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        麗江東部地區(qū)黑泥哨組銅礦成礦規(guī)律及潛力分析

        2017-04-19 11:43:35劉輝龍陳雪峰
        沉積與特提斯地質(zhì) 2017年4期
        關(guān)鍵詞:成礦

        王 平,劉輝龍,羅 波,陳雪峰

        (重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局川東南地質(zhì)大隊(duì),重慶 400038)

        二疊紀(jì)強(qiáng)烈的巖漿活動在麗江東部地區(qū)形成了分布廣泛的峨眉山玄武巖,出露最大厚度可達(dá)5000m[1]以上。該期巖漿活動初始噴發(fā)時(shí)間為二疊紀(jì)樂平世早期(255±Ma,筆者2017年測定),噴發(fā)早期火山活動十分強(qiáng)烈,形成大面積溢流玄武巖;噴發(fā)晚期火山活動逐漸減弱,呈間歇式噴發(fā),形成了一套火山-碎屑巖地層,區(qū)域上將該套沉積巖與火山巖互層的地層劃分為黑泥哨組(P3h)[2-3]。該套火山-碎屑巖地層中發(fā)育廣泛的銅礦化,在寧蒗銅廠河、大公山及永勝寶坪均發(fā)現(xiàn)有工業(yè)銅礦床。各礦床成因各有不同,但含礦層位均為黑泥哨組。本文通過研究分析黑泥哨組巖性組合、巖相古地理環(huán)境特征,以及區(qū)域內(nèi)構(gòu)造、巖漿活動與礦化的關(guān)系,總結(jié)黑泥哨組中銅礦的成礦規(guī)律,分析其成礦潛力,為今后涉及該地層的找礦工作提出一些建議。

        1 地質(zhì)概況

        研究區(qū)位于華南地層大區(qū)-上揚(yáng)子地層區(qū)-麗江-金平地層分區(qū),區(qū)內(nèi)主要為出露的奧陶系―第四系沉積地層及大面積玄武巖。其中奧陶系至泥盆系主要為一套海相碎屑巖碳酸鹽地層;石炭―二疊系中統(tǒng)為一套海相碳酸鹽地層;二疊系上統(tǒng)為峨眉山玄武巖。區(qū)域內(nèi)將早期強(qiáng)烈火山噴發(fā)形成的巨厚玄武巖劃分為峨眉山組,晚期間歇噴發(fā)形成的含銅玄武巖-碎屑巖-碳酸鹽組合劃分為黑泥哨組,該套以玄武巖為主的地層在研究區(qū)廣泛分布(圖1);三疊系下統(tǒng)―上統(tǒng)為一套淺海相碳酸鹽-碎屑巖組合;三疊系上統(tǒng)―白堊系為一套陸相紅色碎屑巖沉積;古近系為一套內(nèi)陸山麓及河湖相碎屑巖;第四系主要為陸內(nèi)構(gòu)造盆地河湖相松散沉積物。

        圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡圖

        研究區(qū)內(nèi)主要發(fā)育北東向斷裂和褶皺,其中金棉-金沙江斷裂與澄海-賓川斷裂是區(qū)內(nèi)控制性斷裂,峨眉山玄武巖及黑泥哨組主要分布于兩條斷裂之間的褶皺斷裂帶內(nèi)。

        區(qū)內(nèi)主要發(fā)育兩期巖漿活動。其中以二疊紀(jì)晚期峨眉山玄武巖為主,該期巖漿活動為本區(qū)重要的巖漿活動,形成大面積溢流玄武巖。該期巖漿活動屬幔源性質(zhì),為區(qū)內(nèi)帶來了大量來自地幔的成礦元素,對區(qū)域內(nèi)銅、金等礦產(chǎn)的形成有著重要意義。第二期為古近紀(jì)中晚期出現(xiàn)的巖漿活動,主要為正長斑巖、煌斑巖、閃長玢巖等,以巖株、巖脈狀等形態(tài)產(chǎn)出。巖漿活動為含礦熱液的形成及循環(huán)提供了熱力源,為區(qū)域內(nèi)銅礦的富集起到?jīng)Q定性作用。

