金沙江构造带羊拉铜矿床F4断裂特征及控矿规律

岳 言，李 波，刘月东，，王新富，唐 果，3，刘凤泽，向佐朋

(1.昆明理工大学 国土资源工程学院，昆明 650093；2.云南迪庆矿业开发有限责任公司，云南 香格里拉 674400；3.中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司，昆明 650051)

滇西北羊拉铜矿床位于古特提斯构造域中段的金沙江构造带内，为我国西南“三江”地区最为典型的铜矿床之一，因其矿产资源丰富，成矿地质条件优越且成矿作用复杂而成为了众多学者的研究对象[1-5]。迄今为止，在矿床地质特征[3-5]、成矿作用[6-7]、矿床地球化学[8-9]、矿床成因[10-14]及找矿预测[15-16]等方面开展了众多科研工作，并取得了瞩目成果。近年来，矿山生产实践表明，羊拉铜矿床的矿体展布与构造密切相关[16-18]，研究矿区内构造特征及其控矿规律可为矿山深边部找矿勘查提供依据和方向。而F4作为矿区内规模最大的断裂，前人并未对其进行系统研究。基于此，本文选择羊拉矿床的F4断裂为研究对象，对其构造特征进行详细观察和描述，进而总结其构造性质及控矿规律。

1 矿床地质

羊拉铜矿床位于云南省德钦县羊拉乡，为古特提斯构造域金沙江构造带内规模最大的铜矿床，夹持于近南北向的金沙江断裂和羊拉断裂之间[19-20]，由贝吾、尼吕、江边、里农、路农、通吉格和加仁等7个矿段组成(图1)。其中富矿体(KT2)主要分布于里农矿段，为研究和开采的重要矿段。矿区出露地层主要有志留系(S)、泥盆统江边组(D1j)、里农组(D2+3l)和下石炭统贝吾组(C1b)，其中泥盆统江边组(D1j)和里农组(D2+3l)为矿区的重要含矿层位，矽卡岩化绢云砂质板岩、变质石英砂岩为最主要的赋矿岩性(图1)。羊拉矿区褶皱、断裂十分发育，褶皱主要有里农背斜和江边向斜，断裂以近SN向金沙江断裂、羊拉断裂最为显著，其次为NE向F4断裂；近SN向的层间断裂带和次级裂隙广泛发育，为成矿流体的运移和沉淀提供了良好空间。羊拉矿区岩浆岩分布广泛，火山岩、侵入岩、脉岩均有出露。喷出岩主要为安山岩和玄武岩[22-23]，侵入岩主要为印支期花岗闪长岩[24-25]，与铜矿体关系密切[26-27]；另有少量花岗斑岩、辉绿岩出露[28-29]。

2 F4断裂特征

F4断裂为羊拉矿区重要的NE向断裂，是由沿里农岩体南缘及路农岩体北缘发育的多条断层所组成的断裂带，长度约6 km，向东与金沙江断裂带相交，形成“λ”字型分支断层[30]，对矿区矿体的空间展布起重要控制作用(图1)。沿F4断裂的走向延长及垂向延深，本文选取了不同中段的20处典型地质现象，对其进行详细观察和描述(图2)。

F401地质点位于3 150 m中段(图2A)，该处揭露F4断裂的上裂面，上裂面产状为NE60°∠78°NW，与上盘地层产状相似。裂面平直，沿断裂面可见5～10 cm黄褐色断层泥。断裂内为灰白色碎块状碎裂岩、碎粉岩，其原岩为大理岩，靠近裂面为泥质、硅质胶结物，发育黄褐色褐铁矿化、弱绿泥石化蚀变，硅化较强烈。断裂上盘围岩为灰白色块状大理岩，发育强黄褐色褐铁矿化、硅化蚀变。大理岩内产出不规则团块状石英。力学性质分析显示，该断裂面受到了NW-SE向的主压应力，根据带内填充物、擦痕及裂面形态推测该断裂为压扭性正断层。

