一、矿床概况
大红山矿床位于云南省新平县，属元古宙海相火山岩铁铜矿床，以铁、铜矿化为特征，查明铁资源储量为（矿石量）5.52亿吨，平均品位TFe30.82％，共生Cu0.75％，属大型铁矿床。
二、矿床地质特征
（一）矿区地质
大红山矿区（东矿段）地质图如图5－3所示。
图5－3 大红山矿区地质图（东矿段）
1.地层
本矿区含矿地层为古元古界大红山群，系一套富含铁、铜的浅－中等变质的钠质火山岩系，自下而上为：
（1）大红山群曼岗河组
矿区仅见曼岗河组第三、四岩段。
第三岩段：厚135 m。下部为深灰绿色石榴角闪片岩夹石榴角闪钠长片岩、石榴黑云角闪白云石大理岩，上部为深灰色石榴黑云片岩、石榴黑云白云石大理岩、钠长片岩（变钠质凝灰岩）夹少量炭质板岩，产铜铁矿多层。此段岩性变化极大，矿石类型复杂。
第四岩段：厚85 m。下部为厚层块状方柱石黑云母白云石大理岩，上部为灰白色薄层条纹条带状黑云长英白云石大理岩。顶部常见强烈褶皱的变形层理，底部0.5～1 m左右呈玫瑰红色（含锰），此层较稳定，视为标志层。
（2）大红山群红山组
总厚约880 m，与上覆肥味河组为过渡接触，其组成以火山熔岩（细碧－角斑岩）为标志性特征。自下而上包括3个岩性段：
第一岩段：厚320 m。底部见有火山角砾岩、集块岩；下部为灰绿色角闪变钠质熔岩，杏仁状、球状构造发育，其底见流纹构造，产Ⅱ3铁矿；中上部浅灰绿色条纹条带状角闪黑云白云石大理岩，呈透镜状，不稳定。
第二岩段：厚80 m。为灰绿色石榴绿泥角闪片岩，中下部夹含铜、铁石榴白云石大理岩。底部产含石英岩条带的Ⅲ号铁铜矿。
第三岩段：厚480 m。为暗绿色角闪变钠质熔岩（相当于细碧岩），具变余交织结构，杏仁构造，片理发育，中部可见含钠长石粗斑晶的斑状含磁铁角闪变钠质熔岩，局部夹石榴黑云角闪片岩、角闪白云石大理岩，顶部赋存透镜状、不规则状磁铁矿体（Ⅴ号铁矿），下部产有透镜状、似层状赤磁铁矿（Ⅳ1、Ⅳ2号铁矿）。
（3）肥味河组
厚度大于375 m，与其上覆坡头组为整合接触。全组分为两个岩段：
第一岩段：厚160 m。下部为灰色块状自云石大理岩夹变钠质火山岩透镜体及炭质板岩一层；中部为薄层条纹条带状白云石大理岩，呈薄板状；上部为灰白色块状石英白云石大理岩。大理岩中普遍含石英、钠长石及方柱石。
第二岩段：厚215 m。为灰白色厚层块状含石英白云石大理岩夹炭质板岩及条纹条带状炭质白云石大理岩。在ZK137孔中炭质板岩含黄铁矿较多，经分析含硫2％～5％，铜0.1％～0.2％。上层炭质板岩硫含量可达8％，铜可达0.37％～0.77％，厚2.76～9.76 m。
另外，在西矿段和矿区深部，还有三叠系干海子组和曼岗河组其他岩段。
2.构造
矿区为一EW向的向斜构造，铁（铜）矿主要分布于向斜的北翼。地层产状平缓。区内断裂较发育，以高角度正断层为主，逆断层次之，但对矿体均无明显破坏。
（二）矿体特征
大红山铁（铜）矿床剖面如图5－4所示。
大红山矿区以F3断层为界，划分为东、西两个矿段，即F3断层以东为东矿段，以西为西矿段。东矿段又可划分为浅部铁矿、深部铁矿、东段Ⅰ号铁铜矿、曼岗河北岸铁矿和哈母白祖铁矿5个矿带12个矿组71个矿体（图5－3）。西矿段可划分为Ⅰ号铁铜矿、鲁格铁矿、二道河铁矿。现将东矿段的矿体特征介绍如下。
