云南澜沧老厂矿区含铜黄铁矿体的确认及其资源意义

2012-02-02鲁文举石增龙李宏坤肖静珊蒙福清

地质与勘探 2012年3期

李峰，鲁文举，石增龙，杨帆，李宏坤，肖静珊，蒙福清，纪雄

(1.昆明理工大学，云南昆明 650093;2.云南省有色地质楚雄勘查院，云南楚雄 675000; 3.云南澜沧铅矿，云南澜沧 665601)

老厂多金属矿区地处云南省澜沧县城北西30 km处，东经99°43'～99°44'，北纬22°43'～22° 46'，是有600余年断续开采的老矿山，银铅锌硫资源一直是其主要的勘查研究对象。2007年以来，在危机矿山接替资源勘查项目实施过程中，地质找矿取得重大突破(张会琼，2010):一是新发现产于南北向主干断裂带(F1、F3)中的大脉状铅锌银矿体群(Ⅳ号矿体群);二是在Ⅰ号矿群下部发现和确认含铜黄铁矿体群(Ⅴ号矿体群);三是在深部发现Ⅵ号厚大斑岩型钼(铜)矿体群(李峰等，2009a)。

关于矿区的含铜黄铁矿体群，前人未作深入研究。上世纪90年代初的地质勘探资料将其作为黄铁矿体或硫矿体，归入Ⅰ号银铅锌－黄铁矿体群①，之后的许多资料文献照搬此论(徐楚明等，1991;欧阳成甫，1993;陈百友等，2000;薛步高，2003)②。1989～1992年，ZK15006等孔揭露厚大铜矿体和花岗斑岩脉、矽卡岩后，有学者又将其划归与燕山期斑岩有关的矽卡岩型矿体③。后因多种原因，对中深部铜矿体及其与火山－沉积岩系中的银铅锌矿体的关系一直未作进一步研究，以致近20年，铜矿找矿无真正突破。2008年7月，作者等在接替资源勘查项目的综合研究中，在ZK14824孔632.4～656.2 m处发现典型的含铜黄铁矿体。之后，通过对原地质勘探资料进行全面系统复查和统计，最终确认原勘探报告圈定的黄铁矿体多为含铜黄铁矿体，矿体的分布总体较稳定，曾有69个钻孔和3个平坑揭露到该类矿体，72个见矿工程的平均矿样长9.46m，平均品位Cu#0.63%、S 24.87%、Ag#36.17g/t。为便于后续勘查、综合评价和开采利用，我们将其编成Ⅴ号矿体群，并由此拉开矿区含铜黄铁矿体的成矿预测和勘查的序幕。2009年，通过对150～144线间的首选预测靶区勘查验证，圈定Ⅴ－1和Ⅴ－2矿体，新探获332+333类工业铜矿体的矿石资源量1408.6万吨，铜平均品位0.84%，铜金属量11.7万吨，达中型规模。本文侧重论述该类矿体的地质特征及其在资源接替中的意义。

1 矿区地质及成矿系统概况

1.1 矿区地质

澜沧老厂多金属矿区位于滇西昌宁－孟连晚古生代裂谷带南段的黑河断裂与昌宁－双江断裂交汇处附近，是“三江”成矿带中重要的多金属矿床。矿区主要发育上古生界，深部存在新生代隐伏花岗斑岩体(图1)。其中，下石炭统依柳组为厚540～870 m的以基性火山岩为主的火山－沉积岩系，分八个岩性层，包括和两大旋回的熔岩－集块岩－角砾岩－凝灰岩－沉凝灰岩－沉积岩。其上连续过渡到中－上石炭统和下二叠统浅海碳酸盐岩。矿区地质构造以南北向为主，F1、F3、F11等南北向主干断层经历拉张－挤压－右行走滑等演变过程，北西向F4断层长期以压剪性活动为主，是火山喷流沉积型矿体群的重要控矿构造。南北向老厂背斜形成较晚，为喜山期隐伏花岗斑岩的控岩控矿构造之一。晚古生代以来，矿区构造环境演化历经三次重大体制的转变:大陆裂谷期(D－P)→新特提斯开启与闭合期(T－K)→陆内碰撞造山期(Kz)。三大有利成矿构造环境更替、多种重要成矿地质作用的叠加与耦合特别明显，尤其是裂谷期和陆内造山期的成矿地质作用表现强烈，具备良好的区域成矿动力学条件。

