四川省沐川地區沉積型銅礦地質特征與找礦潛力

鐘強生，張航飛,2，陳東方，文俊，楊敬

四川省沐川地區沉積型銅礦地質特征與找礦潛力

鐘強生1，張航飛1,2，陳東方1，文俊1，楊敬1

（1.四川省地質礦產勘查開發局二零七地質隊，四川 樂山 614000；2.張金元勞模創新工作室，四川 樂山 614000）

揚子地塊西南緣峨眉山大火成巖省玄武巖型銅礦及與其相關的沉積型銅礦已經有很多報道了。根據宣威組露頭剖面、深部鉆孔及采樣測試分析，對四川沐川地區的沉積型銅礦進行了地質特征和找礦潛力的研究。研究成果表明，銅礦層為單層結構，礦層厚度0.45～1.53m，銅礦石品位0.57%～0.76%。銅礦層以混合礦石為主，少量氧化礦石。研究區銅礦屬于潮坪環境的同生沉積礦床，礦石無熱液或沉積改造現象，成礦物質來源于高銅背景值的峨眉山玄武巖。沐川五指山背斜一帶銅礦成礦地質條件良好，找礦潛力較大，有望成為銅多金屬戰略性礦產儲備基地。

銅礦；峨眉山玄武巖；同生沉積；四川

銅是國民經濟建設的基礎原料，主要用于電氣、軍工、機械制造業、輕工業、汽車制造業（邱宏，1999）。長期以來，我國銅金屬供需矛盾突出（唐菊興和王勤，2019）。四川沐川地區位于昭覺-峨邊-長寧（Cu-S-鋁土礦）成礦亞帶西部（張建東等，2015），區內已知礦種主要有煤礦、銅礦、化肥用砂巖礦、石灰巖礦、黏土巖礦等。川滇黔地區與峨眉山玄武巖有關的銅礦主要有三種類型（王富東等，2011），包括峨眉山玄武巖組與茅口組灰巖接觸面上的風化淋濾型銅礦、玄武巖中的熱液型銅礦和峨眉山玄武巖組上覆宣威組中的沉積型銅礦。沐川地區主要有玄武巖型銅礦床和沉積砂巖型銅礦床兩種類型，前者多產出于峨眉山玄武巖組的杏仁狀玄武巖和夾在厚層塊狀玄武巖之間的凝灰巖中，后者產出于宣威組頂部的碎屑巖中（張洪超等，2010）。區內玄武巖型銅礦研究已經有許多報道了（王曉剛等，2010），而賦存晚二疊世宣威組頂部的沉積型銅礦則研究較少。采取野外露頭調查、鉆探工程及采樣測試分析等手段，分析了區內沉積型銅礦地質特征和探討了該類型銅礦的找礦潛力，對后續沐川及周邊地區的銅礦勘查工作具有一定指導意義。

1 區域地質背景

研究區大地構造單元屬揚子準地臺之四川臺坳的川中臺拱西緣五指山背斜（圖1）。出露地層較齊全，除缺失白堊系下統外，上二疊統至上白堊統均發育，主要為碎屑巖和碳酸鹽巖建造（高彩霞，2015）。區內構造主要發育五指山背斜和小型脆性斷裂。五指山背斜為復式寬緩箱狀背斜，核部寬緩，樞紐起伏不平。五指山背斜西翼地層傾向220°～250°，傾角5°～15°，東翼地層傾向50°～80°，傾角30°～65°。巖漿巖主要為晚二疊世峨眉山玄武巖，下伏于上二疊統宣威組底部的黏土巖層。玄武巖石柱狀節理發育，具多個噴發旋回（程文斌等，2019）。每個旋回自下而上大致為火山角礫巖→致密狀或斑狀玄武巖→杏仁狀或氣孔狀玄武巖，局部地區玄武巖中有熱液型銅礦產出。同時，峨眉山玄武巖風化剝蝕產物為區內宣威組賦存的銅礦、鋁土礦和稀有稀散金屬的富集等提供了豐富的物質來源（張航飛等，2021a）。

