摘要：成矿物质来源是矿床学研究的难点，也是当前金属矿床研究领域的热点。楚雄盆地分布有我国最具规模的六苴、郝家河等典型砂岩型铜矿床，其成矿物质来源研究一直在深入探索。前人从沉积岩石学、地球化学等角度分析，认为元谋古陆是主要物质来源地，为近源矿源层。作者通过长期实地调研获取了大量现场实际材料，结合《云南省区域地质志》等前人成果进行综合研究，从岩相古地理角度探索成矿物质来源，认为白垩纪云南地壳大部分抬升，元谋古陆作为牛头山古陆的一部分，二者是连为一体的。牛头山古陆中从北到南分布有诸多铜矿床（点），这些铜质经剥蚀、搬运，为楚雄盆地砂岩型铜矿床提供了成矿物质来源。
关键词：岩相古地理 砂岩型铜矿床 牛头山古陆 物质来源 楚雄盆地
1、楚雄盆地砂岩型铜矿床概况
楚雄盆地处于扬子陆块西南边缘，元谋古陆西侧，西部特提斯构造域和东部太平洋构造域接壤地带，印度板块和欧亚板块碰撞－拼接带的东南部。东接康滇地轴，南有华南加里东－华力西褶皱带、西南部与特提斯构造域相邻，西北部为三江特提斯构造带，北有松藩－甘孜地块。盆地演化经历了断陷期、拗陷期、萎缩期三个阶段，各阶段具不同的沉积建造。晚白垩世开始，盆地发展进入萎缩阶段，沉积了红色碎屑岩建造。为铜矿床形成提供了重要条件。
盆地内已发现砂岩型铜矿床（点）313个，规模达中型4个、小型26个、矿点46个、矿化点237个。已建成大姚、牟定、团山、铜厂箐、格依乍、老青山、大村等大、中、小型矿山（图1）。砂岩铜矿的产出多伴随构造的分布，据统计，铜矿体大多与褶皱关系密切，61%与背斜、39%与向斜有关。从晚三叠世到第三纪共发现16个赋矿层位，几乎遍及中、新生代红色砂岩建造的每个层位。主要铜储量分布于下白垩统高峰寺组凹地苴段（8.60%）、上白垩统马头山组六苴段（61.00%）、马头山组大村段（24.12%）。铜储量在该三个层位中之和占盆地内铜总储量的93.37%。楚雄盆地砂岩型铜矿床在时间分布上具有“时间跨度大（16个赋矿层位），矿化集中（主要在白垩系内）”的特点。
图1 楚雄盆地砂岩铜矿床（点）分布图（据陈根文,2000）
2、楚雄盆地侏罗纪-白垩纪岩相古地理
2.1侏罗纪岩相古地理
早侏罗世以古陆剥蚀区为主，对应的地层为冯家河组。西部滇西古陆、东部牛头山古陆、北部玉龙山古陆及中部哀牢山古陆等围绕构成的西部及东部两个沉积盆地。沉积区限于哀牢山古陆东西两侧及滇东北地区，均为内陆湖泊及河流沉积，沉积物多为红色，最大堆积厚度达2000米（图2）。
在东部沉积盆地以浅湖～滨湖相沉积为主。主要岩石类型为泥岩、粉砂岩、细砂岩；上部夹泥灰岩，下部夹中～粗粒砂岩及少数砾岩。沉积厚度600～1000米。新平～甸中地区以半深湖相沉积为主，主要岩石类型为泥岩、粉砂岩夹泥灰岩、灰岩、中细粒砂岩，具韵律层，水平层理发育，沉积厚度达1000米以上。盆地边缘永仁、祥云，昆明以东至东川一带，以河流及河流三角洲相沉积为主。主要岩石类型为砂岩、砾岩夹泥岩、粉砂岩，具粒序韵律沉积，粒序底层具冲刷面，大型斜层理发育，沉积厚度变化大，200～2000米不等。