1.2 矿区成矿系统

在过去的地质勘查和相关研究成果中，前人根据产出层位和成矿特征等的不同，将澜沧老厂的矿体分为三个矿体群(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号)，并一直沿用至2008年。关于矿床的成因，认识也有较大分歧，主要包括:早石炭世海底火山喷流沉积成因(杨开辉，1992;潘桂堂等，2003);燕山晚期－喜山期中酸性岩浆热液成因(徐楚明等，1991;欧阳成甫，1993;薛步高，2003);燕山期次火山热液成因(李虎杰等，1995);早石炭世火山热液充填交代+燕山期中酸性岩浆热液成因(陈百友等，2000)③;早石炭世火山喷流沉积+后期岩浆热液成因(王增润等，1992;李雷等，1996)和VHMS－SEDEX型之间的过渡类型矿床(龙汉生等，2007)等。其中，多数人认为Ⅰ、Ⅱ号矿体群属火山喷流沉积成因，Ⅲ号矿体群属热液充填成因。2009年，作者等通过对原有矿体群(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号)和新发现矿体群(Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ号)的详细研究，按成矿作用、成矿元素组合、产出层位和控矿构造等的不同，将矿区矿体分为六类矿体群(李峰等，2009a)，主要特征及成因类型见表1。

根据矿床具多成矿动力学环境、大时间间隔和多种类型的成矿作用同位叠加的特征，作者等(2009)总结了矿区“六类一体”的矿化系统结构和“三层叠三带”的矿化空间组合模式，提出“双成矿系统同位叠加”成矿模式(李峰等，2009a，2009b)，为深部找矿提供了重要理论依据。

2 含铜黄铁矿体地质特征

2.1 矿体产出特征

目前工程揭露的含铜黄铁矿体(Ⅴ号矿体群)分布范围较大，总体呈南北向分布，北起14线，南至144线，东西界于F1、F3及F4主断层之间或F1两侧，产于中上部，含矿围岩为凝灰岩、沉凝灰岩及白云质灰岩。矿体总体呈似层状、透镜状分布，但受后期构造作用影响，普遍与地层同步变形，并被南北向断层错断，在断裂带附近及次级褶皱核部有加厚现象。至2010年，已在矿区南部(150－144线)控制Ⅴ－1和Ⅴ－2两个工业矿体。

Ⅴ－1矿体产出层位与Ⅰ号矿体群相近，产状与含矿层总体一致，倾向南西，倾角较平缓(15°～30°)，分布标高1644～1145 m，向南埋深加大。南北向已控制长500 m，向西跨过F3－1断层，向东被F1切错，东西宽86～290 m。矿体的厚度变化大(1.94～79.14 m)，平均厚21.64 m，在150线附近形成厚大矿体。矿体中含 Cu 0.41% ～1.31%(平均0.68%)，含S11.22%～41.75%。

据新的勘查成果和原地质勘探资料中见铜矿体钻孔资料统计和综合分析，Ⅴ－1矿体总体沿F1、F3及F4断层夹持的区间分布，走向近南北，但矿体又明显跨过F1，并在F1、F3－1之间形成多个高品位区(图2)。Ⅴ－1铜矿体的这一空间分布特征，与喷流沉积型铅锌银矿体(Ⅰ、Ⅱ号矿体群)基本一致，显示二者控矿条件相似。

Ⅴ－2矿体位于Ⅴ－1矿体之下，产于C15+6中部，矿体的形态、产状基本与Ⅴ－1矿体一致，在老厂背斜核部倾角缓(0－15°)，背斜两翼倾角变陡(15－35°)，分布标高在1250～1000 m间。矿体沿倾向(向西)跨过F3－1断层(ZK15014孔揭露)，向东越过F1断层并明显被其切错(F1上盘的ZK14410孔揭露到厚大矿体)，东西控制宽度90～450m，南北走向上的控制长度约500 m。矿体的连续性较Ⅴ－1矿体差，品位变化较大，分枝现象较明显。单工程控制工业矿体厚12.84～39.05 m，平均24.24 m。矿体中含Cu 0.89%～1.64%(平均1.22%)，含S17.52%～47.7%。

