沉积岩对楚雄盆地砂岩铜矿成矿的控制_陈根文

　卷(Volume)22,期(Number)3,总(Total)89矿物岩石 页(Pages )24-28,2002,9,(Sept ,2002)J M INE RAL PET ROL

沉积岩对楚雄盆地砂岩铜矿成矿的控制

陈根文1,　夏　斌1,　吴延之2,　钟志洪1,　王国强1

1.中国科学院广州地球化学研究所,广东广州　510650;

2.中南大学资源环境与建筑工程学院,湖南长沙　410083

【摘　要】　楚雄盆地砂岩铜矿产于白垩系地层层位中,矿床与盆地内的下部含煤建造、中部的红色含铜碎屑岩建造和上部白色膏盐建造关系密切。含矿岩系具有向上变细的剖面结构,矿化常形成于不整合界面以上的一定范围内。含矿岩石以细砂岩为主,铜矿化与胶结物总量和钙质、硅质胶结物有关,并形成于浅色向紫色岩层过渡的氧化还原界面附

近。沉积成岩作用对矿床的形成起重要作用。【关键词】　砂岩铜矿;成岩作用;楚雄盆地;云南中图分类号:P611.2+2,P 618.41 文献标识码:A 文章编号:1001-6872(2002)03-0024-05

收稿日期:2001-01-26;　改回日期:2002-03-16

基金项目:国家攀登计划预选项目(编号:95-预-25)及国家973项目(编号:G1999043240)资助作者简介:陈根文,男,38岁,博士后,矿床地质专业,研究方向:矿床地质、蛇绿岩.

楚雄盆地位于云南省中部,盆地形成于三叠系,并于早第三世结束。盆地内共形成大型矿床1个,中

型矿床6个,小型矿床10个,是我国重要的砂岩铜矿成矿区,矿床产于白垩系地层中。前人曾对区内矿床成因[1～5]和成矿条件[1～3,6]及岩相古地理方面[7～9]作过研究,但还没有专门就沉积岩石对成矿作用的控制作过详细的研究,实际上沉积岩及沉积作用对砂岩铜矿的形成起着重要控制作用。因此,加强这方面的研究,对认识本区成矿规律,提高对矿床的预测能力十分必要。

1　地层控矿

1.1　沉积建造组合特征

楚雄盆地中生代沉积具明显的旋回性,沉积间断频繁,沉积相交替变化,沉积厚度变化较大的特点。楚雄盆地从三叠系至第三系地层自上而下可分

为3个沉积建造:上部白色膏盐建造由上白垩统马头山组大村段中上部至第三系湖相含盐地层组成。厚度几百米至数千米不等,为一套富含石膏、石盐和

芒硝矿的紫红色泥岩、粉砂岩。红色含铜碎屑建造形成于侏罗系到上白垩统地层,为湖相、河湖交替相和河流相环境[2],沉积厚度超过10000m ,可划分为17个岩性段。岩性主要为一套紫色、紫红色泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、中细粒长石石英砂岩夹含砾砂岩、砾岩。赋矿和不赋矿的浅色体(灰色砂岩)沿层或穿层产于红色层系中。黑色含煤建造指形成于晚三叠世的一套含煤地层。岩性主要是深灰、灰绿、褐黄、灰黑色砂岩、粉砂岩夹砂砾岩、砾岩、页岩和煤层。

在空间上,楚雄盆地砂岩铜矿与三色建造(即上述三种不同颜色的沉积建造)的伴生关系不是偶然的。全球范围内的砂岩铜矿,常常与膏盐地层相伴生,或产于与蒸发岩相不远的地层中。这说明砂页岩型矿床的形成与半干旱气候有关。而炎热干旱条件,

由于沉积物普遍盐渍化,对铜矿化不利。楚雄盆地的三色沉积建造特征也说明,区内砂页岩矿形成于潮湿向干旱气候过渡的半干旱环境中。这种环境为砂页岩成矿提供了有利条件。首先早期潮湿气候有利于植物的生长发育,形成含有机质高的地层,这些有机质热降解产生的硫是随后成矿作用的重要还原剂。有证据(见浅色层与成矿的关系一节)表明,区内成矿的还原剂就是来源于下部含煤地层。潮湿半干旱气候还有利于周围陆源物质的风化,使成矿物质发生预富集,形成含铜丰度较高的红色建造。膏盐层除本身具有较高含量的铜质外,地层中的卤素加入到向下循环的大气水中,形成铜的氯络合物[10]

