云南镇康芦子园铅锌铁多金属矿床矿石矿物特征及成因分析

2014-12-12邓明国

地质找矿论丛 2014年3期

刘伟，邓明国

（1.昆明理工大学国土资源工程学院，昆明 650093；2.成都水文地质工程中心，成都 610081）

0 引言

镇康芦子园铅锌铁多金属矿的勘查研究始于20世纪70年代，经过近年来的勘查，矿床储量已达大型规模［1］。以往对芦子园矿床的研究主要集中在矿床成因、控矿因素及地球化学研究等方面，研究均涉及到矿床成因［2－9］，但认识并不一致；而对矿石矿物特征和成矿阶段的研究不深入，也会制约对矿床的全面认识。本文通过对主矿体矿石的光、薄片详细分析，结合矿床地质特征，研究矿物的组合特征及矿床的成矿阶段，对矿床成因研究提供有益的信息。

1 成矿地质背景

1.1 区域地质背景

芦子园铅锌铁多金属矿床位于云南镇康县凤尾镇南东部，地处澜沧江板块结合带和怒江断裂带之间，大地构造位置为三江造山带南段的保山—镇康地块南段。区域地层寒武系—三叠系发育较齐全，主要由碎屑岩、碳酸盐岩组成；区域构造主要为保山—镇康复式背斜及NE向、NW向2组断裂组成［1］；在加里东期、印支期、燕山晚期和喜马拉雅期，保山—镇康地块均出现过花岗质岩浆活动［8］。

1.2 矿区地质概况

矿区出露地层为寒武系和奥陶系，从老到新依次为上寒武统核桃坪组（∈3h）、沙河厂组（∈3s）、保山组（∈3b），中奥陶统蒲缥组（O2p）及上奥陶统火烧桥组（O3h）。沙河厂组二段、三段为矿区的主要赋矿地层：二段为大理岩、板岩夹石英片岩和大理岩化灰岩，三段为灰白色薄－中层状大理岩、板岩和绿泥石英片岩。

矿区褶皱主要为保山—镇康复式背斜。背斜轴走向NE，长超过40km，轴面NW向陡倾，两翼地层倾角45°～63°，核部位于芦子园南东侧，出露地层主要为上寒武统沙河厂组、保山组。矿区断裂构造发育，主要有 NE 向（F1，F2，F3，F4，F5）及 NW 向（F6，F7，F8，F9，F12，F13）2组。其中，NE 向断裂为张扭性断裂，受其影响，在旁侧产生了一系列纵张裂隙及层间破碎带，共同组成了矿区的主要容矿构造；NW向为张扭转压性断裂，为成矿期后的破矿构造。

矿区岩浆岩不发育，仅见辉绿岩脉出露，但从区域重力、航磁特征及地表零星夕卡岩露头推断，区内有隐伏花岗岩岩体存在［10］。

2 矿床地质特征

芦子园铅锌铁多金属矿床位于保山—镇康复式背斜的核部，现已发现4个矿带（图1），其中Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号为铅锌矿带，Ⅴ号为铁矿带［1］。Ⅱ号矿带是矿区内最主要的矿带，目前圈定铅锌铁多金属矿体共7条，其中Ⅱ－V1号、Ⅱ－V3号、Ⅱ－V5号为主矿体，样品均采自Ⅱ－V3号矿体。Ⅱ－V3号矿体产于沙河厂组二段大理岩与板岩、片岩的层间破碎带内。含矿岩石以大理岩、片岩、夕卡岩为主，其次为板岩和辉绿岩等，矿体顶、底板以大理岩、夕卡岩为主，矿体与围岩间为渐变关系。矿体总体走向NE，倾向NW。现控制矿体沿走向长约3 350m，最大斜深370m。矿体沿倾向的分带明显，上部为铅锌矿，矿体平均厚7.98m，向深部有变厚趋势，矿石平均品位w（Pb）＝0.55%，w（Zn）＝2.95%；下部为磁铁矿，矿体平均厚14.97m，平均品位 w（TFe）＝27.65%。

图1 芦子园铅锌铁多金属矿床地质简图［1］Fig.1 Geological sketch of Luziyuan Pb－Zn－Fe polymetallic ore deposit

矿体呈脉状、似层状、透镜状，大致平行产出，产状与地层产状基本一致［4］，随着地层产状的变化而变化（图2）。矿石矿物种类较多，金属矿物主要有方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿、褐铁矿等，偶见菱锌矿、异极矿、白铅矿、铜蓝、孔雀石等；非金属矿物有透辉石、阳起石、蔷薇辉石、石榴石、石英、方解石、白云石、绿泥石等。矿石结构以半自形、他形、自形粒状结构为主，少量包含结构、放射状结构、胶状结构、粒状变晶结构及纤维状变晶结构发育；矿石构造多为脉状、浸染状、块状、条带状构造；因多阶段热液活动影响，网脉状构造较为发育。矿体两侧围岩遭受了不同程度的蚀变，蚀变类型主要有夕卡岩化、绿泥石化、硅化、大理岩化、黄铁矿化、碳酸盐化、钾化等，其中夕卡岩化、硅化同铅锌矿化关系密切。

