云南东川铜矿田面山——四棵树成矿带裂隙构造控矿规律_尹大胜.pdf

云南东川铜矿田面山四棵树成矿带 裂隙构造控矿规律 尹大胜 1 方维萱 1， 2 郭玉乾 2 （1. 中国地质大学 （北京） 地球科学与资源学院， 北京 100083； 2. 有色金属矿产地质调查中心， 北京 100012） 摘要云南东川铜矿田位于扬子板块西缘川滇铜多金属成矿带。东川铜矿区内面山四棵树成矿带裂隙 构造叠加成矿-控矿作用明显， 但对其研究较薄弱。在对面山四棵树成矿带坑道进行构造岩相学综合编录的基 础上， 结合区域地质背景， 对典型中段的铜矿体进行裂隙要素测量， 制作玫瑰花图进行分析并对岩相进行分带。研 究表明 ①面山四棵树成矿带碱性铁质基性岩浆沿大角度切层断层侵入落雪组， 由于岩浆的侵入挤压作用， 侵入 岩体与地层的接触带由内向外根据岩石变形程度可分为片理化相带→热液角砾岩相带→碎裂岩相带， 其中， 碎裂 岩相带根据岩石碎裂程度由内向外可划分为强碎裂岩相带→碎裂岩相带→弱碎裂岩相带， 铜矿品位也随之由高变 低； ②裂隙岩相学研究揭示主要存在3组含矿裂隙， 走向分别为近EW向、 近SN向和NEE向， 其中近EW向裂隙 （与 地层产状基本一致） 为最主要的含矿裂隙； ③多期次的构造活动使岩石中裂隙发育程度高且交切关系复杂， 以岩浆 侵入改造成矿期为依据可将裂隙分为成矿前裂隙、 成矿期裂隙和成矿后裂隙。通过对岩浆侵入-裂隙构造系统特 征与成矿-控矿规律的研究， 认为面山四棵树成矿带侵入岩体附近的铜矿体受岩浆-裂隙构造系统改造富集作 用明显， 基性岩体附近碎裂岩相带为形成较高品位 “裂隙矿” 的有利靶区。 关键词东川铜矿田裂隙矿成矿-控矿规律裂隙构造系统岩相分带含矿裂隙 中图分类号P612文献标志码A文章编号1001-1250 （2019） -05-117-07 DOI10.19614/ki.jsks.201905019 Metallogenic Regularity of Fracture Structure of Mianshan-Sikeshu Metallogenic Belt in Dongchuan Copper Orefield Yin Dasheng1Fang Weixuan1， 2Guo Yuqian22 （1. School of Earth Sciences and Resources， China University of Geoscience （Beijing） ， Beijing 100083， China； 2. China Non- ferrous Metal Resource Geological Survey， Beijing 100012， China） AbstractDongchuan copper orefield in Yunnan Province is located in Sichuan-Yunnan copper polymetallic metallo- genic belt at the western margin of the Yangtze plate.The fracture structure superimposition mineralization and metallogenic ef- fects of Mianshan-Sikeshu metallogenic belt in Dongchuan copper orefield in Yunnan Province are obvious， but the study de- gree is relatively low.In view of the study shortage， based on the comprehensive cataloging of tectono-lithofacies in the tunnel of Mianshan-Sikeshu metallogenic belt， combined with regional geological background， the fracture elements of