大红山铜矿品位变化特征及其控制因素分析

吕品翰，殷皓涵，李 俊

(昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 650093)

大红山铜矿品位变化特征及其控制因素分析

吕品翰，殷皓涵，李 俊

(昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 650093)

云南省大红山铜铁矿矿产资源储量丰富，地质构造环境复杂。从其发现以来，一直备受各方面关注。通过将大红山Ⅰ号铜矿矿床的不同分段作为主要研究对象，对不同分段的沿脉与穿脉进行系统取样统计，对Cu的品位进行分析和其控制因素进行探究。研究发现品位变化主要受地层、构造、岩性岩相及火山机制等因素的影响。

铜铁矿床；品位变化；控制因素

大红山铜铁矿床自1959年被发现以来，随开采和研究的深入，“大红山式铜矿”和“大红山式铁矿”因此得名，备受全国很多地质工作者的不断关注，已有多所大中专院校、科研院所及多支地质工程队在这里进行过找矿勘探、专题科研等各种地质工作[1]。关于云南大红山铜铁矿床成因类型及矿床类型的归属问题，目前还存在较大的争议，例如海底火山喷发—沉型、海底火山喷发沉积—热液改造型矿床、VHMS矿床、古火山型等等。近年来也有个别学者将大红山铁铜矿床与IOCG矿床相互联系起来，但究竟该归属于哪一类尚未达成共识[2]。本文旨在通过对大红山铜铁矿Ⅰ号铜矿中Cu的品位变化特征进行总结，分析矿体所处的地层、构造、岩浆岩及其围岩蚀变等对品位变化的影响。以期对今后该地区找矿前景的预测有所帮助。

1 区域地质特征

大红山铜铁矿处于衰牢山变质带和红河断裂带的东面，大面积的中生代地层覆盖区组成的一个前寒武系“天窗”。铜铁矿所处的地理位置非常复杂，东部有东西向发育的构造线，北部有南北向发育的构造线，西部和南部是衰牢山变质带和红河断裂，有北向、西北向的构造线[3]。在中生代地层的大面积覆盖下，大红山铜铁矿矿区构造线的种类多为中生代构造线。

按云南省大地构造区分，大红山铜铁矿属于扬子—华南陆快区(V)、上扬子古陆块(V-2)、楚雄陆内盆地(V-2-5)、大姚—新平坳陷盆地(V-2-5-2)[4]。矿区内地层出露种类全，层次多，新生界第四系和第三系，中生界侏罗系和三叠系上统，元古界昆阳群和大红山群，以及太古界衰牢山群[5]。使其在区域有稳定的含矿层和含矿带，这为本次研究提供了良好的基础条件。大红山群出露面积近31.6 km2。有分布较多的火山岩、次火山岩、火山—沉积岩和沉积岩等岩石。其岩石群组结合复杂、种类多样。

2 矿床特征

大红山矿床形成是由火山喷发—沉积变质型(Ⅰ、Ⅱ5-4、Ⅲ号铁铜矿带)、受变质的火山气液交代(充填)型(Ⅱ1矿体)、受变质的火山喷溢熔浆型(Ⅱ5-3矿体)及岩浆期后热液钠化交代型(Ⅴ2、Ⅱ2矿体)等4种成因类型组成，属于古海相火山岩型铁铜矿床和偏碱性中基性岩浆喷发—侵入活动相关的大型铁铜矿床。矿床的规模巨大，铜、铁矿床分别处于大红山群曼岗河组和红山组地层中。矿床分布范围十分广，西始F3断层，东到A49线，北始大水井梁子，南到肥味河F4断层，东西长度约为4 km，南北宽度约为2 km，面积大约8 km2。根据矿床的平面分布特征、产出所在部位、埋藏具体深度、构造边界区域等因素，可划分为5个地段，分别为：浅部铁矿、深部铁矿、曼岗河北岸铁矿、哈姆白祖铁矿和Ⅰ号铁铜矿带等。本次所研究的大红山Ⅰ号铜矿床就产于Ⅰ号铁铜矿带，处于大红山群曼岗河组地层中。

Ⅰ号铁铜矿带铜矿体以I3、I2含铁铜矿体为主，位于矿区铁矿下盘，分布在曼岗河东、西两岸，西岸占金属量的2/3，且以富矿为主。东岸范围内的金属量只占1/3左右。其中大红山铁铜矿区东段曼岗河以东I号铁铜矿带，其铁、铜矿体位于A29～A49勘探线间、50～850 m标高范围，矿带近东西向展布，走向长约2.2 km，倾斜宽约0.879 km，面积1.93 km2。

