陸 蕾 , 馮文杰, 董江濤

(1.昆明理工大學(xué) 國(guó)土資源工程學(xué)院,昆明 650093；2.云南地質(zhì)調(diào)查院,昆明 650034; 3.中國(guó)有色金屬工業(yè)昆明勘察設(shè)計(jì)研究院,昆明 650034)

云南大紅山鐵銅礦床隱爆角礫巖的巖石學(xué)特征

陸 蕾1, 馮文杰2, 董江濤3

(1.昆明理工大學(xué) 國(guó)土資源工程學(xué)院,昆明 650093；2.云南地質(zhì)調(diào)查院,昆明 650034; 3.中國(guó)有色金屬工業(yè)昆明勘察設(shè)計(jì)研究院,昆明 650034)

在云南大紅山鐵銅礦床，利用隱爆角礫巖探討隱伏礦床的找礦標(biāo)志。在外圍的東么礦區(qū)，通過野外觀測(cè)隱爆角礫巖的產(chǎn)狀，利用宏觀和微觀的方法研究隱爆角礫巖的巖石學(xué)特征及與礦石的關(guān)系，將東么礦區(qū)隱爆角礫巖分為3類：復(fù)成分隱爆角礫巖、英安質(zhì)隱爆角礫巖和隱爆角礫狀礦石；礦化巖石多出現(xiàn)于強(qiáng)鈉長(zhǎng)石化的隱爆角礫巖附近。在大紅山礦區(qū)，強(qiáng)鈉長(zhǎng)石化的隱爆角礫巖是尋找隱伏礦床的一個(gè)重要標(biāo)志。

大紅山；鐵銅礦；隱爆角礫巖

云南新平大紅山鐵銅礦床長(zhǎng)期以來都是一個(gè)很有爭(zhēng)議的礦床。在過去的研究中，大紅山鐵礦一直被認(rèn)為是一種典型的古海相火山巖型鐵礦，礦床亦被稱為是一個(gè)典型的含礦火山口構(gòu)造[1]。對(duì)該區(qū)巖系的認(rèn)識(shí)，初期被認(rèn)為是海相變質(zhì)富鈉質(zhì)火山巖[2]。隨著研究的深入，被進(jìn)一步確定為海相細(xì)碧角斑巖系，認(rèn)為大紅山是由包括集塊巖、火山角礫巖、凝灰?guī)r、枕狀熔巖和熔巖組成的完整古火山機(jī)構(gòu)，各種類型礦床圍繞噴發(fā)中心展布，配套出現(xiàn)，構(gòu)成古海底火山噴發(fā)成礦系列[1]。2010年，筆者在大紅山展開的外圍找礦工作，在圈定的靶區(qū)內(nèi)采集的鉆孔巖心中發(fā)現(xiàn)了次火山巖及隱爆角礫巖。本文針對(duì)此隱爆角礫巖進(jìn)行研究，希望對(duì)找礦工作提供幫助。

1 隱爆角礫巖的產(chǎn)出特征

大紅山鐵礦區(qū)位于滇中臺(tái)拗南端，介于紅河斷裂與綠汁江斷裂所夾持的三角地區(qū)[3]。礦區(qū)基底為古元古代層侵系和造山系(即過去所稱的大紅山群)[1]，是一套中等變質(zhì)的火山-沉積巖系，以富含鈉質(zhì)火山巖及火山成因的鐵、銅礦為特征[2]，呈“天窗式”出露[4]。蓋層為三疊系、侏羅系碎屑巖。

礦區(qū)西邊出露深變質(zhì)哀牢山群，礦區(qū)之東(即綠汁江斷裂以東)分布有變質(zhì)較淺、以含微古生物化石和疊層石為特征的昆陽群[5]。礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，具多期性，有大量的巖漿侵位。巖漿活動(dòng)以基性為主，成礦巖體以富堿(富鈉)為特征[6]。

