滇西北红坡牛场铜金矿地质特征及成因

杨爱平, 李文辉, 王小虎, 卓伟峰

(1. 云南省地质调查院, 云南 昆明650216;2. 云南省国土资源规划设计研究院, 云南 昆明650216;3. 德钦圣卓矿业有限公司, 云南德钦674500)

红坡牛场铜金矿床位于云南省德钦县燕门乡境内, 是近几年在江达-维西陆缘火山弧铜铅锌银金多金属成矿带内勘查评价的第一个中型金矿床。 目前, 矿区累计探获333 及以上铜金属量59961 吨、 平均品位1. 03%, 金金属量9613 千克、 平均品位2. 15 克/ 吨, 并探获伴生333 类银金属量72835 千克、 钼金属量720 吨、 铁矿石量647 万吨(云南省地质调查院, 2016)。 该矿床的勘查评价填补了江达-维西多金属成矿带尚未发现成型金矿的空白, 但因受区内交通条件的限制, 对该矿床成因缺乏系统的研究。本文在详实的野外地质调查基础上, 结合近期对矿区内果腊复式岩体年代学和地球化学研究成果, 对该矿床地质特征及矿床成因进行初步探讨。

1 区域成矿地质背景

红坡牛场铜金矿区位于江达-维西陆缘火山弧中段, 该火山弧作为金沙江造山带的重要组成部分,系金沙江弧后洋盆向西俯冲消减和斜向碰撞过程中形成, 弧火山活动最早见于早二叠世晚期, 一直持续到晚三叠世早期, 经历了俯冲造弧-碰撞成弧-张裂成盆的复杂发展历史, 各个发展阶段都有不同的成矿作用(王立全等, 1999, 2000)。 已发现大型矿床5 处(里仁卡铅锌矿、 赵卡隆银铁多金属矿、 丁钦弄银铜多金属矿、 足那银铅锌多金属矿、 楚格扎铁银多金属矿), 中型矿床4 处(多加岭铁铜矿、 南佐铅锌矿、 鲁春铜锌多金属矿、 老君山铅锌矿), 小型矿床及矿化点近百处(李文昌等, 2010)。 区内出露地层主要有上元古界、 古生界、 中生界、 新生界, 上元古界以基底形式分布于金沙江断裂、 德钦-沙冲断裂旁侧, 其上为古生界、 中生界地层覆盖。 区内岩浆岩发育, 岩石类型齐全, 从超基性岩到酸性岩均有出露, 以印支期和燕山期中酸性岩浆岩为主, 空间上沿区域性深大断裂旁侧分布, 形成一南北向的岩浆岩带。 频繁的岩浆侵入及强烈构造活动, 导致区内广泛发育区域变质、 动力变质和接触变质作用(云南省地质调查院, 2003)。

2 矿区地质特征

红坡牛场铜金矿区主要出露上元古界德钦岩群, 区域上德钦岩群分为三个岩段, 本区出露二、 三两个岩段。

(1) 德钦岩群中岩段(Pt3D2): 岩性为云母石英片岩、 绢云片岩及少量绿泥片岩;

(2) 德钦岩群上岩段(Pt3D3): 分为两个岩性层, 第一层(Pt3D3-1) 岩性为绢云母石英微晶片岩夹变质石英砂岩、 蚀变基性岩; 第二层(Pt3D3-2) 岩性为绢云母石英微晶片岩夹变质石英砂岩及薄层状结晶。

矿区岩浆岩十分发育, 与成矿关系密切的为果腊复式岩体。 该复式岩体呈一不规则椭圆状分布于矿区中部北西向展布, 长1km, 宽500m, 出露面积约0. 5km2, 侵位于德钦岩群(Pt3D3-2) 中。 复式岩体核部为角闪石英二长岩, 边部为石英闪长玢岩。 王小虎等(2020) 通过LA-ICP-MS 锆石U-Pb 定年,获得该复式岩核部岩体年龄为226. 4± 2. 0Ma, 边部岩体年龄为36. 59±0. 22Ma, 说明该复式岩体侵位时间分别为晚三叠世早期和始新世晚期, 分别代表了印支期和喜马拉雅期两期岩浆活动。 岩体与围岩接触界线清晰, 接触带附近往往发育角岩化、 硅化、 矽卡岩化等。

