智利勞斯奎洛斯(Los Quilos)銅礦床地質特征及找礦標志

李建旭,鄭厚義,高海鷗

(1.中國地質大學(北京)地球科學與資源學院,北京100083;2.Sinotex Mineral Exploration Chile Limitada,智利 圣地亞哥;3.有色金屬礦產地質調查中心,北京 100012)

0 引言

智利銅礦資源十分豐富,銅礦產品年產量約占世界的37%[1],礦床類型主要為斑巖型銅礦。但是,在智利中部(21°—34°S)的海岸山帶中部還有一種獨特的銅礦床類型廣泛分布,如 El Soldado(埃爾索爾達多)銅礦、Punta del Cobre銅礦、Mantos Blancos銅礦等。銅礦賦存于侏羅系-下白堊統海相-陸相火山巖中,銅礦化多產于熔巖和火山角礫巖中,少量賦存于灰巖、頁巖與火山巖互層的層位中,局部受斷層控制,這種礦床屬于層控銅硫化物礦床,被稱為曼陀(Manto)型銅礦。

關于曼陀(Manto)型銅礦床成因的認識有多種模式:火山成因模式認為流體直接從深成的花崗巖中分離[2];變質成因模式[3-4]認為流體產生于火山巖層的低級變質作用;混合成因模式[5]認為流體是巖漿與火山巖的混合機制;另外還有噴流沉積成因[6]。有些學者視其為鐵氧化物銅金型(IOCG)礦床[7-8],或是 IOCG礦床的地表淺部類型[9]。Sillitoe認為曼陀型礦床與IOCG礦床有相似的成礦環境及礦床特征,其關系目前還不明確[10]。國內學者(毛景文[11]、方維萱[12-13]、李澤琴[14]等)對此類礦床也進行過研究。

勞斯奎洛斯(Los Quilos)銅礦位于 El Soldado(埃爾索爾達多)銅礦NE方向的曼陀(Manto)型礦床集中區,位于圣地亞哥北西方向250 km處。本文重點闡述勞斯奎洛斯(Los Quilos)銅礦的控礦巖性、控礦構造、礦化蝕變等地質特征,并對成礦規律及找礦標志進行探討。

1 區域地質背景

中生代以來不斷西移的南美板塊與向東俯沖的 大洋板塊(菲尼克斯-納茲卡)相互作用,形成了智利安第斯活動大陸邊緣的巖漿弧及弧后盆地[15]。勞斯奎洛斯(Los Quilos)銅礦即賦存于該體系下的下白堊統上段Las Chilcas單元(圖1)。Las Chilcas單元為一套海相-陸相過渡環境的火山-沉積序列[16],巖性有安山巖、安山質熔結火山角礫巖和集塊巖、凝灰巖、及薄層砂巖,與下伏Veta Negra單元整合接觸。Veta Negra單元為淺海-大陸沉積,巖性為斑狀安山巖、熔巖夾火山碎屑巖。Veta Negra單元的下部為海相沉積的Lo Prado單元,它是智利中部最大的曼陀(Manto)型銅礦——El Soldado銅礦(礦石量＞200 Mt,平均品位為1.35%[17])的賦礦層位。

主要構造為SN-NNW向左行走滑斷層和重新活化的正斷層;正斷層傾向 W,傾角60°。地層呈單斜狀構造,傾向 E,傾角約30°,向東傾角逐漸增大。

深成LLLAPEL巖體侵入到白堊系所有單元中 ,主體呈 330°～340°方向延伸 ,巖性為閃長巖、花崗閃長巖、英云閃長巖,少量二長巖和石英閃長巖。巖體的侵入引起區域性的熱液蝕變。巖體的侵入時代為94～123 Ma[16]。

2 成礦控制因素

2.1 控礦巖性

勞斯奎洛斯(Los Quilos)銅礦區內出露的地層為下白堊統Las Chilcas安山巖、安山質熔結角礫巖、凝灰巖及薄層砂巖;中酸性侵入體沿礦化中心呈小巖株產出,主要巖性為閃長巖、花崗閃長巖和石英閃長巖(圖2)。

安山巖具斑狀結構、氣孔和杏仁狀構造;斑晶為斜長石、角閃石,細粒-中粗粒,常見聚斑及雙晶;巖石中還可見細粒磁鐵礦;杏仁體及長石斑晶常蝕變充填綠簾石、綠泥石和方解石?；|主要為長石、暗色礦物、玻璃質及次生礦物。熔結火山角礫巖分布面積廣泛,角礫大小不一,次圓狀-次棱角狀,成分復雜。普遍發生赤鐵礦化、青磐巖化,蝕變形成的綠簾石呈長石假象。

