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云南普朗斑巖銅礦床礦石礦物特征及成礦期期次研究

2021-06-30 10:42:08董金濤董橋峰吳練榮
現(xiàn)代礦業(yè) 2021年5期
關(guān)鍵詞:黃銅礦熱液斑巖

董金濤 董橋峰 吳練榮

(云南迪慶有色金屬有限責(zé)任公司)

普朗斑巖銅礦位于云南香格里拉格咱鄉(xiāng)境內(nèi),大地構(gòu)造位置位于甘孜—理塘結(jié)合帶西側(cè)德格—中甸陸塊東緣,印支期義敦—中甸島弧的南段,是著名“三江成礦帶”上發(fā)現(xiàn)的重要成果之一[1-3]。區(qū)域受甘孜—理塘洋向SW向俯沖的影響,構(gòu)造格架總體由一系列NW—NNW向的緊密線性褶皺和同向斷裂構(gòu)成,與近EW向斷裂共同控制著印支期鈣堿性中—酸性火山巖的發(fā)育,與春都、爛泥塘、紅山、雪雞坪等礦床構(gòu)成中甸到弧帶上的大型斑巖型銅礦的礦集區(qū)[4-9]。通過長期大量的研究工作,前人在大地構(gòu)造環(huán)境、成礦地球化學(xué)、礦床地質(zhì)特征及成礦預(yù)測等方面取得豐碩成果[10-13]。近年來,隨著礦區(qū)外圍地質(zhì)調(diào)查工作的深入,該地區(qū)引起國內(nèi)外地學(xué)界的廣泛關(guān)注,已查明普朗銅礦為典型的超大型斑巖銅礦床。本研究通過詳實野外地質(zhì)調(diào)查和室內(nèi)研究,從礦石礦物特征及成分方面對礦床進行較為系統(tǒng)的總結(jié),由此探討成礦意義和礦床成因類型,為礦床后續(xù)科研和找礦工作提供依據(jù)。

1 成礦地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

礦區(qū)所處的義敦弧屬古特提斯時期的火山弧,總體挾持于拉薩地塊(西)、松潘—甘孜地塊(東北)和揚子克拉通(東南)3個地質(zhì)單元之間,被甘孜—理塘縫合帶和金沙江縫合帶所圍限[14]。受洋殼板塊俯沖和碰撞造山作用的影響,區(qū)內(nèi)斷裂、褶皺發(fā)育,NNW向的早期走滑斷裂控制著區(qū)內(nèi)沉積建造、變質(zhì)作用、巖漿活動及礦產(chǎn)分布,印支期中—基性火山巖及同源基性—中酸性侵入巖亦嚴格受控于該組斷裂構(gòu)造,而次級同向斷裂及近EW向斷層為重要的容巖(礦)構(gòu)造,晚期規(guī)模較小的NE向斷層則切錯早期的斷裂組、褶皺。前已述及,區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁,自印支期到喜馬拉雅期均有爆發(fā),侵入巖、噴出巖多沿區(qū)域性深大斷裂旁側(cè)相伴產(chǎn)出,由超基性—中酸性組成的巖性帶沿NWW斷裂展布,其中石英二長斑巖和花崗閃長斑巖與成礦關(guān)系密切,相似的區(qū)域背景為細脈—浸染狀斑巖銅礦提供了極為有利的成礦條件[15-16]。

1.2 礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)地處印支期義敦島弧南段的中甸弧東南部,地質(zhì)格架相對簡單,主要出露地層為三疊系上統(tǒng)圖姆溝組,廣泛分布于礦區(qū)南、北兩緣。礦區(qū)由印支期石英二長斑巖和石英閃長玢巖組成復(fù)式巖體,共同構(gòu)成礦區(qū)主體成礦巖體,主要沿NW向區(qū)域性斷裂—黑水塘斷裂東盤展布(圖1)。礦區(qū)變質(zhì)作用強烈,包括區(qū)域變質(zhì)、動力變質(zhì)和接觸變質(zhì)3種。

(1)區(qū)域構(gòu)造運動致使礦區(qū)上三疊統(tǒng)地層普遍發(fā)生區(qū)域性淺變質(zhì)作用,形成以板巖、變質(zhì)粉砂巖為主的淺變質(zhì)巖。

(2)黑水塘斷裂(NW向)及全干力達斷裂(EW向)在平面上呈“Y”字形展布,巖性為構(gòu)造角礫巖、碎裂巖,致使礦區(qū)部分石英閃長玢巖局部發(fā)生片理化。