typical adit copper orebody are measured， and rose maps are made for analysis and lithofacies zoning.The study results show that①the al- kaline ferric basic magma intrudes into the Luoxue ation along the large angle fault of Mianshan-Sikeshu metallogenic belt， due to the intrusive and compressive action of magma， the contact zone between intrusive rock mass and strata can be di- vided into schistose facies zone， hydrothermal breccia facies zone and fractured lithofacies zone from the inside to the outside according to the degree of rock deation， according to the degree of rock fragmentation， the cataclastic lithofacies belt can be divided into strong cataclastic lithofacies belt， cataclastic lithofacies belt and weak cataclastic lithofacies belt from the in- side to the outside， and the grade of copper deposit changes from high to low accordingly； ②fractured petrography study re- veals that there are mainly three groups of ore-bearing fractures near EW direction， near SN direction and NEE direction， among them， the near EW direction fracture（basically consistent with the occurrence of strata）is the main ore-bearing frac- 收稿日期2019-03-20 作者简介尹大胜 （1992） ， 男， 硕士研究生。通讯作者方维萱 （1961） ， 男， 研究员， 博士， 博士研究生导师。 总第 515 期 2019 年第 5 期 金属矿山 METAL MINE Series No. 515 May 2019 117 ChaoXing 金属矿山2019年第5期总第515期 ture； ③the multi-stage tectonic activities have resulted in high degree of fracture development and complicated intersecting re- lationship， according to the magma intrusion and transation metallogenic period， the fractures can be divided into pre- metallogenic fracture， metallogenic stage fracture and post-metallogenic fracture.Based on above study of the characteristics of magmatic intrusive structure-fissure structure system and