云南普朗斑岩铜矿晚三叠世构造控矿条件

吴练荣，翟建军，余 璨，施宝生，李金林，杨 栋

1.云南迪庆有色金属有限责任公司，云南 香格里拉674400；2.云南铜业矿产资源勘查开发有限公司，云南 昆明650051；3.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

义敦岛弧带是西南“三江”地区重要的斑岩铜钼多金属成矿带，中、新生代构造活动强烈，发育了多期次的岩浆－构造活动，成矿地质条件优越，普朗铜矿即是义敦岛弧东斑岩带的代表矿床［1-6］.经过多年的勘查研究，前人已在普朗铜矿矿床地质特征、成岩成矿时代、含矿斑岩及构造背景、成矿物质来源等方面取得了丰硕的地质成果.早期的研究普遍认为普朗铜矿与晚期的石英闪长玢岩关系密切，并提出普朗斑岩铜矿与洋壳俯冲作用有关，成岩、成矿作用主要集中于晚三叠世洋壳俯冲时期［7-9］.部分学者则通过岩石学研究得出普朗成矿斑岩体具有洋壳俯冲形成的埃达克岩相似的地球化学特征，总体属钙碱性系列［10-11］.近年来，随着学者们对成矿斑岩展开研究，得出普朗复式斑岩体形成年龄集中于220～200 Ma，反映其成岩成矿作用集中于印支期［12-14］.此外，部分研究者还提出普朗属于构造控矿的典型产物［15］，但由于缺乏对构造系统的宏观、微观综合调查和研究，对矿区构造演化、含矿构造空间关系匹配等的认识仍无定论，不仅限制着研究人员深入理解构造对矿体空间展布控制作用的认识，也一定程度地制约矿区深部及外围找矿工作的进展［16-17］.本次研究在详实野外工作的基础上，结合室内综合研究工作，从宏观、微观层面对矿区构造系统进行调查研究，以期厘定矿区构造类型，剖析构造与矿化关系，为矿区下一步找矿勘查工作提供科学依据.

1 区域构造成矿地质背景

普朗铜矿位于中甸岛弧南段东斑岩带中南部，甘孜－理塘结合带西侧德格－中甸陆块东缘（图1），区内中、新生代构造活动强烈，发育多期次岩浆活动，成矿条件优越.

1.1 区域构造格架

印支期义敦岛弧带东、西分别以甘孜－理塘缝合带和金沙江缝合带为界，地处“三江”多岛弧盆系东部、扬子陆块西南缘甘孜－理塘蛇绿混杂岩带西侧，近S－N向展布的乡城－格咱深大断裂的东侧，属甘孜－理塘大洋板块向西陡深俯冲的产物，总体可划分为昌台张性弧（北段）和中甸压性弧（南段）［18-19］.区域构造格架继承了义敦岛弧的特征，地质构造复杂，总体为NW—NNW向区域性格咱断裂、娘央－夏隆瓦断裂、霍迭喀断裂等区域断裂与NEE向断裂组成基本的断裂系统，并与夹持于其间的红山复式背斜共同组成矿田构造格架.其中，早期NWW向的拉张型断裂控制印支期钠质中－基性火山岩和同源基性－中基性侵入岩的产出，与NEE向断层裂隙系统共同构成容岩（矿）构造，尤以构造交汇部位最为富集［20］.NW及近E-W向的断裂则控制印支晚期中－酸性火山岩及中酸性浅成斑岩、次火山岩的分布，次级褶皱核部、转折端、翼部的层间破碎带亦是成矿的有利部位.

1.2 区域构造演化

义敦岛弧带总体位于青藏高原东缘、格咱－中甸陆块与金沙江结合带之间，区域经历了复杂的地质构造演化［21］.甘孜－理塘洋壳向西俯冲最早发生于早三叠世晚期，晚三叠世晚期后大规模向西俯冲消减于中咱－中甸微陆块之下，其西侧形成义敦岛弧－弧后盆地系格局.玄武质火山岩的缺失反映出岛弧带在俯冲早期处于挤压应力环境，地壳部位的“低密度坝”阻截了深部玄武岩岩浆的运移，于上-下地壳界面形成稳定的安山质火山岩，同—后期的中酸性浅成、超浅成斑岩侵位于此，伴随着大量矿产的产出.义敦岛弧北段由于俯冲过快而形成张性弧，在火山喷发和海底热液活动影响下形成大型块状硫化物矿床.南段俯冲速度相对慢而形成角度较缓的压性弧，伴随着大量中酸性斑岩铜矿的产出［22-23］.甘孜－理塘蛇绿混杂岩和晚三叠世火山－岩浆弧的发育标示着俯冲造山作用的发生，岛弧基底为张性环境下的陆壳基底，由镁铁质－超镁铁质岩体、辉长－辉绿岩墙、枕状－块状玄武岩组成，而后的燕山期碰撞造山作用则以同碰撞花岗岩和隆起造山作用为典型特征，产出A型花岗岩［24］.

