云南临沧市临翔区大田河锗矿成因探讨

梁 刚，熊树斌，杨春鹏，李杨浩、骆怀鹏

(云南省核工业二〇九地质大队，云南昆明 650032)

云南临翔大田河锗矿矿区地处临沧市博尚镇，位于临沧花岗岩体西北部。大地构造位置处于羌塘-三江造山系，崇山-临沧地块，临沧岩浆弧，大勐龙基底残块。以澜沧江深大断裂为界，东侧发育南北向和北东向断裂带，西侧发育北西向断裂带，是本区重要的控岩控矿构造。构造具有多旋回特点，岩浆活动频繁，变质作用强烈，构造形态复杂，有多种金属矿产的生成。大田河锗矿勘查级别现已达勘探，矿床规模为中型。

1 矿区地质

1.1 地层

区内出露新近系中新统南林组(N1n)及第四系(Qhpal)，各地层单元特征如下(图1)：

(1)新近系中新统南林组(N1n)分为五段。

南林组第一段(N1n1)花岗碎屑岩：灰、灰白色(含炭呈黑灰色)碎屑岩，主要成分花岗岩岩屑、石英、长石、云母等碎屑组成，泥、砂质胶结，大部分来源于盆地基底二长花岗岩风化壳。不等粒碎屑结构、块状构造、基底式接触。厚55m～240m。

南林组第二段(N1n2)：为一套冲积扇相、河流相、泥炭沼泽相含煤建造，为锗矿体主要含矿层位。由砂岩、砂砾岩、含炭砂岩、粘土岩及煤层组成。厚约10m～110m。

南林组第三段(N1n3)：主要为河流相沉积，浅灰、褐黄色复成分中、细砾岩。砾石成分为变质岩、石英及少量二长花岗岩。砾石磨圆度和分选性较好，砂、粘土胶结，固结较差。局部见透镜状中砾岩，含煤线1～2层。厚约3m～35m。

南林组第四段(N1n4)：主要分布于矿区南西部，为一套冲积扇相、河流相、泥炭沼泽相及湖泊相沉积。褐黄、浅灰色细砂岩、粉砂岩、粗砂岩夹煤层。含锗矿1～2层，为锗矿主要含矿层位。稳定性较差。煤层0.15m～6.07m，厚27m～180m。

南林组第五段(N1n5)：上部为粘土层，含硅藻粘土岩，含硅藻粉砂岩及砂岩互层，中下部为硅藻土，为湖泊相沉积。厚3m～73m。

(2)第四系全新统(Qhpal)由残坡积、冲积层组成。为砂砾岩、花岗岩等岩石碎块及砂泥土，厚0m～14m不等。

1.2 构 造

矿区构造较简单，主要为褶皱。勐托盆地被断裂破坏成不完整的向斜构造，西翼已不存在，东翼地层均向西倾斜。下部层位倾角16°～27°，上部层位倾角变缓约12°左右。区内大面积分布南林组第一段(N1n1)至南林组第四段(N1n4)，为南西倾斜的单斜，地层倾向205°～260°，总体倾向228°，倾角12°～37°，平均倾角25°。

1.3 岩浆岩

岩浆岩出露于矿区以北大部分地区，为晚三叠世中粗粒黒云二长花岗岩(Tηγc)。具中粗粒花岗结构，块状构造，主要矿物粒度以中粗粒为主，部分为粗中粒或中粒，局部含少量钾长石似斑晶。

2 矿床地质

2.1 矿体特征

矿石类型为锗煤型、锗砂型。矿体形态受岩层控制，产状与岩层产状基本一致，以层状为主，次为似层状、透镜状产出。矿体走向120°～150°，倾向南西，平均228°，倾角10°～35°，平均18°(图2)。

1.GMⅡ1-3锗煤矿体：位于矿区南部，南10勘探线至北1勘探线间，分布于N1n2层位底部含煤岩层中。矿石类型为锗煤型，由浅至深含锗煤岩灰份含量渐高。由16个工程(钻孔)控制，走向长540m，倾向长530m，最高标高1857.95m，最低标高1700m，最大埋深276.73m，产状平缓，走向120°～150°，倾向南西，倾角10°～35°，平均19°；呈单层状，偶夹炭质粘土岩及含炭砂岩透镜体。矿体厚度0.11m～1.61m，平均厚度0.81m，厚度变化系数为48.46%，较稳定；锗平均品位304.44×10-6，单工程最高品位1858.49×10-6，品位变化系数165.84%，属不均匀矿体。

