滇南勐腊南坡铜矿成矿机理及找矿模型

2022-04-09吕晓宏尹琼余璨沈忠义3

现代矿业 2022年3期

吕晓宏尹琼余璨沈忠义3

（1.中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司；2.昆明冶金高等专科学校）

南坡铜矿位于滇南勐腊县NE 向约37 km 处，总体夹持于澜沧江断裂带和金沙江—哀牢山断裂带之间，大地构造位置地处特提斯与环太平洋两大巨型构造域结合部位，受印度板块、太平洋板块和欧亚板块相互作用影响。兰坪—思茅微板块作为古特提斯东缘的重要构造单元，经历了多期次的地质构造运动，形成了边缘古生界地层围限中、新生界地层的独立地壳结构。受燕山—喜山运动的影响，区内表现出复杂的构造格局，以NNW 向断裂、褶皱构造最为发育，逆冲推覆构造控制着深大断裂的空间展布［1-7］。自上世纪60年代发现兰坪—思茅铜多金属矿集区以来，前人在该成矿区取得了丰硕的找矿突破，南坡铜矿即是该时段发现的代表产物。范昆琨等［8-9］通过成矿物质来源研究，提出南坡铜矿为典型的沉积—改造砂岩型铜矿床；邹国富等［10-11］通过岩石地球化学研究，发现南坡铜矿矿石与滇中相近时代的砂岩型矿床有所不同，为沉积—热液改造型矿床；部分学者通过矿床地质特征厘定，认为南坡矿床受控于地层岩性和构造［12-14］。尽管研究者在南坡铜矿开展了大量工作，但并未形成对矿床成矿机理的系统认识。本研究通过成矿地质条件、成矿地质作用及热液活动等，结合区域成矿特征，剖析矿床成矿机理，厘清矿床成矿模式，为矿区后续地质勘探工作提供科学依据。

1 区域成矿背景

矿区所属的兰坪—思茅微陆块为古特提斯动缘的构造单元，自北向南可划分为兰坪盆地、思茅盆地。区内主要出露中、新生界地层，盆地边缘局部见古生界地层，前人通过对区域地质构造演化分析，提出其深部存在陆块性质的前寒武纪变质基底［15-16］。区内的兰坪—思茅盆地在中、新生代具有继承性活动特征，根据其区域地层发育及岩性岩相的变化，可将区域划分为澜沧江基底断裂带、中轴基底断裂带和东缘（金沙江—哀牢山）基底断裂带共3 条近NS 向的纵向断裂带。此外，区内岩浆活动剧烈，除中元古界含较多变质角斑岩、细碧岩和玄武岩外，盆地边缘形成了几条重要的晚古生代火山岩带：云岭火山岩带为挟持于澜沧江断裂和维西—乔后断裂之间的石炭纪—二叠纪火山岩带；云县—景洪火山岩带则由上泥盆统—二叠系火山岩组成；景东—绿春火山岩带沿阿墨江断裂分布于思茅盆地东缘，以火山岩碎屑岩为主。中、新生代岩浆活动则以印支期火山活动、燕山期中酸性侵入活动为主。区内经历了古、中、新特提斯的扩展、汇聚，早期沉积的层状矿、贫矿层（矿源层）进行改造、叠加、富化，相伴形成了古特提斯期裂谷海相火山岩溶矿成矿系列、中特提斯期裂陷盆地海相火山—沉积岩铜矿成矿系列及新特提斯裂陷盆地红层铜矿成矿系列。

2 矿区地质

2.1 矿区地层

矿区地层相对单一，主要出露第四系、第三系古新统勐野井组（E1m）及中生界白垩系上统曼宽河组（K2m）。第四系地层广泛分布于南坡河两岸阶地。勐野井组（E1m）主要展布于矿区北西侧～北侧一带，岩性为一套紫红色中—厚层状钙质泥岩、泥质粉砂岩，偶夹厚层状长石砂岩。曼宽河组（K2m）广泛展布于南坡河两岸，呈NEE 向斜贯整个矿区，根据其岩性组合可划分为3 段：①曼宽河组第三段（K2m3）总体为一套紫红色薄—中层状含钙质泥质粉砂岩夹中—厚层状细粒长石石英砂岩，受断裂构造影响而出露不全；②曼宽河组第二段（K2m2）岩性为中—厚层状浅紫色长石石英砂岩夹条带状—中层状紫红色泥质粉砂岩，是矿区的主要含矿层位，见眼球状、块状辉铜矿，自上而下发育ⅠⅠⅠ、ⅠV、V号含矿层；③曼宽河组第一段（K2m1）为一套紫红色条带状—中层状泥质粉砂岩与灰紫色中层状长石石英细砂岩互层，层位较稳定。

