云南普朗斑巖銅礦晚三疊世構造控礦條件

吳練榮，翟建軍，余 璨，施寶生，李金林，楊 棟

1.云南迪慶有色金屬有限責任公司，云南 香格里拉674400；2.云南銅業礦產資源勘查開發有限公司，云南 昆明650051；3.中國有色金屬工業昆明勘察設計研究院有限公司，云南 昆明650051

0 引言

義敦島弧帶是西南“三江”地區重要的斑巖銅鉬多金屬成礦帶，中、新生代構造活動強烈，發育了多期次的巖漿－構造活動，成礦地質條件優越，普朗銅礦即是義敦島弧東斑巖帶的代表礦床［1-6］.經過多年的勘查研究，前人已在普朗銅礦礦床地質特征、成巖成礦時代、含礦斑巖及構造背景、成礦物質來源等方面取得了豐碩的地質成果.早期的研究普遍認為普朗銅礦與晚期的石英閃長玢巖關系密切，并提出普朗斑巖銅礦與洋殼俯沖作用有關，成巖、成礦作用主要集中于晚三疊世洋殼俯沖時期［7-9］.部分學者則通過巖石學研究得出普朗成礦斑巖體具有洋殼俯沖形成的埃達克巖相似的地球化學特征，總體屬鈣堿性系列［10-11］.近年來，隨著學者們對成礦斑巖展開研究，得出普朗復式斑巖體形成年齡集中于220～200 Ma，反映其成巖成礦作用集中于印支期［12-14］.此外，部分研究者還提出普朗屬于構造控礦的典型產物［15］，但由于缺乏對構造系統的宏觀、微觀綜合調查和研究，對礦區構造演化、含礦構造空間關系匹配等的認識仍無定論，不僅限制著研究人員深入理解構造對礦體空間展布控制作用的認識，也一定程度地制約礦區深部及外圍找礦工作的進展［16-17］.本次研究在詳實野外工作的基礎上，結合室內綜合研究工作，從宏觀、微觀層面對礦區構造系統進行調查研究，以期厘定礦區構造類型，剖析構造與礦化關系，為礦區下一步找礦勘查工作提供科學依據.

1 區域構造成礦地質背景

普朗銅礦位于中甸島弧南段東斑巖帶中南部，甘孜－理塘結合帶西側德格－中甸陸塊東緣（圖1），區內中、新生代構造活動強烈，發育多期次巖漿活動，成礦條件優越.

1.1 區域構造格架

印支期義敦島弧帶東、西分別以甘孜－理塘縫合帶和金沙江縫合帶為界，地處“三江”多島弧盆系東部、揚子陸塊西南緣甘孜－理塘蛇綠混雜巖帶西側，近S－N向展布的鄉城－格咱深大斷裂的東側，屬甘孜－理塘大洋板塊向西陡深俯沖的產物，總體可劃分為昌臺張性?。ū倍危┖椭械閴盒曰。隙危?8-19］.區域構造格架繼承了義敦島弧的特征，地質構造復雜，總體為NW—NNW向區域性格咱斷裂、娘央－夏隆瓦斷裂、霍迭喀斷裂等區域斷裂與NEE向斷裂組成基本的斷裂系統，并與夾持于其間的紅山復式背斜共同組成礦田構造格架.其中，早期NWW向的拉張型斷裂控制印支期鈉質中－基性火山巖和同源基性－中基性侵入巖的產出，與NEE向斷層裂隙系統共同構成容巖（礦）構造，尤以構造交匯部位最為富集［20］.NW及近E-W向的斷裂則控制印支晚期中－酸性火山巖及中酸性淺成斑巖、次火山巖的分布，次級褶皺核部、轉折端、翼部的層間破碎帶亦是成礦的有利部位.

