呂品翰，殷皓涵，李 俊

(昆明理工大學 國土資源工程學院，云南 昆明 650093)

大紅山銅礦品位變化特征及其控制因素分析

呂品翰，殷皓涵，李 俊

(昆明理工大學 國土資源工程學院，云南 昆明 650093)

云南省大紅山銅鐵礦礦產(chǎn)資源儲量豐富，地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境復雜。從其發(fā)現(xiàn)以來，一直備受各方面關(guān)注。通過將大紅山Ⅰ號銅礦礦床的不同分段作為主要研究對象，對不同分段的沿脈與穿脈進行系統(tǒng)取樣統(tǒng)計，對Cu的品位進行分析和其控制因素進行探究。研究發(fā)現(xiàn)品位變化主要受地層、構(gòu)造、巖性巖相及火山機制等因素的影響。

銅鐵礦床；品位變化；控制因素

大紅山銅鐵礦床自1959年被發(fā)現(xiàn)以來，隨開采和研究的深入，“大紅山式銅礦”和“大紅山式鐵礦”因此得名，備受全國很多地質(zhì)工作者的不斷關(guān)注，已有多所大中專院校、科研院所及多支地質(zhì)工程隊在這里進行過找礦勘探、專題科研等各種地質(zhì)工作[1]。關(guān)于云南大紅山銅鐵礦床成因類型及礦床類型的歸屬問題，目前還存在較大的爭議，例如海底火山噴發(fā)—沉型、海底火山噴發(fā)沉積—熱液改造型礦床、VHMS礦床、古火山型等等。近年來也有個別學者將大紅山鐵銅礦床與IOCG礦床相互聯(lián)系起來，但究竟該歸屬于哪一類尚未達成共識[2]。本文旨在通過對大紅山銅鐵礦Ⅰ號銅礦中Cu的品位變化特征進行總結(jié)，分析礦體所處的地層、構(gòu)造、巖漿巖及其圍巖蝕變等對品位變化的影響。以期對今后該地區(qū)找礦前景的預測有所幫助。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

大紅山銅鐵礦處于衰牢山變質(zhì)帶和紅河斷裂帶的東面，大面積的中生代地層覆蓋區(qū)組成的一個前寒武系“天窗”。銅鐵礦所處的地理位置非常復雜，東部有東西向發(fā)育的構(gòu)造線，北部有南北向發(fā)育的構(gòu)造線，西部和南部是衰牢山變質(zhì)帶和紅河斷裂，有北向、西北向的構(gòu)造線[3]。在中生代地層的大面積覆蓋下，大紅山銅鐵礦礦區(qū)構(gòu)造線的種類多為中生代構(gòu)造線。

按云南省大地構(gòu)造區(qū)分，大紅山銅鐵礦屬于揚子—華南陸快區(qū)(V)、上揚子古陸塊(V-2)、楚雄陸內(nèi)盆地(V-2-5)、大姚—新平坳陷盆地(V-2-5-2)[4]。礦區(qū)內(nèi)地層出露種類全，層次多，新生界第四系和第三系，中生界侏羅系和三疊系上統(tǒng)，元古界昆陽群和大紅山群，以及太古界衰牢山群[5]。使其在區(qū)域有穩(wěn)定的含礦層和含礦帶，這為本次研究提供了良好的基礎(chǔ)條件。大紅山群出露面積近31.6 km2。有分布較多的火山巖、次火山巖、火山—沉積巖和沉積巖等巖石。其巖石群組結(jié)合復雜、種類多樣。