        2 黑泥哨組巖石組合類型及巖相古地理

        2.1 巖石組合類型

        黑泥哨組在研究區(qū)內(nèi)分布廣泛,其巖性組合較為復(fù)雜,橫向變化較大,總體上可劃分為火山巖型、過渡型、碎屑巖型及碳酸鹽巖型4種類型(圖2)。

        火山巖型(Ⅰ):主要由火山角礫巖、玄武巖、杏仁狀玄武巖夾少量碎屑巖組成,該類型主要形成于火山活動中心附近,整體處于隆起地帶,沉積夾層較少,野外偶見柱狀節(jié)理,屬陸相噴發(fā)玄武巖。該類型主要分布于研究區(qū)中部倒流阱、白山、拉馬古、大安一帶。

        過渡型(Ⅱ):主要由玄武巖、杏仁狀玄武巖、碎屑巖組成。該類型受火山活動影響程度逐漸降低,火山活動間歇期沉積了較厚碎屑巖層,碎屑巖主要為玄武質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)泥巖,局部還發(fā)育有炭質(zhì)頁巖,碎屑物源主要為火山巖。該類型分布于米厘、寶坪、干塘子一帶,呈環(huán)形圍繞著火山巖型地層分布區(qū)。該類型是區(qū)內(nèi)主要的含礦建造,大公山地區(qū)銅礦、寶坪銅礦均產(chǎn)于該類型中。

        圖2 麗江東部地區(qū)黑泥哨組巖相圖

        Fig.2 Lithofacies diagram of the Heinishao Formation in the eastern part of Lijiang

        碎屑巖型(Ⅲ):主要由碎屑巖夾少量玄武巖組成。該類型遠(yuǎn)離火山活動中心,受火山活動影響較弱,僅有少量巖漿溢流到該區(qū)域。巖性組合上以礫巖、砂巖、頁巖為主,局部發(fā)育炭質(zhì)頁巖及煤層。

        碳酸鹽巖型(Ⅳ):主要由灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、砂巖及凝灰頁巖組成,夾少量玄武巖。該類型呈“島”狀分布于碎屑巖類型中,主要分布于窩木古、南溪地區(qū)。該類型受火山活動影響,少有火山巖夾層,為局部淺海沉積。

        2.2 巖相古地理特征

        根據(jù)黑泥哨組區(qū)域上不同類型的巖石組合特征(圖3),判斷其屬海陸過渡相環(huán)境沉積,這種沉積環(huán)境受到峨眉山玄武巖噴發(fā)晚期火山活動的控制。二疊紀(jì)末,峨眉山玄武巖噴發(fā)強(qiáng)度逐漸減弱,區(qū)域內(nèi)整體地殼下降,發(fā)育由西向東的廣泛海侵。此時(shí)研究區(qū)內(nèi)火山噴發(fā)中心位于白山-拉馬古-米厘一帶,仍保持有間歇性噴發(fā)活動,這些區(qū)域仍保持局部相對隆起。這種由陸到海的古地理環(huán)境,形成了晚期噴發(fā)中心區(qū)域以火山巖為主,外圍隨水體的加深,沉積巖逐漸增多呈環(huán)狀圍繞于噴發(fā)中心的區(qū)域格局

        圖3 黑泥哨組柱狀對比圖

        Fig.3 Columnar correlation of the rock associations in the Heinishao Formation

        3 典型礦床

        區(qū)內(nèi)黑泥哨組地層中的銅礦化現(xiàn)象較為廣泛,規(guī)模較大的銅礦床主要分布于寧蒗銅廠河、大公山及永勝寶坪,銅礦床均主要產(chǎn)于黑泥哨組地層中,但各銅礦床礦體產(chǎn)出狀態(tài)及礦床成因均有所不同,各典型礦床特征如下。

        3.1 銅廠河銅礦

        銅廠河銅礦位于寧蒗縣東南方向,其含礦層位為二疊系峨眉山玄武巖及黑泥哨組,其中以黑泥哨組為主,該礦床類型應(yīng)屬構(gòu)造熱液型銅礦床。

        圖4 銅廠河礦區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)簡圖[4]

        Fig.4 Simplified geological and mineral map of the Tongchanghe copper mining area (after Guo Wenping et al.,2001)

