滇西北红牛—红山铜矿床构造特征与成矿关系研究

陶兴雄，罗发成，赵成峰，沙志军，廖兴国

(云南黄金矿业集团股份有限公司，昆明 650299)

0 引言

红牛—红山铜矿位于扬子地台西缘义敦岛弧南段格咱弧，为典型斑岩-矽卡岩型铁铜多金属矿床，矿床规模达大型。研究区内历经俯冲造山、碰撞造山、造山后伸展作用等构造地质作用，并伴随有重要的花岗岩事件，形成印支期和燕山晚期两次重要的斑岩-矽卡岩型铜多金属矿床成矿事件[1-8]。

红牛—红山矿区出露印支期和燕山晚期两期花岗岩，但其成矿主要是与燕山晚期花岗岩有关，在岩体内部、围岩“钙硅面”及节理裂隙构造中形成具有工业价值的斑岩-矽卡岩型铁铜多金属矿体[9-21]。以往对红牛—红山矿区构造研究深度不够，从20世纪90年代至今一直认为矿区构造简单，属于红山复背斜西翼的单斜构造，缺少对区内构造与成矿的系统性认识。为此，本文基于对矿区开展构造专项填图，充分利用勘查及生产中第一手地质资料，系统开展综合分析研究，搭建红牛—红山矿区构造格架和描述矿区构造特征，以期能够对矿区构造与成矿关系的认识有所帮助，为后续勘查工作提供参考。

1 区域成矿背景

红牛—红山铜矿区地处扬子西缘多岛-弧-盆系义敦岛弧带南段之格咱压性弧(图1a)，属于德格—乡城铜铅锌银多金属成矿带。据前人研究[22-25]，义敦岛弧可划分为北段张性昌台弧和南段压性格咱弧，义敦岛弧于印支期、燕山期及喜马拉雅期，先后发生俯冲造山作用(206 Ma—237 Ma)、碰撞造山作用(138 Ma—206 Ma)、造山后伸展作用(73 Ma—138 Ma)、陆内汇聚造山作用(65 Ma—15 Ma)等构造运动。俯冲前期坳陷处发育碎屑岩建造、碳酸盐岩建造，在格咱弧形成曲嘎寺组、图姆沟组、喇嘛垭组等地层；同时形成主要呈NW向展布的褶皱及断裂构造构架，伴随发生4个重要的花岗岩浆活动事件(依次形成弧花岗岩、同碰撞花岗岩、A型花岗岩、碱性花岗岩)，形成相应的侵入岩及火山岩建造，其中俯冲造山与造山后伸展作用为主要的岩浆岩爆发期(图1b)，与成矿关系最为密切，形成两大成矿系统即俯冲造山成矿系统和碰撞造山成矿系统，主要形成VMS型矿床(昌台弧)、斑岩型-矽卡岩型矿床(格咱弧)。

图1 红牛—红山铜矿区大地构造位置(a)及区域地质图(b)(据文献[26], 修编)Fig.1 Geotectonic location map (a) and regional geological map (b) of Hongniu-Hongshan Cu deposit