图1 红坡牛场铜金矿区地质简图(据云南省地质调查院2016 修改)Fig 1. Geological Sketch Map of Hongponiuchang Cu-Au Orefield

矿区构造主要为断裂构造, 总体呈南北走向(图1), 断裂力学性质表现为压性, 亦是区内主要控岩控矿断裂, 断层附近具硅化、 黄铁矿化、 磁黄铁矿化蚀变。 由此派生次一级羽状北东向小断裂及节理、 裂隙则控制了部份矿体的形态。

图2 勘探线8 号线、 0 号线剖面图(据云南省地质调查院2016 修改)Fig 2. Section of Exploration Line 8, 0

3 矿床地质特征

3.1 矿体地质特征

通过勘查矿区内共圈定矿体57 条, 均围绕果腊复式岩体接触带展布, 其中岩体以北23 条( 铜(金) 矿), 以西19 条, (铜(金) 矿8 条、 铁矿4 条、 钼矿3 条、 原生金矿2 条、 铅银矿2 条), 北东11 条(多为铜(金) 矿), 以东2 条(铁矿), 以南2 条(钼矿1 条、 铜矿1 条)。 作为复式岩体以北和以西的两大矿体群分布区, 矿体特征有很大的相似性, 但也具有各自特点。 岩体北接触带矿体产出较密集, 达到18 条/ m, 主要为矽卡岩型铜矿。 岩体南西接触带的矿体在矿化元素上有较明显的分带特征, 随着远离岩体可出现铅银矿体(铅品位17. 05ω ﹪、 银品位75. 8 克g / T), 横向上随着远离接触带则显示成矿元素从高温(Fe、 Mo) →中温(Cu、 Au) →低温(Au、 Pb、 Ag) 元素分带特征(图1)。 区内控制程度较高且进行了资源储量估算的矿体14 条, 其中西接触带2 条, 岩体北部12 条, 又以KT12、KT22、 KT25 和KT30 矿体规模最大, 控制程度最高。 现对代表性矿体KT12 和KT25 特征详述如下。

(1) KT25 矿体: 呈似层状、 透镜状赋存于果腊复式岩体以北接触带矽卡岩中, 出露标高4350m ～4690m, 目前控制矿体长510m, 控制斜深145m～490m, 控制最低标高4148m。 矿体形态简单-中等, 局部有分枝复合现象。 矿体走向近南北, 浅部(4500m 以上) 东倾或直立, 深部向西陡倾, 倾角80° ～88°。 单工程矿体厚度0. 99m ～4. 00m、 平均2. 65m, 单工程铜品位0. 12ω% ～2. 77ω%、 平均0. 92ω%,单工程金品位0. 20～5. 79g / T、 平均2. 17g / T。 矿体浅表和深部为铜矿伴生金, 中部铁铜共生、 局部金异常富集(图2a), 显示了多期成矿叠加的特点, 探获333 类以上铜金属量15188 吨、 平均品位0. 91%, 金金属量2861kg、 平均品位1. 82g / T。

(2) KT12 矿体: 呈似层状、 层状赋存于果腊复式岩体西接触带矽卡岩中, 形态上受围岩中碳酸盐岩形态和岩体与围岩接触带双重控制。 矿体出露标高4425m～4500m, 控制矿体长960m, 控制斜深40m～420m, 控制最低标高4050m。 矿体走向330° ～345°, 矿体整体西倾, 局部东倾或直立, 倾角70° ～88°。 单工程矿体厚度0. 58m ～2. 82m、 平均1. 40m, 单工程铜品位0. 28ω% ～1. 66ω%、 平均0. 86ω%,单工程金品位1. 16～8. 08g / T、 平均4. 83g / T。 矿体走向和倾向上矿化元素特征明显, 0 号勘探线铁铜金共生(图2b), 其余地段分别为铜金矿、 独立金矿, 该矿体累计探获333 类以上铜金属量5373 吨、 平均品位0. 84ω%, 金金属量2266kg、 平均品位3. 63g / T。

3.2 矿石特征

矿石自然类型主要为含铜金矽卡岩, 次为含金石英片岩, 金属矿物主要有自然金、 黄铜矿、 磁黄铁矿、 黄铁矿、 磁铁矿等(图3-a、 b、 c)。 脉石矿物主要有石英、 绢(白) 云母、 斜长石、 绿泥石、 石榴石、 透闪石、 透辉石、 方解石等(图3-d、 e、 f)。

