云南巧家东坪铅锌矿床原生晕特征与找矿潜力

明添学，唐 忠，李永平，罗建宏，李 蓉，薛 戈，陈 雷

1.云南省地质调查院，昆明 650051 2.国土资源部三江成矿作用及资源勘查利用重点实验室，昆明 650051

0 引言

滇东北地区为云南省重要有色金属产地，已发现矿产有铅、锌、铜、银、铟、镉等有色金属矿床和煤、磷等非金属矿床。东坪铅锌矿床位于该区北西向巧家—鲁甸铅锌成矿亚带，自发现以来，前人对其研究程度较低，一些学者集中研究与其相邻的茂租铅锌矿床地质[1-3]、地球化学特征[4-5]，来探讨矿床成因、成矿模式、找矿潜力、成矿问题等[6-12]；罗家贤[13]根据矿床地质特征、同位素特征、成因方面的研究，认为东坪铅锌矿主要受灯影组白云岩和断裂构造控制产出。由于从开采到现今，矿床保有储量急剧下降，急需进一步对矿区深部及外围开展找矿，增加矿床储量和远景，以确保矿山生产正常进行。实践表明，研究矿体周围的原生晕特征，是判断异常分布和剥蚀程度、推测隐伏矿体、进行找矿预测的有效办法。本文在该矿床地质特征研究的基础上，结合钻孔原生晕特征来探讨控矿因素、矿床成因，以期为该矿床形成过程的研究提供相关依据，并为矿区及外围进一步找矿工作开阔思路。

1 成矿地质背景

东坪铅锌矿床位于云南省巧家县城近北方向约45 km处，行政区划隶属巧家县东坪乡管辖，累计查明Pb+Zn资源量达中型以上规模。该矿区大地构造位置地处扬子地台西南缘，位于近SN向小江断裂、NW向康定—奕良—水城断裂及NE向弥勒—师宗—水城断裂所围成的“三角区”内(图1)。

区域内出露地层齐全，包括中元古界、震旦系、寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、侏罗系、白垩系、第四系等。其中，震旦系灯影组浅海相富镁碳酸盐岩沉积广泛分布于茂租—东坪一带，其岩性为含硅质条带的粉晶白云岩、硅质白云岩、碎裂白云岩，是该区铅锌矿含矿层位。区域上断裂和褶皱构造发育。断裂构造有NW向和NE向断裂，控制着茂租—东坪地区铅锌矿床(点)产出(图2)；褶皱构造以茂租—东坪地区灯影组为核部，为一大型复式背斜构造。区域内有茂租大型铅锌矿、东坪中型铅锌矿、白卡中型铅锌矿，共同组成北西向巧家—鲁甸铅锌成矿亚带。

区内的铅锌矿床分布严格受构造控制，矿体一般在背斜近断裂一侧，且多发育于断层的破碎带或其附近；赋矿围岩是以深色镁质碳酸盐岩为主夹含有机质的细碎屑岩，生物作用明显。矿区地表以氧化矿为主，深部出现硫化矿，品位浅部较低，向深部一般有变富和变厚的趋势。沉积作用对本区铅锌矿物质形成具有重要的作用，研究表明，滇东北地区寒武系与震旦系铅、锌的丰度值分别为(13～720)×10-6、(10～3 741)×10-6，高达维氏地壳铅锌值的45倍，是该区铅锌矿成矿物质的主要来源。

2 矿床地质特征

矿区内主要出露有震旦系灯影组灰色、深灰色中厚层白云岩和硅质白云岩。寒武系筇竹寺组灰色、深灰色、黑色的泥岩、粉砂岩、白云质粉砂岩，由上至下白云质、碳质、沉积黄铁矿体积分数增加，黄铁矿集合体团块增大，其与灯影组接触界面往往发育黄铁矿化；沧浪铺组灰绿色、灰色石英砂岩；龙王庙组灰色白云岩；陡坡寺组灰色、灰绿色粉砂岩、砂岩、泥岩夹白云岩。并发育有一系列NW向断层F1、F5等，且是该区主要的导矿容矿构造(图3)。F5断层走向NW，矿区内长900余m，破碎带宽1～20 m，断层角砾岩成分为白云岩、粉砂质泥岩，发育有微弱铅锌矿化。

