四川拉拉銅礦構造變形與成礦的關系

唐慧 ，劉順 ，錢永超 ，吳錦 ，譚洪旗 ，朱志敏

（1.成都理工大學，四川 成都 610059；2.中國地質科學院礦產綜合利用研究所，四川 成都 610041；3.涼山礦業股份有限公司，四川 會理 615100）

四川拉拉礦田主要以4 個銅礦床為主，即落凼、老羊汗灘、石龍和紅泥坡[1-2]，其中，以落凼礦區規模最大，并普遍被稱作“拉拉銅礦”。拉拉銅礦開采歷史悠久，據記載，最早在明洪武年間（公元1368～1398 年）就投入開采。前人對拉拉銅礦的研究主要集中在礦床成因及相關的地球物理和地球化學特征等方面，而對構造與成礦之間的關系方面研究卻相對較少。

前人在拉拉銅礦成礦特征的研究上，根據不同切入點，提出不同的構造控礦認識。劉肇昌[3]認為拉拉礦床是會理-東川拗拉槽在火山地塹階段形成的由次級地塹盆地控制礦田的海相火山巖型銅礦床。周家云等[4-5]在礦區構造背景、構造特征及構造控礦特征等研究的基礎上，將拉拉銅礦與礦化作用相關的大地構造演化分為三個階段，即，最早的東西向張性斷裂構造為成礦前構造，第二階段東西向疊瓦式沖斷層-褶皺構造體系為成礦期構造，第三階段南北向褶皺為成礦期后構造。曾敏等[6]以層狀礦體與構造之間的關系為基礎，分析構造與礦體之間的關系，結合顯微構造特征，推測成礦構造環境特征，認為該區經歷了多期變形事件，最早是大陸裂谷時期形成原始沉積地層和與層平行的片理，之后受EW 向的水平擠壓，打開了與層平行的片理，促使流體進入，形成順層礦脈，然后受EW 向的拉伸，形成了SN 向的硫化物礦脈，最后經歷了晚期的成礦后SN 向擠壓，并以EW 向的褶皺、逆斷層等為特征。此外，張達兵等[7]利用DIMINE 三維礦業軟件，結合地質資料，進一步劃分斷層期次，完善斷層跡線，最終建立較為完善的斷層三維可視化模型，認為除F1外都屬于成礦后斷層，這些成礦后斷層切斷了F1斷層并對礦體起到破壞作用，F1斷層北部更完整且具有更大的找礦前景。區內構造發育復雜，對成礦具有重要影響意義，但在實際的勘查及采礦實踐中，難以把握其規律變化，嚴重影響深部和外圍找礦及井下采礦。

本文在前人研究基礎上，結合區域構造背景、礦區構造特征和野外地質調查，分析礦區構造的幾何及運動學特征，推斷區內構造期次，總結構造與成礦之間的關系及規律，從而解釋礦區構造對礦體的控制作用，同時，也為整個康滇銅礦帶構造與礦化之間的關系提供參考。

1 地質背景

拉拉銅礦區大地構造位置屬于揚子克拉通西南緣的康滇南北構造帶中段（圖1），產出于東西走向的金沙江褶斷裂帶與南北向構造帶的交接復合處的河口復式背斜部位，是我國西南地區著名的銅鐵多金屬成礦帶[8-9]。該區地質構造交錯，地層復雜，區域巖漿活動頻繁，具有多期次、多旋回的特點，為礦產資源的形成和進一步富集提供充足的地質條件。

圖1 康滇地區構造簡圖（據文獻9）Fig.1 Structural diagram of Kangdian area（Modified from reference 9）

康滇地區早、中元古界地層經晉寧運動成為變質基底褶皺。晉寧運動中晚期伴隨基性、超基性巖侵入與EW 向褶皺一致的深斷裂。晉寧運動之后則主要形成一些SN 向的褶皺及深大斷裂，兩者疊加干涉形成本區雙層結構的構造格局[9]。區內礦床受多期構造及巖漿期次影響和控制，主要期次有晉寧期、澄江期、華力西期及印支期。其中，拉拉礦床主要受早元古代火山活動及后期構造-變質及熱液作用控制成礦[8]。

礦區出露地層以古元古代河口群、會理群通安組、上三疊統白果灣組和第四系為主。河口群為一套變質沉積-火山巖，底部可見輝長巖侵入，其上為通安組，出露于礦區西側。礦區南東部主要出露三疊統白果灣組，并受南北向斷裂控制，與河口群地層呈不整合接觸。其中，拉拉銅礦的銅礦體主要賦存于河口群落凼組，并以落凼組上部地層最為富集，以交替的黑云母片巖和鈉長變粒巖為主，其次為石英巖。

