滇中砂巖銅礦床成礦規律探尋

郭曉康

（云南楚雄礦冶有限公司，云南楚雄675000）

滇中砂巖銅礦床成礦規律探尋

郭曉康*

（云南楚雄礦冶有限公司，云南楚雄675000）

滇中砂巖銅礦床形成于白堊系高峰寺組和馬頭山組中,礦床與盆地內的下部含煤建造、中部的紅色含銅碎屑巖建造和上部白色膏鹽建造關系密切。含礦巖系具有向上變細的剖面結構,礦化常形成于不整合界面以上的一定范圍內。含礦巖石以細砂巖為主,銅礦化與膠結物總量和鈣質、硅質膠結物有關,并形成于淺色向紫色巖層過渡的氧化還原界面附近。沉積成巖作用對礦床的形成起重要作用。滇中砂巖成礦具有規律性，找、探礦應圍繞此共性去展開。

楚雄盆地；砂巖銅礦；成巖作用；成礦規律

1 楚雄地區地質概況

楚雄大地構造位置位于揚子地臺西南緣“康滇地軸”，西以紅河斷裂（哀牢山變質巖帶）相接，中部分布有元謀—綠汁江斷裂，東以湯朗—易門斷裂為界。楚雄盆地位于云南省中部,盆地形成于三疊系,并于早第三系結束。盆地內共形成大型礦床1個,中型礦床6個,小型礦床10個,是我國重要的砂巖銅礦成礦區,礦床產于白堊系地層中。前人曾對區內礦床成因和成礦條件及巖相古地理方面作過研究,也專門就沉積巖石對成礦作用的控制作過詳細的研究。本文通過沉積巖及沉積作用對砂巖銅礦形成的控制作用及砂巖銅礦成礦規律的分析，對認識本區成礦規律，提高對礦體的預測能力和指導深部及外圍找、探礦有一定的指導意義。

2.1 沉積建造

2.1 沉積建造組合特征

楚雄盆地中生代沉積具明顯的旋回性,沉積間斷頻繁,沉積相交替變化,沉積厚度變化較大的特點。楚雄盆地從三疊系至第三系地層自上而下可分為3個沉積建造:上部白色膏鹽建造由上白堊統馬頭山組大村段中上部至第三系湖相含鹽地層組成。厚度幾百米至數千米不等,為一套富含石膏、石鹽和芒硝礦的紫紅色泥巖、粉砂巖。紅色含銅碎屑建造形成于侏羅系到上白堊統地層,為湖相、河湖交替相和河流相環境,沉積厚度超過10000m,可劃分為17個巖性段。巖性主要為一套紫色、紫紅色泥巖、粉砂巖、粉砂質泥巖、中細粒長石石英砂巖夾含礫砂巖、礫巖。賦礦和不賦礦的淺色體(灰色砂巖)沿層或穿層產于紅色層系中。黑色含煤建造指形成于晚三疊世的一套含煤地層。巖性主要是深灰、灰綠、褐黃、灰黑色砂巖、粉砂巖夾砂礫巖、礫巖、頁巖和煤層。在空間上,楚雄盆地砂巖銅礦與三色建造(即上述3種不同顏色的沉積建造)的伴生關系不是偶然的。全球范圍內的砂巖銅礦,常常與膏鹽地層相伴生,或產于與蒸發巖相不遠的地層中。這說明砂頁巖型礦床的形成與半干旱氣候有關。而炎熱干旱條件,由于沉積物普遍鹽漬化,對銅礦化不利。楚雄盆地的三色沉積建造特征也說明,區內砂頁巖礦形成于潮濕向干旱氣候過渡的半干旱環境中。這種環境為砂頁巖成礦提供了有利條件。首先早期潮濕氣候有利于植物的生長發育,形成含有機質高的地層,這些有機質熱降解產生的硫是隨后成礦作用的重要還原劑。有證據(見淺色層與成礦的關系一節)表明,區內成礦的還原劑就是來源于下部含煤地層。潮濕半干旱氣候還有利于周圍陸源物質的風化,使成礦物質發生預富集,形成含銅豐度較高的紅色建造。膏鹽層除本身具有較高含量的銅質外,地層中的鹵素加入到向下循環的大氣水中,形成銅的氯絡合物,有利于銅質的遷移。因此,三色建造有機地結合,是本區工業礦床形成的物質基礎。