銅礦化體均產于安山巖及安山質熔結角礫巖、凝灰巖中。礦化帶巖石破碎,礦化體沿斷裂常延伸至巖體邊緣。斷裂和裂隙附近常具較強的硅化、碳酸鹽化,說明有較強的熱液活動。

2.2 控礦構造

礦區內發育3組斷裂構造(圖2),由NNW向、NE向、SN向斷裂構成了區內的構造系統。NNW向斷裂走向 320°～340°,左行走滑 ,傾角 30°～50°。NE向斷裂走向30°,近直立,右行滑動。SN向斷裂為張性斷裂 ,走向 350°～10°,傾角 60°～80°。礦區構造活動與早白堊世區域阿塔卡瑪(Atacama)斷裂左側走滑機制相符[17]。

礦區的3組斷裂均為含礦構造。斷裂沿巖性接觸帶發育,或切錯地層;遇脆性巖性巖石特別破碎,節理及微裂隙發育。斷層、微裂隙、劈理與安山巖及安山質熔結角礫巖的氣孔構造一起構成了強滲透系統,成為熱液流體的通道,并為成礦提供了空間。在礦區南部和東部的構造密集處形成了“礦化中心”(圖 2)。

圖2 智利Los Quilos銅礦區地質簡圖Fig.2 Geological sketch of Los Quilas Cu deposit

礦體走向與斷裂一致,呈不連續的似脈狀、透鏡狀,中間為貧礦化帶相連,斷裂兩側的礦化較弱,w(Cu)<0.1%。單脈最長2 000 m;在斷裂交匯部位礦體寬可達30 m左右,w(Cu)=1%～2%,傾向延伸大于300 m。礦石礦物主要為輝銅礦、斑銅礦、黃銅礦、黃鐵礦、赤鐵礦或磁鐵礦,在淺部以孔雀石、藍銅礦、硅孔雀石、氯銅礦為主,少量斑銅礦、輝銅礦、黃銅礦等;在深部以輝銅礦、斑銅礦為主,呈脈狀及細脈狀產出。脈石礦物有綠泥石、綠簾石、石英、方解石,少量鈉長石、絹云母。淺部受風化淋濾作用,礦石的銅品位有所降低而不是富集[18],這一點有別于斑巖銅礦;深部銅品位從礦體中心(輝銅礦-斑銅礦)向外、向下(黃銅礦-黃鐵礦)降低。

2.3 控礦巖體

礦區內SN向串珠狀出露有多個小巖株,巖體均距“礦化中心”約1 000～2 000 m。巖體中心為閃長巖、花崗閃長巖,巖體邊緣的石英增多。巖體普遍發生鈉質蝕變,鈉化、綠泥石化、綠簾石化呈脈狀或沿裂隙分布;同時還有赤鐵礦化,表現為浸染狀、脈狀赤鐵礦交代暗色礦物。

3 礦化蝕變特征與找礦標志

3.1 礦化蝕變類型及分帶

3.1.1 蝕變類型

礦區蝕變主要有青磐巖化、硅化、鐵錳碳酸鹽化、泥化、重晶石化、鉀化和鈉化。其中硅化、碳酸鹽化或鐵綠泥石化與成礦有關。

硅化主要分布在斷裂中,地表形成了明顯的(含銅)硅化角礫。

鐵錳碳酸鹽化在礦化帶末端及外側呈脈狀,主要為鐵白云石、鐵綠泥石或粗晶方解石,標志晚期的熱液活動。

青磐巖化(綠泥石、綠簾石、方解石)主要以脈狀產于構造帶裂隙中,或交代巖塊、長石斑晶,呈團塊狀。強烈的青磐巖化常伴有弱銅礦化,但規模一般很小。

泥化通常被限定在構造帶中。

重晶石化分布在NE向構造帶中,呈菊花狀或板狀集合體,反映了酸性氧化的環境。

3.1.2 蝕變期次

早期為硅化和高嶺土化。在硅化角礫中含少量硫化物,黃銅礦呈浸染狀分布,并伴有高嶺石化(泥化)。

中期為鐵碳酸鹽化。鐵碳酸鹽呈懸浮式膠結火山巖及硅化角礫,推測其間有熱水爆炸發生,并快速冷凝結晶,角礫沒有經過運移,并經歷了熱液溶蝕作用。

晚期為重晶石化。形成于高硫化、高氧化狀態的開放空間。

表生期為褐鐵礦化。表生環境下氧化形成。

3.1.3 蝕變水平分帶

在礦區以礦體為中心形成明顯的水平蝕變分帶(圖3):①內帶為角礫狀鐵碳酸鹽硅化蝕變帶,含較多黃銅礦,鐵白云石呈細脈狀、網脈狀、渾圓狀圍繞硅化角礫產出;②中帶為網脈狀鐵碳酸鹽硅化蝕變帶或鐵綠泥石化蝕變帶,硫化物含量減少(圍繞硅化角礫產出);③外帶為鐵碳酸鹽蝕變帶,晚期細脈狀及網脈狀鐵白云石脈穿插在早期的鐵碳酸鹽化蝕變帶中。

