云南_东川式_铜矿床找矿实践与新进展

　　　　Vol.24,No.4Aug.,2010

MINERALRESOURCESANDGEOLOGY

云南“东川式”铜矿床找矿实践与新进展

郭远生

(云南省有色地质局,云南昆明650051)

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摘　要:东川铜矿是我国著名的大型铜矿田。在现场调查和室内研究的基础上,经成矿预测和工程验证,东川一、四棵树铜矿取得了找矿新突破,表明东川铜矿田仍有进一步的找矿潜力。本文分析其地质特征,探讨成矿作用与矿床成因,指出了找矿远景,对东川铜矿田勘查具有重要意义。关键词:“东川式”铜矿床;地质特征;成矿规律;找矿进展;云南

中图分类号:P618.41　　文献标识码:A　　文章编号:1001-5663(2010)04-0289-05

0　概况

东川铜矿是我国著名的大型铜矿田,矿业发展历史悠久,累计探明铜金属储量达400万吨,成为我国重要的铜矿生产基地之一。东川铜矿田位于康滇地轴中段东缘,属于元古宙昆阳裂谷带中段SN向小江断

裂、普渡河断裂与EW向宝九断裂所挟持的中新元古代冲断地块内,地壳厚度大、地质演化历史复杂、成矿条件有利,历来受到地质矿业界的广泛关注。区内出露地层主要为元古界昆阳群—套浅变质岩系,呈一复式背斜,为矿区的基底褶皱。震旦系呈不整合接触关系覆盖在昆阳群之上。区内岩浆岩主要为多期活动的辉长—辉绿岩。龚琳等(1996年)研究昆阳裂谷发展演化,按成矿系列、含矿岩石的建造类型、赋矿层位、控矿构造、成矿环境、成矿作用方式、矿床时空分布等,将东川矿田的矿床划分为4个类型,即从赋矿层位由下至上分为:¹产于昆阳群中元古界因民组的海相火山-喷流沉积型铜铁矿床(“稀矿山式”铜铁矿床);º产于中元古界落雪组的碳酸盐岩建造中喷流-热卤水沉积型铜矿床(“东川式”铜矿床);»产于中元古界黑山组的黑色页岩-碳酸盐岩建造中沉积改造型铜矿床(“桃园式”铜矿床);¼产于新元古界陡山沱组的陆源沉积建造中的铜矿床(“滥泥坪式”铜矿床)。

“东川式”铜矿床赋存于落雪组面山段泥砂质白

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云岩及猴跳岩段底部藻礁白云岩中。矿体受沉积环境控制,主要在沉积、沉降的洼陷地段和火山活动强烈

地带上覆的潮间带。在氧化至还原环境的过渡带或局部还原带的内沉淀的泥砂质白云岩或藻礁白云岩内,含矿的海水经蒸发成岩沿层富集成矿并形成铜矿物水平和垂直分带。矿体主要为似层状、层状,其次为不规则的脉状等。矿石金属矿物主要为斑铜矿、黄铜矿、黝铜矿、辉铜矿等;脉石矿物主要有白云石、石英等。与矿化关系密切的围岩蚀变主要为硅化、白云石化,绿泥石化等。

尽管东川铜矿田工作程度较高,但限于当时找矿思路、技术、环境交通等因素的影响,以往工作多侧重较单一的矿产或对某一固定层位的找矿;有的仅限于地表浅部找矿,一些磁异常未进行过探索和验证。东川一、四棵树铜矿位于落因背斜的北西延伸地段,过去对一、四棵树铜矿地质找矿工作仅限于地表,对深部找矿未开展。笔者在现场调查和室内研究的基础上,认为该矿原地表揭露的矿体厚度较大,延深稳定,地形有利,交通方便,应首先实施深部工程探索,了解矿体延深情况,指导矿区整体勘查工作。2008年2月,首期在小水井矿段实施PD1380坑道,在771.6～796.95m见到铜矿层,各穿脉矿体厚度为4.18～20.95m,平均为11.99m,w(Cu)平均为0.66%,已控制矿体走向长1080m,取得了找矿突破,表明东川铜矿田仍有进一步的找矿潜力。因此,总结和研究其地质特征和成矿规律对东川铜矿田勘查具有重要意义。

