康滇地区位于扬子地块西南缘，是中国前寒武纪地层出露较多、较完整的地区之一（王鼎云等，1993；宋昊等，2016），以新平大红山、武定迤纳厂、四川会理拉拉等矿床构成康滇铁铜多金属成矿带，伴生有稀土（镧、铈）、稀有（铌）、金、铀、钴、钼、钛、钪等关键矿产资源（冯裕昌等，2014；宋昊，2014；杨波等，2014）。大红山铜铁矿床位于康滇地区南端，处于红河断裂与绿汁江断裂所夹持的滇中台坳内，经历了红山运动、龙川运动、晋宁运动、印支运动、燕山运动、喜山运动等强烈构造运动，成矿地质条件优越，铁、铜矿石储量丰富，同时伴生Au、Ag、Co和Pd+Pt等可综合利用元素（钱锦和等，1990；方维萱，2014），是该成矿带探明规模最大的矿床。

众多学者对该矿床开展了系列研究，对矿床地质特征（欧阳沙怀，1983；秦德先等，2000；冯裕昌，2015）、成岩成矿时代（Zhao et al.，2011；2017；宋昊等，2016；金廷福等，2017；Kou et al.，2017；Liu et al.，2023；Ma et al.，2024）、矿床地球化学特征（杨红等，2014；Ouyang，2018）、成矿流体来源与成矿机制（吴孔文等，2008；Deng et al.，2013；杨光树等，2020；Su et al.，2023a；2023b；Ye et al.，2023）、矿物学特征（陆蕾等，2014；冯裕昌等，2014；Wang et al.，2020；叶紫枫，2022；Su et al.，2023c）、围岩蚀变（徐启东，1998；Zhao et al.，2011；2017；金廷福等，2017；2021）、成矿规律和找矿勘查（魏民等，1998；贺宁强，2010；肖斌等，2014）等做了较多研究，取得了丰硕成果。但是，受区域内多期次的岩浆活动和复杂的构造作用等因素的制约，矿区的热液蚀变类型、矿化蚀变分带规律和蚀变岩地球化学异常研究较为薄弱，影响到深部找矿预测勘查和成矿理论的深化。

本文通过大红山铜铁矿矿区大比例尺矿化-蚀变岩相填图、显微观察和岩石蚀变特征研究，对主要的蚀变类型、强度及蚀变岩结构构造等特征开展精细解析，建立矿化蚀变分带模式，并结合蚀变岩地球化学异常展布规律和异常梯度特征，揭示蚀变与成矿作用的耦合关系，为大红山铜铁矿区深部找矿勘查提供科学依据。

大红山铜铁矿床位于扬子板块西南缘的康滇铁铜成矿带（图1a），红河断裂与绿汁江断裂所夹持的滇中台坳内，西侧为北西向哀牢山-红河断裂带，东部为南北向绿汁江断裂带（图1b）。矿区西部的哀牢山—红河断裂以西主要为变质程度较深、混合岩化作用强烈的哀牢山深变质岩系，北东侧大面积出露元古界昆阳群浅变质岩系，以及中生界上三叠统、侏罗系海陆交互相的陆源碎屑岩相砂、页岩沉积建造（图1c）。东西向构造是研究区内最基本的构造形式，控制着“大红山式”铁铜矿的分布，矿床的赋矿层位大红山群则以“构造窗”的形式出露于区域北东侧的中生代盖层中。

大红山铜铁矿床是赋存于古元古界大红山群海相火山喷发-沉积变质岩系中的大型铜铁矿床。其中，铜矿主要产于大红山群曼岗河组三段，曼岗河组系-曼岗河火山喷发沉积旋回，矿体受地层层位及沉积旋回控制；铁矿主要产于大红山群红山组各岩性段，红山组系-红山火山喷发沉积旋回，矿体整体受地层产状控制（贺宁强，2010；金廷福等，2014）。区域上岩浆活动较强烈，且具多期性特征，重要的岩浆活动主要有古元古代中基性富钠岩浆喷发、震旦纪酸性岩浆及晋宁期、燕山期超基性、基性岩浆侵入。