图3 红坡牛场铜金矿区矿石金属矿物和脉石矿物显微特征Fig 3. Microscopic Picture of Metallic Mineral and Gangue in Hongponiuchang Cu-Au Orefield

自然金主要呈粒状, 枝状, 暗淡金黄色, 金属光泽, 成色较差, 主要分布于透明矿物之间, 褐铁矿之间, 大多属于粒间金, 少部分属于包裹金, 包裹在磁铁矿中, 粒度0. 01mm～0. 05mm; 黄铜矿呈它形粒状, 与褐铁矿连生, 星散浸染于矿石中, 部分蚀变为褐铁矿, 可见在褐铁矿中呈残余状分布, 但仅占少部分, 粒度0. 02mm～0. 3mm, 最大的粒度在2mm 左右; 磁黄铁矿呈它形粒状, 分布于脉石矿物中,或磁铁矿之间, 与黄铜矿连生, 粒度0. 03mm ～0. 08mm; 黄铁矿呈它形粒状, 与透明矿物和褐铁矿连生, 部分残余状分布于褐铁矿中, 粒度一般0. 1mm ～0. 6mm; 磁铁矿大多呈半自形-它形粒状, 与褐铁矿镶嵌状分布, 部分受应力作用, 发生碎裂, 粒度一般0. 05mm～0. 8mm。

石英主要分布于磁铁矿和褐铁矿的颗粒之间, 呈它形粒状, 常见纤维状的透闪石包裹在石英中, 粒度0. 05mm～0. 8mm。 绢(白云母) 呈显微鳞片状、 片状, 单体粒度大多＜0. 03mm。 斜长石呈柱状, 粒度0. 02mm～0. 08mm。 绿泥石呈片状, 分布于磁铁矿之间, 粒度一般在0. 04mm ～0. 2mm, 矿石中含量少, 与石英和绿泥石等连生。 石榴石呈它形粒状, 粒度在0. 1mm～0. 5mm。 透辉石呈半自形粒状, 集中分布, 与石英连生, 粒度在0. 02mm ～0. 3mm。 透闪石呈纤柱状, 集中分布, 矿石中含量少, 部分被石英交代, 粒度0. 05mm～0. 3mm。

矿石的结构主要为半自形粒状结构、 它形粒状结构, 次为粒状、 纤柱状变晶结构, 偶见胶状结构、残余结构、 网脉状结构及显微鳞片状结构。 矿石构造(图4) 主要为块状构造、 浸染状构造、 脉状构造、 斑杂状构造, 蜂巢状构造及土状构造少见。

矿区存在三种矿石工业类型, 即硫化铜金矿、 硫化铜矿和原生金矿, 结合矿区内矿石基本分析、 组合分析结果和光谱分析结果, 硫化铜矿中伴生金, 原生金矿中伴生铜, 所有矿体均伴生银、 平均品位11. 17g / T, 大部份矿体伴生铁、 平均品位mFe8. 68ω%, 少部分矿体伴生钼、 平均品位0. 024ω%, 区内伴生组份均可综合回收利用。

图4 红坡牛场铜金矿区矿石构造特征Fig 4. Ore Structure of Hongponiuchang Cu-Au Orefield

3.2 矿化蚀变特征

矿体的围岩、 夹石主要为石英片岩、 变质石英砂岩、 角岩, 容矿岩石以矽卡岩为主, 其次为石英片岩。 矽卡岩型矿床围岩、 夹石与矿体之间有明显的界线, 独立型金矿则没有明显的界线, 需以分析成果加以划分。 矿区内主要发育两期大的岩浆活动, 矿化期次较多, 成矿元素丰富, 导致矿区内岩石的的蚀变类型较多, 主要发生在近矿围岩中, 远离岩体蚀变明显减弱, 与成矿关系密切的围岩蚀变主要为矽卡岩化、 角岩化、 硅化。

矽卡岩化: 矿区内与成矿最为密切的蚀变, 系含矿热液交代围岩中结晶灰岩形成。 石榴石矽卡岩含矿性较差, 透辉石矽卡岩阶段往往形成磁铁矿, 多金属硫化物阶段产出大量磁黄铁矿、 黄铁矿、 黄铜矿, 是区内主要成矿阶段。 由于多期岩浆活动, 矽卡岩成矿同样具有多期多阶段特点, 形成矿区内多种矿化元素共存的格局。