F402地质点位于3 276 m中段(图2B)，为F4断裂上裂面，裂面平直，局部弯曲，产状为NE40°∠54°NW。断裂带宽为40～50 cm，带内充填物为土黄色构造碎裂岩夹断层泥，具黄褐色褐铁矿化。断裂内产出不规则团块状、脉状石英，方解石呈细脉状产出。断裂上盘为灰色-深灰色块状大理岩，具黄褐色褐铁矿化。下盘为灰色-深灰色块状花岗闪长岩，具强烈褐铁矿化蚀变。力学性质分析显示，该断裂面受到了NW-SE向的主压应力，根据带内填充物、擦痕及裂面形态，判断其为压扭性正断层。

F403地质点位于3 362 m中段(图2C)，该处揭露了F4断裂的上盘，带宽未知，上裂面呈微波状，产状为NE60°∠45°NW。带内充填物为土黄色构造碎裂岩，靠近裂面处发育断层泥，带内具黄褐色褐铁矿化。断裂上盘为强矽卡岩化、硅化铜矿体，发育大量浸染状、细脉状金属硫化物，目估铜品位1.00%。力学性质分析显示，该断裂面受到了NW-SE向的主压应力，根据带内填充物、擦痕及裂面形态，判断其为压-压扭性正断层。

F404地质点位于3 390 m中段45#穿脉(图2D)。该处揭露F4断裂带宽约8 m，带内充填物为构造碎裂岩夹构造透镜体，其原岩为大理岩，发育片理化、硅化、褐铁矿化等蚀变。裂面呈微波状，产状为NE75°∠54°NW。围岩为灰白色块状大理岩，沿裂面发育褐铁矿化。力学性质分析显示，该断裂面受到了NW-SE向的主压应力，根据裂面擦痕及片理化与主裂面相交夹角，推断F4断裂为压扭性正断层，可能经历了多期次活动。

F405地质点位于3 450 m中段(图2E)，裂面呈微波状，断裂产状为NE60°∠55°NW。带内充填物为构造碎裂岩，夹构造透镜体及断层泥，碎裂岩原岩为大理岩，发育矽卡岩化、褐铁矿化。断裂上盘为灰白色块状大理岩，发育矽卡岩化、褐铁矿化，断裂下盘为土黄色构造碎裂岩，其原岩为褐铁矿化大理岩。力学性质分析显示，该断裂面受到了NW-SE向的主压应力。

F406地质点位于路农矿段露采场(图2F)，为一复合构造点。早期为岩浆侵入接触构造，点SW侧为灰白色蚀变花岗闪长岩，点NE侧为破碎绢云砂质板岩、变质石英砂岩，两者呈侵入接触关系。晚期为断层，此处揭露了F4断裂带的下裂面，沿早期形成的岩浆侵入接触带部位发育而成，断裂带宽30～50 m，产状NE78°∠57°NW。断面平直光滑，带内充填灰白-黄褐色构造碎粒岩、碎裂岩，原岩成分为花岗闪长岩、矽卡岩、变质石英砂岩、绢云砂质板岩等，靠近裂面为灰黑色断层泥。裂面发育擦痕，判断该断层早期为压扭性逆断层、晚期转变为张性右行正断层。力学性质分析显示，该断裂面受到了NW-SE向的主压应力。

F407地质点位于路农矿段露天采场的东侧(图2G)，为F4断裂的下裂面，裂面呈微波状，产状为NE65°∠55°NW。下裂面宽约20 cm，带内为深灰-灰黑色断层泥，具强烈褐铁矿化，但无明显孔雀石化。断裂上盘为土黄色构造碎裂岩，其原岩为花岗闪长岩及大理岩；断裂下盘为灰—深灰色块状强蚀变花岗闪长岩，具矽卡岩化、黄褐色褐铁矿化及薄膜状孔雀石化，但孔雀石化整体不均匀且风化程度高。

整体而言，F4断裂自东向西纵贯羊拉矿区，总体产状：NE40°～75°∠30°～78°NW，明显切断岩体、矿体。矿区东部，F4断裂走向NE；矿区中西部，F4断裂走向NEE—近EW向。断裂宽1～80 m不等，多处发育明显上、下裂面及擦痕和阶步，地貌上多形成沟谷及负地形。断裂带内为碎裂状绢云砂质板岩、变质石英砂岩及花岗闪长岩，多处包裹透镜体状、囊状矽卡岩矿体。靠近上、下裂面发育黄褐—黑褐色断层泥及细脉状金属硫化物。