1.2 區域構造演化

義敦島弧帶總體位于青藏高原東緣、格咱－中甸陸塊與金沙江結合帶之間，區域經歷了復雜的地質構造演化［21］.甘孜－理塘洋殼向西俯沖最早發生于早三疊世晚期，晚三疊世晚期后大規模向西俯沖消減于中咱－中甸微陸塊之下，其西側形成義敦島?。『笈璧叵蹈窬?玄武質火山巖的缺失反映出島弧帶在俯沖早期處于擠壓應力環境，地殼部位的“低密度壩”阻截了深部玄武巖巖漿的運移，于上-下地殼界面形成穩定的安山質火山巖，同—后期的中酸性淺成、超淺成斑巖侵位于此，伴隨著大量礦產的產出.義敦島弧北段由于俯沖過快而形成張性弧，在火山噴發和海底熱液活動影響下形成大型塊狀硫化物礦床.南段俯沖速度相對慢而形成角度較緩的壓性弧，伴隨著大量中酸性斑巖銅礦的產出［22-23］.甘孜－理塘蛇綠混雜巖和晚三疊世火山－巖漿弧的發育標示著俯沖造山作用的發生，島弧基底為張性環境下的陸殼基底，由鎂鐵質－超鎂鐵質巖體、輝長－輝綠巖墻、枕狀－塊狀玄武巖組成，而后的燕山期碰撞造山作用則以同碰撞花崗巖和隆起造山作用為典型特征，產出A型花崗巖［24］.

圖1 普朗銅礦大地構造位置圖Fig.1 Geotectonic location map of Pulang copper deposit

2 礦床地質特征

圖2 普朗銅礦地質簡圖Fig.2 Geological map of Pulang copper deposit

礦區主要出露三疊系尼汝組（Tn2）碳酸鹽巖、圖姆溝組（T3t）火山－碎屑巖建造及第四系，以圖姆溝組分布最為廣泛，以板巖、絹云板巖、變質砂巖等為主，受巖體及全干力達斷裂影響而向南傾斜（圖2）.礦區巖漿巖以中部普朗復式巖體規模最大，呈不規則狀侵位于圖姆溝組砂板巖和安山巖中，地表出露面積達12 km2，平面上呈不規則卵形.普朗I號侵入巖為安山巖同源的印支期中酸性淺成斑巖，與成礦關系密切，賦存礦區最大規模KT1礦化體，礦體中心礦化連續，向四周有分枝現象.礦床蝕變分帶控制著礦（化）體規模，自含礦斑巖體中心向兩側、頂部可劃分為強硅化帶→鉀長石－黑云母化帶→石英、絹云母化帶→泥化帶→青磐巖化帶/角巖化帶，依次產出筒狀－透鏡狀－大脈狀礦體，其中鉀硅酸鹽化和石英絹云母化過渡帶為蝕變最強烈地段，平面上對應著礦化富集地段.

3 礦區構造成礦系統

3.1 斷裂構造特征

前已述及，區內構造線方向主要為NNW向，為甘孜－理塘洋殼俯沖過程中形成的壓性構造帶，與俯沖碰撞帶方向一致，是區內關鍵的控巖控礦構造［25］.礦區位于普朗向斜東翼，與區域構造線方向一致，斷層、次級褶皺及節理裂隙發育.普朗背斜核部受普朗復式巖體侵入而呈構造穹隆狀，兩翼分布圖姆溝組地層（T3t），圍繞中酸性巖體廣泛發育角巖化蝕變.礦區斷裂構造嚴格控制著斑（玢）巖及礦（化）體的空間分布，其中黑水塘斷裂（F1）呈NW向斜貫礦區，兩盤地層均為圖姆溝組，中部被普朗中酸性斑（玢）巖復式巖體侵位，可見構造角礫巖和構造擠壓透鏡體沿斷裂帶呈斷續狀分布，充填物主要為圍巖碎屑、圍巖角礫（圖2）.F4、F5為區域全干力達斷裂的次級斷層，發育多組同向微斷層，沿斷面發育斷層泥和金屬硫化物.紅山斷裂（F2）、F3斷層為首采區NWW向斷裂組，為碳酸鹽物質、圍巖碎屑及少量斷層泥充填.由表1可知，礦區內斷裂構造具多期活動特征，各斷層在三維空間內相互切錯呈不連續狀、不規則狀（圖3）.

