东川滥泥坪矿区辉长岩-闪长岩地质特征及找矿意义

柳玉龙,郑厚义

(有色金属矿产地质调查中心,北京100012)

云南东川是我国著名的铜矿集中区之一,在多期次的构造岩浆活动、成矿流体等多种因素综合作用下,形成了一百多个铜 (铁)矿床,分属于“喷流-沉积”与“沉积-改造”两个成矿系列[1-3]。东川铜矿在20世纪60年代以前被认为是中温热液型矿床,铜矿化与岩浆侵入活动关系密切;70年代至90年代,在矿区识别出大量火山岩后,众多学者倾向于认为矿床与火山活动相关,而与岩浆侵入活动无关。21世纪初以来,在矿区的深部及外围进行了两轮危机矿山找矿,在滥泥坪矿区白锡腊矿段新发现与碱性辉长-闪长岩岩体成因密切的铁铜金矿 (化)体,显示碱性闪长岩-辉长岩侵位可发生高氧化叠加成矿,在围绕碱性闪长岩-辉长岩岩枝周边的隐爆角砾岩中形成铁钛铜金氧化物型矿体[4]。本文将以滥泥坪铜矿区岩体中新近发现的矿体为例,讨论辉长岩-闪长岩地质特征及其找矿意义。

1 区域地质背景

东川铜矿位于昆阳元古代大陆裂谷北部会理-东川东向西向裂陷槽的东端,在东川梯形断陷盆地内发育一系列三级断陷盆地 (洼地)和古火山机构组成的水下隆起。东川中元古宙裂谷是昆阳大陆边缘裂谷北东分支,其基底岩石康定杂岩是一套由斜长角闪岩、变粒岩类、麻粒岩和片麻岩等组成的中-高级变质岩及混合岩、混合花岗岩,在中元古宙,地壳的张裂作用形成一组南北向的深大断裂,深大断裂之间形成一系列次级断陷盆地。东边的小江断裂,南边的宝台厂断裂形成了东川裂谷的边界断裂,他们在裂谷早期表现为张性,晚期表现为挤压、逆冲,具同生断裂性质。在这两大断裂挟持下,东川裂谷内发育了一系列东西向及南北向的断裂与褶皱,这些断裂是岩浆作用、喷流及喷气作用的通道。北东、北西向的斜交断裂,将矿区切成网状块体 (图1)。昆阳大陆裂谷的形成、演化过程中的成矿作用阶段,与奥林匹克坝超大型铁铜矿床、中条山铜矿床等全球大陆裂谷型铜铁矿床的成矿作用阶段相吻合,具有相似的大陆动力学背景与成矿模式[2,4]。

滥泥坪铜矿区位于东川铜矿区南部,铜矿区构造位置处于黄草岭弧形褶断带西段,属马鞍桥背斜的西延部分。在不整合面及其靠近的盖层和基底地层中,后期构造岩浆活动的成矿流体叠加成矿作用多形成低温热液矿床[5],现已在滥泥坪铜矿区发现多个矿体。矿体主要赋存于落雪组白云岩中,属东川式层控铜矿床。其上不整合覆盖的震旦系底部不整合面上产有滥泥坪式铜矿。

图1 云南东川地区地质图[1]

2 岩体岩石学特征

滥泥坪铜矿区碱性辉长岩-闪长岩岩体岩相学分带十分明显,中心相为细粒橄榄辉长苏长岩→过渡相以蚀变细粒辉长岩为代表→中粗粒含钛铁矿蚀变闪长岩→含铜银金磁铁矿相带→边缘相为钠化正长斑岩。

闪长岩类主要矿物为斜长石含量占30%～60%,一般为半自形板状,粒径0.5～2 mm,可达5 mm,具不甚发育的环带,多数具钠长双晶,为偏基性的中长石,部分钠黝帘石化较强。普通角闪石含量为35%～45%,半自形～他形短柱状,粒径0.2～2 mm,部分交代早期角闪石,边缘纤闪石化,有绿泥石、不均匀的黑云母交代。次要矿物有黑云母、辉石和磷灰石等。矿石矿物主要见有钛铁矿,含量在3%～6%,最高可达10%;其次为钛磁铁矿 (3%～7%),微量矿物有黄铁矿、黄铜矿和斑铜矿等。辉长岩类主要矿物为中基性斜长石,含量为40%～60%,中-细粒自行-半自形板状,部分钠黝帘石化。辉石均有一定程度的蚀变,次生蚀变为闪石类矿物,含量40%～50%。金属矿物主要有磁铁矿、钛铁矿、黄铁矿、黄铜矿等。

