四川里伍铜矿区成矿规律与深部找矿.doc

四川里伍铜矿区成矿规律与深部找矿 国土资源部矿产资源补偿费矿产勘查项目：四川省九龙县里伍铜矿外围普查资助.第一作者简介邹光富,男,1963年生,研究员, 博士,长期从事青藏高原地质和矿产资源调查研究工作.电话号码13689073454. Email:;;通讯地址:四川省成都市一环路北三段新82号: 成都地质矿产研究所,邹光富 收,邮编:610082.邹光富1汪名杰 1李建忠1姚 鹏1唐高林2李贵鸿2 (1.成都地质矿产研究所，四川成都610082；2.四川里伍铜业股份有限公司，四川九龙626200) 摘要: 里伍铜矿位于青藏高原东部扬子地台西缘木里盐源推覆构造带江浪变质核杂岩穹隆构造中。在江浪变质核杂岩穹隆中，至今已发现里伍、挖金沟、黑牛洞中型铜矿床和柏香林、白岩子、上海底、笋叶林等小型铜矿床,为扬子地台西缘地区铜矿集中产出区之一。该区成矿条件优越,具有形成大型、超大型铜矿床的条件，找矿潜力巨大。通过对里伍铜矿矿床的研究表明,铜矿床受江浪变质核杂岩穹隆构造中的多层次韧性剪切滑脱带控制,铜矿化、矿体主要赋存在韧性剪切滑脱带中。铜矿体主要呈脉状、透镜状和似层状。目前正在开采的地段为近地表铜矿体的上部，主要矿量尚在深部。因此，加强深部成矿规律的研究是实现矿山找矿突破的关键。本文在详细研究矿床地质特征及控矿因素、成矿规律的基础上,提出了矿区深部找矿的方向，为本区找矿突破、解决资源危机问题、实现矿山可持续发展提出了新的思路。关键词: 里伍铜矿;矿床地质特征; 成矿规律;多层次韧性剪切滑脱带; 深部找矿;四川西部里伍铜矿位于青藏高原东部扬子地台西缘木里盐源推覆构造带江浪变质核杂岩穹隆构造中的一个中型矿床。矿山自1990年建成投产以来，经过近11年的开采，消耗了相当较多的铜矿资源，部分地段已出现了资源危机。而目前正在开采的地段为近地表铜矿体的上部，主要矿量尚在深部。因此，不断提高对矿床地质特征的认识，深入研究矿区深部控矿因素和成矿规律;利用新技术、新方法,进行综合成矿预测，对矿区深部和外围开展找矿工作，是里伍矿山解决资源危机、实现可持续发展的有效途径因此，加强成矿规律的研究是实现矿山找矿突破的关键。本文根据作者对里伍铜矿形成的地质背景、矿床地质特征、控矿因素、成矿规律与矿床成因、成矿模式的综合研究，提出了矿区深部找矿的方向，以期进一步推动里伍矿山铜矿资源的找矿勘探工作，实现找矿工作的重大突破，解决资源危机问题，实现矿山可持续发展。1 区域成矿地质背景里伍铜矿位于松潘甘孜造山带东南缘的扬子地台西缘木里盐源推覆构造带中的江浪变质核杂岩穹隆构造中（图1）1-4。江浪变质核杂岩穹隆为锦屏山推覆带后缘伸展剥离作用形成的变质核杂岩之一，形成于燕山喜山期的陆内汇聚阶段，为矿区的主要控矿构造。在区域上，江浪变质核杂岩穹隆构造内出露地层为中元古代里伍岩群（Pt2l），向外依次出露有奥陶系、志留系、石炭系，二叠系及三叠系。其中，江浪变质核杂岩穹隆体由区域变质岩系及其中的韧性剪切带组成。根据岩石组合和构造变形特点的分析研究，江浪变质核杂岩出露的构造地层自下而上可以分为3个构造地层体系3，即中元古界里伍岩群堆垛层系统，代表深部构造层次中多期、多体制变形变质改造后的扬子地台基底，主要为一套云母石英片岩系夹斜长角闪岩和绿片岩等组成；里伍岩群经多期强烈构造变形，片理化、劈理化、顺层掩卧紧闭褶皱、片内无根的钩状褶皱十分发育，岩性、厚度变化均较大。