云南大红山歇牛场铜矿地质特征及成因

2021-04-05董江涛李建飞

中国金属通报 2021年1期

董江涛，李建飞

（中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司，云南昆明 650051）

大红山地区是云南铜、铁矿的重要矿集区之一，区内成矿条件优越，分布大红山式铜铁矿床，该矿床由一个大型富铁矿和一个大型富铜矿组成[1，2]。在东部富铁矿段地表进行基建剥离的过程，在歇牛场一带发现有多个氧化铜矿点出露，本文依据已有区域地质资料和野外地质调查，对歇牛场铜矿地质特征进行总结，在此基础上分析矿床成因，希望为今后相关工作提供参考。

1 区域地质背景

大红山矿区处于扬子准地台内川滇台背斜南西部滇中中台坳南段楚雄凹陷的南端，位于滇中中台坳与哀牢山构造带的交汇部位、红河断裂与绿汁江断裂夹持的三角形地段，居于红河断裂的北东侧[3]（图1）。

图1 大红山矿区区域构造略图（据云南地质调查院）

大红山矿区及附近一带地层以红河深大断裂为界，分属两大不同的构造单元和两套完全不同的地层建造。断裂南西侧为变质程度深、混合岩化作用较强的哀牢山深变质岩系；北东侧为中生界上三叠统、侏罗系及中元古界昆阳群。其中的中生界主要分布于绿汁江断裂以西，为一套以砂、页岩为主的海陆交互相陆源碎屑岩沉积建造；昆阳群主要分布于绿汁江断裂以东，为以含微古生物化石和叠层石为特征的浅变质岩系。

早元古界大红山群呈“构造窗”形式出露于红河断裂北东侧的中生界盖层中，为由浅～中等变质、富含细碧-角斑岩、绿片岩及不纯大理岩等所构成的海相火山喷发-沉积岩系。大红山矿区褶皱、断裂构造均较发育，褶皱构造以东西向为主，主要有底巴都背斜、大红山向斜、肥味河向斜，断裂构造以EW向和NW向为主。矿区及附近一带岩浆活动频繁，具多期、多旋回特点，重要的岩浆活动主要有古元古代中基性富钠岩浆喷发、震旦纪酸性岩浆及晋宁期、燕山期超基性、基性岩浆侵入，其中古元古代中基性富钠岩浆喷发活动与大红山式铁、铜矿形成有着直接关系[4，5]。

2 矿区地质特征

2.1 地层

大红山铜铁矿区发育基底和盖层。基底由太古代哀牢山群底巴都组（Ard）和早元古代大红山群老厂河组(Pt1dl)、曼岗河组(Pt1dm)、红山组(Pt1dh)、肥味河组(Pt1df)、坡头组(Pt1dp)组成，出露于老厂河、曼岗河、肥味河河谷及其两岸山坡地带；盖层为上三叠统干海子组（T3g）及舍资组(T3s)。大红出群是“大红山式”铜铁矿的含矿地层。研究区内主要出露地层有新生界第四系紫红色残坡积粘土、砂及砾石，中生界上三叠统干海子组黄褐色薄至中层状泥岩和早元古界大红山群红山组第三段（Pt1dh3）强风化的角闪变钠质熔岩、云母片岩少量角闪白云石大理岩。

图2 干海子组与红山组接触关系及古风化壳

红山组(Pt1dh)与上覆中生界上三叠统干海子组（T3g）呈角度不整合接触，在不整合接触面下发育有一层古风化壳（见图2），古风化壳厚0.69～35.56m，风化强烈，呈深褐色、灰白色、灰绿色等杂色，原岩有角闪变钠质熔岩、云母片岩、白云石大理岩、辉长辉绿岩、白云石钠长岩等，其间可见变钠质熔岩、云母片岩等原岩角砾和孔雀石、蓝铜矿等金属矿物。古风化壳为区内氧化铜矿的主要赋矿层位。