蚀变辉绿辉长岩SiO2含量平均42.87%,均小于中国和世界辉长岩的平均值。与世界辉长岩相比,SiO2、A l2O3、CaO、M nO含量明显偏低,Fe2O3、FeO、TiO2、K2O、Na2O含量明显偏高,应属于碱性高钛铁质超基性～基性岩类。分异指数D. I 17.9～52.9,平均 34.56,镁铁比 (m/f)0.58～3.53,平均1.07。按照吴利仁 (1963)把超基性、基性岩用m/f(铁镁比值)分类:镁质超基性岩>6.5;铁质超基性岩2～6.5;富铁质超基性岩0.5～2;铁质基性岩0.5～2;富铁质基性岩0～0.5。滥泥坪铜矿区蚀变辉绿辉长岩属于富铁质超基性岩～铁质基性岩类,钙碱指数CA平均49.5,小于皮科克 (Peocock)指数的51,属于碱性岩类。镁硅比基性度 (m/s)0.42～0.97,平均0.71,岩石基性程度高,氧化系数 (F)0.17～0.51,平均0.28。氧化程度低。SiO2明显偏低,属于SiO2不饱和系列 (表1)。

3 矿体特征

滥泥坪铜矿区范围内,表现为一不对称倒转背斜,断裂构造发育,碱性辉长岩-闪长岩岩体主要沿背斜轴部的纵向断层侵入,落雪、因民和黑山组均被岩体包围。落雪组硅质白云岩普遍重结晶发生硅化,与岩体的接触带有范围不大的 (宽度小于50 m)的滑石化、透闪石化、绿泥石化、黑云母化、碳酸盐化等蚀变现象,局部变为绿泥石黑云母岩、绿泥石化白云岩等。这些蚀变带在空间上常围绕辉长岩、闪长体呈带状分布或透镜状产出。岩体走向上沿北东-南西向延伸,走向延伸长度达2000余m,宽度80～160余m,向北西方向侧伏。在白锡腊大西部深部沿走向斜切因民及落雪地层以低角度岩床形式分布。

在滥泥坪矿区白锡腊矿段,新勘探揭露了与碱性辉长-闪长岩岩体成因密切的铁铜金矿 (化)体,走向延深2000m左右,深部控制延深200m。在2630中段及以下揭露岩体长度2 km,宽度80～160m,具有分支复合现象。岩体中的铜铁矿体和磁铁矿体多呈串珠状分布。岩体平均含Cu 0.204%、TFe 12.72%、Au 0.099g/t、TiO23.691%,分别是世界玄武岩的23.1、1.1、20.6、2.1倍。表明岩浆岩体可能为成矿岩体,并与东川因民组铜铁矿的形成具有直接的因果关系。

铜矿体及其下盘岩体岩性相同,由细粒蚀变辉长岩、闪长岩及部分蚀变晶屑凝灰岩组成,为浅成碱性基性-超基性侵入岩系列。岩石普遍发生蚀变作用,辉长岩中斜长石发生钠长石化,暗色矿物辉石蚀变成显微鳞片状黑云母、假象纤闪石、绿帘石等;闪长岩中斜长石呈板柱状杂乱分布,大部分已钠长石化,角闪石发生绿泥石化、次闪石化,部分仅保留其晶形轮廓;晶屑凝灰岩原岩中的火山灰等均已重结晶具有角岩特征,斜长石晶屑具钠长石化,并见有大量不具定向性的显微鳞片状黑云母。矿体岩石蚀变后形成了大量的黑云母等新生矿物,可能与岩石受后期热接触变质作用有关。矿体上盘围岩为角砾岩,角砾成分主要为白云岩,角砾大小不一呈次棱角-次圆状,胶结为碳酸盐、凝灰质、硅质。岩石发育碳酸盐化、硅化较强,另有绿泥石化、绿帘石化,靠近矿体绿泥石化、绿帘石化变强,角砾岩具有液压致裂的特征。

铜矿石金属矿物主要有斑铜矿、磁铁矿,次为黝铜矿、赤铁矿,还见有少量黄铜矿、辉铜矿等。金属矿物具有一定的分带现象,靠近岩体一侧的磁铁矿、赤铁矿含量高,而斑铜矿、黝铜矿较少。往上盘方向磁铁矿、赤铁矿迅速减少,而斑铜矿、黝铜矿增多。

