云南普洱市大平掌铜矿成矿规律及找矿研究

张云龙，沈 辉，李维忠，张国恩

(云南省地质矿产勘查院，云南 昆明 650051)

云南普洱市大平掌铜矿区北起小黑江以北，南至肖家坟，东起老肚寨-李子树以东，西至白沙井，南北长及东西宽均为7Km的正方形，面积49Km2。矿区位于兰坪-思茅微板块西缘的古生代岛弧火山岩带中，西与澜沧江结合带相邻。从区域构造环境分析，矿床处于南澜沧江洋壳与兰坪-思茅微板块相互作用的地带，是洋壳向东俯冲过程中，弧后裂陷带中火山-喷流沉积成矿的产物。成矿带属特提斯成矿域(Ⅰ1)之三江造山带(Ⅱ2)成矿省的兰坪-普洱陆块(Ⅲ5)Cu-Pb-Zn-Ag-Fe-Hg-Sb-As-Au-石膏-菱铁矿-盐类成矿带中南段的云县-景洪火山弧(Ⅳ11)Cu多金属矿带。

本区是扬子陆块和印度板块之间的边缘活动带，自晚古生代至早第三纪，经历了多次构造变动，断裂纵横交切，相互拼接，并伴随岩浆侵入活动和火山喷发活动，使本区呈现复杂的构造面貌。主要构造线以南北向为主，主要断裂有澜沧江断裂和酒房断裂。

1 矿区地质特征

1.1 矿区地层

矿区出露的地层自下而上为上泥盆统-下石炭统大凹子组(DCd)、中三叠统下坡头组(T2x)、大水井山组(T2d)、中侏罗统花开左组(J2h)及第四系(Q)。

(1)上泥盆统-下石炭统大凹子组(DCd)：大凹子组为大平掌铜矿区的主要出露地层，也是主要含矿火山岩系，为一套半深海相火山岩，由细碧岩-角斑岩-石英角斑岩等组成细碧角斑岩建造。南北两端被中三叠统下坡头组不整合覆盖，出露不全。大凹子组(DCd)由下往上分为四个岩性段：

大凹子组第一段(DCd1)：该岩性段以喷溢-爆发相为主，主要岩性为浅灰-浅肉红色角斑岩、石英角斑岩、火山碎屑岩夹灰绿色细碧岩。该岩性段与上覆第二段(DCd2)过渡带为主要含矿层位，产出块状铜多金属硫化物矿体(V1矿体群)，块状硫化物矿体常与含放射虫硅质岩、硅质凝灰岩、硅质-钙质沉凝灰岩或透镜状灰岩整合产出。厚>300m。

大凹子组第二段(DCd2)：该岩性段以中酸性熔岩为主，主要为浅灰-灰绿色英安岩，底部为凝灰-硅质岩。岩石中石英、长石斑晶及杏仁体发育。岩石中常见具绿帘石化、绿泥石化，少量钻孔中见零星浸染状弱黄铜矿化，厚度>300m。

大凹子组第三段(DCd3)：岩性以酸性熔岩及其火山碎屑岩为主，夹中基性熔岩、凝灰岩和薄层沉积岩。其中：下部厚520m，为灰白色流纹岩夹中基性凝灰岩、角斑岩、细碧岩，底部见赤铁矿透镜体；中部厚约300m，为灰白色流纹岩、灰绿色火山角砾岩、沉凝灰岩；上部厚400m，为浅灰、灰绿色流纹岩、角砾凝灰岩、凝灰岩、凝灰质粉砂岩夹薄层硅质岩。

大凹子组第四段(DCd4)：下部为紫灰色角斑岩、凝灰岩、凝灰质泥岩；上部为紫灰色角斑岩，灰绿、灰、灰黄色角砾状凝灰岩，凝灰岩夹凝灰质泥岩、硅质岩。厚度大于500m。