2.2 构造

研究位于底巴都背斜南翼（曼岗河）宽缓部位，为一单斜构造，地层总体走向NE，倾向NW，倾角平缓，局部地段倾角较陡。

研究区区一带的断层可分为东西和北东向两组，其中东西向断层有F2，早期为逆断层，晚期为正断层。走向近东西，倾向南，倾角80°，延长1100m，断距50～600m，沿断层带有大量辉长辉绿岩和白云石钠长岩贯入；北东向断层有F21，为逆断层，倾向245°，倾角80°，延长约60m，上盘为辉长辉绿岩，下盘为红山组角闪变钠质熔岩。

2.3 岩浆岩

区内侵入岩和喷出岩均有出露，其中侵入岩主要有辉长辉绿岩、白云石钠长石岩等，喷出岩以变钠质熔岩为主。

3 矿体地质特征

3.1 矿体特征

在强风化的变钠质熔岩、云母片岩、辉长辉绿岩、白云石钠长岩以及弱风化的白云石大理岩中共圈出16个矿体四个矿群，其中7个为工业矿，9个为低品位矿。矿体均赋存于风化带（壳）内，Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ号矿群的矿体全为土状，Ⅱ号矿群的矿体以块状为主。矿体总体规模小，沿风化壳展布，矿体呈似层状或透镜状，Ⅰ-1号和Ⅱ-1号为区内主要铜矿体。

Ⅰ-1号矿体赋存于早元古界大红山群红山组第三段（Pt1dh3），赋矿岩性主要为强风化变钠质熔岩、云母片岩（风化壳），矿体最长约100m，平均厚度5.84m，平均品位1.22%。Ⅱ-1号工业矿体赋存于早元古界大红山群红山组第三段（Pt1dh3），赋矿岩性为残留于风化壳中尚未完全风化的白云石大理岩。矿体呈似层状，走向长约80m，倾向约60m，平均厚度5.82m，平均品位1.35%。

3.2 矿石特征

区内铜矿物以孔雀石、蓝铜矿等氧化矿为主，黄铜矿、斑铜矿、辉铜铜等硫化矿物含量低，其中强风化土状矿全为氧化矿，弱风化的白云石大理岩中含有少量硫化矿物(图3)。

图3 矿区矿石照片

矿石矿物主要为孔雀石、蓝铜矿、褐铁矿、磁铁矿，其次为黄铜矿、斑铜矿、黄铁矿及少量辉铜矿；脉石矿物主要为钠长石、角闪石、白云石、黑云母、绢云母、石英，其次为石榴石、绿泥石等。

区内黄铜矿、斑铜矿、黄铁矿为散点状、团块状、条纹条带状构造，蓝铜矿主要为团块状构造，褐铁矿呈稀疏蜂窝状构造，氧化后的孔雀石为薄膜状、胶状构造。

金属矿物的结构主要有自形、半自形粒状结构（黄铜矿、黄铁矿）、薄膜状结构（孔雀石）、胶状结构（孔雀石）、反应边结构（斑铜矿）、残余结构。

4 矿床成因

4.1 矿化富集规律

歇牛场矿区氧化铜矿赋存于强风化的风化壳内，赋矿岩性以强风化变钠质熔岩、云母片岩和弱风化的白云石大理岩为主。赋矿岩性风化越强烈，矿石氧化程度越高，矿化程度也较高。

4.2 矿床成因类型

分析认为矿区内含黄铜矿的白云石大理岩为风化壳铜矿床的形成奠定了物质基础。当白云石大理岩强烈风化时，铜以不规则碎屑和细粒存在于风化壳内。含铜白云石大理岩在风化过程中，化学性质较为活泼的Ca、Mg等造岩元素大部分转移，活动性较弱的SiO2、Fe、Al等在PH值低的酸性环境下成胶体溶液沉淀形成氢氧化物；铜元素不成独立矿物而以离子吸附方式被吸附在褐铁矿一褐锰矿等的混杂矿物集合体并相对富集，从而形成矿体，此类矿床多处于以硫化矿为主的原生矿风化后形成的氧化带或次生富集带[6-8]。综上所述，歇牛场铜矿属风化壳土状铜矿床，矿床成因类型为风化残积矿床。