表1 滥泥坪辉绿辉长岩与月球、世界、中国辉长岩成分对比表 (w t%)

4 讨论与结论

滥泥坪矿区揭露的碱性辉长-闪长岩体,属于碱性浅成基性-超基性侵入岩。其具有较高的 TiO2及TFe含量,与峨眉山玄武岩特别是峨眉山东区高钛玄武岩有较为相似地球化学特征。不相容元素和大离子亲石元素 (L IL)富集,不相容元素比值都暗示本区闪长岩原始岩浆主要起源于 EM 1 O IB型地幔端元,形成作用与地幔柱有关。岩体平均含 Cu 0.204%、TFe 12.72%、Au 0.099g/t、TiO23.691%,表明岩浆岩体可能为成矿岩体。潘含江等研究表明[6],东川铜矿区的闪长岩与辉长岩地球化学特征都较为相似,推断其来源于同一源区。稀土元素球粒陨石标准化图解,呈轻稀土元素富集的右倾型稀土元素分布模式,富含大离子亲石元素,闪长岩与辉长岩岩浆主要起源于 EM 1 O IB型地幔端元,地球化学特征相似于洋岛玄武岩。这是本区闪长岩和辉长岩能够形成铁 (钛)氧化物铜金型矿床的主要大陆动力学背景。

铁氧化物型铜矿体多分布在基性侵入岩体附近,多个岩体具铜、铁、钛矿化并局部形成工业矿体。当碱性辉长岩-闪长岩岩体侵入因民及落雪地层时,处于封闭、半封闭环境的岩浆发生分异,提供部分铜质及热动力,同时改造叠加矿源层,形成层、脉混生的工业铜矿体。在晋宁造山运动期后,在地幔热点作用下,深源碱性闪长岩-辉长岩侵位发生高氧化叠加成矿,形成了碱性闪长岩-辉长岩中钛铁矿-钛磁铁矿矿 (化)体。在围绕碱性闪长岩-辉长岩岩枝周边的隐爆角砾岩中,形成了铁钛铜金氧化物型矿体,在沿断裂裂隙带中,形成了硅化铁碳酸盐化蚀变相带。

岩体边缘产出的铁铜金矿 (化)体,容矿岩石与其下盘岩体主要由细粒蚀变辉长岩、闪长岩及部分蚀变晶屑凝灰岩组成。矿体围岩普遍发生了强烈蚀变,形成了大量的黑云母等新生矿物,可能与岩石受后期热接触变质作用有关。金属矿物主要为斑铜矿、磁铁矿,次为黝铜矿、赤铁矿,还见有少量黄铜矿、辉铜矿等。斑铜矿、黝铜矿等铜金属矿物与磁铁矿、赤铁矿等铁金属矿物含量具有反相关的关系,并在空间上呈现出一定分带现象,靠近岩体的矿石铁矿物较多,铜矿物较少,远离岩体铁矿物骤然减少,而斑铜矿、黝铜矿含量增多。斑铜矿常形成于氧化环境下,磁铁矿形成于较还原的条件,为不同的成矿环境,暗示铜与铁为不同时期产物。其上盘角砾岩具有液压致裂的特征,可能是后期氧化型铜金矿化岩浆或热液经过的证据,表明其具有 IOCG矿床特征。[4]

[1] 何毅特.东川铜矿成矿系列、矿床类型及成矿模式 [J].云南地质,1996,15(4):319-329.

[2] 龚琳,何毅特,陈天佑.云南东川元古宙裂谷型铜矿[M].北京:冶金工业出版社,1996:1-252.

[3] 谢世业,黄有德,何国朝.云南东川元古宙裂谷型铜矿地质、地球化学及成矿模式的研究 [J].矿产与地质,1995,47(9):174-179.

[4] 方维萱,柳玉龙,张守林,等.全球铁氧化物铜金型(IOCG)矿床的三类大陆动力学背景与成矿模式 [J].西北大学学报 (自然科学版),2009,39(3):404-413.

[5] 李朝阳,刘玉平,管太阳,等.不整合面中的成矿机制与找矿研究 [J].地学前缘,2004,11(2):353-360.

[6] 潘含江,方维萱,郭茂华,等.云南东川铜矿硅质白云岩稀土元素地球化学特征 [J].矿产与地质,2008,22(4):242-346.