云南省大關縣天星堡漂壩銅礦礦體地質特征及成因淺析

[摘要]云南省大關縣天星堡漂壩銅礦共發現七層礦體，均賦存在三疊系下統砂巖層中，離下覆巖層二疊系樂平組含煤建造較近的三疊系第一段砂巖層為主要含銅層位。銅礦體的成因推測為上升的地下水或熱鹵水萃取了下部樂平組玄武巖中的銅質，此時形成含銅溶液沿著砂巖孔隙或區域斷裂不斷地上升，與樂平組含煤建造中形成的H2S反應形成銅礦體。形成的銅礦體下層以硫化礦為主，主要礦物輝銅礦；隨著上升的含銅溶液濃度不斷下降以及H2S氣體的減少等，形成的銅礦體以氧化礦為主，其主要礦物為孔雀石。通過野外地質調查及采樣分析結果，推測該礦區內銅礦體的成礦時間為早三疊世之后，具明顯的砂巖型銅礦特征。

[關鍵詞]礦體特征；礦床成因；三疊系下統；云南大關

礦區位于滇東北鉛鋅成礦區范圍，地質條件優越，具有良好的成礦地質背景。區域礦產資源豐富，銅、鐵、鉛鋅、煤、磷礦等為優勢礦產，該區域具有良好的找礦前景。

1.區域地質背景

滇東北大地構造位于“揚子準地臺”西部，地處四川西南部“川滇南北向構造帶”與“新華夏系沉降帶”的交接地帶（圖1）。其基底為前震旦系，地臺形成于約900Ma的晉寧運動。之后沉積了從震旦系、古生界、中生界、新生界的達萬余米的巨厚蓋層。由于多期的構造運動，基底斷裂復活，蓋層斷裂繼承基底斷裂的活動性，最終形成了一系列SN向、NE向、NW向及EW向的斷裂與褶皺構造。構成滇東北地區區域構造的基本格局，主要表現為：地殼的震蕩運動，一方面導致各時期海水時有進退；另一方面與沉積作用相伴的“同生斷裂”活動，造就了一些臺盆或海溝，既有利于金屬元素的遷移富集，也有利于深部熱液的活動。

2.礦床地質條件

大關縣天星堡漂壩銅礦位于云南省東北部，屬昭通市大關縣木桿鄉元亨村委會和碉上村委會所轄，位于大關縣城0°方向，直線距離約45km。

2.1地層

礦區地層出露簡單，主要出露為第四系、三疊系下統和二疊系上統地層。從老到新簡述如下：

（1）二疊系上統（P2）

①峨眉山玄武巖組（P2β）

為晚二疊世早期產物。巖性主要為暗綠色-灰黑色致密塊狀、斑狀、杏仁狀及氣孔狀玄武巖，局部夾凝灰巖及砂、頁巖。厚度大于135.7m。分布于礦區北西部。

②樂平組（P2l）

為一套鐵鋁粘土質巖—含煤碎屑巖建造的海陸交互相沉積。

上部主要為灰黑色炭質泥巖及巖屑砂巖夾無煙煤層；

中部為紫紅色、黃綠色薄-中厚層狀粉砂巖夾鐵質泥巖，多具球形風化，局部鐵品位可達工業品位以上；

底部為灰-灰綠色砂巖、粘土巖夾鋁土巖，底部有暗紫紅色礫巖。

厚度156.1m。與下伏峨眉山玄武巖組地層呈不整合接觸。在礦區北西部及東部均有所分布。

（2）三疊系下統（T1）

包括飛仙關組和銅街子組。為一套淺海相-濱海相-三角洲相的碎屑—碳酸鹽巖沉積。厚度大于320米。

頂部為紫紅色泥質粉砂巖與紫紅色頁巖、砂質頁巖互層。

上部為紫紅色、灰紫色細粒巖屑砂巖為主，夾紫紅色粉砂巖及砂質泥巖，具有交錯層理和波痕，局部夾含銅砂巖。

下部為紫紅色、瓦灰色細-粉砂巖、泥巖及灰白色灰巖、泥灰巖，近底部夾有呈扁豆狀的0.1～0.3m厚的含銅粉砂巖（銅礦物主要有輝銅礦和孔雀石，呈星點狀分布）。

與下伏地層呈整合接觸關系。

經野外詳細地質調查，對該礦區三疊系下統（T1）地層依據其出露巖石的顏色、巖性、構造及含礦情況等進行綜合考量，將本研究區三疊系下統（T1）地層劃分為四段，從下至上依次為：

①三疊系下統第一段（T11）

出露巖性為灰綠色砂巖夾泥巖，頂部夾紫紅色泥巖、泥質粉砂巖細紋，該層同為該區主要含銅層位。厚51.7米，與下覆地層二疊系樂平組呈假整合接觸。在礦區北西、中、西部呈窄條帶狀出露。

