云南兰坪金满铜矿床改造成因的证据_何明勤

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1、云南兰坪金满铜矿床改造成因的证据何明勤 宋焕斌 冉崇英 严 键 本文 1997 年 5 月收到, 文元亮编辑。 部分内容系中国科学院地球化学国家重点实验室资助项目, 项目编号: DGL ) 8834。 李峰, 等, 1992, 南坪盆地西缘石登群火山岩与铜矿地质地球化学研究及找矿靶区优选, 昆明工学院地质系。( 昆明理工大学国土系#昆明#650093) ( 西南有色地质勘查局#昆明#650051)从成矿物质来源、 矿床定位场所、 矿物包裹体、 有机岩石学、 生物标志化合物等几方面论述了兰坪金满铜矿床的改造成因证据, 得到矿床产出于花开左组地层、 富有机质暗色板岩与层间破碎带叠加处, 改造有机质

2、来源于深部、 热演化程度较高等认识。关键词 金满铜矿床 证据 改造成因 兰坪1 地质证据金满铜矿床位于兰坪盆地西部南北向紧密褶皱带中部恩棋复式背斜东翼的金满 ) 连 城倒转背斜中, 主矿体则赋存于背斜东翼即倒转翼的断裂破碎带中( 图 1) , 一般认为是改造成因生成 1, 2。1. 1 成矿物质来源 兰坪的矿产种类十分丰富, 矿点产出层位也多样, 但 Cu 矿床尤其是具工业意义的Cu 矿床主要产于花开左组地层中。金满铜 矿床是已探明的矿化最好, 规模最大的中型Cu 矿床。大脉型矿体即主矿体赋存于花开左组上段砂岩与板岩间的层间断裂破碎带中; 细脉型矿体则广布于花开左组上段杂色 层砂岩裂隙和板岩劈

3、理化破碎带中。成矿物质是矿床形成的基础。作为改变矿床成矿物质来源的矿源层( 岩) 一般含有较 多的成矿元素, 可达该元素地壳平均值的数倍到数十倍, 甚至更高3。通常, 富含有机质的黑色岩系, 红色紫色砂岩、 泥岩或膏盐层等都是较好的矿源层( 岩) 。据 304 地质队资 料统计, 花开左组及其下伏石炭系石登群(Csh) 地层 Cu 含量平均值均在 200ppm 以上, 是克拉克值 63ppm 的 3 倍以上, 有可能图 1 金满铜矿床地质略图J3b) 上侏罗统坝注路组; J2h22) 中侏罗统花开左组上段上亚段; J2h12) 中侏罗统花开左组上段下亚段;J2h2) 中侏罗统花开左组上段( 末

4、分) ; J2h1) 中侏罗统花开左组下段; 1) 断层; 2) 倒转背斜; 3) 倒转向斜;4) 矿体为矿床的形成提供丰富的成矿物质来源。李峰等( 1992) 的研究也证明: 石登群火山岩地层中 Cu、 Ag、 Pb、 As、 Sb、 Cr、 Ni、 V 均为富 集元素, 可成为后来生成的铜矿床的矿源层,13第 34卷 第 2期 1998年 3 月地质与勘探 GEOLOGY AND PROSPECTINGVol. 34 No. 2 March, 1998这些富集元素在上覆地层花开左组下段及上段中, 多数仍为富集, 反映了成矿元素的继承性明显, 故花开左组赋矿层也可以充当矿源 层, 而坝注路组

5、成矿元素的 Cu、 Ag、 Pb 不富集, 没有理由认为该组是铜矿床的矿源层。1. 2 矿床的定位场所各种裂隙( 带) 、 断裂( 带) 、 层间破碎( 带) 等宏观破裂或不同破裂的交汇部位, 不仅是改造热液的运移通道, 也是改造矿床形成的定位空间。金满铜矿床之细脉型矿体分布于 砂岩裂隙及板岩劈理化破碎带; 大脉型矿体产于褶皱东翼花开左组上段层间断裂破碎带即/ 背斜加一刀0处, 类似于我国较多的改造型矿床如易门狮山铜矿床等。 富含有机质的部位也是改造矿床的有利定位场所, 特别是宏观破裂与富有机质层位的叠加处容易形成富厚改造矿体。因此, 金满铜矿床的主矿体定位于花开左组上段相对 富有机质暗色板岩