尤其是在成穹过程中沿不同地层单元、不同岩性层之间广泛发育有拆离、剪切作用，不同规模的岩性片呈无序构造叠置，构成所谓的堆垛地层系统3。古生代褶叠层系统(中间韧性流变层)，自下而上可以划分为3个岩组3,4,5，它们具有不同的褶叠层构造地层变形样式，其时代分别为奥陶纪、早志留世和二叠纪；在下部为奥陶系江浪岩组，主要由石英岩组成，发育顺层韧性剪切带；上志留系甲坝岩组，主要由黑色碳硅质片岩、云母片岩、云母石英片岩夹石英岩和变质基性岩组成；发育顺层劈理带和顺层掩卧褶皱；二叠系乌拉溪岩组主要由大理岩夹斜长角闪岩和变质基性岩组成，发育顺层掩卧褶皱。最上部为浅部构造层次纵弯褶曲变形的三叠纪西康群板岩带。在各体系之间及各体系内部，发育一系列的顺层韧性剪切滑脱带。图1 里伍铜矿大地构造位置（A）及铜矿区地质示意图（B）Fig1. Tectonic setting and sketch geological map of the Liwu copper deposit1.花岗岩体;2.变质核杂岩韧性剪切滑脱带;3.平移断层;4变质核杂岩穹窿; 5.主面理产状; 6.小型铜矿床及矿点;7.中型铜矿床;8.里伍铜矿田位置;SY-三垭穹窿;TK-踏卡穹窿;JL-江浪穹窿;CQ-长枪穹窿; Pt2l11-中元古界里伍岩群下段下岩带; Pt2l12-中元古界里伍岩群下段中岩带; Pt2l13-中元古界里伍岩群下段上岩带; Pt2l2-中元古界里伍岩群上段岩浆岩方面，区内晋宁期澄江期、加里东期和海西期火山岩和次火山岩及燕山晚期酸性侵入岩比较发育。其中，火山岩和次火山岩主要分布在穹隆体内的里伍岩群及志留系甲坝岩组,石炭系乌拉溪岩组以及二叠系地层中。出露的火山岩，次火山岩普遍变质较深，现已变质为变质基性火山岩，变质基性次火山岩和变质中碱性次火山岩1,6。呈条带状、透镜体产出，常与变质基性火山岩相伴。变质基性次火山岩主要由角闪岩、斜长角闪岩、透闪阳起石岩、角闪片岩、斜长角闪片岩、透闪阳起石片岩等组成，其原岩可能为辉长岩、辉绿岩；变质中碱性次火山岩主要由钾纳长石变粒岩和斜长石变粒岩组成，其原岩可能为粗面安山岩、粗面岩。中酸性侵入岩主要为燕山期黑云母花岗岩、二云母花岗岩和闪长岩，以新火山似斑状黑云母花岗岩和乌拉蹊二云母花岗岩为代表。见于穹隆体北东九龙河与雅砻江汇合处的新火山似斑状黑云母花岗岩，岩体侵入于江浪穹隆的北东翼（图1）。岩体西南侧接触面呈北东倾斜，倾角约70，呈岩珠状，面积34km2，K-Ar年龄为1315Ma，属晚燕山期。岩体内接触带有大量围岩俘虏体，接触带有宽数十至百余米的热接触变质带，角岩化明显。火山岩中Cu、Ni等成矿金属元素的丰度值较高，是成矿物质的主要来源之一。燕山期花岗岩浆的侵入和演化为江浪变质核杂岩穹隆构造的形成及Cu、Ni等成矿金属元素的活化迁移富集成矿提供了热力和动力条件。构造方面，在区域上构造主要由江浪变质核杂岩穹隆背形及其环状拆离断裂构造组成。江浪背形构造主要由里伍群第三期变形面理构成，背形轴向NNW342，长度17.5km，宽10km，呈短轴状。核部出露里伍群下段下岩带、中岩带，两翼依次出露里伍群下段上岩带。轴部面理倾角较为平缓，为1130,东翼2040;西翼2050,东西两翼基本对称。环状断裂构造为环绕变质核杂岩发育的一系列拆离断裂，属韧性剪切滑脱断裂。