中侏罗世滇西地壳以沉降为主，对应的地层为张河组。早侏罗世的古陆被解体，沉积区逐渐扩大，以早期河流相为主至中期、晚期浅湖相为主组成沉积旋回；东部仍以内陆湖泊沉积为主，除中期沉积区扩大外，基本轮廓与早侏罗世一致。中侏罗世东部盆地可分为三个沉积相区：
（1）半深湖相区。分布于滇东湖区的峨山～新平一带，岩石类型以紫红、黑色泥岩、页岩、粉砂岩、细砂岩为主，夹深灰色灰岩、泥灰岩，具水平层理、波状层理及小型斜层理，含叶肢介及介形生物，沉积厚度达2600米。
（2）浅湖相区。该相区面积较广，主要分布于滇东北地区彝良以东一带及上述半深湖相的外围地区。早期以河流相沉积为主，中期、晚期则以浅湖相沉积为主。岩石类型下部以中～粗粒砂岩为主夹粉砂岩，少量砾岩；上部以紫红、黄绿色泥岩、泥灰岩、粉砂岩为主。水平层理、波状层理、砂纹层理及交错层理、斜层理发育，沉积厚度400～3000米。
（3）河流～三角洲～滨湖相区。主要分布于滇东盆地北部边缘及昆明以东至彝良一带。岩石类型为砂岩、砾岩夹泥岩、泥灰岩，具粗～细～粗的粒度旋回特点，以大型板状层理、斜层理为主，沉积厚度一般小于400米。
晚侏罗世时，云南地壳抬升，滇西诸古陆、玉龙山古陆、哀牢山古陆及东部的牛头山古陆扩大，沉积盆地缩小，其范围限于哀牢山古陆的东侧楚雄地区，西部漾濞～绿春及景谷地区。东部安宁一带形成台间盆地。该价段在滇中对应的地层为妥甸组和蛇店组。晚侏罗世东部盆地可分为四个沉积相区：
（1）半深湖相区。该相区分布于盆地中部楚雄～新平一带，岩石类型下部以紫红、黄、灰绿色细砂岩为主，夹粉砂岩及少量泥岩；上部以灰绿、黄绿及紫红色泥岩、粉砂岩为主，夹泥灰岩，具杂色条带，含膏盐，水平层理发育，沉积厚度大于3000米。
（2）浅湖相区。分布范围较广，是沉积盆地的主要沉积相区，岩石类型以粉砂岩、泥岩为主，下部夹中～细粒砂岩，少量砾岩，水平层理，小型交错层理及波状层理均发育，沉积厚度800～1600米。
（3）河流～滨湖相区。分布于盆地边缘地带，以滨湖相沉积为主，永胜、祥云普棚一带以河流相沉积为主。岩石类型以黄色中粒砂岩、细砂岩为主夹紫红色粉砂岩、泥岩，局部夹砾岩，斜层理、斜波状层理、水平层理发育，局部为大型板状斜层理，沉积厚度700～1000米。
（4）台间盐湖相区。该相区为台地残留盐湖沉积，岩石类型为白云质泥岩、粉砂岩、白云质泥灰岩、膏盐、石盐等，具沉积韵律层，水平层理发育，沉积厚度700～1000米。
2.2白垩纪岩相古地理
云南白垩纪的岩相古地理继承了晚侏罗世的格局，仍由西部的滇西古陆、北部玉龙山古陆、东部牛头山古陆及中部哀牢山古陆等级围绕构成滇西及滇东两大内陆沉积盆地。不同时期其外围尚存在山间盆地及海岸带河口湾沉积区。在纵向上反映为两大沉积旋回，即第一沉积旋回发育于早白垩世早期；第二沉积旋回发育于早白垩世晚期至晚白垩世。各旋回之下部多以河流相沉积为主，上部则多以湖相沉积为主。沉积物多为红色，显杂色条带，局部含膏盐。上述特征显示了白垩纪时古气候及沉积环境为炎热半干燥、半氧化环境（图3）。
早白垩世早期的沉积范围相当于滇东地层区的楚雄分区、西部的兰坪～思茅地层区和保山地层区的局部地区。东部盆地主要有三个沉积相区。
