川南沉积型铜矿床地质特征及找矿方向

杨云

（四川省地质矿产勘查开发局二〇二地质队，四川宜宾 644002）

铜矿的成矿类型复杂多样，主要有矽卡岩型、火山岩型、斑岩型、沉积变质型、热液型和砂岩型等类型[1]。通常将不同时代的层状或者层控铜矿床称之为沉积型铜矿[2-3]，此类矿床主要集中出现在元古宙、二叠-三叠纪和侏罗-三叠纪[4]。沉积型铜矿在中文文献中通常被称作层状铜矿床[5-8]和砂（页）岩型铜矿床[8-9]，在铜矿资源中起着举足轻重的作用，众多研究人员根据其形成的环境，分为海相砂岩型铜矿和陆相砂岩型铜矿[10]。沉积型铜矿床一般赋存于沉积盆地的还原性地层中，以辉铜矿等含铜硫化物为主[8]。

川南沉积型铜矿主要分布宜宾-泸州一带，分布广泛，易采易选，近年来，在对川南沉积型铜矿金属矿产开发中逐渐得到了重视。然而，目前对川南沉积型铜矿研究较少，因此，笔者在总结前人研究的基础上，通过野外地质调查、样品采集和分析，对川南沉积型铜矿的矿床成矿地质条件、成矿规律进行了分析和总结，为该地区沉积型铜矿的研究提供更多更有效的科学依据。

1 区域地质背景

1.1 区域地层

区域内出露地层：从侏罗系下统自流井组、中统沙溪庙组、上统遂宁组、蓬莱镇组地层，至白垩系上统窝头山组、打儿凼组地层均有出露。局部河流低洼地段及斜坡存在第四系堆积物，均为沉积岩地层。

1.2 区域构造

研究区位于扬子准地台与四川台坳交汇地段，新华夏构造一级沉降带之四川沉降盆地南缘，川东褶束带之相岭—象鼻场向斜及沙溪沟向斜为研究区主要构造形迹，区内主要由单斜地层组成，地层走向大致为东西向，见图1。

图1 研究区构造刚要图

2 研究区地质特征

2.1 地层

研究区内出露地层由老至新有：侏罗系中统下沙溪庙组、上沙溪庙组、上统遂宁组、蓬莱镇组、白垩系下统窝头山组、 打儿凼组及第四系。现将各组、各段地层特征简述如下：

①侏罗系中统下沙溪庙组

属河湖相沉积，岩性以紫红色中层状砂质泥岩、泥岩为主，夹紫灰色、绿灰色厚层块状细粒长石石英砂岩，泥岩具水平层理，砂岩主要为大型板状交错层理，泥岩中常含较多砂姜状钙质结核。全组厚约260m，与下伏地层整合接触。

②侏罗系中统上沙溪庙组

属河湖相沉积，岩性由紫红色砂质泥岩、泥岩与灰-紫灰色长石石英砂岩互层组成，具水平层理及交错层理。全组厚500m～600m，与下伏地层整合接触。

③侏罗系上统遂宁组

属河湖相泥岩沉积，上部为鲜红色、棕红色薄-中厚层状泥岩为主，夹同色薄层状砂质泥岩，偶夹紫灰色细粒砂岩透镜体，地表风化呈鲜艳的红色。底部8m～15m为砖红色厚层状长石石英砂岩。全组220m～280m，与下伏地层整合接触。

④侏罗系上统蓬莱镇组

属河湖相碎屑岩沉积，岩性主要由紫红色砂质泥岩、泥岩夹灰紫、 紫灰、紫红、浅灰色中厚层状细粒长石石英砂岩组成。局部夹薄层泥灰岩，泥岩多含灰质或灰质结核。砂岩夹层为3套～7套，总厚20m～62m；下部常有三套砂岩，尤以底部长石石英砂岩发育最好，厚8.6m～14.5m，整合覆于遂宁组之上。砂岩中夹薄层泥岩，常含泥砾，并具虫蛀构造。此三套砂岩在地貌上常形成陡坎。

