云南易门县铜厂铜矿床成矿规律及找矿预测

余 璨，赵向东，吕晓宏

(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)

0 引言

易门铜矿带是滇中地区重要的铜资源产区，夹持于近SN向易门断裂与绿汁江断裂的鹅腊厂—狮子山之间，大地构造位置位于扬子陆块西南缘，中元古界前震旦系昆阳群发育齐全，经历了多期次构造活动，区内褶皱、断裂构造发育，沉积-成岩成矿(铜厂式)、喷流-沉积成矿(稀矿山式)及后期改造成矿作用强烈，成矿条件优越[1-8]，铜厂矿床即是易门东矿段上的重要矿床之一。前人在矿区开展了大量地质勘查及研究工作[9-11]，但受限于矿体连续性差、矿化不均匀、铜品位偏低等因素，矿区整体的地质综合研究成果积累较少，对于矿化强度变化的控制因素及矿床成因的研究寥若晨星，兼之矿区地表被第四系残坡积物及植被覆盖，地表找矿标志不显著，总体研究程度较低。

近年来，随着三维矿业软件的迅猛发展，三维地质模型在隐伏矿体预测方面的应用愈加广泛，诸多地质工作者将地质体进行数字化描述，通过三维可视化技术揭示地质体在地下空间的分布规律及相互关系，可直观有效对深部矿(化)体进行分析及预测[12-16]。本次研究通过系统收集资料及详实的地质调查工作，厘定矿床地质特征、矿化类型及控矿因素，并与矿床三维可视化技术相结合，研究矿化空间分布特征及成矿规律，圈定找矿靶区，为下步工作提供依据。

1 区域成矿背景

区域大地构造属性归为昆阳裂谷构造，地处扬子板块西南边缘、昆阳元古裂谷褶皱系及昆阳中元古陆内裂谷褶皱带中部的易门盆地西缘，广泛出露中元古界前震旦系昆阳群，新元古界则沿区域罗茨—易门断裂东缘零星不整合于昆阳群基底地层之上。受区域内构造运动的影响，区内地质构造发育，一级构造为近SN向的深大断裂，控制着昆阳裂谷总体形态、地层展布与构造-岩浆活动，二级断裂构造则由SN向、EW向两组断裂形成“格子”状构造，为昆阳裂谷的火山活动和成矿通道提供运移通道，并分布于东川、笔架山、武定、易门、元江五个断陷盆地形成5个重要的铁铜多金属矿田，易门矿田即处于小江口—米茂断裂与元谋—绿汁江断裂的夹持部位[17-19]。以大阱口—梅山东—小绿汁—鹅腊厂为界，可将易门矿田划分为东、西两个矿带：东矿段的狮子山、铜厂、万宝昌厂等矿床集中赋存于落雪组白云岩中，沉积成矿特征显著；西矿段狮凤山、鹅腊厂、一都厂等热液改造型矿床为主，矿化具有显著的穿层性。

2 矿区地质

2.1 矿区地质概况

铜厂矿区继承了区域地质特征，出露地层以中元古界昆阳群为主，主要含矿层位落雪组(Pt2l)和鹅头厂组(Pt2e)。落雪组呈条带状分布于矿区中部(图1)，呈NE向展布，岩性为一套白云岩为主的不纯镁碳酸盐岩，其中段的灰白色锥状、球状叠层石纹层状白云岩为“东川式”铜矿的主要赋矿岩性，自上而下矿化逐渐变弱；鹅头厂组则分布于矿区北西部，中段的灰色—灰绿色薄至中层状板岩显磁性，偶夹磁铁矿，其下部的灰黑色—黑色碳质板岩中偶夹深灰白色白云岩透镜体，矿化相对弱。

图1 铜厂矿区地质简图

矿床总体位于铜厂褶皱带黑山—小马山东翼，矿区主构造线呈SN—NE向展布，以NE向的F1对矿床的控制作用最为显著：F1断层在矿区北段新庄一带产状240°∠830°，破碎带由碎裂岩、断层泥化带组成，多由黄铜矿-石英-方解石脉(细脉)充填，并与东侧的次级构造及旁侧裂隙带组成成为“入”字形构造(图2)，为高品位的热液脉型矿(化)体提供容矿空间；F1在矿区南段大黑山一带产状剧烈变化，揉皱现象显著，在节理裂隙带中零星嵌布含铜石英-方解石脉。总体而言，断裂构造对早期形成的“铜厂式”矿体有一定的破坏作用，亦为后期的“大尖山式”热液型矿(化)体提供导矿通道和容矿空间。

图2 铜厂矿区42号勘探线剖面图

2.2 铜矿体特征

前已述及，矿区发育沉积-成岩型和热液脉型两类矿(化)体(表1)，其中，沉积-成岩型矿化发育为典型的“铜厂式铜矿”，主要分布于铜厂矿段15线以南及16～15线西侧的层状矿体延深区，是铜厂矿段的主要矿化类型。矿(化)体沿铜厂向斜东翼的落雪组二段白云岩中均匀、稳定分布，矿体规模巨大且形态规则，呈层状、似层状产出，铜矿化沿走向及倾向延伸稳定，铜的品位为0.3%。矿石发育纹层状构造、浸染状构造、叠层石构造及缝合线构造等典型沉积型矿石组成特征，多见锖色斑铜矿嵌布于藻屑纹层及缝合线内。