(2)中三叠统下坡头组(T2x)：为一套滨海-浅海相碎屑岩-碳酸盐岩建造。岩性为灰紫、灰绿色岩屑砂岩、粉砂岩、泥岩与泥灰岩、灰岩互层，底部为复成份砾岩，厚113m～374m。

(3)中三叠统大水井山组(T2d)：为一套浅海相泥质-碳酸盐岩建造，岩性为浅灰色灰岩夹泥岩，上部含白云石团块，下部含硅质结核及条带，厚472m～893m，与下伏中三叠统下坡头组为整合接触。

(4)中侏罗统花开左组(J2h)：为一套海陆交互相红色碎屑岩建造，下部岩性为紫灰色，少量黄绿色粉砂质泥岩、钙质泥岩、泥岩夹泥质粉砂岩、粉砂岩，底部为砂砾岩或砾岩。上部岩性为紫红、灰绿色泥岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、岩屑长石砂岩、岩屑石英砂岩夹灰色泥灰岩、介壳灰岩。厚887m～1465m，与下伏中三叠统呈角度不整合接触(图1)。

图1 大平掌铜矿区地质简图Fig 1.Geological Sketch Map of Dapingzhang Cu Orefield1.花开左组；2.大水井山组；3.下坡头组；4.大凹子组四段；5.大凹子组三段；6.大凹子组二段；7.大凹子组一段；8.流纹斑岩；9.斜长花岩斑岩；10.地质界线；11.地层产状；12.V1矿体群；13.V2矿体群；14.正断层及编号；15.逆断层及编号；16.角度不整合地质界线；17.勘探线及编号；18.采矿权范围

1.2 地质构造

1.2.1 褶皱

矿区褶皱主要为夹持于F2、F4两个断层间的大平掌背斜，背斜轴向为北西，向北西、南东两端倾伏，核部地层为上泥盆统-下石炭统大凹子组第一段(DCd1)，翼部地层为大凹子组第二段-第四段(DCd2-DCd4)，其中东翼第二段-第四段((DCd2-DCd4)出露齐全，F4断层以东出露中三叠统大水井山组(T2d)；西翼因受印支期岩浆岩侵入及F2断层影响出露不全，F2断层以西出露中三叠统下坡头组(T2x)、中侏罗统花开左组(J2h)。西翼岩层西倾，倾角65°，东翼岩层东倾，倾角30°～60°，为一出露不全之复式不对称背斜。倾伏端小褶曲发育。大平掌铜矿产于该背斜核部附近的次火山岩(λπ)及上泥盆-下石炭统大凹子组(DCd)细碧-角斑岩-石英角斑岩岩系中。

1.2.2 断层

矿权区及外围以北北西向断层为主(图1)，其中对矿影响较大的有酒房断层(F1)、白沙井断层(F2)、大平掌断层(F3)、李子树断层(F4)。

(1)酒房断层(F1)：酒房断裂为区域性活动逆断层，断层倾向50°～70°，倾角80°～85°，沿断裂带发育构造角砾岩、碎裂岩。该断层对火山岩浆活动、沉积作用有明显的控制作用，矿区大凹子组火山岩，就是沿该断裂侧向喷发的产物。

(2)白沙井断层(F2)：断层总体走向340°，倾向70°～80°，倾角45°～70°。白沙井断层不仅是火山岩与中生代红层的分界线，矿区内的印支期斜长花岗斑岩还呈长条沿其分布。同时，该断层明显破坏了大平掌背斜的完整性。白沙井断层在空间组合关系上为酒房断裂带旁侧的分支构造，总体具有逆冲断层特点。

(3)大平掌断层(F3)：断层走向340°～350°，倾向250°～260°，倾角57°，断层西盘(上盘)为上泥盆统-下石炭统大凹子组第二段(DCd2)流纹质火山岩，东盘(下盘)为上泥盆统-下石炭统大凹子组第三段(DCd3)中基性角斑岩和凝灰岩夹薄层状凝灰质硅质岩。大平掌断层(F3)在空间组合关系上也应为酒房断裂带的旁侧分支构造，总体具有逆冲断层特点。

