郭曉康

（云南楚雄礦冶有限公司，云南楚雄675000）

滇中砂巖銅礦床成礦規(guī)律探尋

郭曉康*

（云南楚雄礦冶有限公司，云南楚雄675000）

滇中砂巖銅礦床形成于白堊系高峰寺組和馬頭山組中,礦床與盆地內(nèi)的下部含煤建造、中部的紅色含銅碎屑巖建造和上部白色膏鹽建造關(guān)系密切。含礦巖系具有向上變細(xì)的剖面結(jié)構(gòu),礦化常形成于不整合界面以上的一定范圍內(nèi)。含礦巖石以細(xì)砂巖為主,銅礦化與膠結(jié)物總量和鈣質(zhì)、硅質(zhì)膠結(jié)物有關(guān),并形成于淺色向紫色巖層過渡的氧化還原界面附近。沉積成巖作用對(duì)礦床的形成起重要作用。滇中砂巖成礦具有規(guī)律性，找、探礦應(yīng)圍繞此共性去展開。

楚雄盆地；砂巖銅礦；成巖作用；成礦規(guī)律

1 楚雄地區(qū)地質(zhì)概況

楚雄大地構(gòu)造位置位于揚(yáng)子地臺(tái)西南緣“康滇地軸”，西以紅河斷裂（哀牢山變質(zhì)巖帶）相接，中部分布有元謀—綠汁江斷裂，東以湯朗—易門斷裂為界。楚雄盆地位于云南省中部,盆地形成于三疊系,并于早第三系結(jié)束。盆地內(nèi)共形成大型礦床1個(gè),中型礦床6個(gè),小型礦床10個(gè),是我國(guó)重要的砂巖銅礦成礦區(qū),礦床產(chǎn)于白堊系地層中。前人曾對(duì)區(qū)內(nèi)礦床成因和成礦條件及巖相古地理方面作過研究,也專門就沉積巖石對(duì)成礦作用的控制作過詳細(xì)的研究。本文通過沉積巖及沉積作用對(duì)砂巖銅礦形成的控制作用及砂巖銅礦成礦規(guī)律的分析，對(duì)認(rèn)識(shí)本區(qū)成礦規(guī)律，提高對(duì)礦體的預(yù)測(cè)能力和指導(dǎo)深部及外圍找、探礦有一定的指導(dǎo)意義。

2.1 沉積建造

2.1 沉積建造組合特征

楚雄盆地中生代沉積具明顯的旋回性,沉積間斷頻繁,沉積相交替變化,沉積厚度變化較大的特點(diǎn)。楚雄盆地從三疊系至第三系地層自上而下可分為3個(gè)沉積建造:上部白色膏鹽建造由上白堊統(tǒng)馬頭山組大村段中上部至第三系湖相含鹽地層組成。厚度幾百米至數(shù)千米不等,為一套富含石膏、石鹽和芒硝礦的紫紅色泥巖、粉砂巖。紅色含銅碎屑建造形成于侏羅系到上白堊統(tǒng)地層,為湖相、河湖交替相和河流相環(huán)境,沉積厚度超過10000m,可劃分為17個(gè)巖性段。巖性主要為一套紫色、紫紅色泥巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、中細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖夾含礫砂巖、礫巖。賦礦和不賦礦的淺色體(灰色砂巖)沿層或穿層產(chǎn)于紅色層系中。黑色含煤建造指形成于晚三疊世的一套含煤地層。巖性主要是深灰、灰綠、褐黃、灰黑色砂巖、粉砂巖夾砂礫巖、礫巖、頁巖和煤層。在空間上,楚雄盆地砂巖銅礦與三色建造(即上述3種不同顏色的沉積建造)的伴生關(guān)系不是偶然的。全球范圍內(nèi)的砂巖銅礦,常常與膏鹽地層相伴生,或產(chǎn)于與蒸發(fā)巖相不遠(yuǎn)的地層中。這說明砂頁巖型礦床的形成與半干旱氣候有關(guān)。而炎熱干旱條件,由于沉積物普遍鹽漬化,對(duì)銅礦化不利。楚雄盆地的三色沉積建造特征也說明,區(qū)內(nèi)砂頁巖礦形成于潮濕向干旱氣候過渡的半干旱環(huán)境中。這種環(huán)境為砂頁巖成礦提供了有利條件。首先早期潮濕氣候有利于植物的生長(zhǎng)發(fā)育,形成含有機(jī)質(zhì)高的地層,這些有機(jī)質(zhì)熱降解產(chǎn)生的硫是隨后成礦作用的重要還原劑。有證據(jù)(見淺色層與成礦的關(guān)系一節(jié))表明,區(qū)內(nèi)成礦的還原劑就是來源于下部含煤地層。潮濕半干旱氣候還有利于周圍陸源物質(zhì)的風(fēng)化,使成礦物質(zhì)發(fā)生預(yù)富集,形成含銅豐度較高的紅色建造。膏鹽層除本身具有較高含量的銅質(zhì)外,地層中的鹵素加入到向下循環(huán)的大氣水中,形成銅的氯絡(luò)合物,有利于銅質(zhì)的遷移。因此,三色建造有機(jī)地結(jié)合,是本區(qū)工業(yè)礦床形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.2 地層層位