表1 铜厂矿区矿(化)体统计特征

“大尖山式”热液脉型矿(化)体产于矿区北部新庄—大尖山及小马山一带，矿(化)体呈断续状的大脉状—透镜状沿主干断裂及旁侧裂隙带发育，矿体规模小且矿化连续性差。该类矿化严格受控于断层及裂隙构造，其中，大尖山矿段矿(化)体主要沿铜厂向斜东翼的NWW向断裂带分布，矿体围岩为因民组紫色砂板岩及落雪组一段紫色白云岩，尤以褶皱转折端及断层密集发育地段矿化强度高，易形成厚度较大、品位较高的富矿，新庄矿段的热液脉型矿化(体)即是产于小马山向斜转折端附近的F1、F7等断裂带附近的富矿体，铜的平均品位为0.73%。此外，矿区30～15线区间发育沉积-成岩型矿化与热液脉型矿化叠加型富矿体，矿体延伸较稳定，是叠加型矿化的富集区段。

3 成矿规律

3.1 岩相古地理特征

矿区宏观地质及沉积相研究表明，铜厂矿区落雪组沉积期尽管处于浅海潮坪环境，但该期的沉积盆地存在一定的起伏，沉积盆地总体呈“两凹夹一隆”的构造格局，于矿区17～25线间存在一个NW向的古隆起带，推测为潮坪礁滩。以该隆起带为界，南、北两侧的潮坪洼地具有不同的矿化富集特征：17线以北的凹陷带为相对封闭的还原地能带，海水盐度较高，利于成矿物质集聚，故沉积-成岩型矿(化)体发育较好，是矿区主要的成矿地段；而25线南侧的潮坪洼地与外海沟通较好、封闭性差，为海水盐度中等的弱还原环境，不利于成矿物质的集聚。由此可看出，北侧凹陷带是“铜厂式”沉积-成岩型矿(化)体的主要富集空间，南侧凹陷带受矿区中部古隆起的分割而成矿条件相对差，自北向南矿化逐渐减弱直至消失，表明矿化严格受控于岩相古地理环境[20]。

3.2 控矿地层

“铜厂式”矿体属典型的层控型矿(化)体，主要含矿层位为落雪组，以落雪组二段(Pt2l2)矿化最为富集，落雪组一段(Pt2l1)和落雪组三段(Pt2l3)含矿性次之，矿(化)体顺层产出，严格受层位控制。矿体与地层呈显著的整合接触关系，矿化均匀且矿体形态较规则，具有显著的同生性。通过统计分析，发现铜品位、矿体厚度与地层厚度呈显著的正相关，尤以30～31线间的正相关关系最为显著(图3)。

图3 地层厚度、矿体厚度及铜品位关系图

为进一步验证矿化与地层的相互关系，本次研究利用DIMINE三维矿业软件绘制了地层厚度DTM模型，并结合约束后的品位模型进行综合分析(图4、图5)[21-23]。由图4和图5可见，落雪组DTM模型与矿化在三维空间具有更为显著的对应关系：

1)以17线为界，落雪组一段、落雪组二段厚度较大地段，高品位块段呈带状、面状分布，至17～25线一带，地层厚度逐渐变薄，高品位块段逐渐收缩至尖灭，直至25线以南，地层厚度逐渐增厚，高品位块段呈不连续带状展布，矿化总体呈北强南弱的演化趋势。

2)落雪组厚度在17～25线区间内急剧下降，其北侧、南侧区间均为地层增厚带，这与前述的“两凹夹一隆”的岩相古地理构造格局吻合。

3)矿区北侧凹陷带地层厚度较大，铜品位较高，高品位块段集中分布，这主要与沉积凹地利于矿质富集有关，而南侧凹陷带尽管地层厚度较大，但受矿区中部隆起带的屏蔽阻隔作用，故矿质难以继续向南部运移，故地层厚度、矿化程度及铜品位在南侧凹陷带骤降，充分反映出铜矿化严格受控于地层层位。

3.3 控矿岩性

除受层位严格控制外，“铜厂式”矿体还在较大程度上受岩性控制。落雪组在矿区均一白云岩为主，大致可划分为三个岩性层：①下部为灰紫色泥晶白云岩、泥质条带白云岩夹黄棕色薄层页岩落雪组一段(Pt2l1)，该段白云岩w(SiO2+Al2O3)高(28.58%)，而w(CaO+MgO)低(35.74%)，属富含陆源物质的高杂质白云岩，故含矿性相对差。②中部的落雪组二段(Pt2l2)为灰白色—白色中厚层状微晶—细晶白云岩或硅质白云岩，具有w(SiO2+Al2O3)低(17.77%)而w(CaO+MgO)低(42.23%)的特点，属较纯的硅质白云岩，含矿性最优。③上部的落雪组三段(Pt2l3)与落雪组二段相似，为青灰色—深灰色微晶—细晶白云岩、硅质白云岩夹深灰色薄层页岩。