2 銅礦地質特征

2.1 礦層特征

據野外露頭剖面和鉆探工程揭露，銅礦主要賦存于宣威組頂部的灰綠色薄層狀含粉砂質條帶黏土巖，其次賦存于灰綠色薄層狀泥質粉砂巖，少量賦存于灰綠色中層狀細砂巖。

圖1 沐川地區區域地質簡圖及鉆孔、露頭剖面位置圖（底圖據張航飛等，2021a）

灰綠色含粉砂質條帶黏土巖：礦石主要由黏土礦物、粉砂粒級碎屑、黃鐵礦和輝銅礦、斑銅礦組成，黏土巖中含較多粉砂質條帶及透鏡體，發育砂泥互層層理（圖2b）、透鏡狀層理（圖2c）。銅礦物主要富集于粉砂質條帶中，呈星點狀分布，磨圓度中等（圖2f）。

灰綠色泥質粉砂巖：礦石主要由粉砂粒級碎屑、黏土礦物、黃鐵礦和輝銅礦、黃銅礦組成，巖石中含較多泥質條帶，泥質條帶中見較多炭屑，發育砂泥互層層理、脈狀層理。銅礦物主要富集于粉砂沉積物中。

灰綠色細砂巖：礦石主要由細砂粒級碎屑、黏土礦物、黃鐵礦和輝銅礦、斑銅礦組成，巖石中含較多炭屑，發育平行層理。銅礦物以較小的礫石形態分散富集于細砂沉積物中（圖2e）。

圖2 沐川地區含銅礦主巖和典型礦石類型

銅礦層為單層結構，內部無夾石。銅礦層厚度0.45～1.53m，平均1.03m。銅礦石品位0.57%～0.76%，平均品位約0.69%（圖3）。根據銅礦層特征及頂底板巖性特征，可建立如下2個標志層。

粉砂質黏土巖（B1）：紫紅色為主，夾雜灰綠色粉砂質條帶的薄層狀粉砂質黏土巖。該對比標志層位于飛仙關組（T1）底部，具顯著的紫紅色。

舌形貝動物化石層（B2）：宣威組三段（P33）上部的灰綠色薄層狀（粉砂質）黏土巖、灰綠色薄層狀泥質粉砂巖及灰綠色細砂巖，厚度一般小于2.0m，常發育脈狀層理和透鏡狀層理，見較多舌形貝（）腕足動物化石（圖2d），該對比標志層常為銅礦層。礦層底板巖石中常含有大量密集成層的炭化瓣鰓化石，礦層中植物碎屑化石發育段礦化富集更好。

圖3 沐川地區銅礦層柱狀對比圖（鉆孔和剖面位置見圖1）

2.2 礦石特征

混合礦石：銅礦石氧化率10.91%～27.45%，平均約16.73%。具粉砂、粉砂泥質結構，薄-中層狀構造，脈石礦物占95%以上，主要由泥質和粉砂質碎屑組成。主要金屬礦物為輝銅礦、黃銅礦、斑銅礦、銅藍、孔雀石；其它金屬礦褐鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦等；脈石礦物主要為石英、黏土礦物，其次方解石、白云石等。黏土礦物主要為高岒石、水云母，砂質碎屑以綠泥石為主，含量25%～48%，粒度0.02～0.15mm，次為方解石、白云石含量5%～25%，粒度0.1 mm左右，為孔隙膠結與基底膠結，脈石礦物多呈碎屑狀、星散狀稀疏浸染狀分布于泥巖夾層間以及泥巖與方解石相間而成的條帶裂隙中。礦石中輝銅礦與黃鐵礦關系密切，呈細網脈狀充填于黃鐵礦晶粒間隙中。礦石礦物多呈星點狀散布并沿砂質條帶方向密集散布（圖2e），尤其在有炭質線紋與碎屑附近較富集。砂質條帶寬度一般在0.1～0.4cm時含銅較富集。砂質條帶超過0.5cm時，則含礦不富或很少見到金屬礦物。金屬礦物在空間分布上的順序由下到上依次為黃鐵礦→黃銅礦→斑銅礦→輝銅礦→氧化物（如孔雀石）。