地層層位對(duì)成礦的控制：從晚三疊紀(jì)到第三紀(jì)地層共發(fā)現(xiàn)有16個(gè)含礦層位,幾乎遍及中生代新生代紅色砂巖建造的每個(gè)層位,但主要銅儲(chǔ)量分布在下白堊統(tǒng)高峰寺組凹地苴段(占9.44%),上白堊統(tǒng)馬頭山組六苴段(54.5%),江底河組大村段(24.17%)3個(gè)層位中,共占本區(qū)銅總儲(chǔ)量的87.71%,并且本區(qū)的大、中型礦床均產(chǎn)在這3個(gè)層位中,說明對(duì)礦化具有明顯控制作用。

2.3 沉積層剖面結(jié)構(gòu)

沉積層剖面結(jié)構(gòu)與礦化的關(guān)系：楚雄盆地的凹地苴式、六苴式砂巖型銅礦和大村式頁巖型銅礦床分別形成于凹地苴段、六苴段和大村段3個(gè)層位中,不同層位的沉積環(huán)境不同,其礦化特征也不同。盡管3種類型的礦床在成礦特征上存在一定的差異,但賦礦巖石都有一個(gè)共同的特征,具有向上變細(xì)的剖面結(jié)構(gòu)。區(qū)內(nèi)砂巖型銅礦產(chǎn)于河流相中,容礦巖石為淺紫交互向上變細(xì)的曲流河沉積,其下部為礫巖相,頂部粉砂巖、泥巖從剖面頂部向底部因成因作用顏色變淺,最底部的河床滯留沉積和河灘沉積由于還原劑集中形成淺色層,局部由于成巖作用期間的底蝕作用,可在底部形成厚度不大的紅層。以六苴銅礦為例,沉積剖面底部有一層中粒長(zhǎng)石石英砂巖,砂巖中夾有由細(xì)礫巖或粗砂巖組成的小透鏡體。透鏡體多數(shù)沿層分布,具水平層理,局部具沖刷面,為局部性的河床停積物。底部砂巖向上為礫石層,水平層理及大型交錯(cuò)層理、不對(duì)稱槽狀層理發(fā)育,底部具沖刷面。向上巖石粒度逐漸變細(xì)并偶見木屑,小型交錯(cuò)層理及水平層理發(fā)育,代表河床及邊灘相環(huán)境。上部為紫色厚層狀細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖夾紫紅色中薄層狀粉砂質(zhì)泥巖。條帶成水平層理,也有交錯(cuò)層,泥巖中有蟲跡,可能代表洪泛平原。礦化見于礫巖層以上的層位中,猶以上部細(xì)砂巖中礦化最好,有黃鐵礦、黃銅礦、輝銅礦及孔雀石,雖然礫石層中也有礦化,但主要是孔雀石、輝銅礦,且礦化弱,估計(jì)為表生淋濾形成。凹地苴段的剖面結(jié)構(gòu)與六苴段相似,不同的是該段由多個(gè)韻律層組成,每個(gè)韻律層都是以礫巖開始,到粉砂巖或頁巖結(jié)束。礦體多而小,礦化在礫巖層中明顯較差,而多在礫巖層上部的中細(xì)砂巖中礦化最佳。雖然頁巖型礦床含礦層較薄,但含礦巖系的剖面結(jié)構(gòu)與砂巖型礦床是相似的。如大村銅礦,上部為灰綠色鈣質(zhì)頁巖,泥灰?guī)r及粉砂巖為主,夾黑褐色葉片狀瀝青質(zhì)頁巖。中部為細(xì)—粗粒砂巖及粉砂質(zhì)頁巖,普遍夾少量細(xì)礫巖和粗碎屑,呈灰白色,泥質(zhì)巖為灰綠色。下部為灰白灰綠色的細(xì)—粗粒石英砂巖,夾透鏡狀細(xì)礫巖,鈣質(zhì)膠結(jié)。礦化發(fā)生在礫巖層上部的細(xì)砂巖和粉砂質(zhì)頁巖中。砂、頁巖銅礦的這種特征的含礦巖系,可與世界上典型的砂頁巖型礦床相對(duì)比。

