四川盐源西范坪斑岩型铜矿地质特征及成因

四川盐源西范坪斑岩型铜矿地质特征及成因

1成矿地质背景1.1金河—区域地质构造四川盐源西范坪磨岩金矿位于青藏高原东缘南结带南部的穆里盐源盆地过渡带西南部，盐源-丽江冲积带。区域内发育轴向呈北北东向的环状隆起构造,核部为上二叠统峨眉山玄武岩,两翼分别是上二叠统乐平组砂泥岩、中下三叠统青天堡组砂岩砾岩泥岩和中三叠统盐塘组粉砂岩泥灰岩,并都为含铜地层。石英二长斑岩体分布于背斜构造南部,为近南北向和北西向断裂狭持地带。金河—程海断裂带为深切上地幔的岩石圈断裂,其内近于平行的深断裂均具有多期活动的继承性特征,断裂间常有剪切作用发生。卫片解释还发现较多的、近东西向的隐伏断裂和环形构造,形成对成矿十分有利的地质构造格局。1.2斑岩的岩石学特征西范坪斑岩群为鹤庆—祥云喜山期斑岩铜钼金矿带的北分支,即玉龙——芒康喜山期斑岩铜矿带的东南部分。在约40km2范围内已发现130个斑岩体,呈岩株、岩脉(墙、枝)产出,为被动式浅成—超浅成侵入相。岩体大小悬殊,一般在0.5km2以下,岩石类型以石英二长斑岩为主,次为二长斑岩,石英正长斑岩、闪长玢岩、煌斑岩;斑岩中的暗色矿物为黑云母、角闪石,次为辉石,副矿物以碿石、锆石、磷灰石组合为特征。据年龄数据(成岩年龄为50~31Ma)和穿插、包裹情况,斑岩体具多期次脉动侵入成岩特点。其成岩顺序为中粗粒角闪石英二长斑岩—细粒黑云母石英正长斑岩—细粒角闪(辉石)石英二长斑岩—中细粒黑云母石英二长斑岩—中细粒角闪石英二长斑岩—细粒黑云母石英二长斑岩—黑云闪长玢岩、云煌岩。斑岩的岩石化学类型以铝过饱和为主(ANEC<1.0,贫SiO2(<66%,多数K2O>Na2O,里特曼组合指数为3.93、钙碱指数为50~59,属钙碱性—碱钙性岩石系列。多数铝碱比A/CKY<1.1、较低的f值87Sr/86Sr=70527-70552、固结指数S1=8.87-20.04,分异指数=66.05-89.56。说明是岩浆演化的产物,而氧化系数Fe2O3/(Fe2O3+FeO)为0.64,属次火山相。上述特征与华南同熔型花岗岩类和澳大利亚Ⅰ型花岗岩类非常相似,表明石英二长斑岩在成因上属于同熔型,其岩体的源区物质可能主要是中元古代末的变质火成岩。2矿床的地质特征2.18蚀变及基岩特征区内含矿斑岩体有23个,以80号斑岩体最典型,含矿最好。岩体呈心形状出露,面积约0.47km2,呈复式岩株侵入中下三叠统青天堡组含铜地层中,并有较多的围岩俘虏体。岩体的主体为中细粒黑云母石英二长斑岩,次为中细粒角闪石英二长斑岩,前者围绕后者作半环状分布,深部包裹辉石石英二长斑岩和黑云石英正长斑岩,并有岩脉侵入先期的各类岩石中。由于受近南北向和东西向隐伏断裂的影响,在岩体中部形成裂隙十分发育的隐爆碎裂岩筒,并有多种矿物交代充填,构成互相穿插的近十种矿脉,也是铜矿体赋存的最佳部位。镜下看见长石斑晶不规则裂纹发育、有双晶弯曲、移动现象,具有韧性剪切及隐爆特征。岩体蚀变强烈,依稀可见面型蚀变特征,以中细粒角闪石英二长斑岩为中心的黑云母—钾长石化带,不很对称的向外分布石英~绢云母化带和局部高岭土化带和方解石—绿泥石化带(青盘岩化带),具有经典的斑岩铜矿床蚀变分带特征。岩体外接触带表现为围岩重结晶,在东侧形成宽12~500m的角岩带,即青盘岩化带,并可分为黑云母角岩带,绿泥石角岩带和斑点板岩带。