氧化礦石：銅礦石氧化率38.55%～64.71%，平均46.59%。主要見于地表淺部礦層，地表以下約30～80m。礦石中銅礦物主要為孔雀石（圖2a），次為黃銅礦，偶見斑銅礦。孔雀石呈粒狀集合體，普遍＜1 mm，呈綠色薄膜狀覆蓋于礦石裂隙表面，裂隙較大處尚可見孔雀石呈翠綠色針狀、針柱狀結晶放射狀集合體。黃銅礦呈它形晶及集合體，粒度0.01～0.23mm，多呈粒狀、不規則粒狀，呈星散狀～稀疏浸染狀不均勻分布。礦體的氧化程度取決于地形與地質條件，五指山背斜西翼的巖層完整、地層傾角緩，礦層上覆蓋層厚，其氧化深度較淺；而五指山背斜東翼的巖層傾角大，其氧化深度較大。

3 礦床成因與找礦標志

3.1 礦床成因

區域上，川滇黔地區宣威組頂部地層中均有銅礦化或銅礦產出（王富東等，2011；王居里等，2006），可見銅礦賦存層位穩定。銅礦層呈似層狀或透鏡狀產出，礦層與頂底板巖層均為整合接觸關系，界面清晰。前人諸多研究成果表明（王富東等，2011；王居里等，2006；王曉剛等，2010），晚二疊世宣武組頂部沉積型銅礦的物質來源于峨眉山玄武巖組，具有高銅背景值的玄武巖或玄武質凝灰巖遭受風化淋漓作用后，銅質遷移到水體中，與水體中的含鐵非晶質礦物、黏土礦物或碎屑以絮凝狀形式懸浮并搬運，在有利的沉積環境下與沉積物同生沉積（王富東等，2011）。研究區為揚子準地臺康滇地軸東緣拗陷帶，晚二疊世長興階晚期由陸相演變為海陸交互相沉積，由湖泊或沼澤演變為無氧、半無氧盆地潮坪沉積環境（陳忠恕，吳玉東，2010），促使銅的硫化物沉積，當含銅細粒沉積物停積于沉積界面后，便進入成巖作用過程。快速沉積的粗碎屑物掩蓋含銅細粒沉積物，兩者交互組成一個良好的封閉系統，含銅細粒沉積物處于封閉的還原環境，隨著壓實、膠結等成巖作用形成含銅黏土巖與含銅粉砂巖等。由于海相邊緣沉積環境尚不穩定，無氧、半無氧盆地規模不大，地殼升降頻繁，導致區內銅礦分布不均勻，具有厚度小、品位低等特點。同時，區內含銅礦物簡單，主要為輝銅礦，次為少量斑銅礦，銅礦物呈細粒分散狀均勻分布于砂質條帶或砂巖中，礦石無熱液或沉積改造富集、遷移、貧化現象。根據上述銅礦地質特征及此類礦床區域分布規律，認為研究區銅礦屬于同生沉積礦床，而且在成巖變質過程中析出的銅質后來并未經歷熱液的交代和疊加而進一步富集。

3.2 找礦標志

（1）巖相特征：銅礦層為淺灰色或灰綠色為主的黏土巖、粉砂巖等，屬潮坪沉積環境，發育砂泥互層層理、透鏡狀層理等，見舌形貝腕足化石。而上覆飛仙關組地層為紫紅色河湖氧化相沉積的砂巖、砂質黏土巖等，下伏地層為河湖陸相沉積的灰色或灰黑色含炭質粉砂質黏土巖等，含瓣鰓及植物化石，同時礦層與其頂底板巖石顏色有明顯區別。