2 矿区地质概述

红牛—红山矿区出露地层整体呈NW向展布(图2)，以NW向的红山断裂为界，东侧为图姆沟组(T3t)，西侧为曲嘎寺组(T3q)。图姆沟组主要出露二段(T3t2)及一段(T3t1)，岩性为碎屑岩、火山岩。曲嘎寺组(T3q)主要出露三段(T3q3)、二段二亚段(T3q2-2)及二段一亚段(T3q2-1)，主要岩性为碎屑岩、碳酸盐岩。矿区岩浆岩发育，出露有印支期和燕山晚期花岗岩[8]。印支期花岗岩主要为闪长玢岩、石英闪长玢岩；燕山晚期花岗岩主要为花岗斑岩、石英二长斑岩[27]，其为矿区的成矿提供了物质来源[12,14,19,21]。矿区构造发育且较为复杂，主要发育有沉积构造、侵入构造、褶皱构造及断裂构造等4种构造系统。褶皱及断裂构造系统主要呈NW向展布，次为NE向展布。矿区变质作用发育，靠近岩体部位主要发生接触热变质，形成大范围的角岩化、大理岩化、硅化及矽卡岩化等围岩蚀变，伴随形成黄铁矿化、磁铁矿化、辉钼矿化、磁黄铁矿化、黄铜矿化等矿化蚀变，蚀变具有分带性。矿体主要产于大理岩与角岩的岩性结构面部位，整体倾向南西，倾角较陡，局部近直立，出现反倾现象。矿石类型主要有矽卡岩型铁铜矿、斑岩型铜钼矿、角岩型铜矿、大理岩型铜矿等；矿石组构主要有它形粒状变晶结构、纤柱状变晶结构、交代结构，致密块状构造、条带状构造、浸染状构造及脉状构造；金属矿物主要有黄铜矿、磁铁矿、磁黄铁矿、黄铁矿，次为辉铜矿、辉钼矿、蓝铜矿、孔雀石、方铅矿、闪锌矿，偶见赤铜矿；非金属矿物主要有石英、长石、透辉石、石榴子石、透闪石、硅灰石；次为绿帘石、绿泥石、方解石等。

图2 红牛—红山铜矿床地质及构造纲要图Fig.2 The geological and structural outline map of the Cu deposit

3 矿区构造特征

红牛—红山矿区构造复杂，矿区构造格架为沉积构造、侵入构造、褶皱构造及断裂构造等构造系统叠加复合而成。

3.1 侵入构造特征

矿区侵入岩发育，主要为印支期俯冲造山弧花岗岩及燕山晚期造山后伸展作用花岗岩，主要沿北西向红山断裂及次级断裂整体由西往东上侵，主要为隐伏岩体，深部钻孔未揭穿岩体，岩体整体产状不清；地表沿断裂形成岩枝、岩脉，局部形成岩墙。侵入体构造主要有捕虏体构造及原生裂隙构造。捕虏体构造主要见于深部燕山晚期花岗岩中，捕虏体为印支期花岗岩，局部为煌斑岩。原生裂隙构造不是很发育，呈细脉状、网脉状，多充填石英细脉。侵入接触构造主要呈不规则港湾状产出，地表局部见印支期花岗岩与围岩层面近平行接触产出，接触带未见捕虏体构造。

3.2 沉积构造特征

矿区沉积构造主要为层理构造及岩性结构面构造。层理构造主要见条带状构造、透镜状构造等。条带状构造多发育于碳酸盐岩与碎屑岩接触带附近，靠碳酸盐岩一侧多形成大理岩夹角岩条带，角岩条带较窄，一般仅1～3 cm。中间过渡带多形成透辉石(石榴石)角岩与黑云母长英质角岩条带，透辉石(石榴石)角岩条带颜色较浅，多为灰白、灰绿或棕红色；黑云母长英质角岩条带颜色较深，多为紫红色，条带宽均多在5～20 cm，靠近碎屑岩一侧，黑云母长英质角岩条带变宽，最终过渡为黑云母长英质角岩，在黑云母角岩中条带状构造递变为层状构造。透镜状构造在矿区最为发育，在曲嘎寺组中均有发育，透镜大者可达几公里，小的近几厘米，碎屑岩或碳酸盐岩透镜均存在，以碳酸盐岩透镜体较为多见，局部透镜体较小部位形成角砾状构造、砾状构造。岩性结构面构造主要形成于碳酸盐岩与碎屑岩的岩性结构面，即“钙硅面”，受后期构造及接触交代作用的影响，岩性结构面形态多不规则，呈港湾状或锯齿状，其走向、倾向延伸受岩性控制，不同地段差别较大。