3 铜品位变化分析与研究

3.1 品位数据的选择与处理

通过对大红山铜铁矿Ⅰ号铜矿地区进行地质资料的收集与整理。选取了400，440 m分段作为主要的研究分析对象，从巷道依次选取不同Cu品位的坐标并编号，400分段所得坐标编号共541个，440分段所得坐标编号共1 408个。将所得坐标加以统计分类整理，从统计的表中，我们可以看出每一条穿脉中Cu品位的不同变化，为了分析品位变化特征，之后将坐标数据导入excel和surfer中，分别得到各穿脉铜品位变化的曲线图和分段等值线图。

3.2 品位变化处理方法

对400，440 m分段的沿脉与穿脉都进行系统取样统计，对Cu含量进行分析。为了完成本次品位变化分析，主要进行以下实验步骤：

1) 把所得整理好的数据，导入surfer软件中，选择适合的比例尺、颜色、线型、字体大小等，把各等值线所代表的品位值标入图中，之后生成品位变化等值线图。

2) 把品位变化等值线图导出或复制粘贴到CorelDRAW中进行勘探线的布置。

3) 在CorelDRAW软件中进行勘探线的布置，根据分段平面图，通过找出B44-B78勘探线的位置，通过坐标对应到品位变化等值线图中，完成勘探线的布置。

4) 根据400、440分段平面图，在品位变化等值线图中绘制出相应的地层界线、断层及岩性。

5) 从CorelDRAW软件中导出图片，最终得到完整的品位变化等值线图利用surfer和coreldawy软件对Cu含量制图得到Cu品位等值线图(图1～2)。

图1 400 m分段品位等值线

图2 440 m分段品位等值线

6) 把统计好的数据整理好，在excel中根据铜品位和样长绘制出各穿脉的铜品位变化曲线。

3.3 品位变化特征

从图1中400 m分段品位等值线图可以看出：有3处明显的品位高值均大于0.8，等值线呈椭圆形分布，主要分布在勘探线B58-B68与勘探B44-B54及勘探线B44右方。品位高值与品位高值之间呈不连续，之间分布着品位相对较低品位值，都出现在Ptdm3地层，对其中进行构造编录发现断层f近东西走向，断层以北，品位较低；断层以南有明显的高品位分布。

从图3中440 m分段品位变化等值线图可以看出有四处品位高值，等值线呈椭圆形主要分布在勘探线B46-B56、B60-B62、B68-B76周围品位逐渐降低。有Ptdm3、Ptdm4地层出现。进行构造编录发现主要的有F断层与勘探线呈5(°)夹角穿过勘探线B60-B62。且断层周围有辉绿辉长岩侵入，在勘探线B68-B66之间也有侵入，其周围都有高Cu品位分布。f断层呈近东西向，贯穿B44-B78勘探线。

从空间上分析，两个分段B44-B78勘探线能相互对应，且都被近东西向断层穿过。断层附近品位相对较高，在440 m分段有辉绿辉长岩侵入。矿体都产于曼岗河组第3段地层中。

3.4 穿脉品位变化图特征

图3是400 m分段中选取的11个穿脉的Cu品位变化。根据品位变化特征，并结合断层、节理等地质条件对穿脉的Cu品位变化进行控因分析。

图3 400分段穿脉Cu品位变化

从图3和400分段实际布置可知：a 44号穿脉为北东方向，铜品位变化总体呈北东和南西两端铜品位相对较高，中间略低趋势分布，在80 m处铜品位在该穿脉中达到最高约为1.50%，该地方有断层穿过；b 46号穿脉也呈北东方向，铜品位变化总体呈北东和南西两端铜品位相对较高，中间略低趋势分布，与44号穿脉品位变化相似，在20，45，73，77 m处铜品位均高于1.0%，22 m处有断层穿过，其中在73 m处，铜品位最高，为1.3%，有近东西向断层穿过；c 48号穿脉呈北东向，铜品位变化总体呈北东高，中部—南西低，在15 m处出现高品位铜矿，品位达3.0%，其间被近东西向断层穿过；d 50穿脉、54穿脉和60穿脉均呈北东方向。铜品位变化总体呈北东低，南西高，3条穿脉都被近东西向断层穿过；e 62号、64号、66号穿脉呈北东向，铜品位总体呈北东—中部较低，南西高，3个穿脉都被近东西向构造断层穿过；f 76号穿脉呈北东向，品位变化总体呈北东较高，南西低，在1～5 m阶段，品位变化较大，有小断层穿过，在15～35 m阶段，品位变化有小幅波动，品位相对于前段有所升高。有近东西向断层穿过；g 78号矿体穿脉也呈北东向，矿体品位在24 m处品位最大达到0.8%，该穿脉被近东西向断层穿过。