角岩化: 岩体与围岩接触带靠近围岩一侧普遍发育, 表现为石英片岩和变质石英砂岩重结晶, 岩石致密坚硬, 局部可见浸染状黄铜矿、 黄铁矿化、 磁黄铁矿, 局部矿化富集部位可形成工业矿体。

硅化: 主要在岩体内部和远离岩体的围岩中发育。 岩体内部以发育脉状石英为主, 脉宽1mm～5mm不等, 常与辉钼矿、 黄铜矿相伴生。 围岩中主要两种类型, 顺围岩片理发育的石英脉基本不含矿, 斜交围岩片理发育的石英脉多具磁黄铁矿化、 黄铁矿化, 脉宽2mm～10mm 不等, 形成矿区内特有的高品位独立型金矿(图4f)。

4 矿床成因

江达-维西铁铜铅锌多金属成矿带的形成, 是二叠纪俯冲造弧、 早-中三叠世碰撞成弧、 晚三叠世碰撞后伸展以及燕山期-喜马拉雅期陆内碰撞逆冲-推覆、 走滑-剪切过程中岩浆活动、 构造作用、 热液系统等地质事件综合作用的产物, 经历了长期发展演变过程(李文昌等, 2010)。 近期对果腊复式岩体地球化学特征研究表明, 复式岩体核部的角闪石英二长岩成因与俯冲洋壳熔融无关, 很可能直接起源于加厚的陆壳底部, 而复式岩体边部的石英闪长玢岩可能是拆沉的榴辉岩相下地壳物质在地幔深度发生熔融的产物(王小虎等, 2020)。 结合果腊复式岩体年代学测试结果, 综合分析认为区内存在两期主要的成矿作用, 即晚三叠世早期弧-陆碰撞阶段成矿作用和始新世陆内汇聚阶段成矿作用, 矿床成因为矽卡岩型叠加后期热液型的复合内生矿床, 而非前人研究认为的产于金沙江造山带晚三叠世碰撞后地壳伸展背景下形成的上叠裂谷盆地中火山成因块状硫化物矿床(王立全等, 2000, 2002)。 各成矿阶段成矿作用简述如下。

弧-陆碰撞阶段: 该阶段在矿区内表现为发育同碰撞角闪石英二长岩侵入体, 近接触带往往形成矽卡岩型铜、 钼矿, 金以伴生为主, 远离接触带则分布有似层状铅银矿。

陆内汇聚阶段: 该阶段在矿区表现为发育壳幔混源石英闪长玢岩侵入体, 一方面对先成的矽卡岩矿体进行叠加改造, 对成矿元素进行二次分配, 形成矿区 “一矿多种” 的特点。 另一方面在新的部位形成矽卡岩型磁铁矿体。 同时, 在对矿区勘查的过程中, 我们发现区内金矿体容矿岩石无专属性特征, 容矿岩石分为矽卡岩、 角岩、 石英片岩等几大类, 且金品位高的地段与铜并无相关性。 初步推断矿区在陆内汇聚阶段发育单独一期大规模金的成矿作用, 而金主要来自更深的幔源, 与金沙江-红河富碱斑岩带已经评价的北衙金矿、 马厂箐金矿等的矿床成因具有一定的相似性。 这一推断在一定程度上可被复式岩体岩石地球化学研究成果及区域构造背景演化及区内成矿元素赋存特征所佐证。

5 结论

(1) 红坡牛场铜金矿区共圈定矿体57 条, 均围绕果腊复式岩体接触带产出, 14 条主矿体累计探获333 类以上铜金属量59961 吨、 平均品位1. 03ω%, 金金属量9613kg、 平均品位2. 15g / T, 铜达小型规模, 金达中型规模具大型资源远景。

(2) 弧-陆碰撞阶段和陆内汇聚阶段两大成矿作用既独立成矿又相互叠加, 矿床成因类型属后期热液叠加的矽卡岩型复合内生矿床。

(3) 该矿床的勘查评价, 丰富了江达-维西构造带成矿作用类型, 为该区域后续金矿的找矿工作提供了新的思路。