3.3 褶皱构造特征

矿区褶皱构造具有多期次褶皱叠加特征，具有纵弯褶皱、横弯褶皱及剪切褶皱等多种褶皱，以纵弯褶皱作用为主，剪切褶皱作用为辅，横弯褶皱作用仅在红山断裂西侧曲嘎寺组深部隐伏燕山晚期花岗岩上侵部分比较明显，向西横弯褶皱作用逐步减弱；主要形成北西向斜歪水平褶皱、斜歪倾伏褶皱，次形成北东向层间规模较小的斜歪倾伏褶皱。NW向褶皱(见图2)，从东部→西部依次为：哲东诺向斜、红牛向斜、红山背斜、夏隆瓦向斜(表1)。通过地表填图、从属小褶皱解析及深部钻孔揭露，红牛向斜特征比较明显(图3)，为矿区最重要的褶皱构造。

表1 红牛—红山铜矿床主要褶皱构造特征Table 1 Characteristics of folds in the Cu deposit

图3 红牛向斜联合勘探线剖面图Fig.3 Section of integrated exploration lines

3.4 断裂构造特征

矿区断裂构造主要有断层及节理裂隙。断层主要呈NW-NNW向展布，次呈NE-NEE向展布，其它方向断层规模较小，仅在局部发育；断层受多期区域构造运动的影响，具有多期次活动特征，表现出压扭性逆断层及层间破碎带→张扭性正断层→压扭性逆断层及层间破碎带→平移断层相叠加的特征。而现阶段野外观察主要见成矿后压扭性和平移断层的特征，擦痕阶步、构造岩、构造三角面、断层崖、串珠状水塘、负地貌、面理化带等构造标志明显。通过野外地质测量，NE-NEE向主要为平移断层，主要发育F1、F2断层；NW-NWW向断层与区域红山断裂及夏隆瓦断裂近平行或斜交，主要有F3—F10等8条断层。断层特征，如表2所述。节理裂隙构造受褶皱、断层作用及岩浆上侵作用等因素影响，张剪节理及裂隙极为发育，构成复杂的节理裂隙系统，整体显示网状分布的特征；不同地段发育程度不一，主要发育NNW向、NNE向、NWW向及NEE向剪节理及NE向、NW向张节理，倾角变化较大，陡倾斜、缓倾斜节理裂隙均有发育。

表2 红牛—红山铜矿床主要断层特征Table 2 Characteristics of major faults in the Cu deposit

4 构造与成矿的关系

4.1 构造与成矿关系

(1)侵入构造与成矿

侵入构造为矿区成矿前及成矿期构造。矿区成矿前印支期花岗岩侵入构造有一定的导矿作用，在侵入接触构造附近具有退色蚀变及弱褐铁矿化。成矿期燕山晚期花岗岩侵入构造为矿区赋矿构造之一，围岩为碳酸盐岩或是含钙质碎屑岩，侵入接触构造形成矽卡岩型铁铜矿；围岩为角岩或是石英闪长玢岩的，侵入接触构造及捕虏体构造主要形成斑岩型铜钼矿。

(2)沉积构造与成矿

沉积构造为矿区最重要的成矿前赋矿构造，矿区矿体主要产于大理岩与角岩岩性结构面处，主要形成矽卡岩型矿体，呈似层状、脉状产出；矿体连续性、稳定性均较好，品位较富，但厚度一般比较薄且变化较大。其中，条带状构造主要控制了矿区条带状角岩型矿体，呈似层状、脉状产出，矿体连续性、稳定性较好，矿体品位及厚度与条带状构造中透辉石或石榴子长英质角岩条带的发育程度密切相关，一般透辉石(石榴子石)长英质角岩条带发育地段矿石厚度较大，品位相对较富，但矿石整体品位较低，厚度变化较大，局部地段形成厚大矿体。透镜状构造是矿区主要呈透镜状产出矿体的最主要控制因素，角岩夹大理岩透镜体部位；大理岩透镜体规模较小的，多全部交代蚀变为致密块状铜矿石；大理岩透镜规模稍大而未能全部交代蚀变地段，多可看到残留的大理岩，矿石品位均很富，一般铜可达20%及以上；大理岩透镜体规模较大的，其成矿与岩性结构面构造控矿一致；大理岩夹角岩透镜体部位，角岩透镜体多蚀变为透辉石(石榴子石)长英质角岩而形成角岩型矿体，岩性结构面多形成矽卡岩型矿体，透镜体大小决定着矿体规模。

