云南易门狮子山铜矿矿床地质特征及找矿标志

刘代福，杨 金，郭祖江，余 璨

狮子山铜大地构造位置位于元古宙扬子地块边缘昆阳裂谷内的武定-易门-元江裂陷槽中段，北、南分别禄武断陷盆地、元江断陷盆地所围限，东、西两侧则挟持于易门及绿汁江，沉积了从震旦系、古生代到中生代的一整套地层，以昆阳群地层出露最为广泛。昆阳裂谷大致经历了裂谷早期（因民期）、近EW向拉张断陷、中晚期（落雪、鹅头厂期）平静沉降、晚期（晋宁-澄江期）的挤压褶皱抬升三个基本阶段，中生代叠加了印支期构造变形。因此，区域具有构造发育且多期构造复合叠加的特征。裂谷演化是重要的成矿作用过程，昆阳裂谷拉张-沉降阶段形成了一套火山、陆源碎屑-碳酸盐建造，并完成了铜、铁等硫化物的初始富集。褶皱抬升期强烈的挤压作用，围岩中成矿物质活化转移，进一步富化为本区特有的沉积-改造型铜矿床。自上世纪50年代发现以来，狮子山铜矿经过了多年的开采利用，前人亦在矿区开展了大量研究工作，认为狮子山矿床是位于昆阳裂谷中易门断陷带沉积-改造成因的中等规模铜矿床，矿体形态复杂，成矿后期构造发育，且对矿体影响较大。为进一步探明矿床深部资源情况，本次工作在详实野外地质工作的基础上，总结矿床成矿地质条件，厘定矿床控矿因素，为矿山下步开发利用提供科学依据。

1 区域成矿背景

矿区所属的易门铜矿区北起禄丰、南到峨腊厂，西起绿汁江、东至易门，南北长70km，东西宽30km，面积达2100km2。区域以北紧邻禄武断陷盆地，以南与元江断陷盆地相邻，以东为昆明凹陷带，沉积了从震旦系、古生代到中生代的一整套地层。区内出露地层复杂，以绿汁江断裂为界，东西两侧分别分布昆明凹陷带及元谋-新平古陆，出露地层为前震旦系中元古界昆阳群（Pt2）、三叠系（T）、侏罗系（J）、白垩系（K）、第三系（N～E）及少量第四系（Q），以昆阳群绿汁江组（Pt1lz）、鹅头厂组（Pt2e）、落雪组（Pt2l）、因民组（Pt2y）及美党组（Pt2m）出露最为广泛。受东西向挤压作用力的影响，区内构造发育，由SN向的主干断裂及NW向、近EW向的次级断裂相互交切为复杂的网格状构造格局，以SN向绿汁江大断裂和汤郎-易门大断裂规模最大，次一级构造则发育SN向、NNE向、NNW向及EW向四组断层，其中：SN向断裂为绿汁江大断裂伴生构造，由一组紧密排列的背向斜与逆断层组成；NNE向构造则由褶皱组与压性纵断层组成；NNW构造为一组压扭性断层构成；EW向构造则由走向延伸较短的断层、褶皱分布于易门矿区南部。

此外，区内岩浆岩种类相对单一，主要为辉绿岩和花岗岩。辉绿岩出露点较多，呈大小不等的岩脉产出，多长100m～1000m、宽1m～30m，主要在晋宁期背斜与断裂带中成群出现，与晋宁期构造紧密共生，为晋宁期产物。辉绿岩则多与晋宁期构造紧密共生，对早期的沉积型矿（化）体起穿插和改造作用。花岗岩则呈小侵入体少量分布于一六街等地，在晋宁期昆阳裂谷回返封闭作用下，部分构造中有晋宁期花岗岩侵入，致使Sn、W等元素在侵入接触部位改造富集。

