云南普朗斑岩铜矿床矿石矿物特征及成矿期期次研究

2021-06-30董金涛董桥峰吴练荣

现代矿业 2021年5期

董金涛董桥峰吴练荣

（云南迪庆有色金属有限责任公司）

普朗斑岩铜矿位于云南香格里拉格咱乡境内，大地构造位置位于甘孜—理塘结合带西侧德格—中甸陆块东缘，印支期义敦—中甸岛弧的南段，是著名“三江成矿带”上发现的重要成果之一［1-3］。区域受甘孜—理塘洋向SW向俯冲的影响，构造格架总体由一系列NW—NNW向的紧密线性褶皱和同向断裂构成，与近EW向断裂共同控制着印支期钙碱性中—酸性火山岩的发育，与春都、烂泥塘、红山、雪鸡坪等矿床构成中甸到弧带上的大型斑岩型铜矿的矿集区［4-9］。通过长期大量的研究工作，前人在大地构造环境、成矿地球化学、矿床地质特征及成矿预测等方面取得丰硕成果［10-13］。近年来，随着矿区外围地质调查工作的深入，该地区引起国内外地学界的广泛关注，已查明普朗铜矿为典型的超大型斑岩铜矿床。本研究通过详实野外地质调查和室内研究，从矿石矿物特征及成分方面对矿床进行较为系统的总结，由此探讨成矿意义和矿床成因类型，为矿床后续科研和找矿工作提供依据。

1 成矿地质背景

1.1 区域地质背景

矿区所处的义敦弧属古特提斯时期的火山弧，总体挟持于拉萨地块（西）、松潘—甘孜地块（东北）和扬子克拉通（东南）3个地质单元之间，被甘孜—理塘缝合带和金沙江缝合带所围限［14］。受洋壳板块俯冲和碰撞造山作用的影响，区内断裂、褶皱发育，NNW向的早期走滑断裂控制着区内沉积建造、变质作用、岩浆活动及矿产分布，印支期中—基性火山岩及同源基性—中酸性侵入岩亦严格受控于该组断裂构造，而次级同向断裂及近EW向断层为重要的容岩（矿）构造，晚期规模较小的NE向断层则切错早期的断裂组、褶皱。前已述及，区内岩浆活动频繁，自印支期到喜马拉雅期均有爆发，侵入岩、喷出岩多沿区域性深大断裂旁侧相伴产出，由超基性—中酸性组成的岩性带沿NWW断裂展布，其中石英二长斑岩和花岗闪长斑岩与成矿关系密切，相似的区域背景为细脉—浸染状斑岩铜矿提供了极为有利的成矿条件［15-16］。

1.2 矿区地质概况

矿区地处印支期义敦岛弧南段的中甸弧东南部，地质格架相对简单，主要出露地层为三叠系上统图姆沟组，广泛分布于矿区南、北两缘。矿区由印支期石英二长斑岩和石英闪长玢岩组成复式岩体，共同构成矿区主体成矿岩体，主要沿NW向区域性断裂—黑水塘断裂东盘展布（图1）。矿区变质作用强烈，包括区域变质、动力变质和接触变质3种。

（1）区域构造运动致使矿区上三叠统地层普遍发生区域性浅变质作用，形成以板岩、变质粉砂岩为主的浅变质岩。

（2）黑水塘断裂（NW向）及全干力达断裂（EW向）在平面上呈“Y”字形展布，岩性为构造角砾岩、碎裂岩，致使矿区部分石英闪长玢岩局部发生片理化。

（3）热接触变质作用主要集中于图姆沟组二段板岩、砂岩段，形成角岩化板岩、角岩。

2 矿床地质特征

2.1 矿体地质特征

经过历年勘查工作，矿区共发现斑岩型铜矿体、热液脉型铅锌矿体和脉状铜矿体3种矿（化）体。其中，①首采区矿体（KT1、KT2、KT3）规模较大，赋存于普朗I号复式岩体中，严格受岩控于浆岩、热液蚀变及构造；②东矿段发育的14条脉状铜矿体均产于I号斑岩体边部石英闪长玢岩相绢英岩化带内，总体受张性节理、裂隙构造构造控制，倾角较陡（60°~85°）；③北矿段共探获斑岩型铜矿体（KT7-1、KT7-2、NKT1）和热液脉型铅锌矿体（MKT1、MKT2、MKT3），铜矿体均产于II号玢岩体石英二长斑岩脉及石英闪长玢岩体围岩接触带内，铅锌矿体则赋存于图姆沟组二段的砂岩构造破碎带及石英脉中。

