呂紹玉， 張 海,2，孟昌忠，黃太忠，劉德華，王 彪，周麗芳

(1. 貴州地礦局113地質(zhì)大隊(duì)，貴州 六盤水 553001；2. 成都理工大學(xué)核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院，四川 成都 610059)

貴州省威寧縣爐山銅礦床地質(zhì)特征研究

呂紹玉1， 張 海1,2，孟昌忠1，黃太忠1，劉德華1，王 彪1，周麗芳1

(1. 貴州地礦局113地質(zhì)大隊(duì)，貴州 六盤水 553001；2. 成都理工大學(xué)核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院，四川 成都 610059)

爐山銅礦床產(chǎn)于宣威組(P3x)底部的深灰、灰黑色粉砂質(zhì)泥巖及峨眉山玄武巖第三段(βp3)頂部的火山角礫赤鐵礦層內(nèi),是近年來貴州省發(fā)現(xiàn)的含銅礦層的新層位，礦石類型也是一種新的礦石類型。含礦巖系自上而下，存在鈦(Ti)-銅(Cu)-鐵(Fe)等元素分帶，以上特征符合玄武巖型風(fēng)化淋濾型銅礦的特征。通過對爐山銅礦床地質(zhì)特征的研究，系統(tǒng)總結(jié)出該類礦床的地質(zhì)特征，為該區(qū)相同類型的銅礦勘查工作提供一定的思路。

銅礦床；玄武巖；地質(zhì)特征；爐山

0 引言

銅礦資源是我國緊缺資源，開展銅礦礦床地質(zhì)及找礦方向的研究迫在眉睫。對玄武巖型銅礦床的研究早在20世紀(jì)40年代已經(jīng)開展，馮景蘭[1]、Fong[2]、彭琪瑞[3]等對滇-黔相鄰區(qū)峨眉山玄武巖中的自然銅礦化進(jìn)行了研究；郭文魁等[4]認(rèn)為峨嵋山玄武巖中的銅礦化具有找礦潛力。朱炳泉等[5,6]發(fā)現(xiàn)了層控型自然銅、黑銅礦礦化；張正偉等[7]在峨眉山玄武巖上部發(fā)現(xiàn)了黃銅礦化；李厚民等[8]認(rèn)為，玄武巖型自然銅礦床的成礦物質(zhì)來源于上地殼，成礦與盆地流體的對流循環(huán)及從玄武巖中淬取成礦物質(zhì)有關(guān),礦床為后生成因。朱炳泉等[9]研究發(fā)現(xiàn),該類礦床存在兩期成礦作用。

通過對爐山銅礦床的地質(zhì)勘查和研究工作，發(fā)現(xiàn)爐山銅礦產(chǎn)于宣威組(P3x)底部的深灰、灰黑色粉砂質(zhì)泥巖及峨眉山玄武巖第三段(βP3)頂部的火山角礫赤鐵礦層內(nèi)，銅礦品位雖然較低，但層位相對較穩(wěn)定，是近年來在貴州省發(fā)現(xiàn)的含銅新層位，礦石類型也是一種新的礦石類型。通過對爐山銅礦床地質(zhì)特征的研究，系統(tǒng)總結(jié)出該類礦床的地質(zhì)特征，旨在為該區(qū)相同類型的銅礦勘查工作提供一定的找礦思路。

1 區(qū)域地質(zhì)

在大地構(gòu)造位置上，研究區(qū)位于特提斯-喜馬拉雅與濱太平洋兩大全球巨型構(gòu)造域結(jié)合部位，屬揚(yáng)子地臺西南緣之Ⅲ級大地構(gòu)造單元昭通-威寧陷褶帶[10]。研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、沉積建造多樣、大陸流溢拉斑玄武巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈而短暫，具地幔熱柱活動(dòng)的特點(diǎn)。

區(qū)域地層發(fā)育較齊全，從寒武系至第四系均有出露。自古生代至晚三疊世中期均以海相碳酸鹽巖沉積為主，晚三疊世以后則為陸相碎屑沉積。

區(qū)域性構(gòu)造方面，研究區(qū)處于近南北向小江深大斷裂、北東向彌勒—師宗深大斷裂和北西向紫云—埡都深大斷裂所挾持的三角地帶。這3條深大斷裂具多期活動(dòng)、構(gòu)造性質(zhì)有多次變化的特點(diǎn)，對其周圍的沉積過程、巖漿活動(dòng)、構(gòu)造演化起著主要控制作用，同時(shí)也是地幔物質(zhì)的通道。