②三疊系下統第二段（T21）

巖性以暗紫紅色細～粉砂巖為主，局部夾薄～中層狀泥巖、粉砂質泥巖。局部具有交錯層理和波痕，大部分砂巖、泥巖中可見大量方解石、石英礫石碎屑。該地層中含有多層銅礦化體，但不具有工業意義。總厚241.6m，與下覆三疊系第一段呈整合接觸。廣泛分布于礦區，為礦區主要地層，約占礦區面積的65%。

③三疊系下統第三段（T31）

出露巖性為雜色（灰紫、灰綠、灰黃、紫紅、灰色）泥巖、泥質粉砂巖、細砂巖呈薄～中層狀互層產出，頂部夾薄層狀灰巖，局部具綠泥石化。該層底部含有一厚約0.4m的透鏡狀銅礦化體。該層厚64.8m，與下覆三疊系第二段呈整合接觸。該巖性段主要分布在礦區南部，在礦區北部有小部分出露。

④三疊系下統第四段（T41）

出露巖性為灰—灰紫色中厚層狀灰巖、泥灰巖夾薄—中層狀暗紫色泥巖，局部夾中厚層狀細—粉砂巖；部分灰巖表層具有綠泥石化。該層厚大于61.2m，與下覆地層三疊系下統第三段呈整合接觸。該巖性段多被風化剝蝕，僅在礦區南部有少部分殘留出露。

（3）第四系（Q）

由紫紅色、淺黃色殘坡積粉砂質粘土、礫石組成；厚0～7m。在礦區小面積零散分布。

2.2構造

2.2.1褶皺

礦區構造主要為一向斜構造，即木桿向斜。礦區位于該向斜的中南部。

木桿向斜，走向近南北向，延伸12km，南北兩端揚起消失。該向斜完整對稱、平緩開闊，兩翼地層傾角較緩，一般在10°～25°間。組成向斜的最新地層為三疊系地層，最老為下二疊統地層。

2.2.2斷層

礦區明顯發育的斷層有兩條（F1、F2），兩條斷層均為破礦斷層。其中：F1為縱斷層，發育于礦區東部，走向NE，傾向NW，為一逆沖斷層。F2斷層走向近EW，性質不明，其橫向截斷礦體及F1斷層。

2.3巖漿巖

礦區巖漿巖以晚二疊世早期基性火山巖系玄武質熔巖為主，分布于木桿向斜的兩翼。厚度變化較大，一般大于135.7m。其巖性主要為致密塊狀玄武巖、杏仁狀玄武巖、斑狀玄武巖，局部夾砂泥巖。

3.礦體地質特征及形態

大關縣天星堡-漂壩礦區銅礦賦存于下三疊系下統灰色、灰綠色細（粉）砂巖，含銅砂巖有明顯的褪色現象。整個含礦層規模巨大，通過野外現場勘查和勘查工程揭露，查明礦區三個含礦地層（分別為T11、T12、T13）共七個銅礦（化）層，均產出于三疊系下統地層中。礦（化）體與頂底板圍巖產出一致，走向與三疊系地層產狀相同。

3.1礦體特征及形態

3.1.1深部礦體

（1）Ⅰ-1號礦體產出于三疊系下統第一段綠灰色砂巖夾泥巖頂部，礦體地表出露長約850m（分別由TLT01、TLT03、TLT04、TLD01控制），深部僅有鉆孔工程TZK2018控制，控制斜深約200m。礦體最大厚度2m左右，取樣分析結果：Cu品位0.13%～1.39%。礦化體呈面狀順層產出，礦體總體傾向南西，傾角一般在7°～20°，礦化不均勻，礦體向北端礦化變弱。礦體頂板為暗紫紅色砂巖夾泥巖，底板為灰綠色砂巖夾泥巖。礦石礦物以輝銅為主（見圖3），含少量黃銅、孔雀石，脈石礦物為方解石、石英、泥質。

（2）Ⅰ-2號礦體為隱伏礦（化）體，產出于三疊系下統第一段綠灰色砂巖夾泥巖頂部，礦體僅由單工程TZK1217控制。礦體厚1.05m，Cu品位0.42%。礦（化）體呈層狀向南緩傾斜產出，傾角一般在10°左右，礦體西端靠近斷層附近礦化變弱或尖滅。礦體頂板為暗紫紅色砂巖夾泥巖，底板為灰綠色砂巖夾泥巖。礦石礦物以輝銅為主，含少孔雀石，脈石礦物為方解石、石英、泥質。

（3）Ⅰ-3號礦體產出于三疊系下統第一段綠灰色砂巖夾泥巖頂部，礦體地表出露長約450m（分別由DBT01、DBT02、DLD01控制），深部僅有鉆孔工程TZK0059控制，控制斜深約60m。礦體最大厚度2.65m左右，取樣分析結果：Cu品位0.25%～1.38%。礦化體呈面狀順層產出，礦體總體傾向南西，傾角一般在9°～13°，礦化不均勻，礦體向南延伸出礦區外。礦體頂板為暗紫紅色砂巖夾泥巖，底板為灰綠色砂巖夾泥巖。礦石礦物以輝銅為主，含少量孔雀石，脈石礦物為方解石、石英、泥質。