        該礦床礦體多沿礦區(qū)南北向、東西向、北西向斷裂發(fā)育[4](圖4),多呈脈狀、微細(xì)脈狀分布于斷裂破碎帶中。主要原生礦石礦物為輝銅礦、黃銅礦、斑銅礦,氧化礦物藍(lán)銅礦、孔雀石等。礦化蝕變主要為硅化、綠簾石化、碳酸鹽化等。

        根據(jù)前人研究成果[4],認(rèn)為該礦床屬于典型的構(gòu)造熱液型銅礦,其礦源層及賦礦層均為二疊系晚期峨眉山玄武巖及黑泥哨組,喜山期巖漿活動為礦區(qū)帶來強(qiáng)烈的熱液活動,使得礦源層中的成礦元素遷移至構(gòu)造破碎帶中富集成礦。礦區(qū)碳同位素δ13CPDB值在-6.700‰~-9.043‰之間,氧同位素δ18OSMOW值在13.2753‰~18.8700‰之間;硫同位素δ34S為-4.9‰~-9.7‰ ,與外圍出露的喜山期酸性巖漿巖的硫同位素組成相似, 說明礦區(qū)內(nèi)成礦熱液主要來自于喜山期酸性巖漿活動。

        3.2 大公山地區(qū)銅礦

        大公山地區(qū)位于麗江市東北方向,該地區(qū)有米厘銅礦、拉馬古銅礦、文通銅礦等礦床,各礦床均屬于與黑泥哨組時(shí)期火山活動及富火山碎屑物質(zhì)沉積有關(guān)的沉積-改造型銅礦[2]。

        圖5 大公山地區(qū)銅礦化層位示意圖[5]

        Fig.5 Schematic diagram of copper mineralization horizon in the Dagongshan area

        大公山地區(qū)普遍發(fā)育3~5個(gè)含礦層位[5](圖5),其中1~3含礦層位于黑泥哨組底部沉積旋回中,礦體呈透鏡狀、似層狀礦體產(chǎn)于凝灰?guī)r、炭質(zhì)泥灰?guī)r中,礦體規(guī)模較大,為該區(qū)主要含礦層位;4~5號含礦層中發(fā)育呈脈狀產(chǎn)于玄武巖層間破碎帶中的銅礦體,具較強(qiáng)烈的綠泥石化、硅化,礦化規(guī)模小,形態(tài)多變。礦石礦物主要是孔雀石、輝銅礦,少量斑銅礦、黃銅礦;脈石礦物以石英為主,少量方解石。礦石結(jié)構(gòu)以半自形-它形粒狀結(jié)構(gòu)為主,礦石構(gòu)造主要為脈狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造等。圍巖蝕變主要有碳酸鹽化、硅化、綠泥石化、絹云母化等,其中硅化、碳酸鹽化與銅礦化有一定關(guān)系,特別是細(xì)脈狀銅礦化中,往往發(fā)育有硅化。

        根據(jù)礦體的產(chǎn)出特征判斷該礦具復(fù)合成因,其主要工業(yè)礦體呈透鏡狀、似層狀產(chǎn)于沉積巖中,而且受地層控制明顯,呈現(xiàn)出沉積銅礦特征。各礦床圍巖中均發(fā)育有火山角礫巖,說明各礦區(qū)均位于火山活動中心地帶附近,反映出與峨眉山玄武巖晚期噴發(fā)活動相關(guān)。部分礦體產(chǎn)于斷裂破碎帶中,發(fā)育明顯的礦化蝕變,呈現(xiàn)出構(gòu)造熱液型銅礦的特征。其礦床的形成既經(jīng)歷了沉積富集,又經(jīng)歷了含礦熱液富集改造富集,其中沉積作用為該區(qū)域銅礦床主要成因[5]。

        3.3 寶坪銅礦

        寶坪銅礦位于麗江市永勝縣西部,主要產(chǎn)于黑泥哨組富火山碎屑沉積巖中的斷裂破碎帶中,為典型沉積-改造型銅礦。

        圖6 寶坪銅礦礦體產(chǎn)出特征[6]