矿区地层由一套基底和盖层组成，盖层为晚三叠世干海子组（T₃g）及舍资组（T₃s），不整合接触于基底之上，基底地层为早元古代大红山群，自下而上可分为老厂河组（Pt₁dl）、曼岗河组（Pt₁dm）、红山组（Pt₁dh）、肥味河组（Pt₁df）及坡头组（Pt₁dp）（钱锦和等，1990；秦德先等，2000）。老厂河组为一套碎屑岩夹少量碳酸盐岩，以具斜层理的钾长石英岩及石榴白云片岩为特征；曼岗河组分为4段，自下而上分别为角闪钠长片岩、石榴角闪钠长片岩、石榴黑云母片岩夹变钠质凝灰岩以及方柱石白云石大理岩；红山组以喷发的火山熔岩（细碧-角斑岩）为标志；肥味河组为浅到中等变质的碳酸盐建造，含火山碎屑及透镜体；坡头组为含炭质、砂泥质及碳酸盐岩的组合建造，为陆源物质沉积变质而成（杨红等，2014；肖荣洋等，2015）。

大红山铜铁矿床构造作用强烈，发育了NE向、NW向、近EW向构造，近EW向构造是矿区含矿系的主要基底构造，形成时间最早（早元古代末），由一系列的褶皱及断裂组成，既是成矿构造也是控矿构造。由于上三叠统干海子组及舍资组的大片覆盖，基底岩系露头甚少，各种构造形态多系深部钻孔揭露，有底巴都背斜及其南翼的次级大红山向斜、肥味河向斜、肥味河背斜与F₁、F₂等断层。NW向构造是成矿后的晚期构造，是哀牢山构造带与红河深断裂多次活动影响的结果，由一系列的正断层、逆断层及平移断层等组成，对矿体及火山侵入岩的连续性有一定的破坏作用。NE向构造矿在区内并不十分明显，对矿体影响较小。

矿体呈层状、似层状产出，与围岩整合接触，形态明显受地层控制。矿石矿物主要为黄铜矿、黄铁矿和磁铁矿，及少量的赤铁矿、铜蓝、辉铜矿、磁黄铁矿、钛铁矿；脉石矿物主要有钠长石、石英、黑云母，次要矿物有白云石、绿泥石、石榴子石、磷灰石、电气石等。根据矿石矿物组合及矿体空间展布特征，可将铁铜成矿作用大体分为早、晚2期（图2a~f）：早期形成磁铁矿、黄铜矿和黄铁矿，黄铜矿与黄铁矿呈纹层状或稀疏浸染状，为沉积-变质作用产物；晚期形成黄铜矿、黄铁矿-石英细脉，穿切片理、磁铁矿，黄铜矿、黄铁矿与石英或方解石团粒共生，呈团粒状，为后期变质改造形成（图2g~l）。

大红山矿区构造复杂，热液活动强烈，蚀变作用明显，主要为硅化、绿泥石化、云母化、碳酸盐化、钠长石化、泥化等（苏治坤，2019；Mao et al.，2024）。

钠长石化表现为钠长石脉，钠长石斑晶，以及基质，大红山火山岩几乎都被蚀变，并呈灰黑色。

云母化是矿区较为常见的一种蚀变类型，黑云母化叠加在钠长石化之上，主要形成层间黑云母条带（图3a~c,图4a~e），这类蚀变后的岩石不可避免地也会遭受区域变质作用，并形成一些变质成因的石榴子石-黑云母叠加于初始的黑云母化蚀变上，形成既有黑云母层处于岩性界面中，又有大量的变质石榴子石形成并被强烈变形叠加的特征，在局部出现黑云母发生白云母化和绿泥石化的现象（图4a~e、i）。

