東川濫泥坪礦區輝長巖-閃長巖地質特征及找礦意義

柳玉龍,鄭厚義

(有色金屬礦產地質調查中心,北京100012)

云南東川是我國著名的銅礦集中區之一,在多期次的構造巖漿活動、成礦流體等多種因素綜合作用下,形成了一百多個銅 (鐵)礦床,分屬于“噴流-沉積”與“沉積-改造”兩個成礦系列[1-3]。東川銅礦在20世紀60年代以前被認為是中溫熱液型礦床,銅礦化與巖漿侵入活動關系密切;70年代至90年代,在礦區識別出大量火山巖后,眾多學者傾向于認為礦床與火山活動相關,而與巖漿侵入活動無關。21世紀初以來,在礦區的深部及外圍進行了兩輪危機礦山找礦,在濫泥坪礦區白錫臘礦段新發現與堿性輝長-閃長巖巖體成因密切的鐵銅金礦 (化)體,顯示堿性閃長巖-輝長巖侵位可發生高氧化疊加成礦,在圍繞堿性閃長巖-輝長巖巖枝周邊的隱爆角礫巖中形成鐵鈦銅金氧化物型礦體[4]。本文將以濫泥坪銅礦區巖體中新近發現的礦體為例,討論輝長巖-閃長巖地質特征及其找礦意義。

1 區域地質背景

東川銅礦位于昆陽元古代大陸裂谷北部會理-東川東向西向裂陷槽的東端,在東川梯形斷陷盆地內發育一系列三級斷陷盆地 (洼地)和古火山機構組成的水下隆起。東川中元古宙裂谷是昆陽大陸邊緣裂谷北東分支,其基底巖石康定雜巖是一套由斜長角閃巖、變粒巖類、麻粒巖和片麻巖等組成的中-高級變質巖及混合巖、混合花崗巖,在中元古宙,地殼的張裂作用形成一組南北向的深大斷裂,深大斷裂之間形成一系列次級斷陷盆地。東邊的小江斷裂,南邊的寶臺廠斷裂形成了東川裂谷的邊界斷裂,他們在裂谷早期表現為張性,晚期表現為擠壓、逆沖,具同生斷裂性質。在這兩大斷裂挾持下,東川裂谷內發育了一系列東西向及南北向的斷裂與褶皺,這些斷裂是巖漿作用、噴流及噴氣作用的通道。北東、北西向的斜交斷裂,將礦區切成網狀塊體 (圖1)。昆陽大陸裂谷的形成、演化過程中的成礦作用階段,與奧林匹克壩超大型鐵銅礦床、中條山銅礦床等全球大陸裂谷型銅鐵礦床的成礦作用階段相吻合,具有相似的大陸動力學背景與成礦模式[2,4]。

濫泥坪銅礦區位于東川銅礦區南部,銅礦區構造位置處于黃草嶺弧形褶斷帶西段,屬馬鞍橋背斜的西延部分。在不整合面及其靠近的蓋層和基底地層中,后期構造巖漿活動的成礦流體疊加成礦作用多形成低溫熱液礦床[5],現已在濫泥坪銅礦區發現多個礦體。礦體主要賦存于落雪組白云巖中,屬東川式層控銅礦床。其上不整合覆蓋的震旦系底部不整合面上產有濫泥坪式銅礦。

圖1 云南東川地區地質圖[1]

2 巖體巖石學特征

濫泥坪銅礦區堿性輝長巖-閃長巖巖體巖相學分帶十分明顯,中心相為細粒橄欖輝長蘇長巖→過渡相以蝕變細粒輝長巖為代表→中粗粒含鈦鐵礦蝕變閃長巖→含銅銀金磁鐵礦相帶→邊緣相為鈉化正長斑巖。

閃長巖類主要礦物為斜長石含量占30%～60%,一般為半自形板狀,粒徑0.5～2 mm,可達5 mm,具不甚發育的環帶,多數具鈉長雙晶,為偏基性的中長石,部分鈉黝簾石化較強。普通角閃石含量為35%～45%,半自形～他形短柱狀,粒徑0.2～2 mm,部分交代早期角閃石,邊緣纖閃石化,有綠泥石、不均勻的黑云母交代。次要礦物有黑云母、輝石和磷灰石等。礦石礦物主要見有鈦鐵礦,含量在3%～6%,最高可達10%;其次為鈦磁鐵礦 (3%～7%),微量礦物有黃鐵礦、黃銅礦和斑銅礦等。輝長巖類主要礦物為中基性斜長石,含量為40%～60%,中-細粒自行-半自形板狀,部分鈉黝簾石化。輝石均有一定程度的蝕變,次生蝕變為閃石類礦物,含量40%～50%。金屬礦物主要有磁鐵礦、鈦鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦等。