区内矿体主要为似层状和脉状。似层状矿体位于矿区西南角，赋存于灯影组与筇竹寺组接触界面附近，矿体长100～600 m，厚1～8 m，Pb+Zn品位为1%～20%，矿石主要为半自形-他形粒状结构，块状、角砾状和碎裂状构造；脉状矿体分布于矿区东部，产于F1、F2、F3、F4的断层破碎带中，走向NW，倾向SW，厚1～3 m，Pb+Zn品位为5%～15%，矿石多呈交代残余结构,斑点状、浸染状、网脉状构造。矿石中金属矿物较为简单，有闪锌矿、菱锌矿、方铅矿,非金属矿物为白云石、石英、萤石、重晶石。近矿围岩蚀变主要有硅化、白云石化、黄铁矿化，局部发育有褐铁矿化、萤石化、重晶石化。

图2 东坪铅锌矿床区域地质简图Fig.2 Simplified regional geological map of Dongping Pb-Zn deposit

图3 东坪铅锌矿地质简图Fig.3 Simplified geological map of Dongping Pb-Zn deposit

3 矿床原生晕地球化学特征

本次对东坪铅锌矿外围施工的6个钻孔(S5ZK001、ZK001、S4ZK001、ZK701-1、ZK1701和ZK3901)由浅到深系统采集岩石样品(采样间距5 m)进行原生晕分析，对矿化、破碎带进行加密采样。样品送国土资源部昆明矿产资源监督检测中心，开展Ag、As、Au、Ba、Bi、Co、Cu、Hg、Mo、Ni、Pb、Sb、Sn、W、Zn共15个元素化验分析。

3.1 元素分类统计特征

对15个元素分析结果进行相关性分析，得到元素相关性系数表(表1)。

元素相关性分析结果显示：在99%的置信区间下，主成矿元素Pb同Ag、As、Au、Co、Cu、Hg、Ni、Sb、W、Zn元素质量分数表现出正相关性，尤其是与Ag(0.51)、As(0.55)、Hg(0.64)、Zn(0.76)、Sb(0.60)显著正相关；Zn元素同Ag、As、Au、Ba、Co、Cu、Hg、Ni、Pb、Sb、Sn、W元素质量分数表现出正相关性，尤其是与Ag(0.52)、As(0.66)、Hg(0.68)、Pb(0.76)、Sb(0.67)显著正相关；低温元素Ag、As、Hg、Sb与Pb、Zn表现出显著正相关性。由此可以确定Ag-Pb-Zn为近矿晕元素，As-Sb-Hg为前缘晕元素。

采用最远邻元素方法进行R型聚类分析，结果(图4)显示，当距离系数为25时，Ag、Pb、Hg、Sb、As、Zn、W为一大类，Bi、Mo 、Ba 、Ni、 Co、Sn、Cu、Au为一大类。按照对成矿的贡献与成矿作用性质，前一类可称为成矿元素组合，而后一类为非成矿元素组合。进一步细分：距离系数取20时，Ag、Pb为一类，Hg、Sb为一类，As、Zn和W分别单独为一类，Bi、Mo 为一类，Ba 、Ni、 Co、Sn、Cu为一大类；在距离系数取10时，Ag、Pb仍为一类，Ba、Ni、Co、Cu、Sn为一类，其他元素分别单独为一类。这说明在成矿作用中，Pb、Ag关系最为密切，而作为与Pb正相关性非常好的Zn、As、Hg、Sb，在聚类上却与Pb相隔较远，在距离系数为10时，不在同一亚类中，表明该区铅锌成矿不在同一阶段，具有叠加作用，极有可能是Zn早于Pb成矿，而后受Pb成矿叠加改造。综合以上聚类分析结果，Ag-Pb-Zn可划分为近矿晕元素，Hg-Sb-As为前缘晕元素，而W为尾晕元素，Bi、Mo、Ba、Ni、Co、Sn、Cu为成矿背景元素。