metallogenic-ore-controlling regularity， it is considered that the cop- per orebody near the intrusive rock mass of Mianshan-Sikeshu metallogenic belt is obviously enriched by the transation of the magmatic-fissure tectonic system， and the cataclastic lithofacies belt near the basic rock is a favorable target area for the ation of high-grade fractured deposits. KeywordsDongchuan copper orefield， Fracture deposit， Metallogenic-ore-controlling regularity， Fracture tectonic sys- tem， Lithofacies zonation， Ore-bearing fracture 岩石裂隙系统 （节理、 劈理、 裂隙和显微裂隙等） 与热液改造型矿床成矿关系十分密切。查明裂隙系 统分布规律及其与矿化的关系， 对于分析成矿规律 和寻找隐伏矿体至关重要。如滇西北羊拉铜矿的 “岩浆侵入接触构造层间断裂” 控矿模式中， 侵入岩 和层间断裂控制着层状矽卡岩和层状矿体的位置和 形态 ［1］； 青海泥巴山锑金矿体的分布明显受断裂构造 控制， 且近矿围岩普遍发育有反映变质特点的斑点状 构造， 显示矿区存在隐伏岩体 （脉） ， 据此圈定了找矿 靶区并取得了良好的找矿效果 ［2］； 湘东钨矿区内老山 坳断层周边矿化增强特征明显， 矿化体厚度增加， 老 山坳断层与其周边的脆性断裂带共同构成了容矿空 间 ［3］； 海南省儋州市文溪坡钨多金属矿段中的白钨矿 严格受黑云母闪长岩体控制， 白钨矿体走向与岩体 走向基本一致， 岩体附近裂隙密度较高， 白钨矿品位 也较高 ［4］。可见， 裂隙构造与成矿活动关系密切， 为 含矿热液提供了运移通道和储矿空间， 通过渗流、 扩 散等作用形成了矿化富集区。 裂隙构造系统在成矿过程中意义重大， 前人对 裂隙-断裂-褶皱构造等方面进行了研究 ［5-8］， 但对于 岩浆侵入-裂隙构造系统研究较少。东川铜矿区面 山四棵树成矿带内构造非常发育， 前人虽然对区 内构造与成矿进行了初步研究［9-10］， 但是在岩浆侵 入-裂隙构造及其控矿规律方面涉及较少。考虑到 裂隙岩相学研究有助于查明裂隙与成矿的关系 ［11］， 本研究在构造岩相学理论 ［11-14］指导下， 对面山四棵 树成矿带典型中段侵入岩体附近裂隙系统的成矿- 控矿规律进行研究， 为进一步揭示区内岩浆-裂隙系 统对沉积型矿床的改造富集作用以及寻找 “裂隙型” 矿床提供有益参考。 1地质特征 1. 1区域地质特征 东川铁铜矿集区位于扬子板块西缘， 会理东 川拗拉槽的次级东川断陷盆地内。该断陷盆地以同 生大断裂为边界而被围限， 南部以宝九断裂为界， 北 部以麻塘断裂为界， 东部和西部分别以小江断裂和 普渡河断裂为界。该矿集区内主要存在SN向与EW 向2组主干断裂， SN向落因断褶破碎带、 EW向汤丹 滥泥坪断裂带、 黄水箐新塘断裂带与面山四 棵树断裂带组成了 “Z” 形断裂带， 该断裂带同时也是 东川矿区的主成矿带。面山四棵树成矿带位于东 川 “Z” 形主成矿带西北缘， 属于矿带与非矿带的交界 位置 （图1） 。 1. 2研究区地质特征 1. 2. 1地层 面山四棵树成矿带内地层呈NWWSEE向展 布， 倾向SW， 倾角50～65。地表出露及坑道揭露 的地层为中元古界中昆阳群因民组、 落雪组、 黑山 118 ChaoXing 尹大胜等 云南东川铜矿田面山四棵树成矿带裂隙构造控矿规律2019年第5期 组、 青龙山组及下昆阳群平顶山组 （表1） 。区内矿体 的主要赋矿层位为落雪组上段地层， 由东至西有逐 渐变薄趋势， 倾角逐渐变缓。 1. 2. 