收稿日期:2010-01-30　作者简介:郭远生(1958-),男,四川乐山人,高级工程师,博士,主要从事矿产地质勘查及管理工作。

2891　东川一、四棵树“东川式”铜矿地质特征

东川一、四棵树铜矿有似层状浸染状铜矿及火成岩边缘接触带铜矿两种矿床类型。前者属典型的“东川式”铜矿,由西往东铜矿带长6km,分布有四棵树、小水井、黑树林和桃树坪等4个矿段49个矿体(图1)。

层灰色带中,上段三层中厚层白云岩之青灰色带,如

有含铜石英脉的穿入富集时也可形成零星之小矿体。常见的含矿岩石有粉砂质白云岩、硅质白云岩、藻白云岩和泥质白云岩。

(1)小水井矿段　矿体呈分散、不连续的扁豆状、似层状、透镜状,走向NW—NNW(图2),倾向SW,倾角47°～82°,变化较大。矿体长35～355m,延深大于20～60m,工业矿体厚0.55～8.87m,w(Cu)平均为0.58%～1.33%;低品位矿体厚0.92～4.13m,平均品位0.33%～0.48%。其中以规模较大的0-5号矿体为代表。

(2)黑树林矿段　矿体呈不连续的扁豆状、似层状、透镜状,走向NNW—NNE,倾向SW、SE,倾角30°～80°,变化大。矿体长30～185m,延深大于20～

图1　东川一、四棵树铜矿区地质简图

Fig.1　GeologicalsketchmapofDongchuanyiandSikeshucopperdeposits

Zb-震旦系灯影组含藻白云岩及陡山陀组泥质白云岩　Za-震旦系澄江组岩屑砂岩　Pt2d-元古界大营盘组铁质岩、火山碎屑岩、白云岩　Pt2h-元古界黑山组板岩,含铜　Pt2l-元古界落雪组白云岩,含铜　Pt2y-元古界因民组角砾岩、白云岩、板岩,含铜　Pt2w-元古界望厂组铁质石英岩、石英岩夹千枚岩　Pt2s-元古界洒海沟组千枚岩夹砂岩、白云岩　wK辉绿岩　w-中元古代辉长4-华力西期辉长岩、辉绿岩　1-火山岩　2-断裂　3-地质界线　4-矿点

图2　四棵树铜矿区小水井矿段0号线剖面图

Fig.2　Theprofilemapofprospectingline0ofXiaoshuijingoreblockinSikeshucopperdeposit

Pt2l-元古界落雪组含铜　Pt2y-元古界因民组　Pt2s-元古界洒海沟组　1-黑色炭质板岩夹灰绿、灰黄色粘土质板岩　2-青灰色厚层状至块状白云岩夹硅质条带及团块　3-灰白夹青灰色厚层状白云岩　4-浅灰白至浅黄白中厚层至块状白云岩,岩石硅化较强　5-薄层黄白、紫、灰色泥质白云岩,偶见黄铜矿散点　6-薄层至中厚层紫灰色砂质白云岩夹白云质板岩　7-灰绿到紫黑色绢云母千枚状板岩　8-断层　9-地层界线　10-蚀变界线　11-表内矿　12-表外矿　13-取样沟含铜品位　14-坑道工程及编号　15-矿体厚度/品位　16-设计坑道及编号

1.1　矿体特征

1.1.1　“东川式”铜矿是矿区的主要矿化类型

铜矿化赋存于落雪组上段一层藻白云岩含矿层下部黄白色和中部灰色带中及二层泥质白云岩含矿290105m,工业(原表内)矿体厚0.48～10.35m,平均品位0.51%～0.95%;低品位(原表外)矿体厚0.80～5.30m,w(Cu)平均为0.33%～0.43%。该矿段的矿体总体规模较小,其中以规模相对较大的0-3号矿体为代表。

(3)四棵树矿段　矿体呈分散、不连续的扁豆状、似层状、透镜状,走向NNE-NNW,倾向SE-SW,倾角10°～75°,变化较大,矿体长12～107m,延深大于20m,工业矿体厚1.25～10.06m,w(Cu)平均为0.55%～1.71%;低品位矿体厚1.50～8.75m,平均为0.35%～0.44%。其中以规模较大的0-7号矿体为代表。

1.1.2　火成岩体边缘接触带铜矿

目前已发现火成岩体边缘接触带铜矿体4个,主要分布于岩体的边缘,并随岩体的尖灭而消失,矿体产状形状与接触带的产状形状大体一致,延长和延深都受接触带的控制,并有显著的膨缩现象。在岩体与白云岩的接触处矿化较强,与板岩接触部位矿化微弱。其中0-8号矿体规模较大,由8个工程控制,倾向142°～218°,倾角28°～34°,走向长180m,斜深大于40m,单工程工业矿体厚1.50～20.40m,平均7.55m,w(Cu)为0.60%～1.41%,平均为0.87%。低品位矿体厚1.50～3.90m,w(Cu)平均为0.34%～0.41%。1.2　矿石质量与结构构造