1.浅部矿体
浅部矿体分布于F2断层以北，曼岗河以南地段。西自A27线，东至A40线，东西长1.4 km，南北宽0.5 km，面积0.7 km2。按其产出层位由下而上共划分为6个矿组（群），即Ⅱ3矿组、Ⅱ4矿组、Ⅱ5矿组、Ⅲ2矿组、Ⅳ2矿组、Ⅴ矿带（含F2断层以南V1、V2矿），大小共有30个矿体。
2.深部铁矿
深部铁矿分布于曼岗河南岸A25―A45线F1与F2两断层之间，东西长2660 m，南北宽400～750 m，面积1.3 km2。由上而下共有Ⅳ1、Ⅲ1、Ⅱ1、Ⅱ2四个矿组（群），大小27个矿体，其中以Ⅱ1矿组的Ⅱ1－4、Ⅱ1－3矿体规模最大、质量最好，为一大型富铁矿体，其余为中小规模的矿体。
3.Ⅰ矿带矿体
矿带分布西起F3断层，东至A49线，东西延长达4.5 km，南北宽1.5 km，面积6.75 km2。为一走向近EW、向南倾斜的单斜构造，倾角20°～30°左右。矿体埋深0～978 m，埋藏标高－146～903m。矿带位于曼岗河组第三岩段石榴黑云角闪片岩夹变钠质凝灰岩段的中上部。为一铁铜含矿带，铁铜矿体共生。按铜工业指标从上而下可圈出Ⅰ3、Ⅰ2、Ⅰ1三层平行的含铁铜矿体；铜不够工业品位要求时，再按铁工业指标从上而下又可圈出位于上述铜矿体上下相间的Ⅰc、Ⅰb、Ⅰa、Ⅰo4层含铜铁矿体。各矿体规模：Ⅰ3为铜金属量大于50万吨的大型铜矿体，Ⅰ2为铜金属量近于50万吨的中型铜矿体，Ⅰ1为铜金属量近于5万吨的小型铜矿体。Ⅰc、Ⅰb为铁矿石量2000～3000万吨的中型铁矿体，Ⅰa、Ⅰo为铁矿石量500～1000万吨的小型铁矿体。
图5－4 大红山矿区剖面图
4.曼岗河北岸矿体
矿体分布于A30～A36线。出露地表有4个矿体，即Ⅱ5－3、Ⅱ5－4、Ⅲ2－3、Ⅲ2－4。
5.哈母白祖矿体
矿体分布于A39线以东地段，地表零星出露小矿体较多，但规模很小，形态复杂，多呈透镜状、扁豆状，多数不具工业价值。
（三）矿石特征
1.矿石矿物成分及结构
（1）铁矿矿石
金属矿物主要由磁铁矿、次为赤铁矿组成，尚有少量假象赤铁矿（磁赤铁矿）、钛铁矿、黄铁矿、黄铜矿，偶见斑铜矿。脉石矿物主要由钠长石、石英组成，次为白云母（绢云母）、碳酸盐（以白云石为主，次为方解石，少量铁白云石或菱铁矿）和含铁硅酸盐矿物（以绿泥石为主）。磷灰石、电气石虽含量甚少，但分布广泛，偶见金红石、锆石、绿帘石、角闪石等。
矿石结构以粒状结构为主，板状、叶片状结构为次。部分为斑状结构，常见交代状结构，局部具粒状变晶结构。粒状结构为磁铁矿、他形粒状结构为赤铁矿的结构特征；板状、叶片状结构属赤铁矿所具有；斑状结构的混合型矿石中磁铁矿呈斑晶；交代状结构系赤铁矿交代磁铁矿而成，常见赤铁矿沿磁铁矿颗粒边缘、解理或裂隙充填交代，呈针状、格状、网格状或网脉状，乃至磁铁矿被交代呈孤岛状残留或全部被交代而成假象赤铁矿（磁赤铁矿）；粒状变晶结构仅见于条纹条带状磁铁矿石中。
矿石构造有浸染状、条纹条带状、花斑状、角砾状、斑点状、斑块状、块状和致密块状等。
（2）铁铜矿矿石