图1 普朗铜矿大地构造位置图Fig.1 Geotectonic location map of Pulang copper deposit

2 矿床地质特征

图2 普朗铜矿地质简图Fig.2 Geological map of Pulang copper deposit

矿区主要出露三叠系尼汝组（Tn2）碳酸盐岩、图姆沟组（T3t）火山－碎屑岩建造及第四系，以图姆沟组分布最为广泛，以板岩、绢云板岩、变质砂岩等为主，受岩体及全干力达断裂影响而向南倾斜（图2）.矿区岩浆岩以中部普朗复式岩体规模最大，呈不规则状侵位于图姆沟组砂板岩和安山岩中，地表出露面积达12 km2，平面上呈不规则卵形.普朗I号侵入岩为安山岩同源的印支期中酸性浅成斑岩，与成矿关系密切，赋存矿区最大规模KT1矿化体，矿体中心矿化连续，向四周有分枝现象.矿床蚀变分带控制着矿（化）体规模，自含矿斑岩体中心向两侧、顶部可划分为强硅化带→钾长石－黑云母化带→石英、绢云母化带→泥化带→青磐岩化带/角岩化带，依次产出筒状－透镜状－大脉状矿体，其中钾硅酸盐化和石英绢云母化过渡带为蚀变最强烈地段，平面上对应着矿化富集地段.

3 矿区构造成矿系统

3.1 断裂构造特征

前已述及，区内构造线方向主要为NNW向，为甘孜－理塘洋壳俯冲过程中形成的压性构造带，与俯冲碰撞带方向一致，是区内关键的控岩控矿构造［25］.矿区位于普朗向斜东翼，与区域构造线方向一致，断层、次级褶皱及节理裂隙发育.普朗背斜核部受普朗复式岩体侵入而呈构造穹隆状，两翼分布图姆沟组地层（T3t），围绕中酸性岩体广泛发育角岩化蚀变.矿区断裂构造严格控制着斑（玢）岩及矿（化）体的空间分布，其中黑水塘断裂（F1）呈NW向斜贯矿区，两盘地层均为图姆沟组，中部被普朗中酸性斑（玢）岩复式岩体侵位，可见构造角砾岩和构造挤压透镜体沿断裂带呈断续状分布，充填物主要为围岩碎屑、围岩角砾（图2）.F4、F5为区域全干力达断裂的次级断层，发育多组同向微断层，沿断面发育断层泥和金属硫化物.红山断裂（F2）、F3断层为首采区NWW向断裂组，为碳酸盐物质、围岩碎屑及少量断层泥充填.由表1可知，矿区内断裂构造具多期活动特征，各断层在三维空间内相互切错呈不连续状、不规则状（图3）.

图3 普朗铜矿区断层三维地质模型Fig.3 3D geological model of faults in Pulang copper orefield

3.2 节理裂隙特征

受岩体多次侵位及断裂构造持续活动的影响，岩体内及断裂旁侧节理裂隙发育，多见2～5 mm宽裂隙呈相互交错、穿插网脉状产出，沿普朗斑岩体与围岩中节理面常见黄铜矿、黄铁矿、辉钼矿等.由图4看出，矿区内主要发育250～348°、348～70°、115～175°和200～240°四组优势节理组，以倾向322～338°节理最发育.裂隙频率多集中于10条/m，局部矿（化）体内可达50条/m，自岩体中心向外逐渐减少，在平面上呈“Y”字型展布（图4）.矿区内裂隙成因复杂，发育断裂构造派生的剪切裂隙及与穹隆构造相伴而生的“X”共轭剪裂隙.斑岩体内的原生冷缩裂隙、次生裂隙兼具张节理、剪节理特征，属于岩浆活动、成岩作用关系密切的复合型节理，为含矿热液提供了良好的运移通道和存储空间.

表1 普朗铜矿区主要断层性质统计表Table 1 Properties of major faults in Pulang copper orefield

图4 普朗铜矿构造形成机制Fig.4 Formation mechanism of structure in Pulang copper deposit

3.3 矿区构造微观特征

普朗铜矿床中不同构造组合形式（图4）如下：Ⅰ级构造，为矿区断裂构造，即弧平行断裂黑水塘断裂及转换断层全干力达断裂；Ⅱ级构造，包括走向为NWW的左行剪切断层（部分右行，以逆断层为主，部分为正断层）（Ⅱ1）、以NWW向为主的张性节理（Ⅱ2-1）及其近S－N向的张性脉变种（Ⅱ2-2），以及由于应力状态不同而形成的张性节理（Ⅱ2-x）；Ⅲ级构造，应力持续作用下形成的连接构造、张性节理、挠曲、羽裂（Ⅲ1）.岩体在侵位过程中，后期岩浆活动对早期岩体的顶蚀作用及岩体本身的冷凝收缩及后期部分地下水、变质水加入的水力致裂及微裂隙网络是相互联系的，它们共同组成了普朗铜矿床的断裂－节理脉系统.

