云南普朗斑岩型铜矿伴生铂族铼元素调查及资源潜力分析

2021-10-21吴维虎陈明勇舒华伟唐思宇赵献昆

矿产与地质 2021年4期

吴维虎，陈明勇，舒华伟，唐思宇，赵献昆

(中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司，云南昆明 650051)

0 引言

斑岩型矿床成岩成矿地质条件复杂，矿化类型丰富，尤其是一些大型—超大型斑岩矿床，均为多元素综合性的巨型矿床，除铜、钼等主要矿产外，伴生了Au、Ag、S、Pb、Zn、W、Sn、Bi、Co等大量金属，特别是Pt族(简称PGE)、铼金属，伴生矿产的成矿—找矿潜力巨大，综合开发利用价值很高[1]。例如，我国的江西德兴斑岩型铜矿，伴生金的资源量达到特大型规模，硫、钼、铼的资源量为大型；内蒙古乌奴格吐山斑岩型铜、钼矿，伴生银的资源量为175 t，铼的资源量为99 t；黑龙江多宝山斑岩型铜矿，Ag、Au、Se、Re和PGE均已达到伴生元素的工业指标；西藏玉龙斑岩型铜矿，伴生Mo、Au、Ag、Co、W、Bi、Pb、Zn、Pt、Re、Se、Te、S等，前8种资源量可达大型规模[2]。

西南三江地区是重要的成矿带，该区斑岩矿床成矿元素以Cu、Mo或Cu、Au为主，伴生元素为Au(Mo)、Ag、Pb、Zn、W、Sn、Bi、V、Ti、Zr、Hg、Sb、As、Co、Ni等；围岩的脉状矿体中往往含金较高[3]。位于三江成矿带内的格咱铜多金属矿集区有35个矿床、点，主要矿床类型有斑岩型、矽卡岩型、构造热液型、热液石英脉型等，斑岩型矿床伴生元素丰富。例如，雪鸡坪斑岩型铜矿，伴生Au、Ag、Mo、Se已达到综合利用品位[4-5]；红山铜(钼)矿，钼、铅、锌构成独立矿体，伴生Ag、Co、Bi、In、S；红山牛场铜矿，伴生Ag、S含量相对较高，有较好的回收利用价值[6]。大部分矿床伴生Re，例如，春都斑岩铜矿床中辉钼矿中w(Re)为471.9×10-6～1475×10-6；休瓦促辉钼矿中w(Re)为4.331×10-6～18.648×10-6；热林辉钼矿中w(Re)为7.151×10-6～23.715×10-6[7]；红山辉钼矿中w(Re)为16.025×10-6～64.334×10-6[8]、15.787×10-6～29.360×10-6[9]；铜厂沟辉钼矿中w(Re)为16.440×10-6～43.530×10-6[10]。含量相对较高，有较好的回收利用价值。

前人对云南普朗铜矿开展过伴生元素的研究表明，成矿元素以Cu为主，伴有Au、Ag、Mo、Pd、S等多种有用组分，其他伴生元素如PGE在矿石原矿中含量甚微[11-12]。但在前期的工作中，仅对Au、Ag、Mo、S等主要伴生元素做了资源量估算和开发利用研究工作，并未对Au、Ag、Mo、S的空间分布特征、富集规律等信息做过详细研究。而矿山多次选矿试验结果表明，Pt、Pd在铜精矿中富集，有回收利用价值，但PGE品位数据不全，回收率不清楚，经济意义未知[13]。为此笔者在前人研究的基础上，进一步分析并补充资料，探讨普朗铜矿伴生元素研究现状，分析资源潜力，对矿山查找伴生元素和开发利用指出方向。

1 区域地质背景

普朗斑岩型铜矿床位于中国西南“三江”构造岩浆成矿带，产于义敦岛弧带南端的格咱岛弧，是中国近年来发现的印支期重要斑岩型铜矿床[14]。矿区位于德格—中甸陆块南部，东侧为甘孜—理塘板块结合带南段，西侧是金沙江板块结合带南段(图1)。晚三叠世中晚期，甘孜—理塘洋壳向德格—中甸陆块下俯冲，中咱—巨甸地块东缘，从被动边缘转化为活动边缘，自东向西，顺俯冲方向发育岛弧和弧后盆地，组成沟—弧—盆系，形成格咱火山岩浆岛弧带，晚期发育大量中酸性斑岩，在压性弧中产出了“普朗式斑岩型铜矿”[11，15]。

2 矿区地质特征

矿区主要出露上三叠统图姆沟组(T3t)。总体属火山-碎屑岩建造，岩性为灰至深灰色板岩、粉砂质绢云板岩，夹变质砂岩、安山岩等；靠近中酸性岩体附近岩石角岩化形成角岩。