(3)熱接觸變質(zhì)作用主要集中于圖姆溝組二段板巖、砂巖段,形成角巖化板巖、角巖。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體地質(zhì)特征

經(jīng)過歷年勘查工作,礦區(qū)共發(fā)現(xiàn)斑巖型銅礦體、熱液脈型鉛鋅礦體和脈狀銅礦體3種礦(化)體。其中,①首采區(qū)礦體(KT1、KT2、KT3)規(guī)模較大,賦存于普朗I號復(fù)式巖體中,嚴格受巖控于漿巖、熱液蝕變及構(gòu)造;②東礦段發(fā)育的14條脈狀銅礦體均產(chǎn)于I號斑巖體邊部石英閃長玢巖相絹英巖化帶內(nèi),總體受張性節(jié)理、裂隙構(gòu)造構(gòu)造控制,傾角較陡(60°~85°);③北礦段共探獲斑巖型銅礦體(KT7-1、KT7-2、NKT1)和熱液脈型鉛鋅礦體(MKT1、MKT2、MKT3),銅礦體均產(chǎn)于II號玢巖體石英二長斑巖脈及石英閃長玢巖體圍巖接觸帶內(nèi),鉛鋅礦體則賦存于圖姆溝組二段的砂巖構(gòu)造破碎帶及石英脈中。

2.2 礦物共生組合

通過詳實的巖礦相學(xué)研究,發(fā)現(xiàn)首采區(qū)、北礦段金屬礦物主要為黃銅礦、斑銅礦、銅藍、磁黃鐵礦、黃鐵礦,脈石礦物為石英、斜長石、鉀長石、角閃石、黑云母、綠泥石、鈉黝簾石及黏土、方解石。東礦段的大脈狀銅礦體金屬礦物為黃銅礦、斑銅礦、磁黃鐵礦和黃鐵礦,脈石礦物以石英、斜長石、鉀長石、絹云母、綠泥石為主;北礦段的鉛礦礦體金屬礦物主要包括黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、輝銀礦,脈石礦物主要為石英、斜長石、絹云母、綠泥石、黏土礦物等。

礦區(qū)礦物共生組合共分為3種:長石—石英—黑云母—金屬礦物、長石—石英—絹云母—金屬礦物,主要呈細脈浸染狀產(chǎn)出于北礦段銅礦體中,金屬硫化物主要為黃鐵礦、黃銅礦,前者偶見銅藍、斑銅礦,后者則以含磁黃鐵礦為特征,硅酸鹽礦物常見長石、石英、黑云母、絹云母等;黃銅礦—黃鐵礦—石英為東礦段脈狀礦體的主要礦石組合,多見金屬礦物與石英組成細脈狀分布于礦石中。

2.3 礦石組構(gòu)特征

(1)首采區(qū)及北部斑巖型銅礦石中主要金屬礦物黃銅礦主要呈細脈狀、浸染狀分布,脈寬0.1~5 mm,多與黃鐵礦共生或嵌布于石英、長石、絹云母為主的脈石礦物中,石英主要呈顆粒的他形粒狀分布,偶見脈狀石英展布,長石多呈半自形—他形的斑晶存在于基質(zhì)中,絹云母則多交代長石呈顆粒極細的他形粒狀分布。

(2)東礦段脈狀礦體礦石中金屬礦物主要呈團塊狀、細脈狀充填于裂隙中,基本屬同期含礦熱液沿裂隙活動充填而成,少數(shù)向裂隙兩側(cè)滲透交代呈不均勻的星點狀,礦石中金屬礦物生成順序為黃銅礦→磁黃鐵礦→黃銅礦→閃鋅礦。

(3)北礦段鉛鋅礦體中的方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦主要呈團塊狀分布,局部砂巖中可見方鉛礦、閃鋅礦主要沿破碎石英脈或石英砂巖的裂隙充填,礦石具塊狀或角礫狀構(gòu)造。

