金江铜矿床地质特征分析_陈刚.pdf

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1、金江铜矿床地质特征分析X陈刚(有色金属华东地质勘查局,江苏 南京 210007)摘要:介绍了金江铜矿床区域地质、矿区地层、构造、岩浆岩、控矿因素、矿体特征、围岩蚀变、找矿标志,分析了金江铜矿床在深部及外围的找矿空间。关键词:金江铜矿床;地质特征;找矿标志;矿床组合模式中图分类号:P6131概述金江铜矿床隶属东川铜多金属矿集区播卡矿田,区域构造上位于扬子准地台西缘滇东台褶带的中部,“康滇地轴”云南段的北端东缘次一级隆起-东川块状隆起,昆阳裂谷带北部-会理东川裂陷槽东端的一个梯形断陷盆地。此断陷盆地是以南北向的小江断裂、普渡河断裂与东西向的宝九断裂、麻塘断裂为界。东川区域上的构造活动具有长期性、复

2、杂性、复合性、多阶段叠置性的四重特征。东川矿区是著名的铜、金、铁超大型综合成矿区。主要矿床有汤丹式铜矿、落因式铜矿、桃圆式铜矿、滥泥坪式铜矿、稀矿山式铁铜矿、新山-马家沟金矿、蒋家湾金矿(见图1)。图1东川地区地质图第 40 卷第3 期2012 年6 月现 代 冶 金M odern MetallurgyVol.40No.3Jun.2012X收稿日期:2012-03-09作者简介:陈刚(1970),男,高级工程师。电话:189653393002矿区地质特征2.1地层金江铜矿区出露地层主要为中昆阳群黑山组第一至第三段以及青龙山组,在西南角出露有上昆阳群大营盘组,地层由下而上划分如下:(1)黑山组一

3、段(Pt2kn2h1),仅小范围出露于中部,组成背斜构造的核部地层。岩性为黑色薄层状炭质板岩,厚度80 m。与上覆黑山组第二段整合接触。(2)黑山组二段(Pt2kn2h2),在东部、中部、西部均有分布,岩性为灰-青灰色中厚层状灰岩、白云岩夹薄层状板岩、细碧岩。与上覆黑山组第三段整合接触。(3)黑山组三段(Pt2kn2h3),在矿区东部、中部、西部均有分布,薄层状炭质板岩:黑色,鳞片变晶结构,板状构造。主要矿物成分为泥质,次为少量炭质,摸之污手。间夹少量灰白色-灰色绢云母化板岩。(4)青龙山组(Pt2kn2q),环绕黑山组三段分布,组成背斜构造的东、西翼主体,岩性为灰-青灰色厚层-块状白云岩,细

4、粒变晶结构,厚层状、块状构造。主要矿物为白云石,含量大于50%;次为方解石、少量的石英等。其中灰白色中厚层状硅化白云岩为人占石铜矿的主要赋矿层位,厚度40100 m。与下伏黑山组第三段整合接触。(5)大营盘组(Pt2kn3d),仅在矿区西南角出露,岩性为灰黑色绢云板岩夹炭质板岩,顶部夹泥灰岩、砂岩,底部夹多层基性火山岩,底为铁质板岩、砾岩。与下伏黑山组地层呈不整合接触。2.2构造金江铜矿区经历了多期次构造运动,并发生多次构造作用叠加和改造(见图2)。图2金江铜矿区构造纲要图(比例 15 000)2.2.1褶皱本区褶皱主要包括然薪厂背斜主褶皱和多个次级小型褶皱。然薪厂背斜构造西侧与落因背斜以深断

5、裂分隔,东与天生堂背斜为邻。早期由于东西方向挤压力作用产生轴向近南北,轴面近直立,轴部位于然薪厂西约 1 km 的岩体出露部位(薄刀岭),核部地层为中昆阳群黑山组第一段,两翼依次为黑山组第二段、第三段、青龙山组,呈对称分布。岩层倾角西翼向西倾,东翼向东倾,倾角一般在5080。后期遭受南北方向的挤压,使得地层倒转产生反S 型扭曲,该现象在矿区的PD4 到公路拐角处明显可见。2.2.2断裂本区主要断裂有 7 条,其中北北西走向断裂两34现代冶金第40 卷条(F3,F6),北北东走向一条(F2),使得近南北走向的主矿体产生近东西向的错动;近南北走向为F4,是本区控制裂隙矿的主要构造;近东西走向三条(