（1）浅湖相区。该相区分布于楚雄、大姚一带，岩石类型以红、灰绿色粉砂岩、细砂岩及泥岩为主，夹中粒砂岩及泥灰岩，沉积厚度800～1600米。
（2）河流～滨湖相区。该相区为湖相区与河流相区的过渡地带，多分布于浅湖相区外围，岩石类型以紫红色中粒砂岩、细砂岩、粉砂岩、泥岩为主，夹砾岩。姚安、双柏一带，以中～粗粒砂岩为主夹泥岩、粉砂岩及泥灰岩。大型斜层理、板状层理、楔形层理、波状层理、水平层理发育，沉积厚度400～1000米。
（3）河流相区：该相区分布较广，主要岩石类型以粗砂岩、砾岩为主夹泥岩及泥灰岩透镜体，局部夹煤线。砂砾滚圆度较差，成分复杂，结构成熟度较低，多呈透镜体延伸，具韵律层及二元结构。以大型斜层理、板状斜层理为主，常见交错层理、波状层理及单向水流波痕等，沉积厚度500～1000米。
早白垩世晚期古地理轮廓与早白垩世早期基本一致。滇东沉积区向东扩展至昆明以西，滇东北形成山间盆地。这一时期沉积怨盆地均以河流相沉积为主。浅湖相沉积范围狭小（图4）。
（1）河流～浅湖相区：该相区分布于滇中楚雄～一平浪一带，其下部以河流相沉积为主，上部以浅湖相沉积为主。岩石类型以下部为中粒砂岩、粗粒砂岩、含砾砂岩、砾岩夹泥岩；上部为粉砂岩、细砂岩夹泥岩、黑色炭质泥灰岩条带，含膏盐。显韵律层，水平层理、波状层理及斜层理均较发育，沉积厚度大于600米。
（2）河流相区：为这一时期的主要沉积相区，普遍分布于浅湖相区外围。主要岩石类型为中粒砂岩、细砂岩、粉砂岩及砂砾岩、泥岩。交错层理、大型槽状斜层理发育，具底冲刷现象。永仁、永胜千旦河、大姚龙街、元谋马头山等地，以河流～山麓相堆积为主，滇东北彝良一带为山间盆地型河流～山麓相堆积为主。岩石类型以砾岩、粗砂岩为主夹粉～细砂岩及泥岩。砂、砾岩的砾石成分复杂，砾石、粗砂含量高，分选差、成熟度低。沉积厚度变化大，厚400～2000米。
该价段在滇中对应的地层为高丰寺组和普昌河组。
晚白垩世云南地壳大部分地区抬升形成古陆。沉积区仅限于滇中楚雄、大姚、元谋、永仁、永胜一带及滇南普洱以南营盘山一带。这一时期以浅湖～滨湖相为主，河流相仅限于滇中盆地边缘（图4）。
滇中地区以浅湖～滨湖相沉积为主，主要岩石类型为紫红、黄绿、灰绿色粉砂岩、泥岩夹泥灰岩、细砂岩、含铜细砂岩等。具杂色条带，水平层理、波状层理、波痕均发育，还有少量微斜层理及交错层理。沉积厚度400～800米。盆地边缘以河流～滨湖相沉积为主，岩石类型以泥岩、粉砂岩、细砂岩为主。下部为粗砂岩及砾岩。砂砾岩多呈透镜状，成分复杂、分选差、成熟度低，具斜层理及水平层理。沉积厚度小于400米。
该价段在滇中对应的地层为马头山组和江底河组。
3、含铜岩系岩相古地理及富铜规律
楚雄盆地含铜岩系主要为侏罗、白垩系红色碎屑岩、泥质岩建造，可分为两个亚建造：红色含铜亚建造，由下侏罗统冯家河组到上白垩统江底河组六苴后山段，厚度千余米至几千米，以赋存多层沉积含铜砂（页）岩型矿床为特征；红色含膏、盐亚建造：由白垩系上统江底河组到赵家店组顶部，厚度几百米至千余米，以含石膏、硬石膏、芒硝、钙芒硝、岩盐类矿产为特征。
图4 楚雄盆地早、晚白垩世相带分布图（据《云南省岩相古地理图集》）
A.早白垩世； B.晚白垩世；
