云南大姚銅礦六苴礦段地質特征及成因

代普禹，陳乾龍，王祥林

(云南省有色地質局三一七隊，云南 曲靖 655000)

云南大姚銅礦六苴礦床位于滇中中新生代紅色沉積盆地中北部，該中生代沉沉積歷史從早期到晚期為深水復理石建造→淺海相碎屑巖和碳酸鹽巖建造→海相磨拉石建造→陸相磨拉石建造，顯示沉積水體逐漸變淺的趨勢。該銅礦形成于周緣前陸盆地的磨拉石建造中。

1 礦區地質特征

1.1 礦區地層

礦區出露地層有侏羅系中統蛇店組(J2s)及上統妥甸組(J3t)；白堊系下統高峰寺組(K1g)、普昌河組(K1p)；白堊系上統馬頭山組(K2m)、江底河組(K1j)及第四系(Q)。各地層單元進一步劃分及相應的巖性特征見圖1。

本區主要的含礦層為馬頭山組六苴下亞段(K2ml1)，本層探明銅礦儲量占礦區探明儲量的78%；另為高峰寺組凹地苴下亞段(K1gw1)，本層探明儲量占礦區探明儲量的22%。

1.2 構造

1.2.1 斷裂

(1)南北向斷層：與主構造方向一致，是一組壓扭性斷裂，其產狀常與大雪山背斜軸向平行或與地層產狀小角度斜交，以逆斷層為主。

(2)東西向斷層：其產狀常與大雪山背斜軸向近于垂直，是一組張扭性斷層，在礦區內較為發育。有時在該組斷層兩側斷續出露有煌斑巖脈，本組斷層破碎帶明顯。為主應力派生的張應力形成。

1.2.2 褶皺

大雪山背斜縱貫整個礦區，組成骨架構造，其軸向由北西至么社底簸向南逐漸轉為南北-北西向，南端傾沒于界牌附近。兩翼產狀西緩東陡：西翼傾角10°～30°，東翼傾角55°。與其相應產生的次級褶皺構造有簸箕背斜、落及木乍向斜、巖子口向斜、火箭山穹窿、獨家村向斜，以及一系列位于大雪山復式背斜翼部的更次一級的舒緩波狀撓曲。它們軸向多為北西向或南北向，總體與主背斜軸一致。主背斜控制礦床的分布，礦床沿背斜轉折端及傾沒端西翼呈環帶狀分布。次級褶皺及撓曲控制礦體的露頭及礦體形態。

2 礦體地質特征

2.1 礦體形態、產狀特征

總的來說，礦體形態復雜，規模大小懸殊，礦體主要賦存于馬頭山組六苴下亞段(K2ml1)紫紅色、淺灰色細粒長石石英砂巖中，其次賦存于高峰寺組凹地苴下亞段(K1gw1)紫紅色、淺灰色含礫砂巖-砂質泥巖中。礦體多呈層狀、似層狀及透鏡狀產出(圖2)，礦體具有中間厚、兩邊薄的不規則狀及飄帶狀形態產出，呈楔形或分枝或逐漸交替尖滅。礦化與圍巖呈漸變和突變關系，加上礦床成礦環境、成礦條件和受受后期改造不一樣。因此，有的礦體雖然產在一定的層位中，但礦體與圍巖之間存在一定的交角，還有的礦體直接切穿地層等。主礦體1號主礦體走向長3Km，厚1m～36m，Cu平均品位1.35ω%。

