云南易门万宝厂铜钴矿床控矿因素及找矿预测

2022-06-28刘代福郭祖江3

现代矿业 2022年5期

刘代福余璨杨金郭祖江3

（1.玉溪矿业有限公司狮子山矿；2.中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司）

易门铜矿带是滇中地区著名的金属成矿区之一，地处扬子地块西南缘，中元古界前震旦系昆阳群地层发育齐全，受多期构造运动的影响，区内构造发育，且伴随着显著的变质作用，成矿地质条件优越［1-4］。万宝厂矿床发育于易门铜矿带东侧，具有沉积—改造热液矿床的典型特征［5］。自20世纪80年代发现该成矿带以来，前人在区内开展了大量调查与研究，但找矿勘查成果多集中于西矿带的大型矿床［6-10］，对于东矿带矿床的研究涉及较少。本研究在系统厘定区域成矿地质背景及矿床地质特征的基础上，剖析矿床内不铜矿化类型的控矿因素，结合矿床成因圈定找矿靶区，为下一步勘查工作奠定基础。

1 区域成矿地质背景

易门铜矿带总体位于昆阳裂谷褶皱系、昆阳中元古陆裂谷褶皱带，地处武定—元江裂陷槽褶皱带中心的易门盆地西侧，地层以中元古界前震旦系昆阳群为主，为一套巨厚的复理石碎屑岩—碳酸盐岩组成［11-13］，总体出露于冒地槽中，是陆棚浅海—滨海潮坪环境的产物。安宁河—元谋—绿汁江断裂、小江断裂两条区域性断裂将昆阳裂谷系挟持其中，由SN 向、EW 2 组断裂组成格子状构造格局，派生的二级同生断裂是万宝厂铜钴矿的重要控矿构造。断裂不仅为岩浆热液和成矿流体提供运输通道，还将区域构造格局划分为武定、东川、易门、笔架山、元江等5个铁铜多金属成矿带。

2 矿区地质特征

2.1 地层

万宝厂矿区主要出露二叠系地层，包括大龙口组（Pt2d）、美党组（Pt2m）、因民组（Pt2y）、落雪组（Pt2l）及鹅头厂组（Pt2e）地层（图1）。其中，鹅头厂组—因民组为一套正长叠置的复理石建造，下部的火山喷发—沉积旋回构成了矿床的主要赋矿岩性。大龙口组深灰色薄—中厚层状石灰岩出露于矿区东北角喜硐一带，厚度超过500 m。矿区北东及南东侧主要出露美党组（Pt2d），自上而下发育薄层状绢云母板岩、灰岩夹绢云母板岩、碳质板岩。因民组（Pt2y）与下伏美党组呈断层结束，自上而下发育4 个岩性段：因民组四段（Pt2y4）为紫灰色长石石英砂岩互层，具有条带韵律层理；因民组三段、二段（Pt2y2-3）的大理岩化灰岩、绢云母板岩中多发育脉状铜矿；因民组一段（Pt2y1）由中酸性钠质火山碎屑岩组成的一套海相沉积，上部的火山碎屑物和下部的含砂屑沉积凝灰岩共同构成一个喷发—沉积旋回，其中，下部的沉积岩层发育强烈的硅化、碳酸盐化、重晶石化和泥化等热液蚀变，伴随着黄铁矿化的发育，可见黄铁矿、黄铜矿、辉砷镍矿等金属硫化物，是万宝厂矿床重要的含矿段。落雪组（Pt2l）整体为一套厚层状、纹层状白云岩、砂质白云岩夹少量紫色板岩，上部叠层石发育，下部发育铜矿化。

2.2 构造

矿床位于绿汁江东侧NE 向复式褶皱带万宝厂—老厂向斜北段，万宝厂向斜在矿区内延展长度超过15 km，向SW 向延展经小马鹿、老赵村至老厂以西，核部宽缓，两翼倾角为20°，严格控制着矿床含矿地层及矿（化）体的产出。

矿区继承了区域复杂的构造格局，发育NE 向和NW 向2组地层。NE向纵断层组分布于向斜两翼，发育压性及张性2组断层结构面，其中张性结构面多沿倾向错移压性地层，破碎带中间围岩挤压透镜体，热液蚀变作用较为强烈，伴随着Cu、Co 矿化的发育；NW 向横断层发育于向斜南东翼，由8 条张扭性陡倾（大于65°）断层组成，切错NE 向纵断层，并在交汇部位富化为矿体，是矿床重要的容矿构造。