Ⅰ、Ⅲ矿带的含铁铜矿体及含铜铁矿体的矿物组成、结构构造特征极为相似。金属矿物主要由黄铜矿、磁铁矿组成，次为斑铜矿、菱铁矿，少量钛铁矿、赤铁矿、黄铁矿、辉钴矿、辉钼矿，偶见铜蓝、白铁矿、磁黄铁矿、辉铜矿、方铅矿等。脉石矿物则主要由石英、钠长石、碳酸盐（以白云石为主）、黑云母及绿泥石组成。次为铁铝榴石、角闪石（普通角闪石、阳起石、透闪石）、白云母，少量绿帘石、磷灰石、电气石、金红石、炭质碎屑等。
矿石结构构造简单。主要为粒状结构或粒状变晶结构，各种矿石中主要金属矿物黄铜矿、磁铁矿及次要金属矿物菱铁矿均为粒状或粒状变晶；常见固溶分离结构和交代结构，前者系斑铜矿在黄铜矿中呈乳滴状、不规则状固溶分解体或辉钴矿在黄铁矿中呈乳滴状、透镜状、叶片状、格状及不规则状固溶分解体；后者则为黄铜矿交代磁铁矿、铁铝榴石、钠长石、黑云母等矿物。
矿石构造为浸染状、条纹条带状。前者为黄铜矿、磁铁矿呈浸染状分布；后者由磁铁矿、菱铁矿聚集成不规则的条纹条带而与脉石矿物钠长石、石英、白云石或黑云母、绿泥石等相间组成。
2.化学成分及变化
（1）铁矿
富铁矿石：TFe平均47.69％～59.17％，其中Ⅲ2－3富铁矿石单工程TFe41.25％～54.13％，平均47.69％；Ⅱ5－3富铁矿石单工程TFe41.95％～64.35％，平均54.14％；Ⅱ1矿体富铁矿石单孔单层TFe45.00％～67.18％，平均50.77％；Ⅳ1－2富铁矿石TFe平均48.40％。
贫铁矿石：TFe平均25.44％～42.15％。其中浅部各矿体TFe一般26.00％～36.00％；深部各矿体TFe32.62％～41.72％；Ⅱ1矿体TFe平均34.65％，Ⅳ1－2矿体TFe38.90％。
低品位铁矿石：TFe平均20.35％～25.57％，其中浅部铁矿TFe20.35％～24.80％；深部铁矿TFe21.80％～28.75％；Ⅱ1矿体中低品位矿石TFe平均24.54％。
深部Ⅱ矿带各矿体TFe较浅部高。其中Ⅱ1矿体TFe总平均40.04％。铁矿石中含Cu甚微，一般在0.01％～0.07％。主要铁矿体Ⅱ1、Ⅱ5－3含Cu0.01％～0.03％，平均0.02％；Ⅱ5－4矿体因顶板为Ⅲ2铁铜矿，矿体顶部局部有铜矿化，因此Cu含量略高，平均为0.07％。
次要小矿体除Ⅱ2－1矿体个别工程点含Cu达0.26％外，其余铁矿体含Cu均未超过千分之一。
（2）含铁铜矿
单工程平均含Cu0.30％～1.92％，总平均0.50％～1.20％。矿石中含SFe总平均9.30％～22.99％。其中富铜矿石单工程含Cu1.01％～2.10％，平均1.17％～1.20％，单工程含SFe17.39％～36.05％，平均19.91％～25.82％。
（3）含铜铁矿
Ⅰ号矿带含铜铁矿石单工程SFe18.29％～35.85％，总平均24.21％ ～28.05％。矿石中含Cu0.15％～0.17％。
浅部Ⅲ2－3矿体也为含铜的铁矿石，富铁矿石含Cu0.24％，贫铁矿石含Cu0.27％。Ⅳ2、Ⅲ2－4次要铁矿体含Cu0.23％～0.37％。
（四）围岩蚀变
矿体围岩主要蚀变作用及分期：岩浆晚期自变质阶段主要是钠化（早期），时间早于区域变质；火山气液期有硅化（早期）、绢云母化、电气石化；区域变质期主要是出现新生矿物白云母、黑云母、角闪石及铁矿物的重结晶；晚期蚀变主要有钠长石化（晚期）、碳酸盐化、绿泥石化、黑云母化等。石榴子石、透闪石、阳起石、方柱石等可能是火山气液期的类矽卡岩化产物，而不是浅变质的产物。