圖3 普朗銅礦區斷層三維地質模型Fig.3 3D geological model of faults in Pulang copper orefield

3.2 節理裂隙特征

受巖體多次侵位及斷裂構造持續活動的影響，巖體內及斷裂旁側節理裂隙發育，多見2～5 mm寬裂隙呈相互交錯、穿插網脈狀產出，沿普朗斑巖體與圍巖中節理面常見黃銅礦、黃鐵礦、輝鉬礦等.由圖4看出，礦區內主要發育250～348°、348～70°、115～175°和200～240°四組優勢節理組，以傾向322～338°節理最發育.裂隙頻率多集中于10條/m，局部礦（化）體內可達50條/m，自巖體中心向外逐漸減少，在平面上呈“Y”字型展布（圖4）.礦區內裂隙成因復雜，發育斷裂構造派生的剪切裂隙及與穹隆構造相伴而生的“X”共軛剪裂隙.斑巖體內的原生冷縮裂隙、次生裂隙兼具張節理、剪節理特征，屬于巖漿活動、成巖作用關系密切的復合型節理，為含礦熱液提供了良好的運移通道和存儲空間.

表1 普朗銅礦區主要斷層性質統計表Table 1 Properties of major faults in Pulang copper orefield

圖4 普朗銅礦構造形成機制Fig.4 Formation mechanism of structure in Pulang copper deposit

3.3 礦區構造微觀特征

普朗銅礦床中不同構造組合形式（圖4）如下：Ⅰ級構造，為礦區斷裂構造，即弧平行斷裂黑水塘斷裂及轉換斷層全干力達斷裂；Ⅱ級構造，包括走向為NWW的左行剪切斷層（部分右行，以逆斷層為主，部分為正斷層）（Ⅱ1）、以NWW向為主的張性節理（Ⅱ2-1）及其近S－N向的張性脈變種（Ⅱ2-2），以及由于應力狀態不同而形成的張性節理（Ⅱ2-x）；Ⅲ級構造，應力持續作用下形成的連接構造、張性節理、撓曲、羽裂（Ⅲ1）.巖體在侵位過程中，后期巖漿活動對早期巖體的頂蝕作用及巖體本身的冷凝收縮及后期部分地下水、變質水加入的水力致裂及微裂隙網絡是相互聯系的，它們共同組成了普朗銅礦床的斷裂－節理脈系統.

礦區內節理構造多發育于石英閃長玢巖、礦化石英二長斑巖中，可見同一巖體內發育多組裂隙（裂隙）（圖5），長軸方位多為NE、NEE向，與里德爾剪切模型中張性構造發育的有利部位相符.而近E－W向、NWW向（280～290°）為節理優選方向，表明普朗銅礦床中弧平行斷裂的次級張性構造，將其劃定為II2－1（圖6）.

研究中觀察到，部分張性斷層、節理裂隙的長軸方向并非為里德爾剪切模型中張性構造有利部位，而是趨于順時針45°夾角.隨著同生于消減平行斷層構造剪切作用的增強，先前賦存的脈體在逐步旋轉過程中逐漸增厚，壓性的形成機制亦隨之轉換為張性機制為主的新張性環境，促使張性裂隙兩端加長而成拉長的“S”狀，該作用機制下擴充形成的II2容礦空間更利于礦質沉淀富集.此外，由于普朗復式巖體遭受了多期次的構造作用，早期巖體及巖體對容礦斑巖體的各方向力形成了巖體受力的各向異性，局部地段的張應力轉換為壓應力，以致張性脈體的不統一性（II2－x），尤以雁列脈體的轉變最為顯著.總體上，礦區在應力持續作用下形成的構造系統為早期巖體的頂蝕作用及巖體本身的冷凝收縮的微裂隙提供沉淀場所，致使普朗銅礦垂向上呈“穹隆”狀，礦化富集部位則呈“多葫蘆”狀.此外，由于還原性流體中Cu元素溶解度較之氧化性流體中低，而Au元素不受氧化還原條件影響，導致普朗銅礦Cu品位偏低而伴生大量Au、Mo礦化.

