滇东铅锌多金属矿成矿过程探讨

2011-02-02吴建忠余红平

地质与勘探 2011年5期

吴建忠，余红平

(云南黄金矿业集团股份有限公司勘查院，云南昆明 650000)

滇东铅锌多金属成矿区是我国重要的铅锌多金属矿产地之一。区内不仅矿床(点)众多(已发现239处)，而且有多处大型、特大型矿床，具有代表性的矿床有会泽矿山厂大型铅锌(银锗)矿床、会泽麒麟厂大型铅锌(银锗)矿床、鲁甸乐红大型铅锌(银)矿床、鲁甸乐马厂大型银(铅锌)矿床、巧家茂租大型铅锌(银锗)矿床、永善金沙厂中型铅锌矿和建水苏租小型铅锌矿。滇东铅锌(银)矿具有矿(点)床数量众多、地域和时空分布广的特点;除已探明的铅锌资源储量外，潜在远景资源量十分巨大。

区内地质矿产研究工作历史久远，滇东地区铅锌矿成因前人观点综述起来主要有以下二种:层控型、峨嵋山玄武岩喷发成矿。前人在该地区做了大量工作，研究成果较强调某一阶段作用;如层控型强调矿胚胎阶段(矿源层)、早期成矿阶段作用，峨嵋山玄武岩喷发成矿强调矿床发育(玄武岩喷发)作用。本次研究在前人的基础上较系统、全面认识从矿床孕育到矿床死亡全过程;在实际矿床勘查工作中，可根据矿床所处的成矿阶段，确定勘查方案、预测矿床前景。

1 区域地质背景

滇东地区区域上位于扬子－华夏陆块区(V)，上扬子古陆(V－2)、扬子陆块南部被动边缘褶－冲带(V－2－7)，威宁－昭通褶－冲带(V－2－7－1)、曲靖－水城褶－冲带(V－2－7－2)(图1)。

区内地壳具双层结构，分别由中元古宙褶皱基底和后晋宁期盖层组成。前震旦纪主要为地槽演化阶段，形成昆阳群被动边缘型灰黑色板岩夹变质砂岩。从震旦纪开始为盖层演化阶段，其沉积环境比较稳定，主要为陆表浅海相，间有部分陆缘海陆交互相碳酸盐岩或陆相碎屑岩;震旦系至志留系，以系为单元各自组成一个次级海侵－海退旋回;其间，晚震旦－早寒武世，为含磷建造，形成多处大型磷块岩矿床及膏盐矿床。中二叠世末期－晚二叠世发生了大规模大陆拉斑玄武岩浆喷发，其喷发通道主要受小江断裂活动控制。晚二叠世中晚期为海陆交替相含煤碎屑岩。中生代为陆内盆地发展阶段，为海陆过渡相红色(或杂色)碎屑岩(下三叠统)－浅海碳酸盐岩(下－中三叠统)。第三纪含煤湖沼相沉积是重要的煤系地层。

图1 滇东地区断裂构造及铅锌矿床分布图Fig.1 Sketch map showing regional structures and lead－zinc deposits in eastern Yunnan1－隐伏断裂;2－深大断裂;3－一般断裂;4－研究区界线;5－构造分区代号;6－大型矿床;7－中型矿床;8－小型矿床1－buried fault;2－deep fault;3－general fault;4－study area boundary;5－tectonic zoning code;6－large–sized deposits; 7－medium－sized deposits;8－small－sized deposits

2 矿床地质

2.1 赋矿层位

滇东铅锌矿赋矿层位主要有震旦系灯影组，泥盆系曲靖组、一打得组，石炭系摆佐组，二叠系阳新组。灯影组区内分二个段:上段主要为硅质白云岩、细晶白云岩、含磷白云岩;该段是区内重要的铅锌矿赋矿层位，如金沙厂铅锌矿。曲靖组、一打得组为生物碎屑灰岩、灰岩、泥灰岩、白云岩夹碎屑岩;该层位是区内较重要的赋矿层位，如苏租铅锌矿。摆佐组为灰岩和白云岩;在会泽地区是重要的铅锌赋矿层位。阳新组为灰岩、生物碎屑灰岩、白云质灰岩;在罗平、富源地区是重要的铅锌矿赋矿层位。