2构造 研究区位于四棵树面山断裂带的 “Z” 型主成 矿带西北部、 茂麓落因九龙弧形构造带北段， 区 内褶皱、 断裂非常发育， 东西分别与落因断裂带和茂 麓断裂相接。 1. 2. 3岩浆岩 矿区内岩浆活动强烈， 具有明显的多期性。火 山喷发活动以因民期为主， 主要为碱性铁质基性岩 类， 次为玄武岩。侵入岩主要为晋宁期碱性铁质辉 长-辉绿岩类 ［14］， 多以岩墙、 岩床、 岩株、 岩枝等形式 沿断裂及破碎带产出， 分布位置及展布形态明显受 构造控制， 并且与铜矿化关系密切。 1. 2. 4围岩蚀变 研究区内铜矿体赋存的围岩为含叠层石白云 岩， 围岩蚀变广泛发育， 包括硅化、 碳酸盐化、 褪色 化、 绿泥石化、 大理岩化等， 侵入岩体与白云岩的接 触部位可见钠长石化、 绿泥石化、 绢云母化等。褪色 化、 硅化、 碳酸盐化与成矿关系密切， 距离岩体越近， 蚀变越强， 反之， 蚀变越弱。 1. 2. 5铜矿体特征 区内铜矿体主要赋存于中元古界昆阳群落雪组 上段灰白色白色含叠层石硅质白云岩中， 呈层状 似层状展布， 矿体产状与地层产状基本一致， NWWSEE向分布， 倾角为50～65。沉积成岩后 构造作用及岩浆侵入作用使得地层发生碎裂岩化， 热液汲取下伏地层中的铜质和岩浆热液带来的深部 铜物质叠加形成含矿热液， 在节理裂隙中运移沉淀， 对原沉积矿床进行改造富集， 最终形成了该区域的 沉积改造型铜矿床。矿体中矿石矿物成分较简 单， 金属硫化物以黄铜矿、 黄铁矿为主， 斑铜矿、 镜铁 矿次之， 金属氧化物以孔雀石为主， 少量黑铜矿。脉 石矿物主要为白云石、 石英及少量方解石。 2岩浆侵入构造与裂隙构造岩相学的分带特征 面山四棵树成矿带内某中段的碱性铁质基性 侵入岩体沿断层侵入落雪组白云岩地层中， 依据岩 石碎裂变形程度， 碱性铁质辉长-辉绿岩侵入体与地 层的接触带朝向地层方向可划分为片理岩相带→热 液角砾岩相带→碎裂岩相带 （图2） 。 碱性铁质辉长-辉绿岩侵入岩体受断裂控制明 显 （图3 （a） ） ， 受侵入岩体的侵位作用， 接触带 （图3 （b） ） 形成了大致顺侵入岩体产出的片理化带、 劈理 化带、 韧性变形带， 接触带是两类不同岩石的构造接 触界面， 同时也是地球化学反应带、 蚀变带、 矿化 带。侵入岩体内的蚀变类型有透闪石化、 绿帘石化、 叶腊石化、 绿泥石化等， 在围岩中 （落雪组） 形成了热 液角砾岩化相带和碎裂岩化相带。 （1） 热液角砾岩相带 （图3 （c） ） 。接触带外围地 层中发育热液角砾岩， 角砾成分简单， 为硅质白云 岩， 即来源于侵入岩体的边部围岩， 角砾多呈次棱角 状， 少数为浑圆状、 棱角状， 说明在热液作用下尖棱 角被部分溶蚀。胶结物主要为石英、 碳酸盐矿物、 金 属硫化物等， 极少见基性岩浆物质， 也说明岩浆侵位 严格受断裂构造控制。热液胶结物与基性岩浆为同 期侵入热液活动密切相关， 受侵入岩体和岩浆热液 的高温高压作用， 围岩发生强碎裂岩化， 热液侵入裂 隙中并在其中沉淀下来， 形成了铜矿化热液角砾岩。 （2） 碎裂岩相带 （图3 （d） ） 。热液角砾岩相带外 119 ChaoXing 金属矿山2019年第5期总第515期 围的白云岩层普遍发育碎裂岩化， 由内向外根据碎 裂程度强弱又可分为强碎裂岩带→碎裂岩带→弱碎 裂岩带， 各岩相带的分布位置说明侵入岩体附近岩 石发生碎裂岩化主要是受岩浆侵位同期液压致裂和 多期构造的共同作用。裂隙密度与裂隙与侵入岩体 的距离有明显的相关性， 即距离岩体近， 平均裂隙密 度大， 反之， 密度小。可见， 碎裂岩化相的形成与侵 入岩体关系密切。 3个构造岩相带的特征为 ①强碎裂岩相带， 岩石 发育网脉状节理裂隙， 面密度最大达到40条/100 cm2， 平均线密度为42.7条/m； 裂隙产状变化较大， 相互穿 插交截， 裂隙形态不一， 张性裂隙、 压性裂隙等大量同 时出现， 多数裂隙见有后期改造特征， 后期改造增大 了裂隙开度， 容纳更多的热液物质； 某中段东5穿中 见有碎裂岩化糜棱岩化白云岩，“S” 型节理外侧发育 侧羽裂隙， 密度达到120～170条/m， 可见岩石碎裂程 度较强， 说明强碎裂岩带中的裂隙主要为岩浆侵入期 液压致裂形成； ②碎裂岩相带， 岩石中裂隙密度较东5 穿显著变小， 平均裂隙线密度为26.63条/m， 裂隙脉分 布较不均匀， 后期改造较弱； ③弱碎裂岩相带， 裂隙 平均线密度为17.94条/m， 多平直产出， 产状变化小， 且开度较小， 后期改造较弱。