2 礦床特征

大紅山礦床形成是由火山噴發(fā)—沉積變質(zhì)型(Ⅰ、Ⅱ5-4、Ⅲ號鐵銅礦帶)、受變質(zhì)的火山氣液交代(充填)型(Ⅱ1礦體)、受變質(zhì)的火山噴溢熔漿型(Ⅱ5-3礦體)及巖漿期后熱液鈉化交代型(Ⅴ2、Ⅱ2礦體)等4種成因類型組成，屬于古海相火山巖型鐵銅礦床和偏堿性中基性巖漿噴發(fā)—侵入活動相關(guān)的大型鐵銅礦床。礦床的規(guī)模巨大，銅、鐵礦床分別處于大紅山群曼崗河組和紅山組地層中。礦床分布范圍十分廣，西始F3斷層，東到A49線，北始大水井梁子，南到肥味河F4斷層，東西長度約為4 km，南北寬度約為2 km，面積大約8 km2。根據(jù)礦床的平面分布特征、產(chǎn)出所在部位、埋藏具體深度、構(gòu)造邊界區(qū)域等因素，可劃分為5個地段，分別為：淺部鐵礦、深部鐵礦、曼崗河北岸鐵礦、哈姆白祖鐵礦和Ⅰ號鐵銅礦帶等。本次所研究的大紅山Ⅰ號銅礦床就產(chǎn)于Ⅰ號鐵銅礦帶，處于大紅山群曼崗河組地層中。

Ⅰ號鐵銅礦帶銅礦體以I3、I2含鐵銅礦體為主，位于礦區(qū)鐵礦下盤，分布在曼崗河東、西兩岸，西岸占金屬量的2/3，且以富礦為主。東岸范圍內(nèi)的金屬量只占1/3左右。其中大紅山鐵銅礦區(qū)東段曼崗河以東I號鐵銅礦帶，其鐵、銅礦體位于A29～A49勘探線間、50～850 m標高范圍，礦帶近東西向展布，走向長約2.2 km，傾斜寬約0.879 km，面積1.93 km2。

3 銅品位變化分析與研究

3.1 品位數(shù)據(jù)的選擇與處理

通過對大紅山銅鐵礦Ⅰ號銅礦地區(qū)進行地質(zhì)資料的收集與整理。選取了400，440 m分段作為主要的研究分析對象，從巷道依次選取不同Cu品位的坐標并編號，400分段所得坐標編號共541個，440分段所得坐標編號共1 408個。將所得坐標加以統(tǒng)計分類整理，從統(tǒng)計的表中，我們可以看出每一條穿脈中Cu品位的不同變化，為了分析品位變化特征，之后將坐標數(shù)據(jù)導入excel和surfer中，分別得到各穿脈銅品位變化的曲線圖和分段等值線圖。

3.2 品位變化處理方法

對400，440 m分段的沿脈與穿脈都進行系統(tǒng)取樣統(tǒng)計，對Cu含量進行分析。為了完成本次品位變化分析，主要進行以下實驗步驟：

1) 把所得整理好的數(shù)據(jù)，導入surfer軟件中，選擇適合的比例尺、顏色、線型、字體大小等，把各等值線所代表的品位值標入圖中，之后生成品位變化等值線圖。

2) 把品位變化等值線圖導出或復制粘貼到CorelDRAW中進行勘探線的布置。

3) 在CorelDRAW軟件中進行勘探線的布置，根據(jù)分段平面圖，通過找出B44-B78勘探線的位置，通過坐標對應(yīng)到品位變化等值線圖中，完成勘探線的布置。

4) 根據(jù)400、440分段平面圖，在品位變化等值線圖中繪制出相應(yīng)的地層界線、斷層及巖性。

5) 從CorelDRAW軟件中導出圖片，最終得到完整的品位變化等值線圖利用surfer和coreldawy軟件對Cu含量制圖得到Cu品位等值線圖(圖1～2)。

圖1 400 m分段品位等值線

圖2 440 m分段品位等值線

6) 把統(tǒng)計好的數(shù)據(jù)整理好，在excel中根據(jù)銅品位和樣長繪制出各穿脈的銅品位變化曲線。

3.3 品位變化特征

從圖1中400 m分段品位等值線圖可以看出：有3處明顯的品位高值均大于0.8，等值線呈橢圓形分布，主要分布在勘探線B58-B68與勘探B44-B54及勘探線B44右方。品位高值與品位高值之間呈不連續(xù)，之間分布著品位相對較低品位值，都出現(xiàn)在Ptdm3地層，對其中進行構(gòu)造編錄發(fā)現(xiàn)斷層f近東西走向，斷層以北，品位較低；斷層以南有明顯的高品位分布。