利用因子分析对Ag、As、Au、Ba、Bi、Co、Cu、Hg、Mo、Ni、Pb、Sb、Sn、W、Zn 15个元素进行降维处理，进一步讨论元素的分类关系，得到方差累计表(表2)。根据方差累计表，当提取5个因子时，累计方差达到70.744%，基本包含了原始变量的信息，对前5个初始因子构成的公因子空间进行旋转得到因子分析旋转成分矩阵表(表3)。由表3得知F1—F5各主成分组成。

表1 东坪钻孔岩石样品元素相关性系数表

注：用Spearman法计算；**在置信度(双测)为 0.01 时，相关性是显著的；*在置信度(双测)为 0.05 时，相关性是显著的。

图4 东坪钻孔岩石样品R型聚类分析图Fig.4 R cluster analysis of Dongping drilling rock samples

F1成分：Au、Ba、Bi、Co、Cu、Mo、Ni、Sn；F2成分：Ag、Pb；F3成分：Hg、Sb；F4成分：As；F5成分：Zn、W。这与聚类分析中距离系数为20时，元素分类大致吻合。F2成分因子对区内铅成矿贡献率达95%以上，F5成分因子对锌的成矿贡献率仅有32.2%，表明该区铅锌成矿作用以铅为主，早阶段形成微弱的锌矿化，后期受铅矿化强烈的叠加改造作用。

3.2 原生晕分带特征

采样传统方法计算出各钻孔原生晕轴向分带由地表至深部的序列为：

降香黄檀(Dalbergia odorifera T. Chen)属于蝶形花科黄檀属，为国家二级保护植物，其心材具有极高的经济价值，是红木家具的珍贵用材，从心材中提取的降香油也是一种定香剂，具有重要的药用价值。同时，降香黄檀也适用于城市绿化和山地造林[1, 2]。

S4ZK001：Bi-Ba-Sn-Cu-Ni-Co-Mo-As-Ag-Zn-Pb-Hg-Sb-W-Au，序列较符合低温(前缘晕)—中温(近矿晕)—高温(尾晕)元素分布规律，背景元素(Bi、Ba、Sn、Cu、Ni、Co、Mo)出现在序列前部，近矿晕元素Pb、Zn主要分布于中深部。钻孔原生晕特征(图5)显示，Pb/Zn值由浅部到深部整体呈现增大趋势，Pb+Zn值总体表现为先变大后减小的趋势；见矿部位前缘晕(w(As+Sb+Hg))与尾晕(w(W))比值为53～420，近矿晕(w(Ag+Pb+Zn))与前缘晕(w(As+Sb+Hg))比值为26～63,多数为30～40。

ZK001：W-Ba-Sb-Ni-Pb-As-Hg-Zn-Co-Au-Bi-Mo-Sn-Cu-Ag，尾晕元素W出现在序列前部，近矿晕元素Ag位于序列尾部，Pb、Zn分布于中部。

S5ZK001：Ag-Sb-Pb-Cu-Zn-Hg-W-Ni-Bi-Ba-As-Sn-Mo-Co-Au，近矿晕元素Pb、Zn分布于序列中前部，背景元素分布于深部。

表2 东坪钻孔岩石样品元素因子分析方差累计表

表3 东坪钻孔岩石样品元素因子分析旋转成分矩阵

注：提取方法为主成分；旋转法为具有 Kaiser 标准化的正交旋转法，旋转在 6 次迭代后收敛。

ZK701-1：Zn-Pb-Sb-Cu-Au-Co-W-As-Ag-Mo-Sn-Ba-Bi-Hg-Ni，近矿晕元素Pb、Zn出现在序列前部，前缘晕元素As、Sb、Hg出现在中部。

