滇西北雪鸡坪斑岩型铜矿构造特征与成矿作用研究
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Structural Characteristics and Mineralization of Xuejiping Porphyry Copper Deposit in Northwest Yunnan
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收稿日期: 2018-04-26 修回日期: 2018-07-10
基金资助: |
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Received: 2018-04-26 Revised: 2018-07-10
作者简介 About authors
刘学龙(1983-),男,甘肃张掖人,副教授,从事西南三江地区的地质矿产研究工作
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刘学龙, 杨富成, 张昌振, 罗应, 王帅帅.
LIU Xuelong, YANG Fucheng, ZHANG Changzhen, LUO Ying, WANG Shuaishuai.
滇西北雪鸡坪斑岩型铜矿位于义敦—中甸岛弧带南段,属于云南省香格里拉县格咱铜多金属矿整装勘查区内的典型矿床之一[1,2,3]。雪鸡坪铜矿勘查历史悠久,是区内开发最早的矿床,勘查工作始于20世纪70年代中期,由原云南省地质局第三地质大队发现,其矿石铜平均品位为0.53%,铜资源储量达28.7万t[4]。近年来,随着地质勘查和矿床研究工作的不断深入,国内地质学家对雪鸡坪斑岩型铜矿床的关注程度也越来越高。尹光候等[5]对雪鸡坪铜矿的地质特征进行了研究,探讨了其矿床成因,并就找矿远景进行了分析;在地质年代学研究方面,林清荼等[6]对雪鸡坪铜矿石英闪长玢岩的锆石SHRIMP年龄进行了测定,结果为215.3 Ma;曹殿华等[7]获得了雪鸡坪含矿斑岩锆石SHRIMP年龄为(215.2±1.9) Ma,表明成岩成矿作用主要发生在印支晚期;冷成彪等[8]、刘学龙等[9]对雪鸡坪铜矿S、Pb同位素示踪研究表明,成矿物质主要源于深部,主要为幔源岩浆;王承洋等[10]开展了雪鸡坪铜矿床成矿流体的研究工作,分析了矿区成矿流体的起源与演化过程,并探讨了其矿床成因。
由此可见,前人对雪鸡坪铜矿床地质特征、岩石地球化学、成矿物质来源、成矿流体和成岩成矿时代等进行了较为深入的研究,结果表明成岩成矿时代为印支晚期,含矿斑岩形成于甘孜—理塘洋壳向西发生俯冲的造山作用过程,岩石属高钾钙碱性岩石系列,具有I型花岗岩的地球化学特征,但是针对雪鸡坪铜矿构造特征与成矿作用的研究还较为薄弱。因此,本文在前人研究基础上,通过对雪鸡坪铜矿床进行系统的野外地质调查,梳理了雪鸡坪矿区构造特征,并探讨了其成矿作用及找矿方向,以期为区内深部及外围铜多金属矿床的地质找矿工作提供科学参考。
1 成矿地质背景
区内断裂可划分为3组:(1)NW-NNW向断裂,多由压性断裂组成;(2)近SN向断裂,属张性断裂,区内近SN向断裂被NW-NNW向断裂切穿和改造,说明形成时间较早;(3)NE向断裂,形成时间最晚,同时对前2组断裂具有一定改造作用[13]。西侧分布有格咱河区域深大断裂,东侧发育有红山断裂和霍迭喀断裂,属于区内导岩、导矿断裂,基本控制了格咱岛弧地区岩浆岩及矿床(点)的空间展布形态[14,15,16]。其中,格咱河断裂是区内规模最大的区域性深大断裂,主要呈近SN向分布,是区内控制印支期、燕山晚期中酸性侵入岩空间分布的主要因素[17]。区内中酸性斑(玢)岩体具有带状分布的特点,并严格受NW-NNW向断裂的控制,主要呈岩株、岩枝和岩脉状分布,控制了与中酸性浅成岩浆侵入作用有关的铜、铅—锌、金、钨、钼等矿床(点)的空间分布[18,19]。喜山期,由于受青藏高原隆升造山的影响,区内发育走滑剪切和拉张构造,在格咱河深大断裂东侧的阿热—甭哥地区和三江口—剑川断裂西侧的老炉房—东炉房等地区形成了富碱斑岩的侵入活动,并伴有铜、金等矿床的成矿作用发育[12]。