2.GMⅡ2锗煤矿体：产于南10勘探线至北5勘探线间，分布于N1n2层位上部含煤岩层中，矿石类型为锗煤型，由浅至深含锗煤岩灰份含量渐高。由31个工程(钻孔)控制，走向长730m，倾斜长660m，控制矿体最高标高1950.27m，最低标高1725m，最大埋深317.92m，产状平缓，走向120°～150°，倾向南西，倾角10°～25°，平均19°；层状，偶夹炭质粘土岩及含炭砂岩透镜体，为矿床主要含锗矿层。矿体厚度0.13m～3.50m，平均厚度0.99m，厚度变化系数61.51%，较稳定。锗平均品位186.96×10-6，最高品位497.74×10-6，品位变化系数66.23%，属均匀矿体。

3.GSⅡ1-2锗砂矿体：位于矿区南部，产于南1勘探线至北9勘探线间，分布于N1n2层位的上部，矿石类型为锗砂型，均见厚度不等的煤线或薄煤层。由6个工程(钻孔)控制，走向长300m，倾斜长450m，控制矿体最高标高1900m，最低标高1727m，最大埋深217.23m，产状平缓，走向120°～150°，倾向南西，倾角10°～15°，平均12°；层状。矿体厚度0.30m～1.17m，平均厚度0.43m，厚度变化系数为67.03%，较稳定，锗平均品位358.39×10-6，最高品位789.00×10-6，品位变化系数60.65%，属均匀矿体。

2.2 矿石类型

锗矿床矿石类型为锗煤岩型和锗砂岩型两类。

1.锗煤型矿石，属低变质含煤碎屑锗煤型矿石。以半暗型煤为主，其次为光亮型煤和全暗型煤。不同煤岩类型在同一煤层中变化不大。矿区主要为锗煤型矿石类型。

(1)锗煤型矿石宏观特征

黑色、褐黑色、条痕深棕色，沥青-暗淡光泽，贝壳状、不平坦状断口，线理状，条带状及似均一状结构，块状、碎块状、粉末状构造。原生节理发育，性脆，易破碎。火焰试验：易燃，火力不大，火焰长，有烟，燃烧时没有熔融现象，不粘结，不膨胀。

(2)煤岩特征

以半暗煤为主，含少量半亮煤，一般含量68%～80%。稳定组分含量2%～3%，部分偶见，个别可达12%。常见角质体、树脂体、小孢子体，木栓体以及不稳定体。煤中矿物杂质一般3%～11%，个别达40%，以粘土和石英岩屑为主，少量黄铁矿、赤铁矿，并少见或偶见长石、方解石、重晶石、白云母、石膏、锆石，独居石等。粘土矿物呈条带状、透镜状及混染状分布；黄铁矿多呈草莓状、浸染状、圆形放射薄片状、结晶粒状、细脉状、结核状，多沿煤层层理、裂隙分布，黄铁矿的形成具有多源性和多期性。

(3)煤化学特征

矿区锗煤矿石灰分以低灰-中灰为主，煤灰成分含量在含锗煤层中变化较大，深部煤灰分有增高趋势。

煤灰分Ad值：11.69%～22.07%，平均15.98%，煤灰成分SiO2+Al2O3含量较高(46.27%)，灰成分指数(Fe2O3+CaO+MgO/SiO2+Al2O3)较高，为0.97，易结渣。含锗煤灰成分指数小于无锗煤，表明含锗煤的还原性较无锗煤要弱。

2.锗砂岩型矿石

锗砂岩型矿石以细砂、粉砂岩为主的含炭、炭质砂岩。常夹有线理状、条带状含煤岩层、煤线和炭质碎片。有机质(炭质)一般含量百分之几至百分之十几，无机质含量50%～95%；矿物由粘土质矿物(高岭石、水云母)、石英、长石、极少量白云母组成，副矿物有锆石、独居石、钛铁矿、赤铁矿、黄铁矿等。矿层厚度0.10m～1.36m，局部可独立圈成独立锗砂矿体。锗主要集中在煤岩、炭质等有机质中。