2.2 地層層位

地層層位對成礦的控制：從晚三疊紀到第三紀地層共發現有16個含礦層位,幾乎遍及中生代新生代紅色砂巖建造的每個層位,但主要銅儲量分布在下白堊統高峰寺組凹地苴段(占9.44%),上白堊統馬頭山組六苴段(54.5%),江底河組大村段(24.17%)3個層位中,共占本區銅總儲量的87.71%,并且本區的大、中型礦床均產在這3個層位中,說明對礦化具有明顯控制作用。

2.3 沉積層剖面結構

沉積層剖面結構與礦化的關系：楚雄盆地的凹地苴式、六苴式砂巖型銅礦和大村式頁巖型銅礦床分別形成于凹地苴段、六苴段和大村段3個層位中,不同層位的沉積環境不同,其礦化特征也不同。盡管3種類型的礦床在成礦特征上存在一定的差異,但賦礦巖石都有一個共同的特征,具有向上變細的剖面結構。區內砂巖型銅礦產于河流相中,容礦巖石為淺紫交互向上變細的曲流河沉積,其下部為礫巖相,頂部粉砂巖、泥巖從剖面頂部向底部因成因作用顏色變淺,最底部的河床滯留沉積和河灘沉積由于還原劑集中形成淺色層,局部由于成巖作用期間的底蝕作用,可在底部形成厚度不大的紅層。以六苴銅礦為例,沉積剖面底部有一層中粒長石石英砂巖,砂巖中夾有由細礫巖或粗砂巖組成的小透鏡體。透鏡體多數沿層分布,具水平層理,局部具沖刷面,為局部性的河床停積物。底部砂巖向上為礫石層,水平層理及大型交錯層理、不對稱槽狀層理發育,底部具沖刷面。向上巖石粒度逐漸變細并偶見木屑,小型交錯層理及水平層理發育,代表河床及邊灘相環境。上部為紫色厚層狀細粒長石石英砂巖夾紫紅色中薄層狀粉砂質泥巖。條帶成水平層理,也有交錯層,泥巖中有蟲跡,可能代表洪泛平原。礦化見于礫巖層以上的層位中,猶以上部細砂巖中礦化最好,有黃鐵礦、黃銅礦、輝銅礦及孔雀石,雖然礫石層中也有礦化,但主要是孔雀石、輝銅礦,且礦化弱,估計為表生淋濾形成。凹地苴段的剖面結構與六苴段相似,不同的是該段由多個韻律層組成,每個韻律層都是以礫巖開始,到粉砂巖或頁巖結束。礦體多而小,礦化在礫巖層中明顯較差,而多在礫巖層上部的中細砂巖中礦化最佳。雖然頁巖型礦床含礦層較薄,但含礦巖系的剖面結構與砂巖型礦床是相似的。如大村銅礦,上部為灰綠色鈣質頁巖,泥灰巖及粉砂巖為主,夾黑褐色葉片狀瀝青質頁巖。中部為細—粗粒砂巖及粉砂質頁巖,普遍夾少量細礫巖和粗碎屑,呈灰白色,泥質巖為灰綠色。下部為灰白灰綠色的細—粗粒石英砂巖,夾透鏡狀細礫巖,鈣質膠結。礦化發生在礫巖層上部的細砂巖和粉砂質頁巖中。砂、頁巖銅礦的這種特征的含礦巖系,可與世界上典型的砂頁巖型礦床相對比。

3 主巖巖石類型對成礦的控制

區內賦礦巖石有砂巖、頁巖及礫巖,但礦化主要賦存在中—細粒砂巖中,如六苴礦床75%的礦化產于砂巖中,凹地苴礦床含礦巖石構成也大體相似。在牟定地區除銅廠阱、青龍廠有少部分礫巖礦化,清水河、大平地有少量頁巖礦化外,其余均為砂巖含礦,其中銅儲量占總量的90%以上,而礫巖型礦化多數為表生氧化礦。大村銅礦由于含礦層薄,含礦層中頁巖含量達45.3%,但仍以砂巖層為主,占52.5%。在剖面上,礦化常受碎屑粒度的制約,礫巖層中礦化明顯降低。在凹地苴22815鉆孔中,砂巖與細礫巖的分界處,礦化明顯集中在細砂巖中,在界面附近的細礫也有少量礦化,遠離界面的礫石層,礦化聚減。類似的現象也見于六苴1900-24川脈中的一塊光片中,標本為灰色細粒長石石英砂巖,內有條帶狀泥質巖,鏡下黃銅礦、斑銅礦大多分布在靠近泥巖的砂巖中,泥巖內很少礦化,但泥巖中的細砂巖條帶,確具較好的礦化,而遠離泥巖,砂巖中礦化變差。