普遍有热液期的黄铁矿(少许黄铜矿)、绿泥石黑云母石英脉或碳酸盐细脉产出,常形成角岩型工业铜矿体。以上特征也表明80号含矿岩体的剥蚀程度不深。2.2脉石矿物组成区内有铜矿体3个,以Ⅰ号矿体为主。Ⅱ、Ⅲ号矿体分别产于80号岩体北东、58-1号岩体南的角岩带中,为角岩型矿体;Ⅰ号矿体产于80号岩体的隐爆碎裂岩筒中,为斑岩型矿体。Ⅰ号矿体长412m,宽350m,延深350m仍没控制;矿体产状总体近水平、界面西倾、呈柱状。矿体大致分为三部分:上部氧化带,厚50~70m,为风化—半风化岩石,含Cu0.1%~0.3%、Mo0.006%~0.027%;中部硫化次生富集带,平均厚70m、平均品位Cu0.59%、Mo0.012%;下部原生带,平均厚95m,平均品位Cu0.27%、Mo0.0~0.018%。由于岩体上部土壤和基岩中Cu含量相差不大,Cu吸附在土壤中而流失,S又来自岩浆,基本无硫酸盐的S,因些次生富集仍不够发育。矿石中脉石矿物达17种,约占97.45%,主要有长石、石英、黑云母、绿泥石、角闪石等;金属矿物有25种仅占2.55%,主要为黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿、辉钼矿,次为辉镍矿、磁铁矿、斑铜矿、铜兰等;微量矿物有银金矿、自然金、自然银、闪锌矿、磁黄铁矿等。矿石具自形粒状、半自形—它形粒状、板片—叶片状、压碎、交代结构;有浸染状、胶状—变胶状、细脉状、网脉状构造。2.3成矿热液与成矿流体微量元素以Sr、Ba、Cr、Ni明显富集,Rb、Li、Nb含量低为特征,具高度富集轻稀土L/H>10、铕亏损不明显δE=0.76的特点。15件硫同位素值变化范围不大,δ34S为-3.37‰~2.65‰,平均0.46‰,与德兴和玉龙斑岩相似,接近陨石硫。4件铅同位素组成相当一致,反映成矿热液中铅来源均一,接近长石铅值,这都表明矿床中的硫,铅来源于深部岩浆。12件石英氧同位素均具较高的值。δ18O为8.22‰~11.6‰,其成矿热液的δ18O值变化范围较大,为9.34‰~4.16‰,反映出成矿热液主要由岩浆水组成;在成矿晚期阶段δ18O值减小,为4.44‰~4.16‰,表明有大气降水参入,这同德兴和玉龙等斑岩铜矿也十分相似。矿化岩体中的石英包裹体较多,以含子矿物(NaCL晶体和黄铜矿)的多相流体包裹为主,气相包裹体少,表明成矿热液曾发生过沸腾作用。包体的均一温度变化于350~650℃,更集中于470~530℃,说明成矿温度高;包体具有高的盐度,为39.7%~66.5%,常集中于55%~65%的范围。成矿流体的PH为5.52~6.68,属中碱性。从包体测温数据和宏观资料,表明成矿具多期次特点。3成矿法3.1含矿岩体的构造环境区域上北北西向喇嘛沟(F2),北西向汉松林(F6)断裂所狭持地段为斑岩岩浆上升的有利空间,近东西向、南北向的隐伏断裂系统,为斑岩体快速侵位提供了场所,这是形成斑岩体的基本构造条件。不同期次成分的岩浆多次脉动侵位,生成多期次的复式岩体,相伴生以青盘岩化为主的蚀变和初期矿化。因些,复式斑岩体和蚀变作用是形成含矿岩体的重要条件。岩体和围岩的碎裂与扩容作用,产生破裂隙和片理化,形成隐爆碎裂岩筒,为深部岩浆残余含矿气液上升与成矿组分多次沉淀提供有利场所,是形成低品矿体的必要条件。