2.2 矿物共生组合

通过详实的岩矿相学研究，发现首采区、北矿段金属矿物主要为黄铜矿、斑铜矿、铜蓝、磁黄铁矿、黄铁矿，脉石矿物为石英、斜长石、钾长石、角闪石、黑云母、绿泥石、钠黝帘石及黏土、方解石。东矿段的大脉状铜矿体金属矿物为黄铜矿、斑铜矿、磁黄铁矿和黄铁矿，脉石矿物以石英、斜长石、钾长石、绢云母、绿泥石为主；北矿段的铅矿矿体金属矿物主要包括黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、辉银矿，脉石矿物主要为石英、斜长石、绢云母、绿泥石、黏土矿物等。

矿区矿物共生组合共分为3种：长石—石英—黑云母—金属矿物、长石—石英—绢云母—金属矿物,主要呈细脉浸染状产出于北矿段铜矿体中，金属硫化物主要为黄铁矿、黄铜矿，前者偶见铜蓝、斑铜矿，后者则以含磁黄铁矿为特征，硅酸盐矿物常见长石、石英、黑云母、绢云母等；黄铜矿—黄铁矿—石英为东矿段脉状矿体的主要矿石组合，多见金属矿物与石英组成细脉状分布于矿石中。

2.3 矿石组构特征

（1）首采区及北部斑岩型铜矿石中主要金属矿物黄铜矿主要呈细脉状、浸染状分布，脉宽0.1~5 mm，多与黄铁矿共生或嵌布于石英、长石、绢云母为主的脉石矿物中，石英主要呈颗粒的他形粒状分布，偶见脉状石英展布，长石多呈半自形—他形的斑晶存在于基质中，绢云母则多交代长石呈颗粒极细的他形粒状分布。

（2）东矿段脉状矿体矿石中金属矿物主要呈团块状、细脉状充填于裂隙中，基本属同期含矿热液沿裂隙活动充填而成，少数向裂隙两侧渗透交代呈不均匀的星点状，矿石中金属矿物生成顺序为黄铜矿→磁黄铁矿→黄铜矿→闪锌矿。

（3）北矿段铅锌矿体中的方铅矿、闪锌矿、黄铜矿主要呈团块状分布，局部砂岩中可见方铅矿、闪锌矿主要沿破碎石英脉或石英砂岩的裂隙充填，矿石具块状或角砾状构造。

2.4 围岩蚀变

矿区变质作用以热接触变质作用为主，自岩体往外变质程度逐渐降低。北矿段围岩蚀变发育较普遍，发育斑岩型铜矿床钾硅酸岩化—青磐岩化—黄铁绢英岩化的完整蚀变系统，以硅化、绢云母化、绿泥石化、绿帘石化为主，基本围绕石英二长斑（玢）岩体（脉）分布（图2），硅化主要以3种形式存在：①微粒石英集合体呈弥散状分布；②基质中石英呈次生增大，多与绢云母、黄铁矿伴生；③石英细脉局部呈网脉状硅化脉产出。绢云母化主要表现为长石绢云母化，斑晶绢云母化多沿裂隙或中心逐渐往外扩张，交代完全时，斑晶被鳞片状绢云母集合体取代而保留假象。

东矿带整体蚀变程度相对弱，但仍可区分出钾硅酸盐化蚀变分带（黑云母化—硅化）、绢英岩化分带（石英—绢云母—伊利石化）、青磐岩化（绿帘石化—碳酸盐化）蚀变分带：①钾硅酸盐化多见孤立片状黑云母赋存于浅灰褐色石英闪长玢岩中，偶见呈脉体晕形式存在的黑云母化，常形成星点浸染状、细脉状铜矿化；②绢英岩化蚀变主要表现为长石斑晶的分解蚀变，蚀变矿物以石英、绢云母、伊利石、绿泥石及磁黄铁矿、黄铜矿为主，蚀变范围较宽泛，多叠加于石英闪长玢岩之上，伴随着矿（化）体产出，硅化早期以细脉、小团斑为主要形式，晚阶段硅化以大脉（20~40 cm）及大团斑状为主，蚀变叠加多造成矿化叠加而形成工业矿体；③东矿段青磐岩化多产于绢英岩化外围石英闪长玢岩中，偶见细脉（2 cm）产出，未见金属硫化物（图3）。