3个碎裂岩相带中均见 有层间小断层， 断层两侧发育有派生裂隙形成的碎 裂岩区域， 共同构成了一个小型储矿系统， 即矿物质 富集区。 面山四棵树成矿带典型中段侵入岩体附近东 5 穿铜平均品位为 0.656， 东 4 穿铜平均品位为 0.446， 东3穿铜平均品位为0.326， 铜品位与裂隙 密度成正相关关系 （图4） ， 表明裂隙为铜矿物沉淀富 集提供了空间。 3裂隙构造成矿-控矿规律 在对研究区典型中段进行构造岩相学系统编录 的基础上， 对侵入岩体附近落雪组的含矿裂隙进行了 测量统计， 结果如图5所示。图5揭示了主要存在近 EW向含矿裂隙， 近SN向和NEE向容矿裂隙次之。 3. 1储矿裂隙岩相学特征 研究区主要发育3组储矿裂隙， 特征为 ①近EW 向裂隙， 密度最大 （普遍大于40条/m） ， 走向与地层走 向一致 （顺层裂隙） （图6 （a） ） ， 多为张剪性， 平直紧 闭， 延伸较远， 宽度大多为 0.5～2 mm， 少数达到 10 cm， 裂隙中铜铁硫化物含量高， 主要为黄铜矿、 黄铁 矿、 斑铜矿， 少量辉铜矿， 石英、 方解石等脉石矿物含 量较少； ②近SN向裂隙， 密度较小， 多为20～30条/m， 局部达到40条/m， 顺层小断层两侧次级裂隙最大密 集处密度达到200条/m， 以张剪性裂隙为主， 与近EW 向裂隙为共轭关系 （图6 （b） ） ， 局部有未贯通裂隙， 宽 度为1～10 mm， 金属矿物主要为黄铁矿、 黄铜矿， 少量 斑铜矿和辉铜矿， 多呈星点状、 小团斑状分布于方解 石、 石英裂隙脉中； ③NEE向裂隙， 密度最小， 大多小 于15条/m， 裂隙形态多样， 平直、 弯曲， 紧闭、 宽缓， 规 律性差， 显示为多期构造叠加 （图6 （c） ） ， 裂隙中金属 矿物含量极为不均， 黄铜矿、 黄铁矿、 斑铜矿、 辉铜矿 等均可见， 脉石矿物中除方解石、 石英外， 见有围岩 白云石。3组裂隙并非独立出现， 而是不同时期、 不 同地质作用叠加形成。 120 ChaoXing 2019年第5期尹大胜等 云南东川铜矿田面山四棵树成矿带裂隙构造控矿规律 3. 2裂隙特征及其与矿化的关系 面山四棵树成矿带中辉长-辉绿岩体内的储 矿裂隙 （图6 （d） ） 可以分为2类 第一类为同岩浆期冷 凝裂隙， 为岩浆侵入期冷凝过程中形成， 表现为平直 延伸较远， 多以稀疏网脉状产出， 充填岩浆冷凝过程 中的析出物质， 发育有赤铁矿化、 黑云母化； 第二类 为后期构造裂隙， 岩浆侵入后构造活动形成， 多为张 性， 裂隙分布不均匀， 密度变化大， 宽窄不一， 裂隙面 粗糙不平整， 多数裂隙中无充填物， 少数裂隙充填物 为后期热液沉淀形成， 主要为方解石、 黄铜矿、 镜铁 矿， 少量斑铜矿、 石英。 在侵入岩体内发育大倾角导矿断层， 断层切穿岩 体和地层， 并充填石英、 方解石等热液物质， 黄铜矿、 斑铜矿等金属硫化物多以团斑状产出， 少数断层内绿 泥石等黏土化矿物发育。导矿断层作为后期热液的 运移通道， 在其切穿地层附近往往形成碎裂化岩， 含 矿流体在此沉淀， 形成局部铜富集区， 因此岩体内大 角度导矿断层可以作为寻找隐伏矿体的依据。 在落雪组白云岩地层内裂隙特征与期次关系 上， 落雪组上段白云岩中裂隙分布不均匀， 裂隙形 态、 产状、 充填物等特征也有较大差异， 碳酸盐岩中 裂隙发育程度的影响因素不一致 ［15-16］。研究区裂隙 主要由区域应力场和岩浆侵位作用形成。由于构造 活动具有多期、 多阶段、 持续时间长等特征， 故无法 单独从时间上划分裂隙期次。根据裂隙与岩浆侵入 改造成矿期的关系， 可分为3个期次， 即前岩浆侵入 期、 同岩浆侵入期、 后岩浆侵入期。如此划分不仅可 以清晰表明裂隙先后关系， 而且能够表明 “裂隙矿” 与侵入岩在成因上的联系。 （1） 前岩浆侵入期裂隙。