        該礦床礦體主要產(chǎn)于上二疊統(tǒng)黑泥哨組,礦體產(chǎn)在礦區(qū)逆沖滑覆聚礦構(gòu)造帶內(nèi)[6](圖6),礦體走向長1 300m, 出露寬130~380 m, 平均垂厚27m ,Cu平均品位0.9 %。礦體呈似層狀、扁豆?fàn)睿V石礦物主要為輝銅礦、斑銅礦、黃銅礦、方鉛礦,氧化礦主要為孔雀石、藍(lán)銅礦等, 脈石礦物有石英、方解石。礦石類型以氧化礦為主。蝕變有硅化、綠泥石化、綠簾石化及絹云母化、碳酸鹽化。

        礦區(qū)黑泥哨組富銅碎屑巖繼承了峨眉山玄武巖較高的銅背景值,在喜山期巖漿侵入提供的熱力作用下,含礦熱液沿礦區(qū)北東向斷裂運(yùn)移至有利部位富集成礦。筆者在礦區(qū)南部采集的閃長玢巖巖脈年齡為33Ma±,鐘康惠等(2003)采集礦區(qū)石英ESR測年,發(fā)現(xiàn)礦區(qū)礦石主要形成于36.2~19.3Ma[6], 表明該礦的成礦期為喜山構(gòu)造運(yùn)動中期,與礦區(qū)外圍巖脈年齡大致相當(dāng)。綜合判斷該礦床為沉積-熱液型銅礦,喜山期構(gòu)造、巖漿活動為礦區(qū)富集成工業(yè)礦床起到了決定性作用。

        4 成礦時(shí)代及成礦模型

        研究區(qū)內(nèi)各典型礦床的成礦特征雖然有所不同,但成因上具有一定的關(guān)聯(lián)性,均屬于與二疊紀(jì)峨眉山玄武巖噴發(fā)活動有關(guān)的銅礦床。筆者認(rèn)為該區(qū)域與黑泥哨組相關(guān)的銅礦床均具有多期次多階段的特征,總體可劃分為3個(gè)成礦期次,4個(gè)成礦階段(圖7)。

        4.1 華力西期

        該期主要為與峨眉山玄武巖噴發(fā)相關(guān)的成礦作用。筆者在研究區(qū)采集的相關(guān)玄武巖樣品顯示,其Cu含量達(dá)(163~236)×10-6,平均可達(dá)192×10-6,富集Cu的峨眉山玄武巖為區(qū)內(nèi)銅礦的形成提供了重要的物質(zhì)來源。該期次成礦作用主要有以下兩個(gè)階段。

        第一階段:二疊紀(jì)末峨眉山玄武巖噴發(fā)晚期,火山活動逐漸減弱,研究區(qū)由西向東發(fā)生海侵,區(qū)內(nèi)沉積較多富含火山碎屑的沉積巖,形成了由火山巖-沉積巖互層的黑泥哨組。由于碎屑物質(zhì)主要來源于峨眉山玄武巖,黑泥哨組中的碎屑巖繼承了原火山巖較富集的Cu背景值。該階段成礦作用主要為沉積作用,在大公山一帶形成了多個(gè)以沉積型為主的銅礦床。該期成礦作用受巖相古地理環(huán)境控制:遠(yuǎn)離玄武巖分布區(qū)由于受外源物質(zhì)的混染不利Cu的富集;靠近火山活動中心地帶缺乏沉積作用,不利于沉積型銅礦的形成。研究區(qū)以沉積作用成礦的銅礦床均位于黑泥哨組的過渡帶,說明了這一階段成礦作用主要為沉積成礦。

        圖7 黑泥哨組各階段銅礦化模式圖

        采樣層位巖性Cu含量(×10-6)Cu含量均值(×10-6)富集類型峨眉山玄武巖含杏仁玄武巖174斑狀玄武巖204杏仁狀玄武巖197致密塊狀玄武巖206含杏仁玄武巖236含杏仁含斑玄武巖197致密塊狀玄武巖166致密塊狀玄武巖163192原生富集黑泥哨組碳質(zhì)泥巖265凝灰質(zhì)泥巖225245沉積富集玄武巖破碎帶黑泥哨組破碎帶(寶坪銅礦)灰綠色致密塊狀玄武巖4405灰綠色斑狀玄武巖1962灰綠色杏仁狀玄武巖4942灰綠色杏仁狀玄武巖241灰綠色杏仁狀玄武巖4413蝕變粉砂巖582蝕變粉砂巖1743斷層泥723831933188熱液改造富集