2 矿床地质特征
雪鸡坪铜矿区地层主要由中三叠统火山—沉积岩系组成,构造主要由NW-NNW向展布的断裂所组成(图1)。矿区地层整体为火山—沉积建造:上部由砂岩、板岩→安山岩组成沉积—火山旋回组成;中部由安山岩→板岩夹砂岩组成;下部由板岩→安山岩夹砂岩组成[10]。矿区岩层走向呈NW-NNW向,与区域构造方向基本一致。雪鸡坪铜矿主要产于NW向分布的图姆沟组二段(T3t2)的火山岩—碎屑沉积岩建造中,总体为一开阔的向斜构造,呈NW向展布。向斜核部地层为图姆沟组二段,岩性为灰色变质细—中粒长石石英砂岩夹深灰色板岩;两翼地层由老到新依次为上三叠统曲嘎寺组三段(T3q3)的深灰色薄层状灰岩夹绢云板岩、图姆沟组一段(T3t1)的绢云板岩、变质砂岩夹灰岩和图姆沟组二段的长石石英砂岩夹板岩。
图1
图1
滇西北雪鸡坪斑岩型铜矿地质简图
1.矿体和编号;2.印支期石英闪长玢岩;3.印支期石英二长斑岩;4.斑状石英闪长岩;5.石英安山岩;6.二长花岗斑岩;7.第四系残、坡积物;8.上三叠统图姆沟组二段:板岩、砂岩、安山岩,局部夹火山碎屑岩;9.上三叠统曲嘎寺组三段:深灰色薄层状灰岩夹绢云板岩;10.钾硅化带;11.石英绢云母化带;12.青磐岩化带;13.蚀变界线;14.断层;15.产状
Fig.1
Simplified geological map of Xuejiping porphyry copper deposit in Northwest Yunnan
矿区浅成—超浅成斑(玢)岩体的岩石类型主要为早期的石英闪长玢岩、晚期的石英二长斑岩以及二长花岗斑岩[20]。雪鸡坪铜矿主要沿NW向F4、F2断裂产于印支期浅成—超浅成复式斑岩体内,岩体中心主要由石英二长斑岩构成,局部发育二长花岗斑岩岩脉,外围发育有大量的石英闪长玢岩。矿体分布严格受构造控制,主要呈NW向延长的条带状展布,矿体长为1 400 m,宽为300 m,矿化面积约为斑(玢)岩体分布面积的30%。目前,发现和评价的主要工业矿体有2个(KT1、KT2),二者平行分布,呈透镜状产出,长轴方向为NW-SE。KT1、KT2矿体间被成矿后期的石英闪长玢岩岩脉切穿,但对矿体的破坏作用很小。主矿体出露地表,遭受了一定程度的风化剥蚀作用,发现的隐伏矿体规模较小(图2)。主矿体分布于4~33号勘探线之间,长为350~1 356 m,延深310~596 m,近等轴状分布。
图2
图2
雪鸡坪铜矿区17号勘探线地质剖面图
1.矿体及编号;2.石英闪长玢岩;3.石英二长斑岩;4. 图姆沟组二段板岩、砂岩、安山岩,局部夹火山碎屑岩;5.第四系;6.探槽编号;7.钻孔编号;8.矿体及编号
Fig.2
Geological profile map of No.17 line in Xuejiping copper deposit
在矿区范围内,石英闪长玢岩和石英二长斑岩均受到了不同程度的蚀变作用,蚀变类型主要有钾硅酸盐化(钾长石化和黑云母化)、石英—绢云岩化、青磐岩化和碳酸盐化等。由于岩性的不同及含矿热液成分和介质的物理化学条件存在差异,在空间上形成了不同的蚀变分带,这些蚀变分带明显受NW-NNW向断裂的控制。矿化以铜为主,伴生有钼、金、银及硫多种有用组分。矿石中常见金属矿物主要为黄铁矿、黄铜矿和辉铜矿,其次为闪锌矿、辉钼矿和硫砷铜矿。矿石构造以浸染状、细脉状和细网脉状为主,结构以自形粒状和交代为主,黄铁矿和黄铜矿主要沿裂隙充填,形成大量石英+金属硫化物细脉、细网脉体(图3)。目前,雪鸡坪铜矿铜资源储量达60×104t,矿床规模达到大型。
图3
图3
雪鸡坪铜矿区矿化显微特征