,有利于铜质的迁移。因此,三色建造有机地结合,是本区工业矿床形成的物质基础。

1.2　地层层位对成矿的控制

从晚三叠世到第三纪地层共发现有16个含矿层位,几乎遍及中生代

新生代红色砂岩建造的每

个层位,但主要铜储量分布在下白垩统高峰寺组凹地苴段(占9.44%),上白垩统马头山组六苴段(54.5%),江底河组大村段(24.17%)3个层位中,共占本区铜总储量的87.71%,并且本区的大、中型矿床均产在这3个层位中,说明对矿化具有明显控制作用(图1)

。

图1　楚雄盆地不同层位矿产分布

F ig .1　Co pper r esour ce distribution in differ ent lay ers

in Chux io ng basin

1.3　沉积层剖面结构与矿化的关系

楚雄盆地的凹地苴式、六苴式砂岩型铜矿和大村式页岩型铜矿床分别形成于凹地苴段、六苴段和大村段3个层位中,不同层位的沉积环境不同,其矿化特征也不同。尽管3种类型的矿床在成矿特征上存在一定的差异,但赋矿岩石都有一个共同的特征,具有向上变细的剖面结构。区内砂岩型铜矿产于河流相中,容矿岩石为浅紫交互向上变细的曲流河沉积,其下部为砾岩相,顶部粉砂岩、泥岩从剖面顶部向底部因成因作用颜色变浅,最底部的河床滞留沉

积和河滩沉积由于还原剂集中形成浅色层,局部由于成岩作用期间的底蚀作用,可在底部形成厚度不

大的红层。以六苴铜矿为例,沉积剖面底部有一层中粒长石石英砂岩,砂岩中夹有由细砾岩或粗砂岩组成的小透镜体。透镜体多数沿层分布,具水平层理,局部具冲刷面,为局部性的河床停积物。底部砂岩向上为砾石层,水平层理及大型交错层理、不对称槽状层理发育,底部具冲刷面。向上岩石粒度逐渐变细并偶见木屑,小型交错层理及水平层理发育,代表河床及边滩相环境。上部为紫色厚层状细粒长石石英砂岩夹紫红色中薄层状粉砂质泥岩。砂质中的泥质图2　凹地苴铜矿矿化与韵律层的关系

Fig.2　Cor r elation betw een

miner alizatio n and r hythmic units

条带成水平层理,也有交错层,泥岩中有虫迹,可能代表洪泛平原。矿化见于砾岩层以上的层位中,犹以上部细砂岩中矿化最好,有黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿及孔雀石,虽然砾石层中也有矿化,但主要是孔雀石、辉铜矿,且矿化弱,估计为表生淋滤形成。凹地苴段的剖面结构与六苴段相似,不同的是该段由多个韵律层组成,每个韵律层都是以砾岩开始,到粉砂岩或页岩结束。矿体多而小,矿化在砾岩层中明显较差,而多在砾岩层上部的中细砂岩中矿化最佳(图2)。

虽然页岩型矿床含矿层较薄,但含矿岩系的剖面结构与砂岩

型矿床是相似的。如大村铜矿,上部为灰绿色钙质页岩,泥灰岩及粉砂岩为主,夹黑褐色叶片状沥青质页岩。中部为细-粗粒砂岩及粉砂质页岩,普遍夹少量细砾岩和粗碎屑,呈灰白色,泥质岩为灰绿色。下部为灰白灰绿色的细-粗粒石英砂岩,夹透镜状细砾岩,钙质胶结。矿化发生在砾岩层上部的细砂岩和粉砂质页岩中。砂、页岩铜矿的这种特征的含矿岩系,可与世界上典型的砂页岩型矿床相对比。

2　主岩岩石类型对成矿的控制

区内赋矿岩石有砂岩、页岩及砾岩,但矿化主要

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