4 淺色層及其與成礦的關系

區內銅礦體均分布在紅色巖系中的淺色層內,特別是淺紫交互帶內。淺色層的形成有原生與后生2種成因。原生成因的淺色層產于大村段,由黑灰色的砂頁巖組成,并含瀝青質頁巖,形成于一種封閉的還原環境,構成固定還原劑。后生成因的淺色層分布廣泛,是后生階段含硫及有機質的鹵水(即活動還原劑)使地層中三價鐵還原成二價鐵形成的。種種現象表明,含礦層下部,特別是三疊系煤層中的有機質具有向上遷移的傾向,并改造紫色層為淺色層,表現在大多數淺色層分布于背斜核部及兩翼附近。從整個地區看,從北向南由團山、大村、凹地苴、六苴、石崗坡、石關、馬塘、適中、郝家河、格衣乍10個淺色體組成,這些淺色體大多分布在同生斷層的東側,并與背斜構造有關。淺色層的形狀與成礦規模、礦體形態關系密切。一般說來淺色層較厚,延伸遠,淺紫帶接觸界線較平直,礦化作用強,如大村銅礦、六苴銅礦、郝家河主礦體等,相反,淺紫交替頻繁、淺色層薄、延伸不規則,常成小透鏡狀,礦化則較差,礦規模、礦體形態關系密切。一般說來淺色層較厚,延伸遠,淺紫帶接觸界線較平直,礦化作用強,如大村銅礦、六苴銅礦、郝家河主礦體等,相反,淺紫交替頻繁、淺色層薄、延伸不規則,常成小透鏡狀,礦化則較差,礦體復雜,如老青山礦床、凹地苴礦床、青水河礦床等。淺紫帶呈鋸齒狀接觸,界線極不平整,則礦化難成規模,礦體也不規則,如格衣乍礦床以及其他一些小礦點等。

區內銅礦體均分布在紅色砂巖中的淺色層內，特別是淺紫交界處，淺色層有原生與成巖兩種成因。原生成因的淺色層產于大村段，由黑色—灰色的砂頁巖組成，并含瀝青質頁巖，形成于一種封閉的還原環境，構成固定還原劑，成巖成因的淺色層分布廣泛，是成巖階段含硫及有機質的鹵水（即活動還原劑）活動遷移，使地層中三價鐵還原成二價鐵形成的，種種現象表明，含礦層下部，特別是三疊系煤層中的有機質具有向上遷移的傾向。并改造紫色層為淺色層，表現在大多數淺色層分布在背斜核部及兩翼附近。

5 礦體的產出規律

5.1 礦體在沉積剖面上的位置

不論是形成于河流相還是形成于三角洲相，其容礦巖石都具有向上變細的結構，這種結構常形成于不整合面之上，其下為礫巖或粗砂巖，向上變為細砂巖，頂部為粉砂巖，泥質巖或鈣質泥巖。礦體常形成于礫巖上部的中細砂巖中。在頁巖型銅礦（如大村、團山中），由于巖層較薄，礦化層位于礫巖和頁巖過渡部位。在六苴銅礦約79%的礦化產在中細粒砂巖中，只有約16%和5%的礦化形成于礫巖和粉砂質頁巖中。大村銅礦也類似，砂巖占含礦層厚度的52.5%，頁巖和礫巖分別占42.8%與5.2%。說明溶液并不是沿透水性好的不整合面及礫巖帶流動，礦化的這種分布可能代表地層在成巖期間孔隙水排出向上運動的結果。

5.2 礦體與褶皺構造的關系

大都與褶皺構造關系密切，統計表明，61%的礦床與背斜有關，39%的礦床與向斜有關，其中六苴、郝家河、凹地苴等礦床均受褶皺控制，主礦體形成于背斜緩傾斜一翼，在陡傾斜一翼礦化較差。

5.3 礦體的形態

砂巖型礦床礦體呈似層狀、透鏡狀、受層位控制，產于古河道中。走向長度從幾十米到幾千米，寬幾十米，厚度幾米到幾十米不等。六苴礦床礦體在剖面上西端呈“魚頭”或楔形尖滅于淺色層中，東端礦體呈“燕尾”分支尖滅于淺色砂巖中，代表了一種溶液向下運動的古水文狀態。桂花大村頁巖銅礦床呈薄層狀，厚0.59m左右，面積9.4km2，寬1～2km，銅平均品位1.80%，具薄層狀、品位富、成層穩定的特點。

