云南铂族金属矿产分布特征及找矿方向

2022-08-08程胜辉詹冬琴

云南地质 2022年2期

李蓉，曾妍，程胜辉，詹冬琴

(1.云南省地质调查院，云南昆明 650216；2.云南省地质技术信息中心，云南昆明 650051)

铂族元素(platinum-group elements，PGE)，包括钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)及铂(Pt)6个元素，具有强烈的亲硫和亲铁性，自然界中主要呈自然元素、自然合金及硫化物形式存在[1]。铂族元素与金、银合称“贵金属”，其发现与利用相对于金、银要晚很多，但因其具有稳定的电热性、抗电火花蚀耗能性好、高延展性及优良的高温抗氧化等特殊物化性能，广泛应用于现代工业和尖端技术中[1]。2020年12月4日“新能源、新材料、新生态—2020国际铂族金属科技创新及发展峰会”在中国苏州举行，与会代表将铂族金属在新材料、新能源产业中的应用划分为首饰、汽车、投资、氢能、化工、环保、医疗、电子、储能、食品、材料、碳中和等12个生态圈，铂族金属作为新能源、新材料行业的“维生素”，在氢能产业、新能源汽车、环保材料等前沿行业的应用日趋重要。

中国作为世界最大的铂族金属需求国，铂族资源探明储量却很低，资源严重短缺[2]。截止2020年底，全国铂族金属查明资源储量126.73t，4个省份探明有铂族金属矿产资源，其中甘肃、云南的储量约占总储量的99%[3]。云南省铂族金属矿勘查工作开展较早，1950年以后，先后发现了弥渡金宝山、牟定安益、元谋朱布等一批大-中型矿床[4]。但独立开发利用的较少，大部份作为其他矿产共伴生元素予以回收利用。

1 云南铂族金属资源概况

云南省查明铂族金属资源量位列全国前列，截止2019年底，共发现独立铂族金属矿床(点)10处，其中大型矿床2处，中型矿床3处，小型矿床4处，矿点1处；伴生铂钯矿床(点)4处。云南铂族金属矿床成因类型多属单一的岩浆型矿床，细分为铜镍硫化物型和钛磁铁矿型，其中以铜镍硫化物型为主，钛磁铁矿型矿床仅有1处(图1、表1)。

表1 云南主要铂族金属矿产一览表Tab1.Main Pt Family Metal Mineral Resources in Yunnan

续上表

图1 云南铂族元多金属找矿远景区(底图据参考文献[23，30，31])Fig 1.Prospecting Prospective Area of Pt Family Multimetallic Element1-镍元素地球化学异常；2-云南铂族金属找矿远景区；3-云南省主要断裂；4-异常组合；5-镁质超基性岩；6-铁质超基性岩；7-铁质基性-超基性岩；8-镁质基性-超基性岩复合岩体；9-环带状基性-超基性岩；10-基性岩；11-铂族金属矿床点；12-共生镍铜矿的铂钯多金属矿床点①芒市岩带(潞西岩带)；②保山岩带；③昌宁-孟连岩带；④澜沧江岩带；⑤德钦岩带；⑥金沙江岩带；⑦阿墨江-李仙江岩带；⑧金平岩带；⑨哀牢山岩带；⑩宁蒗-弥渡岩带；永仁-元谋岩带(元谋、绿汁江岩带)；东川-富民岩带；马关-富宁岩带