三、矿床成因及成矿模式
大红山铁（铜）矿床是海相火山岩型矿床。其成矿经历了海相火山沉积和火山热液交代改造两个阶段。
1.火山沉积成矿（图5－5A）
新太古代末期，红山运动使哀牢山群褶皱升起形成古陆核。进入古元古代，本区复又裂陷下沉，海底火山喷发侵入活动十分强烈，生成了一套巨厚的细碧角斑岩、绿色片岩、混杂大理岩及砂板岩的火山－沉积建造，即大红山群。
老厂河组沉积初期，本区处在滨海到浅海状态，堆积长英质为主的陆源碎屑；随后地壳逐渐下降，生成了砂泥质堆积及富砂质的碳酸盐岩建造，并夹有薄层炭泥质沉积。
进入曼岗河组生成阶段，沿本区EW向的F1古老断层开始了中心式火山喷发－沉积的序幕。初期（Pt1dm1）：以碱基性喷发为主，底部产生了薄的含铜贫铁矿体（Ⅶ号矿），顶部出现了短暂的喷发间断，生成了富含火山碎屑的碳酸盐岩沉积；中期（Pt1dm2）：海底火山转为以碱中性喷发为主，并在其中形成了两个薄贫铁矿体（Ⅵ1及Ⅵ2号矿）。接着喷发间断，海水加深，形成了少量富含钠质的碳酸盐岩；后期（Pt1dm3）本区又以基偏碱性凝灰质喷发为主，并夹少量碳酸盐薄层。此时由于海水中铁铜硫等成矿物质丰富，并且处于弱氧化→还原的条件下，海水的pH值适宜，因而沉积了巨大的含铜铁矿床（Ⅰ号矿带）；末期（Pt1dm4）：因火山喷发停息，形成了含火山碎屑的碳酸盐岩层。
进入红山组（Pt1dh）的发展阶段，火山活动再度加剧，开始了本区第二、第三火山喷发－沉积旋回。第二火山旋回早期（Pt1dh1）：开始表现为爆发式的喷发和碱基性的岩浆溢出，对下伏曼岗河组产生了强烈的刻蚀，形成了明显的火山不整合，堆积了数米至数十米的火山角砾、火山集块及块状、杏仁状与球状深灰色变钠质熔岩，与之同时生成了一些透镜状贫铁矿（如Ⅱ3矿体）；随后，喷发短暂中断，在矿区中部生成了不纯碳酸盐岩夹层（即中大理岩）。接着海底火山处于宁静溢出阶段，在其中上部堆积了大量富含铁质的碱中性钠质熔岩（即角斑岩），并呈现着3个喷溢韵律，在每个韵律的顶部，同时形成了一些似层状及透镜状具有杏仁构造的富铁质熔浆及矿浆成因的铁矿床（Ⅱ5－1、Ⅱ5－2、Ⅱ5－3铁矿体）；最后，又为碱中性凝灰质喷发，并在其顶部形成了Ⅱ5－4铁矿；晚期（Pt1dh2）：.火山作用减弱，且喷发物的性质也发生了从碱中性到碱基性的转变，正常的沉积作用也相应加强，因而生成了以基性凝灰质为主体的夹有石英岩条带绿色片岩及不纯薄层白云石大理岩，且在其中沉积了多层含铜铁矿体（Ⅲ号矿带）。红山组的形成后期（Pt1dh3）：进入本区第三火山旋回，此时基性岩浆溢出占了压倒优势，生成了大量的块状、杏仁状角闪变钠质熔岩和Ⅳ号铁矿带。
2.火山气液交代成矿（图5－5B）
在火山活动的后期，富铁火山气液，从火山管道上升，沿火山筒周围，对已成的铁矿带及含铁变钠质火山岩，由近而远大致沿层进行充填、交代、加富，形成了富铁矿，同时产生强烈的硅化、钠化及绢云母化，碳酸盐岩发生类矽卡岩化形成石榴子石、透闪石和阳起石等蚀变。
图5－5 大红山式铁（铜）矿床成矿模式