区内从赋矿层位的地域上看，从小江断裂附近地区灯影组赋矿到向东的阳新组赋矿，总体由西向东赋矿层位变新。

2.2 控矿构造

滇东地区铅锌多金属矿区位于扬子陆块南部被动边缘褶－冲带。矿床在构造上主要受褶皱和断层的控制，主要分布于背斜的轴部、次级断层及断层两侧的裂隙中。

大断层交汇地段及区域性的背斜的倾伏端控制矿群或矿田的分布。金沙厂矿床位于巧家－莲峰大断裂派生的金沙厂逆断层与金盆短轴背斜倾伏端的交汇处，矿化在背斜轴部和倾伏端最强;茂租矿床位于巧家－莲峰大断裂派生的茂租断裂与甘树林复式向斜复合部位。会泽矿山厂、麒麟厂等矿群位于华坪－矿山厂隐伏断层与南北向的昭通－曲靖断层、北西向、北东向断层交汇地段。建水虾洞、荒田等矿床位于小江深大断裂与师宗－弥勒大断裂交汇地段。由此可见深大断裂的存在控制区内铅锌矿床形成和分布的重要因素之一;深大断裂长期继承性活动，早期控制矿源层沉积，后期为矿质运移、聚集成矿创造了条件。

2.3 矿体特征

铅锌矿体多呈脉状、似层状、透镜状、扁豆状、囊状产于碳酸盐岩中，产出形态有二种(见图2、图3):一种为切地层的透镜状、脉状，倾角一般大于60°，如乐红铅锌矿体位于高角度断层破碎带中;另一种为似层状矿体，顺层产出，一般倾角在10°～40°之间，如矿山厂、茂租等矿床，矿体形态一般简单，走向为数米至数百米不等;铅锌品位变化较大。

2.4 矿石及矿化特征

矿石组分及共生矿物组合简单，不同时代围岩中铅锌矿床的矿物组分有所不同;灯影组的矿床以闪锌矿为主，普遍含硅质，重晶石、黄铁矿较少;泥盆系－石炭系的矿体除闪锌矿外，普遍见黄铁矿，重晶石含量较少，矿石矿物主要有方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、菱铁矿、辉铜矿等;脉石矿物主要为方解石、白云石、重晶石、石英、玉髓、萤石等。矿石具粒状、胶粒状、晶粒状等结构和浸染状、块状、条带状、脉状、团块状、斑点状等构造。矿石中金属组分比较简单，主要为锌，其次为铅;共生组分为硫，伴生组分有锗、镉、镓、银等。

图2 金沙厂铅锌矿地质简图Fig.2 Simplified geological map of the Jinshachang Zn－Pb deposit1－第四系洪积层;2－寒武系下统;3－震旦系上统灯影组;4－断层及编号;5－不整合地层界线;6－地层界线;7－剖面线及编号1－Quaternary alluvial layer;2－Lower Cambrian;3－Upper Sinian Dengying Fm;4－fault and number;5－unconformable stratigraphic boundary;6－stratigraphic boundary;7－section line and number

滇东地区铅锌矿床不同时代的含矿围岩，其蚀变强弱和类型基本相似，主要有白云化、黄铁矿化、方解石化、硅化、粘土化、重晶化和绿泥石化。

3 矿床地球化学

3.1 同位素地球化学

3.1.1 硫同位素

矿石中硫化物同位素;金沙厂矿区硫化物的δ34S值为1.1‰～7‰，茂租矿区硫化物的δ34S值稍高(为6.5‰～14.1‰)，五星矿区闪锌矿δ34S值为11.8‰;硫同位素组成特征可以解释为硫酸盐还原产物(阙梅英等，1983)。矿山厂、麒麟厂铅锌矿32件硫同位素分析结果:δ34S:3.16‰～23.49‰、极差20.33‰，平均13.32‰;其中黄铁矿(11件)δ34S: 3.16‰～14.81‰(平均12.60‰)，闪锌矿(14件) δ34S:11.80‰～23.49‰(平均14.29‰)，方铅矿(7件)δ34S:10.87‰～15.94‰(平均12.57‰);硫源主要来自于海水硫酸盐及蒸发岩层，同时成矿流体中硫源也具有多源特点(韩润生等，2006)。

图3 金沙厂铅锌矿Ⅱc横剖面图Fig.3 NO.Ⅱc cross section of the Jinshachang Zn－Pb district1－寒武系下统筇竹寺组;2－寒武系下统梅树村组;3－震旦系上统灯影组;4－地层界线;5－矿体;6－钻孔及编号1－Lower Cambrian Qiongzhusi Fm;2－Lower Cambrian Meishucun Fm.;3－Upper Sinian Dengying Fm;4－stratigraphic boundary;5－ore; 6－drilling hole and number