2 铂族金属典型矿床地质特征

2.1 铜镍硫化物型

云南已发现铂族金属矿床中有9处为铜镍硫化物型，占云南铂族金属总数的90%。其中金宝山铂族多金属矿为贫铜镍大型铂族多金属矿床，国内目前仅次于甘肃金川镍矿的第二大铂族金属矿床，也是最大的独立铂族金属矿床。矿化岩体侵位于泥盆系金宝山组(Dj)，空间呈两翼平缓的短轴背斜形态，礼社江以北矿段发育较好(图2)，为顺层侵入的岩床或岩脉。主要含矿岩石类型以单辉橄榄岩为主(约占整个岩体的86%)，其次辉橄岩、橄辉岩、蛇纹岩、角闪岩、滑石片岩、碳酸盐化超基性岩、次闪石化超基性岩等。超基性岩以Pt、Pd元素丰度值高为特点，全矿区岩体总平均ω(Pt+Pd)0.5g/t，为铂族金属成矿母岩。含矿岩石均属铝过饱和系列，岩石的镁铁比0.79～5.18，随岩石基性程度增高而增高，属铁质超基性岩。本区基性-超基性岩稀土配分∑LREE/∑HREE为1.1～7.28，多数在2.38～5.05，比值较为接近，各种岩类的稀土配分曲线形态十分相似，推断岩体与峨眉山玄武岩可能为同源产物，都来自大陆拉斑玄武岩[16-19]。超基性岩普遍强烈蚀变，与铂族金属矿化有密切关系，广泛分布有叶蛇纹石化与叠加次闪石化、碳酸盐化，其次有自变质作用阶段的早期蛇纹石化，透(次)闪石化、绿泥石化、硅化等[4，18-19]。

图2 弥渡金宝山铂钯矿床地质简图(据参考文献[18]修改)Fig 2.Geological Sketch Map of Jinbaoshan Pt-Pd Deposit in Midu1-上三叠统罗家大山组；2-上三叠统云南驿组；3-下二叠统；4-泥盆系金宝山组；5-燕山期-印支期云煌岩；6-燕山-印支期辉长岩；7-印支-华力西期辉长岩；8-印支-华力西期辉绿辉长岩；9-印支-华力西期辉绿岩；10-华力西期基性岩；11-华力西期辉长辉绿岩；12-华力西期超基性岩；13-铂钯矿体；14-实、推测地质界线；15-实、推测不整合界线；16-实、推测假整合界线；17-实、推测性质不明断层；18-实、推测正断层及编号；19-实、推测现代滑坡断层；20-勘探线及编号；21-钻孔

全区共圈定5个矿群、81个矿体，主矿体有K12、K31、K326三个矿体，主要赋存在岩体底部和中上部(图3)。K12、K31属江北矿段，呈舒缓波状的似层状产出，总体倾向北，倾角0°～22°。K12矿体长1754m，宽200m～955m，厚0.76m～36.00m，平均7.38m；K31矿体长1988m，宽400m～645m，厚0.59m～13.89m，平均4.70m。K326矿体：产于江南矿段，呈舒缓波状的似层状产出，总体北西倾斜，倾角10°～15°，矿体长1420m，宽300m～400m，厚1.10m～19.20m，平均6.02m。主要矿体平均ω(Pt)0.47g/t～1.19g/t、ω(Pd)0.80g/t～1.61g/t、ω(Pt+Pd)1.43g/t～2.73g/t，Pd+Pt金属储量27.61t[19]。铂族矿物大多呈独立矿物存在，主要为砷铂矿及铋碲钯矿；金属矿物主要有铬铁矿、磁铁矿、磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿及紫硫镍铁矿。

图3 弥渡金宝山铂族多金属矿床5号勘探线剖面图(据参考文献[18])Fig 3.Section of Exploration Line 5 of Jinbaoshan Pt Family Multimetallic Deposit，Midu1-上三叠统罗家大山组；2-上三叠统云南驿组；3-下二叠统；4-泥盆系金宝山组；5-燕山期-印支期云煌岩；6-燕山-印支期辉长岩；7-印支-华力西期辉长岩；8-印支-华力西期辉绿岩；9-华力西期基性岩；10-华力西期辉长辉绿岩；11-华力西期超基性岩；12-铂钯矿体及编号；13-石膏矿体及编号；14-实、推测地质界线；15-不整合地质界线；16-岩相界线；17-性质不明断层及编号；18-实、推测正断层及编号；19-钻孔

2.2 钛磁铁矿型

目前，云南钛磁铁矿型铂族金属矿床仅发现牟定县安益铂钯钛磁铁矿大型矿床1处，Pd+Pt资源量35.73t[20]，ω(Pt+Pd)0.55g/t。位于“康滇”基底断隆带中段西缘，南北向元谋-绿汁江深大断裂纵贯矿区并严格控制基性、超基性岩体展布。基性、超基性岩体侵位于中元古界龙川岩群(Pt1L)普登岩组，主体含二长单辉岩、含二长钛磁铁单辉岩岩体中产出岩浆熔离型含铂钯贫磁铁矿，约占总岩体的80%以上，图4、图5。岩体为正常系列基-超基性岩，构成连续分异系列。镁铁比值：含橄单辉岩0.62，含钛磁铁单辉岩0.31～0.76，辉长岩0.27，二长辉长岩0.22，属铁质超基性岩[4，21，22]。为钛磁铁矿与铂钯矿共生的矿床，铂钯矿体赋存于岩体中部含二长钛磁铁矿单辉岩带底部和含二长单辉岩带顶部，呈层状产出，少量呈脉状产出。铂族矿物主要与金属硫化物(黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿等)共生，为砷铂矿、砷锑铂钯矿等[4，21，22]。