2.2 矿区构造

南坡矿区总体位于兰坪—思茅褶皱系的景谷—勐腊褶皱东南缘，地质构造继承区域构造特征，以紧密线状褶皱为代表的经向构造为主。矿区总体位于近SN 走向金厂河—尚勇背斜东南端，受多条SN 向、NW 向构造错断为段块状，地层在矿区内转折为弧形，走向多为N30°～50°（表1）。矿区断裂构造发育，主要呈NE 向、NW 向、近SN 向和近EW 向展布，以近EW向、SN向断裂最为发育。

（1）NE向的Fn0、Fn01、Fn5、F2均为成矿后构造，经历了早期南坡—茅草背斜褶皱挤压和晚期褶皱应力释放，Fn5为矿区主干断裂旁侧的次级平移正断裂，旁侧的白色岩屑石英砂岩中发育团块状、斑点状辉铜矿、斑铜矿。

（2）NW向的Fn3断裂与铜矿（化）体的空间产出关系密切，V 矿体在断裂下盘变富、变厚，反映出Fn3断裂对于矿化具有改造—叠加作用。

（3）SN 向组断层经历了平移正断层和地堑式构造，对于地层错移影响很大。

（4）近EW 向组断层以小规模平移断层为主，均属成矿后构造，对矿体错动作用显著。

3 矿床地质特征

3.1 矿体地质特征

南坡铜矿主要赋存于上白垩统曼宽河组第二段（K2m2），含矿层为浅色交互带红色岩系中的“浅色层”，含矿岩性以浅灰色细粒含钙质、泥质岩屑石英岩屑为主。矿体严格受控于层位、岩性，主要呈透镜状、层状和似层状产出，赋存标高跨度较大（500～750 m），自上而下发育ⅠⅠⅠ、ⅠV、V 号矿体（表2），矿（化）体自上而下呈逐渐变富、变厚大趋势（图1）。平面上多被断裂夹持或错移，金属矿物以辉铜矿、黄铜矿、黄铁矿为主，局部地段见蓝铜矿、孔雀石。

3.2 矿石特征

南坡矿床矿石以硫化矿石为主，局部地段见氧化矿石，矿石矿物主要为辉铜矿、黄铜矿和黄铁矿，其次为斑铜矿、黝铜矿、方铅矿、磁铁矿及孔雀石、蓝铜矿，脉石矿物相对单一，主要见方解石、白云石、石英分布于金属矿物与围岩接触界线处。

矿石结构主要为粒状结构、填隙结构和交代结构。①粒状结构主要为辉铜矿、黄铜矿和黄铁矿，呈他形浆状结构嵌布于岩屑石英砂岩中，其中辉铜矿以胶结物形式出现，推测其为成岩后生阶段产物；②填隙结构为南坡铜矿床最典型的矿石结构，辉铜矿、蓝铜矿、孔雀石等呈细脉状沿层间劈理面充填为纹层—条带状构造，由后期构造—热液活动叠加改造所致；③交代结构主要为黄铜矿、辉铜矿、黝铜矿等矿物交互式交代。

矿石构造主要有纹层—条带状构造、浸染状构造、脉状构造和块状构造。①纹层—条带状结构多见微细粒辉铜矿密集呈0.5～1.0 mm 的条纹、条带分布于浅色岩屑石英砂岩中的顺层劈理中，产状与岩层一致，劈理域空间较大地段形成大小不等的结核状、透镜状金属硫化物；②浸染状构造为矿石中最常见的结构类型，主要为细粒状辉铜矿、黄铜矿和黄铁矿不均匀展布于砂岩中，根据其浸染程度又可划分为稀疏既然装构造和星散浸染状构造；③脉状构造：由不均匀片理化致使透镜体状、条痕状泥砾中发育平行透镜体、条痕状蓝铜矿和孔雀石细脉，片理化与细脉发育程度呈显著的正相关，偶见砂屑间呈填隙状分布的蓝铜矿、孔雀石；④块状构造主要见于F3断裂下盘，辉铜矿、黄铜矿和黄铁矿密集呈团块状嵌布于砂岩中，反映出构造活动对原矿石构造的改造—富化作用。