下部砂岩是区内重要的含铜层位，一般以底砂岩为主，其次为第二砂岩层，个别地段为第三砂岩层。矿体呈透镜状产出，产状与围岩一致，矿体长60m～230m，厚度0.95m～2.70m。一般不含夹石，品位与厚度多成正比关系，一般在1%～1.5%。周边多属贫化渐变尖灭。全组厚230m～350m，平均280m，与下伏地层侏罗系上统遂宁组呈整合接触。

⑤白垩系下统窝头山组

属沙漠相，岩性以砖红色厚-巨厚层状细～中粒长石石英砂岩为主，夹泥岩、粉砂岩薄层，底部为含砾砂岩薄层，全组厚110m，与下伏地层为平行不整合接触。

⑥白垩系下统打儿凼组

岩性主要由砖红色块状、巨块状长石砂岩组成，具大型交错层理及斜层理，夹少许紫红色泥岩透镜体。 区内未见顶，与下伏地层整合接触。

⑦第四系

主要为坡积层和残坡积层，由砖红色长石砂岩碎块、含砾粘土、腐植土层等组成，主要分布于研究区北部及南部。

2.2 构造

研究区南部位于象鼻场向斜南翼，地层倾向逐渐转为5°～25°，倾角7°～12°；中部位于象鼻场向斜北翼，地层倾向180°～210°，倾角6°～15°；北部位于沙溪沟向斜南翼，地层倾向北西335°～北东65°之间，倾角7°～20°。

主要断裂构造为研究区中部的白杨湾逆断层，倾向北，倾角33°～47°呈东西向展布，主要切割沙溪庙组地层，对铜矿资源的分布无直接影响。

3 研究区矿床（层）地质特征

3.1 矿体（层）特征

本区含矿岩系为侏罗系上统蓬莱镇组砂岩，该地层共有砂岩3～7层，铜矿体位于其中相对较稳定的3层内。第1层含铜砂岩赋存于侏罗系上统蓬莱镇组地层底部（第一含矿层），为灰色、浅灰色中～厚层状粉～细粒长石石英砂岩，胶结物以钙质为主，泥质次之，具水平层理、斜层理和交错层理构造，沿层面含炭质碎屑，全层厚2.45m～32.59m；第2层含铜砂岩位于第1层含铜砂岩之上100m左右（第二含矿层），岩性为紫灰色～浅灰色中层状长石石英砂岩，具薄层、斜层理和交错层理构造，全层厚1.58m～33.23m；两层砂岩之间岩性为紫红色泥岩夹薄层砂质泥岩、粉砂岩。砂岩在延伸方向上常常发生尖灭，一般呈两种情况。一种为突然尖灭，另一种为是随着颜色及岩性逐渐变化尖灭。其顺序为：浅灰色-灰色-紫灰色-灰紫色（局部为浅灰色与紫灰色相互交替的花斑纹状）-紫色-紫红色，即由砂岩到砂质泥岩再到泥岩的变化过程，总体说来，含矿的两层砂岩较其他几层砂岩相对稳定；第3层含铜砂岩位于第2层含铜砂岩之上50m左右（第三含矿层），岩性为紫灰—浅灰色中层状长石石英砂岩。

本区铜矿体呈透镜状赋存于砂岩中下部（矿物呈浸染状、细脉状、薄层状分布于砂岩中），矿体与顶、底界岩体间多呈过渡关系，铜矿体呈似层状、透镜状沿砂岩层延伸方向展布。据调查，老硐、小硐沿岩层走向呈带状排列，区内砂岩层一直沿走向延伸，层位相对稳定，但铜矿体呈透镜状，断续分布于砂岩内。

矿体顶、底板围岩特征：矿层顶板为灰色细粒长石石英砂岩，及紫灰色粉砂岩。显水平层理，厚4.26m～14.84m，平均为11.24m。直接顶板为灰色细粒长石石英砂岩，局部含钙质，细粒砂状结构、中～厚层状构造。岩石成分：石英（60%～80%）、长石（10%～17% ）、岩屑小于8%，锆石、电气石、磷灰石等微量。填隙物以方解石为主，局部为水云母，孔隙式胶结。