“东川式”铜矿:有硅质白云岩和含藻白云岩型两种矿石,金属硫化物主要有黄铜矿、黄铁矿,其次为斑铜矿,氧化矿物主要有孔雀石、黑铜矿,其次为兰铜矿;脉石矿物主要有石英、方解石,其次为白云石。矿石结构构造有半自形、他形晶粒结构,交代、固溶体分解结构等;构造主要有浸染状、散点状、细脉状、条纹、条带状,次为网状、大斑点、瘤状、被膜状等,也有沿层纹线分布呈细线状的马尾丝状铜矿石,马尾丝状构造是东川式铜矿石的典型构造,它是金属矿物沿层状或柱状叠层石纹理细缝分布的结果。在一般情况下,密集的散点及沿层分布细线结构的矿石品位较稳定。大斑点、瘤状等结构的矿石品位变化较大。根据矿物组合,矿石工业类型分为黄铜矿—斑铜矿—黄铁矿—白云石—石英铜矿石,黄铜矿、斑铜矿—黄铜矿、黄铁矿—白云石—石英铜矿石,黄铁矿—黄铁矿、黄铜矿—白云石—石英铜矿石三类。

火成岩体边缘接触带铜矿:金属硫化物主要有黄铜矿,其次为铜兰、斑铜矿、黄铁矿,氧化矿物主要有孔雀石、黑铜矿,其次为磁铁矿、兰铜矿、硅孔雀石。脉石矿物主要有石英、方解石,次要的为角闪石。矿石结构构造有共生结构、溶蚀交代结构等,构造主要有细脉状、角砾状、块状、大斑点状、散点状,其次为被膜

状。根据矿物组合,主要矿石类型为黄铜矿—斑铜矿

—黄铁矿—方解石—石英—角闪石铜矿石。

2　成矿作用与矿床成因

2.1　裂谷演化与铜矿成矿作用

昆阳裂谷的大地构造背景是在晚太古代康完群(2950Ma)克拉通基底上于早元古代发生张裂,沿边界断裂喷发钠质细碧岩。继之,进一步张裂断陷,沉积了大干15000m的海相砾岩、砂岩、页岩与碳酸盐岩的沉积组合。并沿生长断裂有基性火山岩的多次喷发。在中元古代末期,昆阳裂谷挤压封闭;并伴有酸性岩体的侵位。晚元古代至古生代地壳稳定,沉积了广阔的碳酸盐岩、磷矿、页岩、砂岩、灰岩、石膏等盖层沉积。古生代晚期地壳又上拱,沿深断裂有大面积的偏碱性的玄武岩的喷溢。中生代发生张裂断陷,沉积了巨厚的陆相红层,形成大陆型的攀西裂谷。攀西裂谷于新生代挤压封闭。

川滇裂谷带除具裂谷带的共同特点外,元古代的昆阳裂谷具有初期垂直升降,基底开放的特点,中生代攀西裂谷则具有继承转化特点。川滇裂谷带的铜矿成矿作用与裂谷带的构造、火山活动、沉积环境有密切的关系。昆阳裂谷早期,同生断裂活动,铜质来源于火山,在近基性火山喷发中心形成了沉积喷气型的铁铜共生矿床;晚期在次级断陷盆地形成了火山热水喷流蒸发沉积型铜矿床。后期的构造活动改造可形成脉状富矿,也可使层状铜矿贫化。2.2　矿床成因及成矿规律2.2.1　矿床成因

该矿床的地质研究长期以来已经积累了大量具有重要价值的成果,但多年的研究并未得到统一的认识,目前,对该矿成因仍存在较大分歧,在20世纪对铜矿成因理论的认识上主要经历了这样几个阶段:¹50年代初期,引进苏联的岩浆热液成矿及深大断裂控矿理论。º20世纪60年代初期,我国矿床学家孟宪民教授在介绍同生成矿理论的同时,首先提出东川铜矿可能是沉积成因。之后,地质工作者在找矿实践中也逐渐发现了铜矿石中具有丰富的原生沉积构造,并认识到20世纪50年代所谓“沿皱曲纹理交代成细脉的马尾丝铜矿”是一种沿藻类化石沉淀的沉积构造。»20世纪70年代初期,在大量铜矿物为原生沉积构造的基础上,提出“东川式”铜矿床为沉积成岩、变质改造成因铜矿床。20世纪70年代中期及末期,国内一些地质科研、教学单位的学者、教授,从不同角度对东川铜矿成因进行研究,先后产生了沉积变质说、火山