2 矿区地质特征

2.1 矿区地层

矿区内出露地层为第四系和中元古界昆阳群鹅头厂组（Pt2e）、落雪组（Pt2l）、因民组（Pt2y）地层。鹅头厂一段（Pt2e1）是矿区的含铜层位之一，岩性以灰黑色～黑色碳质板岩夹薄～中厚层深灰色白云岩炭泥质白云岩透镜体为主；鹅头厂二段（Pt2e2）为深灰色～灰绿色板岩，厚度大于200m。落雪组为矿区主要的含矿层位，自上而下发育三段岩性，且厚度呈逐渐变薄的演化趋势：落雪组三段（Pt2l3）为青灰色厚层状白云岩、硅纹层硅条白云岩，偶见Cohphyton Gaubitza Krylor叠层石，为含铜矿层，与上行下岩性段均呈整合接触，厚度20m～200m；落雪组二段（Pt2l2）为浅灰色厚层状白云岩或硅质白云岩，厚度0m～30m，是主要的含矿层位之一；落雪组一段为浅灰色、灰白色、浅肉红色薄～中层状泥沙质白云岩，厚0m～20m。因民组二段（Pt2y2）为紫灰色薄层状泥砂质白云岩与板岩或白云质板岩互层，厚80m～200m；因民组一段（Pt2y1）则为紫灰色、灰紫色板岩与肉红色粉砂岩互层，中部夹数层厚约4m～40m的灰白色、米黄色粗～中细粒长石石英砂岩，为含铜层位之一，厚30m～80m。

2.2 矿区构造

矿区地处绿汁江深大断裂东侧10km处，受长期构造断裂活动及东西向造山挤压作用，区内地质构造复杂多样，褶皱、断裂构造发育。矿床总体受控于狮子山背斜，核部为因民组紫红色凝灰岩、泥岩及白云质斑岩，两翼分别为落雪组白云岩及鹅头厂组黑色碳质板岩。该背斜形态十分复杂，北西翼地层走向NE30°～60°，倾向SE，倾角较陡，为65°～80°；南东翼岩层走向NE40°～50°，倾向SE，倾角为65°～80°。

狮子山背斜倾伏端（倾角80°～90°）NW翼形成了一系列同次序的背、向斜与断裂构造，并在褶皱转折端附近分布一系列微型褶曲，这些褶皱的转折端、层间断裂与配套的节理裂隙是成矿的有力场所。矿床中1号、4号主矿体群均产于倒转背斜鞍部，8号飘带矿体群则产于次级褶皱。

矿区断层集中于狮子山背斜的倾伏侧，按性质可分为四组：①北东向纵断层包含Fl1、Fl3、Fl4三条断层，Fl1地处狮子山背斜西翼的首个次级背斜与首个次级向斜之间走向NE，与褶皱核部延伸方向一致，倾向SE，倾角75°，走向延长约500m，破碎带贯入辉绿岩脉，局部发育铜矿化；Fl3位于第三个向斜的核部落雪白云岩与鹅头厂板岩的接触线上，走向NE，倾向SE，倾角80°～80°，产状与地层一致，板岩受断层影响而成角砾状与压碎状，矿（化）体沿断层破碎带进一步富化；FL4是矿区内规模最大的断层，走向上被F5、F6、F7所错移动，沿断层面多处贯入辉绿岩脉，该断层是狮子山背斜轴部因民组与落雪组、鹅头厂组地层的分界线，与横向断层组交汇部位矿化显著富集，控制着矿床内1号主矿体和鹅头厂底部3、4号矿体的展布；②NW向横断层组发育较多，主要为分布于狮子山背斜倾伏端横切主矿体的F3、F5、F6以及分布于杉老岭的F14～F16断层，向或SN倾斜，均为水平位移，错距在10m～40m之间，展布于狮子山背斜倾伏端，切割和破坏了NE向纵向断层；③F4、F6则为层间滑动断层，F4断层位于3号背斜顶端落雪白云岩与鹅头厂板岩接触线，属背斜形成时的层间滑动断层，F6断层后期有对NW向横断层顺时针扭动的叠加，错断Fl4断层和矿体，对矿体有着显著的改造作用；④Fy2为规模最大的隐伏亚扭性断层，切错了矿区鹅头厂组、落雪组和因民组地层，破坏了矿体的空间连续性。