此次外圍找礦項(xiàng)目圈定的靶區(qū)主要選在東么一帶，位于主礦區(qū)西南邊(圖1)。礦區(qū)出露上三疊統(tǒng)陸相沉積蓋層、早元古界大紅山群中-淺變質(zhì)、海相富鈉質(zhì)火山巖和碳酸巖基底地層[1]。礦區(qū)共布置鉆孔13個(gè)，在這些鉆孔中，多能見到隱爆角礫巖與大理巖、次火山巖交替出現(xiàn)。本文主要選取了東么Ⅰ號(hào)老硐、東么Ⅰ號(hào)剖面、ZK02、ZK03中的隱爆角礫巖進(jìn)行研究。由于隱爆角礫巖分布的不規(guī)則性，受后期改造作用明顯，筆者難以判斷其隱爆巖筒的產(chǎn)狀與位置。

圖1 礦區(qū)構(gòu)造綱要圖[3]Fig.1 Tectonic rough sketch of Dahongshan Fe-Cu mine

2 巖石特征

2.1 外貌特征

東么礦區(qū)隱爆角礫巖的顏色根據(jù)角礫成分的不同由淺灰色至灰黑色變化。巖石主要為塊狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、流動(dòng)構(gòu)造等。巖石的產(chǎn)出部位不同，其角礫的大小、圓度、成分亦有不同。根據(jù)相關(guān)研究資料及野外觀察，靠近圍巖的巖石角礫較大，可達(dá)10～20 cm；越遠(yuǎn)離圍巖，角礫越小，可達(dá)1～3 cm或更小。角礫的圓度則是靠近圍巖的圓度差，遠(yuǎn)離圍巖的圓度好；靠近圍巖的角礫成分復(fù)雜，遠(yuǎn)離圍巖的角礫成分簡(jiǎn)單。

新鮮的巖石多為淺灰色，巖石后期受不同程度的蝕變而顏色不同，常見的有碳酸鹽化、綠泥石化、青磐巖化等。巖石角礫為磁鐵礦者被稱為豹皮礦，其基質(zhì)為鈉長(zhǎng)石化的英安質(zhì)。

2.2 鏡下特征

根據(jù)巖石角礫成分的不同，筆者將該區(qū)的隱爆角礫巖分為復(fù)成分角礫巖、英安質(zhì)隱爆角礫巖、隱爆角礫狀礦石(豹皮礦)3種。

2.2.1 復(fù)成分隱爆角礫巖

該隱爆角礫巖在近地表175 m處出露，巖石角礫多呈棱角狀-次棱角狀；角礫成分復(fù)雜多樣，基性、酸性和碳酸鹽角礫同時(shí)存在，角礫的面積分?jǐn)?shù)>30%。靠近地表的巖石角礫具有拼合性，遠(yuǎn)離地表角礫具次圓狀；角礫大小從地表往下逐漸變??；角礫成分亦從復(fù)雜變?yōu)楹?jiǎn)單：反映了隱爆角礫巖在角礫巖筒中的形成變化特征。

巖石角礫主要有陽起石化角礫(圖2)、安山質(zhì)角礫、英安質(zhì)角礫和碳酸鹽角礫等。巖石晶屑除常見的石英晶屑外，還可見到鈉長(zhǎng)石化的斜長(zhǎng)石晶屑、輝石晶屑和黑云母晶屑。巖石晶屑多碎斑狀(圖3)、自碎斑狀，裂隙發(fā)育。石英晶屑呈棱角狀-次棱角狀，部分具熔圓狀；鈉長(zhǎng)石晶屑為斜長(zhǎng)石鈉長(zhǎng)石化的產(chǎn)物，巖石中可見斜長(zhǎng)石鈉長(zhǎng)石化的次生加大邊。黑云母晶屑呈扭曲狀。