2.4 圍巖蝕變

礦區(qū)變質(zhì)作用以熱接觸變質(zhì)作用為主,自巖體往外變質(zhì)程度逐漸降低。北礦段圍巖蝕變發(fā)育較普遍,發(fā)育斑巖型銅礦床鉀硅酸巖化—青磐巖化—黃鐵絹英巖化的完整蝕變系統(tǒng),以硅化、絹云母化、綠泥石化、綠簾石化為主,基本圍繞石英二長斑(玢)巖體(脈)分布(圖2),硅化主要以3種形式存在:①微粒石英集合體呈彌散狀分布;②基質(zhì)中石英呈次生增大,多與絹云母、黃鐵礦伴生;③石英細脈局部呈網(wǎng)脈狀硅化脈產(chǎn)出。絹云母化主要表現(xiàn)為長石絹云母化,斑晶絹云母化多沿裂隙或中心逐漸往外擴張,交代完全時,斑晶被鱗片狀絹云母集合體取代而保留假象。

東礦帶整體蝕變程度相對弱,但仍可區(qū)分出鉀硅酸鹽化蝕變分帶(黑云母化—硅化)、絹英巖化分帶(石英—絹云母—伊利石化)、青磐巖化(綠簾石化—碳酸鹽化)蝕變分帶:①鉀硅酸鹽化多見孤立片狀黑云母賦存于淺灰褐色石英閃長玢巖中,偶見呈脈體暈形式存在的黑云母化,常形成星點浸染狀、細脈狀銅礦化;②絹英巖化蝕變主要表現(xiàn)為長石斑晶的分解蝕變,蝕變礦物以石英、絹云母、伊利石、綠泥石及磁黃鐵礦、黃銅礦為主,蝕變范圍較寬泛,多疊加于石英閃長玢巖之上,伴隨著礦(化)體產(chǎn)出,硅化早期以細脈、小團斑為主要形式,晚階段硅化以大脈(20~40 cm)及大團斑狀為主,蝕變疊加多造成礦化疊加而形成工業(yè)礦體;③東礦段青磐巖化多產(chǎn)于絹英巖化外圍石英閃長玢巖中,偶見細脈(2 cm)產(chǎn)出,未見金屬硫化物(圖3)。

相較于斑巖銅礦完整蝕變系統(tǒng)而言,普朗礦區(qū)銅礦泥化帶發(fā)育程度較小,青磐巖化帶范圍較寬,元素則以巖體為中心呈對稱環(huán)帶狀分帶:巖體中心蝕變內(nèi)帶以Cu、Mo(W、Bi)為主,Cu、Au則貫通含礦巖體和圍巖,Ag、Pb、Zn則主要分布于外接觸帶。結(jié)合圖4看出,礦床含礦巖體圍巖蝕變分帶顯著,自巖體中心往外發(fā)育強鉀化硅化帶(工業(yè)銅礦帶)→絹英巖化帶(銅礦化帶)→青磐巖化帶(基本無礦化)。

3 主要礦物特征

3.1 主要金屬礦物特征

黃銅礦(CuFeS2)是礦區(qū)硫化礦礦石中的主要含銅礦物,銅黃色,多成浸染狀及細脈狀嵌布于巖石中,粒度集中于0.06~0.2 mm,與磁黃鐵礦、黃鐵礦、方鉛礦等礦物共生;斑銅礦(Cu5FeS4)在礦石中含量相對小,暗黃色,呈他形粒狀(0.06~0.2 mm)分布于脈石礦物間,與斜長石、鈉長石、鉀長石、黑云母等相伴產(chǎn)出;黃鐵礦(FeS2)廣泛分布于礦體、圍巖中,淺黃白色~黃色,粒度變化較大(0.01~0.35 mm),多呈他形粒狀與斜長石、鈉長石、角閃石、鉀長石、黑云母、絹云母等相伴產(chǎn)出,偶見其包裹于黃銅礦中;磁黃鐵礦則多星點狀、浸染狀與黃銅礦、黃鐵礦共生,粒度較細(0.003~0.1 mm),其成分為S(42.97%)、Fe(57.03%);方鉛礦(PbS)為礦石中重要的鉛礦物,淺灰色,呈半自形—自形粒狀(0.05~0.09 mm),主要成分為S(47.33%)、Pb(52.67%)。