（2）銅礦層產于宣威組頂部，距宣威組頂界0.48～9.71m，平均約3.0m，是區內已知賦存工業銅礦巖礦床的唯一層位，具有層位專屬性。

（3）地表氧化帶礦層及附近巖層中含氧化銅礦物孔雀石，是醒目的地表找礦標志。

3.3 找礦潛力

晚二疊世至早三疊世，研究區處于康滇古陸與上揚子陸表海之間的海陸過渡地帶，海水進退頻繁，其沉積相主要為陸相-潮坪相（張航飛等，2021b）。康滇古陸及鄰區的玄武巖長期被剝蝕，大量的陸緣碎屑由地表河流不斷地向東搬運至沉積盆地邊緣，為區內的銅礦提供了豐富的物質來源。沐川縣五指山背斜的銅礦層位、成礦物質來源、成礦期古地理等成礦地質條件與區域上宣威組已知的銅礦或銅礦化點相似，宣威組頂部的含銅碎屑巖廣泛分布。同時在五指山背斜一帶銅礦勘查過程中，在宣威組底部發現了富鈮、稀土多金屬黏土巖層，超常富集多種“三稀”元素，厚度大，分布面積廣，層位穩定，潛在資源豐富，有望在沐川地區五指山一帶尋找銅-鈮-稀土-鈦-鈧-鎵多金屬戰略性礦產生產或儲備基地（張航飛等，2021b）。綜上所述，區內深部有面積較大的含礦巖層，成礦地質條件良好，尋找新的銅多金屬資源礦產地潛力較大。

4 結論

（1）研究區銅礦屬于海陸交互相潮坪沉積環境的機械化學同沉積礦床，硫化礦石主要為輝銅礦，次為斑銅礦，以混合礦石為主，次為氧化礦石，原生礦石少見。

（2）研究區銅礦成礦地質條件良好，賦礦層位穩定，分布面積廣，成礦物質來源于康滇古陸及鄰區玄武巖的風化產物，五指山背斜一帶找礦潛力較大。

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Geological Features and Prospecting Potential of Sedimentary Cu Deposit in the Muchuan Region, Sichuan

ZHONG Qiang-sheng1ZHANG Hang-fei1,2CHEN Dong-fang1WEN Jun1YANG Jing1

（1-The 207th Geological Team, BGEEMRSP, Leshan, Sichuan 614000; 2-Zhang Jinyuan Labor Model Innovation Studio, Leshan, Sichuan 614000）

This paper has a discussion on geological features and prospecting potential of sedimentary Cu deposit in the Muchuan region, Sichuan based on outcrop section of the Upper Permian Xuanwei Formation and core analyses. The study indicates that the sedimentary Cu deposit in the Muchuan region is a single Cu ore bed with a thickness of 0.45-1.53 m and ore grade of 0.57%-0.76%Cu. The Cu ore consists mainly of preliminary and oxidized Cu minerals. The Cu deposit is a syndepositional deposit in the tidal flat environment without hydrothermal alteration and reformation. Ore-forming material was derived from the Emeishan basalt. The Wuzhishan anticline area has good metallogenic geological conditions and great prospecting potential, and is expected to be a reserve base of Cu-polymetallic resources.

Cu deposit; Emeishan basalt; syndepositional; Muchuan region; Sichuan Province

P612

A

1006-0995（2022）01-0056-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.01.011

2021-07-14

四川省自然資源廳2020年省政府性投資地質勘查項目資助（編號：510201202038652/1）

鐘強生（1989— ），男，四川宜賓人，工程師，從事地質調查與礦產勘查工作

楊敬（1995— ），女，四川樂山人，本科，從事綜合地質調查領域的研究