礦區構造以一系列東西向為主、南北向次之的復式背斜、復式向斜和斷層為主（圖2）。礦區位于軸向近EW 向的河口復式背斜南翼的次一級軸向近NNE 向的雙獅拜象背斜。EW 向的F1斷層組成礦區的南部邊界，SN 向的F29、F13斷層控制了F1斷層的展布，分別構成了礦區的東西邊界[4]。其間包括一系列近SN 向或NNE 向的次級小型逆斷層。礦區斷層總體上可分為三組，分別為EW 向、NNE 向、NW 向，其中EW 向的主斷層F1形成時間最早，其早期表現為壓扭性；其次為NNE 向斷層，如F29和F13，控制切斷了早期斷層，表現為張性；最后形成NW 向次級斷層。雙獅拜象背斜南部發育次一級褶皺，即落凼復式背斜，其軸向基本與雙獅拜象背斜一致，從西到東依次有落凼背斜、老羊汗灘溝向斜、落東背斜、小廠向斜、寨子箐背斜等。F1斷層南部依次發育有紅泥坡向斜、新老廠背斜、石龍向斜。

圖2 拉拉銅礦礦區構造簡圖（據文獻4）Fig.2 Geological sketch map of Lala copper mine（Modified from reference 4）

拉拉銅礦床主要賦存于河口群落凼組，礦床由32 個礦體組成，其中1～5 號礦體規模最大，占全礦區總儲量的97%。礦體一般呈層狀、透鏡狀。通常以疊瓦狀形態產出，膨脹現象明顯，也伴有分支復合、尖滅再現的現象。礦體產出嚴格受地層和巖性控制，產狀與圍巖基本一致。礦體通常賦存于二云母石英片巖、石榴石黑云母片巖、石榴石二云母片巖、白云石英鈉長石片巖和磁鐵石英鈉長巖。礦石中金屬礦物主要有黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦、輝鉬礦等。礦石組構以半自形-他形結構、碎裂結構、交代殘余結構及包含結構為主，構造主要為條帶狀、角礫狀、塊狀、浸染狀及脈狀構造。蝕變類型主要為黑云母化、硅化、碳酸鹽化、鈉長石化、螢石化及綠泥石化等[2,10]。

2 礦區構造分期

2.1 礦區構造分期原則

本次研究以落凼礦區為重點，進行野外調查及數據統計。該礦區位于雙獅拜象背斜的西翼。其南部為F1主斷層，老羊汗灘溝向斜和斷層F13分別位于其東西兩側。

本次野外構造數據來自于拉拉銅礦床落凼采場1938、2054 平臺東南方向往西約450 m，以及小露天東南角往南西方向約250 m。在此范圍內觀察到的礦區構造包括斷層、節理、面理、劈理、劈理帶及透鏡體等，共計52 組代表性構造特征數據。在對其進行統計分析時，可將各組的巖石學特征、構造特征、分布特征及產狀應力特征等作為依據進行分期。具體可根據以下原則分期：①定向面理構造。產狀為36°∠74°，見于河口群落凼組的灰色變鈉長斑巖體系中?？捎谄浔砻嬉娊谄叫械木€狀定向面理構造，具有透入性，銅礦物在其中主要呈浸染狀分布。近北傾的韌性面理及含鐵透鏡體定向構造指示了受到擠壓、剪切變形的特征（圖3）。②碎粒帶、斷層泥。其出現指示其主要于第四紀形成，與之相關的構造是最新的構造（圖4b）。③順層裂隙中發育石英脈。常呈透鏡體狀及雁列狀，多鏡鐵礦化（圖4c），順層張性雁列型石英脈及脆韌性劈理，見于河口群落凼組灰色厚層鈉長變粒巖體系中，巖層產狀為212°∠29°。變粒巖中石英脈呈現順層S 型張性雁列狀，其形成是在早期剪切滑動派生的張應力形成早期張節理，在遞進變形中先形成的張節理受力發生旋轉，而與后形成的張節理方向不一致而形成S 型雁列張節理，其上還可見順層連續的一系列脆韌性劈理。兩者皆為順層分布，且都呈現正S 型分布，推斷其為同期構造。主要為韌性剪切帶順層運動流動控制形成石英脈，再加上熱液變質作用伴有鏡鐵礦化。④充填脈與無脈的斷層或節理。根據節理里脈的類型可判斷其形成相對順序，如石英脈始終比方解石脈形成時間早，因為石英脈是高溫流體所形成，而方解石脈主要是較低溫度下含鈣流體流經巖體裂隙過飽和析出而形成。此外，節理面有脈充填的形成時間比無脈的形成時間要早，巖體在力的作用下形成一系列節理，先形成的節理裂隙可能會被后來的過飽和流體物質充填而形成脈，而觀察到的無脈的節理裂隙還沒來得及被流體充填，所以其形成時間相對較晚。⑤不同性狀的斷層。區內斷層發育，可見正斷層、逆斷層及弧形斷層。礦區內弧形斷層及F2斷層延伸較遠。次級斷層的斷層面較平直，延伸較小。此外，還可根據斷層產狀、透鏡體的分布、脈的充填、擦痕及階步等來進行綜合分期。如圖4d，該斷層面較平直，面上的擦痕朝SSW 方向，具有左旋的特征，無充填脈?？沙醪脚袛嗥渲饕獮楹笃阱e礦構造。⑥具有切割關系的構造。礦區內部分斷層或節理存在相互切割關系，這種切割關系總是指示著被切割的斷層或節理的形成時間早于切割的斷層或節理。如圖4e，Ⅰ斷層產狀為210°∠70°，Ⅱ斷層產狀為68°∠61°，Ⅱ被Ⅰ切斷，則Ⅱ的形成時間要早于Ⅰ。