5.4 礦物組成及礦物分帶

滇中砂巖銅礦主要金屬礦物包括輝銅礦、斑銅礦、黃鐵礦、赤鐵礦，這些礦物不論是在平面上還是在剖面上，都表現出從紫色層向淺色層有規律地分帶：赤鐵礦—輝銅礦—斑銅礦—黃銅礦—黃鐵礦。這種分帶具有2種表現形式。

圖1 礦物組成及礦物分帶圖

一是沿層分帶，二是垂向分帶。前者形成于主要受河道控制的砂巖型銅礦中，這種分帶在成礦區占絕大多數，以六苴礦床最為典型。郝家河礦床分帶不明顯，但局部仍可以分出這樣的分帶。凹地苴礦床的分帶較復雜，但可用這種分帶相互疊加來解釋，如凹地苴礦床南部井田208剖面，至少出現3次這樣的疊加，后一種分帶產于三角洲相的頁巖型銅礦內，以大村銅礦為代表，如果說表生富集形成的分帶（從上到下為銅氧含量的減少，鐵硫含量的增加）代表了氧化的含銅溶液從上向下運動的話，那么產于大村銅礦中的這種分帶正好相反，代表了含銅溶液是從下向上運動的，而產于砂巖中的沿層分帶礦化則代表含銅溶液是從紫色砂巖向淺色層一方運動的。

5.5 礦石的構造

代表成巖的礦石構造主要為浸染狀，條紋狀構造，在郝家河礦還見礦化受泄水構造控制，泄水構造以碟狀構造為主，下部粉砂質泥巖在成巖期向上運動。形成不平整的地層接觸界線，下部為紫色層，上部為淺色層，在其界線上常見斑點狀的輝銅礦集合體。除泄水構造外，一些準同生變形構造控礦也常見，如在主礦體之下形成淚滴狀礦體，這實際上是由于重力作用形成的同生枕狀構造和球狀構造。在大村還見結核狀構造，結核由黃鐵礦、黃銅礦和斑銅礦組成。

6 結尾及建議 通過以上分析，沉積巖和成巖作用對楚雄盆地砂巖銅礦的控制作用是明顯的,銅礦化與區內中新生代形成的三色建造具有明顯的時空關系。礦床主要集中在區內白堊系幾個層位中,在剖面上,礦體分布在向上變細的沉積旋加的下部,礦化幾乎毫無例外地產于砂巖地層,特別是中細粒砂巖中。礦化形成于由淺色層向紫色層過渡的氧化還原界面,沉積巖膠結物總量,特別是鈣、硅質膠結物含量與礦化的強度之間存在明顯的相關關系。沉積成巖作用是砂巖銅礦化形成的重要動力。找資源是一項耗資巨大、回報期長、市場風險的投資決策，到外面找礦需要大量的積累，因此我們在找探礦過程中必須遵循滇中砂巖銅礦成礦的規律性，找、探礦應該圍繞此共性開展，遵循由已知到未知、由淺到深、循序漸進地去開展工作，特別是對成礦區域的周邊及外圍特定靶區加大地質探礦投入，減小找探礦投資的風險性。地質工作是一項探索性很強的技術工作，必須在加強地質研究的基礎上，搞好遠景區劃，并且要有一個合理的、具有戰略眼光的地質找礦部署。進入深部生產和探礦階段以后，我們要堅持產、學、研相結合的調查研究路線，深入解剖，充分收集、整理、分析已有的大量地礦資料；由淺入深，加強地質預測預報工作。深部找礦既要有系統觀和整體觀，又要精細觀測，見微知著。既要通過類比從已知到未知，尋找已知礦床類型類似的和同類的礦床，又要善于求異創新，注意那些與已知礦床類型不同的新礦床類型和新礦種，以及相應的新的成礦環境。為了公司的長遠發展，發展資源戰略勢在必行，老區找礦及深部找探礦工作是當務之急，也是今后長時間內的一項重要工作，是每一個礦山地質工作者的重要課題。

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[3]莊漢平，冉崇英，等.楚雄盆地銅、鹽、有機質相互作用與砂巖銅礦生成[R].1996.

P618.41

A

1004-5716(2015)06-0146-04

2014-06-18

2014-07-10

郭曉康（1977-），男（漢族），云南雙柏人，工程師，現從事礦山生產探礦、井下采礦、礦山技術管理工作。