矿层底板：为灰色细粒长石石英砂岩，及紫灰色粉砂岩。厚：0.00m～27.04m，平均：4.58m。局部为紫红色砂质泥岩。直接底板一般为灰色长石石英细砂岩（或细粒岩屑砂岩），局部含钙质，细粒砂状结构、具交错层理。岩石成分：石英（70%～76%）、长石（16%～20%）、岩屑小于5%，白云母、黑云母小于2% ，锆石、电气石、磷灰石等微量。填隙物为方解石（或水云母），孔隙式胶结。

3.2 矿石质量

矿石矿物组分：矿石矿物以辉铜矿为主（1%～5%），次为孔雀石（小于2%），及硅孔雀石、蓝铜矿、赤铜矿等；脉石矿物：石英、长石、云母、电气石、锆石、方解石以及少量的炭质等。矿石为细粒砂状结构，中—厚层状构造。辉铜矿呈他形晶粒状，大多为不规则状，粒径大小不等（0.019mm～0.72mm），在矿石中呈短脉状产出或充填在砂粒间孔隙中，呈不均匀星散状分布，在炭屑附近含量较高，少部分的辉铜矿包含在云母或炭质中，有时可见到辉铜矿对所接触的碎屑有轻度溶蚀交代现象；孔雀石为表生矿物，多见于层理面及岩石节理面，由辉铜矿次生淋滤氧化而成；赤铜矿在层理面可见，呈土状集合体分布，与其伴生的有炭质等。

经化验分析，原矿X荧光光谱分析结果见表1。

表1 原矿X荧光光谱分析结果表

从光谱分析可知，矿石中具有回收价值的元素仅有铜，有害元素砷、磷等的含量不高。

原矿化学多项分析结果：含Cu：2.11%～2.95%、S：0.24%～0.62%、SiO2：67.98%～76.58%、CaO：2.24%～4.98%、MgO：0.93%～1.12%、K2O：1.82%、Na2O：1.39%、Fe2O3：2.11%～2.36%、Al2O3：8.42%～9.15%、TiO2：0.49%、P： 0.175%，铜是唯一可回收利用的有价值金属元素。

据收集的有关测试资料，调查区地表氧化率98%，为氧化矿；坑道中氧化率26%～87%，以氧化矿为主，次为混合矿；钻孔中氧化率 3.8%～62%，以氧化矿为主，少数硫化矿。本次工作对矿石自然类型分带尚不能准确划分，故视为氧化、硫化混合矿石类型。

4 矿床成因及找矿标志

研究区含铜矿层及矿体赋存于蓬莱组，属曲流河相地层，矿体形态与岩层产状一致，且受岩性控制，矿石矿物以原生辉铜矿为主，呈他形晶粒状，大多为不规则状，粒径大小不等（0.019mm～0.72mm），在矿石中呈短脉状产出或充填在砂粒间孔隙中，呈不均匀星散状分布，在炭屑附近含量较高，少部分的辉铜矿包含在云母或炭质中，有时可见到辉铜矿对所接触的碎屑有轻度溶蚀交代现象。基于以上矿体及矿石特征，该矿体成因：矿源与成岩物质同期沉积，在固结及成岩后期，由地压、低温热液、地质应力等作用富集形成，属曲流河相沉积型砂岩铜矿。

矿体受蓬莱组地层中之灰、绿灰色中～厚层状细粒长石石英砂岩所控制，以灰、绿灰色细粒长石石英砂岩岩性作为该类矿床的标志。

5 结论

川南沉积型铜矿矿石类型以辉铜矿为主，矿体呈似层状、透镜状沿砂岩层延伸方向展布，主要赋存于侏罗系上统蓬莱镇组砂岩中，区域地层层位稳定。目前勘查工作仅局限于“点”上，尚未连成“线”和“面”，对川南沉积型铜矿的研究仍处于初级阶段，川南沉积型铜矿的研究对中生代川南沉积环境及古地理环境的研究意义重大。