即在改造成矿之前岩 石中形成的裂隙。该期次裂隙为岩石受区域构造应 力SN向拉伸和EW向挤压作用形成 ［17］， 表现为近EW 向、 近SN向、 NE向延伸， 分布较均匀， 裂隙多表现出 单一的张性和剪性特征， 裂隙内无充填物或充填围 岩即为白云石。距离侵入岩体较近的裂隙后期改造 明显， 具有叠加剪性特征， 充填有铜硫化物、 方解石、 石英等； 较远的裂隙受岩浆侵位作用影响小， 改造不 明显， 多无充填物或仅充填围岩碎屑。 （2） 同岩浆侵入期裂隙。该类裂隙由岩浆侵入作 用形成。岩浆侵位过程中， 白云岩地层挤压变形、 破 碎， 形成了大致顺层 （近EW向） 的层间裂隙及与之共 轭的近SN向裂隙， 并改造了前期已存在的裂隙， 2期 裂隙共同形成了储矿系统， 为含铜热液运移、 沉淀提 供了空间。该期裂隙也是研究区最主要的含矿裂隙。 （3） 后岩浆侵入期裂隙 （图6 （e） ） 。该期裂隙受 局部应力场控制， 在后期小断层附近集中出现， 由于 区域构造活动变弱 ［16］， 裂隙发育程度明显降低， 开 度、 密度等均小于前2期裂隙， 多数无充填物或充填 围岩碎屑。 3. 3裂隙与成矿-控矿的关系 落雪组白云岩中的顺层裂隙为最主要的含矿裂 隙， 由于延伸远且平直、 开度较大、 联通性好， 热液得 以顺利运移至其他裂隙中沉淀成矿， 因而后期叠加矿 体总体上呈层状或似层状。在空间分布上， 白云岩地 层的还原环境限制了含矿热液大范围运移， 因此侵入 岩体附近的白云岩地层为最有利的矿化地段。 121 ChaoXing ［1］ ［2］ ［3］ ［4］ ［5］ ［6］ ［7］ ［8］ ［9］ 裂隙节理等小型构造在研究区含矿层中切割深 度相对较小， 主要作为储矿构造为铜物质提供了富 集空间， 岩浆热液顺断层侵入提供了部分铜物质和 热动力， 加热下伏地层中的水并萃取铜质形成了含 矿热液 ［18-21］， 在裂隙发育部位形成了 “裂隙矿” 。由于 叠层石的存在， 白云岩地层呈现还原环境 ［18］， 含铜热 液在还原环境下以硫化物的形式沉淀于裂隙和叠层 石层理中 （图6 （f） ） 。由此可见， 基性岩体附近岩层中 改造期富矿的形成是岩浆热液 （地下热液） -裂隙的 耦合叠加所致， 两者分别提供了成矿物质和成矿空 间。裂隙膨大部位、 交汇部位， 2组或多组裂隙相交 部位， 特别是裂隙密集发育形成碎裂岩的部位、 多组 裂隙与叠层石层理交汇处往往出现矿化富集现象， 主要有细脉状和网脉状脉群。成矿后的切层断层使 矿体、 矿层受到破坏， 特别是断距较大的断层， 对地 层起到较大的破坏作用， 使得层状矿体被错断， 给后 期探矿、 采矿工作带来了一定的难度。 总体而言， 断裂构造严格控制着热液改造成矿 期物质的搬运途径和沉淀位置。裂隙构造系统在岩 层中起到了叠加富集成矿作用， 形成了品位更高 的铜矿体。 4结论 （1） 东川面山四棵树成矿带铜矿受断裂构造 控制明显， 碱性铁质基性岩浆沿断层侵入到白云岩 地层并带来新的铜物质， 裂隙构造提供了良好的储 矿空间， 两者叠加对岩体附近的原沉积矿床起到了 富集改造作用。依据构造岩相学特征， 侵入岩体与 地层的接触带可划分为片理岩相带→热液角砾岩相 带→碎裂岩相带， 由内向外可以划分为强碎裂岩相 带→碎裂岩相带→弱碎裂岩相带， 铜矿品位随之由 高变低。碱性铁质基性侵入岩附近的碎裂岩化相带 为寻找较高品位 “裂隙矿” 的有利靶区。 （2） 研究区主要存在3期含矿裂隙， 走向分别为 近EW向、 近SN向和NEE向。落雪组中近EW向顺 层裂隙为主要的含矿裂隙。裂隙具有明显的多期次 特征， 近EW向和近SN向裂隙为共轭张剪性裂隙， 多 与相关大断层的形成有关， 对矿体富集作用最为明 显。裂隙 （节理） 膨大、 交汇部位， 特别是裂隙密集发 育形成碎裂岩的部位、 多组裂隙与叠层石层理交汇 处往往矿化富集显著。 参 考 文 献 李波， 邹国富， 文书明， 等.滇西北羊拉铜矿床断裂构造、 构造 控矿模式及找矿预测 ［J］ .矿产勘查， 2014， 5 （5） 699-711. 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