圖3 浸染狀黃銅礦、定向面理構造Fig.3 Disseminated chalcopyrite and directional foliation structure

圖4 落凼采場1938 平臺地質剖面及典型構造現象Fig.4 Geological profile and typical structural phenomena of the 1938 platform in Luodang stope

總之，礦區普遍發育的韌、脆性構造中，韌性構造形成時間早于脆性構造形成時間。礦區內的韌性構造包括定向面理構造、韌性破劈理、韌性剪切斷層帶等。如定向面理構造為區內最早形成，它屬于透入性構造，區內數量眾多的劈理屬脆-韌性構造，而節理指示脆性構造，其形成時間相對較晚。充填脈的構造早于未充填脈的構造，不同脈也有先后關系。性狀復雜的斷層早于簡單的斷層，老的構造切割新的構造等。

2.2 礦區構造分期

根據礦區構造發育特征（圖4）及分期原則，可將區內構造分為六個構造系（表1、圖5），六個構造系對應了六期構造。

圖5 研究區六個構造系及應力場Fig.5 Six structural systems and stress fields in the study area

表1 六期構造的產狀、性質及受力特征Table 1 Occurrence,properties and force characteristics of the six-phase structure

一期，河口群落凼組變鈉長斑巖中的定向面理構造。定向面理產狀范圍為36～58°∠52～74°，最大主應力σ1方向為NE-SW 向，表明其主要受NE-SW 向擠壓應力作用。其主要形成過程是：基性巖漿活動形成河口群火山巖，后經富含鈉長石的熱液交代，形成變鈉長斑巖，然后在定向壓應力及剪切應力下形成。表現為片狀及板柱狀礦物垂直于NE-SW 向壓應力作用下，沿拉伸方向平行分布，形成一些定向面理、片理構造。此為礦區內最早的韌性變形。該擠壓兼剪切定向面理有利于黃銅礦在巖體中富集并呈浸染狀分布。②第二期，順層韌性滑動構造。近S-N 向拉張應力形成順層韌性滑動及拉張裂隙，石英脈充填其中順層發育，且石英常呈透鏡體狀及雁列狀分布，伴隨鏡鐵礦化、電氣石化。此類脈順層產出，產狀范圍為72～212°∠19～41°，最小主應力σ3方向為S-N 向，表明其主要受S-N 拉張應力作用。礦脈形成過程主要是流體在韌性滑動的控制下順層運動，分散的金屬元素被萃取，而后順層富集、沉淀。③第三期，主要發育平移斷層。大部分充填有石英脈、方解石脈、石英+方解石脈，石英脈中多見含銅礦物。該期構造數據共計24 組，其中有15 組平移斷層根據階步及擦痕的方向可判斷其為左旋平移斷層，部分見幾厘米到幾十厘米的斷層破碎帶。計算顯示，兩者的最大主應力σ1方向都為E-W 向。該期構造主要受近EW 向擠壓形成，為較早的脆性構造。在熱液循環作用下流體局部裂隙富集并沉淀脈體及含銅礦物。④第四期，為平移斷層及F2 擠壓斷層。在SN 向擠壓應力作用下形成E-W 向F2 斷層及破劈理帶。平移斷層為NW 向的右旋斷層和NE 向的左旋斷層。常在節理及裂隙中見方解石+赤鐵礦脈，見圖4f。其形成的赤鐵礦指示熱液作用萃取原生鐵礦循環到此類構造中，經過氧化作用最終形成赤鐵礦。⑤第五期，主要發育逆斷層。斷層面較平直，位移較小。斷層帶寬窄不一，窄至0～2 cm，寬至30～50 cm，斷層帶常見透鏡體發育。產狀范圍為116～152°∠45～85°，最大主應力σ1方向為NW-SE 向，顯示該期構造為受近NW-SE 向擠壓的逆斷層。⑥第六期，主要發育S-N 向正斷層。以第四紀形成的斷層泥、碎粒帶為特征，無脈充填，附近常見小型次生構造及層間褶皺等，見圖4g。最小主應力σ3方向為E-W 向。