6、F1,F5,F7)为张裂隙,为石英、白云石、方解石脉。值得提及的是,位于然薪厂背斜西翼的次级构造人占石向斜轴部的近南北向断裂,属控矿构造。2.3岩浆岩区内出露的岩体主要为鹦哥嘴岩体,位于鹦哥嘴人占石一带,有主要岩体 4个,出露总面积约0.8 km2。岩体均呈脉状,主要沿背斜轴部侵入,个别侵入于翼部,走向近南北向。岩性主要为辉绿岩、黑云钠长岩。该类岩浆岩主要侵位于青龙山组中,侵入期次应属晋宁期。从已有探矿工程揭露来看,空间上与本区矿体存在着对应关系,与铜矿脉相伴产出,与成矿作用存在内在成因联系。3矿床地质特征3.1矿体特征金江铜矿床为小型铜矿。矿体赋存于然薪厂背斜西翼青龙山组灰白色白云岩中。该铜

7、矿床受地层、构造、岩脉和热液作用的控制。通过工程揭露矿区地表铜矿化范围南北长近750 m,东西宽为18100 m,且北端出现分支。地表分布在 824 线之间,矿体出露标高为 1 409769m;矿体深部延伸边界尚未控制;矿体地表长510 m,深部不同标高的矿体长度变化在320441 m,脉幅厚度变化在1.5529.67 m;厚度变化系数79%,属较稳定型;矿体品位一般为 0.21%4.75%,平均0.82%,品位变化系数102%,属较均匀性。矿体形态为层状、似层状,内部有夹石,沿走向和倾向具分支复合现象,由地表向下,厚度、品位有变厚变富的趋势。矿体受近南北向断裂控制,二者的产状大致相同,在走向

8、和倾向上呈同步波状变化;矿体走向150180,总体上倾向西,局部发生扭转倾向东,倾角总体在60 85。3.2矿石类型、结构构造与组分3.2.1矿石工业类型根据矿石的氧化程度、工业选矿性能,本区矿石工业类型可划分为氧化矿和原生矿。即氧化率氧化物中金属含量总金属含量%30%为氧化矿石、10%30%为混合矿、10%为原生矿石。因本区铜矿中混合矿很少,将少量混合矿合并到原生矿中,采用氧化率30%为氧化矿石,30%为原生矿石。本矿床氧化带与原生带的分界线在PD3(标高1 119 m),以上为氧化矿,以下为原生矿。3.2.2矿石自然类型依据矿石矿物组成以及矿石结构构造特征,矿石自然类型划分为孔雀石蓝铜矿矿

9、石、黄铁矿黄铜矿矿石、黄铜矿矿石3 种矿石自然类型(见图3)。图3人占石铜矿各种矿石自然类型35第3 期陈刚:金江铜矿床地质特征分析3.2.3矿石结构构造、组分(1)氧化带矿石本类型矿石结构主要为粒状结构、交代残留结构、放射状结构,矿石构造有条纹条带状、角砾状构造,团块状、次团块状、斑杂状、脉状构造、网脉状构造、皮膜状构造、皮壳状构造、葡萄状构造等(见图4)。矿物组合如下:孔雀石:针状、土状、放射状或钟乳状集合体。图4金江铜矿床氧化矿标本照片 黄铜矿:他形、半自形-它形,粒状或不规则状,常呈浸染状分布于脉石矿物中,粒度0.0021.3 mm,一般为0.20.5 mm,含量一般为1%4%。黄铁矿

10、:半自形-自形粒状、不规则状粒状或粒状集合体。褐铁矿:为土状或不规则状集合体,常呈浸染状或者呈交代分布。此外,氧化带矿石中还含斑铜矿、赤铜矿、蓝铜矿、铜蓝、硅孔雀石、胆矾、磁铁矿、赤铁矿、闪锌矿等,但含量较少。脉石矿物主要有白云石、铁白云石,其次为石英、方解石、绢云母、绿泥石等。(2)原生带矿石本类型矿石呈米黄色、灰白色或黄白色。矿石以它形晶粒状结构、半自形-它形晶粒状结构为主,叶片状结构、乳滴状结构、粒状结构、交代残余结构、反应边结构次之,矿石构造有条带状、层状构造、浸染状构造、条带-浸染状构造、细脉浸染状构造、星点-斑点状构造或块状构造。硫化铜矿物呈微粒、细粒,分散状沿微层、薄层及条带状白

11、云石的层纹分布,含铜矿与不含铜矿薄层(带)相间出现,有时铜矿物与脉石矿物组成韵律状,少量矿石为斑杂状、角砾状构造、次块状构造(见图5)。金属矿物组合如下:黄铜矿:呈半自形-它形粒状或不规则状,一般大粒度可达0.52.5 mm,小粒度0.020.5 mm,少量块状矿石中的黄铜矿可达518 mm(见图6)。浸染状黄铜矿化白云岩中的黄铜矿含量介于 1%25%,一般为2%8%,高者可达15%25%,块状图5金江铜矿床原生矿标本照片36现代冶金第40 卷图6部分铜矿石显微照片(反射光)黄铜矿矿石中黄铜矿含量可达50%65%。黄铁矿:呈自形-半自形粒状或不规则状他形粒状,粒度一般介于0.010.5 mm。