ZK1701：Ag-As-Pb-Zn-Au-Hg-Bi-W-Cu-Sb-Sn-Mo-Co-Ni-Ba，近矿晕元素Pb、ZnZK3901：Ba-Au-Co-Cu-W-Ag-Bi-Ni-Sb-Hg-Zn-Pb-Sn-As-Mo，近矿晕元素Pb、Zn出现在序列中深部，尾晕元素W出现在前部。钻孔原生晕特征(图6)显示：Pb/Zn值由浅部到中深部整体呈现先增大后减小的趋势;Pb+Zn值表现为中深部较大，浅部、深部小的规律；见矿部位前缘晕与尾晕比值为100～800，近矿晕与前缘晕比值为69～600。

出现在序列前部。钻孔原生晕特征显示：Pb/Zn值变化复杂，增大与变小交替变化，浅部比值较大，而深部整体未呈现变小趋势;Pb+Zn值由浅部到深部整体呈现减小趋势；见矿部位前缘晕与尾晕比值为51.8，近矿晕与前缘晕比值为56.6。

4 讨论

4.1 矿床成因探讨

S、Pb同位素特征是研究铅锌矿床成矿物质来源的重要手段。罗家贤[13]研究表明：东坪铅锌矿闪锌矿δ34S变化范围为2.02‰～12.91‰, 方铅矿δ34S为7.64 ‰～14.29‰，重晶石δ34S平均为25.63‰；铅同位素206Pb/204Pb值变化区间为18.027～18.155,207Pb /204Pb为15.599～15.627,208Pb/204Pb为37.95～38.07，铅同位素μ值为9.5～9.6，闪锌矿成矿温度均值为237 ℃。S同位素显示，该矿床δ34S值变化范围较小，其与滇东北地区茂租铅锌矿(闪锌矿、方铅矿δ34S为9.88‰～19.22‰，重晶石δ34S为30.53 ‰[4])、乐红铅锌矿(闪锌矿、方铅矿δ34S为17.5‰～28.6 ‰，重晶石δ34S为27.2‰～27.5‰[15])、毛坪铅锌矿(闪锌矿、方铅矿δ34S为7.96‰～19.30‰[16])相似，δ34S主要集中在10.00‰～20.00‰。

图6 ZK3901主要元素原生晕特征Fig.6 Major element primary halos characteristics of ZK3901

东坪铅锌矿床Pb同位素显示，铅同位素比值相对均一，变化范围不大。在207Pb/204Pb-206Pb/204Pb、208Pb/204Pb-206Pb/204Pb图解(图7)上位于上地壳和造山带区域中，说明铅来自壳源。

对于滇东北铅锌矿床的成因争论较大，早在20世纪50 年代就有人提出岩浆热液成矿说，与中、酸性侵入岩有关的成矿热液，沿断裂上升，在有利的容矿空间富集成矿。随着研究程度的深入与科学技术的发展，众多学者[1,5,7,11-16,20]提出了岩浆-热液成因、沉积成因、古岩溶洞穴沉积成因、沉积-原地改造成因、沉积-改造成因、沉积-成岩期后热液改造-叠加成因、MVT 型等不同的矿床成因模式。

罗家贤[13]研究认为，东坪铅锌矿床属层控与构控的中低温热液矿床，矿体由层间剥离空间或顺层挤压破碎带控制。有些学者*① 马玉银，董涛，张福亮，等.云南省巧家县东坪铅锌矿核查矿区储量核实报告.昆明：云南省煤田地质局昆明工程勘查公司，2010.则趋向于热水沉积-喷流成因观点，认为含矿热水沿同生断裂上升时，尤其是在上升通道受阻热水压力较高时，在断裂旁侧裂隙或附近薄弱地带充填、交代形成脉状矿及不规则的扁豆状矿体；当含矿热水喷溢至海底，在有利的部位沉积形成似层状矿体。笔者在综合研究的基础上，认为热液流体由深部沿断裂向上运移，侵入到围岩裂隙内，沿断裂旁侧构造形成透镜状、脉状矿体，其空间形态主要受断裂控制；含矿热液继续沿断裂向上运移，进入到特定的构造-物理化学环境-组合圈闭中，即震旦系灯影组顶部与寒武系筇竹寺组底部白云质粉砂岩接触部位，形成似层状矿体。张长青等[21]在研究中，将碳酸盐岩与碎屑岩接触部位这一类岩性界面称之为Si/Ca面。认为细碎屑岩颗粒粒度细小，孔隙度及渗透率相对低，为含铅锌流体运移的隔挡层，使其在靠近碳酸盐岩的界面一侧发生沉淀形成了铅锌矿体；主要表现为在岩性接触界面、破碎带发育有黄铁矿化、硅化、白云石化等热液蚀变，铅锌矿体赋存于接触界面旁侧白云岩及破碎带中，反映热液流体在界面的活动特点。