3 F4断裂控矿规律

3.1 F4断裂的空间分带

多个坑道工程揭露，羊拉矿床F4断裂明显具空间分带特征；以3 225 m中段坑道为例，自S向N，F4断裂及其上、下盘围岩依次出现如下“岩性-蚀变”分带(图3)：

1—大理岩；2—方解石脉；3—黄铁矿；4—断裂；5—构造破碎岩、断层泥；6—标本及编号；7—照片编号；8—断裂产状；9—矿化—岩性蚀变分带及编号.A—为断裂，上下盘均为灰白色粗晶大理岩；B—F4断层下裂面，发育薄层状断层泥，下盘为灰白色粗晶大理岩，具褐铁矿化；C—F4断层内部，为灰白色构造碎粒岩、碎粉岩；D—F4断层内部，为灰白色—黄褐色构造碎粒岩及断层泥；E—F4断层上裂面，带内为黄褐色断层泥，上盘为灰白色粗晶大理岩夹绢云砂质板岩；F—层间断裂，带内为黄褐色褐铁矿化断层泥及大理岩角砾。图3 羊拉铜矿床3 225 m中段F4断裂素描图Fig.3 Sketch map of F4 fault in the 3 225 m level tunnel，Yangla copper deposit

Ⅰ带：灰白色弱黄铁矿化粗晶大理岩带，岩石破碎，局部发育不规则团块状黄铁矿。2.6 m处发育一断裂，产状NW33°∠68°NE，断裂宽约1 cm，沿裂面发育薄层状方解石脉，在坑道顶被NE向断裂切断。

Ⅱ带：灰白色构造碎粒岩带，夹少量黄褐色断层泥，处于F4断裂的下部。10 m处为F4断裂的下裂面，产状：NE62°∠51°NW，裂面平直，发育薄层状断层泥。断裂下盘为灰白色粗晶大理岩。

Ⅲ带：灰白色构造碎粉岩—碎粒岩带，为F4断裂的中部，未见断层泥出露。

Ⅳ带：灰白-黄褐色构造碎粒岩及断层泥带，处于F4断裂的上部。24 m处为F4断裂的上裂面，产状：NE70°∠66°NW，裂面平直，带宽约10 cm，带内为黄褐色断层泥；沿裂面发育擦痕，显示为左行压扭性逆断层。

Ⅴ带：强褐铁矿化粗晶大理岩带，夹薄层状绢云砂质板岩，岩石破碎，发育较强褐铁矿化。沿层间断层及裂隙发育网脉状方解石脉。26 m处，发育一层间断裂，产状：NE20°∠26°SE，裂面光滑平直，延伸较长。断裂宽约5 cm，带内为黄褐色褐铁矿化断层泥及大理岩角砾，大理岩角砾棱角明显，位于断层泥下部。断面无明显擦痕，被F4断裂切断。该断裂经历了两期活动，早期为压扭性质，后期由于受F4断裂的影响而显示张性。

3.2 F4断裂元素变化规律

本文主要对羊拉铜矿床3 225 m中段F4断裂带不同部位进行了相关岩矿石样品的采集，本次共采集样品10件。其中，挑选围岩2件、F4断裂构造岩6件、NE向层间断裂构造岩2件进行Cu、Pb、Zn等微量元素测试(表1)，并绘制了地球化学剖面图(图4)。构造岩及围岩微量元素测试在有色金属西北矿产地质测试中心完成，分析仪器为电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)，分析精度优于5%，详细分析方法和流程见文献[31]。

图4 羊拉铜矿床3 225 m中段F4断裂地球化学剖面图Fig.4 Geochemical profile of F4 fault in 3 225 m level tunnel，Yangla copper deposit

表1 羊拉铜矿床3 225 m中段F4断裂带内元素含量Table 1 Element contents(×10-6)of F4 fault in the 3225 m level tunnel，Yangla copper deposit /10-6