相较于斑岩铜矿完整蚀变系统而言，普朗矿区铜矿泥化带发育程度较小，青磐岩化带范围较宽，元素则以岩体为中心呈对称环带状分带：岩体中心蚀变内带以Cu、Mo（W、Bi）为主，Cu、Au则贯通含矿岩体和围岩，Ag、Pb、Zn则主要分布于外接触带。结合图4看出，矿床含矿岩体围岩蚀变分带显著，自岩体中心往外发育强钾化硅化带（工业铜矿带）→绢英岩化带（铜矿化带）→青磐岩化带（基本无矿化）。

3 主要矿物特征

3.1 主要金属矿物特征

黄铜矿（CuFeS2）是矿区硫化矿矿石中的主要含铜矿物，铜黄色，多成浸染状及细脉状嵌布于岩石中，粒度集中于0.06~0.2 mm，与磁黄铁矿、黄铁矿、方铅矿等矿物共生；斑铜矿（Cu5FeS4）在矿石中含量相对小，暗黄色，呈他形粒状（0.06~0.2 mm）分布于脉石矿物间，与斜长石、钠长石、钾长石、黑云母等相伴产出；黄铁矿（FeS2）广泛分布于矿体、围岩中，浅黄白色~黄色，粒度变化较大（0.01~0.35 mm），多呈他形粒状与斜长石、钠长石、角闪石、钾长石、黑云母、绢云母等相伴产出，偶见其包裹于黄铜矿中；磁黄铁矿则多星点状、浸染状与黄铜矿、黄铁矿共生，粒度较细（0.003~0.1 mm），其成分为S（42.97%）、Fe（57.03%）；方铅矿（PbS）为矿石中重要的铅矿物，浅灰色，呈半自形—自形粒状（0.05~0.09 mm），主要成分为S（47.33%）、Pb（52.67%）。

3.2 主要造岩矿物特征

角闪石是普朗复式斑岩体中重要的铁镁质矿物，主要呈不规则柱状产出，自形程度较高，其横切面呈菱形展布，具闪石式解理（图5（a）），斑晶中常含有锆石、磷灰石、磁黄铁矿物，具有高FeOT（12.49%～18.57%）、Al2O3（13.49%～14.94%）和低SiO2（36.74%～40.43%）的特点，总体属钙质角闪石中的A类。黑云母作为普朗复式含矿斑岩体中主要的暗色矿物，呈斑晶、基质相产出，主要以不规则斑状、片状为主（图5（b）、（c）），解理发育，具有富MgO（10.60%～15.80%）、FeOT（11.78%～18.21%）、贫Al2O3（13.36%～14.67%）、高TiO2（3.69%～5.29%）的特征，为镁质黑云母。斜长石是普朗成矿岩体重要的浅色造岩矿物，呈半自形—他形粒状结构，主要以斑晶形式产出，呈柱状、长斑状分布（图5（d）），斑晶主要为更中长石、更长石和钠长石。钾长石在斑晶和基质中均有分布，呈自形和他形粒状结构（0.2～0.45 mm），以斑晶形式出现（图5（e）、（f）），并未形成条纹长石，表明其形成温度较高。此外，矿床内钾长石端元组分Or均>61%，且平均达97.55%，变化较小，反映出较为稳定的结晶环境。

3.3 成矿元素赋存特征

矿区矿（化）体以硫化矿为主。据Cu物相分析，北矿段矿石主要由硫化物组成，占比达98.40%，含少量游离氧化铜（0.39%）、氧化铜（1.06%），Cu元素多赋存于黄铜矿（CuFeS2）中，极少数赋存于斑铜矿（Cu2FeS4）、铜蓝（Cu2Cu2S2S）中，与黄铁矿等呈细脉浸染状、细粒—微细粒系数、稠密浸染状分布于斑（玢）岩中。外带则形成大脉状矿体，具有斑岩铜矿粒状浸染状、细网脉状浸染和大脉状矿体的“三层楼”模式。据本次研究统计，矿石中铜品位严格受控于岩性，石英二长斑岩铜矿含铜量一般较高，集中于0.20%~1.20%，而石英闪长玢岩、花岗闪长斑岩中铜含量相对低。此外，Cu品位与矿体规模呈显著正相关，3~10线间以矿体厚度大、铜品位高为特征，垂向上则呈自3 800 m标高往下Cu品位逐渐降低的演化趋势。

北矿段铅锌矿体则多以硫化矿为主，矿石中Pb、Zn元素则主要赋存于方铅矿（PbS）、闪锌矿（ZnS）中，极少量赋存于黄铜矿（CuFeS2）、磁黄铁矿（Fe5S6—Fe15S17）中，Ag元素则主要赋存于辉银矿（Ag2S）中。