拆离断裂中主拆离断裂带位于里伍群下段中、上岩带部位，以此断裂带为界，内外分别由两套不同的构造地层系统组成，内部主体为由里伍群组成的堆垛地层系统，地层岩石以多期次面理置换，紧闭倒转掩卧褶皱发育为特征；外部以褶叠层构造和劈理发育为特征，构成褶皱地层系统。两套地层系统内部不同岩带、岩性层之间普遍发育规模、强度不等的剥离断层，这些剥离断层在平面上围绕穹隆呈环形展布，向外倾斜，倾角2030，上盘向下作正滑运动，这种正滑运动在各岩性层内广泛引起S1、S2等片理、劈理面的剪切褶皱，形成环状韧性剪切滑脱带。为区内重要控矿构造。江浪变质核杂岩走向NNW342，长度17.5km，宽10km，呈穹隆状（图1）。核部出露里伍岩群下岩带、中岩带，两翼依次出露里伍岩群上岩带，志留系甲坝板岩组，石炭系乌拉溪岩组，二叠系，最外侧为三叠系。轴部地层倾角较为平缓，为11-30，东翼20-40，两翼20-50，东西两翼基本对称。环绕变质核杂岩发育一系列韧性伸展拆离断裂，主拆离断裂带位于里伍岩群中上岩带部位，以此断裂为界，内外分别有两套不同的构造地层系统组成，内部主体为由里伍岩群组成的伸展拆离层系统，是韧性变形地层岩石以多期次面理置换，紧闭倒转掩卧褶皱发育为特征，韧性变形晚期有脆性断裂叠加，它们形成的空间是导矿和容矿的有利空间。外部以折叠层和劈理发育为特征，构成褶皱地层系统，属脆性变形。两套地层系统内部不同岩带，岩性层之间的普遍发育规模强度不等的剥离断层，这些剥离断层在平面上围绕穹隆呈环形展布，向外倾斜，倾角20-30。环状断裂构造为区内重要的控矿构造，矿化带及矿体主要沿这种顺层韧性剪切滑脱带分布（图1）。矿田内存在内矿(化)带和主矿(化)带，均受穹隆核部里伍群堆垛地层系统中的滑脱拆离断层带控制（图1）。2.矿床地质特征里伍铜矿为产于江浪穹隆构造的东南翼南端近轴部倾没部位的顺层韧性剪切滑脱带中的中型铜矿床。矿区出露地层为中元古界里伍岩群下段中岩带Pt2l12岩性层，岩层视厚度大约为1000一1300m。根据岩石组合特征可分为上中下三部分,下部为二云母片岩、二云母石英片岩夹二云母片状石英岩;中部以片状石英岩、二云母石英岩为主, 夹二云母石英片岩;上部为片状二云石英岩、二云母石英岩夹二云母石英片岩。沿岩石主面理（S3）发育多条厚10-100m的顺层韧性剪切滑脱带。顺层韧性剪切滑脱带就是铜矿化蚀变带。铜矿化主要位于中上部。可分上、下两个主矿化蚀变带。上部含矿蚀变带主要产在Pt2l12-5和Pt2l12-6中，长约2500m，厚10一50m,最厚120m，含A、B矿体；下部含矿蚀变带主要产在Pt2l12-4中，长约1500m，厚30一40m,最厚100m，含D、E矿体。矿体主要呈似层状、透镜状产于顺层韧性剪切滑脱带中，与含矿围岩主期（第三期）变形面理（S3）平行分布，成带出现。与单斜构造地层及其中的多层次顺层韧性剪切滑脱带产状基本一致，为江浪变质核杂岩穹隆多层次韧性剪切滑脱带控矿的表现。矿体多为隐伏矿体，大部分矿体结构简单，产状稳定。目前，矿区共探明28个工业矿体，矿体一般长数十米至500m，厚1一17m。储量大于一万吨的矿体有7个，规模在5000-10000吨的有4个。矿体在东西方向（近于走向）上的展布范围为2500m，在南北方向（近于倾向）上的范围为800m左右。目前矿床储量均达到中型矿床规模。在矿区深部和外围找矿潜力大。