3.4 礦區構造裂隙－脈分布規律

構造裂隙－脈是礦體產出位置差異的決定要素［26-27］.本次研究對礦區10～14線共9個鉆孔中構造裂隙－脈數量進行統計分析，發現成礦主階段裂隙－脈在礦（化）體中非常發育，主要集中分布于石英二長斑巖體中，礦體膨大區域顯示不同的集中發育中心，裂隙－脈所占比例自巖體中心往外逐漸降低.此外，各鉆孔自淺部至深部裂隙－脈發育程度、礦化強度呈逐漸增強的演化趨勢.圖7可看出：1）淺部的成礦早階段裂隙－脈分布部分張性裂隙，幾乎不含礦；2）成礦主階段裂隙－脈產出形式豐富，可見充填石英黃鐵礦張性裂隙切穿早期無礦化石英脈，亦或細小黃鐵黃銅礦脈切錯斜長石斑晶，表明成礦主階段裂隙－脈是早階段形成的石英脈受后期區域剪切作用而再次張開、錯開的裂隙構造；3）成礦晚階段裂隙－脈則多分布于礦體邊部，多切斷成礦主階段石英黃銅礦裂隙而充填綠泥石，礦化微弱.由此可看出，礦區成礦主階段的裂隙－脈主要集中于礦體中上部，成礦受巖漿自身收縮冷凝外，區域剪切作用亦貫穿整個成礦過程，為礦化富集、沉淀提供有利條件.

圖5 普朗銅礦復式斑巖體節理（裂隙）顯微特征Fig.5 Microphotographs of joints/fissures in the composite porphyry bodies of Pulang copper orefield

4 構造控礦特征

4.1 斷裂控礦特征

前已述及，區域大斷裂的持續活動控制著巖漿巖的侵入就位，構造裂隙的發育程度直接影響著礦床的規模.從區域上看，構造＋褶皺組合為深部巖漿向地殼淺部升移、定位提供空間.普朗銅礦總體產出在NWW向黑水塘斷裂與NEE向構造的交匯部位，多組斷裂構造相交構成的復雜裂隙系統為后期巖漿活動及成礦熱液的循環創造了良好條件.石英閃長玢巖、石英二長斑巖沿NWW向斷裂呈條帶狀侵入就位（圖8a），晚期的花崗閃長斑巖則沿NE向的全力干達斷裂侵入（圖8b），礦質沿同向次級斷裂和裂隙系統形成大脈狀銅礦體.

巖體侵入后，NEE、NWW向兩組控礦斷裂仍處于活動期，不同程度控制著蝕變、礦化強度.后期侵位的石英二長斑巖呈“蝌蚪”狀沿黑水塘斷裂展布.鉀化、硅化為主的圍巖蝕變呈帶狀與斷裂平行展布，在巖體中心形成鉀化硅化帶（KSi）、絹英巖化帶（Sise）和青磐巖化帶（ChEp）（圖2）.含礦熱液沿斷裂上部和兩側運移過程中，斷層上盤活動強度較下盤更強，這主要是斷裂上盤對流循環天水的匯入所致，以全干力達斷裂（F4）的大脈狀銅礦體和強烈蝕變最為顯著.此外，本次研究對斷裂構造與礦（化）體的分布距離進行了統計，結論是53%的礦床受控于斷裂構造4.2 km范圍內，進一步表明斷裂構造對普朗銅礦分布有明顯控制作用，即NW向斷裂控制巖體分布，次級NEE、NE向斷層和NWW向斷裂構造交匯復合部位為成礦提供場所，并在空間上表現主8～10 km的等距性.