蝕變輝綠輝長巖SiO2含量平均42.87%,均小于中國和世界輝長巖的平均值。與世界輝長巖相比,SiO2、A l2O3、CaO、M nO含量明顯偏低,Fe2O3、FeO、TiO2、K2O、Na2O含量明顯偏高,應屬于堿性高鈦鐵質超基性～基性巖類。分異指數D. I 17.9～52.9,平均 34.56,鎂鐵比 (m/f)0.58～3.53,平均1.07。按照吳利仁 (1963)把超基性、基性巖用m/f(鐵鎂比值)分類:鎂質超基性巖>6.5;鐵質超基性巖2～6.5;富鐵質超基性巖0.5～2;鐵質基性巖0.5～2;富鐵質基性巖0～0.5。濫泥坪銅礦區蝕變輝綠輝長巖屬于富鐵質超基性巖～鐵質基性巖類,鈣堿指數CA平均49.5,小于皮科克 (Peocock)指數的51,屬于堿性巖類。鎂硅比基性度 (m/s)0.42～0.97,平均0.71,巖石基性程度高,氧化系數 (F)0.17～0.51,平均0.28。氧化程度低。SiO2明顯偏低,屬于SiO2不飽和系列 (表1)。

3 礦體特征

濫泥坪銅礦區范圍內,表現為一不對稱倒轉背斜,斷裂構造發育,堿性輝長巖-閃長巖巖體主要沿背斜軸部的縱向斷層侵入,落雪、因民和黑山組均被巖體包圍。落雪組硅質白云巖普遍重結晶發生硅化,與巖體的接觸帶有范圍不大的 (寬度小于50 m)的滑石化、透閃石化、綠泥石化、黑云母化、碳酸鹽化等蝕變現象,局部變為綠泥石黑云母巖、綠泥石化白云巖等。這些蝕變帶在空間上常圍繞輝長巖、閃長體呈帶狀分布或透鏡狀產出。巖體走向上沿北東-南西向延伸,走向延伸長度達2000余m,寬度80～160余m,向北西方向側伏。在白錫臘大西部深部沿走向斜切因民及落雪地層以低角度巖床形式分布。

在濫泥坪礦區白錫臘礦段,新勘探揭露了與堿性輝長-閃長巖巖體成因密切的鐵銅金礦 (化)體,走向延深2000m左右,深部控制延深200m。在2630中段及以下揭露巖體長度2 km,寬度80～160m,具有分支復合現象。巖體中的銅鐵礦體和磁鐵礦體多呈串珠狀分布。巖體平均含Cu 0.204%、TFe 12.72%、Au 0.099g/t、TiO23.691%,分別是世界玄武巖的23.1、1.1、20.6、2.1倍。表明巖漿巖體可能為成礦巖體,并與東川因民組銅鐵礦的形成具有直接的因果關系。

銅礦體及其下盤巖體巖性相同,由細粒蝕變輝長巖、閃長巖及部分蝕變晶屑凝灰巖組成,為淺成堿性基性-超基性侵入巖系列。巖石普遍發生蝕變作用,輝長巖中斜長石發生鈉長石化,暗色礦物輝石蝕變成顯微鱗片狀黑云母、假象纖閃石、綠簾石等;閃長巖中斜長石呈板柱狀雜亂分布,大部分已鈉長石化,角閃石發生綠泥石化、次閃石化,部分僅保留其晶形輪廓;晶屑凝灰巖原巖中的火山灰等均已重結晶具有角巖特征,斜長石晶屑具鈉長石化,并見有大量不具定向性的顯微鱗片狀黑云母。礦體巖石蝕變后形成了大量的黑云母等新生礦物,可能與巖石受后期熱接觸變質作用有關。礦體上盤圍巖為角礫巖,角礫成分主要為白云巖,角礫大小不一呈次棱角-次圓狀,膠結為碳酸鹽、凝灰質、硅質。巖石發育碳酸鹽化、硅化較強,另有綠泥石化、綠簾石化,靠近礦體綠泥石化、綠簾石化變強,角礫巖具有液壓致裂的特征。

銅礦石金屬礦物主要有斑銅礦、磁鐵礦,次為黝銅礦、赤鐵礦,還見有少量黃銅礦、輝銅礦等。金屬礦物具有一定的分帶現象,靠近巖體一側的磁鐵礦、赤鐵礦含量高,而斑銅礦、黝銅礦較少。往上盤方向磁鐵礦、赤鐵礦迅速減少,而斑銅礦、黝銅礦增多。