礦區賦礦圍巖(河口群)的形成年齡在1.7～1.6 Ga 左右[10]，該時期區域內主要經歷小關河運動，對應于東西走向的河口復式背斜的形成。朱志敏等通過輝鉬礦Re-Os 年齡得到了拉拉礦床的四個不同的熱液事件，其中浸染到塊狀黃銅礦-磁鐵礦礦石的輝鉬礦Re-Os 年齡為1306±8 Ma，該時期代表了主要成礦時間[11]，熱液作用使巖漿中的銅礦呈浸染狀分布于變鈉長斑巖中。第一期受擠壓兼韌性剪切的定向面理、片理構造的形成及銅鐵礦物的變形對應該時期；從區域構造角度推斷，第二期順層拉張裂隙反映其形成環境處于拉張作用下，推斷該期形成于晉寧運動后至澄江期的拉張運動中；第三、四、五期屬于后期擠壓環境形成的脆性斷裂，推測形成于印支運動晚期之后，其中，第四期斷層中的方解石+赤鐵礦脈顯示該赤鐵礦化為晚期流體及大氣共同作用的結果[12]；第六期以正斷層中還未固結成巖的斷層泥，碎粒帶等顯示其于第四紀形成。

3 地質構造對成礦的控制作用

對礦體有控制作用的構造主要是前四期。第一期擠壓兼韌性剪切的定向面理、片理構造，形成于含銅礦物的變鈉長斑巖中。形成過程主要是東川運動影響礦區的變鈉長斑巖形成受擠壓兼韌性剪切的定向片理、面理，同時在含銅豐度較高的基性巖漿的作用下，將銅礦富集，呈浸染狀分布。即，片理化形成的同時也伴隨礦區主體銅礦的形成，說明成礦作用與片理化之間具有一定的聯系，且該變鈉長斑巖也為礦區的主要開采對象。第二期為順層韌性滑動構造，常充填有鏡鐵礦化的順層石英脈，韌性剪切帶順層運動，流動控制熱液萃取銅鐵元素順層富集、沉淀。鏡鐵礦常為變質或巖漿作用熱液有關的產物，常出現在基性-超基性及沉積變質巖的裂隙及構造帶中，此處剛好對應于礦區變鈉長斑巖的順層裂隙中見得。第三期是脆性的平移斷層，熱液循環萃取含礦物質，局部富集、沉淀形成含銅礦物。第四期形成的斷層中常見方解石+赤鐵礦脈，主要為構造形成的裂隙聯通原生鐵礦，在熱液的作用下，后經氧化作用最終形成赤鐵礦。總的來說，前兩期的韌性剪切帶對礦產的富集起到最主要的作用。

4 結論

（1）根據統計、整理及應力場分析，礦區構造可分為六期。第一期為受近NE-SW 向擠壓形成的河口群落凼組變鈉長斑巖中的定向面理構造；第二期為受近S-N 向拉張環境下形成的順層韌性滑動構造；第三期為受近E-W 向擠壓的平移斷層；第四期為受近S-N 向擠壓的平移斷層及F2 擠壓斷層；第五期為受近NW-SE 向擠壓的逆斷層；第六期為受近E-W 向拉張的正斷層。

（2）對礦體有控制作用的構造主要是前四期。一、二期的韌性剪切帶對礦產的富集起到最主要的作用。三、四期的脆性構造，在后期熱液作用下，對礦產的局部富集起到一定作用。在研究定向面理、片理對礦產的富集程度時，主要從構造角度出發，缺乏地球物理化學證據，在后期的研究中，還需進一步找到相關證據說明其對礦產富集程度的影響。