贵州省威宁县炉山铜矿床地质特征研究

吕绍玉， 张 海,2，孟昌忠，黄太忠，刘德华，王 彪，周丽芳

(1. 贵州地矿局113地质大队，贵州 六盘水 553001；2. 成都理工大学核技术与自动化工程学院，四川 成都 610059)

贵州省威宁县炉山铜矿床地质特征研究

吕绍玉1， 张 海1,2，孟昌忠1，黄太忠1，刘德华1，王 彪1，周丽芳1

(1. 贵州地矿局113地质大队，贵州 六盘水 553001；2. 成都理工大学核技术与自动化工程学院，四川 成都 610059)

炉山铜矿床产于宣威组(P3x)底部的深灰、灰黑色粉砂质泥岩及峨眉山玄武岩第三段(βp3)顶部的火山角砾赤铁矿层内,是近年来贵州省发现的含铜矿层的新层位，矿石类型也是一种新的矿石类型。含矿岩系自上而下，存在钛(Ti)-铜(Cu)-铁(Fe)等元素分带，以上特征符合玄武岩型风化淋滤型铜矿的特征。通过对炉山铜矿床地质特征的研究，系统总结出该类矿床的地质特征，为该区相同类型的铜矿勘查工作提供一定的思路。

铜矿床；玄武岩；地质特征；炉山

0 引言

铜矿资源是我国紧缺资源，开展铜矿矿床地质及找矿方向的研究迫在眉睫。对玄武岩型铜矿床的研究早在20世纪40年代已经开展，冯景兰[1]、Fong[2]、彭琪瑞[3]等对滇-黔相邻区峨眉山玄武岩中的自然铜矿化进行了研究；郭文魁等[4]认为峨嵋山玄武岩中的铜矿化具有找矿潜力。朱炳泉等[5,6]发现了层控型自然铜、黑铜矿矿化；张正伟等[7]在峨眉山玄武岩上部发现了黄铜矿化；李厚民等[8]认为，玄武岩型自然铜矿床的成矿物质来源于上地壳，成矿与盆地流体的对流循环及从玄武岩中淬取成矿物质有关,矿床为后生成因。朱炳泉等[9]研究发现,该类矿床存在两期成矿作用。

通过对炉山铜矿床的地质勘查和研究工作，发现炉山铜矿产于宣威组(P3x)底部的深灰、灰黑色粉砂质泥岩及峨眉山玄武岩第三段(βP3)顶部的火山角砾赤铁矿层内，铜矿品位虽然较低，但层位相对较稳定，是近年来在贵州省发现的含铜新层位，矿石类型也是一种新的矿石类型。通过对炉山铜矿床地质特征的研究，系统总结出该类矿床的地质特征，旨在为该区相同类型的铜矿勘查工作提供一定的找矿思路。

1 区域地质

在大地构造位置上，研究区位于特提斯-喜马拉雅与滨太平洋两大全球巨型构造域结合部位，属扬子地台西南缘之Ⅲ级大地构造单元昭通-威宁陷褶带[10]。研究区地质构造复杂、沉积建造多样、大陆流溢拉斑玄武岩浆活动强烈而短暂，具地幔热柱活动的特点。

区域地层发育较齐全，从寒武系至第四系均有出露。自古生代至晚三叠世中期均以海相碳酸盐岩沉积为主，晚三叠世以后则为陆相碎屑沉积。

区域性构造方面，研究区处于近南北向小江深大断裂、北东向弥勒—师宗深大断裂和北西向紫云—垭都深大断裂所挟持的三角地带。这3条深大断裂具多期活动、构造性质有多次变化的特点，对其周围的沉积过程、岩浆活动、构造演化起着主要控制作用，同时也是地幔物质的通道。

此外，研究区内多分布华力西晚期陆相溢流的峨眉山玄武岩及同源异相的浅成侵入岩——辉绿岩。铜矿主要产出于玄武岩各个喷发间歇面及顶底界中，与铜矿关系密切的构造主要为北东向短轴向斜。