图1 老厂矿区(150－144号线)纵剖面图Fig.1 Cross section along No.150－144 exploration line in the Laochang deposits1－第四系;2－中上石炭统灰岩、白云岩;3－下石炭统凝灰岩、沉凝灰岩及泥质岩;4－下石炭系玄武岩及其凝灰岩;5－下石炭统安山质熔岩－火山角砾岩质－凝灰岩－白云质灰岩及泥质岩;6－下石炭统安山玄武岩、凝灰角砾岩夹泥质岩;7－隐伏花岗斑岩;8－实测、推测断层;9－实测、推测地质界线;10－铅锌银矿体及编号;11－铜矿体及编号;12－黄铁矿体;13－工业钼矿体;14－低品位钼矿体;15－钻孔及编号1－Quaternary;2－middle－upper Carboniferous limestone and dolomite;3－Lower Carboniferous tuff，tuffite and pelite;4－Lower Carboniferous basalt and tuff;5－Lower Carboniferous andesitic lava－volcanic breccia－tuff－dolomitic limestone and pelite;6－Lower Carboniferous andesitic basalt－tuff breccia with pelite;7－concealed granite－porphyry;8－fault and serial number;9－geological boundary;10－Pb－Zz－Ag ore body and serial number;11－Cu ore body and serial number;12－S ore body;13－industrial Mo ore body;14－Mo mineralizing body;15－drill hole and number

表1 老厂多金属矿床的矿体群及其特征Table 1 Ore clusters in the Laochang polymetallic deposit

从空间分布上看(图1)，Ⅴ号矿体群与Ⅰ号矿体群之间存在明显的过渡关系:沿走向上，Ⅴ－1矿体为Ⅰ1+2块状铅锌银矿体的南延部分，过渡带在151线附近，至145线附近又逐渐变为黄铁矿体;在剖面上，Ⅰ1+2矿体在1875 m以上为富方铅矿－闪锌矿的硫化物矿体，形成“黑矿”，1875 m以下方铅矿、闪锌矿大幅减少，渐变为块状含铜黄铁矿体，形成“黄矿”;在宏观层位上，Ⅴ号矿体群总体位于Ⅰ号矿体群之下。“黑矿”与“黄矿”的这种产出特点，既显示火山喷流沉积矿床常见的“上黑下黄”的矿化分层结构，又显示出成矿元素平面分带的总体特征。

2.2 矿石组构

Ⅴ－1和Ⅴ－2矿体主要由块状硫化物矿石组成。按矿物组成不同，可分块状含铜黄铁矿矿石及含铜铅锌黄铁矿矿石两大类:前者基本由黄铁矿组成(含量一般＞70%);后者除含大量黄铁矿外(含量一般＜70%)，还明显可见闪锌矿和方铅矿等硫化物(含量一般＜6%)。两类矿石常呈过渡关系和不均匀分布，其中的黄铜矿、方黄铜矿呈微粒状与黄铁矿共生，肉眼不易判别。块状硫化物中常有黑色碳泥质和碳酸盐矿物。

矿石的结构类型较多，典型代表有:

(1)草莓状结构:表现为微粒草莓状黄铁矿呈群分布于凝灰岩、沉凝灰岩、碳质页岩及碳质灰岩中，分布相对较少，仅局部发育。

图2 矿区V－1矿体Cu品位分布图Fig.2 Map showing Cu grade distribution of the No.5－1 ore body in the Laochang deposit1－0.3～0.6%区域;2－0.6～0.9%区域;3－0.9～1.2%区域;4－＞1.2%区域;5－断层及其编号;6－勘探线及编号; 7－见铜矿体钻孔;8－未见铜矿体钻孔;9－铜品位等值线1－Cu=0.3～0.6%;2－Cu=0.6～0.9%;3－Cu=0.9～1.2%;4－Cu＞1.2%;5－fault and serial number;6－exploration line and serial number;7－drill hole through Cu ore body;8－drill hole through hosting rock;9－contour of Cu grade

