东川落雪铜矿床地质特征及成因研究

卢桂梅 金廷福 胡永亮

摘要：矿床中，铁、铜矿体主要赋存于落雪组碳酸盐岩地层，矿石矿物主要为黄铜矿、赤铁矿，它形-半自形结构，块状、浸染状、角砾状等构造。沿构造和地层薄弱带贯入形成。

关键词：东川；落雪铜矿床；地质特征；矿床成因

东川落雪铜矿床是我国典型的东川式铜矿床之一，建国以来在矿床成因上的研究及勘查工作均不断取得新的进展[1，2，3]，为国家的经济发展作出了重大的贡献。本文根据东川落雪铜矿床地质特征，对矿床铁、铜矿石宏微观研究深入分析，结合区域铁铜成矿背景、矿区地质特征及地球化学，综合分析落雪铜矿床地质特征与成因。

1. 区域地质背景

东川落雪铜矿区，大地构造上隶属于扬子古大陆边缘裂谷——昆阳裂谷带中部，康滇地轴东缘次一级的块状隆起，是由SN向的小江断裂、普渡河断裂、近EW向的宝九断裂、麻塘断裂所围限的一个梯形断陷盆地[4]（图1），地处四川会理群和云南昆阳群的交接部位。区域内出露的地层为由从老至新依次为因民组——落雪组——黑山组为一套中元古宙昆阳群浅变质岩系。区内岩浆活动强烈，高峰期为因民期和晋宁晚期。矿区矿体展布主要受控于SN向的落因背斜及落因断层，矿体主要赋存于落雪组中下部及底部的碳酸盐岩建造中。

2. 矿区地质特征

矿区总体上被夹持在东、西、南、北向四大断裂之间。东部小江断裂，西部普渡河断裂，南部宝九断裂，北部双水井断裂（图2）。因受上述四大断裂的影响，区内次一级褶皱、断裂构造十分发育。为本区含矿热液的迁移、沉淀、进而富集成矿提供了有利的场所。

2.1 地层

矿区内出露的地层为中昆阳群因民组、落雪组、黑山组，地层特征见表1。

2.2 构造

东川地区褶皱、断裂构造十分发育（图2）。与落雪铜矿床关系密切的为落因同生断层及落因背斜构造。落因断裂为研究区含铜热液的迁移提供了通道，而落因背斜则为其沉淀富集成矿提供有利的容矿空间。在地表可见近SN向的落因断裂破碎带纵贯全区，沿该断裂破碎带及四棵树一面山，落因断裂成弧形分布落雪、因民等两个大型铜矿矿点。在后期的构造演化中，赋存于落雪组白云岩中的层控矿体，伴随着褶曲和断裂构造的发生，铜质进一步活化向褶曲的一翼或断裂的一盘含矿围岩聚集（一般多在褶曲的倒转翼和断裂的上盘）[6]。

2.3 岩浆岩

矿区内岩浆活动强烈，其中侵入岩主体以辉长岩和具有粗粒辉绿结构的辉长辉绿岩为主，在因民组，落雪组，黑山组，均有见到，与层状铜矿的产出关系密切。此外还含少量钠长闪长岩、石英钠长斑岩等，主要分布在落因破碎带及其两侧的横断层，纵断裂侵入岩呈岩床或岩脉。经东川地区基性岩体同位素测年数据显示，侵入岩侵位时间多旋回性，高峰期为晋宁晚期。在矿体周边还出露有大量的紫色火山角砾岩，表明矿床成因与火山活动及岩浆侵入有密切联系。火山岩主要为细碧角斑岩系，玄武岩次之，局部地段可见少量粗面岩，火山碎屑岩包括火山角砾岩、凝灰岩、沉凝灰岩。经前人研究表明东川岩体共同的地球化学特征为具高TFe、TiO2，富K2O+Na2O（Na2O>K2O），贫SiO2的特点。SiO2与K2O+Na2O呈正相关关系，且K2O+Na2O介于>3ω%和<5ω%间，属于偏碱玄武岩浆系列[7]。

2.4 围岩蚀变特征

落雪组铜矿赋矿围岩为白云岩，其本身蚀变较弱，围岩蚀变主要有硅化、绿泥石化、绢云母化、碳酸盐化等。经过野外宏观观察发现含矿岩石与不含矿岩石的明显区别在于：铜矿化的岩石颜色一般较浅，且矿物重结晶较明显。而不含矿岩石颜色一般为较深，且矿物重结晶并不明显。

2.5 矿体特征

东川落雪式（亦称龙山式）层状铜矿产于中元古宇东川群落雪组中下部及底部（Pt2dl1），铜矿主要赋存在聚环柱状——波纹状藻席（席状藻礁）硅质白云岩、锥状藻及核球状藻硅质白云岩夹硅质岩中，构成典型的含铜“礁——硅岩组合”。矿体呈层状、似层状顺层产出（图3）；主矿体长390m，延深450m以上，平均厚11m，铜平均品位为1.59%[1]。

