滇黔玄武巖銅礦與北美基韋諾型銅礦對比

覃廷榮，魏愛軍

（貴州省有色金屬和核工業地質勘查局二總隊，貴州 六盤水 553004）

滇黔玄武巖銅礦與北美基韋諾型銅礦對比

覃廷榮，魏愛軍

（貴州省有色金屬和核工業地質勘查局二總隊，貴州 六盤水 553004）

從地質環境、成礦特征、控礦因素等對比北美國基韋諾銅礦和滇黔玄武巖銅礦，發現有相似的一面，但差異性極大。首先，玄武巖產出背景的差異，包括溢流時限、間歇期、厚度等；其次，含礦巖系，表現為間歇期沉積礫巖、溢頂（flow-top）角礫狀、杏仁狀玄武巖等有利容礦巖石的缺失，不利于規模成礦；第三，根本性差異可能在于成礦作用的不同，北美礦床所處為裂谷盆地，經歷了埋藏變質作用，有利于玄武巖最大化的釋放銅；滇黔玄武巖沒有經受變質作用，限制了銅的釋放，因此，成礦條件先天不足。

玄武巖銅礦；基韋諾型銅礦；對比；滇黔地區

1 研究現狀

玄武巖銅礦又名火山巖紅層銅礦，最早由Kirkham于1984年定義為火山巖序列中斷裂控制的整合和大致整合分布的脈狀銅硫化物和/或自然銅礦床并命名[1]，此后，Cox和Singer于1986年又命名為玄武巖銅礦床[2]，是指陸上玄武巖厚層序列上部中包括浸染狀自然銅與銅硫化物以及上覆沉積巖層中銅硫化物在內的多樣化礦床組合。由于火山巖紅層銅礦作為一種礦床大類具有更廣泛的成礦特征，特別是南美地區該類礦床更具有獨特且較為復雜的礦床特征并成因解釋[3-4]，要用這一大的類型作為對比，既突不出重點，也使問題顯得攪擾不清[3]，因此研究僅以基韋諾型銅礦特征為限。

朱炳泉等[5-6]最早于2002年發現了滇黔邊界存在一條代表地幔深斷裂-巖石圈不連續界面的北西向構造隱性地球化學急變帶，并認為沿地球化學急變帶的中心線存在銀（樂馬廠、銀廠坡）、鉛鋅（礦山廠-麒麟廠、樂紅、茂租等）的大型-超大型礦床的礦集區。它的北東側存在很強的銅、鎳、鉑、鈀異常，其銅異常程度遠高于東川地區，但未能發現規模礦床。根據地球化學急變帶成礦的分帶性規律，沿中心線是銀、鉛-鋅、鉬帶，近側為銅帶，遠側為金帶，因此應會出現一個銅的礦集區[5]。據調查，在魯甸沿河發現了富的自然銅-氧化銅工業礦床和廣泛的銅礦化點，并認為其成礦地質背景、礦石類型和蝕變現象與美國蘇必利湖的基韋諾（Keweenaw）型銅礦床較為相似。在隨后的研究中，朱炳泉等（2002、2003）[4-5，7]進一步提出礦床形成與古火山口環境下的強殼幔相互作用、有機-無機相互作用密切相關，受古火山口相角礫凝灰巖－氣孔狀熔巖和上覆宣威組碳泥質層控制，成礦作用以同生熱液作用為主，成礦溫度為從中高溫（約400℃）至低溫（約100℃）[8]，并且認為多種極端成礦條件的耦合導致大規模自然銅礦化等[7]。張正偉等[9-10]還劃分出了6種銅礦化類型，并認為瀝青質銅礦化類型在區域上分布廣泛，瀝青廣泛充填于熔結凝灰巖的氣孔和含礦凝灰巖、碳泥質巖石破碎帶中，自然銅、黑銅礦等礦物賦存于硅質瀝青巖中，礦化層穩定，找礦標志明顯。

此后，經過近十年的找礦與研究，成礦理論取得了重要進展[11]，但在找礦方面[12-16]，滇黔兩地，總共獲得（332+333）約7萬噸[12，17-18]，加上以前所獲的魯甸小寨銅礦科研儲量3.4萬噸[19]，巧家新店子銅礦D級儲量0.47萬噸[19]，丘北六毒銅礦C+D級儲量1.15萬噸[19]，貴州西部各礦點C+D級共2078噸[19]，總量大約12萬噸。此，有必要回顧這一探索歷程，重新審慎思索，認為整個過程存在下列幾方面問題：