矿石矿物以黄铜矿、磁黄铁矿、闪锌矿为主，其次为黄铁矿、方铅矿、方黄铜矿少量的自然铋、锑银矿、叶碲铋矿、铅铋矿和黄锡矿等。脉石矿物主要为石英、斜长石、黑云母、绢云母及碳酸岩盐类矿物，次为长石、绿泥石、电气石等及少量的电气石、石榴石等。矿石构造主要有致密块状、浸染状、角砾状、条带状、斑杂状及脉状构造。氧化矿石具多孔状构造。矿石结构主要为半自形一他形粒状、交代溶蚀、交代残余、碎裂结构、固溶体分离、包含结构等，具有典型的热液充填交代成因的矿石结构特征。矿石有用元素以铜为主，锌次之，伴生Au、Ag、Cd、Se、Te、Ge、In、Tl、Bi等多种有益元素，有害组份含量很低，矿石综合利用价值大。里伍矿区矿石铜平均品位2.5%，锌平均品位0.75%，矿石有用元素以铜为主，锌次之，有害组份含量很低。伴生的Au、Ag、Co、Cd、Se均达综合回收的工业要求，伴生储量已达到中型矿床规模。3 控矿因素3.1 地层的控矿作用 在里伍矿田已发现的铜矿床和铜矿点主要产在江浪变质核杂岩穹隆中的中元古代里伍岩群堆垛层系统构造地层中。里伍矿田地层中元古代里伍岩群堆垛层系统构造地层由一系列近于平行排列的应变强弱程度不同的应变带与中深变质岩石组合而成。宏观上表现为一系列糜棱岩带和强片理化带与中深变质岩石相间分布的特点。这种强烈塑性变形的糜棱岩带就是江浪变质核杂岩穹隆中的顺层韧性剪切带滑脱带。铜矿化主要发生在的顺层韧性剪切带滑脱带中。显示地层性质对矿化有一定控制作用。3.2 构造的控矿作用里伍矿田的成矿带、矿化蚀变和矿体均受江浪变质核杂岩穹隆中的多层次顺层韧性剪切滑脱带控制。该顺层韧性剪切滑脱带是矿区主要的导矿、容矿和控矿构造, 是矿区成矿热液充填交代和矿质运移沉淀的有利空间，为有利的导矿和容矿构造部位。成矿带、矿化蚀变和矿体就产在这种顺层韧性剪切滑脱带中。韧性剪切构造作用为矿源层中成矿元素活化迁移富集成矿提供了热动力和有利的赋矿空间。这种顺层韧性剪切滑脱带向地下延伸深达数公里到数十公里。因此，在这种顺层韧性剪切滑脱带深部往往还赋存有具较大工业价值的铜矿体。3.3 岩浆活动的控矿作用区内晋宁期澄江期、加里东期和海西期火山岩和次火山岩比较发育，主要分布在穹隆体内的里伍岩群及志留系甲坝岩组、石炭系乌拉溪岩组以及二叠系地层中，形成该区铜等金属矿的矿源层。火山岩中Cu、Ni等成矿金属元素的丰度值较高，为该区提供了丰富的金等成矿元素，是成矿物质的主要来源之一。侵入岩主要有燕山期黑云母花岗岩、二云母花岗岩和闪长岩，是成矿物质来源之一。同时，岩浆侵入活动为铜矿的成矿作用提供了部分成矿物质和热动力，是本区铜矿形成的重要因素。3.4 构造热液蚀变的控矿作用 构造热液蚀变矿化作用主要沿矿田中地层系统内的多层次顺层韧性剪切滑脱断层分布。热液蚀变作用强烈，形成规模、强度不等的蚀变带。构造蚀变矿化作用主要为黑云母化、硅化、电气石化、斜长石化、绢云母化、绿泥石化。蚀变与矿化关系密切。在里伍、黑牛洞、柏香林、挖金沟等地，矿体、矿化体均赋存在规模较大、蚀变较强的蚀变带中。蚀变带为重要的找矿标志。4.成矿规律里伍铜矿田的成矿作用与本区大地构造演化密切相关。在中元古代本区为弧后盆地环境，沉积了一套以里伍岩群为代表的陆源碎屑岩夹少量火山岩，并有基性岩脉和岩体侵入，形成铜等金属矿化的初始矿源层,为其后的构造活化成矿准备了一定的成矿物质。