根据各元素在剖面上的变化规律，可以得出，靠近F4断裂与围岩接触处的灰白色构造碎粒岩带、灰白-黄褐色构造碎粒岩及断层泥带中，成矿元素较富集，具有明显的高异常(图4)，Cu：(82～123)×10-6、Pb：(40～58)×10-6、Zn：(74～467)×10-6；其次为F4断裂内的灰白色构造碎粉岩-碎粒岩带，Cu：(11～28)×10-6、Pb：(20～29)×10-6、Zn：(40～51)×10-6；灰白色弱黄铁矿化粗晶大理岩带内元素含量最少，Cu为6.9×10-6、Pb为10×10-6、Zn为16×10-6。分析结果显示，F4断裂带及断裂内部的成矿元素显著富集，远离F4断裂的围岩中，成矿元素含量明显降低，说明F4断裂与成矿关系密切。

强褐铁矿化粗晶大理岩带内的NE向断裂附近也明显富集成矿元素，Cu：(262～283)×10-6；Pb：(27～68)×10-6；Zn：(178～202)×10-6。成矿元素含量比F4断裂内更高。NE向次级断裂与F4断裂具有联通性，且规模较小、封闭性较好，可为含矿热液提供运移和沉淀空间，是主要的容矿构造。

W、Bi、Mo等高温元素变化规律与Cu、Pb、Zn等成矿元素变化具有相似性，均受断裂控制(图4)。由F4断裂附近的C8样品向NE向断裂中的C9、C10样品，W、Bi、Mo等高温元素下降明显，Cu、Pb、Zn等成矿元素有上升趋势。

稀土元素变化规律与Cu、Pb、Zn等成矿元素变化具有相似性，F4断裂稀土总量(89.7～139.0)×10-6，明显高于围岩的稀土含量总数(17.6～21.2)×10-6，高于旁侧次级断裂内的稀土总量(28.4～33.8)×10-6。F4断裂内轻稀土(LREE)含量(66.4～100.2)×10-6，重稀土(LREE)含量(25.6～38.8)×10-6，F4断裂轻重稀土分异明显。而围岩内轻稀土(LREE)含量(5.4～9.7)×10-6，重稀土(LREE)含量(11.6～12.2)×10-6。旁侧次级断裂内轻稀土(LREE)含量(15.3～19.8)×10-6，重稀土(LREE)含量(13.1～14.0)×10-6。轻重稀土分异相对较弱，也反映了F4断裂的热液活动。

综上所述，成矿元素含量主要受断裂控制，F4断裂以及NE向次级断裂为导矿、容矿构造，均显著富集成矿元素。

3.3 F4断裂控矿规律

F4断裂为多期活动性的复合断裂，早期为压扭性逆断层，晚期为右行张性正断层。F4断裂带内的矽卡岩矿体，在矿石特征、矿物成分及结构构造等方面，与里农矿段的矽卡岩型矿体均一致，推测原为同一矿体。后期F4断裂活动造成了矿体的现今空间定位，因而F4断裂明显为成矿后的破矿构造。同时，多个坑道亦揭露到F4断裂内的细脉状金属硫化物和方解石脉，显著区别于矽卡岩型矿体，推测为F4断裂活动时带来的少量热液流体形成。因此F4断裂本身也是导矿构造和容矿构造。

4 结论

F4断裂自东向西纵贯羊拉矿区，经历了多期活动，早期为压扭性逆断层，晚期为右行张性正断层。就矽卡岩型矿体而言，F4断裂明显为成矿后的破矿构造；就构造热液型矿体而言，F4断裂则为导矿构造和容矿构造。

F4断裂带明显可划分为灰白色弱黄铁矿化粗晶大理岩带、灰白色构造碎粒岩带、灰白色构造碎粉岩-碎粒岩带、灰白-黄褐色构造碎粒岩及断层泥带、强褐铁矿化粗晶大理岩带等5个岩性-蚀变带，其中灰白色构造碎粒岩带、灰白-黄褐色构造碎粒岩及断层泥带以及强褐铁矿化粗晶大理岩带内成矿元素含量较高，而灰白色构造碎粉岩-碎粒岩带内元素含量略低，但高于灰白色弱黄铁矿化粗晶大理岩带。成矿元素含量主要受构造控制，F4断裂上、下裂面以及NE向层间断裂均富集成矿元素。