此外，研究區(qū)內(nèi)多分布華力西晚期陸相溢流的峨眉山玄武巖及同源異相的淺成侵入巖——輝綠巖。銅礦主要產(chǎn)出于玄武巖各個(gè)噴發(fā)間歇面及頂?shù)捉缰?，與銅礦關(guān)系密切的構(gòu)造主要為北東向短軸向斜。

2 礦區(qū)地質(zhì)

威寧縣香爐山銅礦區(qū)出露地層從下向上依次為二疊系梁山組、棲霞組、茅口組、峨眉山玄武巖組、宣威組和第四系(圖1)。

圖1 爐山銅礦區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.1 Sketch map of the Lusan area showing the location of the cupper deposit1. 侏羅系泥巖；2. 三疊系白云巖、頁巖；3. 上二疊統(tǒng)；4. 二疊紀(jì)宣威組；5. 二疊紀(jì)峨眉山玄武巖；6. 下二疊統(tǒng)砂巖；7. 石炭系灰?guī)r；8. 泥盆系灰?guī)r；9. 志留系灰?guī)r、頁巖；10. 二疊紀(jì)輝綠巖；11. 斷層

礦區(qū)斷裂構(gòu)造屬北西向威水?dāng)嗔褞ЫM成部分，以北西向的斷層為主；褶皺主要為爐山短軸向斜。

其中，與銅礦有密切關(guān)系的地層主要為宣威組、峨眉山玄武巖組，且含礦地層主要分布在爐山短軸向斜軸部。

3 礦床地質(zhì)

3.1 礦體特征

3.1.1 礦體形態(tài)、產(chǎn)狀

礦區(qū)內(nèi)銅礦層位于宣威組(P3x)底部與峨眉山玄武巖(βP3)頂部的接觸帶部位，巖性為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖及玄武質(zhì)角礫巖、凝灰?guī)r。由于風(fēng)化剝蝕，現(xiàn)殘留在整個(gè)工作區(qū)的山坡頂部及爐山向斜軸部，通過鉆孔及山地工程控制，含礦塊段(礦體)共有6個(gè)，這些礦體呈斷續(xù)分布，互不相連，大小不等，厚度為0.30～6.37 m,一般0.60～2.00 m，呈似層狀或?qū)訝町a(chǎn)出。銅礦主要分布于秋木溝Ⅰ礦體和媽雞塊Ⅴ礦體，其余礦體含銅多不連續(xù)，僅共生礦產(chǎn)鐵較為穩(wěn)定、連續(xù)。

礦體產(chǎn)狀基本與玄武巖產(chǎn)狀一致，而玄武巖產(chǎn)狀與上覆宣威組產(chǎn)狀也基本一致，因此，礦體產(chǎn)狀與上覆宣威組產(chǎn)狀也基本一致，由于含礦層位于爐山向斜軸部及兩翼，其產(chǎn)狀為：傾向 340°～10°和170°～240°，傾角 4°～15°。

3.1.2 含銅巖系特征

通過普查工作發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)含銅巖系的形成明顯受峨眉山玄武巖噴溢形成的古構(gòu)造環(huán)境的控制。尤其是目前發(fā)現(xiàn)較有規(guī)模的銅礦體主要分布在古火山口周圍、火山高地與火山凹地、短軸向斜的過渡地帶。

圖2 爐山銅礦區(qū)含礦巖系剖面圖片F(xiàn)ig.2 Picture of the ore-bearing rock series occurred in the Lushan copper deposit

含礦巖系自上而下依次為宣威組(P3x)、峨眉山玄武巖第三段(βP3)，其中，銅礦產(chǎn)于宣威組底部的深灰、灰黑色粉砂質(zhì)泥巖及峨眉山玄武巖第三段頂部的火山角礫赤鐵礦層內(nèi)(圖2，圖3)。所含銅品位雖然較低、但層位相對較穩(wěn)定，是近年來貴州省發(fā)現(xiàn)的含銅礦層新層位；其鐵銅礦礦石類型是一種新的礦石類型。含礦巖系自上而下存在鈦(Ti)-銅(Cu)-鐵(Fe)元素分帶。

3.1.3 礦石組構(gòu)