矿区内节理构造多发育于石英闪长玢岩、矿化石英二长斑岩中，可见同一岩体内发育多组裂隙（裂隙）（图5），长轴方位多为NE、NEE向，与里德尔剪切模型中张性构造发育的有利部位相符.而近E－W向、NWW向（280～290°）为节理优选方向，表明普朗铜矿床中弧平行断裂的次级张性构造，将其划定为II2－1（图6）.

研究中观察到，部分张性断层、节理裂隙的长轴方向并非为里德尔剪切模型中张性构造有利部位，而是趋于顺时针45°夹角.随着同生于消减平行断层构造剪切作用的增强，先前赋存的脉体在逐步旋转过程中逐渐增厚，压性的形成机制亦随之转换为张性机制为主的新张性环境，促使张性裂隙两端加长而成拉长的“S”状，该作用机制下扩充形成的II2容矿空间更利于矿质沉淀富集.此外，由于普朗复式岩体遭受了多期次的构造作用，早期岩体及岩体对容矿斑岩体的各方向力形成了岩体受力的各向异性，局部地段的张应力转换为压应力，以致张性脉体的不统一性（II2－x），尤以雁列脉体的转变最为显著.总体上，矿区在应力持续作用下形成的构造系统为早期岩体的顶蚀作用及岩体本身的冷凝收缩的微裂隙提供沉淀场所，致使普朗铜矿垂向上呈“穹隆”状，矿化富集部位则呈“多葫芦”状.此外，由于还原性流体中Cu元素溶解度较之氧化性流体中低，而Au元素不受氧化还原条件影响，导致普朗铜矿Cu品位偏低而伴生大量Au、Mo矿化.

3.4 矿区构造裂隙－脉分布规律

构造裂隙－脉是矿体产出位置差异的决定要素［26-27］.本次研究对矿区10～14线共9个钻孔中构造裂隙－脉数量进行统计分析，发现成矿主阶段裂隙－脉在矿（化）体中非常发育，主要集中分布于石英二长斑岩体中，矿体膨大区域显示不同的集中发育中心，裂隙－脉所占比例自岩体中心往外逐渐降低.此外，各钻孔自浅部至深部裂隙－脉发育程度、矿化强度呈逐渐增强的演化趋势.图7可看出：1）浅部的成矿早阶段裂隙－脉分布部分张性裂隙，几乎不含矿；2）成矿主阶段裂隙－脉产出形式丰富，可见充填石英黄铁矿张性裂隙切穿早期无矿化石英脉，亦或细小黄铁黄铜矿脉切错斜长石斑晶，表明成矿主阶段裂隙－脉是早阶段形成的石英脉受后期区域剪切作用而再次张开、错开的裂隙构造；3）成矿晚阶段裂隙－脉则多分布于矿体边部，多切断成矿主阶段石英黄铜矿裂隙而充填绿泥石，矿化微弱.由此可看出，矿区成矿主阶段的裂隙－脉主要集中于矿体中上部，成矿受岩浆自身收缩冷凝外，区域剪切作用亦贯穿整个成矿过程，为矿化富集、沉淀提供有利条件.

图5 普朗铜矿复式斑岩体节理（裂隙）显微特征Fig.5 Microphotographs of joints/fissures in the composite porphyry bodies of Pulang copper orefield

4 构造控矿特征

4.1 断裂控矿特征

前已述及，区域大断裂的持续活动控制着岩浆岩的侵入就位，构造裂隙的发育程度直接影响着矿床的规模.从区域上看，构造＋褶皱组合为深部岩浆向地壳浅部升移、定位提供空间.普朗铜矿总体产出在NWW向黑水塘断裂与NEE向构造的交汇部位，多组断裂构造相交构成的复杂裂隙系统为后期岩浆活动及成矿热液的循环创造了良好条件.石英闪长玢岩、石英二长斑岩沿NWW向断裂呈条带状侵入就位（图8a），晚期的花岗闪长斑岩则沿NE向的全力干达断裂侵入（图8b），矿质沿同向次级断裂和裂隙系统形成大脉状铜矿体.

