位、形态及产状

甘洛县吊红崖铜矿位于川滇南北向构造带北段,斯足向斜的翘起端。矿区发育近南北向、近东西向、北东向3组断裂。与断裂相伴的层间破碎带、层间裂隙是铜矿良好的导矿构造和容矿构造,2组断裂的交汇部位是矿体的膨大部位。

矿体赋存于茅口组上部的燧石灰岩、白云质灰岩中。矿体受层间裂隙和层间破碎带控制。矿体形态为脉状,具明显的膨缩和分枝复合特征。矿体顶板岩石为白云质灰岩、燧石灰岩,局部为玄武岩。矿体底板岩石为白云质灰岩、燧石灰岩。矿体产状与地层产状一致,倾向100°～120°,倾角25°～35°(图 6)。

2.2.2 矿体规模及厚度、品位变化特征

矿体长550 m,矿体厚度1.74～25.67 m,平均厚度 6.08 m。铜品位(质量分数)0.33%～20.28%,平均为2.22%。地表的矿石较贫,品位相对较低(TC2,TC3),深部矿石品位增高(表2)。

2.2.3 矿石类型及特征

据矿区0号勘探线(A剖面)地表至斜深30 m处10件物相分析,氧化铜的质量分数在76%～97%,硫化铜的质量分数为3%～24%,属氧化铜矿石。根据矿石的矿物成分、矿物共生组合关系,矿石的结构、构造特征,初步划分为角砾状铜矿石和次生富集型铜矿石。

图6 吊红崖铜矿地质平面与剖面图Fig.6 Geological map and section of the Diaohongya copper deposit

a.角砾状铜矿石

矿石矿物以孔雀石、辉铜矿为主,次为黄铜矿、蓝铜矿、黄铁矿、褐铁矿等。脉石矿物主要有方解石、白云石,次为石英等。矿石具微至细晶结构、次生结构、次生交代结构,角砾状构造、浸染状构造、细脉状网脉状构造。铜品位(质量分数)一般为0.50%～2.00%,最高达8.56%。

b.次生富集型铜矿石

氧化次生交替现象明显,次生的辉铜矿、铜蓝占很大比例,其次为孔雀石、褐铁矿等。脉石矿物有方解石、白云石、黄铁矿等。矿石具次生交代残余结构,斑铜矿与黄铜矿常显共生及格状、乳状、雨滴状结构。辉铜矿原生者为粗粒砖状、表生者为细颗粒,不见解理。硫化物以浸染状、细脉状、网脉状、结核状构造为主。而孔雀石则多成被膜状或凝胶状。

2.2.4 围岩蚀变

与矿化关系密切的蚀变主要有黄铁矿化和白云岩的褪色蚀变,局部有硅化。

2.3 矿床成因探讨

赵支刚等[4]将攀西地区玄武岩型铜矿分为4种类型,其中第4类为“破碎蚀变型”,认为是值得注意的矿床类型。廖震文等[6]对黔西北地区峨眉山玄武岩铜矿分类研究结果则划分了Ⅳ型“热液充填型铜矿”。这2种分类与研究区发现的铜矿有类似之处,但是又有重要区别:

a.含矿地层时代

攀西地区、黔西北地区玄武岩型铜矿多产于玄武岩与上覆地层(凝灰岩或后沉积的其他陆源碎屑岩)。而研究区新发现的铜矿则产于玄武岩下伏的茅口组中。

b.矿石组分特征

矿石主要为硫化矿,具有类型复杂的铜银矿物组合、品位高、伴生Pb和Zn的特点。矿石矿物主要为黄铜矿、黄铁矿、黝铜矿、砷黝铜矿、斑铜矿、蓝铜矿、闪锌矿、方铅矿。Cu的质量分数一般为1%～10%,最高52%;Pb+Zn为2%～3%;Ag为(100～200)×10-6,最高为 846×10-6。块状富矿甚至不用选矿可以直接冶炼。

c.构造控矿特征

新山和吊红崖铜矿体均产于断裂破碎带中,有明显的热烘烤和热液蚀变,而与火山机构和古风化壳等玄武岩铜矿常见构造无关。含矿构造距玄武岩较远,故不可能从玄武岩中萃取铜质成矿。

表2 吊红崖铜矿矿石分析结果Table 2 Ore assay of the Diaohongya copper deposit

d.矿床成因

一般认为峨眉山玄武岩铜矿的成因是玄武岩火山溢流-喷气作用形成的火山岩型铜矿,其容矿的玄武岩类型复杂,既有玄武质熔岩和火山碎屑岩,又有凝灰岩-沉凝灰岩。而新山铜矿含矿围岩早于玄武岩喷发,故不可能为火山溢流-喷气作用成因。根据新山铜矿特征,初步认为是铜多金属矿浆贯入充填成矿。

3 结论

甘洛地区发现的块状黝铜矿、黄铜矿都沿二叠系峨眉山玄武岩之下的茅口组灰岩断裂带或玄武岩与茅口组灰岩接触的破碎带分布。矿体多产于茅口组灰岩破碎带、层间滑动带及节理裂隙中,以新山铜矿为代表的这类铜矿不同于产于玄武岩中的铜矿,也不同于产于沉积岩中的铜矿,是一种新类型的铜矿。在甘洛地区窑厂-斯足向斜周缘茅口组灰岩中发现了多处类似新山的铜多金属矿床(点),显示了极佳的找矿前景,对其开展深入的研究和勘查评价,有望取得找矿突破。

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