3 主巖巖石類型對(duì)成礦的控制

區(qū)內(nèi)賦礦巖石有砂巖、頁巖及礫巖,但礦化主要賦存在中—細(xì)粒砂巖中,如六苴礦床75%的礦化產(chǎn)于砂巖中,凹地苴礦床含礦巖石構(gòu)成也大體相似。在牟定地區(qū)除銅廠阱、青龍廠有少部分礫巖礦化,清水河、大平地有少量頁巖礦化外,其余均為砂巖含礦,其中銅儲(chǔ)量占總量的90%以上,而礫巖型礦化多數(shù)為表生氧化礦。大村銅礦由于含礦層薄,含礦層中頁巖含量達(dá)45.3%,但仍以砂巖層為主,占52.5%。在剖面上,礦化常受碎屑粒度的制約,礫巖層中礦化明顯降低。在凹地苴22815鉆孔中,砂巖與細(xì)礫巖的分界處,礦化明顯集中在細(xì)砂巖中,在界面附近的細(xì)礫也有少量礦化,遠(yuǎn)離界面的礫石層,礦化聚減。類似的現(xiàn)象也見于六苴1900-24川脈中的一塊光片中,標(biāo)本為灰色細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖,內(nèi)有條帶狀泥質(zhì)巖,鏡下黃銅礦、斑銅礦大多分布在靠近泥巖的砂巖中,泥巖內(nèi)很少礦化,但泥巖中的細(xì)砂巖條帶,確具較好的礦化,而遠(yuǎn)離泥巖,砂巖中礦化變差。

4 淺色層及其與成礦的關(guān)系

區(qū)內(nèi)銅礦體均分布在紅色巖系中的淺色層內(nèi),特別是淺紫交互帶內(nèi)。淺色層的形成有原生與后生2種成因。原生成因的淺色層產(chǎn)于大村段,由黑灰色的砂頁巖組成,并含瀝青質(zhì)頁巖,形成于一種封閉的還原環(huán)境,構(gòu)成固定還原劑。后生成因的淺色層分布廣泛,是后生階段含硫及有機(jī)質(zhì)的鹵水(即活動(dòng)還原劑)使地層中三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵形成的。種種現(xiàn)象表明,含礦層下部,特別是三疊系煤層中的有機(jī)質(zhì)具有向上遷移的傾向,并改造紫色層為淺色層,表現(xiàn)在大多數(shù)淺色層分布于背斜核部及兩翼附近。從整個(gè)地區(qū)看,從北向南由團(tuán)山、大村、凹地苴、六苴、石崗坡、石關(guān)、馬塘、適中、郝家河、格衣乍10個(gè)淺色體組成,這些淺色體大多分布在同生斷層的東側(cè),并與背斜構(gòu)造有關(guān)。淺色層的形狀與成礦規(guī)模、礦體形態(tài)關(guān)系密切。一般說來淺色層較厚,延伸遠(yuǎn),淺紫帶接觸界線較平直,礦化作用強(qiáng),如大村銅礦、六苴銅礦、郝家河主礦體等,相反,淺紫交替頻繁、淺色層薄、延伸不規(guī)則,常成小透鏡狀,礦化則較差,礦規(guī)模、礦體形態(tài)關(guān)系密切。一般說來淺色層較厚,延伸遠(yuǎn),淺紫帶接觸界線較平直,礦化作用強(qiáng),如大村銅礦、六苴銅礦、郝家河主礦體等,相反,淺紫交替頻繁、淺色層薄、延伸不規(guī)則,常成小透鏡狀,礦化則較差,礦體復(fù)雜,如老青山礦床、凹地苴礦床、青水河礦床等。淺紫帶呈鋸齒狀接觸,界線極不平整,則礦化難成規(guī)模,礦體也不規(guī)則,如格衣乍礦床以及其他一些小礦點(diǎn)等。