3 主要金属硫化物特征

矿石中的金属矿物有10余种，主要的金属硫化物有闪锌矿、方铅矿、黄铜矿和黄铁矿。

3.1 闪锌矿

闪锌矿是矿床的主要金属矿物，多呈褐色、棕褐色、黄褐色、灰色，少量黄色、褐黑色、黄灰色、灰黑色。粒径变化大，一般0.005～5.00mm；结构多为半自形－他形粒状；构造以细脉状、浸染状为主，以及似层状构造（图2）。

图2 似层状闪锌矿随地层产状而变化Fig.2 Layeroid sphalerite who＇s occurrence changes with that of the stratum

闪锌矿与方铅矿、黄铁矿、黄铜矿等矿物的共生关系表明，闪锌矿形成分为2个阶段：早阶段闪锌矿与黄铜矿共生，在灰色闪锌矿中常见黄铜矿呈固溶体分离的乳滴状结构（图3a），大量的固溶体出溶表明早期形成的闪锌矿温度较高［11］；晚阶段闪锌矿表面干净，受交代作用不明显，与方铅矿密切共生，可见闪锌矿穿插交代黄铁矿、毒砂、石英及方解石等矿物（图3b），表明闪锌矿形成晚于上述矿物。

3.2 方铅矿

方铅矿是主要矿石矿物之一，主要呈灰色，金属光泽，粒径一般为0.005～1.20mm，变化范围大。多为他形粒状结构，晶体中常见黑色三角孔（图3c）。主要呈浸染状和细脉状，方铅矿穿插交代黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、石英、方解石等，表明方铅矿形成晚于这些矿物。

3.3 黄铜矿

黄铜矿为主要的铜的硫化矿物，含量较少，在矿体中分布不均匀，颜色为铜黄色，金属光泽。有2种产出方式：①呈乳滴状分布于闪锌矿内（图3a），与闪锌矿关系密切，为二者固溶分离的产物；黄铜矿在闪锌矿中分布不均匀，粒径较小（0.005～0.15mm），呈他形粒状；②呈浸染状和星点状，粒径变化范围大（0.005～3.00mm），呈他形－半自形粒状结构。据此表明，黄铜矿的形成分为早、晚2个阶段。早阶段黄铜矿形成温度较高，与闪锌矿呈固溶体产出，出溶强烈；晚阶段黄铜矿形成温度较低，沿闪锌矿脉壁交代分布，形成时间晚于闪锌矿。

3.4 黄铁矿

黄铁矿为常见金属矿物，颜色以浅黄色为主，多呈浸染状、细脉状产出，粒径一般为0.01～4.00mm。黄铁矿为形成较早的矿物，常被闪锌矿、方铅矿、黄铜矿穿插交代，形成溶蚀－残余结构（图3d）。按形态特征可分为：①条纹状细粒黄铁矿，颗粒细小，粒径＜0.01mm，呈条纹状分布，常被闪锌矿、黄铜矿穿插交代；②不规则粗粒黄铁矿，颗粒粗大，粒径0.50～4.00mm，形态不规则，与条纹状细粒黄铁矿呈过渡关系，内部往往含有条纹状细粒黄铁矿残余体，推断该种黄铁矿为条纹状细粒黄铁矿的重结晶产物，由于裂隙发育，常被闪锌矿、黄铜矿穿插交代。

4 成矿阶段划分

根据芦子园矿区矿物共生组合及相互穿插关系，划分出矿物的生成顺序（图4），并确定矿床经历了岩浆热液成矿期和表生成矿期，其中岩浆热液期可划分为夕卡岩阶段和石英－硫化物阶段。

图3 芦子园铅锌铁多金属矿床矿物显微照片Fig.3 Mineral microphotographs of Luziyuan Pb－Zn－Fe polymetallic ore deposit

图4 芦子园铅锌铁多金属矿床矿物生成顺序Fig.4 Mineral paragenesis of Luziyuan Pb－Zn－Fe polymetallic ore deposit

4.1 岩浆热液期

岩浆热液期是芦子园矿区铅锌铁多金属矿的主成矿期，分为2个成矿阶段：夕卡岩阶段和石英－硫化物阶段。

4.3.1 夕卡岩阶段

夕卡岩阶段主要形成磁铁矿、透辉石、阳起石、蔷薇辉石、石榴石等矿物。磁铁矿呈浅灰褐色他形－半自形粒状，沿早期矿物的裂隙充填形成网脉状构造（图5）；透辉石呈淡绿色短柱状、放射状集合体产出；阳起石多呈淡绿色纤维状、放射状构造；蔷薇辉石呈淡红色柱状、粒状分布；石榴石为淡褐色、褐红色，呈等轴粒状分布，普遍见环带结构。透辉石、阳起石等夕卡岩矿物多由热液交代方解石而形成。