(3)褶皱构造与成矿

矿区与成矿关系最为密切的褶皱为红牛向斜，红山背斜局部发现较为零星的小矿体，但工作程度很低，其它褶皱构造仅开展地表地质测量工作，未发现明显的矿体。红牛—红山铜矿床均产于红牛向斜中，向斜东翼为红山矿段及红牛矿段东矿带EKT3矿体群、KT21矿体群产出位置，形成斑岩型铜钼矿、矽卡岩型铁铜矿；向斜核部附近为红牛矿段KT1、KT2矿体群产出部位，形成远程矽卡岩型铜矿，向斜西翼是红牛矿段KT3、KT4、KT5矿体群产出部位，形成远程矽卡岩型铜矿，并见零星铅锌矿体。向斜两翼成矿比核部有利，浅部较深部成矿有利，矿体沿倾向延伸较走向延伸更远、规模较大；东翼成矿较西翼成矿有利，矿体规模更大，形态更稳定，厚度更大，是主矿体产出部位(图4)。

图4 红山—红牛铜矿床3号勘探线剖面图Fig.4 Section of exploration line 3 of the Cu deposit1.曲嘎寺组三段；2.曲嘎寺组二段二亚段；3.大理岩；4.石英闪长玢岩；5.石英二长斑岩；6.红牛矿体及编号；7.红山矿体及编号；8.断裂构造；9.钻孔及编号

(4)断裂构造与成矿

矿区断层多显示为成矿后破矿作用，其成矿前及成矿期构造特征多被成矿后构造叠加破坏，仅在局部有显示。

①成矿前断裂构造。主要形成于碰撞造山断裂期，主要为NW—NNW向压扭性逆冲断层、层间破碎带及次级节理裂隙，次为褶皱过程中形成的节理、裂隙。规模较大的NW—NNW向红山断裂(F4)是矿区主要控岩构造及导矿构造，控制成矿地质体花岗岩的产出，连接成矿地质体及配矿、赋矿空间，为成矿热液的运移提供导矿通道；断裂局部地段、次级裂隙、节理构造等则形成配矿、赋矿空间，在局部形成脉状矿化或是矿体，因被后期构造运动叠加改造而现象不明显。

②成矿期断裂构造。主要形成于造山后伸展断裂期，主要形成张性断裂系统，叠加于碰撞造山断裂期NW—NNW向逆冲断裂及层间破碎带之上，经热液蚀变形成褐铁矿化构造角砾岩或形成矿体；同时，花岗岩上侵地段，张性节理裂隙系统发育，呈网脉状产出，矿床成矿期前阶段岩石整体角岩化、大理岩化，角岩节理裂隙中形成网脉状退色蚀变，成矿期后阶段全岩矿化。

③成矿后断裂构造。主要形成于陆内造山断裂期，陆内汇聚造山阶段形成NW—NNW向压扭性逆冲断层，而陆内走滑剪切阶段则主要形成NW—NNW向平移断层及NNE向平移断层，叠加改造前期断裂构造；节理裂隙更加发育，形成现阶段的断裂系统格局，破坏矿体原本的形态、完整性、稳定性和连续性，促使矿体形态复杂化、零散化，降低矿体和围岩的完整性和稳定性。