6、与砂岩的层间破碎带中。2 改造热液的矿物包裹体证据金满铜矿床改造热液的矿物包裹体主要有液体包裹体、 气体包裹体、 含液体 CO2包裹体和纯液体包裹体四种类型2, 并以前三者为主, 气液比 10% 45% 。液体包裹体均一温度为 150e 286 e , 含液体 CO2包裹体均一温度从 295 e 330 e , 热液盐度 8. 6 14. 4。这些特点与我国大多数改造矿床的特点基本吻合, 不同的是该矿床的改造热液包裹体具有一定数量的含液体 CO2包裹体, 其均一温度也较其它液体包裹体要高, 是较强 改造作用的标志。因为产于富有机质地层的改造型层控金属矿床, 在改造热液较高温度条件下, 细菌活动

7、受到限制而以有机质分解 产生的 CH4、 H2S、 H2等气体的还原性更重要, 并与改造热液中较富有的 SO2-4反应生成H2S 或 S2- 4, 为改造 Cu 矿物的形成提供了硫的物质来源。CH4+ SO2-4y S2 -+ CO2+ 2H2OS2-+ 2Cu2+y Cu2S|上述反应的进行将消耗大量的甲烷, 生成大量的二氧化碳, 并通常可以从包裹体气相成 份分析中得到证实 5。从金满铜矿床改造热液的矿物包裹体气相成分分析结果( 表 1) 中容易注意到上面所 述情况, 就是 CH4含量为 0. 07Lg / g 1.26Lg / g, 而 CO2的含量是其数倍乃至数百倍, 从 49. 6Lg

8、 / g 363. 6L g / g。 表 1 金满铜矿床矿物包裹体气相成分分析结果 (Lg/g) 样号测定矿物H2OCO2CH4H2( 10- 2)N2COC2H6O2ZK1502- 2- 2方解石783. 5208. 10. 073. 302. 10.1-ZK1505- 4方解石500. 049. 60. 084. 591. 0-LK- 5石 英2020. 0126. 20. 231. 801. 50.2-Ym5- 1石 英3700. 0277. 90. 152. 942. 4- ZK1505- 2- 1石 英1533. 3166. 80. 371. 934. 90.5-T C- 5石 英

9、1933. 0363. 61. 264. 213. 9-委托中南工业大学中心分析室测定3 有机岩石学证据根据野外地质以及室内镜下观察, Cu 矿 床 中的有机质由于来源不同可分为原始沉积盆地本身的原地有机质和沉积盆地外的异地有机质; 由于形成时间不同可分为同生沉积有机质和后期改造作用带入的改造期有机质。一般地, 围岩地层中的有机质多为同生沉积的原地或异地有机质, 其含量低, 为 0.06% 0. 08% , 矿床中的有机质除此之外, 还 主要是由改造热液带来的改造期有机质, 其有机质含量从 0. 59% 1. 38% , 均较高。围岩地层中的分散有机质数量十分稀少, 纯的有机质较难见到, 主要

10、是分散于矿物14地质与勘探 1998 年沥青基质中, 呈暗褐色, 与无机矿物混杂在一起。矿床中的有机质较围岩地层中的要丰富得多, 为沥青或沥青脉, 与矿体紧密伴生, 顺 断裂( 带) 、 裂隙( 带) 、 劈理化破碎带等分布,主要是由改造期从深部带来的。从深部带来的改造期有机质, 在 295 e 330e 的较高温度改造热液作用下遭受了较高程度的热演 化, 形成裂隙状、 脉状、 网脉状沥青。4 生物标志化合物证据从取自主矿体的矿石样品 L1( 有机碳含量, 即 Corg为 6. 04% ) 中分离出可溶有机质烷烃馏分、 芳烃馏分和非烃馏分。并对烷烃馏分进行了 GC、 GC ) MS ) MS

11、分析, 结果如图 2 所示。烷烃馏分生物标志化合物组成十分简单, 主要有正烷烃和类异戊二烯烷烃, 几乎难以检测出甾萜类等其它化合物。正烷烃呈明显的单峰态分布, 碳数分布范围较窄, 从 C14) C26, 主峰碳为 C18。OEP= 0. 824, 不具奇偶优势, r C-20/ r C+20= 2.319, 以轻烃组分占绝对优势。烷烃馏分这种图 2 L1样品烷烃馏分 GC) MS) MS 总离子流图生物标志化合物种类稀少, 以结构相对简单 的正烷烃和类异戊二烯烷烃为主以及正烷烃中重烃少、 轻烃多、 碳数分布范围小, 主峰碳处于较低碳数位置都可能反映有机质经历了较强的热演化、 成熟度较高 6。