從圖3中440 m分段品位變化等值線圖可以看出有四處品位高值，等值線呈橢圓形主要分布在勘探線B46-B56、B60-B62、B68-B76周圍品位逐漸降低。有Ptdm3、Ptdm4地層出現(xiàn)。進行構(gòu)造編錄發(fā)現(xiàn)主要的有F斷層與勘探線呈5(°)夾角穿過勘探線B60-B62。且斷層周圍有輝綠輝長巖侵入，在勘探線B68-B66之間也有侵入，其周圍都有高Cu品位分布。f斷層呈近東西向，貫穿B44-B78勘探線。

從空間上分析，兩個分段B44-B78勘探線能相互對應(yīng)，且都被近東西向斷層穿過。斷層附近品位相對較高，在440 m分段有輝綠輝長巖侵入。礦體都產(chǎn)于曼崗河組第3段地層中。

3.4 穿脈品位變化圖特征

圖3是400 m分段中選取的11個穿脈的Cu品位變化。根據(jù)品位變化特征，并結(jié)合斷層、節(jié)理等地質(zhì)條件對穿脈的Cu品位變化進行控因分析。

圖3 400分段穿脈Cu品位變化

從圖3和400分段實際布置可知：a 44號穿脈為北東方向，銅品位變化總體呈北東和南西兩端銅品位相對較高，中間略低趨勢分布，在80 m處銅品位在該穿脈中達到最高約為1.50%，該地方有斷層穿過；b 46號穿脈也呈北東方向，銅品位變化總體呈北東和南西兩端銅品位相對較高，中間略低趨勢分布，與44號穿脈品位變化相似，在20，45，73，77 m處銅品位均高于1.0%，22 m處有斷層穿過，其中在73 m處，銅品位最高，為1.3%，有近東西向斷層穿過；c 48號穿脈呈北東向，銅品位變化總體呈北東高，中部—南西低，在15 m處出現(xiàn)高品位銅礦，品位達3.0%，其間被近東西向斷層穿過；d 50穿脈、54穿脈和60穿脈均呈北東方向。銅品位變化總體呈北東低，南西高，3條穿脈都被近東西向斷層穿過；e 62號、64號、66號穿脈呈北東向，銅品位總體呈北東—中部較低，南西高，3個穿脈都被近東西向構(gòu)造斷層穿過；f 76號穿脈呈北東向，品位變化總體呈北東較高，南西低，在1～5 m階段，品位變化較大，有小斷層穿過，在15～35 m階段，品位變化有小幅波動，品位相對于前段有所升高。有近東西向斷層穿過；g 78號礦體穿脈也呈北東向，礦體品位在24 m處品位最大達到0.8%，該穿脈被近東西向斷層穿過。

圖4是440 m分段中選取的11個穿脈的Cu品位變化。根據(jù)品位變化特征，并結(jié)合斷層、節(jié)理等地質(zhì)條件對穿脈的Cu品位變化進行控因分析。

從圖4和440分段實際布置可知：a 44號穿脈呈北東向，品位變化總體呈兩端相對較高，中間低，在4～13 m階段、22～28 m階段及44～70 m階段3個階段，品位較高，品位波動較大，其中，前面兩個階段有小斷層穿過；b 48號穿脈呈北東向，礦體品位總體呈北東段低，南西高，高品位相對富集的區(qū)域里，40 m處品位達到最大為1.0%，其間有近東西向斷層穿過；c 50、52穿脈呈北東向，礦體品位總體呈北東低，南西段較高，其中50穿脈在南西段品位較高，且有近東西向的斷層穿過，52號穿脈在35～61 m階段，品位變化較大，品位較高，其中在52 m處品位最高為1.8%，有近東西向斷層穿過；d 54、56、62穿脈均呈北東向，礦體品位總體呈前半段相對較低，后半段較高，其中，54穿脈在43～46 m階段品位劇增，在46 m處附近有近東西向的斷層穿過，56號穿脈在43～46 m階段品位劇增，在46 m處達到最大為1.5%，被近東西向的斷層穿過，地層為Ptdm3，62號穿脈在49～55 m階段品位呈直線型劇增，在53 m處達到最大為0.87%，該穿脈被近東西向北東向兩條斷層穿過，且有輝綠輝長巖侵入；e 68、70穿脈呈北東向，礦體品位變化趨勢相似，主要有兩部分品位相對較高，其中68號穿脈，在70 m處品位達到最大為1.25%，該穿脈被近東西向斷層穿過，在斷層周圍有輝綠輝長巖侵入，70號穿脈，在20 m處品位達到最大1.5%，該穿脈被近東西向斷層穿過；f 72穿脈呈北東向，礦體品位總體呈前半段相對低，后半段較高。在3～7 m和15～19 m階段品位變化較大，品位較高；g 76號穿脈呈北東向，礦體品位變化較大，在51～71 m變化最明顯，品位相對其它部分較高，平均品位為0.4%，在55 m處達到最大為1.1%，該穿脈被近東西向的斷層穿過。