图5 磁铁矿沿裂隙分布形成网脉状构造Fig.5 Magnetite stockwork along cracks

图6 皮壳状菱锌矿Fig.6 Crusty szaskaite

4.1.2 石英－硫化物阶段

石英－硫化物阶段形成的主要矿物有闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、黄铁矿、毒砂、磁铁矿、方解石、石英、绿泥石。黄铁矿与毒砂形成时间较早，被稍晚形成的闪锌矿、黄铜矿、方铅矿等矿物交代穿插，方铅矿形成时间晚于闪锌矿。黑色磁铁矿呈自形－半自形粒状，充填于闪锌矿孔隙、裂隙中。方解石呈他形充填胶结透辉石而具嵌晶结构，部分方解石沿石榴石粒间孔隙产出，还有部分次生方解石颗粒达0.5～1.0mm呈脉状分布于裂隙中。石英为热液交代早期白云石形成，主要呈他形细－中晶粒状结构产出，还可见石英充填胶结透辉石而具嵌晶结构。绿泥石呈淡绿色交代早期碎粒状白云石、方解石，作为基质部分的绿泥石具显微鳞片变晶结构。

4.2 表生期

该期主要表现为浅地表矿石受氧化淋滤作用生成次生氧化矿物，矿物组合主要为褐铁矿、菱锌矿、异极矿、白铅矿、铜蓝、孔雀石等，其中可见大量皮壳状菱锌矿（图6）。

5 矿床成因讨论

5.1 成矿过程

进入中生代，区域强烈的构造活动造成本区地层的形变与错位，形成了保山—镇康复式背斜、NE向为主体的断裂组合，以及断裂旁侧大量的裂隙带。强烈的构造应力作用，使白云石、方解石、石英等矿物被压碎、变形。如方解石被压碎呈碎粒状、糜棱状、碎块状，碎粒状方解石碎斑散布于碎粒状方解石基质中（图7a），碎斑状方解石解理纹发生柔性弯曲（图7b）。岩石、矿物的破碎、变形构成了区内地层中不同尺度的裂隙带，从而为含矿热液的迁移、成矿提供了良好的空间。

图7 芦子园铅锌铁多金属矿床方解石显微照片Fig.7 Calcite microphotographs of Luziyuan Pb－Zn－Fe polymetallic ore deposit

在燕山期岩浆－热液活动的影响下［8］，地层中的Pb，Zn，Cu，Fe等成矿元素在温度（420～160°C）和压力的驱使下［3］活化并进入岩浆热流体，沿构造破碎带及裂隙进行运移、充填－交代；随着温度的逐渐降低，矿石矿物如闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、黄铁矿等逐步晶出，并形成矿石中显著的矿化叠加及穿插交代现象，并最终形成混合矿石。成矿以后，经剥蚀暴露地表，在长期的氧化淋滤作用下，浅地表形成矿床的氧化带。

5.2 关于成因的讨论

（1）矿床成因。芦子园铅锌铁多金属矿床的矿石矿物特征、矿物形成顺序清楚地表明，矿石矿物先出现高温阶段的夕卡岩－磁铁矿矿物组合，然后出现中温阶段的石英－硫化物矿物组合（图4），这与典型的接触交代型矿床的矿物组合是一致的。虽然金属矿物间有相互穿插的现象，但这正是同期晶出的矿物学证据；据观察，矿石中尚未见到明显的两期硫化物叠加成矿的证据。因此，矿床属于与中生代岩浆作用有关的热液交代－充填型铅锌铁多金属矿床。

（2）沉积－变质期是成矿的奠基期。芦子园矿床的赋矿地层为上寒武统，地层中Pb，Zn等成矿元素的质量分数普遍高于背景值2.5～3.5倍［4］，说明地层中的成矿元素丰度较高。其次，矿体呈似层状，大致平行产出，且产状与地层产状基本一致［4］，并随地层产状的变化而变化（图2），这些现象都显示出金属矿化对层位（或岩性）的选择性。晚寒武世区域为正常的浅海陆棚相沉积，因靠近冈瓦纳古陆边缘，物源丰富，沉积较快，有利于铅锌等初始矿源层的形成［3］。沉积－变质期为后期的成矿提供了成矿物质基础、提供了特定的岩性层，提供了成矿的有利空间，这些都是对成矿的贡献。因此，应当把沉积－变质期视为成矿的奠基期。

（3）叠加成矿作用是近年来人们关注的一个热点问题。叠加成矿是指不同地质时期的成矿作用在空间上相互叠加，其成矿作用经历了多个阶段［12－15］。芦子园矿床的地质特征、矿石矿物研究及前人研究资料表明，该矿床没有确凿的证据表明矿床属于叠加改造作用形成，尽管深部的控矿岩体还未查清，但从各种现象证明，芦子园铅锌铁多金属矿床是与燕山期隐伏岩体有关的岩浆热液矿床，而沉积－变质期不应视为成矿期，因为其时的所有贡献均不能称为成矿。这也提醒人们，在研究叠加成矿和复成因矿床时，既要把成矿作用的演化过程搞清楚，同时要注意把握“成矿”的准确概念。