图4 牟定安益铂钯钛磁铁矿床地质图Fig 4.Geological Map of Anyi Pt-Pd Ti Magnetite Deposit，Mouding1-古新统江底河组；2-中元古界龙川岩群普登组；3-边缘含二长单辉岩；4-正长闪辉二长岩；5-含二长钛磁铁单辉岩；6-含二长单辉岩；7-暗色闪辉二长岩；8-暗色钛磁铁二长辉长岩；9-钛磁铁矿矿体；10-铂钯矿体；11-地质界线/推测岩体界线；12-不整合地质界线；13-勘探线及编号；14-钻孔

图5 牟定安益铂钯钛磁铁矿床0号勘探线剖面图Fig 5.Section of Exploration Line 0 of Anyi Pt-Pd Ti Magnetite Deposit，Mouding1-古新统江底河组；2-中元古界龙川岩群；3-正长闪辉二长岩；4-暗色闪辉二长岩；5-暗色钛磁铁二长辉长岩；6-含二长钛磁铁单辉岩；7-含二长单辉岩；8-含二长单辉橄辉岩；9-边缘含二长单辉岩；10-整合、不整合地层界线；11-磁铁矿化体；12-铂钯矿体(Pt+Pd≥0.5 g/t)；13-含铂钯矿体(Pt+Pd=0.2 g/t～0.4 g/t)；14-钻孔

3 铂族金属矿床成矿特征

3.1 铂族金属矿床空间分布

云南已发现铂族金属矿床分布在滇西大理-弥渡、滇东南金平及滇中元谋-牟定地区，与省内基性、超基性岩体分带密切相关，集中分布于宁蒗-弥渡岩带、永仁-元谋岩带(元谋、绿汁江岩带)，以镍(铜)为主伴生铂族元素矿床分布在金平岩带和马关-富宁岩带(图1)[23-25]，地壳表面均以深大断裂为其通道呈带状展布。大理-弥渡、金平地区处于上扬子陆块与“三江”造山带结合部，北西向金沙江-红河断裂旁侧；元谋-牟定地区位于“康滇”基底断隆带中段，南北向元谋-绿汁江断裂严格控制基性、超基性岩体的展布。此外，澜沧江岩带具微弱铜镍硫化物矿化及铜镍铂钯矿化，景谷一带的晚石炭世超基性岩中产出有半坡铂族多金属矿点。

郑玉清(2001)圈定了滇东东川-曲靖地区Pt、Pd 元素地球化学异常9～10处，异常主要受地层、岩性、构造等控制，区内地层主要为下古生界和二叠系黑色岩系，且上二叠统峨眉山玄武岩出露区Pt、Pd背景值高。推测异常可能与古生界黑色岩系及二叠纪玄武岩有关[26]。郭阳等(2012)对东川奚家坪地区的玄武岩中铂族元素地球化学特征做了较为详细的研究，指出本区玄武岩中PGE的含量偏低是由于其亲硫特性，导致在结晶分异过程中铂族元素优先进入硫化物矿物相中，随硫化物分异离开了熔体，分异的硫化物可能在岩浆通道附近形成富集的PGE矿化[27]。Yang et al(2017)对因民和滥泥坪地区辉长岩进行的地球化学研究也指出由于岩浆的结晶分异作用，铂族元素随硫化物熔离，从而有可能在镁铁质侵入体附近或内部发现富集PGE矿化，给出了本区存在发现铂族元素矿床的可能性[28]。