圖4 440分段穿脈Cu品位變化

結(jié)合大紅山Ⅰ號銅礦的地質(zhì)情況，400分段和440分段甚至整個Ⅰ號銅礦礦床主體都處于曼崗河組上段，即產(chǎn)于火山巖向沉積巖過渡地段。也就是說，主要銅礦形成于大規(guī)模的火山活動末期噴流沉積階段。銅礦體中含鐵高、含鈉中等，礦石為含鐵銅礦石，暗示這些組分與火山作用有關(guān)。同時，對比老廠河組與肥味河組的高含鉀量，而在曼崗河組中則明顯偏低，這說明與礦床形成與沉積有關(guān)。Ⅰ號銅礦礦床的主干構(gòu)造為東西向，規(guī)模大、分布廣、形成早，表現(xiàn)為一系列東西向褶皺、壓性斷裂和片理化帶：F1、F2斷裂控制了火山機構(gòu)、火山—次火山及其成礦作用，后期其顯壓性，控制了變質(zhì)成礦作用；及一些晚期構(gòu)造主要控制了改造成礦和脈狀礦的形成。

大紅山Ⅰ號銅礦礦床構(gòu)造成因的主體是火山機構(gòu)，位于F1與F2斷裂夾持地段，由含礦火山—次火山巖、沉積巖組成。其原巖前一類為基性火山—次火山侵入巖，后一類為噴流熱液沉積巖，及副變質(zhì)的碎屑巖和碳酸鹽巖。巖漿演化具有拉斑玄武巖系列的趨勢，即分異具有明顯富鐵趨勢，為原始巖漿派生產(chǎn)物。

由此就形成了產(chǎn)于曼崗河組上段中上部，火山巖向大理巖的過渡部位的礦床體，在時間上形成于火山演化末期噴流熱水沉積階段。含礦巖石為石榴角閃—黑云片巖、鈉長淺粒巖、硅質(zhì)巖、方柱石—白云石大理巖。礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，與圍巖整合接觸，同步褶曲，含礦層位穩(wěn)定[6]。

由此，在平面上進行分析，400分段各穿脈品位變化圖綜合分析，在400分段綜合平面，品位總體從南北向來看分布在北東端、南西端相對較高，中部低，呈高—低—高變化分布。從440分段各穿脈品位變化圖這分析，在440分段綜合平面，品位總體從南北向看北東、南西兩端高，中部低，呈高—低高變化分布。在空間上進行分析，結(jié)合400分段品位綜合平面分布和440分段品位綜合平面分布，礦體在空間中呈現(xiàn)條狀分布于Ptdm3地層中，在北東、西南端品位富集較好，中間略差。礦體走向為東西，結(jié)合分段平面圖和等值線圖可能受近東西斷層影響，從而造成這種分布富集規(guī)律。