2 矿区地质

威宁县香炉山铜矿区出露地层从下向上依次为二叠系梁山组、栖霞组、茅口组、峨眉山玄武岩组、宣威组和第四系(图1)。

图1 炉山铜矿区地质简图Fig.1 Sketch map of the Lusan area showing the location of the cupper deposit1. 侏罗系泥岩；2. 三叠系白云岩、页岩；3. 上二叠统；4. 二叠纪宣威组；5. 二叠纪峨眉山玄武岩；6. 下二叠统砂岩；7. 石炭系灰岩；8. 泥盆系灰岩；9. 志留系灰岩、页岩；10. 二叠纪辉绿岩；11. 断层

矿区断裂构造属北西向威水断裂带组成部分，以北西向的断层为主；褶皱主要为炉山短轴向斜。

其中，与铜矿有密切关系的地层主要为宣威组、峨眉山玄武岩组，且含矿地层主要分布在炉山短轴向斜轴部。

3 矿床地质

3.1 矿体特征

3.1.1 矿体形态、产状

矿区内铜矿层位于宣威组(P3x)底部与峨眉山玄武岩(βP3)顶部的接触带部位，岩性为泥岩、粉砂质泥岩及玄武质角砾岩、凝灰岩。由于风化剥蚀，现残留在整个工作区的山坡顶部及炉山向斜轴部，通过钻孔及山地工程控制，含矿块段(矿体)共有6个，这些矿体呈断续分布，互不相连，大小不等，厚度为0.30～6.37 m,一般0.60～2.00 m，呈似层状或层状产出。铜矿主要分布于秋木沟Ⅰ矿体和妈鸡块Ⅴ矿体，其余矿体含铜多不连续，仅共生矿产铁较为稳定、连续。

矿体产状基本与玄武岩产状一致，而玄武岩产状与上覆宣威组产状也基本一致，因此，矿体产状与上覆宣威组产状也基本一致，由于含矿层位于炉山向斜轴部及两翼，其产状为：倾向 340°～10°和170°～240°，倾角 4°～15°。

3.1.2 含铜岩系特征

通过普查工作发现区内含铜岩系的形成明显受峨眉山玄武岩喷溢形成的古构造环境的控制。尤其是目前发现较有规模的铜矿体主要分布在古火山口周围、火山高地与火山凹地、短轴向斜的过渡地带。

图2 炉山铜矿区含矿岩系剖面图片Fig.2 Picture of the ore-bearing rock series occurred in the Lushan copper deposit

含矿岩系自上而下依次为宣威组(P3x)、峨眉山玄武岩第三段(βP3)，其中，铜矿产于宣威组底部的深灰、灰黑色粉砂质泥岩及峨眉山玄武岩第三段顶部的火山角砾赤铁矿层内(图2，图3)。所含铜品位虽然较低、但层位相对较稳定，是近年来贵州省发现的含铜矿层新层位；其铁铜矿矿石类型是一种新的矿石类型。含矿岩系自上而下存在钛(Ti)-铜(Cu)-铁(Fe)元素分带。

3.1.3 矿石组构

图4 典型矿石特征Fig.4 Characteristics of the typical ore

3.1.3.1 矿石矿物

炉山铜矿床矿石矿物主要为辉铜矿、自然铜，其次为黝铜矿、赤铁矿、含钛赤铁矿、褐铁矿等(图4)。

图3 炉山铜矿区含矿岩系剖面地质地球化学特征Fig.3 The geological and geochemical characteristics of the ore-bearing rock series occurred in the Lushan copper deposit

3.1.3.2 脉石矿物

脉石矿物主要为火山碎屑及粘土矿物(图4)。火山碎屑为次棱角状、次圆状，圆度中等。碎屑成分较为单一，基本上为玄武质岩屑。粘土矿物则主要呈火山碎屑次生蚀变矿物形式产出。