1.古陆及其边界；2.深断裂；3.亚相（或微相）带界线；4.海湾潮坪相带；5.滨海平原相带；6.河口湾相带；7.深湖相带；8.滨－浅湖相带；9.滨湖－三角洲相带；10.主河道相带；11.河流冲积平原相带；12.山麓洪积－冲积相带；13.铜矿床
在已知铜带内，不同层位的矿床一般都分布在湖泊型三角洲体系的三角洲前缘相的近河口亚相及中间亚相，因为那里正是河流入湖的过渡地带，水动力条件、水介质的物理、化学性质、有机质含量、细菌的繁衍情况都发生改变，山区淡水与湖化卤水相遇，水介质能量骤然下降，打破了搬运过程中原存物质间的平衡。在新的条件下，为了达到新的平衡，物质重新组合分配沉积。加之三角洲前缘相砂岩的天然净化程度高，岩石杂基少，分选性好，孔隙率高，提供了有利于铜质储集的空间（图5）。
图5 楚雄盆地晚白垩世马头山期岩相古地理及铜矿分布图（据沈苏等，1987）
1.古陆边界线；2.等厚线(m)；3.物源搬运方向；4.水流方向；5－6.铜矿床；7.洪积砾岩砂岩相；
8.山区河流砂砾岩相；9.滨湖浅湖砂砾岩－河湖交替相；10.早期河流相、晚期滨湖、浅湖沙泥岩相；11.滨湖、浅湖相为主的河湖交替泥砂岩相；12.岩相线；13.元谋古陆
总体为炎热—干旱的环境条件下，炎热干旱与炎热湿润不断交替。炎热干旱期，雨量较少，蚀源区以风化堆积作用为主，盆内有少量物质供给，沉积以湖相为主。炎热湿润期雨水较多，蚀源区的大量物质被搬运至盆内，形成以河相、三角洲、湖相为主的沉积。自侏罗纪开始，在一个较长炎热干旱时期之后转变为一个较短的炎热湿润期，这一时期即为生成砂岩铜矿的有利时期（图6）。
4、牛头山古陆铜质运移对楚雄盆地砂岩型铜矿床的成矿意义
牛头山古陆中由北向南有东川矿田中的因民、落雪、滥泥坪、汤丹等大中型铜矿，武定迤纳厂铜矿，易门狮山、凤山铜矿，新平大红山大型铜矿，它们形成于大陆边缘陆隆（架）裂陷～坳拉槽环境，赋存在中元古代早期大红山群、河口群，中元古代中期东川群（主要为因民组、落雪组）及震旦纪陡沱山组海相火山岩、海相沉积岩地层中。
苴林群：是晚太古代形成的一套绿岩带岩石组合─古陆核，后经混合岩化形成花岗片麻岩系， 构成本区结晶基底，主要分布于红盆北东边的元谋古陆。据西南勘查局304队统计资料，元谋古陆铜矿化点有168个，变质岩含铜200×10-6～300×10-6。
大红山群：主要分布于红盆东南部的新平大红山地区和四川拉拉地区，是早元古代古陆核边缘类似于大陆边缘的裂谷环境的产物，为一套巨厚的火山─沉积建造，产有大红山式大型铁、铜矿床，如云南大红山，四川拉拉等。据袁富统计资料，云南岔河地区大红山群石英片岩含铜2 415×10-6，斜长变粒岩含铜46×10-6。四川拉拉地区，据陈广蓉资料，钠质火山岩平均含铜72×10-6。
昆阳群：主要分布于红盆东部边缘，是中元古代昆阳陆间裂谷产物，为一套浅变质正常沉积岩，夹少量火山岩。产有大型稀矿山式铁、铜矿床和超大型东川式铜矿床,如东川、易门、元江、武定和四川通安等地的铜矿床。据东川勘探队资料统计，东川矿区昆阳群地层含铜6.4×10-6～463×10-6,平均69.7×10-6。禄劝笔架山昆阳群浅变质岩含铜200×10-6～300×10-6。