(4)李子树断层(F4)：断层总体走向340°，向东倾，倾角60°～70°，是矿区东部重要的断裂带。断层西盘(下盘)出露上泥盆统-下石炭统大凹子组(DCd)火山岩系，东盘(上盘)出露中三叠统大水井山组(T2d)碳酸盐岩，断层两侧地层走向与断层走向呈斜交关系，常见地层缺失、截交或者倒置。

1.3 岩浆岩

矿权区及外围出露的岩浆岩有斜长花岗斑岩、大凹子组火山岩、次火山岩(流纹斑岩)。现分别描述如下：

1.3.1 侵入岩

1.3.2 次火山岩(λπ)

矿权区及外围出露的次火山岩(λπ)为流纹斑岩、角砾状流纹斑岩，呈不规则分布于大田梁子一带，呈“梭状”分布，次火山岩沿北西向火山通道侵入于大凹子组(DCd)火山岩之中，破坏了背斜的完整性。矿区中部次火山岩最厚达480m，向南、北两端逐渐变薄乃至尖灭，在ZK3201、ZK3203钻孔中多呈岩枝、岩脉穿入晶屑岩屑凝灰岩之中。

关于次火山岩(流纹斑岩)的时代，由于蚀变强烈，未获得同位素年龄值，根据其与(DCd)火山岩为侵入接触，而印支期斜长花岗斑岩又侵入其中，结合区域地质背景，可能为大凹子组火山喷发旋回晚期的次火山岩相产物。

2 矿体地质特征

大平掌铜矿是形成于海底火山喷发的间歇期或喷发期后，受深部次火山岩及同生断裂构造影响。在次火山岩顶部形成对流热液，顶部火山岩和火山沉积界面形成厚大透镜状、层状硫化物矿体，下部形成脉状、浸染状矿体。

2.1 成矿地质体特征

大平掌铜矿为典型的火山块状硫化物矿床，铜矿明显受火山机构及次火山岩的控制，其成矿地质体为火山机构及火山岩-次火山岩建造。

火山岩主要为上泥盆统-下石炭统大凹子组一段(DCd1)，岩性为浅灰-浅肉红色角斑岩、石英角斑岩、火山碎屑岩夹灰绿色细碧岩。该岩性段与上覆第二段(DCd2)过渡带界线清晰，为透镜状、似层状块状矿体主要含矿层位，块状硫化物矿体常与含放射虫硅质岩、硅质凝灰岩、硅质-钙质沉凝灰岩或透镜状灰岩整合产出。

次火山岩为流纹斑岩、角砾状流纹斑岩，次火山岩沿火山通道侵入于大凹子组(DCd)火山岩之中，破坏了背斜的完整性。次火山岩从上自下可分为三个岩性组合：顶部为浅灰色流纹质隐爆角砾岩、角砾状流纹斑岩，厚100m～200m；中部为浅灰色硅化黄铁矿化流纹斑岩、绢云岩化流纹斑岩，厚160m；下部为浅灰、灰绿色绿泥石化硅化角砾状流纹斑岩，未见底，厚大于400m。

大平掌铜矿区位于兰坪-思茅微板块西缘的古生代岛弧火山岩带中，西与澜沧江结合带相邻。从区域构造环境分析，矿床处于南澜沧江洋壳与兰坪-思茅微板块相互作用的地带。由于强烈的区域构造运动及造山运动，其火山岩发生了强烈的变质变形，火山机构、火山岩相已破坏，完整清晰的火山机构标志很难发现。

2.2 成矿构造和成矿结构面特征

2.2.1 成矿构造：

(1)澜沧江断裂：是兰坪-思茅微板块与保山微板块分界的巨型超壳深大断裂，总体呈北北西向的弯曲弧度较小的S形延伸，沿断裂带形成强烈的岩浆-火山活动带。

(2)酒房断裂：为隐伏-半隐伏的区域性大断裂，是思茅中生代断陷盆地与澜沧江复杂火山岩带的边界，沿断裂带形成数十米宽的挤压破碎带。酒房断裂为大平掌铜矿的控岩构造，间接的控制着矿体的分布。