291沉积变质说、萨勃哈成岩成矿说、红层汲取-藻类控矿成岩成矿-构造富集成矿说。¼20世纪80年代初期,许多国内学者提出了沉积-成岩-改造矿床、火山喷流—沉积等成因模式。20世纪80年代末期,随着二轮找矿工作的深入,逐渐认识到东川矿区早元古代震旦系上统陡山沱组“滥泥坪式”铜矿床,中元古代昆阳群黑山组“桃园式”铜矿床,落雪组“东川式”铜矿床,因民组“稀矿山式”含铜铁矿床。它们在矿床成因上有一定的继承性,与裂谷成矿机制相吻合。½20世纪90年代,人们普遍认为东川铜矿为同生沉积、有机质成因观点(C.Ran,1990);沉积一改造观点(华仁民,1993);喷流—沉积成因观点(龚琳等,1995)。

一棵树和四棵树铜矿的控矿因素主要有:¹矿区内因民组角砾岩层与洒海沟组板岩之间的近EW向的逆冲断裂带与狮子头附近的SN向断裂带是重要的导矿构造,对矿床的富集起着决定性的作用。º落雪组褪色化和硅化等蚀变白云岩是矿化富集不可缺少的主要条件之一,蚀变白云岩是重要的赋矿层位。»NE及NW向两组断层、裂隙带对矿床的生成和富集有较重要的控制作用。¼火成岩浆热液与构造热液叠加作用是火成岩体边缘接触带的铜矿富集成矿主要因素。

综合前人的研究资料,东川矿区昆阳群中因民组地层及晋宁一澄江期碱基性岩中铜等成矿物质丰度较高,是铜矿形成的主要物质来源,成矿流体以深部热液为主,并携带了Cu等成矿物质,混和地层水同时使因民组地层中Cu等成矿物质析出,形成成矿流体。小江深大断裂切入下地壳或上地幔,裂谷挤压封闭的过程至少有两期,早期为晋宁运动,晚期为澄江运动。

4039

汤丹矿1号矿体脉状石英流体包裹体Ar-Ar的等时线年龄(712±33)Ma(邱华宁等,1997)和(778±31)Ma(邱华宁等,1998);落雪稀矿山段落雪组角砾状铜矿的硅质角砾富钾矿物微晶的40Ar-39Ar的等时线年龄(696±57)Ma(邱华宁等,2000),汤丹落雪组铜矿的Pb-Pb等时线年龄(794±73)Ma(邱华宁等,1997),落雪矿老山层状铜矿的石英流体包裹体

3940

Ar-Ar等时线年龄(807±25)Ma,样品粉末Ar-39Ar等时线年龄(78±5)Ma和(776±18)Ma(邱华宁等,2002)。可见,晋宁-澄江期应是东川铜矿的主成矿期。晋宁-澄江期的构造活动及其派生出的断裂和辉长辉绿岩的侵入为“东川式”铜矿的形成提供了有利的物源、热源和通道,混合成矿流体作用浸取地层中Cu等成矿物质,对早期初始矿化进行叠加改造,在有利的地质构造部位富集形成层、脉兼有的工业铜矿体。但不排除同期热卤水喷流沉积作用的参29240

与,也不排除晚期构造热液及局部深源的基性岩浆热液的叠生富集作用。因此,该矿的成因类型归为受变质的沉积-改造层控型铜矿床;火成岩体边缘接触带铜矿属接触交代-热液型铜矿床。2.2.2　成矿规律

(1)“东川式”铜矿赋存于昆阳群下亚群的落雪组中,落雪组是浅水碳酸盐湖坪和台地沉积的产物。火成岩体边缘接触带铜矿赋存于岩体接触带内的破碎角砾岩、白云岩、页岩、板岩中,矿体产状、形态受接触带控制。昆阳群落雪组含藻白云岩、硅质白云岩,尤其是中下部层位,藻礁、叠层丘等发育地段。