(2)微细粒结构:由均匀分布的团粒状或它形粒状黄铁矿组成，粒径一般在0.01～0.1 mm之间，是含铜黄铁矿矿石中常见的结构之一。

(3)共结边结构:主要体现在细粒黄铜矿与黄铁矿之间的共结边关系。

(4)固溶体分离结构:常见的有黄铜矿呈乳滴状微粒分布在闪锌矿或黄铁矿中，形成固溶体分离。

(5)变晶或重晶结构:是本区硫化物，尤其是黄铁矿常见的结构。层状矿体中的黄铁矿经重结晶，形成半自形或自形中－粗晶黄铁矿。如立方体的粗晶黄铁矿，粒度一般达 0.5～6 mm，有的甚至＞10 mm。闪锌矿、方铅矿也常见自形变晶结构。含铜黄铁矿体中，可见重结晶黄铁矿与黄铜矿呈明显的包嵌和共结边关系。

矿石的构造主要有块状构造、层纹状构造、条带状构造和脉状构造等。

2.3 成因标志

地质及地球化学特征表明，Ⅴ号矿体群中存在两类的成因标志。

(1)火山喷流沉积的主要标志

①矿体群呈层状－透镜状产于C15+6中上部的凝灰岩－沉凝灰岩及白云质灰岩等岩性段，层位稳定，尤其在凝灰岩与碳酸盐岩的过渡带矿化较好。如ZK14703、ZK14704孔中，Ⅴ－1矿体顶板为白云质灰岩或灰黑色含碳－钙质条带沉凝灰岩，Ⅴ－2矿体也产于白云质灰岩与沉凝灰岩之间的过渡带，矿体内常见碳泥质条带或纹层。显示成矿作用发生于火山活动的间歇期，形成于还原环境。

②矿石中发育典型的块状构造，并保留有典型的由碳泥质－硅质－硫化物薄层构成的纹层构造。层状硫化物常具微细粒结构，并残留草莓状结构。

③层状矿体发育部位的凝灰岩中，常见薄层状硅质岩、碳泥质硅质岩等热水喷流沉积岩。

④年代学研究表明，矿体围岩－凝灰岩中的锆石SHRIMP U－Pb年龄为323 Ma，Ⅰ号矿体群中的层状细粒闪锌矿的Rb－Sr同位素年龄为315±20 Ma④。据前人对层状矿的铅同位素模式年龄统计，主体年龄值在355－295 Ma之间(薛步高，2003)①。均说明层状矿体与围岩形成时代基本一致。

⑤Ⅰ号矿体群中36件黄铁矿的δ34S(‰)=+ 0.2～+3.7，平均+1.66，总体具深源硫特征。5件黄铁矿的铅同位素比值中，206Pb/204Pb=18.275～18.671(平均18.58)，207Pb/204Pb=15.359～15.835 (平均15.58)，208Pb/204Pb=37.925～38.758(平均38.44)，略高于祝朝辉等(2009)提出的滇西下地壳岩石三组铅同位素比值的平均值(18.217，15.359，37.805)，具下地壳－幔源铅特点，并与10件C1火山岩的铅同位素比值(分别为 18.38、15.72和39.28)相近。硫、铅同位素组成均指示成矿作用与火山作用有关，体现出矿体与火山岩在物源上的亲缘性。

⑥Ⅴ号矿体群与Ⅰ号矿体群之间的“上黑下黄”矿化结构，也是火山喷流沉积矿床常见特征。

(2)岩浆热液改造的主要标志

①Ⅴ号矿体群的深部发现新生代隐伏花岗斑岩体，其中的锆石SHRIMP U－Pb年龄为44.6± 1.1 Ma(李峰等，2009c)。花岗斑岩体周围以矽卡岩化－硅化－黄铁矿化－青盤岩化等为主的围岩蚀变强烈而广泛(李峰等，2010)，斑岩体及其蚀变带内发育巨厚的细脉－浸染状钼(铜)矿体(即新发现的Ⅵ号矿体群)，辉钼矿的Re－Os同位素年龄为43.78±0.78 Ma(李峰等，2009c)。说明始新世中晚期，矿区存在与斑岩有关的大规模成矿作用。