3.1.3.3 矿石结构构造

矿石结构主要有火山角砾结构、凝灰结构二种，而矿石构造以层状构造、蚀变构造为主。

3.1.3.4 矿石化学

通过对勘查区典型铜矿样光谱半定量全分析(表1)及化学多项分析(表2)，除铜外，还可综合回收伴生元素Ti、Fe等，主要有害杂质硫、磷含量都很低。

表1 炉山铜矿样光谱分析结果表

表2 炉山铜矿样化学分析结果

3.2 矿体围岩

研究区矿层顶板为灰至深灰色泥质粉砂岩、夹石，底板为紫红色凝灰岩，现将其分述如下：

3.2.1 矿层顶板

矿层顶板为宣威组地层(P3x)，灰至深灰色泥质粉砂岩，含大量植物化石或植物化石碎片，在少量炭化植物化石表面见辉铜矿、自然铜及黄铁矿；其含铜品位为0.08%～1.17%。

3.2.2 矿层底板

矿层底板为峨眉山玄武岩第三段(βP3)，紫红色凝灰岩，含大量灰至灰绿色斑点。该段岩石Cu、Fe、Ti、REE、PGE等元素背景值高于玄武质熔岩。

4 矿床形成过程探讨

通过对矿区各地层的地球化学特征研究发现，区内二叠纪峨眉山玄武岩为含矿岩性提供Cu的来源，因此含矿岩系与下伏峨眉山玄武岩有物质方面的继承性。在上述基础上可以推断是二叠纪峨眉山玄武岩的喷发形成了火山高地，之后的风化剥蚀(淋滤)、搬运和沉积作用以及海侵事件的的发生使得火山凹地形成湖泊沼泽环境，此环境中接受了源自峨眉山玄武岩的含铜细碎屑沉积物，形成上二叠统宣威组含铜岩系,构成沉积型铜矿的重要物质基础。

结合王居里[11]等对滇东北峨眉山玄武岩区的沉积型铜矿床的研究成果，笔者认为，炉山铜矿床的形成过程可能为：

(1)早二叠世晚期和晚二叠世早期，由于峨眉山地幔热柱的强烈活动，致使紫云—南丹裂陷带和师宗—弥勒裂陷带的强烈横向拉张和垂向深陷，在贵州西部发生了基性岩浆的喷溢活动，形成一套玄武岩的堆积及其次火山岩—辉绿岩脉、岩枝等小侵入体。

(2)火山间歇期间、晚三叠世早期沉积间断期，大气中的火山喷发富CO2、SO2、F等强酸性气体被雨水转移到地表水之后就变为酸性雨水，酸雨使得火山高地中峨眉山玄武岩中Cu元素活化并迁移搬运至火山低洼处，被淤泥和浅部含粉砂泥质沉积物吸附，并形成含Cu沉积物。

(3)成岩过程中，含铜沉积物经过压实、固结，同生沉积流体发生渗流循环，使原始沉积层中的铜元素进一步向渗透性相对较好的粉砂质泥岩和富含有机质、有利于吸附铜元素的泥质岩石中聚集，初步富集。在此基础上，在距古火山机构相对较近的地带，可能由于受火山余热(热泉)的影响，促进流体的混合、再循环，在相对富铜而贫硫的环境中，一方面促使粉砂质泥岩中的成矿元素以富铜贫硫的矿石矿物辉铜矿与斑铜矿(或斑铜矿与铜蓝)的交生体的形式形成结核，沿一定层位或节理构造集中分布，构成工业富矿体；另一方面加速泥质沉积物中的有机质的腐烂、分解，形成二氧化碳、硫化氢等，含矿热液中的铜元素被还原，以辉铜矿、黄铜矿、自然铜的形式呈分散状形成于富含有机质的泥岩中，局部形成工业矿体。

5 结论及建议

(1)炉山铜矿床产于宣威组(P3x)底部的深灰、灰黑色粉砂质泥岩及峨眉山玄武岩第三段(βp3)顶部的火山角砾赤铁矿层内,是近年来贵州省发现的含铜矿层新层位，矿石类型是一种新的矿石类型。

