張雄，祝新友，姜華 ，呂曉強，王云鳳，劉文劍，田犁平，曾瑞垠，肖劍

（1.中色紫金地質(zhì)勘查（北京）有限責(zé)任公司，北京 100012；2.昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院，昆明 650093；3.云南銅業(yè)股份有限公司，昆明 650000；4.云南金沙礦業(yè)股份有限公司，昆明 654100；5.云南銅業(yè)礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)有限公司，昆明 650041；6.云南省有色地質(zhì)局三〇六隊，昆明 650217；7.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083）

0 引言

云南東川銅礦是我國最重要的銅礦田之一，自1952年正規(guī)勘查以來已有近70年的開發(fā)歷史。東川銅礦以其獨特的成礦地質(zhì)條件及礦床特征區(qū)別于其他類型銅礦，是我國少有的沉積巖容礦的層狀超大型銅礦床之一，銅儲量390萬t，占全國該類礦床銅總儲量的約46%（Leach and Song,2019）。以往關(guān)于東川銅礦的礦床成因類型，主要有海相噴流沉積（Sedex）型、“沉積-改造”型以及后生熱液交代成因（華仁民,1993;龔琳等,1996;邱華寧等,2002;Han et al.,2007;冉崇英和吳鵬,2014）。目前，多數(shù)學(xué)者認為東川層控銅礦與中非銅礦具有高度相似性，為SSC（Sediment-hosted Stratiform Copper Deposit）礦床（Zhao et al.,2010,2012,2013;高輝等,2012;Huang et al.,2013;劉玄等,2015;祝新友等,2017;Leach and Song,2019;Hayes et al.,2015①）。部分學(xué)者研究認為區(qū)內(nèi)鐵銅礦床與康滇構(gòu)造帶內(nèi)發(fā)育的基性巖關(guān)系密切，將其歸屬為鐵氧化物銅金（IOCG）礦床（Zhao,2010;Zhao and Zhou,2011;Zhao et al.,2013,2017,2019;Zhu and Sun,2013;方維萱等,2013;Zhou et al.,2014；Su et al.,2016）。大量的成礦流體研究顯示，東川銅礦具有中低溫、中高鹽度特征（均一溫度109～290℃，鹽度10%～35.99%）（龔琳等,1996;葉霖,2004）。初始成礦流體為Na-Ca-C1型及硫酸鹽型熱鹵水，富含有機質(zhì)（阮惠礎(chǔ)等,1988;龔琳等,1996;葉霖,2004）。海相硫酸鹽的細菌還原作用、重硫同位素與熱化學(xué)還原反應(yīng)為主要硫源（龔琳等,1996;葉霖,2004;Zhao et al.,2012;Huang et al.,2013）。

東川銅礦礦床成因認識的爭議，加之目前勘查開發(fā)的局限性、礦權(quán)分割嚴重以及一些歷史問題等因素，一定程度上制約了對東川銅礦的宏觀認識，進而影響勘查開發(fā)工作。本文以前人研究成果為基礎(chǔ)，結(jié)合近幾年對東川銅礦成礦規(guī)律與找礦預(yù)測研究的工作成果，重點闡述東川銅礦成礦特征，探討其成因機制及下一步找礦方向，以期對東川銅礦找礦勘查工作起到借鑒作用。

1 成礦地質(zhì)背景

東川銅礦礦集區(qū)位于云南昆明市北160 km處，交通便利，礦山建設(shè)相對完善。大地構(gòu)造位于揚子板塊西南緣的康滇構(gòu)造帶內(nèi)（圖1a），礦集區(qū)東西分別由小江斷裂和茂爐斷裂所挾持，南以寶九斷裂為界，北以金沙江為界，構(gòu)成東川斷陷盆地（圖1b）。該區(qū)出露地層主要為元古代地層和少量震旦紀陡山沱組地層，賦礦圍巖以中元古代東川群為代表（圖2），少量礦體發(fā)育于陡山沱組中。東川群包括因民組、落雪組、黑山組、青龍山組地層，主要為一套碎屑巖-泥質(zhì)巖-碳酸鹽巖組合的沉積建造，均含銅礦化，在新元古代受到綠片巖相低級變質(zhì)作用（Zhao et al.,2010）。區(qū)內(nèi)已探明的銅礦床主要有四棵樹、一棵樹、因民、落雪、石將軍、白錫臘、濫泥坪、湯丹等（圖1b），礦床受中元古代地層控制，呈“Z”字型展布。此外輝長輝綠巖較為發(fā)育，其中因民、濫泥坪、石將軍等礦床中輝綠巖脈內(nèi)見脈狀“小而富”礦體。

圖1 云南東川銅礦大地構(gòu)造位置圖（a），區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)圖（b）（修改自曾瑞垠等,2020）