12、常呈交代残留体分布于黄铜矿中。也有部分黄铁矿呈粒状集合体状分布,此时黄铜矿呈网脉状沿破碎的黄铁矿粒间穿插充填。铜矿化白云岩中黄铁矿含量一般为1%2%,少量可达5%6%。褐铁矿:原生带矿石中褐铁矿分布较少,常呈土状或不规则状集合体,沿着黄铜矿、黄铁矿边部分布或呈浸染状分布于脉石矿物中。含量一般低于1%。此外,原生带矿石中还含有少量斑铜矿、辉铜矿、黝铜矿、磁铁矿、赤铁矿、闪锌矿等,但含量较少。脉石矿物主要为白云石、铁白云石,其次为石英、方解石、绢云母、绿泥石等。3.3矿物生成顺序与共生、交代关系3.3.1矿物生成顺序经镜下及宏观观察,确定矿物生成顺序:磁铁矿黄铁矿黄铜矿石英-白云石-方解石褐铁矿孔

13、雀石(见图7)。2.3.2矿物共生与交代关系(1)黄铜矿及黄铁矿化。黄铜矿化发育较为普遍,含量一般在1%5%。常为半自形-它形晶粒状结构,呈浸染状、层状、脉状、网脉状、星点-斑点状或团块状分布,粒度介于0.00118 mm,大粒度0.52.5 mm,小粒度0.020.5 mm,少量块状矿石中可达518 mm。黄铁矿化分布也较为广泛,常与黄铜矿伴生,分布于黄铜矿内部呈残留状。也可见自形-半自形粒状或粒状集合体,后者常见其粒状间隙中有网脉状黄铜矿穿插分布。黄铁矿具多期次特点,可划分为两期:第一期为自形-半自形粒状结构,被黄铜矿或褐铁矿交代,呈粒状或粒状集合体分布;第二期为半自形-它形,细粒状,多呈

14、星散浸染状、细脉浸染状或不规则团块状分布。(2)硅化碳酸盐化。大体上可划分为3 个阶段:第一阶段颗粒较大,次圆状,表面浑浊,常包裹有绢云母鳞片及微细杂质,具有波状消光、颗粒化、定象并伴有碳酸盐矿物,零散分布,有时可见方解石以细脉及37第3 期陈刚:金江铜矿床地质特征分析图7金江铜矿床矿物生成顺序图网脉状穿切于蚀变带中;第二阶段颗粒细小,浑浊含杂质,常伴有黄铁矿、黄铜矿、碳酸盐等产出,结晶程度低,有时呈细脉状、网脉状分布;第三阶段常以自形洁净的石英脉和石英晶簇产出,并伴有碳酸盐矿物。(3)褐铁矿化孔雀石化。近地表褐铁矿化普遍,多是黄铜矿、黄铁矿遭受氧化的结果,呈土状或不规则状集合体。常呈浸染状分

15、布于脉石矿物中,或沿着黄铜矿、黄铁矿边部分布,或交代黄铜矿、黄铁矿而呈交代假象结构。孔雀石化是氧化带矿石的最主要的蚀变类型,含量一般在1%5%之间,常与褐铁矿、蓝铜矿等共生,呈针状、土状、放射状或钟乳状集合体,粒径一般小于0.003 mm,少数针状晶体可达0.10.3 mm。3.4矿体围岩及夹石矿体产于黑云钠长岩外接触带,赋存在青龙山组灰白色白云岩中。沿矿体走向至两端或沿倾斜方向至矿体的顶底两端,因矿体的分枝、复合而出现较多夹石层,夹石成分主要为白云岩、大理岩化白云岩以及少量黑云钠长岩。3.5控矿因素铜矿体产于人占石向斜轴部的近南北向断裂带内,该次级构造为控矿构造。青龙山组白云岩是矿化围岩和容

16、矿主要岩石,其中灰白色白云岩是矿体的主要赋存部位。青龙山组白云岩是本区的矿源层。黑云钠长岩侵入接触外带,青龙山组白云岩与次级断裂有机组合,是铜富集成矿的主要因素。3.6围岩蚀变矿区围岩蚀变种类主要为发生退色蚀变及硅化,其次为大理岩化以及碳酸盐化。与铜关系密切的主要为退色蚀变和硅化。38现代冶金第40 卷3.7找矿标志3.7.1地层标志中元古界昆阳群青龙山组中厚层状白云岩,尤其是经历退色蚀变的灰白色白云岩,是本区寻找层状铜矿的有利地段。3.7.2构造标志区域上人占石铜矿位于然薪厂背斜的西翼,背斜的轴部、背斜的倾伏端、背斜的纵断层以及背斜的东翼,这些不同级别的次级构造均是成矿的有利部位,也是一个重