(a)岩石节理裂隙较为发育,并发育有大量的黄铁矿(Py)±黄铜矿(Ccp)+石英脉(Q)体充填;(b)呈浸染状分布的黄铜矿;(c)黄铜矿呈浸染状分布在微裂隙中,黄铁矿发育有压碎结构
Fig.3
Microscopic characteristics of mineralization in Xuejiping copper ore district
3 构造控矿特征
雪鸡坪铜矿区域上受西侧格咱大断裂的影响,区内断裂和次级节理(裂隙)十分发育。其中,主要断裂为压扭性断裂,断裂走向呈NW-NNW向,少数为NE向[11],尤其是发育在矿区西北部的断层,上盘为灰绿色安山岩,下盘为灰色石英闪长玢岩。断层破碎带宽约15 m,岩石破碎,多呈棱角状分布,大小不一[图4(a)]。区域上受F1断裂控制,雪鸡坪矿区斑(玢)岩体主要侵位于厚层状安山岩与板岩的接触带上,岩层产状以NW-NNW向为主,其次为NE向。石英闪长玢岩的形成和发育受NW-NNW向构造的严格控制,岩体露头中发育多组节理。其中,有石英脉体充填的有3组,且脉体宽度不等,均发育弱黄铁矿化[图4(b)]。由构造变形引起的次级节理(裂隙)在矿区十分发育,主要节理有2组:310°~320°、340°~350°(表1),节理走向与岩层走向基本一致,主要为NW-NNW向[图4(b)、4(c)];其次还发育有NNE-NE走向的次级节理(图5)。在节理发育的石英闪长玢岩中,岩石风化严重,岩石风化呈黄褐色,裂隙面具红褐色铁染现象。在3组节理(裂隙)中均发育有石英脉体充填,可见星点状黄铁矿化,局部可见细粒状黄铜矿矿化[图4(d)]。此外,从雪鸡坪矿区中部到尼屋一侧分布有曲嘎寺组三段灰岩地层,灰岩岩层产状呈NW向展布,与NW向分布的石英闪长玢岩呈侵入接触关系。
图4
图4
雪鸡坪铜矿区断层及节理(裂隙)特征
Fig.4
Characteristics of faults and joint (fissure) in Xuejiping copper deposit
表1 雪鸡坪铜矿区节理产状统计
Table 1
点号 | 产状序号 | 倾向/(°) | 走向/(°) | 倾角/(°) | 点号 | 产状序号 | 倾向/(°) | 走向/(°) | 倾角/(°) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
No.03 | ① | 20 | 290 | 31 | No.32 | ② | 310 | 40 | 25 |
② | 65 | 335 | 78 | ③ | 73 | 343 | 62 | ||
No.09 | ① | 152 | 62 | 70 | No.41 | ① | 122 | 32 | 69 |
② | 292 | 22 | 72 | ② | 40 | 310 | 42 | ||
③ | 253 | 343 | 80 | ③ | 132 | 42 | 53 | ||
No.15 | ① | 285 | 15 | 72 | No.155 | ① | 110 | 20 | 85 |
② | 225 | 315 | 54 | ② | 40 | 310 | 31 | ||
③ | 75 | 345 | 16 | ③ | 270 | 0 | 35 | ||
No.17 | ① | 142 | 52 | 54 | ④ | 140 | 50 | 34 | |
② | 310 | 40 | 78 | G.17 | ① | 75 | 345 | 16 | |
③ | 13 | 283 | 40 | ② | 182 | 272 | 86 | ||
No.18 | ① | 95 | 5 | 78 | ③ | 237 | 327 | 87 | |
② | 34 | 304 | 71 | G.21 | ① | 326 | 56 | 84 | |
③ | 278 | 8 | 79 | ② | 65 | 335 | 64 | ||