2.6 矿石成分及矿石组构

矿区矿石为同生沉积作用、岩浆热液作用及后期热液作用形成。矿石矿物主要包括黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、赤铁矿、黄铁矿，另有少量蓝铜矿、孔雀石和磁铁矿等。脉石矿物主要为白云石、方解石、石英，其次为铁白云石、绿泥石、绢云母等。

矿区主要的矿石构造类型，简述如下：

块状构造：主要由粒状赤铁矿组成，可见黄铜矿呈浸染状分布于其中，构成块状构造。见镜铁矿呈细脉状穿插矿石，孔雀石沿裂隙面发育（图4-A，B，C，D）。

角砾状构造：蓝铜矿石中可见，由围岩角砾、基质及胶结物构成。其中，以蓝铜矿、孔雀石为胶结物，胶结围岩角砾，构成角砾构造（图4-E）。

脉状构造：黄铜矿呈浸染状赋存于石英脉中，构成后期热液作用形的脉状构造类型的矿石（图4-F）。

常见的矿物结构，简述如下：

揉皱结构：块状赤铁矿石的孔洞中常为板状赤铁矿、孔雀石充填，由于板状赤铁矿受应力作用，产生板状赤铁矿晶形的揉皱结构（图5-A）。

它形——半自形结构：块状的赤铁矿石中，主要由它形——半自形的赤铁矿晶体构成（图5-B）。

交代残余结构：早期形成的粒状黄铜矿，被晚期的的赤铁矿沿边缘、裂隙及解理方向交代溶蚀形成黄铜矿的交代残余结构（图5-C，D）。

此外，矿区还可以见变胶状、微粒状细菌菌落及固熔体分离的叶片状、格架状结构[4]

3. 矿床成因

中元古宙落雪早期，东川矿区处于扬子古大陆西缘的滇中被动陆缘裂谷早期裂陷向中期断裂沉降转变的过渡阶段[2]。海底火山活动总体减弱，但在局部，深部的热液活动、海底喷流作用仍然非常发育，受SN向落因断裂、近EW向断裂以及两者派生次级断裂活动，在该区域形成若干个喷流中心，深源的含铜富硅的流体沿断裂、喷流通道向上运移与浅部的含铜热卤水混合，间歇喷流至海底，与微生物碳酸盐岩反应、交代、交替沉积，形成含铜叠层石硅质白云岩，形成落雪式层状铜矿床[1]。笔者通过野外及室内观察，依据已有的研究分析初步认为：该矿床为岩浆演化过程中萃取地壳和区内地层中Cu、S、CO2，并在岩浆房中与Fe不断富集，岩浆演化晚期形成富铜流体与铁质流体（三价铁氧化物），沿构造和地层薄弱带贯入形成。

4. 结论

根据以上研究，可得出主要结论如下：

东川落雪铜矿床大地构造上隶属于扬子古大陆边缘裂谷——昆阳裂谷带中部，矿体赋存于中元古界昆阳群落雪组碳酸盐岩建造中，矿体受落因大断裂控制，矿体形态为层状，似层状，矿石矿物以黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、赤铁矿，黄铁矿为主，另有少量蓝铜矿、孔雀石和磁铁矿等。该矿床为岩浆演化过程中萃取地壳和区内地层中Cu、S、CO2，并在岩浆房中与Fe不断富集，岩浆演化晚期形成富铜流体与铁质流体（三价铁氧化物），沿构造和地层薄弱带贯入形成。

参考文献：

[1] 吴健民，黄永平.东川落雪式铜矿的含铜“礁-硅岩组合”与海底喷流热液成矿[J].矿产地质1995，3（9）：168-173.

[2] 龚琳，何毅特，陈天佑等.云南东川元古宙裂谷型铜矿[M].北京：冶金工业出版社.1996，1-252.

[3] 蒋家申.东川矿区地质找矿研究问题[J].云南地质.1998，17（1）：46-56.

[4] 肖晓牛，张少云，邓辉等.滇中黄草岭铜矿床地质特征及成因研究[J].有色金属.2015.67（1）.

[5] 肖晓牛，张少云，鞠昌荣.云南东川人占石铜矿床地质特征及成因研究[J].地质与勘探2012.48（2）：1-13.

[6] 汪劲草，尹意求.东川几个关键构造问题与铜矿远景评估[J].矿床地质.1996，（1）：34-40.

[7] 薛步高.东川矿区火山岩—侵入岩的改造—成矿作用[J].云南地质.2009.28（4）：P351-366.

[8] 宋国争，窦浩月，刘明，等.云南樱桃树罗塘铜矿床地质特征及找矿标志[J].西部资源，2016，01.