2.3 锗的存在形式

矿区锗矿与相邻盆地大寨锗矿的地质成矿条件和矿床成因类似[3][4][8]。

大寨锗矿通过电子探针分析、重液分离、腐殖酸抽取试验和浸出、吸附实验等研究，锗在煤中存在形式可归纳为：

1.锗主要与有机质形成牢固的化学结合为主(约70%～80%)，形成腐植酸锗络合物及锗有机化合物，未发现锗独立矿物。

2.部分锗呈吸附状态(约20%)。除煤中有机质(腐植酸等)吸附外，粘土矿物褐铁矿等也吸附部分锗。

3.煤中极少数锗可能以类质同像状态存在于硅酸盐矿物晶格中。

3 锗矿成矿机理及成因

矿区内锗源与同一地区的大寨锗矿锗源成矿成因基本一致，其来源为晚三叠世二长花岗岩，锗元素通过地下水、地表水和碎屑进入沉积盆地富集，同时含锗丰富的地热水参与成矿作用(图3)。矿源供给从成盆期泥炭化阶段开始，锗在各阶段有不同程度的成矿作用发生[2][4][5-9]：

(1)第一阶段—植物富集成矿阶段

植物在生命过程中从富锗土壤、地下水中吸收锗成矿元素，植物死亡后堆积于沼泽中，在生物化学作用下形成泥炭，并进一步经成岩阶段形成褐煤过程中赋存，但仅形成锗0.06×10-6(植物锗元素测定)富集，而矿床内非含矿层的褐煤锗本底值达1×10-6～5.23×10-6，远大于植物富集值，故植物富集成矿作用虽存在，但对矿床富集贡献不大。

(2)第二阶段—沉积富集阶段

成盆后，扇间凹地泥炭沼泽是地下水、地表水的汇集区，大量生物、植物遗体在微生物的参与下受菌解和凝胶化作用，产生大量的活性强腐殖酸，吸附或络合水体中的锗，形成含锗泥炭(泥炭吸附锗实验：泥炭在酸性还原环境中仅7.5小时～8小时便可吸附或络合130×10-6～822×10-6的锗)。故泥炭在沉积过程中，只要地下水供给矿源，泥炭就可吸附或络合其中锗元素。沉积阶段是褐煤中锗的重要富集阶段。

(3)第三阶段—成岩富集阶段

随盆地继承性的断陷，沉积物的不断堆积，在覆盖层压力下和一定温度影响下，泥岩经压实脱水，胶体老化等增炭、失氧、含水量下降等物理化学作用，继续形成腐殖酸，并向缩合成分子量更大的腐殖酸转化，不断缩合成为腐殖酸复合物，使锗进一步被腐殖酸吸附和络合，及再分配和富集。泥岩成煤过程中，通过源区和同沉积断裂的地下水、地下热水不断供给褐煤；煤层之下的N1n1花岗碎屑岩层在上覆岩层重压下，和沿同沉积断裂上升的地热水，带着自身固有的或沿途溶解碎屑岩中的锗元素进入正在形成的褐煤层中，使其进一步形成富集锗的褐煤。

(4)第四阶段—后生改造富集阶段

盆地结束沉积后，仍有从源区而来的锗地下水再度被褐煤吸附或络合，靠近同沉积构造的煤层发育有富、厚的锗矿层。

大田河锗矿床产于富含锗的二长花岗岩矿源体附近，锗元素经过植物花岗碎屑岩预富集阶段、泥炭沉积富集阶段、褐煤成岩富集阶段和后生热水改造富集阶段形成锗矿床，具有多渠道供源、多阶段成矿的特征。

4 结论

综上，大田河锗矿成因类型属热水沉积-改造型矿床。矿床成矿物质来源于二长花岗岩(矿源体)，其成矿机理为：二长花岗岩(矿源体)→植物预富集→泥炭沉积富集→褐煤成岩富集→后生热水改造富集。