區(qū)內(nèi)銅礦體均分布在紅色砂巖中的淺色層內(nèi)，特別是淺紫交界處，淺色層有原生與成巖兩種成因。原生成因的淺色層產(chǎn)于大村段，由黑色—灰色的砂頁巖組成，并含瀝青質(zhì)頁巖，形成于一種封閉的還原環(huán)境，構(gòu)成固定還原劑，成巖成因的淺色層分布廣泛，是成巖階段含硫及有機(jī)質(zhì)的鹵水（即活動(dòng)還原劑）活動(dòng)遷移，使地層中三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵形成的，種種現(xiàn)象表明，含礦層下部，特別是三疊系煤層中的有機(jī)質(zhì)具有向上遷移的傾向。并改造紫色層為淺色層，表現(xiàn)在大多數(shù)淺色層分布在背斜核部及兩翼附近。

5 礦體的產(chǎn)出規(guī)律

5.1 礦體在沉積剖面上的位置

不論是形成于河流相還是形成于三角洲相，其容礦巖石都具有向上變細(xì)的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)常形成于不整合面之上，其下為礫巖或粗砂巖，向上變?yōu)榧?xì)砂巖，頂部為粉砂巖，泥質(zhì)巖或鈣質(zhì)泥巖。礦體常形成于礫巖上部的中細(xì)砂巖中。在頁巖型銅礦（如大村、團(tuán)山中），由于巖層較薄，礦化層位于礫巖和頁巖過渡部位。在六苴銅礦約79%的礦化產(chǎn)在中細(xì)粒砂巖中，只有約16%和5%的礦化形成于礫巖和粉砂質(zhì)頁巖中。大村銅礦也類似，砂巖占含礦層厚度的52.5%，頁巖和礫巖分別占42.8%與5.2%。說明溶液并不是沿透水性好的不整合面及礫巖帶流動(dòng)，礦化的這種分布可能代表地層在成巖期間孔隙水排出向上運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。

5.2 礦體與褶皺構(gòu)造的關(guān)系

大都與褶皺構(gòu)造關(guān)系密切，統(tǒng)計(jì)表明，61%的礦床與背斜有關(guān)，39%的礦床與向斜有關(guān)，其中六苴、郝家河、凹地苴等礦床均受褶皺控制，主礦體形成于背斜緩傾斜一翼，在陡傾斜一翼礦化較差。

5.3 礦體的形態(tài)

砂巖型礦床礦體呈似層狀、透鏡狀、受層位控制，產(chǎn)于古河道中。走向長(zhǎng)度從幾十米到幾千米，寬幾十米，厚度幾米到幾十米不等。六苴礦床礦體在剖面上西端呈“魚頭”或楔形尖滅于淺色層中，東端礦體呈“燕尾”分支尖滅于淺色砂巖中，代表了一種溶液向下運(yùn)動(dòng)的古水文狀態(tài)。桂花大村頁巖銅礦床呈薄層狀，厚0.59m左右，面積9.4km2，寬1～2km，銅平均品位1.80%，具薄層狀、品位富、成層穩(wěn)定的特點(diǎn)。

5.4 礦物組成及礦物分帶

滇中砂巖銅礦主要金屬礦物包括輝銅礦、斑銅礦、黃鐵礦、赤鐵礦，這些礦物不論是在平面上還是在剖面上，都表現(xiàn)出從紫色層向淺色層有規(guī)律地分帶：赤鐵礦—輝銅礦—斑銅礦—黃銅礦—黃鐵礦。這種分帶具有2種表現(xiàn)形式。

圖1 礦物組成及礦物分帶圖

一是沿層分帶，二是垂向分帶。前者形成于主要受河道控制的砂巖型銅礦中，這種分帶在成礦區(qū)占絕大多數(shù)，以六苴礦床最為典型。郝家河礦床分帶不明顯，但局部仍可以分出這樣的分帶。凹地苴礦床的分帶較復(fù)雜，但可用這種分帶相互疊加來解釋，如凹地苴礦床南部井田208剖面，至少出現(xiàn)3次這樣的疊加，后一種分帶產(chǎn)于三角洲相的頁巖型銅礦內(nèi)，以大村銅礦為代表，如果說表生富集形成的分帶（從上到下為銅氧含量的減少，鐵硫含量的增加）代表了氧化的含銅溶液從上向下運(yùn)動(dòng)的話，那么產(chǎn)于大村銅礦中的這種分帶正好相反，代表了含銅溶液是從下向上運(yùn)動(dòng)的，而產(chǎn)于砂巖中的沿層分帶礦化則代表含銅溶液是從紫色砂巖向淺色層一方運(yùn)動(dòng)的。