火山岩主要是晚三叠世卡尼期至卡诺利期以安山岩为主的钙碱性系列玄武-安山岩组合。主要出露浅成—超浅成侵入岩，为印支期普朗复式中酸性斑(玢)岩体，面积8.9 km2。受NW向的黑水塘断裂及NEE向的全干力达断裂控制，平面上呈“喇叭”状(图2)。岩体与围岩呈港湾状、参差状接触，围岩具角岩化。主要岩石类型有石英闪长玢岩、石英二长斑岩、花岗闪长斑岩，具从中性→酸性分异演化趋势，与铜矿化关系密切。蚀变主要有钾化、硅化，次有绢云母化、钠长石化等，局部叠置有黏土化、绿泥石化、钠黝帘石化。具对称的蚀变分带：中心部位为钾化硅化带，向两侧依次为绢英岩化带、青磐岩化带[11，15]。

图2 普朗铜矿区地质简图(据曹晓民[16]，修改)

矿体呈大透镜状，NW向展布，平面上为一不规则“多节葫芦”形，在剖面上呈筒状。显示中部矿体厚大、品位高，向四周厚度逐渐变薄、铜品位逐渐变低特征。矿体顶、底板与含矿岩石一致，主要为石英二长斑岩，其次为石英闪长玢岩、花岗闪长斑岩。矿石工业类型以石英二长斑岩型铜矿石为主，主要为硫化矿。控制矿体垂深2.23～1193.35 m，铜品位为0.21%～1.56%，平均值为0.38%，品位变化系数为63.84%，属较均匀型[15-17]。

3 矿区伴生元素调查

鉴于主要伴生元素Au、Ag、Mo、S资源量已查明并正常开发利用，本次主要对这4种元素之外的伴生有益组分开展取样调查工作，并对有回收利用价值的元素作资源潜力分析。

为查证矿山资源回收利用情况，开展伴生元素资源潜力评价。本次由矿体中心向外，按钾硅化带(KSi)、绢英岩化带(SiSe)、角岩化带(Hs)不同蚀变带实地取原矿样5件；铜精矿样4件(每天在选厂取精矿样1次，连续取样4周，每周所取样品合并后缩分为1件样)，钼精矿样2件；尾矿样1件，作Cu、Au、Ag、Mo、S、Re、PGE、Ga、Se、Te、Co、Bi、WO3、Sn基本分析。分析数据见表1、表2、表3。

由表1、表2、表3可知：

表1 原矿样基本分析结果

表2 精矿样基本分析结果

表3 尾矿样基本分析结果

1)除Re、PGE外，其他元素含量均很低，没有开采价值。铜精矿、尾矿中Cu、Au、Ag、Mo品位与生产数据吻合。钼精矿中，w(Au)=6.6×10-6～6.8×10-6，w(Ag)=114×10-6～119×10-6，w(S)=34%，w(Re)=262×10-6，已达计价品位。

2)铜、钼精矿中，Pd含量最高，Pt、Os次之，其他元素含量较低。铜精矿中，w(PGE)=0.52×10-6～1.36×10-6，平均值为0.74×10-6。其中，w(Pd)为0.45×10-6～1.27×10-6，w(Pt)为0.014×10-6～0.045×10-6，可综合利用。钼精矿中w(PGE)为103.34×10-6～115.48×10-6，平均值为109.41×10-6。其中，w(Pd)为103×10-6～115×10-6，w(Pt)为0.17×10-6～0.18×10-6，w(Os)为0.18×10-6～0.27×10-6，可综合利用。

3)矿石原矿中，Re、PGE含量甚微。经统计现有原矿测试品位数据(表4)，w(Re)=0.01×10-6～0.16×10-6，平均值为0.09×10-6，总体含量低，品位变化大。w(PGE)=2.6×10-9～200×10-9，平均值为41.02×10-9。其中，w(Pt)为0.5×10-9～31×10-9，平均值为5.85×10-9；w(Pd)为0.4×10-9～200×10-9，平均值为31.72×10-9；w(Os)为0.2×10-9～0.54×10-9，平均值为0.34×10-9；w(Ir)为1.18×10-9～3.32×10-9，平均值为2.24×10-9；w(Ru)为0.21×10-9～0.65×10-9，平均值为0.34×10-9；w(Rh)为0.09×10-9～1.03×10-9，平均值为0.53×10-9。总体含量低，品位变化大，Pd含量最高，Pt、Os次之，其他元素含量较低。辉钼矿中未见到铼矿物，经统计样品测试数据(表5)，辉钼矿中w(Re)=23.1×10-6～461.88×10-6，平均值为290.63×10-6。总体含量接近平均值，品位变化不大。