3.2 主要造巖礦物特征

角閃石是普朗復(fù)式斑巖體中重要的鐵鎂質(zhì)礦物,主要呈不規(guī)則柱狀產(chǎn)出,自形程度較高,其橫切面呈菱形展布,具閃石式解理(圖5(a)),斑晶中常含有鋯石、磷灰石、磁黃鐵礦物,具有高FeOT(12.49%~18.57%)、Al2O3(13.49%~14.94%)和低SiO2(36.74%~40.43%)的特點,總體屬鈣質(zhì)角閃石中的A類。黑云母作為普朗復(fù)式含礦斑巖體中主要的暗色礦物,呈斑晶、基質(zhì)相產(chǎn)出,主要以不規(guī)則斑狀、片狀為主(圖5(b)、(c)),解理發(fā)育,具有富MgO(10.60%~15.80%)、FeOT(11.78%~18.21%)、貧Al2O3(13.36%~14.67%)、高TiO2(3.69%~5.29%)的特征,為鎂質(zhì)黑云母。斜長石是普朗成礦巖體重要的淺色造巖礦物,呈半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu),主要以斑晶形式產(chǎn)出,呈柱狀、長斑狀分布(圖5(d)),斑晶主要為更中長石、更長石和鈉長石。鉀長石在斑晶和基質(zhì)中均有分布,呈自形和他形粒狀結(jié)構(gòu)(0.2~0.45 mm),以斑晶形式出現(xiàn)(圖5(e)、(f)),并未形成條紋長石,表明其形成溫度較高。此外,礦床內(nèi)鉀長石端元組分Or均>61%,且平均達97.55%,變化較小,反映出較為穩(wěn)定的結(jié)晶環(huán)境。

3.3 成礦元素賦存特征

礦區(qū)礦(化)體以硫化礦為主。據(jù)Cu物相分析,北礦段礦石主要由硫化物組成,占比達98.40%,含少量游離氧化銅(0.39%)、氧化銅(1.06%),Cu元素多賦存于黃銅礦(CuFeS2)中,極少數(shù)賦存于斑銅礦(Cu2FeS4)、銅藍(Cu2Cu2S2S)中,與黃鐵礦等呈細脈浸染狀、細?!⒓毩O禂?shù)、稠密浸染狀分布于斑(玢)巖中。外帶則形成大脈狀礦體,具有斑巖銅礦粒狀浸染狀、細網(wǎng)脈狀浸染和大脈狀礦體的“三層樓”模式。據(jù)本次研究統(tǒng)計,礦石中銅品位嚴格受控于巖性,石英二長斑巖銅礦含銅量一般較高,集中于0.20%~1.20%,而石英閃長玢巖、花崗閃長斑巖中銅含量相對低。此外,Cu品位與礦體規(guī)模呈顯著正相關(guān),3~10線間以礦體厚度大、銅品位高為特征,垂向上則呈自3 800 m標高往下Cu品位逐漸降低的演化趨勢。

北礦段鉛鋅礦體則多以硫化礦為主,礦石中Pb、Zn元素則主要賦存于方鉛礦(PbS)、閃鋅礦(ZnS)中,極少量賦存于黃銅礦(CuFeS2)、磁黃鐵礦(Fe5S6—Fe15S17)中,Ag元素則主要賦存于輝銀礦(Ag2S)中。

4 討論

4.1 成礦階段劃分

根據(jù)礦床礦物組成、產(chǎn)出特征,礦化成礦階段可劃分為3個階段:①巖漿晚期以鉀化為主,伴隨著黑云母—鉀長石—金屬礦物組合的產(chǎn)出,無自然水參與,自巖體內(nèi)部往外、向上發(fā)育,以富鉀質(zhì)的巖漿氣液的礦化作用為主;②巖漿期后熱液成礦(硫化物)期為礦床主要的成礦時期,礦區(qū)內(nèi)各類成礦作用均與該蝕變關(guān)系密切,高溫階段在斑巖體內(nèi)形成石英—黑云母—鉀長石—金屬硫化物組合,中溫階段則在斑巖體內(nèi)形成石英—絹云母—金屬硫化物組合,低溫階段礦化程度顯著減弱,偶見細脈狀青磐巖—黃銅礦—黃鐵礦產(chǎn)出,但并未形成規(guī)?;V體;③表生期礦化(體)集中于KT1礦體淺部的西段—東南段,多見黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦氧化呈孔雀石、褐鐵礦,氧化帶深10~40 m,由于Cu元素部分氧化而致使表生礦Cu品位整體降低,在氧化過程中形成硫酸銅溶液,伴隨著碳酸鹽銅礦物產(chǎn)出。

4.2 礦床成因

前已述及,普朗銅礦位于德格—中甸陸塊東緣、義敦—中甸島弧帶南段,成礦嚴格受巖漿巖、熱液蝕變及構(gòu)造控制,各控礦因素之間既相互聯(lián)系,亦保存著各自的獨立性,在成礦系統(tǒng)中發(fā)揮著不同作用。