(3)白沙井断层(F2)：大平掌铜矿体呈北北西向平行于该断层分布，该断层破坏了大平掌背斜的完整性，对火山岩和矿体具有明显的控制作用。

2.2.2 成矿结构面

大平掌铜矿成矿结构面主要位于大凹子组一段(DCd1)与上覆第二段(DCd2)英安岩接触界线附近。透镜状、似层状块状矿体产于大凹子组一段，常与含放射虫硅质岩、硅质 凝灰岩、硅质-钙质沉凝灰岩或透镜状灰岩整合产出。

2.2.3 物理化学转化界面

大平掌铜矿成矿流体是一种温度较高、酸性、富含Fe、Cu、Pb、Zn、Au、Ag等的还原性流体，在火山喷发结束或间歇期后，与无限大体积的冷海水、碱性的氧化流体混合，在迅速冷却的的瞬时沉淀形成Fe、Cu、Pb、Zn等金属，喷口附近产生高效率富集沉淀，在火山岩和火山沉积岩界面附近形成酸碱、氧化还原转换双重地球化学障，形成层状矿体。

2.3 成矿作用特征标志

2.3.1 矿体特征

大平掌铜矿具有典型的“上层下脉”的双层结构特征(图2)。即上部是与地层整合的块状硫化物组成的层状、透镜状矿体(V1矿体)；下部是由热液蚀变岩筒中脉状、网脉状硫化物组成的细脉浸染型矿体(V2矿体)。

图2 大平掌铜矿4号勘探线剖面图Fig 2.Section of Exploration Line 4 of Dapingzhang Cu Deposit

(1)V1矿体：沿矿床中部大田梁子西侧及白沙井断层东侧出露，平面上呈南宽北窄的不规则长条形分布，长轴方向为320°～330°，矿体长约2500m，宽300m～1100m，矿体厚度0.30m～64.44m，平均厚度为8.94m，Cu品位0.15ω%～14.62ω%，平均1.15ω%，品位变化系数159%。共生、伴生有益组分为Pb、Zn、Au、Ag等，其中Pb平均品位0.19ω%，Zn平均品位1.15ω%，Au平均品位1.047×10-6，Ag平均品位16.87×10-6。矿体的直接顶板为灰黑-黑色薄层状凝灰岩、沉凝灰岩或硅质-钙质凝灰岩；底板是围岩强蚀变的钠质流纹岩(石英角斑岩)及其火山碎屑。

(2)V2矿体：赋存于次火山岩的顶部(图2)，含矿岩石为流纹斑岩、角砾状流纹斑岩。矿体呈透镜状，走向北西，倾向北东，总体缓倾角，矿体厚度0.40m～47.50m、平均厚度5.72m，矿体厚度变化系数99%。矿体Cu品位0.15ω%～8.46ω%，平均品位0.73ω%，品位变化系数142%。共生、伴生有益组分为Pb、Zn、Au、Ag等，其中：Pb平均品位0.01ω%；Zn平均品位0.07ω%；Au平均品位0.15×10-6；Ag平均品位4.32×10-6，为以Cu为主的含Pb、Zn、Au、Ag的多金属矿体。

2.3.2 矿石特征

按矿石成分和结构构造不同，可将矿石划分为块状硫化物铜多金属矿石和细脉浸染状铜矿石两大类。前者是V1型矿体的主要矿石类型，后者是V2矿体的主要矿石类型。

V1矿体群中的矿石组分较复杂，硫化物主要有黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿、方铅矿等，总量一般在50%以上，局部可达80%，含微量白铁矿、孔雀石、褐铁矿、银黝铜矿等。脉石矿物主要有石英、绿泥石、绢云母、方解石、长石等，含微量白云石、重晶石、高岭土等，含量变化大，一般在20%～40%，常呈粒状、鳞片状微晶集合体，质软极易泥化。矿石结构：硫化物总体以细粒-微粒结构为主。其中，黄铜矿、闪锌矿以它形晶粒结构为主。黄铁矿和方铅矿以半自形-自形晶粒结构为主。矿石构造：为典型的块状、角粒状、层纹状、条带状构造。其中，块状构造最为发育，是细粒富铜、富铜锌和富铅锌等块状硫化物矿石的主要构造。