圖1 礦區地層柱狀圖

圖2 六苴銅礦段礦區地質圖

2.2 礦石組合及礦石成分特征

原生金屬礦物主要為輝銅礦、斑銅礦、黃銅礦、黃鐵礦。次生氧化物主要為孔雀石和極少量的硅孔雀石、赤銅礦、銅藍、黑銅礦等。其次尚有及少量赤鐵礦。

輝銅礦：主要礦石礦物，可分為兩期，早期輝銅礦呈細粒侵染狀分布于砂巖碎屑之間，產于膠結物中，呈不規則狀。

斑銅礦：常與輝銅礦、黃銅礦共生，也可分為兩期。早期斑銅礦常呈斑點狀、散點狀、浸染狀分布于砂巖中的膠結物中，粒度變化大，不規則，常交代膠結物和黃銅礦、黃鐵礦，有時被輝銅礦交代，呈環狀。后期斑銅礦可呈兩種形式產出，一是由于動力作用的影響，斑銅礦呈乳滴狀分布于輝銅礦中，也可呈格子狀分布于黃銅礦種。另一種是后期形成的主要產物，產于石英方解石脈中。

黃銅礦：為礦石中的次要礦物，約占礦石礦物總量的2%。

黃鐵礦：主要分布在黃鐵礦帶中，呈自形-半自形產于淺色砂巖內，其晶體形態常具分帶性，即從銅礦體到淺色層，依次為五角十二面體、八面體、立方體、雛晶狀結核。

2.3 礦石結構構造特征

主要結構有：自形晶、半自形-他形晶、顯微球狀、環狀、溶蝕交代、假象和固熔體分離結構。

自形晶結構：主要是黃鐵礦呈自形晶產出。

半自形-他形晶結構：黃鐵礦、輝銅礦、斑銅礦、黃銅礦呈半自形-他形晶分布于砂巖碎屑孔隙中，其形狀和大小主要取決于碎屑間孔隙的形狀和大小。

顯微球狀結構：黃鐵礦呈顯微球狀分布在砂巖中。

環狀結構：斑銅礦交代輝銅礦并呈環狀分布于輝銅礦周圍。

溶蝕交代結構：主要為銅礦物交代造巖礦物、巖屑及膠結物，有的沿長石解理縫充填交代，或交代早期黃鐵礦形成局部溶蝕現象。

假象結構：黃銅礦交代早期黃鐵礦并呈黃鐵礦的假象，此外還見少量輝銅礦交代方解石而呈方解石的假象。

固熔體分離結構：部分銅礦物在壓力作用下發生固溶體分離，形成乳滴狀、文象、格子狀構造。

礦石構造有：浸染狀、條紋(帶)狀、結核狀、角礫狀、塊狀、和環帶狀構造。

浸染狀構造：銅礦物集合體呈不規則粒狀分散在碎屑粒間，礦物形態及大小受碎屑孔隙控制，當散點狀礦物密集咋一起時，可形成斑點狀構造。

條紋(帶)狀構造：硫化物礦物集合體沿微層理分布呈條帶狀，有的可沿砂巖斜層理分布。

結核狀構造：硫化物礦物呈細分散狀分布于結核中。

角礫狀構造：分布在斷裂帶中，早期形成的條帶狀、浸染狀礦石破碎呈角礫，被后期含銅膠結物膠結起來。

塊狀構造：由于后期礦液的疊加改造，在局部形成塊狀硫化物集合體，這種構造與斷裂帶有關。

環帶狀構造：主要在表生期，銅礦物氧化后形成環帶狀構造。

2.4 原生金屬礦物分帶

水平方向從紫色到淺色巖石，原生金屬礦物可分為四個帶，即赤鐵礦-自然銅礦物帶、輝銅礦-赤鐵礦帶、斑銅礦-黃銅礦帶、黃鐵礦帶。垂直方向從下至上的礦物分帶為輝銅-斑銅-黃銅-黃鐵-黃銅-斑銅-輝銅，形成一個完整的分帶旋回。某些地段因斑銅礦、黃銅礦帶很窄，而呈現具這種分帶趨勢的混合礦帶。

2.5 銅品位變化規律

銅品位變化直接受礦物分帶的控制，從輝銅礦帶到黃鐵礦帶銅品位作有規律的遞減。銅品位通常在輝銅礦帶，均大于1.5ω%，含銅最高部位分布于礦體中灰色層向紫色層一側；斑銅礦帶銅品位大于1.0ω%，黃銅礦帶大于0.5ω%，混合礦帶1.5ω%～1.0ω%，黃鐵礦帶則小于0.1ω%。