硅化是矿区内最发育的蚀变类型之一，与铜铁矿化关系密切，主要呈现3种形式：① 呈顺层状分布在黑云母条带间隙（图3a、b）；② 呈透镜体状、豆荚状顺层产出（图3c）；③ 呈脉状-透镜状-团块状分布在切层断裂内，与方解石共生，脉宽0.02~2.00 m（图3d~g）。

绿泥石化在矿区内分布较广，在层状矿旁侧常呈浸染状，多为云母蚀变产物，少量充填在石榴子石裂隙中，局部蚀变较强，石榴子石完全绿泥石化（图4c~e），细脉状绿泥石化常发育在石英方解石脉和围岩的接触部位（图4f~h）。

碳酸盐化主要表现为白云石化、方解石化和菱铁矿化，呈团斑状、网脉状、脉状、透镜状分布于切层和顺层断裂带内（图3f~i），溶蚀、溶蚀晶洞和重结晶现象较为明显。在大理岩层间常见白云石、方解石脉，未见明显矿化。

泥化在碎裂岩带中发育，表现为高岭石等黏土矿物的富集，局部大理岩发育高岭石化。

通过60 m中段中蚀变矿物的分带组合特征，结合PIMA以及镜下对蚀变矿物的鉴定，圈出绿泥石化-碳酸盐化-弱云母化变钠质凝灰岩带（Ⅰ）、云母化-绿泥石化变钠质凝灰岩带（Ⅱ）、绿泥石化变钠质凝灰岩带（Ⅲ）、云母化-弱绿泥石化石榴子石石英云母片岩带（Ⅳ）、泥化-碳酸盐化大理岩带（Ⅴ）5种蚀变分带（图5）。

（1） 绿泥石化-碳酸盐化-弱云母化变钠质凝灰岩带（Ⅰ）

围岩为深灰色变钠质凝灰岩，是层状矿的赋存层位，该带蚀变总体较强，以绿泥石化、碳酸盐化为主，其次为白云母化，少量硅化。绿泥石化较强，呈稠密浸染状，方解石、白云石及石英常呈团块状-细脉状产出，与围岩接触部位常发育绿泥石化。

（2） 云母化-绿泥石化变钠质凝灰岩带（Ⅱ）

围岩为灰色变钠质凝灰岩，铜矿化较弱，呈星点状，黑云母多蚀变为白云母，白云母化、绿泥石化呈浸染状产出，少量碳酸盐化、硅化呈细脉状产于层间，脉体宽度不超0.2 cm，长度一般不超3 cm。

（3） 绿泥石化变钠质凝灰岩带（Ⅲ）

围岩为灰色变钠质凝灰岩，主要蚀变是绿泥石化，少量硅化、碳酸盐化呈团块状或者呈脉状填充在切层断裂内，宽2~30 cm。

（4） 云母化-弱绿泥石化石榴子石石英云母片岩带（Ⅳ）

围岩为灰黑色石榴子石石英云母片岩，主要蚀变为白云母化，部分云母类矿物和石榴子石发生绿泥石化蚀变。少量硅化和碳酸盐化，相较于变钠质凝灰岩带，该带的石英主要呈顺层状分布在黑云母条带间隙，石英和方解石脉强度相对减弱。

（5） 泥化-碳酸盐化大理岩带（Ⅴ）

围岩为灰白色白云石大理岩，发育白云石、菱铁矿、蒙脱石化，局部可见切层石英。此带地层产状变化大，多处发育褶皱。大红山群曼岗河组四段的白云石大理岩可作为曼岗河组三段中上部的层状Ⅰ号铁铜矿体的顶板界面。

大红山铜铁矿床整体呈层状、似层状，与围岩整合接触，形态明显受地层控制。矿体主要赋存于曼岗河组三段的变钠质凝灰岩中，多为浸染状-星点状的黄铜矿、黄铁矿，局部顺层或者切层的团块状-脉状石英、碳酸岩边缘发育斑团状黄铜矿、斑铜矿。