5.5 礦石的構(gòu)造

代表成巖的礦石構(gòu)造主要為浸染狀，條紋狀構(gòu)造，在郝家河礦還見礦化受泄水構(gòu)造控制，泄水構(gòu)造以碟狀構(gòu)造為主，下部粉砂質(zhì)泥巖在成巖期向上運(yùn)動(dòng)。形成不平整的地層接觸界線，下部為紫色層，上部為淺色層，在其界線上常見斑點(diǎn)狀的輝銅礦集合體。除泄水構(gòu)造外，一些準(zhǔn)同生變形構(gòu)造控礦也常見，如在主礦體之下形成淚滴狀礦體，這實(shí)際上是由于重力作用形成的同生枕狀構(gòu)造和球狀構(gòu)造。在大村還見結(jié)核狀構(gòu)造，結(jié)核由黃鐵礦、黃銅礦和斑銅礦組成。

6 結(jié)尾及建議 通過以上分析，沉積巖和成巖作用對(duì)楚雄盆地砂巖銅礦的控制作用是明顯的,銅礦化與區(qū)內(nèi)中新生代形成的三色建造具有明顯的時(shí)空關(guān)系。礦床主要集中在區(qū)內(nèi)白堊系幾個(gè)層位中,在剖面上,礦體分布在向上變細(xì)的沉積旋加的下部,礦化幾乎毫無例外地產(chǎn)于砂巖地層,特別是中細(xì)粒砂巖中。礦化形成于由淺色層向紫色層過渡的氧化還原界面,沉積巖膠結(jié)物總量,特別是鈣、硅質(zhì)膠結(jié)物含量與礦化的強(qiáng)度之間存在明顯的相關(guān)關(guān)系。沉積成巖作用是砂巖銅礦化形成的重要?jiǎng)恿?。找資源是一項(xiàng)耗資巨大、回報(bào)期長(zhǎng)、市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的投資決策，到外面找礦需要大量的積累，因此我們?cè)谡姨降V過程中必須遵循滇中砂巖銅礦成礦的規(guī)律性，找、探礦應(yīng)該圍繞此共性開展，遵循由已知到未知、由淺到深、循序漸進(jìn)地去開展工作，特別是對(duì)成礦區(qū)域的周邊及外圍特定靶區(qū)加大地質(zhì)探礦投入，減小找探礦投資的風(fēng)險(xiǎn)性。地質(zhì)工作是一項(xiàng)探索性很強(qiáng)的技術(shù)工作，必須在加強(qiáng)地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上，搞好遠(yuǎn)景區(qū)劃，并且要有一個(gè)合理的、具有戰(zhàn)略眼光的地質(zhì)找礦部署。進(jìn)入深部生產(chǎn)和探礦階段以后，我們要堅(jiān)持產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的調(diào)查研究路線，深入解剖，充分收集、整理、分析已有的大量地礦資料；由淺入深，加強(qiáng)地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作。深部找礦既要有系統(tǒng)觀和整體觀，又要精細(xì)觀測(cè)，見微知著。既要通過類比從已知到未知，尋找已知礦床類型類似的和同類的礦床，又要善于求異創(chuàng)新，注意那些與已知礦床類型不同的新礦床類型和新礦種，以及相應(yīng)的新的成礦環(huán)境。為了公司的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，發(fā)展資源戰(zhàn)略勢(shì)在必行，老區(qū)找礦及深部找探礦工作是當(dāng)務(wù)之急，也是今后長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的一項(xiàng)重要工作，是每一個(gè)礦山地質(zhì)工作者的重要課題。

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P618.41

A

1004-5716(2015)06-0146-04

2014-06-18

2014-07-10

郭曉康（1977-），男（漢族），云南雙柏人，工程師，現(xiàn)從事礦山生產(chǎn)探礦、井下采礦、礦山技術(shù)管理工作。