2 礦床特征

礦體主要賦存在中元古代東川群內(nèi)，東川群由老到新包括因民組、落雪組、黑山組和青龍山組。礦體圍巖以落雪組白云巖為主，次為因民組鐵質(zhì)砂板巖、黑山組底部炭質(zhì)板巖和震旦系陡山沱組底部砂質(zhì)白云巖。賦存在不同巖性段的礦體分別被命名為不同的礦化樣式（圖2），前人將其歸納為“四樓一梯”模式（龔琳等,1996），即賦存在因民組紫紅色砂巖中的“稀礦山式”礦體、賦存在落雪組白云巖中的“東川式”礦體、賦存在黑山組碳質(zhì)板巖底部的“桃園式”礦體、賦存在震旦系陡山沱組白云巖底部的“濫泥坪式”礦體作為“四層樓”，以及賦存在刺穿體角礫巖中的銅（鐵）礦體作為“一梯”，刺穿體角礫巖往往從因民組底部刺穿至上部層位（圖2）。

礦體常呈層狀、似層狀展布，礦石呈脈狀、細脈狀、浸染狀構(gòu)造（圖3）。礦石礦物有黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦、磁鐵礦、鏡鐵礦和赤鐵礦及少量黃鐵礦，在地層垂向上（自下而上）具有輝銅礦-斑銅礦-黃銅礦的礦物分帶，局部含少量黃鐵礦。礦化組合以銅為主，含鈷、銀，不同于VMS或Sedex型礦床，很多礦床或礦石中幾乎不含鉛鋅。脈石礦物主要為白云石、少量方解石及石英，礦體和礦石中常含有一定量的富鈉礦物，部分礦床普遍發(fā)育鈉長石化。此外在紫紅色砂巖和白云巖接觸帶，或青灰色白云巖與灰白色白云巖接觸部位，褪色化普遍發(fā)育，是氧化還原反應(yīng)的直觀表現(xiàn)，并與礦化緊密相關(guān)。普遍發(fā)育的蝕變還有白云石化、鈉長石化，偶見硅化、綠泥石化等。礦體傾角較陡，總體在55°～75°之間，局部傾向反轉(zhuǎn)。

圖3 東川銅礦礦石、礦物特征

3 成礦特征

東川銅礦成礦總體表現(xiàn)為以因民組細碎屑巖及不整合面以下湯丹群為基底，以落雪組白云巖及其與碎屑巖接觸部位為主要含礦層，以黑山組還原性炭質(zhì)板巖為蓋層，組成東川銅礦含礦建造系統(tǒng)。落雪組砂質(zhì)白云巖具有良好的滲透性，是礦物沉淀最有利的層位，黑山組炭質(zhì)板巖具有一定的還原性，同樣可以導(dǎo)致硫化物沉淀。由于“濫泥坪式”礦體與下伏東川群內(nèi)礦體呈不整合接觸關(guān)系，因此推測其為另外一期成礦事件，其成礦機制可能與東川群內(nèi)礦床相似，但由于成礦時間跨度大，本文不作討論。東川群與湯丹群為不整合接觸關(guān)系，而不整合面是導(dǎo)礦、儲礦的良好場所,很多礦床存在于不整合面或不整合面附近（李朝陽等,2004）。

礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要表現(xiàn)為橫向斜交地層小規(guī)模斷層，也發(fā)育較大規(guī)模多產(chǎn)狀斷層，大多為破礦斷層，也不乏成礦期容礦斷層。在坑道地質(zhì)填圖工作中發(fā)現(xiàn)，礦化強度較強的部位，往往發(fā)育高角度斜交地層、受斷層控制的含礦熱液脈（圖4），本文將此類橫向脈體系列稱之為成礦供給系統(tǒng)。脈體兩側(cè)低角度斜交層理或平行于層理的側(cè)向脈體稱為沉淀系統(tǒng)。需要指出的是兩個系統(tǒng)并非切穿關(guān)系，而是相互貫通關(guān)系。

供給系統(tǒng)的主要特征為與地層高角度斜交，兩側(cè)利于成礦的巖性中往往具有脈狀、浸染狀銅礦化（圖5b,c），脈體常發(fā)育原生銅硫化物，脈石礦物從因民組底部的鈉長石+白云石脈轉(zhuǎn)為落雪組的石英+白云石±鈉長石脈，礦石礦物從底部黃鐵礦+黃銅礦變?yōu)辄S銅礦+斑銅礦±輝銅礦。宏觀上供給系統(tǒng)可以貫通有利成礦層位，如落雪組和黑山組底部，因此東川銅礦顯示出明顯的多層位成礦特征（圖4）。沉淀系統(tǒng)主要為具有良好滲透性的砂質(zhì)層或硅鈣面，如“東川式”礦體中典型的馬尾絲構(gòu)造（圖5a），其主要特征為含礦脈體與主脈供給系統(tǒng)貫通，并與主脈呈一定角度斜交，主脈與側(cè)向脈中礦物有過渡特征，并且側(cè)向脈體中銅硫化物逐漸尖滅（圖5a）。