2.3 岩浆岩

矿区岩浆活动较强，主要表现为辉绿辉长岩脉侵入狮子山背斜核部、两翼及顶端，多沿NE向纵断层、SN向横断层及层间破碎带福贯入呈岩墙和岩柱，厚度1.5m～30m。岩体矿物成分为辉石、斜长石、黑云母及少量角闪石，偶见脉体边沿发育星点状黄铜矿化，整体对矿体有破坏改造作用。

2.4 围岩蚀变

矿区内围岩蚀变整体较弱，以碳酸盐化、硅化、绿泥石化等中-低温蚀变作用为主。碳酸盐化由白色～灰白色方解石、白云石晶体组成，多与石英共生，呈团块状、脉状及网脉状嵌布于矿化蚀变带矿体周围及构造带中，蚀变带中见黄铜矿、斑铜矿呈星散状、细脉状不均匀分布。硅化主要呈团块状、网脉状或脉状沿裂隙充填，其蚀变强度与矿化作用呈显著的正相关。绿泥石化则主要见于落雪组一段、二段地层中，因民组地层及断层破碎带偶有发育。

3 矿床地质

3.1 矿体（层）特征

矿床主要揭露1号、4号、5号、8号、9号共5个矿体群，其中1、4号矿体群属赋存于背斜鞍部落雪组青灰色白云岩中的硅质白云岩型铜矿体，5号矿体群为板岩型矿（化）体，8号矿体群为赋存于落雪组过渡层泥砂质白云岩与灰白色白云岩中的飘带矿，9号矿体群为因民组紫色砂、板岩互层的浅色中厚层长石石英砂岩中的砂岩型矿体。

①号矿体为1号矿体群的主要矿体，分支、复合现象显著，形似珊瑚，矿体沿倾向有尖灭趋势，品位逐渐降低，被NW向的Fy2断层所围限。⑤号矿体赋存于鹅头厂组碳质板岩与灰色白云岩互层中，呈断续状展布。8号矿体群包含⑧、⑧-1～⑧-4共5个工业矿体，矿体主要赋存于落雪组灰白色白云岩和青灰色白云岩中，层位稳定且分布连续，矿（化）体规模较大，受褶皱应力作用而呈褶曲板状，形似飘带，走向断续延伸长大于190m，矿体走向NE20°～50°，倾向SE，倾角78°～87°，矿体平均品位0.36%，品位变化系数47.37%，厚度1.0m～12.48m，平均厚度7.45m。9号矿体群共揭露工业矿和低品位矿各1支，矿（化）体规模相对小，多见黄铜矿呈细脉状、斑点状沿层或刺穿层分布。

3.2 矿石矿物特征

矿床内矿石矿物成分复杂，金属矿物可细分为金属硫化物及金属氧化物两大类，其中：金属硫化物以黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿为主，含少量辉砷钴矿、辉铜矿及微量砷黝铜矿、闪锌矿；金属氧化物包含蓝铜矿、赤铁矿、褐铁矿及孔雀石、金红石等，脉石矿物主要为白云石、方解石、石英。

在辉绿岩、硅化白云岩及细晶白云裂隙中均有石英-方解石脉发育，沿层理发育斑铜矿化，裂隙旁侧见星点状黄铜矿、斑铜矿。此外，还观察到石英细脉呈X型充填于辉绿岩中，亦或见强硅化、方解石化白云岩中方解石呈港湾状交代于石英中，方解石中可见完全节理。矿石结构主要为自形～半自形粒状结构、他形晶粒状结构、固熔体分类结构、核晶结构、交代结构、包含结构及破碎胶结结构，矿石结构则主要为纹层状结构、脉状结构、浸染状结构，偶见团块状构造、角砾状构造。