综上可见，“铜厂式”沉积-成岩型矿(化)体具有在浅色含硅质白云岩中聚集的优势性。

3.4 控矿构造

热液脉型矿体主要赋存于F1、F2主断层及旁侧裂隙带中，穿切于因民组、落雪组和鹅头厂组等地层中，穿层性显著，矿体受不同级别、不同型式的裂隙系统控制。主干断层控矿型式主要集中于大尖山—新庄、小马山矿段，矿(化)体主要赋存于NE/NWW和SN向主干断层带中，可形成独立的厚大富矿体，局部地段铜的品位达0.76%。节理裂隙系统控矿型式则规模相对小，既可密集成带出现，亦会形成单一细脉—网脉状矿体叠加于早期沉积-成岩型铜矿体之上，形成沉积成岩型+热液脉型富化矿体。结合图6可见，矿区w(Cu)≥0.4%的高品位块段在17～16线间呈三条近平行的NE向条带延伸，推测该地段发育断续状延伸的陡倾角细脉型富矿化带，是铜厂矿段“贫中找富”的关键带。

图4 落雪组一段厚度DTM模型与矿化关系图

图5 落雪组二段厚度DTM模型与矿化关系图

4 成矿模式

铜厂矿区的沉积-成岩型矿体与热液脉状矿体在产出空间上既可独立出现，又具有相互叠加的特征，在不同地段形成不同的矿化类型区。在时间序列上，沉积-层岩型矿体贯穿于盆地扩张充填和成岩期，顺层产出，成矿物质来源与含矿围岩一致，沉积环境及沉积相对成矿有着关键的控制作用。热液脉状矿体则形成于造山期，受构造控制作用显著，其成矿物质来源与深源供给有关，而地层岩性的“隔-储”对成矿也有着显著影响。结合易门铜矿带在晋宁—澄江造山期普遍发育穿层性辉绿岩脉的地质事实，亦反映出在热液脉状铜矿成矿期内，区内发育较为广泛的幔源岩浆-流体活动。

综上可得出铜厂铜矿床总体为沉积成岩+深源热液叠加的成矿模式，见图7。

图6 断层三维空间模型与矿化关系图

图7 铜厂矿床成矿模式图

5 成矿预测

根据铜厂铜矿床成矿地质条件、矿床地质特征及成矿规律，认为应该在矿区及其外围三个方向开展进一步的找矿勘查工作(表2)：

Ⅰ号靶区位于矿区20线以北的新庄一带，是探寻“大尖山式”热液脉状矿的有利地段，预测铜资源量约3.5万吨。

Ⅱ号靶区位于20～15线西北侧铜厂矿区的西侧，总体呈NE—SW长条状展布(图1)，属铜厂矿床中深部预测区，是“铜厂式”沉积-成矿型层控矿的主攻地段，见矿深度达750～850 m，预测铜金属量达25万吨。

Ⅲ号找矿靶区位于矿区南部小马山一带，显示出显著的Cu、Pb、Zn、Ag、As异常，预估“大尖山式”热液脉状铜矿资源约2万吨。

表2 找矿靶区特征统计

6 结论

本次工作在总结易门铜矿带成矿地质背景和东、西带成矿特征的基础上，重点查明铜厂矿区矿化类型、成矿规律，结合矿床三维地质模型，厘定矿化强度在空间上的变化规律，并据此构建铜厂矿床成矿模式和矿床分布模型，并圈定3个找矿靶区。

1)根据成矿作用特征、矿体地质特征及矿石组构特征等，将铜厂矿床矿化类型划分为“铜厂式”沉积-成岩型和“大尖山式”热液脉型两类。

2)沉积-成岩型矿体严格受地层岩性控制，落雪组二段为主要的赋矿层位，地层厚度在17线、19线附近的地层厚度较薄，17线以北与19线以南地层厚度开始逐渐增加，与铜厂矿区“两凹夹一隆”的岩相古地理特征吻合；热液脉状矿体主要受控于断裂构造及裂隙带，矿化穿层性显著。

3)根据铜厂矿区矿化类型及叠置关系的不同，将矿区划分为沉积-成岩型铜矿为主的矿化组合类型区、热液脉状铜矿为主的矿化组合类型区、沉积-成岩型铜矿与热液脉状铜矿显著叠加的矿化组合类型区，并厘定了矿区沉积成岩+深源热液的综合成矿模式。

4)根据矿化类型的时空分布规律，有针对性地提出在北部潮坪洼地顺层找沉积成岩型矿体和或沿构造带找热液脉状矿体的找矿新思路，并圈定3个找矿靶区，为矿区“贫中找富”指明方向。