2.3 岩浆岩

矿区内岩浆活动以变辉绿岩的侵入为主，多在美党组绢云母板岩中见岩脉状变辉绿岩，斜长石多被高岭土化，使得原变晶结构的岩石变为鳞片变晶结构岩石，总体为晋宁中后期或晚期的产物。因民组凝灰岩是海底火山喷发—沉积作用的有利佐证，岩石成分以火山碎裂物为主，混有一套岩屑和砂屑，岩屑占25%、晶屑占50%，分布于因民组下部，发育强烈的硅化、碳酸盐化、黄铁矿化和重晶石化。

矿床内铜钴矿化主要赋存于富钠质的海相火山沉积岩系中，部分产于正常沉积岩的接触面附近，矿体展布与火山岩一致［14-15］。矿区内断裂构造与火山岩共同导致后期与热液相关蚀变岩的形成，铜钴矿化即是构造热液期形成的脉状矿化。

2.4 围岩蚀变

矿区内围岩蚀变以钠长石化、硅化、碳酸盐化及重晶石化为主。石英钠长石化具体表现为热液“交代”钠长石，由具有层状结构的凝灰岩热液交代作用所致，可见到颗粒粗大的石英钠长石呈不等粒的镶嵌边晶状，局部地段还可见到热液蚀变残留体。矿区内花岗岩、变晶状石英岩多为岩石中砂屑发生热液交代作用的产物，偶见白云石晶粒间充填硅质，裂隙中则充填析出的石英脉。重晶石化多与金属硫化物相伴出现于铜钴矿化岩石中。黄铜矿多发育于石英白云石脉和铜钴矿化岩石中，多呈自形—半自形浸染状展布。

3 矿床地质特征

3.1 赋矿层位

矿床内共圈定大矿体7条，矿（化）体严格受层位及断裂构造双重控制，以层位的控制作用最为显著：①号矿体赋存于因民组一段（Pt2y1）底部和美党组顶部的接触带，含矿岩性为沉凝灰岩；②、③号矿体赋存于因民组一段（Pt2y1）上部的凝灰质白云岩和硅化灰岩中；④、⑤号矿体赋存于因民组（Pt2y）火山岩上盘蚀变的板岩及大理岩化石灰岩夹白云岩中；⑥号矿体赋存于因民组五段（Pt2y5）紫灰色砂质白云岩与紫色板岩互层中；⑦号矿体发育于落雪组底部与因民组顶部的接触带。

3.2 矿体地质特征

①～⑤号叠层状矿体群沿断层呈链环状展布，长轴延展约400 m、短轴宽200 m，自NW（65°）向SE 侧伏，侧伏角为60°，矿体出露标高为2170～2 360 m，各矿体厚度多为2～5 m，倾角较缓（5°～20°）。⑥、⑦号矿体呈长条透镜状展布于因民组五段上部及落雪组下部，走向NW—SE，长轴延伸480 m、短轴延伸100～150 m，呈似层状、透镜状产出，倾角变化较大（0～40°）。⑦号矿体分布于⑥号矿体上盘，二者垂向上相距30 cm，沿长轴方向连续且厚度较稳定，在向斜两翼矿体出露地表（表1、图2）。

表1 万宝厂矿区矿体地质特征

3.3 矿石组构特征

根据矿物共生组合及伴生组合分布特征，矿床内矿石可划分为铜矿石、铜钴矿石、铅锌矿石。铜矿石产于落雪组及因民组上部白云岩中，多见散点状、浸染状及细脉状黄铜矿，表生氧化矿多见赤铁矿、蓝铜矿、砖红铜矿、孔雀石等矿物形成氧化残余结构，部分为风化呈土状氧化矿，铜转变为结合氧化铜及碳酸铜。铜钴矿矿石产于因民组下部，金属矿物成分为黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿、辉砷镍矿、镍辉钴矿、晶质铀矿、方铅矿。铅锌矿石呈脉状与铜钴矿石共生，亦或产于铜钴矿石边缘，共生矿物为方铅矿、闪锌矿、黄铜矿及重晶石。

总体上，矿床矿石结构以自形—半自形结构、环状嵌边结构、粒状镶嵌结构、交织连生结构、乳滴状结构及聚片双晶结构为主，矿石构造主要为散点状构造、块状构造、脉（细脉）状构造、带状构造等。