4.2 褶皺構造控礦特征

圖6 普朗銅礦區3720中段容礦裂隙統計特征Fig.6 Statistical characteristics for ore-hosting fissures in No.3720 level of Pulang copper orefield

受區域印支期殼－幔型中酸性巖漿活動和斑（玢）巖體的控制，區內礦床分布亦表現出一定的規律性：沿背斜（背形）構造軸部多形成斑巖型銅礦，向斜構造核部多發育以夕卡巖化為主的銅多金屬礦床，遠離巖體的圍巖中形成熱液型富Ag、Au的Pb－Zn（Cu）礦床或Au（Ag）礦床.礦區總體產出于普朗向斜東翼的普朗背形構造中.由此可見，普朗銅礦是區內構造、巖漿、圍巖、流體諸多因素耦合的斑巖型銅礦床.當巖漿多侵位至淺部圖姆溝組的火山巖及火山沉積巖層中，成礦流體于有利背斜軸部形成斑巖型銅礦床；當侵位深度較大時，曲嘎寺組中的大量碳酸鹽巖為夕卡巖型銅多金屬礦床的形成提供條件，向斜構造軸部則為主要的賦礦空間.總體上，褶皺嚴格控制著成礦巖體的產出.

圖7 普朗銅礦不同階段裂隙－脈垂向分布（ZK1003）Fig.7 Vertical distribution of fissure-vein of Pulang copper deposit in different stages

4.3 節理裂隙控礦特征

前已述及，普朗礦床是俯沖造山作用的代表產物，成礦與巖漿熱液活動關系密切，構造裂隙的發育直接影響著礦化富集程度［28-29］.從區域上看，復背斜構造利于深部巖漿向地殼淺部升移，但受格咱深大斷裂活動的影響，巖漿熱液迅速運移至地表，而深大斷裂旁側的次一級構造裂隙發育為淺成－超淺成巖侵入創造了極為有利的條件，致使巖漿活動集中發育于斷裂東側.受斷裂構造和巖漿多期次持續活動的影響，普朗復式斑（玢）巖內及斷裂旁側節理（裂隙）發育.前人認為延伸較長、深度較大且張開較寬的復合型節理度成礦最有利［21］.據本次研究統計，裂隙平面延伸可達0.2～2 m，節理（裂隙）顯示出明顯的多向性，以NW、NE向節理發育最甚.礦區內張節理為主的復合型節理（裂隙）系統為礦質的運移、擴散及沉淀提供良好的導礦和儲礦空間，裂隙構造的發育程度與銅金屬礦化呈明顯的正相關，各向裂隙互相穿插，裂隙內充填石英－黃鐵礦、絹云母、長英質等礦物.先前形成的微細浸染狀礦石在熱液活動的促使下形成富銅的石英脈型富礦體.礦區東礦段的厚大富脈狀礦體即是近E-W向次級構造裂隙內的產物.

5 結論

通過大量野外調查工作及室內分析整理，系統厘定普朗礦區區域構造演化、礦區構造特征和構造控礦規律，認為：1）區內一級斷裂構造具有重要的導巖、導礦作用，次級斷裂構造是含礦巖漿熱液的運移通道，次級同生、派生斷裂、裂隙帶及更低序次的微構造節理（裂隙）則是容礦和儲礦場所；2）區內NE向主干斷裂、褶皺控制著斑（玢）巖體空間展布，次一級NEE向斷裂與主干斷裂交匯部位為與礦化關系密切的雜巖體分布區，斷裂在區域上呈等間距展布，間距8～10 km.普朗銅礦即是產于多向構造交匯-疊合地段；3）礦床東礦段為典型構造（裂隙）控制所形成的脈狀銅礦體，已在西部首采區揭露大量與礦（化）體展布方向一致的斷層、節理及裂隙構造，并沿該組構造發育脈狀、細脈狀及細脈浸染狀礦化，故東礦段KT5、KT10沿E4線傾向延伸方向是尋找裂隙“大脈狀”富礦體的有利靶區.此外，礦床北礦段76線以北已探獲熱液脈型鉛鋅礦資源40×104t以上，沿成礦石英二長斑巖脈體發育地段探尋裂隙脈狀礦是下步勘查工作的重點.