底图据文献[19]。图7 207Pb/ 204Pb- 206Pb/204Pb，208Pb/ 204Pb- 206Pb/204Pb图解Fig.7 Diagram of 207Pb/ 204Pb- 206Pb/204Pb and 208Pb/ 204Pb- 206Pb/204Pb

图8 东坪铅锌矿床异常剖析图Fig.8 Abnormal profileof Dongping Pb-Zn deposit

4.2 找矿潜力

6个钻孔原生晕轴向分带特征显示，该区成矿极有可能为多期叠加形成。北东向钻孔(S5ZK001→ZK001→S4ZK001)原生晕特征显示，从南西到北东向近矿晕元素Pb、Zn分布呈由浅部到深部的分布规律；北西向钻孔(ZK001→ZK701-1→ZK1701→ZK3901)原生晕特征显示，从北西到南东向近矿晕元素Pb、Zn分布呈由浅部到深部的分布规律。这表明以ZK001为中心，向南东、北东辐射，矿体埋深加大。

见矿钻孔(S4ZK001、ZK3901、ZK1701)原生晕特征表明，见矿部位前缘晕与尾晕比值往往大于50，近矿晕与前缘晕比值一般大于30。取前缘晕与尾晕的比值除以见矿部位前缘晕与尾晕比值下限(50)加上近矿晕与前缘晕的比值除以见矿部位近矿晕与前缘晕比值下限(30)之后，除以2得到预测数据，可将预测数据大于1的部分划分为找矿预测区；即预测值=(前缘晕/尾晕/50+近矿晕/前缘晕/30)/2。结果表明，北东部(S4ZK001)及南东部(ZK3901)深部还具有一定的找矿潜力(图5、图6)。

1∶50 000水系沉积物显示，东坪铅锌矿床发育一个异常规模大、强度高的Pb-Zn-Ag-Sb异常(图8)，其成矿地质条件有利，浓集中心明显，矿床东部和南部均有较大的找矿潜力。

5 结论

1)矿床中成矿流体硫源最有可能是震旦系灯影组的海水硫酸盐，经热化学还原作用而成的，铅同位素显示铅来自壳源。成矿热液流体由深部沿断裂向上运移，侵入到围岩裂隙内，沿断裂旁侧构造形成透镜状、脉状矿体，在震旦系灯影组顶部与寒武系筇竹寺组底部白云质粉砂岩接触部位形成似层状矿体。

2)原生晕特征表明，东坪铅锌矿极有可能为多阶段叠加形成，铅锌成矿作用以铅为主，早阶段形成微弱的锌矿化，而后受铅矿化强烈的叠加改造作用。S5ZK001→ZK001→S4ZK001近矿晕元素Pb、Zn组分从南西到北东向呈由浅部到深部的分布规律； ZK001→ZK701-1→ZK1701→ZK3901，Pb、Zn亦为由浅部到深部的分布规律。

3)以ZK001为中心，向南东、北东矿体埋深加大，在北东部(S4ZK001)及南东部(ZK3901)深部还具有一定的找矿潜力，1∶50 000水系沉积物显示矿床东部和南部均有一定的找矿潜力。