图4是440 m分段中选取的11个穿脉的Cu品位变化。根据品位变化特征，并结合断层、节理等地质条件对穿脉的Cu品位变化进行控因分析。

从图4和440分段实际布置可知：a 44号穿脉呈北东向，品位变化总体呈两端相对较高，中间低，在4～13 m阶段、22～28 m阶段及44～70 m阶段3个阶段，品位较高，品位波动较大，其中，前面两个阶段有小断层穿过；b 48号穿脉呈北东向，矿体品位总体呈北东段低，南西高，高品位相对富集的区域里，40 m处品位达到最大为1.0%，其间有近东西向断层穿过；c 50、52穿脉呈北东向，矿体品位总体呈北东低，南西段较高，其中50穿脉在南西段品位较高，且有近东西向的断层穿过，52号穿脉在35～61 m阶段，品位变化较大，品位较高，其中在52 m处品位最高为1.8%，有近东西向断层穿过；d 54、56、62穿脉均呈北东向，矿体品位总体呈前半段相对较低，后半段较高，其中，54穿脉在43～46 m阶段品位剧增，在46 m处附近有近东西向的断层穿过，56号穿脉在43～46 m阶段品位剧增，在46 m处达到最大为1.5%，被近东西向的断层穿过，地层为Ptdm3，62号穿脉在49～55 m阶段品位呈直线型剧增，在53 m处达到最大为0.87%，该穿脉被近东西向北东向两条断层穿过，且有辉绿辉长岩侵入；e 68、70穿脉呈北东向，矿体品位变化趋势相似，主要有两部分品位相对较高，其中68号穿脉，在70 m处品位达到最大为1.25%，该穿脉被近东西向断层穿过，在断层周围有辉绿辉长岩侵入，70号穿脉，在20 m处品位达到最大1.5%，该穿脉被近东西向断层穿过；f 72穿脉呈北东向，矿体品位总体呈前半段相对低，后半段较高。在3～7 m和15～19 m阶段品位变化较大，品位较高；g 76号穿脉呈北东向，矿体品位变化较大，在51～71 m变化最明显，品位相对其它部分较高，平均品位为0.4%，在55 m处达到最大为1.1%，该穿脉被近东西向的断层穿过。

图4 440分段穿脉Cu品位变化

结合大红山Ⅰ号铜矿的地质情况，400分段和440分段甚至整个Ⅰ号铜矿矿床主体都处于曼岗河组上段，即产于火山岩向沉积岩过渡地段。也就是说，主要铜矿形成于大规模的火山活动末期喷流沉积阶段。铜矿体中含铁高、含钠中等，矿石为含铁铜矿石，暗示这些组分与火山作用有关。同时，对比老厂河组与肥味河组的高含钾量，而在曼岗河组中则明显偏低，这说明与矿床形成与沉积有关。Ⅰ号铜矿矿床的主干构造为东西向，规模大、分布广、形成早，表现为一系列东西向褶皱、压性断裂和片理化带：F1、F2断裂控制了火山机构、火山—次火山及其成矿作用，后期其显压性，控制了变质成矿作用；及一些晚期构造主要控制了改造成矿和脉状矿的形成。

大红山Ⅰ号铜矿矿床构造成因的主体是火山机构，位于F1与F2断裂夹持地段，由含矿火山—次火山岩、沉积岩组成。其原岩前一类为基性火山—次火山侵入岩，后一类为喷流热液沉积岩，及副变质的碎屑岩和碳酸盐岩。岩浆演化具有拉斑玄武岩系列的趋势，即分异具有明显富铁趋势，为原始岩浆派生产物。

由此就形成了产于曼岗河组上段中上部，火山岩向大理岩的过渡部位的矿床体，在时间上形成于火山演化末期喷流热水沉积阶段。含矿岩石为石榴角闪—黑云片岩、钠长浅粒岩、硅质岩、方柱石—白云石大理岩。矿体呈层状、似层状、透镜状产出，与围岩整合接触，同步褶曲，含矿层位稳定[6]。

由此，在平面上进行分析，400分段各穿脉品位变化图综合分析，在400分段综合平面，品位总体从南北向来看分布在北东端、南西端相对较高，中部低，呈高—低—高变化分布。从440分段各穿脉品位变化图这分析，在440分段综合平面，品位总体从南北向看北东、南西两端高，中部低，呈高—低高变化分布。在空间上进行分析，结合400分段品位综合平面分布和440分段品位综合平面分布，矿体在空间中呈现条状分布于Ptdm3地层中，在北东、西南端品位富集较好，中间略差。矿体走向为东西，结合分段平面图和等值线图可能受近东西断层影响，从而造成这种分布富集规律。