圖4 湯丹銅礦1770中段2#～ 4#繞道供給系統(tǒng)示意圖（曾瑞垠等,2020）

圖5 “東川式”礦體馬尾絲構(gòu)造礦石形態(tài)及礦物分布圖

4 討論

4.1 礦床成因機制

東川銅礦礦石構(gòu)造主要呈脈狀、細脈狀、浸染狀，成礦元素主要為Cu、Fe和少量Co，伴生有Ag和極少量Au，而Pb、Zn含量幾乎近于或低于克拉克值，圍巖蝕變中普遍發(fā)育的褪色化與銅礦化正相關(guān)，表明Cu礦化與熱液蝕變直接相關(guān)，由此可以看出東川銅礦典型的成礦特征并非同生成礦機制可以解釋，相反，不論從礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物組合、成礦元素以及多層位成礦特征來看，東川銅礦更多的顯示出后生成因特征。尤其以赤鐵礦-輝銅礦-斑銅礦-黃銅礦這樣的礦物組合為特征，東川銅礦類似于典型的砂巖型銅礦成礦機制，只是其賦礦圍巖多為濱海相紫色碎屑巖和碳酸鹽巖，可以歸納為海相砂巖型銅礦。事實上，中非銅礦帶、阿富汗安納克銅礦與東川銅礦具有高度可比性，前人也對此進行了報道，指出東川銅礦與贊比亞穆富里拉銅礦床、阿富汗安納克銅礦床成礦地質(zhì)特征相似，成因類型相同，不同之處僅在于前者屬于中元古代淺水碳酸鹽湖坪沉積相沉積環(huán)境，后兩者為新元古代陸內(nèi)裂谷成礦，屬瀉湖-三角洲沉積相沉積環(huán)境（高輝等,2012）。此外，東川銅礦和中非銅礦帶、阿富汗銅礦帶與超級古大陸事件在時間上有很好的耦合性，元古宙—古生代出現(xiàn)的缺氧事件導(dǎo)致的巨量金屬堆積對海相砂巖型銅礦床起到了重要的控制作用（高輝等,2012）。

東川銅礦的成礦機制與盆地鹵水活動緊密相關(guān)，諸多證據(jù)如硬石膏假晶（龔琳等,1996）、電氣石硼同位素數(shù)據(jù)（蘇治坤和趙新福,2015;Su et al.,2016）等均顯示因民組存在較厚的膏巖層，膏鹽層的溶解導(dǎo)致流體系統(tǒng)鹽度增高，更利于金屬離子的遷移，同時因民銅礦發(fā)現(xiàn)的刺穿體角礫巖與膏鹽層的溶解底辟作用直接相關(guān)，角礫巖壓實作用之前的高孔隙度同樣是很好的容礦空間，這也是在因民銅礦床和石將軍銅礦床發(fā)育角礫巖型礦體的原因之一。高角度斷層供給系統(tǒng)為流體提供了良好的運移通道，高滲透率砂質(zhì)白云巖及砂巖是硫化物良好的沉淀空間，黑山組炭質(zhì)板巖既作為良好的封閉層，也能起到還原作用。

4.2 找礦勘查建議

以碎屑沉積巖和不整合面構(gòu)成的基底、高滲透率砂質(zhì)白云巖為主的賦礦圍巖、相對還原性的碳質(zhì)板巖為封閉蓋層構(gòu)成了該區(qū)最基本的成礦地質(zhì)條件，供給系統(tǒng)貫穿含礦建造，是重要的導(dǎo)礦、容礦構(gòu)造，以此為基礎(chǔ)，加之褪色化、白云石化和鈉長石化等明顯的蝕變，是該類型銅礦重要的找礦標志。

結(jié)合東川銅礦多數(shù)礦床現(xiàn)有生產(chǎn)勘查實際情況，應(yīng)當注重新層位找礦潛力，如因民銅礦落雪組二段及黑山組底部、濫泥坪銅礦落雪組二段及因民組二段，這些層位均未有足夠的工程控制。事實上，區(qū)域內(nèi)如緊鄰因民銅礦的落雪銅礦、一棵樹、四棵樹銅礦均已在上述層位實現(xiàn)找礦突破（楊金福等,2017）。此外，輝綠巖在該區(qū)域成礦潛力具有局限性，不建議投入過多工作量。當然，落雪組一段深部仍未控邊，依然是就礦找礦的重點方向。

5 結(jié)論

（1）東川銅礦含礦建造以下伏不整合面為基底，以炭質(zhì)板巖為蓋層，以砂質(zhì)白云巖和碎屑巖為容礦圍巖為整個系統(tǒng)，高角度斷層為供給系統(tǒng)，盆地鹵水活動為成礦流體主要驅(qū)動、遷移機制。

（2）東川銅礦為后生成因礦床，其成礦機制與盆地鹵水活動緊密相關(guān)，為海相砂巖型銅礦或沉積巖容礦的層狀銅礦（SSC）。

（3）東川銅礦仍具有較大找礦潛力，應(yīng)對新層位找礦予以重視，特別是對落雪組二段和黑山組底部的找礦勘查工作。

注 釋

①Hayes TS,Cox DP,Piatak NM,Seal A.2015.Sediment-hosted stratabound copper deposit model[R].U.S.Geological Survey Scientific Investigations Report,1-147.