圖4 典型礦石特征Fig.4 Characteristics of the typical ore

3.1.3.1 礦石礦物

爐山銅礦床礦石礦物主要為輝銅礦、自然銅，其次為黝銅礦、赤鐵礦、含鈦赤鐵礦、褐鐵礦等(圖4)。

圖3 爐山銅礦區(qū)含礦巖系剖面地質(zhì)地球化學(xué)特征Fig.3 The geological and geochemical characteristics of the ore-bearing rock series occurred in the Lushan copper deposit

3.1.3.2 脈石礦物

脈石礦物主要為火山碎屑及粘土礦物(圖4)。火山碎屑為次棱角狀、次圓狀，圓度中等。碎屑成分較為單一，基本上為玄武質(zhì)巖屑。粘土礦物則主要呈火山碎屑次生蝕變礦物形式產(chǎn)出。

3.1.3.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要有火山角礫結(jié)構(gòu)、凝灰結(jié)構(gòu)二種，而礦石構(gòu)造以層狀構(gòu)造、蝕變構(gòu)造為主。

3.1.3.4 礦石化學(xué)

通過對勘查區(qū)典型銅礦樣光譜半定量全分析(表1)及化學(xué)多項(xiàng)分析(表2)，除銅外，還可綜合回收伴生元素Ti、Fe等，主要有害雜質(zhì)硫、磷含量都很低。

表1 爐山銅礦樣光譜分析結(jié)果表

表2 爐山銅礦樣化學(xué)分析結(jié)果

3.2 礦體圍巖

研究區(qū)礦層頂板為灰至深灰色泥質(zhì)粉砂巖、夾石，底板為紫紅色凝灰?guī)r，現(xiàn)將其分述如下：

3.2.1 礦層頂板

礦層頂板為宣威組地層(P3x)，灰至深灰色泥質(zhì)粉砂巖，含大量植物化石或植物化石碎片，在少量炭化植物化石表面見輝銅礦、自然銅及黃鐵礦；其含銅品位為0.08%～1.17%。

3.2.2 礦層底板

礦層底板為峨眉山玄武巖第三段(βP3)，紫紅色凝灰?guī)r，含大量灰至灰綠色斑點(diǎn)。該段巖石Cu、Fe、Ti、REE、PGE等元素背景值高于玄武質(zhì)熔巖。

4 礦床形成過程探討

通過對礦區(qū)各地層的地球化學(xué)特征研究發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)二疊紀(jì)峨眉山玄武巖為含礦巖性提供Cu的來源，因此含礦巖系與下伏峨眉山玄武巖有物質(zhì)方面的繼承性。在上述基礎(chǔ)上可以推斷是二疊紀(jì)峨眉山玄武巖的噴發(fā)形成了火山高地，之后的風(fēng)化剝蝕(淋濾)、搬運(yùn)和沉積作用以及海侵事件的的發(fā)生使得火山凹地形成湖泊沼澤環(huán)境，此環(huán)境中接受了源自峨眉山玄武巖的含銅細(xì)碎屑沉積物，形成上二疊統(tǒng)宣威組含銅巖系,構(gòu)成沉積型銅礦的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。

結(jié)合王居里[11]等對滇東北峨眉山玄武巖區(qū)的沉積型銅礦床的研究成果，筆者認(rèn)為，爐山銅礦床的形成過程可能為：

(1)早二疊世晚期和晚二疊世早期，由于峨眉山地幔熱柱的強(qiáng)烈活動(dòng)，致使紫云—南丹裂陷帶和師宗—彌勒裂陷帶的強(qiáng)烈橫向拉張和垂向深陷，在貴州西部發(fā)生了基性巖漿的噴溢活動(dòng)，形成一套玄武巖的堆積及其次火山巖—輝綠巖脈、巖枝等小侵入體。

(2)火山間歇期間、晚三疊世早期沉積間斷期，大氣中的火山噴發(fā)富CO2、SO2、F等強(qiáng)酸性氣體被雨水轉(zhuǎn)移到地表水之后就變?yōu)樗嵝杂晁?，酸雨使得火山高地中峨眉山玄武巖中Cu元素活化并遷移搬運(yùn)至火山低洼處，被淤泥和淺部含粉砂泥質(zhì)沉積物吸附，并形成含Cu沉積物。