晚二叠世玄武岩:晚二叠世峨眉山期玄武岩喷发之后，在康滇裂谷系包括现今滇中红盆，形成宏大的暗色熔岩高原地貌。在大面积分布的玄武岩喷发过程中，形成与玄武岩密切共生或相关的各类铜矿床和矿点。如火山喷发型铜矿床，赋存于玄武岩上部火山角砾岩发育地段，矿体呈透镜状、脉状产出，一般为矿点，个别达小型规模，如新房子、陆独等。火山沉积型铜矿床产于玄武岩喷发(溢)间歇期的半封闭海湾环境，铜质来源于玄武岩，矿体呈似层状赋存于凝灰质砂岩、炭质页岩中。一般为小型矿床，如劳马古、宝坪等。此外还有分布普遍的沿玄武岩冷凝收缩张裂隙产出的热液脉状铜矿。总之,在晚二叠世玄武岩中除有为数众多的铜矿点之外，玄武岩本身的铜含量也是比较高的。据西南勘查局《康滇地轴及邻区(云南部分)玄武岩铜矿远景调查报告》 统计资料，滇西丽江地区玄武岩平均含铜230×10-6，滇东地区玄武岩平均含铜135×10-6，滇东南地区玄武岩平均含铜213×10-6，三个地区平均含铜量为193×10-6。
图6 楚雄盆地白垩纪沉积体系域模式图（据王维贤,1997）
此外，晋宁─澄江期戍街花岗岩体边缘常见有铜矿化。海西期侵入的基性─超基性岩体中均见有铜、镍、铂族元素矿化，铜矿化品位一般为0.2％左右，局部达0.3％～1.0％。
上述地层含铜背景值较高，且有众多中大型铜矿床存在,为白垩纪时期为楚雄中生代盆地中砂岩型铜矿床形成提供了充足的物质来源。
滇中红盆砂（页）岩型铜矿床是赋存于攀西裂谷南延部分─楚雄断块裂陷盆地的沉降坳陷阶段、由陆相沉积作用形成的─侏罗系和白垩系红色含铜岩系中。在滇中红盆内自侏罗系至上白垩统，主要是湖相、河湖交替相和河流相地层。沉积厚度逾达万米，可划分出20个岩性（组）段。岩性主要是一套紫色、紫红色泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩、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）沿层或穿层产出于红色层系中。泥岩和粉砂岩中水平层理、波纹层理频频出现，显示比较平静的浅湖和滨湖环境。在砂岩中小型和大型交错层理、平行层理、波痕、虫迹、印模、冲坑、冲槽也极为发育，这些构造和粒度分析资料均表明这种砂岩属河流沉积产物。含铜灰色砂岩均呈顺层或穿层产出于大片紫色、紫红色岩系中。人们习惯称它为红色含铜碎屑建造。据卢今才等人估算，盆内红色含铜岩带中约蕴藏150亿吨铜资源，其数额巨大。
赋存在牛头山古陆中的中元古代早期大红山群、河口群，中元古代中期东川群（主要为因民组、落雪组）及震旦纪陡沱山组海相火山岩、海相沉积岩经长期风化剥蚀作用，造就了富含铜质的古风化壳和古陆相沉积层，为尔后盆地内侏罗系、白垩系红色陆相矿源层的形成储备了丰富的铜质来源。
论文作者:张永强
论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期
论文发表时间:2019/7/5
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