岩体侵入后，NEE、NWW向两组控矿断裂仍处于活动期，不同程度控制着蚀变、矿化强度.后期侵位的石英二长斑岩呈“蝌蚪”状沿黑水塘断裂展布.钾化、硅化为主的围岩蚀变呈带状与断裂平行展布，在岩体中心形成钾化硅化带（KSi）、绢英岩化带（Sise）和青磐岩化带（ChEp）（图2）.含矿热液沿断裂上部和两侧运移过程中，断层上盘活动强度较下盘更强，这主要是断裂上盘对流循环天水的汇入所致，以全干力达断裂（F4）的大脉状铜矿体和强烈蚀变最为显著.此外，本次研究对断裂构造与矿（化）体的分布距离进行了统计，结论是53%的矿床受控于断裂构造4.2 km范围内，进一步表明断裂构造对普朗铜矿分布有明显控制作用，即NW向断裂控制岩体分布，次级NEE、NE向断层和NWW向断裂构造交汇复合部位为成矿提供场所，并在空间上表现主8～10 km的等距性.

4.2 褶皱构造控矿特征

图6 普朗铜矿区3720中段容矿裂隙统计特征Fig.6 Statistical characteristics for ore-hosting fissures in No.3720 level of Pulang copper orefield

受区域印支期壳－幔型中酸性岩浆活动和斑（玢）岩体的控制，区内矿床分布亦表现出一定的规律性：沿背斜（背形）构造轴部多形成斑岩型铜矿，向斜构造核部多发育以夕卡岩化为主的铜多金属矿床，远离岩体的围岩中形成热液型富Ag、Au的Pb－Zn（Cu）矿床或Au（Ag）矿床.矿区总体产出于普朗向斜东翼的普朗背形构造中.由此可见，普朗铜矿是区内构造、岩浆、围岩、流体诸多因素耦合的斑岩型铜矿床.当岩浆多侵位至浅部图姆沟组的火山岩及火山沉积岩层中，成矿流体于有利背斜轴部形成斑岩型铜矿床；当侵位深度较大时，曲嘎寺组中的大量碳酸盐岩为夕卡岩型铜多金属矿床的形成提供条件，向斜构造轴部则为主要的赋矿空间.总体上，褶皱严格控制着成矿岩体的产出.

图7 普朗铜矿不同阶段裂隙－脉垂向分布（ZK1003）Fig.7 Vertical distribution of fissure-vein of Pulang copper deposit in different stages

4.3 节理裂隙控矿特征

前已述及，普朗矿床是俯冲造山作用的代表产物，成矿与岩浆热液活动关系密切，构造裂隙的发育直接影响着矿化富集程度［28-29］.从区域上看，复背斜构造利于深部岩浆向地壳浅部升移，但受格咱深大断裂活动的影响，岩浆热液迅速运移至地表，而深大断裂旁侧的次一级构造裂隙发育为浅成－超浅成岩侵入创造了极为有利的条件，致使岩浆活动集中发育于断裂东侧.受断裂构造和岩浆多期次持续活动的影响，普朗复式斑（玢）岩内及断裂旁侧节理（裂隙）发育.前人认为延伸较长、深度较大且张开较宽的复合型节理度成矿最有利［21］.据本次研究统计，裂隙平面延伸可达0.2～2 m，节理（裂隙）显示出明显的多向性，以NW、NE向节理发育最甚.矿区内张节理为主的复合型节理（裂隙）系统为矿质的运移、扩散及沉淀提供良好的导矿和储矿空间，裂隙构造的发育程度与铜金属矿化呈明显的正相关，各向裂隙互相穿插，裂隙内充填石英－黄铁矿、绢云母、长英质等矿物.先前形成的微细浸染状矿石在热液活动的促使下形成富铜的石英脉型富矿体.矿区东矿段的厚大富脉状矿体即是近E-W向次级构造裂隙内的产物.

5 结论

通过大量野外调查工作及室内分析整理，系统厘定普朗矿区区域构造演化、矿区构造特征和构造控矿规律，认为：1）区内一级断裂构造具有重要的导岩、导矿作用，次级断裂构造是含矿岩浆热液的运移通道，次级同生、派生断裂、裂隙带及更低序次的微构造节理（裂隙）则是容矿和储矿场所；2）区内NE向主干断裂、褶皱控制着斑（玢）岩体空间展布，次一级NEE向断裂与主干断裂交汇部位为与矿化关系密切的杂岩体分布区，断裂在区域上呈等间距展布，间距8～10 km.普朗铜矿即是产于多向构造交汇-叠合地段；3）矿床东矿段为典型构造（裂隙）控制所形成的脉状铜矿体，已在西部首采区揭露大量与矿（化）体展布方向一致的断层、节理及裂隙构造，并沿该组构造发育脉状、细脉状及细脉浸染状矿化，故东矿段KT5、KT10沿E4线倾向延伸方向是寻找裂隙“大脉状”富矿体的有利靶区.此外，矿床北矿段76线以北已探获热液脉型铅锌矿资源40×104t以上，沿成矿石英二长斑岩脉体发育地段探寻裂隙脉状矿是下步勘查工作的重点.