大红山矿床由早期由火山喷溢成矿物质沉积形成矿化点（带），后期经过一系列区域变质作用、热液作用改造富集成矿，蚀变较为复杂，从中心向两侧依次为绿泥石化-碳酸盐化-弱云母化变钠质凝灰岩带、云母化-绿泥石化变钠质凝灰岩带、云母化-弱绿泥石化石榴子石石英云母片岩带、绿泥石化变钠质凝灰岩带、泥化-碳酸盐化大理岩带。大红山层状铜矿较为稳定，是主要的工业矿体。绿泥石化-碳酸盐化-弱云母化变钠质凝灰岩带（Ⅰ）是层状铜矿的主要赋存部位，黄铜矿、黄铁矿主要以星点状-浸染状-纹层状矿化。云母化-绿泥石化变钠质凝灰岩带（Ⅱ），发育在绿泥石化-碳酸盐化-弱云母化变钠质凝灰岩带两侧，矿化较弱，白云母化蚀变最强，发育星点状黄铜矿、黄铁矿。云母化-弱绿泥石化石榴子石石英云母片岩带（Ⅳ）中矿化较弱，金属矿物组合为磁铁矿、黄铜矿、黄铁矿，磁铁矿呈条带状产于围岩内，局部强磁性，铜矿以星点状-浸染状产出，赋存于黑云母条带和顺层状石英接触处。局部100线附近菱铁矿化叠加白云母化处，铜矿化有一定程度加富。绿泥石化变钠质凝灰岩带（Ⅲ）矿化弱，呈星点状-斑团状，局部84线附近菱铁矿化与白云母化叠加部位，100线附近菱铁矿化与绿泥石化叠加部位，铜矿均有加富现象。泥化-碳酸盐化大理岩带（Ⅴ）分布在矿体上部，几乎无矿化。脉状铜矿除泥化-碳酸盐化大理岩带之外，均有发育，主要为黄铜矿、黄铁矿、斑铜矿以星点状-斑团状的形式赋存于团块状或者切层断裂内填充的硅化、碳酸盐化的边缘处。层状矿和脉状矿两者在碳酸盐化叠加绿泥石化或者白云母化处，均存在矿化加富现象。矿区内特殊的蚀变演化规律在一定程度上反映了蚀变对矿化的控制作用，不同蚀变带内的矿物组合及特征在矿体赋存部位具有明显的指示作用（图6）。

在60 m中段重点坑道中不同方向、不同性质断裂点进行精确定点、观察、样品采集，原则上按照10~15 m采样点距，在强矿化蚀变处加密采样。样品主要沿构造破碎带采集，表面有外来覆盖物时先剥去覆盖层后再行采集，采集的样品用干净布袋装好，并标注样品编号。

在样品保存和运输过程中禁止对样品进行混染和丢撒。样品质量不少于200 g，并经过加工缩分处理，样品加工至200目。60 m中段99件样品委托西安兆年矿物测试技术有限公司采用ICP-MS法测试分析。分析方法可以满足不同元素分析的报出率和检出限要求，并按规范要求进行内、外检工作，测试数据准确可靠。

为研究大红山铜铁矿床成矿元素间的亲缘性，在符合统计学前提下，运用聚类分析和因子分析方法，对60 m中段99件蚀变岩样品测试数据进行元素组合分析，以期找出数目较少，彼此独立的新的基本变量，用以绘制蚀变岩地球化学异常图，总结异常特征，优选重点找矿靶区，进行定位找矿预测。

选取测试数据中常用对数符合正态分布且与成矿关系密切的21个元素进行聚类分析，运用Statistics软件按照完全距离系数连接及1-PearsonR相关系数，得到R型聚类分析谱系图（图7），当距离系数为0.60时，分为5组元素组合：Ⅰ组：Li、Cs、Rb；Ⅱ组：Be、Ga、Zr、Hf、Nb、Ta、Sc、V、LREE、HREE；Ⅲ组：Co、Ni、Ge、Cu；Ⅳ组：Th、U；Ⅴ组：Zn、Pb。综合矿床地质特征分析，Ⅰ、Ⅱ组元素代表与岩浆热液有关的高温矿化元素组合；Ⅲ组元素组合代表岩浆热液叠加成矿元素组合；Ⅴ组元素组合代表燕山（晚）期铅锌成矿元素组合。