No.32 | ① | 194 | 284 | 6 |
图5
图5
雪鸡坪矿区节理走向玫瑰花图
Fig.5
Rose diagram of joints trend in Xuejiping copper deposit
另外,矿区范围次级断裂也很发育,主要呈NW-NNW向分布。其中,含矿构造是更次一级的配套小裂隙,可分为2组,一组走向近SN,另一组走向近NE;倾角在30°~80°之间。据钻孔资料统计,矿化强弱与裂隙的发育程度密切相关,每10 cm长的含矿岩芯内,含矿裂隙的数量达8条以上,而在非含矿岩芯中,每10 cm长的范围内仅发育2~3条裂隙。另外,根据节理裂隙活动与矿化的关系来看,早期节理与钾化及铜(钼)矿化有关;第二期节理与石英绢云母化及铜矿化有关;第三期节理与碳酸盐化及多金属矿化有关。各级构造对成矿均有明显的控制作用,表现出节理裂隙越发育,铜多金属矿矿化富集越强烈的变化规律。
4 构造对矿体的控制及找矿方向
前已述及,雪鸡坪斑岩铜矿矿区地层分布,断层、褶皱、节理(裂隙)等构造与印支期NW-NNW向区域性构造线方向基本一致,且吻合较好。另外,矿体的产出形态受NW-NNW向断裂及向斜的严格控制,如KT1主矿体主要沿NW向分布的F2、F4断层呈断层产出,说明矿体的形成与印支期构造—岩浆侵入活动具有密切的关系。此外,具铜矿化的石英闪长玢岩中节理(裂隙)较为发育,发育有大量的黄铁矿±黄铜矿+石英脉体充填,黄铁矿和黄铜矿主要沿节理(裂隙)充填形成大量的石英+金属硫化物细脉、细网脉体。据钻孔资料统计,每10 cm长的含矿岩芯内,含矿裂隙的数量达8条以上,而在非含矿岩芯中,每10 cm长的范围内仅发育2~3条裂隙,说明矿化(黄铁矿化、黄铜矿化)的强弱与岩体中裂隙的发育程度密切相关;也说明次一级节理、裂隙构造控制了岩体内部的蚀变与矿化强度,与矿床的形成存在较为密切的关系。
雪鸡坪铜矿总体处于向斜核部,加之核部地层中有灰岩的分布和广泛的岩浆热液活动发育,因此具备矽卡岩型矿体发育的基本条件。在矿区范围内,发育的主要蚀变类型有钾长石化、黑云母化和绢云母化等,另外氧化矿物的硅化蚀变普遍发育[21],碳酸盐化分布广泛。不同程度的热液蚀变作用在具矿化的石英二长斑岩和石英闪长玢岩中广泛发育,热液蚀变分布范围往往是矿体分布范围的3倍以上[5]。通过本次研究,对雪鸡坪铜矿区内分布的灰岩地层进行了圈定,灰岩与石英闪长玢岩呈侵入接触关系,灰岩产状总体为NW向,与矿区断层及石英闪长玢岩的展布方向基本一致,说明其展布形态遭受了后期构造和岩浆岩的改造,加之本次研究工作对灰岩地层分布范围进行了有效控制,矿区存在矽卡岩型铜矿化发育的条件。已有研究表明,在广义的斑岩型铜矿成矿系统中不仅包括产于斑(玢)岩体中规模巨大的铜矿体,也包括在斑岩外带碳酸盐岩接触带中产出的铜(金)矽卡岩矿体和含硫较高的浅成低温热液型银—金—铅(锌)矿体[22]。在斑岩型矿床外围发育的矽卡岩化往往对成矿作用存在一定叠加和改造作用,会形成一定规模的富矿体。因此,对矽卡岩型铜矿化成矿条件的分析研究将为雪鸡坪铜矿斑岩的地质找矿提供新的方向。
5 结论
(1)受区域深大断裂的影响,雪鸡坪斑岩型铜矿床构造特征与区域构造线大体一致,主要呈NW-NNW向分布。矿体中断裂及裂隙的发育程度与矿化的富集程度存在明显的正相关性,矿化(黄铁矿化、黄铜矿化)强弱与岩体中裂隙的发育程度密切相关。由于矿体内发育有大量的密集节理和裂隙,这为含矿热液的运移提供了良好的导矿和储矿空间。
(2)区内构造—岩浆活动的多期性,有利于成矿元素的叠加与富集。矿区内各种岩石的热液蚀变广泛发育,这是形成雪鸡坪斑岩型铜矿的重要因素,加之本次研究对矿区灰岩分布的有效圈定,矿区存在矽卡岩型铜矿化发育的条件,这为今后矿区矽卡岩的勘查工作提供了一定的依据。
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