表1 濫泥坪輝綠輝長巖與月球、世界、中國輝長巖成分對比表 (w t%)

4 討論與結論

濫泥坪礦區揭露的堿性輝長-閃長巖體,屬于堿性淺成基性-超基性侵入巖。其具有較高的 TiO2及TFe含量,與峨眉山玄武巖特別是峨眉山東區高鈦玄武巖有較為相似地球化學特征。不相容元素和大離子親石元素 (L IL)富集,不相容元素比值都暗示本區閃長巖原始巖漿主要起源于 EM 1 O IB型地幔端元,形成作用與地幔柱有關。巖體平均含 Cu 0.204%、TFe 12.72%、Au 0.099g/t、TiO23.691%,表明巖漿巖體可能為成礦巖體。潘含江等研究表明[6],東川銅礦區的閃長巖與輝長巖地球化學特征都較為相似,推斷其來源于同一源區。稀土元素球粒隕石標準化圖解,呈輕稀土元素富集的右傾型稀土元素分布模式,富含大離子親石元素,閃長巖與輝長巖巖漿主要起源于 EM 1 O IB型地幔端元,地球化學特征相似于洋島玄武巖。這是本區閃長巖和輝長巖能夠形成鐵 (鈦)氧化物銅金型礦床的主要大陸動力學背景。

鐵氧化物型銅礦體多分布在基性侵入巖體附近,多個巖體具銅、鐵、鈦礦化并局部形成工業礦體。當堿性輝長巖-閃長巖巖體侵入因民及落雪地層時,處于封閉、半封閉環境的巖漿發生分異,提供部分銅質及熱動力,同時改造疊加礦源層,形成層、脈混生的工業銅礦體。在晉寧造山運動期后,在地幔熱點作用下,深源堿性閃長巖-輝長巖侵位發生高氧化疊加成礦,形成了堿性閃長巖-輝長巖中鈦鐵礦-鈦磁鐵礦礦 (化)體。在圍繞堿性閃長巖-輝長巖巖枝周邊的隱爆角礫巖中,形成了鐵鈦銅金氧化物型礦體,在沿斷裂裂隙帶中,形成了硅化鐵碳酸鹽化蝕變相帶。

巖體邊緣產出的鐵銅金礦 (化)體,容礦巖石與其下盤巖體主要由細粒蝕變輝長巖、閃長巖及部分蝕變晶屑凝灰巖組成。礦體圍巖普遍發生了強烈蝕變,形成了大量的黑云母等新生礦物,可能與巖石受后期熱接觸變質作用有關。金屬礦物主要為斑銅礦、磁鐵礦,次為黝銅礦、赤鐵礦,還見有少量黃銅礦、輝銅礦等。斑銅礦、黝銅礦等銅金屬礦物與磁鐵礦、赤鐵礦等鐵金屬礦物含量具有反相關的關系,并在空間上呈現出一定分帶現象,靠近巖體的礦石鐵礦物較多,銅礦物較少,遠離巖體鐵礦物驟然減少,而斑銅礦、黝銅礦含量增多。斑銅礦常形成于氧化環境下,磁鐵礦形成于較還原的條件,為不同的成礦環境,暗示銅與鐵為不同時期產物。其上盤角礫巖具有液壓致裂的特征,可能是后期氧化型銅金礦化巖漿或熱液經過的證據,表明其具有 IOCG礦床特征。[4]

[1] 何毅特.東川銅礦成礦系列、礦床類型及成礦模式 [J].云南地質,1996,15(4):319-329.

[2] 龔琳,何毅特,陳天佑.云南東川元古宙裂谷型銅礦[M].北京:冶金工業出版社,1996:1-252.

[3] 謝世業,黃有德,何國朝.云南東川元古宙裂谷型銅礦地質、地球化學及成礦模式的研究 [J].礦產與地質,1995,47(9):174-179.

[4] 方維萱,柳玉龍,張守林,等.全球鐵氧化物銅金型(IOCG)礦床的三類大陸動力學背景與成礦模式 [J].西北大學學報 (自然科學版),2009,39(3):404-413.

[5] 李朝陽,劉玉平,管太陽,等.不整合面中的成礦機制與找礦研究 [J].地學前緣,2004,11(2):353-360.

[6] 潘含江,方維萱,郭茂華,等.云南東川銅礦硅質白云巖稀土元素地球化學特征 [J].礦產與地質,2008,22(4):242-346.