12、类异戊二烯烷烃以姥鲛烷( pr) 和植烷( ph) 最发育, 且具明显的植烷优势。pr / nc17= 0. 523, ph / nc18= 0. 951, pr/ ph= 0. 503 1, 表明有机质的原始沉积环境是相对较为还原的环境。5 结语兰坪金满铜矿床的改造成因证据是明显的, 并主要在成矿物质来源、 矿床定位场所、矿物包裹体、 有机岩石学、 生物标志化合物等 几个方面表现出来。在成矿物质来源方面,矿床严格依附于花开左组矿源层, 在矿床定位场所上, 矿床产出于有利的宏观破裂或富有机质地层处, 尤其是两者的叠加部位; 矿物 包裹体中含有一定数量的液体 CO2包裹体,气相成分中也含有大量的

13、 CO2, 与较高温度改造作用过程中有机质分解产生的 CH4等还原性气体对 SO2-4的还原作用密切相关, 有机岩石学研究表明矿床中的有机质热成熟较高, 多形成脉状、 网脉状的沥青, 而且其有机质主要来源于深部; 可溶有机质烷烃馏分 分析也证明, 其生物标志物种类少, 正烷烃碳(下转 18 页)15第 2 期 何明勤: 云南兰坪金满铜矿床改造成因的证据 矿石除供哈萨克斯坦和俄罗斯铁合金厂外, 1992 年出口中国、 日本、 欧洲各国计 82万 t。1994 年计划生产 260 万 t, 生产能力下 降是因为 CIS 内的需求减少, 以及 1994 年哈萨克斯坦调高矿石价格, 使用户从印度进口低

14、价格的矿石。3 今后的生产前景南非布什维尔德岩体的铬矿床估计储量为 9. 6 亿 t, 为层状矿床, 最大厚度 2m( ? ) 。 顿斯克矿床群属于规模较大的块状矿床, 虽然面临着向深处开发的技术问题, 但当前的浅部开发比南非的开采成本低。今后的最大课题是矿石运输, 不管是向欧共体还是 向远东出口, 铁路运输都需经过俄罗斯境内,这样自由度就少了一些。不过, 将来顿斯克矿山作为铬矿石的供给源仍占有重要地位。参考文献1 姚培慧, 杜春林, 等. 中国铬矿志. 北京B冶金工业出版社, 19962 日 中山健. 资源地质, 1995, ( 1)3 日 铁合金年鉴, 1995FOREIGN CHROMI

15、TE SURVEY AND DUNCEK CHROMITE MINEFang Shi(上接 15 页)数分布窄, 重烃组分少而轻烃组分多, 是有机质经受较强热演化的结果。 参考文献1 甫为民, 李峰, 鲁文举. 兰坪金满铜矿床成矿地质特征及成因探讨. 云南地质, 1992, 11( 1) : 63 682 李峰, 甫为民, 冉崇英等. 兰坪金满铜矿床地质地球化学特征, 矿产与地质, 1993, 7( 3) : 176 1823 涂光炽, 等. 中国层控矿床地球化学, 第三卷. 北京: 科学出版社, 1988. 1 26, 255 3104 傅家谟, 刘德汉, 贾蓉芬, 等. 碳酸岩有机地球化学

16、. 北京: 科学出版社 , 1989. 172) 1955 何明勤, 冉崇英, 刘卫华, 等. 大姚铜矿床有机质特征及其与成矿的关系. 石油与天然气地质, 1991, 12( 2) : 195 2066 中国科学院地球化学研究所有机地球化学与沉积学研究室. 有机地球化学. 北京: 科学出版社, 1982, 64 94EVIDENCE FOR TRANSFORMED GENESIS OF JINMAN COPPER DEPOSITIN LANPING He Minqing, Song Huanbin, Ran Chongying, Yan JianSome evidnces for transformed genesis of Jinman copper deposit in Lanping, Yunnan were collected based on studies