4 控矿因素

4.1 沉积型矿化控矿因素

矿床为易门铜矿带上的典型沉积改造型矿床，矿（化）体发育特征继承了“铜厂式”矿床的地质特征，受地层、岩性控制作用显著［15-16］。矿（化）体在落雪组、鹅头厂组及因民组等地层中有不同程度的发育，以落雪组、因民组地层中最为富集，总体呈层状、似层状及透镜状产出，与地层呈显著的整合接触关系。矿（化）体与围岩之间未见清晰界线，多呈过渡或渐变关系，二者表现出显著的同生性。

此外，“铜厂式”矿化体还严格受岩性控制。落雪组地层在整个易门铜矿带上都有着显著的相似性，含矿岩性均以白云岩为主。在万宝厂矿区中，落雪组地层也可划分为3 个岩性组：上部（Pt2l3）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；中部（Pt2l2）为灰白色—白色微晶—细晶白云岩及硅质白云岩；下部（Pt2l1）为紫灰色—杂色泥晶白云岩、泥质或泥质条带白云岩夹黄棕色薄层页岩。其中，中上部的白云岩颜色偏深且成分极为相似，下部的白云岩硅质含量较高而钙、镁含量较低，陆源物质（泥质）的比重高，总体属杂质含量高的白云岩类。

一般来说，“铜厂式”沉积成岩式矿体在浅色硅质白云岩中具有集聚优势。

4.2 脉状矿化控矿因素

矿床内脉状矿（化）体与岩性具有一定的相关性。脉状矿（化）体仍集中发育于昆阳群地层中，矿化在各地层中的发育程度与产出形式有所不同：鹅头厂组以深灰色—灰黑色薄层状碳质板岩、钙质—砂质板岩为主，偶夹透镜状白云岩、灰岩；落雪组地层岩性以中厚层状白云岩为主，脉幅较宽且连续性较好的石英—方解石脉、黄铜矿多赋存于中厚层白云岩中，以因民组紫色白云岩最为发育；因民组为次要赋矿层位，主要为砂质板岩、紫灰色中酸性钠质火山岩碎屑岩、长砂屑白云岩、石英砂（砾）岩，脉状铜钴矿及热液蚀变作用在碎屑岩中发育较为集中；美党组地层主要为黑色—深灰色薄层状绢云板岩，偶夹薄层状灰岩。根据岩性可划分为碳酸盐岩（落雪组为主）、细粒碎屑岩（美党组、鹅头厂组）及碎屑岩为主夹厚碳酸盐岩（因民组）。

总体上，脉状矿化特征与白云岩物理化学性质关系密切［16-17］。白云岩在矿区地层岩性中发育最为厚大，由于性质较脆，极易诱发贯通性、连续性较好的脆性断裂或裂隙带，在为热液运移提供通道的同时，也为矿质的留存富集提供存储空间，是集中成矿的有利地带。此外，相较于碎屑岩，白云岩性质更为活泼，易在热液运移过程中发生物质交换，这对成矿物质卸载也极为有利。

岩性层的组合也在一定程度上控制着脉状矿化的顺层分布。矿区地层岩性垂向上具有“隔—储”岩性组合：上覆鹅头厂组板岩、钙质—砂质板岩的裂隙不发育，渗透性较差，成为热液的天然隔挡层；下伏落雪组白云岩、因民组碎屑岩的裂隙、溶隙相对发育，渗透性好，有利于热液运移与聚集，是热液脉状矿化的有利储聚层。

5 矿床成因

矿床赋存于落雪组下部白云岩和因民组砂（角）砾岩、中酸性钠质沉凝灰岩、板岩夹白云岩和蚀变灰岩中，地层层位和张性断裂（NNW 向）共同控制着矿（化）体的产出，矿体多呈叠层状、长轴状成群出现。矿床内金属硫化物以黄铜矿、闪锌矿、黄铁矿为主，其次为镍辉钴矿、辉砷镍矿及方铅矿，碎裂结构发育普遍。总体上，矿床成矿可划分为早、晚2期：早期的高温阶段主要发育镍铀硫化物，晚期的低温阶段以铜钴硫化物为主。脉石矿物包裹体均一温度为150°～190°和280°～350°，均指代矿床为热液成因的产物。综上分析，本研究认为万宝厂铜钴矿床为沉积—改造（火山热液叠加）成因的铜钴矿床。