在逆冲推覆和走滑及剪切作用的影响下,走滑正断层通过岩体,使矿体上部被风化剥蚀淋滤,节理裂隙进一步发育破碎,形成硫化次生富集带,使铜含量提高生成工业矿体。故硫化次生富集带的发育程度,是形成工业矿体的决定条件。3.2含矿岩体成矿作用始新世中期,在金河—程海深大断裂带的次级断裂交汇处,为斑岩体快速侵位提供了有利空间,先是北东向的56号主岩体生成(45~51Ma)。近南北向和东西向隐伏断裂继后发生,岩浆再次被动侵位,下部岩浆房多次侵入,使热液流体大规模活动,形成不同期次岩性的岩浆脉动式侵入(32~35.8Ma),生成80号含矿岩体。同时相伴发生强烈蚀变和初期成矿作用,并有岩枝穿入含矿围岩,岩体内也有围岩捕虏体。随着断裂继续活动,为斑岩和围岩的碎裂与扩容作用提供了重要条件,进而产生裂隙和碎裂,并出现压碎和片理化,便刚冷凝不久的岩体在中部生成隐爆碎裂岩筒。这为深部岩浆残余气液上升提供了有利的通道和沉淀场所,多期次富矿气液上升叠加蚀变成矿,生成低品位铜矿体。在大陆造山晚碰撞成矿期,由于逆冲推覆剪切作用影响下,岩体同围岩被抬升,节理裂隙进一步发育,斑岩中的矿体遭风化淋滤作用,使斑岩中的矿体顶部变为贫铜氧化带,为中部硫化次生富集带发育创造了条件,使铜矿品位得到提高,进而形成工业矿体。3.3成矿环境及成矿作用综上所知,西范坪斑岩铜矿确系经典的斑岩矿床,其类型为陆缘型斑岩铜矿中的细脉浸染型矿床,并有独自的成矿特点,故称为西范坪式斑岩型铜矿,其成矿规律概括如下:1)构造控岩控矿性。区内北北东向F2和北西向F6断裂控制着斑岩的分布,斑岩体受控于两条断裂狭持的地带;近东西向,南北向的隐伏断裂控制着隐爆碎裂岩筒,在隐爆碎裂岩筒及其附近的岩石都产生矿化,控制着矿体的分布范围。2)含矿岩体的条件性。含矿的斑岩体必须具备一定的条件:岩体为脉动复式岩体,破裂隙发育,有碎裂岩化,或者有较强的硅化,高岭土化蚀变、角岩带发育,有含铜褐铁矿化或出现物,化探异常。3)岩体蚀变的分带性。岩体与围岩呈侵入接触,使泥砂质围岩发生角岩化,其角岩带宽窄不一,从岩体边缘可依次分为:阳起石英黑云母角岩带→阳起石绿泥石角岩带→斑点板岩带。普遍有石英黄铁矿碳酸盐细脉,也称为青盘岩化,铜矿化主要与阳起石黑云母角岩带有关,形成角岩型矿体。岩体内依稀可见面型分带特征,岩体中心为黑云母~钾长石化带,向外不对称的分布石英~绢云母化带、方解石~绿泥石化带,局部出现依伊石~蒙脱石化带。铜矿化主要与石英~绢云母化有关,形成斑岩型矿体。4)成矿流体的“三高一沸”性。西范坪斑岩铜矿与玉龙斑岩铜矿十分相似,成矿流体是一种富含Cu、Fe、S的NaCl—H2O体系,明显具有高温(470~590℃)、高盐度(55%~65%)、高铜含量(有黄铜矿子矿物析出)和沸腾的特点。阳离子成分以K+、Na+为主,阴离子成分以SO42-、HCO3-、Cl-为主。5)成矿物源的混源性。成矿热液以岩浆水为主,有少量雨水混入。Pb、S同位素资料表明,成矿物质以来自斑岩岩浆为主,但鉴于新鲜斑岩中Cu含量偏低和围岩中见有含Cu砂岩分布,因而Cu可能有部分来自围岩,故具有混源特点。6)成矿的多期段性。多期次成矿是本矿床的特点。据包体测温数据等资料,可分为三个成矿期和五个成矿阶段。