4 品位變化的影響因素

4.1 構(gòu)造控礦影響

1) 大紅山銅礦的分布和產(chǎn)出，受底巴都背斜控制，其產(chǎn)出狀態(tài)與向斜一致，東部翹起，向西傾伏。

2) 地層接觸帶：I號含銅礦體賦存于曼崗河組第3、4巖段的接觸部位(第3巖性段內(nèi))，此處，為弱還原到弱氧化的過渡部位，有利于鐵銅礦體的形成。

3) F1斷裂巖漿成礦帶：大紅山銅鐵礦成礦帶受成礦前的F1古斷裂及受其制約的斷裂一噴溢帶所控制。沿斷裂巖漿帶北側(cè)自西向東有二道河、大紅山、坡頭一秀水磁異常顯示及其相應(yīng)的礦床產(chǎn)出。

4.2 火山活動中心影響

大紅山銅鐵礦床集中分布在不足8 km2的范圍內(nèi)絕不是偶然的，而且礦床成因類型多樣。所以，他們的分布和富集明顯地受火山機構(gòu)特別是火山活動中心控制。

4.3 火山噴發(fā)一沉積控礦影響

大紅山銅鐵礦形成與特定的火山噴發(fā)一沉積旋回有關(guān)。對銅礦來說,由于曼崗河旋回的中晚期及紅山旋回的早期,礦區(qū)為基性凝灰質(zhì)的噴流沉積為主,成礦環(huán)境為弱還原條件,海水穩(wěn)定,故有利于銅的沉積。

4.4 地層控礦影響

本區(qū)銅礦的產(chǎn)出嚴格受地層控制。大紅山群地層為滇中中臺拗的基底地層，該時期頻繁的中基性—中酸性火山活動為成礦提供了物質(zhì)來源基礎(chǔ)。就層位而言，Ⅰ號銅礦產(chǎn)出形態(tài)以層狀為主，層控特征明顯，賦存于曼崗河組第3段，巖性以片巖、白云石大理巖為主。

4.5 巖性巖相控礦影響

Ⅰ號礦礦體賦存于火山噴發(fā)—沉積相巖性中，而以火山碎屑沉積向正常沉積相的過渡巖性對成礦最為有利。導致該地區(qū)銅品位與其它巖性中銅品位產(chǎn)生差異性變化。

5 結(jié) 論

1) 大紅山Ⅰ號銅鐵礦帶沿底巴都主背斜南、北兩翼翼部延展，受背斜產(chǎn)狀及形態(tài)控制。I號鐵銅礦帶礦體主要產(chǎn)于大紅山群曼崗河組第3巖性段的中上部，含礦巖石為石榴黑云鈉長片巖(變鈉質(zhì)凝灰?guī)r)、石榴黑云片巖、石榴黑云白云石大理巖、炭質(zhì)凝灰?guī)r、炭質(zhì)板巖。

2) Cu品位變化主要受地層、構(gòu)造、巖漿巖等控礦的影響。銅礦體主要產(chǎn)出于曼崗河組3段(Ptdm3)地層中，火山噴發(fā)間歇期以基性凝灰質(zhì)為主沉積變質(zhì)形成的綠片巖中，礦體呈層狀產(chǎn)出。在構(gòu)造東西向斷層附近，銅礦品位較高，礦化較好。是主要影響品位變化的因素。

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An Analysis of Grade Variation and Its Controlling Factors in Dahongshan Copper Mine

LV Pinhan, YIN Haohan, LI Jun

(SchoolofLandandResourcesEngineering,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming,Yunnan650093,China)

Dahongshan Copper and Iron Mine is rich in mineral resources and complex in geological structure. Since it is discovered, we have paid our much attention to it. In this paper, the different grades of No.1 copper deposit are taken as the main object of study. The systematic sampling and sampling of different sections along the vein are carried out. The grade of Cu is analyzed and the controlling factors are discussed. It is found that the change of grade is mainly affected by stratum, structure, lithofacies and volcanism.

Cu-Fe deposit; Grade change; Control factor

2017-04-14

呂品翰(1993-)，男，河南許昌人，在讀碩士研究生，研究方向：礦產(chǎn)資源勘查評價，手機：18469166997，E-mail：853392432@qq.com；通訊作者：李俊(1962-)，男，云南昆明人，副教授，研究方向：礦床地質(zhì)，E-mail：867944627@qq.com.

P618.4

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.03.002