巖石膠結(jié)物主要為陽起石、黑云母和少量鈉長(zhǎng)石化的英安質(zhì)，并可見少量巖粉。黑云母呈雛晶狀、扭曲狀、流紋狀。磁鐵礦多呈自形-半自形，與鈉長(zhǎng)石化的英安質(zhì)角礫及其膠結(jié)物緊密共生，反映了磁鐵礦與英安巖為同期生成。另一部分磁鐵礦呈他形充填于英安質(zhì)角礫的石英與長(zhǎng)石之間的孔隙中，說明磁鐵礦形成于角礫巖形成之前。

圖2 復(fù)成分隱爆角礫巖Fig.2 Complicated composition crypto-explosive breccia次棱角狀陽起石化角礫，膠結(jié)物鹽酸鹽化,單偏光

圖3 碳酸鹽化含磁鐵礦復(fù)成分隱爆角礫巖Fig.3 Carbonation complicated composition crypto-explosive breccia containing magnetite巖石膠結(jié)物為英安質(zhì)，碳酸鹽化強(qiáng)烈，石英斑晶呈自碎斑狀、熔蝕狀,正交偏光

2.2.2 英安質(zhì)隱爆角礫巖

鉆孔中出現(xiàn)的英安質(zhì)隱爆角礫巖多出現(xiàn)在復(fù)成分隱爆角礫巖下部，距地表約250 m，中間為大理巖與輝綠巖互層，說明巖石后期受改造作用明顯，巖石成分較簡(jiǎn)單。巖石角礫多為英安質(zhì)角礫，多呈次棱角狀-圓狀，角礫的面積分?jǐn)?shù)>30%。巖石晶屑多為石英晶屑、鈉長(zhǎng)石晶屑和少量黑云母晶屑；晶屑多呈碎斑狀、熔圓狀；石英晶屑渾圓狀，裂隙發(fā)育；斜長(zhǎng)石晶屑裂隙發(fā)育，粒度0.2～1 mm，較一般熔巖中的大，反映了次火山巖的特征；黑云母晶屑呈扭曲狀、撕裂狀(圖4)，反映了受爆裂作用及塑性結(jié)晶的特點(diǎn)。

圖4 含磁鐵礦英安質(zhì)隱爆角礫巖
Fig.4 Dacite crypto-explosive breccia containing magnetite
黑云母發(fā)生彎曲及撕裂現(xiàn)象表明巖漿具有次火山巖的特征，正交偏光

巖石膠結(jié)物主要為雛晶狀黑云母和鈉長(zhǎng)石化的英安質(zhì)。巖石后期受到碳酸鹽的強(qiáng)烈交代，碳酸鹽交代斜長(zhǎng)石使其呈殘留狀。部分斜長(zhǎng)石鈉黝簾石化，可見新生的黝簾石晶體(圖5)。自形的磁鐵礦與黑云母雛晶緊密共生，部分則與碳酸鹽化、鈉長(zhǎng)石化的長(zhǎng)石共生，說明磁鐵礦與長(zhǎng)英質(zhì)角礫、晶屑為同期產(chǎn)物。

圖5 強(qiáng)蝕變含磁鐵礦英安質(zhì)隱爆角礫巖Fig.5 Strongly transformed dacite crypto-explosive breccia containing magnetite巖石鈉長(zhǎng)石化、陽起石化、黑云母化，斜長(zhǎng)石及石英鈉長(zhǎng)石化，石英斑晶呈自碎斑狀，具自形的新生變質(zhì)礦物黝簾石， 正交偏光

2.2.3 隱爆角礫狀礦石

該類礦石(圖6)位于塊狀富磁鐵礦附近，兩種隱爆角礫巖之間(圖7)，角礫為磁鐵礦，膠結(jié)物為鈉長(zhǎng)石化的英安質(zhì)，又稱為“豹皮礦”。礦石角礫呈棱角狀-次棱角狀、炸裂狀、撕裂狀、火焰狀，角礫具有可拼合性。

圖6 隱爆角礫狀礦石Fig.6 Crypto-explosive brecciated ores磁鐵礦呈角礫狀分布，具一定拼合性

圖7 鐵礦體素描圖[10]Fig.7 Sketch of iron ore bodies1.復(fù)成分隱爆角礫巖; 2.豹皮礦; 3.塊狀富磁鐵礦; 4.英安質(zhì)隱爆角礫巖