(3)成巖過程中，含銅沉積物經(jīng)過壓實(shí)、固結(jié)，同生沉積流體發(fā)生滲流循環(huán)，使原始沉積層中的銅元素進(jìn)一步向滲透性相對較好的粉砂質(zhì)泥巖和富含有機(jī)質(zhì)、有利于吸附銅元素的泥質(zhì)巖石中聚集，初步富集。在此基礎(chǔ)上，在距古火山機(jī)構(gòu)相對較近的地帶，可能由于受火山余熱(熱泉)的影響，促進(jìn)流體的混合、再循環(huán)，在相對富銅而貧硫的環(huán)境中，一方面促使粉砂質(zhì)泥巖中的成礦元素以富銅貧硫的礦石礦物輝銅礦與斑銅礦(或斑銅礦與銅藍(lán))的交生體的形式形成結(jié)核，沿一定層位或節(jié)理構(gòu)造集中分布，構(gòu)成工業(yè)富礦體；另一方面加速泥質(zhì)沉積物中的有機(jī)質(zhì)的腐爛、分解，形成二氧化碳、硫化氫等，含礦熱液中的銅元素被還原，以輝銅礦、黃銅礦、自然銅的形式呈分散狀形成于富含有機(jī)質(zhì)的泥巖中，局部形成工業(yè)礦體。

5 結(jié)論及建議

(1)爐山銅礦床產(chǎn)于宣威組(P3x)底部的深灰、灰黑色粉砂質(zhì)泥巖及峨眉山玄武巖第三段(βp3)頂部的火山角礫赤鐵礦層內(nèi),是近年來貴州省發(fā)現(xiàn)的含銅礦層新層位，礦石類型是一種新的礦石類型。

(2)含銅峨眉山玄武巖在表生作用下，Cu元素遷移至火山低洼處沉積并富集成巖；成巖過程中，含銅沉積物經(jīng)過壓實(shí)、固結(jié)，同生沉積流體發(fā)生滲流循環(huán)，使原始沉積層中的銅元素進(jìn)一步向滲透性相對較好的粉砂質(zhì)泥巖和富含有機(jī)質(zhì)、有利于吸附銅元素的泥質(zhì)巖石中富集并形成礦床。此外，含礦巖系自上而下，還存在鈦(Ti)-銅(Cu)-鐵(Fe)元素分帶特征。綜合上述可以推斷，爐山銅礦床具有玄武巖型風(fēng)化淋濾型銅礦的特征。

(3)黔西北地區(qū)廣泛分布二疊紀(jì)峨眉山玄武巖，該區(qū)玄武巖風(fēng)化淋濾型銅礦具有良好的找礦潛力，建議進(jìn)一步加強(qiáng)該區(qū)礦產(chǎn)勘查工作。

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Geological Characteristics of the Lushan Copper Deposit,Weining County, Guizhou Province

Lü Shao-yu1, ZHANG Hai1,2, MENG Chang-zhong1, HUANG Tai-zhong1LIU De-hua1, WANG Biao1, ZHOU Li-fang1

(1.The113thGeologicalTeam,BureauofGeologyandMineralExplorationandDevelopmentofGuizhouProvince,Liupanshui,Guizhou550001,China; 2.CollegeofNuclearTechnologyandAutomationEngineering,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu,Sichuan610059，China)

The Lushan copper deposit occurred in the dark gray or black silty mudstone at the bottom of the Xuanwei Formation (P3x), and the volcano breccia hematite bed at the top of the third section of Emeishan basalt (βP3). These ore-host strata with a new ore type were recognized as new copper mineralized horizons in Guizhou Province. The element zoning sequence in the ore-bearing rock from top to bottom is Ti-Cu-Fe, which is in accordance with the characteristics of the weathering and leaching copper deposit from basalt. The geological characteristics of the Lushan copper deposit was summarized by a detailed study, which provided some new ideas for the exploration of the same type copper deposit.

copper deposit; basalt; geological characteristic; Lushan

2014-10-20;改回日期：2015-01-28。

中國地質(zhì)調(diào)查“貴州烏蒙山區(qū)優(yōu)勢礦產(chǎn)綜合調(diào)查評價(jià)(編號:12120113052700)”項(xiàng)目資助。

呂紹玉(1969—)，男，學(xué)士，工程師，主要從事地質(zhì)找礦及科研工作。Email: 913697552@qq.com。

張海(1984—)，男，博士，高級工程師，主要從事地質(zhì)地球化學(xué)找礦及科研工作。Email：zhanghai01504130@163.com。

P618.41

A

2095-8706(2015)03-0049-05