1）只認識到模型的相似性，對其地質特征與成礦規律差異認姓認識不足。

2）綜觀國內的研究，存在以下六種版本的含礦巖系柱狀圖，①朱炳泉等[5]的，礦化層位位于三疊系中下統至峨眉山玄武巖頂部第四段（包括層一、層二約90余m），主要礦化段位于過渡帶至峨眉山玄武巖第四段硅質瀝青層之間，礦石類型以自然銅+氧化銅為主；②張正偉等，有6個礦化層位，主要的為瀝青質銅礦，位于峨眉山玄武巖第三段頂部的熔結凝灰巖、火山凝灰角礫巖；③侯蜀光等[20-21]，礦化產出于峨眉山玄武巖組第三段頂部至宣威組底部，共5個礦化層，并強調了宣威組底部沉積改造型具有較好找礦潛力；④廖震文等[22]，總體分4種類型的礦化，Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ具有相對固定的位置，Ⅱ型礦化比較普遍，以杏仁狀-氣孔狀玄武巖為主；⑤羅孝桓等[14]，威寧地區玄武巖銅礦主要產于第二段頂部和第三段，巖性以杏仁-氣孔狀玄武巖、凝灰巖夾角礫巖或凝灰質巖類為主；⑥李厚民等[12]，四個礦化層分別賦存于第三段頂部及第四段。以上礦化層的分布幾乎沒有統一的，除玄武巖底部淋濾型的礦化和宣威組底的礦化基本統一外，其它的，從第二段至第四段均有礦化，無主次。這樣的狀況，能找到層控的銅礦床嗎？

表1　滇黔地區銅礦（以銅廠河為例）與美國（以基韋諾為例）特征對比

3）找礦方向不明，該地區銅礦與基韋諾銅礦的相似性，但真正原型不清，況且，找礦所依據的古火山口特征不明，成礦作用究竟是同生熱液還是變質熱液不清，因此，該地區找礦一直比較盲目。

因此，應以北美基韋諾型銅礦為原型，以滇黔地區玄武巖銅礦為對照，對其成礦地質環境、成礦特征、成礦與控礦因素等方面進行對比（表1），目的在于：①找出二者礦床的差異；②對差異可能導致的成礦結果進行解釋；③在此基礎上，根據對比得到的啟示，對滇黔地區找礦提出建議。

圖1　美國基韋諾銅礦含礦巖系柱狀圖

圖2　貴州省西北部威寧縣銅廠河礦區含礦巖系柱狀圖

2 地質環境對比

成礦地質背景方面，中國以構造-巖漿活動（或地幔柱活動）引起的拉伸裂陷為主，而美國則裂谷作用更為強烈。這一差別導致的結果是美國的玄武巖厚度巨大，最厚達28km，溢流總體積達42×104km3，并于其中夾了多層高孔隙度、無分選性的礫巖和砂巖，最厚達9 000m[8]，分布限于寬150km，長1 500km的弧形裂谷內，均厚達1.87km。玄武巖噴溢時間介于1 109～1 086Ma之間，持續達23Ma，且間隙期相對較長，形成與紅色碎屑層的交互成層。根據2007年11月發布大火成巖省通訊，玄武巖噴溢分為早期階段（Early Magmatic Stage 1 109～1 107Ma）、潛在階段（Latent Magmatic Stage 1 107～1 102Ma）、主要階段（Main Magmatic Stage 1 102～1 094Ma）、晚期階段（Late Magmatic Stage 1 094～1 086Ma）四期。中國西南玄武巖厚度相對較薄（滇黔相鄰區更薄），最大最度僅達5 384m，全區平均厚度705m，估算體積約28× 104km3[23]，中間無砂巖、礫巖夾層，噴溢時限為＞257～260Ma[24-25]，時長普遍認可1~2Ma，雖有分四個旋回之說，但間隙期極短，層間往往僅見極少量薄層凝灰質層。

現有資料表明，玄武巖銅礦成礦物質來源于玄武巖[30-32]，成礦作用與流體循環有關[31，33]，這一差別可能影響滇黔地區成礦物質最大供給和最大流體循環系統的形成，而區域性低級變質作用的缺失[33-34]，更加劇了這一進程的差異（玄武巖不同最大化的釋放銅）。就成礦環境方面，北美顯示為裂谷環境、典型紅層盆地特征，滇黔地區則表現為大陸溢流玄武巖堆積，二者差異極大。