3 礦床成因分析

3.1 銅物質來源及控礦地質條件

據盆地1500個背景值分析資料，銅在紅層中的平均含量為140×10-6，其中砂巖137×10-6，泥巖185×10-6，高出同類巖石背景值的4.6～5.3倍。因此，銅、成礦物質主要來自紅層。

礦區銅礦化(體)均賦存在孔隙度較好的淺色中-細粒砂巖、粗砂巖、砂礫巖粒間膠結物中，六苴下亞段層位穩定、厚度大，巖石礦物顆粒分選好、礦化強，礦體規模大、形態簡單，礦石含銅品位高，且含礦層上覆、下伏地層均以弱透水或不透水的泥質巖石，形成一個含礦層上、下封閉的有利于礦質運移、改造成礦的場所。

淺紫交互帶或礦化帶(體)呈膨脹-收縮-膨脹反復的帶狀分布。并且淺紫交互帶中的淺色巖石、紫色巖石、碎屑礦物無明顯變化，但紫色巖石中三氧化二鐵(Fe3+)含量高，淺色巖中，三價鐵被還原成二價鐵，三氧化二鐵含量低，硫化鐵(黃鐵礦)含量高，并且淺色層中膠結物CaO、MgO、K2O、Na2O含量高于紫色層，有機炭含量含礦巖石(0.015%～0.075%)高于紫色層(0.011%～0.022%)。

根據礦床氣液包裹體特征，認為成礦溶液以低溫地下熱液(熱鹵水)為主、大氣降水參與，局部高溫對礦體具有后期改造作用。

根據上述地質、物化探特征，推測礦床的生成受多種因素控制和制約，相互影響，歸納起來可概括為銅的物質來源、銅的搬運沉積、初始礦源層的形成、鹵水改造形成工業礦體。

由此可得礦區控礦地質條件為：古隆起-元謀古陸長期隆起提供銅質來源，斷塊的升降運動及古氣候、古地理環境、河湖三角洲帶控制含銅古風化殼的形成、剝蝕、搬運、沉積形成初始礦源層，喜馬拉雅運動控制含礦熱鹵水的形成、遷移、富集成礦。形成今天的銅礦(體)床圍繞大雪山背斜軸部轉折端及傾沒端呈半環狀分布。且鹵水改造、礦床的形成是在褶皺隆起、發生斷裂之前，故斷裂帶不含礦，多為破壞礦體構造。

3.2 穩定同位素

(1)硫同位素：34件樣品分析結果，δ34S=2.3‰～29.6‰，平均值為10.23‰，離散系數R為30.9‰。其中輝銅礦10.34‰，斑銅礦-16.9‰、黃銅礦-16.75‰、黃鐵礦-2.98‰，反映了成礦過程 的多期疊加。親硫同位素占明顯優勢，應屬生物硫。

(2)碳同位素：6件(方解石)樣品分析結果，δ13C=-3.23‰～6.12‰，平均值-5.16‰，變化不大，均與陸相碳酸鹽δ13C平均值-4.9‰相近，屬淡水碳酸鹽類，主要來自紅層。

(3)氧同位素：砂巖膠結物的氧同位素分析結果，δ18OSMOW=17.65‰～19.05‰，平均值18.13‰。含銅石英方解石脈的δ18O為17.9‰～23.19‰，平均值為20.02‰，計算δ18OH2O為3.83‰～9.85‰，δ18OH2O平均值5.67‰。推測成礦流體有深部地層水混合。