(2)“东川式”铜矿有利的容矿岩石组合为硅质白云岩、藻白云岩、泥质白云岩;构造角砾岩是火成岩体边缘接触带铜矿的容矿岩石组合。肉红色白云岩与淡白色白云岩的过渡层、褪色蚀变带,硅化、绿泥石化带,以及火成岩边缘接触带附近具有钠长石化、绢云母化、绿泥石化等部位是找矿的重要标志。

(3)后期变形出现脉状矿体。一、四棵树铜矿北侧巨大的落因构造带对容矿岩系的破坏及矿体重组富集起着相当重要作用。

(4)矿床主要分为同生成岩和后生改造两大阶段。同生成岩的过程比较复杂,既有陆源沉积又具有热水沉积的矿质来源;区域变质、构造及岩浆热液作用,导致地下热卤水对铜质的迁移与富集,在落雪组含矿层中形成巨大的褪色化、硅化蚀变带,局部形成厚大矿体。

3　找矿远景

矿区成矿条件优越,落雪组含矿层中褪色化、硅化及矿化分布较广,矿体数量较多。矿体倾斜、延深较大且稳定,东川一、四棵树东西长约6000m的矿化带陡倾延伸已超过600m,部分矿体厚度较大。正在实施的PD1500坑道,已控制矿体走向长820m,各穿脉矿体厚度8.5～20.97m,平均厚度13.13m、w(Cu)平均为0.56%。目前,从地表、PD38、PD1500、PD1380三个坑道看,已揭露矿体倾向延深大于580m,平均厚度12.43m,w(Cu)平均为0.62%。坑道内的矿体走向连续性明显好于地表浅部,浅部往深部矿化明显增强,显示了该矿区具有较大的铜资源找矿潜力,实现了东川昆阳群老地层老矿区找铜矿的重大突破,对指导全区系统工程勘查部署起到重要指导作用,为下步在长约6000m,倾斜延深约1200m的范围内开展找矿勘查坚定了信心,推测该区具有中型以上规模的找矿远景。

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TheNewProspectingProgressandPracticeofDongchuan-typeCopperDepositinYunnanProvince

GUOYuan-seng

(YunnanNonferrousMetalsGeologicalBureau,Kunming650051)

Abstract:DongchuancoppermineisoneofthefamouslargescalecopperminesinChina.Basedonfieldinvestigationandlaboratorystudy,bymeansofmetallogenicpredictionandengineeringverification,DongchuanyiandSikeshucopperdepositshavegainedbreakthroughinprospecting.showingDongchuancoppermineconcessiontohavefurtherprospectingperspective.Thisarticleanalyzesthegeologicalcharacteristics,mineralizationprocessanddepositgenesisandpointsoutprospectingperspective,whichhasamajorsignificanceforexplorationinDongchuancoppermine.

KeyWords:Dongchuan-typeCudeposit,geologicalcharacteristics,mineralizationregularity,prospectingprogress

(上接第308页)

Majorprogressinanewroundofcopper(Au)orefindingofFengshancopper(Au)orefieldinthe

southeasternHubeiprovince,China

OUYANGYu-fei,LIUJi-shun,DONGXin,SHUGuang-long,WUZi-cheng

1

1

1,2

3

1

(1.SchoolofGeoscienceandEnvironmentalEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha,Hunan,410083;2.GansuProvincialNonferrousMetalsGeologicalExplorationBureauTeam106,Lanzhou,Gansu,730046;3.ShenyangInstituteofGeologyandMineralResources,ChinaGeologicalSurvey,Shenyang,Liaoning,l10032)

Abstract:Fengshancopper(Au)depositisoneofimportantcopper-goldminingfieldiniron-copper

polymetallicareaofSoutheasternHubeiProvince.Inrecentyears,combiningavarietyofprospectingmethodssuchasscientificexplorationprojectsandminingexplorationofnationalcrisis-fundedprojects,acomprehensivestudyofmetallogenicpredictiondeepsideanditssurroundingregionsofFengshanCopper(Au)deposithasmadesomenewadvances.Anewmetallogenicmodelwassetupandsomefavorableprospectingtargetwithconsiderablecopper-goldindustralorebodyhasbeendisclosedbyverificationengineering.Theaboveresultsshowedthat:thedeepsideanditssurroundingregionsofthelargeandmedium-sizedoldminesarestillthemostpromising,mosteconomicalfororeprospecting.

KeyWords:deepprospecting;newadvance;skarn-porphyrytype;Fengshancopper(Au)orefield;SoutheasternHubeiProvince

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