即岩浆晚期、热液期、表生期,以及岩浆晚期成矿阶段、高温热液成矿阶段、中温热液成矿阶段、低温热液成矿阶段、表生期成矿阶段。因些成矿具有多期段性。7)斑岩的浅剥蚀性。据地球化学资料分析,区域北西部只有W、Pb组合异常,土壤以W、Mo、Cu、As为主;中部显示多元素组合异常,土壤中Mo、Cu、Au增加;南部异常较少,土壤中以Sb、Ag为主。由此可知异常源为中浅剥蚀程度,加之残留顶盖及蚀变特征,表明岩体属浅剥蚀型。8)成矿的大器晚成性。西范坪斑岩铜矿是在大陆造山晚碰撞期成矿作用(40~24Ma)下形成,成矿年龄为31.4±Ma,属喜山中期。从矿区辉钼矿中含Re高达0.11%~0.25%(比玉龙、德兴斑岩铜矿床高出1~2个数量级),也说明成矿时代新的特点,所以本矿床具有大器晚成性。4预测资源4.1岩石学和断裂带地层标志:斑岩体侵入地层为含铜岩系,中下三叠统青天堡组和上二叠统乐平组中有砂岩铜矿,上二叠统玄武岩组中有玄武岩铜矿。斑岩标志:为被动侵位的浅成—超浅成同熔型斑岩体,其成岩时代是50~31Ma的喜山期,由钙碱性—碱钙性岩石系列为主的多期次成岩的复式岩体,面积小于1km2。断裂构造标志:岩体节理裂隙发育,产生密集不规则的网状裂隙,形成具碎裂岩化,片理化的蚀变破碎带和隐爆碎裂岩。地貌上为相对低平或负地形的斑岩分布地段。蚀变标志:斑岩体具多种热液蚀变分带的迹象,主要有青盘岩化、绢英岩化、钾硅酸盐化(黑云母化)、黄铁矿化、褐铁矿化等,外接触带有角岩化。斑岩体具“火烧皮”现象,出现高岭土化、硅化。异常标志:区内含矿岩体具物探中等视极化率(7s=3%~5%)异常,化探水系沉积物Cu、Mo、Pb、Sb、Au、Ag组合异常。风化标志:岩体风化破碎强烈,地表的含矿岩体或矿体经风化剥蚀淋滤后,形成风化一半风化岩石或氧化矿石。表生期的再富集作用,形成发育程度不同的硫化次生富集带。4.2资源预测4.2.1地质体积法:“地质体积法”,“地质体积法”西范坪式斑岩型铜矿的资源量预测方法类型为“侵入岩型”,预测资源量的估算方法采用“地质体积法”。同时用“地球化学丰度法”估算资源量以验证,结果是在允许误差范围内,两者误差率为10.58%。4.2.2化探异常及预测区预测1)划分原则:该区位于盐源——丽江陆缘拗陷Cu、Mo、Mn、Pb、Fe、As、S成矿亚带(Ⅲ75—(1)),盐源地区喜山期斑岩成矿带(Ⅳ26)中,为西范坪斑岩铜矿成矿远景区(Ⅴ),即斑岩铜矿的最佳找矿靶区,也是该次的预测工作区。区内的预测区和最小预测区,就是确定不同层次最有潜力的含矿斑岩及其外接触带的范围。划分的基本原则是从含矿岩体的分布现状出发,据预测要素中的岩体碎裂化程度、蚀变与角岩带发育、岩体类型、有含铜褐铁矿化或硅化、高岭土化、物探中等视极化率异常、化探异常为Cu、Mo、Au、Ag成矿成晕元素组合等。以此情况进行筛摘优选,从而在预算工作区内圈定出两个预测区和六个最小预测区,其中A类1个、B类2个、C类3个。2)测区特征:模范村预测区(V1)有4个最小预测区:(1)西范坪最小预测区(A1):于预测区中部,包括80号、58号、150号含矿岩体及所涉及的角岩带,已有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿体,预测Ⅰ号矿体在350m深以下仍有矿体。(2)李家屋基最小预测区(B2):于预测区南