4 成矿机理

4.1 成矿物质来源

据数据计算分析，勐野井组石盐中Cu 含量达500×10-6，赋存盐类矿物中的金属元素遇水时被溶解，金属元素进入溶液中转移，在提升溶液含盐度的同时，对于成矿物质从围岩中淋滤极为有利，最终形成高矿化度的含矿溶液。矿床地球化学研究表明，曼宽河组（K2m）地层中成矿元素Cu 富集显著，且随着灰白色岩屑石英砂岩→浅灰紫色岩屑石英砂岩→紫红色岩屑石英砂岩的岩石颜色逐渐加深，成矿元素Sn、Ni、Cu、Ga、Ge 平均含量随地层呈规律性趋势。由此推测紫色层为本区重要的矿源层，即成矿金属元素源自赋矿围岩。

4.2 含矿特卤水循环模式

含矿卤水主要形成于上部层位，包括向下淋滤的大气降水和富含Cl-的孔隙水。在沉积阶段，其间的水溶液由于蒸发作用而致使盐度增高，当溶液向下渗滤时，与周边围岩发生2种反应。

（1）与膏盐反应并萃取Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、CO32-、SO42-等离子，形成高盐度卤水。

（2）与紫色岩层反应萃取其中金属元素。在卤水下渗过程中，通过与围岩反应形成富含CuCl、Cu-Cl-、CuCl2-、CuCl+、FeCl2、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、CO32-、SO42--等成分的含矿卤水溶液。

至成矿阶段，含矿流体形成还原性溶液沿渗透性较好的砂岩层顺垂向及侧向缓慢运移，部分还原性溶液则在下渗过程中与氧化卤水混合，紫色岩层自身所含有机质的分解和细菌活动将SO42-还原为HS-或H2S，O2被消耗殆尽后，溶液Eh、pH 等地球化学条件发生改变，矿源层本身的有机质、硫化物或CH4等聚铜剂的还原和吸附作用，使Cu 元素在层间氧化—还原过渡带被还原、吸附而沉淀为层状铜矿（化）体，在海水动荡的影响下，矿体局部地段出现膨大和分支复合现象。部分还原溶液则还原形成层状浅色岩，构成矿体的“屏蔽层”底板，这是由于浅色层岩性为泥质成分较多的泥质粉砂岩及泥岩，渗透性弱，不利于流体运移，故而最大程度保持其原岩特性，导致矿（化）体局限于浅色层中。

5 找矿模式

5.1 成矿模式

前已述及，矿（化）层严格受地层、岩性控制，矿化顺层理、斜层理和交错层理进行富集，矿（化）体总体呈层状、似层状、扁平透镜状，早期沉积的红色砂岩层（矿源层）及后期沉积的含膏盐建造对矿床形成起到巨大贡献作用，充分表明矿床内矿体属典型的沉积型铜矿。结合野外调查分析，可知矿床形成于陆相湖泊沉积环境中，尽管矿床内发育部分脉状铜矿，但矿石矿物简单且未发现围岩蚀变，故认为断裂构造并非破矿、改造构造，而是铜矿次生富集的有利场所。地表含矿矿化经氧化作用而形成硫酸铜，遇碳酸盐岩或钙质后发生交代作用而形成孔雀石，含硫酸铜的矿质溶液随地下水迁移至孔隙较大的砂岩层，矿质则在次级裂隙和有利空间中沉淀、富集成铜矿体。因此，这种受构造影响的脉状铜矿体并非热液—改造型富矿体，而是在原生沉积铜矿的基础上经次生富集作用而成的富矿体，为“含铜砂岩原位聚铜”成矿模式的产物（图2）。综上，认为南坡铜矿床属沉积—成岩型铜矿床。