3.1.2淺部礦體

（1）Ⅲ-1號礦體產出于三疊系下統第二段中部灰紫紅色砂巖中，礦體僅由單工程TLT11控制。礦體厚0.37m，Cu品位0.29%。礦（化）體呈層狀向南緩傾斜產出，傾角一般在9°～21°，礦體西端被斷層F1錯斷消失。礦體頂板為暗紫紅色砂巖夾泥巖，底板為灰紫細砂巖夾泥巖。礦石礦物以孔雀石（圖4）為主，脈石礦物為方解石、石英、泥質。

（2）Ⅷ-1號礦體產出于三疊系下統第三段雜色泥巖中，礦體地表出露長約900m（分別由DBT03、DLT01、DLT02控制）。礦化體呈似層狀、透鏡狀產出，礦體局部最大厚度可達0.98m，Cu品位0.57%～0.88%，平均厚度在0.4m以下，礦化極不均勻。礦石特征為：孔雀石呈薄膜狀、鮞狀附著在泥巖孔洞中，總體特征難以達到工業利用要求。該礦（化）體西端礦化較弱，且厚度變薄，局部可見僅有5cm左右。礦體頂板為暗紫紅色粉砂巖夾泥巖，底板為暗紫色泥巖。礦石礦物以含孔洞孔雀石為主，脈石礦物為方解石、泥質。

（3）Ⅷ-2、Ⅷ-3號礦體產出于三疊系下統第三段雜色泥巖中，無工程控制，僅根據地質填圖結果（明顯見孔雀石化，曾有過少量民采痕跡）對礦（化）體作大致連接。礦石特征為：孔雀石呈薄膜狀、鮞狀附著在泥巖孔洞中。品位、厚度極為不均勻，尚不具有經濟價值。

3.2礦石質量

（1）礦石結構、構造

隱晶質-細粒結構，礦石呈塊狀、細脈狀、團塊狀、角礫狀等構造。

（2）礦石礦物及含量

礦石礦物為輝銅礦、少量黃銅礦、孔雀石。脈石礦物主要為方解石、石英等。

（3）礦石的化學成分

本礦床礦石有用成分單一，礦石礦物以孔雀石、輝銅礦為主，黃銅礦次之。礦石尚未作組合分析，但經少量樣品多元素分析可知，除Cu之外尚有伴生元素Ag（2.19～6.59g/t）達到可綜合利用品位。

3.3礦石類型

按礦石氧化程度不同，該礦區銅礦石自然類型地表淺部為混合礦石（以氧化礦為主），深部為硫化礦石。

根據詳查采樣結果進行分析，各礦體情況見表1。

4.礦床成因分析

滇東北地區地處“川滇南北向構造帶”與“新華夏系沉降帶”的海陸交接淺海區域，其區域構造的基本格局主要表現為兩個方面：一方面表現為地殼的震蕩運動，一方面導致各時期海水時有進退；另一方面與沉積作用相伴的“同生斷裂”活動，造就了一些臺盆或海溝；既有利于金屬元素的遷移富集，也有利于深部熱液的活動。同時，王居里（2006）、周翔（2012）等學者在對滇東北上二疊統峨眉山玄武巖組進行研究時，均提到其上部具有較高的銅背景值，有明顯銅礦化及銅礦層存在，為后期的銅元素的遷移富集提供了物質來源。

通過礦區開展的地質詳查工作，同時結合地層特征、含礦規律、礦石類型等資料，有如下推斷：在早三疊世之后的某個時期，由于地殼運動的影響，上升的地下水或熱鹵水通過玄武巖時萃取其中含銅礦物形成含銅溶液，沿著砂巖孔隙或區域斷裂不斷上升，與樂平組中的煤層或炭質層中逸出H2S氣體發生反應，使含銅溶液中的銅質以硫化物的形式沉析出來形成銅礦體。此時形成的銅礦體下層以輝銅礦為主，隨著上升含銅溶液濃度的下降以及H2S氣體的減少，其上部形成的銅礦體以孔雀石為主，礦體的平均品位呈下高上低的變化趨勢。推測該礦區內銅礦體的成礦時間為早三疊世之后。

5.結論

通過地質資料分析、野外地質調查和鉆探、槽、井探工程等，對大關縣天星堡漂壩銅礦的地質勘查工作取得重要進展，對礦體賦存狀態和礦床成因的取得一定的研究成果，具體如下：

（1）通過野外地質勘查，將三疊系下統地層劃分為四段。共有七層銅礦體，分別位于三疊系下統第一段頂部、第二段及第三段底部。三疊系下統第一段頂部為主要含銅層位，其賦存層位表現出砂巖顏色總體為灰綠、灰白色，易與該區其他地層區分。

（2）推測由于地殼下降，地下水或熱鹵水中含銅溶液與樂平組中煤層或炭質層中逸出的H2S氣體發生反應形成銅礦體，礦體品位從下至上不斷降低，分別形成以輝銅礦和孔雀石為主的銅礦體。

（3）大關縣天星堡漂壩銅礦具有典型的砂巖型銅礦特征，推測其成礦時代為早三疊世以后。

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