通过晋宁运动，岩石发生区域变质作用，形成一套以里伍岩群为代表的以石英岩及二云片岩、二云石英片岩为主，夹斜长角闪岩、角闪岩的岩石共生组合，形成本区前寒武纪褶皱基底。早震旦世发生造山期后裂谷作用，形成一套以苏雄组、澄江组为代表的陆相火山岩-碎屑岩沉积组合。之后的澄江运动导致扬子地台及西缘发生广泛的海浸事件，晚震旦世早古生代沉积了一套滨海-浅海相陆源碎屑岩、碳酸盐岩沉积岩系。晚古生代中三叠世，随着北部昆仑秦岭洋壳自北向南的俯冲削减，引起扬子板块与中朝板块发生碰撞拼合作用，导致扬子板块自泥盆纪以来发生隆升和地壳伸展作用，在构造上表现为断陷与断隆相间分布的特点。在晚二叠世随着金沙江洋壳向西的俯冲碰撞作用的发生，在其东部的扬子地台及西缘受到较强烈的影响，晚二叠世峨眉山玄武岩的喷发就是该期伸展作用的结果。本期玄武岩的喷发，为里伍地区铜多金属矿产资源的形成准备了一定的成矿物质。晚三叠世白垩纪为本区进入碰撞造山成矿作用时期。自晚三叠世诺利晚期瑞替期以来, 随着川西雅江被动大陆边缘与义敦火山岛弧的碰撞作用已沿甘孜理塘板块缝合带发生,形成碰撞造山带。北部的中朝板块与扬子板块发生碰撞拼合作用已沿昆仑秦岭板块缝合带发生,形成碰撞造山带，东部的太平洋板块与扬子板块发生持续碰撞作用，导致扬子西缘地区进入碰撞造山成矿作用阶段。并以大型滑脱与推覆体的形式向东迁移。与此同时，由于板块间的持续碰撞会聚作用和地壳缩短增厚与多层次滑脱作用，使扬子地台西缘地区岩石圈处于高度收缩的应力状态，地壳浅部处于伸展应力状态。同时产生的滑脱剪切热动力可使地壳局部熔融，深部岩浆和金属成矿物质不断上涌，不同层次的滑脱剪切面发生弯曲，形成一系列热穹隆构造，如本文研究的江浪穹隆构造。伴随岩石圈处于高度收缩和热穹隆构造的形成与隆升，发育同构造热变质和局部熔融现象，在穹隆中形成大量的混合花岗岩和花岗岩，导致在扬子西缘地区发生印支期燕山期中酸性花岗岩侵入活动。与此同时，在穹隆的深部和中上部发育大量的韧性正剪切带，为深部铜多金属元素及矿源层中的铜多金属元素的活化迁移提供了动力条件和良好的导矿和容矿空间，为成矿热液充填交代和成矿的有利空间。在该期构造岩浆作用过程中形成高温含矿流体，沿穹隆的韧性正剪切带运移，并从围岩中卒取铜多金属元素成矿物质，形成含铜的成矿流体。在构造岩浆热动力的作用下，含铜的成矿流体沿穹隆的韧性正剪切带不断上涌运移到地壳浅部，并与围岩发生相互作用，形成相关类型的热液蚀变作用。由于温度与压力的极聚降低，含铜成矿流体中的铜矿开始在剪切带中的有利构造部位沉淀、富集成矿，最终形成铜矿床。由此可见，在矿区含矿韧性正剪切带深部仍然具有大型矿体存在。根据采自黑牛洞PD6平硐-3矿体中的黑云母的39Ar/40Ar法测得的蚀变黑云母年龄值为133.0Ma，可见主成矿期为燕山期，与此阶段构造岩浆作用相吻合。根据铜矿石中的黄铁矿、石英的包裹测温及温压条件研究结果表明，本区铜矿床属于中高温岩浆热液型铜矿。5. 矿区深部找矿方向1)研究表明，目前正在开采的地段为近地表铜矿体的上部，主要矿量尚在深部。因此，加强深部成矿规律的研究是实现矿山找矿突破的关键。2) 在里伍铜矿区的中元古代里伍岩群岩层中,发育一系列多层次滑脱韧性正剪切滑脱带,这种顺层韧性剪切滑脱带向地下延伸深达数公里到数十公里，铜矿化、矿体主要赋存在韧性剪切滑脱带中。因此，在这种顺层韧性剪切滑脱带深部往往还赋存有具较大工业价值的铜矿体，是最有利的成矿和找矿部位。3) 矿区