17、要的找矿标志。3.7.3围岩蚀变标志靠近矿体的围岩发生退色蚀变、大理岩化、硅化以及碳酸岩化,可作为找矿的标志。3.7.4地球化学标志人占石铜矿常出现Au,Ag,Cu,Pb,Zn,As,Sb等元素综合异常叠加组合特征,是很好的化探找矿标志。3.7.5孔雀石、蓝铜矿标志人占石矿区地表氧化,淋滤作用强烈,孔雀石化、蓝铜矿化发育的地段,尤其是局部可见深褐色“铁帽”地段,可作为直接找矿标志。以往民采遗留下来的旧洞、采场、老坑等也是最明显的找矿标志。4矿床成因分析东川铜矿是中国著名的大型铜矿,包括昆阳群因民组稀矿山式铜矿、落雪组汤丹式铜矿、黑山组桃园式铜矿和震旦纪陡山沱组滥泥坪式铜矿,俗称“四层楼”矿床组

18、合模式,属于“同位-多期”复合成矿,其矿源层是落雪组及下伏的因明组紫色砂泥质白云岩夹白云质板岩。矿区岩浆活动以晋宁期为主,晋宁-澄江期碱性岩是唯一侵入昆阳群的火成岩,包括钠长岩、钠质辉长辉绿岩等。岩石地球化学研究结果显示,该类碱性火成岩是由地幔熔融产物碱性玄武岩浆演化而成的,深源岩浆在上升过程中又同化混染了部分硅铝质陆壳物质,代表大陆裂谷作用初期的岩浆活动产物。初步认为金江铜矿成矿物质来源可能与海底喷流沉积有关,成矿作用分为两个阶段:第一阶段与沉积成岩作用同步,成矿元素在因民组白云岩-板岩-火山沉积杂岩,青龙山组白云岩中完成初步富集形成矿源层;第二阶段多期次的岩浆活动,特别是黑云钠长岩侵入不仅

19、提供了部分成矿物质和成矿热液,而且是成矿作用主要热驱动力,岩浆热液萃取、淋滤围岩中的成矿物质,使其沿着南北向裂隙进一步富集成矿。综上所述,金江铜矿的矿床成因初步认为是沉积变质叠加热液改造型矿床,即“东川式”铜矿床。结合东川矿田的主要矿床时空分布,按成矿系列、建造类型、容矿岩石、赋矿层位、成矿环境等,东川矿床组合模式从赋矿层位由下至上分为:(1)产于中元古界因民组的海相火山-喷流沉积型铜铁矿床(稀矿山式铜铁矿床);(2)产于中元古界落雪组的碳酸盐岩建造中喷流-热卤水沉积型铜矿床(东川式铜矿床,含落因式铜矿床、汤丹式铜矿床);(3)产于中元古界黑山组的黑色页岩-碳酸盐建造中沉积改造型铜矿床(桃园式

20、铜矿床);(4)产于中元古界青龙山组白云岩建造的沉积变质叠加热液改造型矿床(金江式铜矿床);(5)产于新元古界陡山沱组的陆源沉积建造中的铜矿床(滥泥坪式铜矿床)。5深部及外围找矿空间延伸金江铜矿区北起32 勘探线、南止3 勘探线,铜矿体北、西、东的边界已基本控制,工程控制矿体最高标高1 409 m、最低标高882 m,矿体向南延伸与沿深没有工程控制,根据矿体产状、矿化特征以及本区青龙山组白云岩厚度分析,矿床空间有望进一步扩大。(1)铜矿体在走向上,因受东西向断层的切割产生错动,矿体向南部延伸和沿倾向延伸还有找矿空间,如在平硐PD4-PD5-PD6 的8 线、4 线、0 线、3线、5线是首选地段

21、;(2)矿体控制最低标高 882 m 尚未见底;803 m标高尚未控制,从矿体产状、矿化特征以及本区成矿地质条件,均显示了深部铜矿的找矿空间;(3)矿区外围具有良好的找矿空间,如位于然薪厂背斜东翼的尖子溜口铜矿化地段、薄刀岭铜矿化地段、大地铜矿化地段。6结束语金江铜矿床受地层、构造、岩浆岩控制,是沉积变质叠加热液改造型矿床,根据金江铜矿床铜矿体产状、矿化特征及其控矿地质因素,在矿区的南部及沿深有较大找矿空间,在外围特别是在大地铜矿化地段有望找到新的铜矿体。参考文献:1肖晓牛,张遵忠,王武名,等.云南省昆明市东川区人占石铜矿详查报告R,2010.2叶霖,张遵忠,王武名,等.东川铜矿与矿区辉长辉绿岩的关系探讨A.第二届全国成矿理论与找矿方法学术研讨会论文集C.2004.39第3 期陈刚:金江铜矿床地质特征分析