②Ⅴ号矿体群中常出现典型的热液结晶组构:靠近隐伏岩体的地段，黄铁矿多被改造重结晶，矿体中常见5－10 mm的半自形－自形立方体黄铁矿;一些细粒块状矿石和纹层状矿石中，有后期黄铁矿－黄铜矿脉或硫化物－石英脉穿插;细粒块状矿体中，有后期叠加的粗晶方铅矿或闪锌矿团块或脉体;层状铅锌－含铜黄铁矿体中，可见雌黄－雄黄低温热液脉体穿插(1600中段148线岔口处特别发育)。

③在靠近隐伏花岗斑岩体地段(如148线附近)，Ⅴ号矿体群上、下围岩(凝灰岩和碳酸盐岩)中可见不同程度的矽卡岩化，有的形成石榴石－透辉石矽卡岩或矽卡岩化凝灰岩等，局部可见矽卡岩细脉穿切矿体。在远离隐伏花岗斑岩体的地段(如150线以及其以北等)，Ⅴ－1矿体上、下围岩的蚀变微弱，矿体依然稳定。说明Ⅴ号矿体群虽受后期热液蚀变影响，但矿体的厚度和分布并未受矽卡岩带的限制。

④Ⅴ号矿体群中还叠加有斑岩成矿期的主成矿元素。如ZK14824孔Ⅴ－2矿体(74－91号样)含Mo 0.004%～0.12%，平均0.02%;矿区南部150－145线之间的铜矿勘查钻孔都揭露到Ⅴ－1及Ⅴ－2矿体，其中，上部的Ⅴ－1矿体未见明显钼异常，而下部的Ⅴ－2矿体明显富钼，332+333类工业矿体+低品位矿体中，平均含Mo0.02%，估算钼金属量1068吨。从现有剖面上看，与斑岩有关的钼矿化带，可叠加到Ⅴ－2矿体中，到达Ⅴ－1矿体下部(图1)，但叠加区的形态有待工程进一步揭露。

⑤Ⅴ号矿体群的成矿元素组合复杂，既富含Cu、Pb、Zn、Ag等中低温组合元素，又有Mo、W、Bi、Sn等高温组合元素。如ZK14827的Ⅴ－2矿体中，不仅含Mo0.047%，还出现局部含Sn的现象;矿相研究发现，ZK14824的Ⅴ－1矿体中，沿黄铁矿裂隙有辉铋矿、辉碲铋矿和辉铅铋矿等微粒矿物充填(李峰等，2010)。高温与中低温组合元素共存的异常现象，反映矿区成矿具复杂性、多期性和同位叠加性(梅友松等，2000)。

综上所述，矿区的含铜黄铁矿体主体属早石炭世火山喷流沉积成因，但受始新世酸性岩浆热液成矿作用改造明显，并叠加了部分新的成矿物质，两期成矿特征显著，属典型的火山喷流沉积+岩浆热液改造叠加的多因复成矿体。

3 资源意义

澜沧老厂为国有大型多金属矿床，长期以来，银铅锌硫是矿山生产的传统资源。近10年来，矿区已探明资源快速消失，进入维持生产期，传统资源保障程度越来越低。截止2008年底，矿区保有铅金属量仅能维持2.5年的生产，资源严重危机，濒临闭坑的威胁。

含铜黄铁矿体群的查明，对缓解矿区资源危机，保障矿山可持续发展具有三方面意义:

(1)重新认识矿区资源类型和资源潜力

过去地质工作中，均以银铅锌硫资源为主要勘查研究对象，即便是危机矿山接替资源勘查项目立项和实施早期，设立的技术经济指标仍然是针对传统的银铅锌资源。Ⅴ号含铜黄铁矿体群的发现和确认，为在矿区寻找新的层控型铜资源提供了关键依据。如前所述，南部150－144线间的Ⅴ－1和Ⅴ－2两矿体已相当于新增一个中型铜矿床，如果加上北部150－14线间原地质勘探曾揭露到含铜黄铁矿体的地段、144线以南和F1断裂带以东等找矿潜力极好的地段，矿区中深部含铜黄铁矿体中的铜资源量有望突破20万吨。