在聚类分析基础上，对成矿关系密切的21个元素测试数据常用对数值进行R型因子分析，得到极大方差旋转矩阵（表1），按照累计方差贡献比达到78.87%提取因子数，将矩阵中每列荷载大于0.5的元素作为关联成员（Reyment et al.，1996；Reimann et al.，2002；张赞赞等，2020），从而得到6个主因子：

F₁：Be、Sc、V、Ga、Zr、Nb、Hf、Ta、Th、LREE、HREE；

F₂：V、Co、Ni、Ge；

F₃：Cu、Th、U；

F₄：Li、Rb、Cs；

F₅：Zn、Pb；

F₆：HREE。

结合该中段实际地质情况，F₁、F₄因子代表与岩浆热液有关的高温元素组合；F₂因子代表岩浆热液叠加成矿元素组合；F₃因子代表喷流沉积和变质叠加成矿元素组合；F₅因子代表燕山（晚）期铅锌成矿元素组合；根据区域同类型拉拉（Su et al.，2023b）和迤纳厂矿床（温利刚等，2018）的稀土元素赋存特征分析，喷流沉积和变质叠加成矿与岩浆热液叠加成矿阶段均存在稀土矿化，F₆因子代表喷流沉积和变质叠加成矿与岩浆热液叠加成矿阶段的稀土矿化元素。

地质作用过程中，成矿作用发生的同时，某些具有相似地球化学性质的元素具有相似的分布、迁移、聚集与分散规律，形成地球化学异常。结合地质特征，分析矿体与地球化学异常耦合关系，揭示成矿元素的组合、分布特点和成矿流体运移规律，预测矿床深部和外围地区的隐伏矿体（韩润生，2005；2013；韩润生等，2022；毛景文等，2024；张寿庭等，2024）。Han等（2015）指出，因子得分等值线图可以指示矿床蚀变岩地球化学特征，因子得分的高低代表取样点的矿化强弱程度，因子得分的空间分布规律相当于矿床内矿化空间分布规律。根据各矿化因子得分值，利用Mapgis软件绘制大红山铜铁矿60 m中段F₂、F₃和F₅三个因子异常得分等值线图，叠合地质图绘制蚀变岩地球化学异常-地质图（图8），结合该中段地质特征，分析其地球化学场的空间变化规律。

F₂因子（V、Co、Ni、Ge）异常（岩浆热液叠加成矿），可圈定出A1~A7共7个异常区；F₃因子（Cu、Th、U）异常（喷流沉积和变质叠加成矿）主要由B1~B5共计5个异常区组成；F₅因子（Zn、Pb）异常（燕山晚期铅锌成矿）主要由C1~C5共5个异常区组成。F₂、F₃和F₅因子的元素组合异常总体走向呈近NW向，与矿体走向一致。

（1） 蚀变岩地球化学异常分布指示矿化富集中心，可预测找矿靶区

F₂因子异常区A5、A6、A7，F₃因子异常区B2、B4、B5与已知矿体基本重叠，表明成矿元素组合异常是矿（化）体原生晕的集中反映，矿化异常强弱和分布范围可代表矿化强度和成矿规模（韩润生，2005；Han et al.，2009）。3组矿化因子异常分布范围和异常强度指示该中段92~100线、136线附近具有较好找矿潜力，且3组矿化因子异常区基本分布在曼岗河组三段，这与曼岗河组三段是大红山铜铁矿床Ⅰ号矿带的主要的赋矿层位一致（张达兵等，2019）。3组矿化因子异常区叠加或者相邻明显A1-B1-C1、A4-B3-C3、A5-B2-C2、A6-B4-C4、A7-B5-C4，指示深部有矿体赋存，并且A5-B2-C2、A6-B4-C4、A7-B5-C4叠加异常区与已知矿体几乎重合，表明矿化因子异常区重合或相邻的区域，是主要的成矿地段。因此，位于曼岗河组三段的A1-B1-C1、A4-B3-C3异常区的深部是找矿的重点靶区。