3.3 流體包裹體及成礦溫度、壓力、PH值及成礦溶液性質

3.3.1 包裹體特征

(1)高溫包裹體成群體散點分布，溫度達350℃～360℃，均一狀態為高密度液相。推測是在一定深度，受上覆地層較高壓力的條件下形成的。

(2)有機質包裹體與生油層直接相關的油水包裹體相似。

(3)高鹽度多相包裹體的形成溫度為110℃～120℃和170℃～190℃兩組，流體鹽度過飽和，固相以堿金屬氯化物為主，并含部分硫酸鹽。

3.3.2 成礦溫度、壓力、PH值及成礦溶液性質

溫度：包裹體測溫結果，深源流體為280℃～360℃，礦源熱鹵水為110℃～190℃。共生礦物對的氧同位素溫度計算結果，富銅石英、方解石脈平衡溫度為162℃；構造帶石英、方解石脈平衡溫度為147℃。故礦床形成溫度大至為150℃。

壓力：馬頭山組上覆地層平均厚度3300m，以4m相當105Pa計算，壓力應為825×105Pa；又據盆地地熱剃度為28℃/km。僅計算壓力為1339×105Pa，平均約為1000×105Pa。

PH值：據液相包裹體測定PH值為8.44，屬堿性。

4 礦床成因模式

本礦床應屬層控型“疊加改造礦床”。1988年盧今才根據成礦條件和成礦特征，提出了六苴式礦床成礦模式(圖3)，對成礦物質來源及成礦作用過程作了理論上的解釋和論證。

成礦溶液來自沉積物孔隙水、天水和油田鹵水，這些溶液從上向下流動滲透，分別從上部膏鹽層中吸取Na、K、Ca形成高鹽度鹵水，與紅色含銅巖系進行長時間的水巖反應并從地層中萃取、溶解Cu、Ag形成含礦鹵水，然后這些含礦沿斷層構造向上運移，沿滲透性好的巖層流動，當遇到還原環境時，金屬硫化物就沉淀下來，或交代黃鐵礦形成礦床。

圖3 成礦模式圖

(1)三疊系上統-下第三系地層，下部為含煤、含油建造；中部紅層為含銅建造；上部為含膏鹽建造。該套地層是成礦的物質基礎。

(2)楚雄裂谷盆地的深大斷裂多期活動，特別是喜馬拉雅期的構造巖漿活動帶，使盆地出現溫壓梯度，為成礦物質的活化轉移提供了通道和能源，以及物質傳遞的重要條件。

(3)穿越紅層及煤層有斷裂溝通，煤油建造中的CH4、H2S、CO2等還原性氣液流體沿斷裂向上運移，側向沿滲透性好，有利于壓應力的釋放的礦巖層進行還原改造，使紅層轉變為含黃鐵礦的淺色砂巖(局部含瀝青)。淺色砂巖的改造作用，在成巖早期，為成礦準備了有利的環境。

(4)喜馬拉雅運動早期，沉積盆地大部分上升為剝蝕區，出現強烈的斷裂褶皺構造。大氣降水沿斷裂下滲進入膏鹽地層，溶解鹽類礦物形成鹵水，并混合有地層水。由于構造作用，使其在紅層中滲濾環流，萃取銅質，形成含銅鹵水。當含銅溶液滲入含黃鐵礦和有機質的淺色砂巖，由于有銅質捕收劑、控制PH值、EH值的地球化學障及成礦空間存在，銅質發生沉淀形成含銅礦化物。如此不斷滲濾對流，使銅礦物富集形成礦床。

(5)后期構造熱液疊加改造，局部富集形成高品位的脈狀銅礦。

以上主要從物質來源及控礦地質條件、穩定同位素、流體包裹體及成礦溫度、壓力、PH值及成礦溶液性質等的分析得出為沉積-改造型礦床。

5 結論

大姚縣六苴銅礦床在具有區域成礦地質條件、成礦物質基礎上，加之后期的構造運動及賦礦層位中的物理、化學作用下富集形成的沉積型層控礦床，且經過多期疊加改造。區域構造對其起著一定的控制作用，它控制著礦床的形成、規模及總體產出形態，為典型的沉積-型疊加改造礦床。