结合矿区大脉状铅锌银矿体群(Ⅳ号矿体群)和深部斑岩型钼(铜)矿体群(Ⅵ号矿体群)的发现和阐明，对矿区资源类型和资源潜力的认识已发生深刻变化:老厂矿区实际上是银、铅、锌、钼、铜等多矿种、多成因类型资源集中的矿区，中深部及深部的新型资源的找矿潜力巨大。统筹兼顾，深浅并举，多目标穿透，近期与长远结合，综合勘查及评价成为目前矿区地质找矿的基本原则。

(2)确定了矿区的近期接替资源

资源是矿山生存的命脉，危机矿山深边部资源勘探的经济及社会效益特殊而重大(李强，2009;邵娜等，2010)。随矿区银铅锌传统资源快速消耗，寻找接替资源是维持矿山正常生产的当务之急。新发现的Ⅴ号含铜黄铁矿体，位于Ⅰ号银铅锌矿体群的下部或附近，其中Ⅴ－1矿体的控制程度相对较高，达普查－详查程度。通过充分利用现有的采掘系统，以探－采结合的方式加密勘探，提高储量级别，并对矿山现有选矿工艺系统适当改造，在解决选矿回收率较低和伴生元素综合利用程度较低等问题的基础上，短期内即可实现逐步开采。因此，矿区的含铜黄铁矿体是矿山良好的近期生产性接替资源，对缓解矿山资源危机意义重大。据评估利用资源量和找矿潜力，按铜矿采矿能力90万吨/年估算，可保障矿区未来10年以上的生产需求。

(3)为中长期接替资源—深部厚大斑岩钼(铜)矿床的勘查－开采赢得时间

矿区深部斑岩型钼(铜)矿体群(Ⅵ号矿体群)具大型－超大型远景，矿体厚大，潜在经济价值巨大。但该类矿体埋深大，目前的勘查程度低，已圈定工业矿体的品位略偏低(平均Mo0.064%)，矿床开采的技术经济条件未评价。而且矿区现有采－选系统不适应该类资源的开发，需一定周期重建新的大型采－选系统。因此，深部斑岩型钼(铜)矿体床必然是矿区中长期可持续发展的战略性接替资源。含铜黄铁矿体的发现及其资源的近期率先开发利用，为分步实施大型钼业基地勘探－开发计划，实现矿山逐步向钼、铜为主的生产基地转化过渡，最终完成中长期战略性资源的安全稳定接替，赢得宝贵时间。

4 结论

澜沧老厂含铜黄铁矿体的层控性明显，分布较稳定，主体属早石炭世火山喷流沉积成矿作用的产物，并受始新世岩浆热液成矿作用的改造和叠加，多因复成特征明显，是矿区重要的成矿类型和资源类型之一，找矿潜力较大。该类矿体的铜资源储量可达中型规模，易开采利用，可接替程度高，是良好的近期接替资源。加紧含铜黄铁矿体的开发利用工作，对缓解老矿山当前的资源危机和实现中长期战略性资源的安全稳定接替均有重要意义。

致谢:项目实施过程中，得到澜沧铅矿有限公司领导及工程技术人员的全力支持与帮助，谨此致谢!

［注释］

① 西南有色309队.1992.澜沧老厂银铅矿床第二期勘探报告［R］.20－75

② 云南澜沧铅矿，云南有色地质局，昆明理工大学，中国科学院地球化学研究所.2006.云南澜沧银铅锌多金属矿床立体定位预测与增储研究［R］.37－50

③ 徐天秀.1993.云南省澜沧县老丁铜银铅矿床.中国铜矿找矿新进展［A］.399－415

④ 据黄智龙，2009年11月云南省澜沧铅矿找矿成果现场交流研讨会资料［R］.

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