2.3 與其他火山角礫巖的區(qū)別

結(jié)合大紅山鐵銅礦床的地質(zhì)背景及其相關(guān)資料的研究，筆者確定了大紅山礦區(qū)出現(xiàn)隱爆角礫巖的可能性。當(dāng)火山活動(dòng)在超淺成條件下發(fā)生隱蔽爆發(fā)，使基底巖石和圍巖破碎成碎塊，在射氣流推動(dòng)下，或懸浮于射氣流中移動(dòng)和注入，構(gòu)成侵入的自碎碎屑巖[7]。大紅山礦床受斷裂控制明顯，這些斷裂為后期巖漿的侵入提供了良好的運(yùn)移通道，當(dāng)上覆巖漿迅速冷凝結(jié)晶形成封閉環(huán)境為隱爆作用提供條件時(shí)，則使該區(qū)產(chǎn)生隱爆角礫巖成為可能。

鏡下觀察巖石膠結(jié)物為暗色礦物和英安質(zhì)巖漿，排除了巖石為普通火山角礫巖的可能。巖石中出現(xiàn)較多暗色礦物，如黑云母和角閃石等，這些暗色礦物以斑晶或雛晶的形式出現(xiàn)在巖石的斑晶和基質(zhì)中；而在中酸性噴出巖中，暗色礦物多不出現(xiàn)或甚少出現(xiàn)于基質(zhì)中[8]。巖石中的晶屑雖有熔圓狀，但較少見熔蝕邊，熔巖中的斑晶則多出現(xiàn)熔蝕邊，由此推測(cè)巖石中熔圓晶屑是由于隱爆作用產(chǎn)生的強(qiáng)烈的“流化”作用形成的[9]。巖石中的石英晶屑、長(zhǎng)石晶屑結(jié)晶程度較好，裂隙發(fā)育，呈自碎斑結(jié)構(gòu)；黑云母強(qiáng)烈變形彎曲，但邊緣未見暗化邊，這些都體現(xiàn)了次火山巖的特征。巖石中角礫成分復(fù)雜，則排除了巖石為巖流自碎碎屑巖的可能。

同時(shí)，在該類巖石下部，伴隨有次英安巖的出現(xiàn)。根據(jù)以上的巖石特征對(duì)比，筆者最終確定了巖石為隱爆作用形成，故定名該類巖石為隱爆角礫巖。

3 成因及與成礦的關(guān)系

研究證明，火山口、破火山口、火山作用形成的各種斷裂和構(gòu)造上的薄弱帶是巖漿和成礦溶液的最好通道[7]。大紅山復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造背景為隱爆角礫巖的形成提供了良好的前提條件。筆者推測(cè)，火山作用和區(qū)域構(gòu)造作用使該區(qū)產(chǎn)生了大量的斷裂和裂隙，這些斷裂為巖漿熱液上移提供了良好的運(yùn)移通道。上涌的巖漿由于上覆地層壓力減小、巖漿溫度急速降低，同時(shí)巖漿結(jié)晶固結(jié)，產(chǎn)生了大量的氣體和揮發(fā)分向巖漿頂部匯集，當(dāng)這些氣體及揮發(fā)分產(chǎn)生的壓力大于上覆巖層壓力時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致頂部流體發(fā)生爆炸，使巖漿頂部巖層和下部巖體破碎混入巖漿中形成隱爆角礫巖[9]。同時(shí)，由于隱爆作用也可能產(chǎn)生新的通道使巖漿侵出地表，或未侵出地表在超淺成環(huán)境下形成次火山巖[7]。這也可以解釋礦區(qū)巖石、巖相復(fù)雜多樣的原因。