3.1.2 铅同位素

据会泽铅锌(银、锗)矿床46件铅同位素样(韩润生等，2006):(1)铅同位素变化范围小，组成较均一(206Pb/204Pb为 18.251～18.496;207Pb/204Pb为15.663～15.855;208Pb/204Pb为38.487～39.00)。麒麟厂矿床中的方铅矿:206Pb/204Pb从18.434～18.496，极差0.062;207Pb/204Pb从15.672～15.750，极差0.078;208Pb/204Pb从38.749～39.001，极差0.252。闪锌矿和黄铁矿也有类似特点。(2)矿石铅同位素组成与峨眉山玄武岩的铅同位素组成基本一致，与围岩(白云岩)铅同位素组成差别明显，反映矿石铅与玄武岩铅具同源性。说明深部成矿流体在贯入和循环过程中，岩浆水参与了成矿作用。(3)用霍姆斯－豪特曼斯法(Holmes－Houtormans，简称H－H法)计算获得铅的模式年龄可分三组:①＞500Ma(1件);②290～398Ma(12件)，平均值308Ma;③178～324Ma(31件)，平均209Ma。(4)铅主要来自造山带铅，部分来自地层(岩石)的上地壳铅，明显反映成矿流体中铅源是多源的。刘文周等(2002)也认为康滇地轴东缘铅锌矿床铅既有来自地壳中不同地层，也有可能来自地壳构造活动强烈部位及地幔。本人2000年统计了滇东地区铅锌矿床(74个测试样)铅同位素(H－H)法计算的模式年龄。根据铅锌矿床产出层位时代分二组，第一组(Z):其统计测试样48个，其中能用于计算年龄值的26个;第二组(D－P):其统计测试样26个，其中能计算年龄值的23个;其时代分布二组很相似(见图4、5)。铅同位素年龄值绝大部分在150～550Ma (相当于T－)。第一组有二个样超过1000Ma，可能与老地层铅有关，第一组主峰值400Ma。第二组主峰值在200Ma;主峰值年龄较容矿围岩年龄偏轻，铅同位素年龄已经被证明代表成矿物质来源区的年龄，不代表成矿时代。综上所述，铅锌元素来自上下不同层位的地层中;通过一个漫长的成矿过程聚集在一起形成矿体。

图4 Z－矿床铅同位素模式年龄分布直方图(样品总数26个)Fig.4 Histogram of lead isotope model ages in the Z－deposits(total number of samples is 26)

图5 D－P矿床铅同位素模式年龄分布直方图(样品总数23个)Fig.5 Same as Fig.4 but for the D－P deposits(total of samples:23)

3.1.3 氢、氧同位素

区内不同矿区氢、氧同位素差别较大，据茂租、金沙厂矿区闪锌矿、萤石共4件样品的流体包裹体氢、氧同位素值(阙梅英等，1993):茂租 δD为－47.3‰～－54.9‰，δ18O为－5.43‰～－6.73‰;金沙厂δD为－62.5‰～94.3‰，δ18O为－6.39‰～8.21‰。麒麟厂、矿山厂矿区方解石、重晶石共12件样品的流体包裹体氢、氧同位素值(韩润生等，2006):δD为－43.5‰～－86‰，δ18O－2.05‰ ～10.08‰。本次测定金沙厂方解石、萤石共4件样品的流体包裹体氢、氧同位素值:δD为－52.4‰ ～－87.6‰，δ18O－8.1‰～5.93‰;将其投入在δD－δ18OH2O，详见图6、表1。

表1 滇东铅锌矿床包裹体中的氢、氧同位素组成Table 1 Composition of O＆H isotope of inclusions from Zn－Pb deposits in eastern Yunnan

据此推断主要成矿流体具多源特征，即来自其基底中的变质水、地层中的循环水及岩浆水。

3.2 流体包裹体地球化学

图6 滇东铅锌矿床矿物包裹体δD－δ18OH2O相关图Fig.6 δD－δ18OH2O correlation diagram of mineral inclusions of Zn－Pb deposits in eastern Yunnan1－闪锌矿;2－方解石;3－重晶石;4－萤石1－sphalerite;2－calcite;3－barite;4－fluorite;

茂租、金沙厂矿区矿物包裹体特征(阙梅英等，1983):(1)以流体包裹体为主，它们一般呈棱角状、不规则状，极少呈浑园状;气液比一般＜5%～8%，极个别达10%;不同矿床流体包裹体大小不同，茂租一般为5～10 μm，只有极少数＜20～22 μm，而金沙厂为＜10～20 μm，＜10 μm者很少。(2)除流体包裹体外，还有部分气体包裹体(包括CO2包裹体)，一般为无色、不规则状、浑圆状，气液比＞75%，粒度＜8～20 μm，主要见于萤石及闪锌矿中，重晶石中少见。(3)除流体包裹体和气体包裹体外，尚有部分有机质包裹体，有机质包裹体主要见于闪锌矿中，石英和萤石中少见，其它矿物中未见;一般呈不规则状，灰黑色至黑色，粒度一般＜10～20 μm，个别＜4 μm。会泽铅锌(银、锗)矿床矿物包裹体特征(韩润生等，2006):方解石中流体包裹体发育，数量多，沿结晶面密集成群展布;均属原生包裹体，但包裹体普遍较小，一般为1～10 μm。包裹体类型单一，主要为液相包裹体。