表4 原矿Re、PGE测试品位统计

表5 辉钼矿样品Re含量

综上所述，普朗铜矿伴生关键金属Au、Ag、Mo、S、Re、PGE可产于岩体的各蚀变带。矿床含w(Au)为0.01×10-6～24.5×10-6，平均值为0.10×10-6，品位变化系数为55.06%，矿化均匀；含w(Ag)为0.17×10-6～27.33×10-6，平均值为2.07×10-6，品位变化系数为48.53%，矿化均匀；含w(Mo)为0.001%～0.26%，平均值为0.13%，品位变化系数为132.09%，矿化较均匀。Au、Ag、S与Cu正相关，Mo与Cu负相关，由矿体中心(KSi)向外(SiSe)，Au、Ag品位逐渐降低，低品位矿段(SiSe)，Mo品位升高。Re、PGE与Mo关系密切，其他元素没有开采价值[11-12]。

4 成矿地质条件分析

4.1 斑岩型铜矿成矿地质条件

研究表明，岛弧型比大陆边缘型的斑岩铜矿具有较高Pd、Pt，含量的趋势比较明显。PGE来自上地幔和下地壳，斑岩铜矿床中大量Au、Pt、Pd等的聚集，也表明成矿物质来自上地幔和下地壳[21]。Tarkian等[22]对33个重要斑岩型铜矿的研究结果显示，其中的23个矿床的w(Pd)高于检测限(8×10-9)，10个矿床的w(Pt)高于检测限(8×10-9)。岛弧型矿床Pd含量高，大陆边缘型矿床不明显，相比之下，Pt含量大多数比较低[22]。Sotnikov等[23]对俄罗斯和蒙古北部不同大地构造背景的火成岩系列中PGE的研究表明，岛弧环境斑岩铜矿床中的硫化物具有高的w(Pd)/w(Pt)比值及Au、Pd。诸多学者[24-30]研究认为，在富PGE的斑岩铜矿中，钾化带最为发育，石英-绢云母带和青磐岩化带次之，泥化带最不发育。通过与钙碱性岩有关的斑岩铜矿的对比研究发现，与碱性岩有关的斑岩铜矿更容易发生Pd和Pt的富集[31]，王敏芳等[32]通过对丰山铜-钼矿床开展研究，发现矿床中Au与Pd和Pt表现出明显镜像关系。Berzina等[33]发现在斑岩型铜-钼矿床的围岩样品中，Pd与Mo成正相关。

Re是常与Mo伴生的元素，由于Re的亲S性与亲Cu性相当(Burnham et al.，1998)，铜矿床或铜钼矿床中辉钼矿的Re含量一般比单一的钼矿床中的高[21]。Re的矿床类型与主矿种密切相关，其富集程度与矿床中辉钼矿的富集程度呈正相关，与矿床主矿种品位没有直接的关系，但Mo的平均品位一般≤0.2%[34]。研究表明，产于深断裂带的与深源岩浆相联系的矽卡岩和斑岩型矿床辉钼矿中Re含量较高[21]。

4.2 普朗铜矿成矿地质条件分析

普朗斑岩型铜矿床产于西南“三江”构造岩浆成矿带，义敦岛弧带南端的格咱岛弧，根据岩石学性质、微量元素特征判别普朗复式岩体的成岩构造环境为火山岛弧环境[14]。岩体空间上与钙碱性系列的岛弧火山岩共生，具火山弧花岗岩类特征。S、Pb同位素组成特征表明斑岩的源岩来自壳幔混源，上地壳或陆源成分混入程度较轻。普朗斑岩铜矿床中辉钼矿Re的含量高，与地幔或以幔源物质为主的矿床辉钼矿Re含量相近，成矿物质来源为典型的幔源[35]。普朗铜矿铜精矿中w(Pd)/w(Pt)比值为30，钼精矿中w(Pd)/w(Pt)比值为631。表现出Pd含量高，w(Pd)/w(Pt)比值高的特征，具有寻找PGE矿床的条件。

综上，普朗斑岩型铜矿产于火山岛弧环境，与钙碱性火山岩有关；矿床中Au、PGE富集，S、Pb同位素组成特征、辉钼矿Re的含量均显示成岩成矿物质为壳幔混源，以幔源为主。伴生Pd含量高，w(Pd)/w(Pt)比值高，钾化带比较发育，矿化主要集中在钾化带，泥化带明显不发育，Pd在钼精矿中明显富集，Pd与Mo成正相关，与富PGE斑岩型矿床特征比较吻合，具有形成PGE矿床的地质条件。矿床伴生Mo的品位为0.013%(<0.2%)，Re主要赋于辉钼矿，表现为Mo低Re高，具备Re富集的条件。