4.2 构造与成矿综述

红山—红牛铜矿区构造受区域构造演化所制约，而该矿区的成矿与矿区构造密切相关。

俯冲造山坳陷阶段发生沉积作用，形成沉积层状构造及岩性结构面构造。

碰撞造山作用促使矿区褶皱隆起，深部曲嘎寺组塑性较强，变形强烈，形成紧闭斜歪水平褶皱；浅部图姆沟组脆性较强岩石变形较弱，形成开阔斜歪水平褶皱，在压扭性主应力的作用下，区域NW—NNW向红山断裂等压扭性逆断层的形成；深部上盘曲嘎寺组被不均匀抬升，形成向南东方向倾伏的紧闭斜歪倾伏褶皱，伴随形成次级NW—NNW向压扭性逆断层、层间破碎带及相关节理裂隙，同时改造沉积构造系统，在能干性不同的岩性层中，由于岩石强变形，脆性岩石被拉断形成石香肠构造或透镜状构造，形成成矿前矿区控岩、导矿、配矿及赋矿构造。

碰撞造山后期，红山断裂上盘曲嘎寺组在造山后伸展作用下，NW—NWW向压扭性逆断层叠加张扭性断层，燕山晚期花岗岩沿断层向上侵入，围岩中形成大量的环状、网状节理裂隙构造，同时在靠近岩体部位，在横弯褶皱作用下，进一步改造紧闭斜歪倾伏褶皱，在局部地段形成顶薄紧闭斜歪倾伏褶皱，如红牛向斜及红山背斜，控制成矿期含矿热液运移，最终完成“源-运-储”的构造准备，并形成红山—红牛铜床。

成矿后在陆内汇聚造山作用下，NW—NNW向断层进一步活动，形成破矿NW—NNW向压扭性逆断层，同时在后阶段剪切作用下，NW—NNW向压扭性逆断层转换为右行平移断层，局部地段形成NE—NNW向平移断层，对矿体进行破坏改造，使矿体形态复杂化、连续性变差，同时围岩完整性、稳定性变差，以及导水构造发育而造成矿床较差的工程地质、水文地质条件，形成矿区“源-运-储-破”构造体系。

5 结语

(1)矿区的构造格架由沉积构造系统、岩浆构造系统、褶皱构造系统及断裂构造系统复合组成，主要呈NW—NNW向展布，主要构造有层理构造、岩性结构面构造、侵入接触构造、红牛向斜及红山断裂等。褶皱构造及断层构造具有多期次叠加活动的特征，碰撞造山早期主要形成斜歪水平褶皱，岩石褶皱变形一般，中晚期红山断裂西侧曲嘎寺组早期褶皱进一步改造而形成斜歪倾伏褶皱，岩石褶皱变形强烈，局部因横弯褶皱作用而形成顶薄褶皱；断层构造性质具有压扭性→张扭性→压扭性→剪切平移演化及叠加的特征，NW—NNW向断层多与岩性结构面叠加，构造岩、断层崖、断层面等构造标志明显。

(2)矿区构造与成矿的关系综合研究表明，成矿前红山断裂及次级NW—NNW向断裂控制矿区成矿地质体的主要空间分布，并为成矿热液提供导矿、配矿及赋矿通道及空间，红牛向斜整体控制矿床的分布，层理构造及岩性结构面为成矿提供最为重要的储矿空间；成矿期侵入接触构造、张性断层及节理裂隙，丰富矿区含矿热液“运-储”构造系统，为成矿提供较好的构造基础并成矿；成矿后断裂构造及次级小褶皱的发育，对矿体进行破坏改造，促使矿体形态复杂化、连续性变差，同时围岩完整性、稳定性也变差，其使得导水构造发育而造成矿床较差的工程地质、水文地质条件，最终形成了矿区“源-运-储-破”构造体系。

致谢：感谢云南黄金矿业集团股份有限公司周云满、顾雄等专家的指导和帮助，感谢彭波、陈勇、张兴、何建生、郝培原等同志的大力支持和帮助，感谢勘查院魏志毅、陈刚等同志对野外工作的支持，在此一并致以诚挚的谢意！