金沙厂、茂租矿物流体包裹体均一测温结果(阙梅英等，1983):闪锌矿均一温度90～140℃，而萤石、重晶石等共生矿物均一温度稍低，为70～120℃;金沙厂下部矿的硅化石英及共生矿物白云石均一温度稍高，一般在200℃左右。矿物流体包裹体盐度测试结果:萤石(3件样)的总盐度为9.06%～12.41%，平均10.84%;闪锌矿(4件)的总盐度为10.24%～23.99%，平均18.84%。利用Roeddert Bodnar(1980)的纯水、10%、25%NaCl溶液相同获得成矿流体的压力为500×105～540×105Pa。会泽铅锌(银、锗)矿床矿物流体包裹体均一测温结果(韩润生等，2006):方解石(9件样)均一温度164～221℃，总盐度5% ～10.8%，利用Roedder和Bodner(1980)的纯水、10%、25%NaCl溶液相图，获得成矿流体压力为410×105～661×105Pa。

综上所述，矿床主要在中温、中盐度条件下形成。

4 矿床成矿过程

本在前人研究的基础上，提出滇东地区铅锌矿的五个成矿阶段。

4.1 矿床胚胎(矿源层的存在)阶段

矿床的形成需聚集大量成矿金属元素，本文认为滇东地区矿床的成矿金属元素主要来自矿源层。

例建水苏租铅锌矿床矿体仅见于曲靖组三道箐段一、二、三亚段的地表，分别编为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿体(图7);围岩主要有两类:白云岩、泥质泥晶灰岩。

白云岩类:主要分布在D2qs－1和D2qs－3白云岩段中。这类岩石一般呈青灰色、灰黑色、灰色、含生物碎屑;随含铅锌量的增加或风化作用，颜色呈灰褐色，主要矿物为白云石，含少量泥质、褐铁矿菱锌矿、异极矿、白铅矿、白云石多呈半自形－自形粒状，粒径一般0.05～0.25 mm，个别重结晶可达0.65 mm;普遍颗粒内含有尘点状泥质物，粒状紧密镶嵌，含少量铁泥物质，致密块构造。白云岩的碳、氧同位素结果于表2中，δ13C－1.39‰～1.24‰、δ13O－7.81‰～－3.30‰;具沉积成岩早期海相碳酸盐同位素的特点。

表2 苏租铅锌矿床碳氧同位素测定结果Table 2 O＆C isotope analysis of the Suzu Zn－Pb deposit

泥质泥晶灰岩类:主要分布于D2qs－2的泥灰岩段中，这类岩石一般呈灰黑色，由于风化作用或随锌含量的增加，颜色呈灰黄色、黄褐色、紫红色。主要矿物为方解石55%±，次为泥质35%±、生物碎屑8%～35%，以及水锌矿、菱锌矿、异极矿，极少量褐铁矿、石英粉砂、白云母碎片等。方解石多为＜0.005 mm的泥晶，少许重结晶为0.03 mm±的细粉晶;＜0.005 mm的炭泥质质点常呈细分散状分布于泥晶方解石粒间;显泥晶结构，微层状构造。生物碎屑有珊瑚、腕足类、竹节石等;局部见有0.1 mm±次棱角状或次圆状的内砂屑与碳泥质等构成内砂屑灰岩。

从区内Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号铅锌矿带化学基本分析资料来看，大部分白云岩和泥质泥晶灰岩含微量锌(见图7、图8);6件探针样品测试结果(表3)证实白云石和碳泥质含锌。原始沉积地层中含一定量的成矿元素称矿源层，它是大规模成矿物源基础。

表3 苏租铅锌矿床电子探针测试结果Table 3 Electron probe analysis of the Suzu Zn－Pb deposit

图7 苏租铅锌矿地质简图Fig.7 Geological map of the Suzhu Zn－Pb district1－三道箐段第四亚段;2－三道箐段第三亚段;3－三道箐段第二亚段;4－三道箐段第一亚段;5－美党组;6－地层界线;7－断层及编号;8－矿体1－fourth sub－member of Sandaoqing Member;2－third sub－member of Sandaoqing Member;3－second sub－member of Sandaoqing Member;4－first sub－membe of Sandaoqing Member;5－Meidang Fm;6－stratigraphic boundary;7－faults and number;8－ore