（2） 异常特征指示隐伏矿体产状

3组矿化因子异常的延伸方向和异常梯度分别指示隐伏矿体的走向和倾斜方向（韩润生，2005）。3组因子的异常中心走向呈NW向-SE向，而异常梯度值自NE向SW逐渐降低，指示深部矿体走向呈NW向-SE向，且向SW方向倾斜，和大红山地层产状基本一致，与大红山矿床的“层控”特征相符合。

（1） 岩性标志：矿体主要赋存于曼岗河组三段变钠质凝灰岩中，总体上呈层状、似层状产出，其产状与地层产状基本一致，矿体受层位控制。矿体上部发育的曼岗河组四段的白云石大理岩，可作为矿体的上顶板标志层。

（2） 蚀变标志：绿泥石化-碳酸盐化-弱云母化变钠质凝灰岩带中层状矿发育，在碳酸盐化叠加绿泥石化或者白云母化处，矿化在一定程度上加强。

（3） 蚀变岩地球化学异常标志：根据不同元素组合的蚀变岩地球化学异常，在F₂、F₃和F₅三个因子异常的高值区的叠加或者相邻部位均可为找矿预测提供依据。

（1） 根据地质找矿标志（变钠质凝灰岩层、碳酸盐化、绿泥石化、白云母化特征），在曼岗河组三段中，受岩性控制向深部SW方向延伸绿泥石化-碳酸盐化-弱云母化变钠质凝灰岩带是层状矿的有利成矿地段，在84线和100线附近变钠质凝灰岩层中的菱铁矿化与白云母化、绿泥石化叠加部位，具有较好找矿前景。

（2） 根据60 m中段的蚀变岩地球化学异常分布特征，反映除了绿泥石化-碳酸盐化-弱云母化变钠质凝灰岩带深部具有好的找矿前景外，在136线和100线的附近的A1-B1-C1、A4-B3-C3异常区深部的60m-Ⅰ、60m-Ⅱ区域也具有较好的找矿潜力（图9）。

在60m-Ⅰ、60m-Ⅱ以及绿泥石化-碳酸盐化-弱云母化变钠质凝灰岩带3个区域，F₂、F₃和F₅三组元素异常明显，异常走向呈NW向-SE向，异常梯度向SW方向减弱，与已知矿体的产状基本一致。并且区域内主要的蚀变为碳酸盐化（菱铁矿化）叠加绿泥石化、白云母化。综合研究认为，曼岗河组三段的绿泥石化-碳酸盐化-弱云母化变钠质凝灰岩带深部以及60m-Ⅰ、60m-Ⅱ深部可作为找矿方向。

（1）大红山层状铜矿位于曼岗河组三段的绿泥石化-碳酸盐化-弱云母化变钠质凝灰岩带中，主要是黄铜矿、黄铁矿以星点状-浸染状-纹层状矿化。脉状铜矿主要为黄铜矿、黄铁矿、斑铜矿以星点状-斑团状的形式赋存于团块状或者切层断裂内填充的硅化、碳酸盐化的边缘处。层状矿和脉状矿在碳酸盐化叠加绿泥石化或者白云母化处，均存在矿化加富的现象。

（2） 对大红山铜矿60 m中段矿体分布区蚀变岩地球化学数据进行聚类分析和因子分析，得到3组矿化元素组合，不同元素组合异常分布特征可指示矿化中心；依据蚀变岩地球化学异常梯度变化特征，推断深部矿体走向呈NW-SE向，向SW方向倾斜，与已知矿体产状一致。

（3） 结合矿区蚀变特征和蚀变岩地球化学异常，圈定了矿区绿泥石化-碳酸盐化-弱云母化变钠质凝灰岩带深部以及60m-Ⅰ、60m-Ⅱ深部具有找矿潜力。