        第二階段:該階段稍晚于第一階段。黑泥哨組早期過渡帶中沉積了大量玄武質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)泥巖、炭質(zhì)頁巖等富銅碎屑巖;后期火山活動帶來的火山熱液對早期富銅碎屑巖進(jìn)行了二次改造,含礦熱液沿沉積界面運(yùn)移,使得早期沉積的富銅碎屑巖中的銅含量得以進(jìn)一步富集。該階段在大公山地區(qū)表現(xiàn)得較為明顯,礦體主要產(chǎn)于沉積夾層中,但其主要富礦體均產(chǎn)于具有火山角礫巖的地段,靠近火山活動中心地帶,反映該階段火山熱液對早期富銅碎屑巖的疊加改造富集。

        4.2 喜山期

        喜山期成礦作用主要受該時(shí)期構(gòu)造及其巖漿活動的影響,該時(shí)期成礦作用主要集中在一個(gè)階段。

        第三階段:喜山期晚期,研究區(qū)內(nèi)多發(fā)育閃長玢巖、煌斑巖侵入,在區(qū)內(nèi)多呈巖脈、巖株?duì)町a(chǎn)出。該期巖漿活動帶來的熱力使得區(qū)內(nèi)發(fā)生強(qiáng)烈的熱液活動,在一些斷裂發(fā)育地區(qū),富銅地層中的成礦元素被熱液活化,形成的富銅熱液沿?cái)嗔褬?gòu)造運(yùn)移至有利部位富集成礦。在銅廠河礦區(qū),礦體主要產(chǎn)于破碎帶中,其礦石同位素特征與外圍喜山期酸性巖漿相似;在寶坪礦區(qū),主要富礦體均產(chǎn)于構(gòu)造破碎帶中,其成礦年齡與外圍喜山期閃長玢巖年齡相當(dāng),反映出該階段是銅廠河礦區(qū)、寶坪礦區(qū)的主要成礦階段。

        4.3 第四紀(jì)表生期

        第四階段:主要以地表的風(fēng)化、氧化作用為主,同時(shí)在大氣降水的淋濾作用下,原生的硫化物礦石經(jīng)氧化形成藍(lán)銅礦、孔雀石等礦物,沿地表巖石裂隙富集。該階段對全區(qū)所有銅礦均有一定影響,多在礦體出露地表的地區(qū)形成一些較富的氧化礦體。特別在寶坪銅礦,其早期開采的礦體多為地表淋濾形成的富礦體。

        上述4個(gè)階段揭示,黑泥哨組中銅礦床的形成過程是玄武巖中的Cu元素逐漸向外遷移富集的過程。筆者在研究區(qū)內(nèi)采集的相關(guān)巖石Cu含量也給予了證實(shí)(表1),原始玄武巖的Cu含量平均192×10-6,經(jīng)歷第一階段風(fēng)化搬運(yùn)沉積后,富火山碎屑巖中Cu含量達(dá)到245×10-6,再經(jīng)歷熱液改造后,礦化蝕變帶Cu含量均值達(dá)到3000×10-6以上。

        5 結(jié)論及建議

        (1)麗江東部地區(qū)廣泛分布的黑泥哨組為二疊紀(jì)峨眉山玄武巖噴發(fā)晚期形成的一套火山-沉積地層。該地層巖性可劃分為火山巖型、過渡型、碎屑巖型及碳酸鹽巖型4種類型。

        (2)黑泥哨組中的銅礦床具有兩種類型:產(chǎn)于火山、富火山碎屑巖中的沉積-改造型銅礦及產(chǎn)于構(gòu)造破碎帶中的構(gòu)造熱液型銅礦,這兩種類型均具有形成工業(yè)礦床的潛力。

        (3)黑泥哨組地層中的銅礦床經(jīng)歷了多期次、多階段的成礦作用,主要受控于巖相古地理環(huán)境、火山活動、喜山期構(gòu)造、巖漿活動等因素,這幾種有利成礦因素的匯集區(qū)是有利的成礦區(qū)。

        參考文獻(xiàn):

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