4.2 早期成矿阶段

早期成矿主要是储矿空间、运矿通道的形成，早期成矿仅限矿质从矿源层小规模迁移、富集，Pb、Zn元素氯化物结合物以有机络合形式搬运，显微镜下可见到部分矿石中有许多有机质，并且在流体包裹体中也见到有机质。滇东地区小的细脉状或透镜状(浸染状矿石)矿体只经过早期成矿期，未发育成矿床。

图8 苏租铅锌矿48线锌品位等值线图Fig.8 Zinc grade－contours of cross section along line 48 in the Suzu Zn－Pb deposit1－地层界线;2－Zn品位＞6%;3－Zn品位3%～6%;4－品位等值线1－stratigraphic boundary;2－grade of Zn＞6%;3－grade of 3% ～6%Zn;4－grade contours

4.3 矿床发育阶段

二叠世滇东地区大规模峨嵋山玄武岩的喷发使铅锌矿床进入发育期，虽然峨嵋山玄武岩本身不含大量Pb、Zn元素;但它带来了巨大的成矿热源和动力源;这使Pb、Zn等金属元素大规模迁移成为可能。峨眉山玄武岩喷发使下伏地层水、喷发时岩浆水及变质水循环流动、搬运矿源层或早期成矿阶段形成的矿(化)体中的成矿元素在合适的环境聚集成矿床。金沙厂105－3矿体氢、氧同位素值显示成矿流体具多元特征。滇东地区已发现的大中型铅锌矿床大部分矿体形成于断层破碎带及周边节理和裂隙中;矿体中间为块状、脉状、条带状矿石品位高，两侧为细脉浸染状、浸染状矿石品位低(图8);预示富矿源流体在贯入过程中发生了物理分异。

峨嵋山玄武岩浆喷发对会泽铅锌(银锗)矿床的形成存在重要的双重作用(韩润生等，2006)，既可提供部分成矿物源和成矿流体，同时又提供热动力。在矿化范围很集中的条件下，能形成如此富厚大矿体，除物源不断供给外，必须具备较稳定的物理化学条件，尤其是温度梯度缓慢变化，这样才有足够的时间发生地球化学反应与矿质的沉淀、堆积、聚集成矿，玄武岩浆喷发过程利于该成矿作用。

4.4 晚期成矿阶段

晚期成矿阶段是矿床总体形成的后期改造成矿作用，其前提是区域总体仍处于封闭、沉降期。区域性地壳的伸展作用，产生地壳层的广泛张性断裂，使地壳乃至整个岩石圈范围内物质进行了调整和分配(阙梅英等，1993)。也就是当热卤水流体沿深大断裂从深部上升进入灯影组次级构造(层间活动带或顺层断层)渗滤时，沿途通过卤水的淋滤作用，从基底中获取部分金属，使其中的Pb、Zn物质活化转移。与此同时，表层受大气降水的作用，被溶的上覆岩层(或矿层)中的矿质(包括有机质和膏盐)下渗至深部时与深处上升的热卤水流体一起进入储矿构造空间便会发生硫化物的沉淀;导致已形成的矿体改造，局部形成叠加改造性矿体;金沙厂上部矿较明显叠加改造矿体，402矿体氢、氧同位素值显示成矿流体主要是地层中的循环水。铅同位素年龄统计(部分较容矿围岩年龄偏轻)也证实了这一点。

图9 金沙厂铅锌矿PD2060坑揭露的II号铅锌矿体(坑道顶面)Fig.9 No.II orebodies revealed by pit PD2060 in the Jinshachang lead－zinc deposit

4.5 矿床死亡阶段

随着区内整体地层上升(处于开放阶段)，矿床在物理和化学作用下被破坏(剥蚀、淋滤等);预示整个成矿作用结束;大量矿石被搬运、大量成矿元素被迁移进入下一轮成矿。这个阶段淋积、残积、坡积、冲积型铅锌矿进入发育期。

5 结论

滇东铅锌矿研究成果较多，但结论仅限于成矿过程某个阶段。本文认为成矿过程类似于生物生命周期，分四个阶段:矿床胚胎阶段、早期成矿阶段、矿床发育阶段、晚期成矿阶段、矿床死亡阶段。但老的生命结束，预示新的生命开始;老矿床死亡后大量成矿元素通过新一轮的迁移富集，预示新的矿床开始孕育，这就是大自然生命法则。

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