V1矿体群的矿体中共(伴)生有益组分为Zn、Pb、Au、Ag、S，分别赋存于黄铜矿、方铅矿、闪锌矿中。矿石中发现银金矿、银黝铜矿、辉银矿、自然银等4种金银矿物。金主要赋存于黄铜矿、银金矿中，在闪锌矿中也有少量分布。银主要赋存于银黝铜矿、银辉矿、自然银和方铅矿中。

V2矿体发育疏-密不等的浸染状-细脉状硫化物，此类矿石在物质组成上具有以下特点：矿石中的矿物组合较简单，主要由黄铁矿、黄铜矿组成，几乎不含闪锌矿和方铅矿等硫化物。脉石矿物以石英为主，其次为绢云母，绿泥石含量很低，与块状硫化物矿石的差别显著。矿石结构：具典型的晶粒结构、填式结构、交代残余结构和包含结构等。矿石构造：主要为浸染状、细脉-浸染状构造，黄铁矿、黄铜矿成浸染状、细脉状分布普遍，局部富矿部位形成块状构造。

V2矿石中有用成分也较简单，主要成矿元素为Cu，相对V1型矿体矿石组分，本类矿石在成分上具有SiO2含量高，Fe、Cu、Pb、Zn含量低的特点。

2.3.3 蚀变特征

矿区矿体蚀变强烈，主要有硅化、黄铁矿化、绿泥石化、绢云母化、碳酸盐化、重晶石化等，其中硅化、黄铁矿化与矿化关系较为密切。

(1)硅化：主要发育于块状硫化物矿体下部酸性火山岩中，硅化主要表现为：早阶段主要对基质中原玻璃或隐晶长英质产生交代重结晶，形成细晶石英集合体，也可沿裂细形成石英脉；其次为与石英斑晶交代，常形成次生反应边；晚阶段硅化主要以大量含矿石英脉形式出现，脉体的延伸长度一般小于2m，宽度多在1cm～20cm，呈网脉状产出。V2矿体细脉浸染状矿体发育在强硅化部位，富矿体与黄铜矿-黄铁矿石英脉富集程度密切相关。

(2)黄铁矿化：V2矿体细脉浸染状矿体及其周边围岩中广泛发生黄铁矿化，形成稀疏浸染状、稠密浸染状、团斑状和细脉状等不同产出的黄铁矿。黄铁矿化明显具有多期性：早期黄铁矿化呈半自形立方体粗晶，被黄铜矿交代或穿插，交代残余结构明显；中期黄铁矿呈它形细粒状集合体充填与矿石裂隙中，常穿切含铜硫化物石英脉。

(3)绿泥石-绿帘石化：V2矿体细脉浸染状矿体及其周边围岩中，绿泥石-绿帘石化、硅化、黄铁矿化等共同组成成矿热液蚀变带，矿体及其围岩中出现斑点状、团斑状、网脉状绿泥石及绿帘石，但总体分布在热液蚀变带外带；矿体上部安英岩中也有一定程度的绿泥石-绿帘石化，表现在岩石中的角闪石等暗色矿物被绿泥石-绿帘石交代，成稀疏浸染状分布，有的地段伴有少量黄铁矿化，偶见微弱黄铜矿化。

(4)绢云母化：绢云母化主要伴随硅化发生，特别是矿化带中的火山岩中的长石斑晶几乎都产生绢云母化，有的只保留长石假象。凝灰岩发生绢云母也较强，新生绢云母多以不规则的细小鳞片状、团斑状或条带状出现。