含礦巖系及礦體賦存在巖系中的位置是最大的區別。北美含礦巖系中除了火山巖外，另有紅層砂巖、凝灰質砂巖、礫巖和潮汐相灰巖，反映噴溢間隙期有風化作用及沉積作用，且沉積環境有陸相至淺海的變化，礦體（脈）主要賦存于中基韋諾群之Portage湖火山巖系內之溢頂（flow-top）角礫狀和杏仁狀玄武巖內和夾層礫巖內[33]，主要的自然銅礦床分布于霍頓至卡路美特一段，沿基韋諾斷裂產出，ALEX C.BROWN認為是后成的[33，35]，除此而外，還有賦存于上基韋諾群Nonesuch粉砂巖-頁巖內以硫化物為主（輝銅礦＞自然銅）沉積巖容礦的層狀銅礦化，ALEX C. BROWN認為是同生（成巖）的（圖1）[33，35]。中國含礦巖石相對簡單，以威寧銅廠河礦區為例，主體巖性為一套完整的火山巖，間夾沉積的凝灰質巖層，礦化與凝灰質巖層、杏仁狀玄武巖關系明顯，主要賦礦部位為第二段中上部，與基韋諾銅礦有明顯區別。根據李厚民等（2006）對魯甸一帶銅礦的研究，自然銅礦化見于第四巖性段，輝銅礦則見于第三、第四巖性段[12，36]，至此，除了侯署光等（2007）[21]所界定的第五礦（化）層與上基韋諾群Nonesuch粉砂巖-頁巖內的礦化（此類礦化已經得到證實[17]）可對比外，其它幾乎無法對比。

另一方面，就賦礦火山機構也有不同，北美為溢頂作用（flow-top）而在玄武巖頂部產出的角礫狀、杏仁狀玄武巖及其上覆碎屑巖類，其代表的是火山熔體流動的河道（channel-ways）[33]，而國內的研究認為是古火山口及其相關巖類[4]。

巖石結構方面，中國除凝灰質巖類外，玄武巖以致密狀、杏仁狀、角礫狀結構為主，而在美國，則以杏仁狀結構為主以及層紋狀的藻類碳酸鹽巖。

成礦地質時代方面，根據Bornhorst等的研究，北美基韋諾礦床自然銅礦化年齡為1 060～1 047Ma（Rb-Sr法）[37]，與噴溢時間存在26Ma的時差，這一礦化年齡與上覆Freda砂巖地層大部或全部沉積時限相當；在滇黔地區，朱炳泉發布了236~239Ma的自然銅礦化年齡[8]，與噴溢時間存在18Ma的時差，但此后，朱炳泉等又發布了226-228Ma（29Ma的時差）和135Ma的兩階段自然銅礦化年齡[28，38]，并認為226~228Ma與Zn-Pb-Ag-Ge的礦化年齡相一致，是與峨眉大陸溢流玄武巖相關的成礦事件[39]。另外，根據國際統計，銅礦主要成礦期為新生代（占50.4%），其次為前寒武紀（占32%），最后是古生代（占8.5%）和中生代（占9.1%），這樣的分布可能與不同時代的地球動力學背景有關，而上述成礦時間差別也可能說明，中國玄武巖噴發所處時代，其背景不是銅成礦的高發時期。

伴生礦床具有一定的相似性，這可能說明，他們都有共同的礦源巖—玄武巖。

3 礦床特征對比

在中國，有用礦物以黃銅礦-自然銅-輝銅礦組合為特征，據朱炳泉[5]的研究魯甸一帶為自然銅-輝銅礦-黑銅礦-少量自然銀，在美國，則以自然銅-自然銀-輝銅礦-其它Cu2S礦物組合為特征。礦石是否以自然銅為主，可能決定了其成礦作用是否相同的原則。

結構/構造方面，中國以交代作用為主，熱液作用相關構造較多，而美國則沉積（或同生）結構為主，后期熱液相關構造較少。

在蝕變類型上，基韋諾銅礦區存在著典型的低溫變質相[8]，可以出現方解石-沸石+綠簾石+鉀長石的礦物組合，主要蝕變有赤鐵礦化、沸石化等，而中國明顯表現為一套熱液蝕變特征，蝕變類型上的不同，可能決定了成礦流體甚至成礦作用方面的差異。

由于風化作用均以玄武巖為母巖，風化特征相似。地球化學標志較為不同。

在控礦條件方面，在滇黔地區，古火山口決定的礦源層分布、水循環系統及層間滑動三個因素[15]，對成礦起了決定性的作用。在北美，循環系統、蓋層、同沉積斷裂三個因素對成礦起了決定作用，但沒有提及礦源的問題，這可能說明，區域性變質作用的原因，把玄武巖富集的銅溶入了整個流體，因此，是否古火山口控制了礦源層分布已不重要。

成因及成礦作用方面。基韋諾型銅礦一般有紅層淋濾、后期變質熱液、同生熱液等不同認識[8]，近年，ALEX C. BROWN（2006，2008）相繼提出了大氣降水與變質熱液的混合模式[33]和斷層向上逆沖形成異常熱流匯聚富銅鹵水成礦的機制[40]，結合前文關于玄武巖噴溢年齡（1109～1086Ma）和自然銅礦化年齡（1060～1047Ma）的測定。作者認為，不論是同生熱液還是變質熱液，成礦均以玄武巖的充分蝕變并提供大量成礦物質為前提[41-42]，因此，就成礦時間、流體循環、成礦物質最大供給等因素考慮[43]，作者贊同變質熱液成因[33，37]。而滇黔地區的成礦作用，多數學者認為屬構造或盆地熱液[31，44]，未經受充分的變質或蝕變作用，現發現所有礦床顯示，成礦因物質供給不足而規模有限。