3.1.4 礦化垂向分帶

圖3 礦化蝕變及礦物分帶示意圖Fig.3 Sketch showing mineralization-alteration and mineral zonation

①上部為風化形成的含銅褐鐵礦化帶,以氧化礦物為主,有少量黃銅礦;②中部為孔雀石氧化帶,主要為孔雀石、藍銅礦,少量斑銅礦、輝銅礦、黃銅礦;③下部為輝銅礦-斑銅礦富礦帶;④底部為浸染狀、脈狀黃銅礦-黃鐵礦帶(圖3)。

由于巖體(火山機構)作用形成斷裂系統,早期的壓剪性斷裂為成礦熱液活動提供了通道,在脆性的安山巖中形成了裂隙或劈理。角礫巖形成并發生硅化,網脈狀鐵碳酸鹽膠結火山巖及硅化角礫,同時部分金屬硫化物發生沉淀,浸染狀分布在硅化角礫中,形成了早期含金屬硫化物的角礫硅化蝕變。中期隨熱液活動的加強,壓力增加,發生熱液爆炸作用,并快速冷凝結晶,形成了鐵碳酸鹽在角礫巖空隙間的懸浮式膠結及網脈狀與硅化互層產出現象,伴有大量金屬硫化物的沉淀,為主要成礦階段。晚期由于溫度的降低,氧化環境更為明顯,形成重晶石和鐵碳酸鹽細脈-網脈,并伴有少量硫化物生成。

3.2 成礦作用及找礦標志

3.2.1 成礦作用

安山巖及熔結角礫巖可能為成礦提供了物質來源。研究表明,安山巖中銅的含量極不均勻,在環太平洋帶中,智利火山巖的銅背景值高,可能與變質或蝕變有關[3];強烈的堿鈣性蝕變使銅鐵等物質遷出[13],進入到熱液循環系統中。

密集的微裂隙系統可使熱液進入到最有利的空間沉積成礦。

中酸性巖漿巖侵入到安山巖及熔結角礫巖中,引起斷裂的重新活動,使脆性巖石產生微裂隙,多次構造活動使巖石破碎,成為含礦熱液流動循環的良好通道和金屬沉淀的有利空間。

含礦熱液在巖漿活動提供的能量或地熱梯度驅動下,在高滲透性的系統中循環,多次的構造活動為成礦元素的沉淀提供了足夠的空間,形成了礦區南部及東部的礦化集中區。

3.2.2 找礦標志

(1)侏羅系-下白堊統火山-沉積巖,構造薄弱地段(如不整合面、巖性接觸面、斷裂)。

(2)早白堊世中酸性侵入巖體外圍1～2 km范圍,巖體及其圍巖普遍的赤鐵礦化及鈉化地段。

(3)強硅化蝕變是熱液活動的直接結果,銅的礦化則更加強了礦化的指示作用。

(4)孔雀石是礦化活動在地表的直接標志,輝銅礦的出現則指示深部的富礦地段。

(5)強烈明亮色調的赤鐵礦化及蝕變暈圈是近礦圍巖蝕變。

(6)鐵錳碳酸鹽化常出現在礦化體外側及末端,代表熱液較晚的活動階段。

(7)重晶石化反映了強酸性氧化環境,常出現在淺表,是隱伏礦床的重要標志。

4 結論

智利勞斯奎洛斯(Los Quilos)銅礦床賦存于下白堊統安山巖及安山質熔結角礫巖中,礦體受斷層控制。礦物組成主要為斑銅礦、輝銅礦、黃銅礦,以礦體為中心,內帶為斑銅礦-輝銅礦-赤鐵礦,外側及向深部為黃銅礦-黃鐵礦帶。蝕變水平分帶的內帶為含銅硅化角礫巖化帶,中帶為網脈狀鐵碳酸鹽硅化蝕變帶或鐵綠泥石化蝕變帶,外帶為鐵碳酸鹽蝕變帶。找礦標志主要有中生代火山-沉積建造、高滲透性裂隙系統、深成侵入巖體、蝕變礦物等。

致謝:本文基于有色地質調查中心中色地科礦產勘查股份有限公司的海外風險勘查中央財政專項基金項目成果寫成,并得到該公司的大力協助,感謝所有工作人員的支持,特別感謝方維萱(教授)研究員的指導。

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