(5)碳酸盐化：是矿区分布很广的蚀变，强矿化地段相对较弱，矿体周边相对较强，多以碳酸盐薄膜、方解石细脉等形式出现，在含矿火山岩中，也可以团斑状方解石形式出现。

(6)重晶石化：相对不易发现，在块状硫化物铜多金属矿体中，偶见不规则重晶石微细脉产出，有时可见充填于硫化物裂隙中。

总体看，矿区的蚀变类型以中低温蚀变为主。在空间分布上，块状矿体之下为强硅化蚀变带；在平面分布上，7～16线硅化强度最大，出现大量硅化石英岩或强硅化角砾岩和流纹岩，而绢云母化、碳酸盐化及绿泥石化的分布范围则较广，超出矿体范围；在剖面上，沿块状硫化物矿体下部，形成大致对称分布的、由内向外依次为强硅化-黄铁矿化-角砾岩带→硅化-绢云母-黄铁矿化带→绢云母-碳酸盐化带→碳酸盐-绿泥石-绿帘石化带的蚀变分带，并与矿体构成一个完整的矿化-蚀变岩筒。无论从矿化结构，还是从蚀变组成及其空间结构等角度看，大平掌矿床具有火山喷流-沉积矿床特有的矿化-蚀变组合及结构特征。

3 找矿预测模型

大平掌铜矿位于兰坪-思茅微板块西缘的古生代岛弧火山岩带环境，海底火山喷发间歇期或喷发期后，受深部次火山岩及同生断裂构造的影响，在次火山岩顶部形成对流热液。来自火山岩和次火山岩的Fe、Cu、Pb、Zn、Au、Ag矿质及矿化剂元素加入到热液中，沿火山机构及边缘断裂带向上运移，交代火山岩，形成蚀变岩筒。

成矿作用中心位于深部次火山岩顶部至火山岩与火山沉积岩界面间。矿床的空间结构受控于火山机构+火山岩/火山沉积岩性界面+物理化学界面。矿体赋存于火山机构相关的火山岩和火山沉积岩转换界面中，同时也是酸碱转换和氧化还原转换界面。存在明显的二元结构，上部在沉积岩和火山岩接触面上形成厚大透镜状、层状矿体，下部形成脉状、浸染状矿体。

大平掌火山块状硫化物铜铅锌矿床找矿预测地质模型见图3。

图3 大平掌火山块状硫化物铜铅锌矿床成矿模式图Fig 3.Metallogenesis Model of Dapingzhang Volcanic Massive Sulfide Cu-Pb-Zn Deposit

4 外围及深部找矿

依据找矿预测模型和区域地质背景，结合大平掌矿区的成矿规律和成矿地质条件分析，在大平掌地区深部及外围具有寻找隐伏矿体的潜力。

4.1 矿区深部

(1)大平掌铜矿具有典型的“上层下脉”的双层结构特征，其成矿地质体为火山机构及火山岩-次火山岩建造。确定火山机构及火山岩-次火山岩通道的确切位置，对于寻找深部浸染状矿体具有重要的指示意义。

(2)大平掌铜矿床目前只有分布与区域构造方向一致的大平掌背斜构造的北东翼，沿背斜轴部受北东向陡倾斜的白沙井断层破坏，矿区矿体分布区为上升盘，应该穿过白沙井断层，在酒房断裂和白沙井断层之间区域。可于大平掌背斜南西翼寻找该类型矿体，即寻找大平掌铜矿的“另一半”。

4.2 矿区外围

(1)目前矿区揭露控制的矿体，在采矿权范围内，所揭露控制的矿体沿走向、倾向方向经过工程控制尖灭，但矿体沿走向、倾向方向有尖灭再现特征，应沿矿体延伸方向进行探边摸底找矿工作。

(2)对矿区外围地质矿化蚀变区，如灰岩与花岗岩接触矽卡岩蚀变带、地表铁帽发育部位、盐水河断裂带都显示有较好的矿化信息、以及物探激电异常区进行揭控、探索，力求寻找新的隐伏矿体。