(2)含铜峨眉山玄武岩在表生作用下，Cu元素迁移至火山低洼处沉积并富集成岩；成岩过程中，含铜沉积物经过压实、固结，同生沉积流体发生渗流循环，使原始沉积层中的铜元素进一步向渗透性相对较好的粉砂质泥岩和富含有机质、有利于吸附铜元素的泥质岩石中富集并形成矿床。此外，含矿岩系自上而下，还存在钛(Ti)-铜(Cu)-铁(Fe)元素分带特征。综合上述可以推断，炉山铜矿床具有玄武岩型风化淋滤型铜矿的特征。

(3)黔西北地区广泛分布二叠纪峨眉山玄武岩，该区玄武岩风化淋滤型铜矿具有良好的找矿潜力，建议进一步加强该区矿产勘查工作。

[1] 冯景兰.西康东南之铜矿[J].地质论评,1940,5(1/2):149.

[2] Fong K L. Field evidences of supergene enrichment of the copper deposits of Szechuan, Sikang and Yunnan [J].Bulletin of the Geological Society of China,1947,27:347-358.

[3] 彭琪瑞.中国西南之二叠纪基性岩流及其与铜矿之关系[J].地质论评,1940,5(1/2):149.

[4] 郭文魁,常印佛,黄崇柯.我国主要类型铜矿成矿和分布的某些问题[J].地质学报,1978, 52(3): 169-181.

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[6] 朱炳泉,常向阳,胡耀国，等.滇-黔边界鲁甸沿河铜矿床的发现与峨眉山大火山岩省找矿新思路[J].地球科学进展,2002,17(6):912-917.

[7] 张正伟,朱炳泉,常向阳，等.黔西上二叠统玄武岩组上部发现黄铜矿化[J].矿物学报,2003,23(2):102.

[8] 李厚民,毛景文,张长青，等.滇黔交界地区玄武岩铜矿同位素地球化学特征[J].矿床地质,2004,23(2):232-240.

[9] 朱炳泉,戴橦谟,胡耀国，等.滇东北峨眉山玄武岩中两阶段自然铜矿化的40Ar/39Ar与U-Th-Pb年龄证据[J].地球化学,2005, 34(3): 235-247.

[10] 陈毓川,叶天竺,张洪涛，等.中国主要成矿区带矿产资源远景评价[M].北京:地质出版社，1999：1-96.

[11] 王居里,郭健,刘忠奎，等.滇东北峨眉山玄武岩区的沉积型铜矿床[J].矿床地质,2006, 25(6):663-670.

Geological Characteristics of the Lushan Copper Deposit,Weining County, Guizhou Province

LÜ Shao-yu1, ZHANG Hai1,2, MENG Chang-zhong1, HUANG Tai-zhong1LIU De-hua1, WANG Biao1, ZHOU Li-fang1

(1.The113thGeologicalTeam,BureauofGeologyandMineralExplorationandDevelopmentofGuizhouProvince,Liupanshui,Guizhou550001,China; 2.CollegeofNuclearTechnologyandAutomationEngineering,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu,Sichuan610059，China)

The Lushan copper deposit occurred in the dark gray or black silty mudstone at the bottom of the Xuanwei Formation (P3x), and the volcano breccia hematite bed at the top of the third section of Emeishan basalt (βP3). These ore-host strata with a new ore type were recognized as new copper mineralized horizons in Guizhou Province. The element zoning sequence in the ore-bearing rock from top to bottom is Ti-Cu-Fe, which is in accordance with the characteristics of the weathering and leaching copper deposit from basalt. The geological characteristics of the Lushan copper deposit was summarized by a detailed study, which provided some new ideas for the exploration of the same type copper deposit.

copper deposit; basalt; geological characteristic; Lushan

2014-10-20;改回日期：2015-01-28。

中国地质调查“贵州乌蒙山区优势矿产综合调查评价(编号:12120113052700)”项目资助。

吕绍玉(1969—)，男，学士，工程师，主要从事地质找矿及科研工作。Email: 913697552@qq.com。

张海(1984—)，男，博士，高级工程师，主要从事地质地球化学找矿及科研工作。Email：zhanghai01504130@163.com。

P618.41

A

2095-8706(2015)03-0049-05