(1)巖漿巖。通常情況下,與島弧巖漿—熱液作用關(guān)系密切的巖漿巖多為淺成—超淺成斑(玢)巖,前人提出斑(玢)巖的存在與否是斑巖礦床的決定要素,斑(玢)巖構(gòu)成礦化是義敦—中甸島弧斑巖礦床的重要特征,普朗銅礦亦繼承了同樣的成礦特征:礦(化)體多趨向于在斑巖體中富集,反映出礦床成礦元素更適宜在偏堿性熔體—溶液中富集,而富含石英的斑巖、玢巖中礦體富化現(xiàn)象更顯著,表明酸性流體是成礦元素更適宜遷移、富集的介質(zhì)。

(2)巖漿侵位地層。區(qū)域與弧巖漿—熱液作用關(guān)系密切的斑巖型礦床僅產(chǎn)于圖姆溝組二段地層,該段位上三疊統(tǒng)中火山巖最為發(fā)育的層位,上、下段巖性主要為海相碎屑沉積巖,表明斑(玢)巖體、礦床及火山巖關(guān)系密切。

(3)熱液蝕變。礦區(qū)圍巖蝕變是礦床成礦的關(guān)鍵要素,礦區(qū)發(fā)育鉀化、硅化、綠泥石化、絹云母化可作為礦床成礦作用直接標志的硫化物。此外,礦床熱液蝕變分帶顯著,自含礦巖體中心高溫蝕變作用(鉀化—硅化帶、絹英巖化帶)往外漸變?yōu)檩^低溫的蝕變作用,蝕變強度與礦化呈顯著的正相關(guān)。

(4)構(gòu)造裂隙。斑(玢)巖礦床又稱為細脈浸染型礦床,成礦物質(zhì)以微細脈或浸染狀產(chǎn)出,反映出構(gòu)造的繼續(xù)活動導(dǎo)致巖體產(chǎn)生大量微裂隙,為含礦熱液的活動提供充裕的空間,從而導(dǎo)致礦質(zhì)的運移、沉淀[15-16]。據(jù)前人研究,區(qū)域的俯沖造山作用形成的金屬礦床與巖漿熱液活動具有密切聯(lián)系,構(gòu)造裂隙為含礦熱液提供運移通道和沉淀空間,構(gòu)造裂隙的發(fā)育程度直接影響著礦化強度。從區(qū)域上看,格咱深大斷裂將巖漿活動圍限于斷裂東側(cè),其旁側(cè)的次一級構(gòu)造裂隙為淺成—超淺成侵入巖活動創(chuàng)造了極為有利的條件。此外,伴隨著區(qū)域性斷裂活動,早期形成的礦體中又產(chǎn)生新的構(gòu)造裂隙,在誘發(fā)新含礦熱液活動的同時,產(chǎn)生了富銅的石英脈型礦石,東礦段礦體即是產(chǎn)于近EW向次級斷裂構(gòu)造裂隙中的典型脈狀礦化體。

綜上所述,礦區(qū)外圍北部鉛鋅礦體均產(chǎn)于安山巖與斑巖接觸部位的石英脈或石英砂巖的構(gòu)造破碎帶中,具典型熱液充填脈型礦體特征,屬于次火山作用相關(guān)的熱液礦床;礦區(qū)北礦段為與斑(玢)巖有關(guān)的次火山—熱液斑巖型銅礦床,石英二長斑巖、二長閃長玢巖為主要的含礦巖體,由巖體侵位中后期形成的含礦熱液所致;東礦段礦體形態(tài)、礦石礦物特征及圍巖蝕變等地質(zhì)要素均表現(xiàn)出中—低溫?zé)嵋好}型礦體特征,為產(chǎn)于石英閃長玢巖中與次火山作用相關(guān)的熱液脈型銅礦床。

5 結(jié)論

(1)普朗銅礦床主要金屬礦物為黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦及方鉛礦等,礦石結(jié)構(gòu)包括他形粒狀結(jié)構(gòu)、充填結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu),礦石構(gòu)造主要為浸染狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造等。

(2)黃銅礦是主要的載銅礦物,銅品位嚴格受控于含礦巖體(石英二長斑巖、二長閃長玢巖),方鉛礦為主要的載鉛礦物。

(3)該礦床成礦嚴格受巖漿巖、構(gòu)造和圍巖蝕變控制,成礦作用可劃分為巖漿晚期的黑云母—鉀長石—金屬礦物階段、熱液成礦階段和表生成礦階段。

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