4 對比所得到的啟示

4.1關于找礦潛力的啟示

關于滇黔銅礦找礦潛力，原認為與基韋諾超大型銅礦有很大的相似性[4-5，8]，意在找到大型-超大型銅礦，然多年找礦效果并不理想。雖有學者認為潛力巨大[12]，也有學者認為在條件有利地段可能找到中型規模以上礦床[44]，但是經上述對比，發現礦床產出地質環境、礦床特征、成礦與控礦因素方面存在諸多差異，特別是埋藏變質作用（往往釋放大量的銅）[3，43]以及溢頂角礫巖類和盆地流體的缺失，是本區大型銅礦成礦條件的先天不足。

4.2確定重點找礦方向

第一，加強對隱伏古裂谷為主的地質環境的研究。世界上幾大銅礦，基本與裂谷及基性巖環境有關。著名的鐵氧化物銅金型（IOCG）礦床—奧林匹克壩銅金礦，最早即是探索（元古宙）玄武巖型銅礦，雖然最終不是該類型銅礦，但其形成仍然與古裂谷環境及基性巖類相關，其成礦與蝕變玄武巖關系密切。因此，經詳細解讀滇黔地區成礦背景與原型礦床的差異，其成礦可能有不利的一面，但在另一方面，其差異性可能形成特色的礦種及成礦體系[45]。

第二，擴大本類礦床資源量的找礦方向：①宣威組底部沉積型銅礦，由于這一類型與基韋諾銅礦具有相似性，現有發現也證實具有成礦可能性[17]，廖震文等認為500萬噸的遠景資源量[22]，系統開展這個方向的有擴大本區資源量可能。②開展上覆三疊系地層沉積型銅礦的找礦，由于該類銅礦與玄武巖銅礦同屬一個系列，原開展的找礦有可能受到當時經濟技術條件以及認識的限制；因此，重新評價區內砂巖銅礦，對擴大該類礦床資源量也顯得很有必要，如赫章縣德卓銅礦。③對產出于玄武巖內部的自然銅、銅氧化物、銅硫化物礦床，首先有必要加強自然銅為主找礦。在區內多年的工作，發現自然銅分布較為普遍，但所獲資源量極少，其連續性、品位穩定性等方面均不清，就此類礦床的原型也是以自然銅為主。因此，有必要以自然銅（黑銅礦）為重點，繼續探索本類礦床規模（這類礦石，據當地農民描述，有發現幾十公斤的自然銅），勘查中注意鉆探取心完整性及樣品加工方法可行性。其次，就硫化物類的礦石，這是區內勘查和開發的主要礦石類型，根據作者在該區的調查發現，雖然分布于某個含礦層中，礦層內往往見及較多層間滑動，成礦屬后期構造熱液活動形成，受夾層和斷裂雙重控制[11，44]，一般走向傾向延伸規模有限。因此，本人認為，繼續加大對噴發中心區各礦床（點）的探索，在具備有利礦源層的前提下尋找有利容礦構造[44]，并選擇適應的勘探方法（可能隱伏）[22，33，46]。如果在區內能有幾個中型礦床的突破[11]，找礦前景將會是另一番景象。

第三，找相關類型礦床及相關礦種。根據近年發現，開展金、銀、鍺、鉑多金屬、稀土、鈦等其它礦種的找尋[22]。

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Comparision of Basalt Cu Deposits in Yunnan-Guizhou to the Keweenaw Cu Deposit

QIN Ting-rong WEI Ai-jun
(No.2 General Party, Guizhou Bureau of Geology of Nonferrous Metals and Uranium, Liupanshui, Guizhou 553004)

This paper correlates the basalt Cu deposits in Yunnan and Guizhou with the Keweenaw Cu deposit in USA in respect to geological condition, ore-formation and ore control factors. The results show that the two differ largely in three respects. Firstly, they differ in geological background such as magma effusion time limit, inactivity period, lava thickness and so on. Secondly, they differ in ore-bearing rock series, i.e. absence of sedimentary conglomerate interlayer, flow-top breccia and amygdaloidal basalt in the basalt flow in Yunnan and Guizhou. Thirdly, there was absence of burial metamorphism of basalt in Yunnan and Guizhou.

basalt Cu deposit; Keweenaw Cu deposit; correlation; Yunnan and Guizhou

P618.41

A

1006-0995（2016）02-0247-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.02.016

2015-05-24

覃廷榮（1970-），男，貴州思南人，高級工程師，主要從事地質礦產勘查