根據(jù)前人研究資料顯示，大紅山次火山巖體對(duì)成礦和控礦有著十分重要的作用。該區(qū)次火山巖體在巖漿活動(dòng)中心附近比較發(fā)育，形成淺成-超淺成侵入體，同時(shí)伴隨著大量火山期后富鐵氣液和部分鐵質(zhì)礦漿。這些富鐵氣液和礦漿大致沿層理方向由近及遠(yuǎn)對(duì)原巖進(jìn)行強(qiáng)烈的充填交代，使圍巖產(chǎn)生明顯的絹云母化、硅化、電氣石化和鈉長(zhǎng)石化，形成巨大的富鐵礦體，這些鐵礦體占礦區(qū)鐵礦石總量的50%以上[10]。

在對(duì)東么礦區(qū)所采集的巖石樣品的研究中筆者也發(fā)現(xiàn)，鐵質(zhì)多與鈉長(zhǎng)石化的英安巖密切相關(guān)。巖石中磁鐵礦自形程度高，英安質(zhì)成分被磁鐵礦包含其中，但并未見包含有微粒狀鈉長(zhǎng)石，說明磁鐵礦原生成于英安巖時(shí)期，后經(jīng)微粒狀鈉長(zhǎng)石交代使其發(fā)生重結(jié)晶加大晶體呈自形狀(圖8)。在前人研究資料中也提出，鈉長(zhǎng)石化強(qiáng)烈的地帶，是巖漿期后熱液鈉長(zhǎng)石化交代填充鐵礦床生成和富集的地區(qū)，鈉長(zhǎng)石化可使巖石中呈分散狀態(tài)的鐵質(zhì)析出并聚集成礦[10]。

圖8 強(qiáng)蝕變含磁鐵礦英安質(zhì)隱爆角礫巖Fig.8 Strongly transformed dacite crypto-explosive breccia containing magnetite巖石鈉長(zhǎng)石化、陽起石化、黑云母化，趨于自形化結(jié)晶的磁鐵礦中包含了鈉長(zhǎng)石化斜長(zhǎng)石及石英，說明磁鐵礦晶粒為重結(jié)晶所形成,正交偏光

所以，強(qiáng)烈鈉長(zhǎng)石化的隱爆角礫巖就成為了尋找鐵礦體的標(biāo)志。

4 結(jié) 論

隱爆角礫巖常作為次火山巖的伴生產(chǎn)物出現(xiàn)于次火山巖的頂部。而大紅山礦區(qū)的次火山巖體是該區(qū)成礦控礦的一個(gè)重要因素。因此，隱爆角礫巖作為尋找次火山巖甚至含礦巖體的標(biāo)志而被賦予了特殊意義。

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Characteristics of crypto-explosive breccia in Dahongshan Fe-Cu deposit, Yunnan, China

LU Lei1, FENG Wen-jie2, DONG Jiang-tao3

1.FacultyofLandandResourceEngineering,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650093,China;2.GeologicalSurveyInstituteinYunnanProvince,Kunming650034,China;3.ChinaNonferrousMetalsIndustrySurveyandDesignInstitute,Kunming650034,China

Crypto-explosive breccia is a symbol to find hidden deposits in the underground depths. To research the characteristics of blind explosive breccia is a straight way to find the blind mines. Through observing the occurrence of the crypto-explosive breccia from Dahongshan, Yunnan, China and using the macroscopic and microcosmic ways, the paper analyses the relationship between the crypto-explosive breccia and the iron ore. The authors classify the crypto-explosive breccia in the Dongme mining area to 3 kinds. They are the complicated composition crypto-explosive breccia, the dacite crypto-explosive breccia and the crypto-explosive breccia ore. And the authors also find that iron ore always occur there around the strong albitization crypto-explosive breccia ore. So, to find the strong albitization crypto-explosion breccia becomes an important icon for finding hidden deposits.

Dahongshan Yunnan; Fe-Cu mine; blind explosion breccia

10.3969/j.issn.1671-9727.2014.05.14

1671-9727(2014)05-0640-05

2013-12-17

陸蕾(1987-),女,碩士,研究方向：礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué), E-mail:leiforever@icloud.com。

P588.1

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