4 品位变化的影响因素

4.1 构造控矿影响

1) 大红山铜矿的分布和产出，受底巴都背斜控制，其产出状态与向斜一致，东部翘起，向西倾伏。

2) 地层接触带：I号含铜矿体赋存于曼岗河组第3、4岩段的接触部位(第3岩性段内)，此处，为弱还原到弱氧化的过渡部位，有利于铁铜矿体的形成。

3) F1断裂岩浆成矿带：大红山铜铁矿成矿带受成矿前的F1古断裂及受其制约的断裂一喷溢带所控制。沿断裂岩浆带北侧自西向东有二道河、大红山、坡头一秀水磁异常显示及其相应的矿床产出。

4.2 火山活动中心影响

大红山铜铁矿床集中分布在不足8 km2的范围内绝不是偶然的，而且矿床成因类型多样。所以，他们的分布和富集明显地受火山机构特别是火山活动中心控制。

4.3 火山喷发一沉积控矿影响

大红山铜铁矿形成与特定的火山喷发一沉积旋回有关。对铜矿来说,由于曼岗河旋回的中晚期及红山旋回的早期,矿区为基性凝灰质的喷流沉积为主,成矿环境为弱还原条件,海水稳定,故有利于铜的沉积。

4.4 地层控矿影响

本区铜矿的产出严格受地层控制。大红山群地层为滇中中台拗的基底地层，该时期频繁的中基性—中酸性火山活动为成矿提供了物质来源基础。就层位而言，Ⅰ号铜矿产出形态以层状为主，层控特征明显，赋存于曼岗河组第3段，岩性以片岩、白云石大理岩为主。

4.5 岩性岩相控矿影响

Ⅰ号矿矿体赋存于火山喷发—沉积相岩性中，而以火山碎屑沉积向正常沉积相的过渡岩性对成矿最为有利。导致该地区铜品位与其它岩性中铜品位产生差异性变化。

5 结 论

1) 大红山Ⅰ号铜铁矿带沿底巴都主背斜南、北两翼翼部延展，受背斜产状及形态控制。I号铁铜矿带矿体主要产于大红山群曼岗河组第3岩性段的中上部，含矿岩石为石榴黑云钠长片岩(变钠质凝灰岩)、石榴黑云片岩、石榴黑云白云石大理岩、炭质凝灰岩、炭质板岩。

2) Cu品位变化主要受地层、构造、岩浆岩等控矿的影响。铜矿体主要产出于曼岗河组3段(Ptdm3)地层中，火山喷发间歇期以基性凝灰质为主沉积变质形成的绿片岩中，矿体呈层状产出。在构造东西向断层附近，铜矿品位较高，矿化较好。是主要影响品位变化的因素。

[1] 宋昊，徐争启，张成江. 浅析云南大红山铜铁矿床成因：一个特殊的VMS矿床[J]. 高校地质学报，2013(19)：322-323.

[2] 肖斌, 范玉华, 李俊, 等. 云南大红山铜铁矿床构造控矿规律初探[J]. 矿产与地质, 2014(4): 439-442.

[3] 白瑾, 张学祺. 云南省大红山矿区构造和大红山群的划分[C]//中国地质科学院天津地质矿产研究所文集，1982.

[4] 罗建宁, 张正贵, 陈明, 等. 中华人民共和国地质矿产部地质专报 三江特提斯沉积地质与成矿[M]. 北京：地质出版社, 1992.

[5] 张欢. 云南大红山地区富碱斑岩地球化学特征及与铁铜成矿关系研究[D]. 昆明：昆明理工大学, 2013.

[6] 秦德先, 燕永锋. 大红山铜矿床的地质特征及成矿作用演化[J]. 地质科学, 2000, 35(2): 129-139.

An Analysis of Grade Variation and Its Controlling Factors in Dahongshan Copper Mine

LV Pinhan, YIN Haohan, LI Jun

(SchoolofLandandResourcesEngineering,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming,Yunnan650093,China)

Dahongshan Copper and Iron Mine is rich in mineral resources and complex in geological structure. Since it is discovered, we have paid our much attention to it. In this paper, the different grades of No.1 copper deposit are taken as the main object of study. The systematic sampling and sampling of different sections along the vein are carried out. The grade of Cu is analyzed and the controlling factors are discussed. It is found that the change of grade is mainly affected by stratum, structure, lithofacies and volcanism.

Cu-Fe deposit; Grade change; Control factor

2017-04-14

吕品翰(1993-)，男，河南许昌人，在读硕士研究生，研究方向：矿产资源勘查评价，手机：18469166997，E-mail：853392432@qq.com；通讯作者：李俊(1962-)，男，云南昆明人，副教授，研究方向：矿床地质，E-mail：867944627@qq.com.

P618.4

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.03.002