4 讨论

4.1 成矿阶段划分

根据矿床矿物组成、产出特征，矿化成矿阶段可划分为3个阶段：①岩浆晚期以钾化为主，伴随着黑云母—钾长石—金属矿物组合的产出，无自然水参与，自岩体内部往外、向上发育，以富钾质的岩浆气液的矿化作用为主；②岩浆期后热液成矿（硫化物）期为矿床主要的成矿时期，矿区内各类成矿作用均与该蚀变关系密切，高温阶段在斑岩体内形成石英—黑云母—钾长石—金属硫化物组合，中温阶段则在斑岩体内形成石英—绢云母—金属硫化物组合，低温阶段矿化程度显著减弱，偶见细脉状青磐岩—黄铜矿—黄铁矿产出，但并未形成规模化矿体；③表生期矿化（体）集中于KT1矿体浅部的西段—东南段，多见黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿氧化呈孔雀石、褐铁矿，氧化带深10~40 m，由于Cu元素部分氧化而致使表生矿Cu品位整体降低，在氧化过程中形成硫酸铜溶液，伴随着碳酸盐铜矿物产出。

4.2 矿床成因

前已述及，普朗铜矿位于德格—中甸陆块东缘、义敦—中甸岛弧带南段，成矿严格受岩浆岩、热液蚀变及构造控制，各控矿因素之间既相互联系，亦保存着各自的独立性，在成矿系统中发挥着不同作用。

（1）岩浆岩。通常情况下，与岛弧岩浆—热液作用关系密切的岩浆岩多为浅成—超浅成斑（玢）岩，前人提出斑（玢）岩的存在与否是斑岩矿床的决定要素，斑（玢）岩构成矿化是义敦—中甸岛弧斑岩矿床的重要特征，普朗铜矿亦继承了同样的成矿特征：矿（化）体多趋向于在斑岩体中富集，反映出矿床成矿元素更适宜在偏碱性熔体—溶液中富集，而富含石英的斑岩、玢岩中矿体富化现象更显著，表明酸性流体是成矿元素更适宜迁移、富集的介质。

（2）岩浆侵位地层。区域与弧岩浆—热液作用关系密切的斑岩型矿床仅产于图姆沟组二段地层，该段位上三叠统中火山岩最为发育的层位，上、下段岩性主要为海相碎屑沉积岩，表明斑（玢）岩体、矿床及火山岩关系密切。

（3）热液蚀变。矿区围岩蚀变是矿床成矿的关键要素，矿区发育钾化、硅化、绿泥石化、绢云母化可作为矿床成矿作用直接标志的硫化物。此外，矿床热液蚀变分带显著，自含矿岩体中心高温蚀变作用（钾化—硅化带、绢英岩化带）往外渐变为较低温的蚀变作用，蚀变强度与矿化呈显著的正相关。

（4）构造裂隙。斑（玢）岩矿床又称为细脉浸染型矿床，成矿物质以微细脉或浸染状产出，反映出构造的继续活动导致岩体产生大量微裂隙，为含矿热液的活动提供充裕的空间，从而导致矿质的运移、沉淀［15-16］。据前人研究，区域的俯冲造山作用形成的金属矿床与岩浆热液活动具有密切联系，构造裂隙为含矿热液提供运移通道和沉淀空间，构造裂隙的发育程度直接影响着矿化强度。从区域上看，格咱深大断裂将岩浆活动围限于断裂东侧，其旁侧的次一级构造裂隙为浅成—超浅成侵入岩活动创造了极为有利的条件。此外，伴随着区域性断裂活动，早期形成的矿体中又产生新的构造裂隙，在诱发新含矿热液活动的同时，产生了富铜的石英脉型矿石，东矿段矿体即是产于近EW向次级断裂构造裂隙中的典型脉状矿化体。

综上所述，矿区外围北部铅锌矿体均产于安山岩与斑岩接触部位的石英脉或石英砂岩的构造破碎带中，具典型热液充填脉型矿体特征，属于次火山作用相关的热液矿床；矿区北矿段为与斑（玢）岩有关的次火山—热液斑岩型铜矿床，石英二长斑岩、二长闪长玢岩为主要的含矿岩体，由岩体侵位中后期形成的含矿热液所致；东矿段矿体形态、矿石矿物特征及围岩蚀变等地质要素均表现出中—低温热液脉型矿体特征，为产于石英闪长玢岩中与次火山作用相关的热液脉型铜矿床。