综合矿物组成及矿石组构特征，矿床内主要矿物的结晶顺序为黄铜矿+辉砷钴矿→黄铜矿+闪锌矿+方铅矿→斑铜矿→辉铜矿+蓝辉铜矿→铜蓝+孔雀石+褐铁矿。

3.3 矿石化学成分

根据狮子山铜大样化学全分析及多元素分析结果：矿石化学成分具有高Ca、Mg的特征，CaO平均含量22.9%，MgO平均含量17.23%，大样中主要元素Cu含量0.97%，伴生有益组分S（1.44%）、Co（0.004%），Ag（1.2g/t～1.68g/t）、Au（0.007g/t），其中S、Ag达到伴生有用组分要求，其余元素含量均较低，难以加以利用。

3.4 矿体围岩

8号矿体群上盘为因民组紫色泥质白云岩，下盘围岩及矿体夹石为落雪组青灰色白云岩和灰白色白云岩，金矿围岩矿物成分主要为白云石、方解石、石英，少量长石、黝帘石等，有用有益元素为Cu、S。以矽化、碳酸盐化（白云石化、方解石化）、硅化等为代表特征，围岩与矿体呈整合接触。

4 矿床成因

狮子山矿床为典型的热卤水沉积型东川式层型矿床，在昆阳裂谷背景下经同生沉积和二次富集作用而成，经历了同生阶段、成岩阶段和后生阶段。主矿体形成于同生沉积阶段，并在褶皱和断层的改造作用下发生富化和褶曲变形，在后生阶段因外来物质的侵入而发生交代和风化作用。矿床内铜矿（化）体赋存于落雪组白云岩、鹅头厂组黑色碳质板岩、因民组紫色砂板岩和长石石英砂岩，顺层分布，受褶皱和断层的控制、改造作用而发生变形、位移和富化。

5 找矿标志

5.1 地层岩性标志

前已述及，狮子山矿床为典型的层控型矿床，具有多层成矿的特征，矿化在因民组、落雪组及鹅头厂组地层中均有发育，不同层位对应着不同的矿化类型：因民组下部砂板岩互层中的浅色厚层长石石英砂岩中赋存砂岩型铜矿；因民组中上部铁质凝灰质板岩赋存“稀矿山式”含铜磁铁矿；落雪组中下段灰黄色～灰白色含泥硅质白云岩中赋存“飘带矿”；落雪组上段青灰色硅质白云岩中赋存狮子山主矿体；鹅头厂底部灰黑色～黑色碳质板岩夹薄层～中厚层白云岩透镜体中赋存板岩型铜矿。

各类型矿（化）体颜色、类型均有所不同，但“稀矿山式”含铜磁铁矿并没有向矿床深部进一步延伸的趋势，深部仅发育主矿体和“飘带矿”，主矿体主要赋存于落雪组白云岩中，其他地层中未发育铜矿体。因此，落雪组地层是深部找矿的重要找矿标志。

5.2 控矿构造标志

前已述及，矿床主要赋存于狮子山复背斜核部，严格受地层和构造的控制，铜矿体主要沿地层分布，并受褶皱、断层控制和构造作用而进一步变形、富化。狮子山背斜转折端、NW向断裂与NE向断裂的交汇部位是寻找富矿的有利部位。

5.3 地球化学-地球物理标志

矿床的规模、强度、延伸方向及元素组合分带直接反映出深部矿体的产出部位、规模，Cu-Mo-Ag-Bi元素组合是探寻深部矿床的重要地球化学找矿标志。兼之地表矿化露头及次生晕Cu异常，故同时具备Cu-Mo-Ag-Bi元素组合及低电阻率高极化率的地段，深部可能存在隐伏原生铜矿体。

5.4 围岩蚀变

矿床经历了多期次的构造作用及岩浆热液作用，岩石发生不同程度的围岩蚀变，已碳酸盐化、硅化、绿泥石化等，自矿化中心往外蚀变逐渐减弱，围岩蚀变的强弱程度可直接指示成矿部位，故围岩蚀变发育程度高可作为存在矿（化）体的找矿标志。