3.2 铂族金属矿床成矿时代

金宝山橄榄岩中黑云母的K-Ar年龄为304Ma，Rb-Sr年龄为322Ma[23]，蛇纹石化橄榄岩及斜长角闪石岩的锆石SHRIMP U-Pb年龄分别为260.6±3.5 Ma和260.7±5.6 Ma[11]。汤庆艳(2013)对同属宁蒗-弥渡岩带大理宾川北部与苦橄岩-玄武岩共生的安山质凝灰岩进行了锆石SHRIMP U-Pb年龄定年，结果为256.2±1.4 Ma[10]。

永仁珙山箐，元谋猛林沟、朱布、热水塘及牟定碗厂、安益铂钯矿床同属永仁-元谋岩带区，早期资料显示本区与铂族金属成矿关系密切的朱布岩体K-Ar年龄406 Ma，大民太岩体橄榄辉长岩中黑云母年龄328Ma～329Ma，珙山箐岩体超基性岩为359Ma～418Ma，牟定安益含矿岩体为187Ma[23]。于宋月等(2013)对安益岩体二长岩锆石SHRIMP U-Pb定年结果为247±3Ma[8]。汤庆艳(2013)获得朱布铂族多金属矿床辉长岩中锆石U-Pb 263±5Ma，这与Zhou et al.(2008)对朱布岩体边部闪长岩锆石SHRIMP U-Pb定年结果261±5Ma一致[10]。位于澜沧江岩带的景谷半坡杂岩体中辉长岩锆石U-Pb为302.6±2Ma[5]，辉长闪长岩ID-TIMS锆石U-Pb为294.9±3Ma[6]。

金平岩带以镍(铜)为主伴生铂族元素的金平县白马寨镍铜多金属矿分别获得259±18Ma及249±32 Ma的Re-Os同位素年龄[12-13]。谭木昌等(2012)对该矿区侵入岩(橄榄岩、辉石岩及辉长岩)进行的40Ar/39Ar法测年结果在160～170Ma之间，且认为这一年龄可能只是后期热事件影响的结果[29]。Zhou et al(2006)对富宁地区砂斗岩体的辉长岩及安定岩体的闪长岩进行了锆石SHRIMP U-Pb定年，分别得到260±3 Ma和258±3 Ma的年龄[14]。

总体上，云南已发现铂族金属成矿时代主要集中于晚二叠世(～260Ma左右)，这与峨眉山玄武岩活动时间(259 Ma～262Ma)较一致，少量早三叠世和晚石炭世，较晚的年龄(187Ma、160～170Ma)，有可能只是后期热事件影响的结果。

3.3 矿床成因及成矿模式

弥渡金宝山铂族多金属矿床和牟定安益铂钯钛磁铁矿床的形成经历了多阶段成矿作用的复杂演化，岩浆深部硫化物熔离富集作用是主要成矿作用[4，15，20，25]。地壳混染是金宝山成矿的一个重要因素，早阶段的地壳混染，使得硫化物在深部岩浆通道中发生硫饱和继而发生硫化物大规模熔离，硫化物在深部岩浆房中富集铂族元素；超基性岩浆侵位之后，不断发生分异结晶和熔离作用，金属硫化物和铂族矿物进一步富集，在岩体底部和中上部形成主要矿体，在其他部位形成次要矿体；岩浆期后气液与已形成矿体发生充填交代作用，形成富矿体，部分气液进入围岩，形成次要小矿体或矿化体[4，15，20]，成矿模式见图6。

安益铂钯钛磁铁矿化体以巨厚层状、似层状产于安益基性超基性岩体中，矿化体产于岩体的相对固定部位。铂钯矿体赋存于岩体中部含二长钛磁铁矿单辉岩带的底部和含二长单辉岩带的顶部。铂钯矿与橄榄石、辉石等同时是岩浆早期结晶分异、熔离的产物[4]，成矿模式见图6。

图6 典型矿床成矿模式图(据参考文献[4]、[25])Fig 6.Metallogenesis Model of Typical Deposit1-橄榄岩相；2-辉长岩相；3-岩体及矿体；4-辉长岩浆；5-辉长岩-橄榄岩分融岩浆；6-橄榄岩浆；7-岩相界线；8-推测岩相界线；9-断层及缝合线；10-岩浆发生区及上升方向

4 找矿方向

铂族元素与镍有相似的地球化学特征，均具亲石与亲硫双重性质，云南铂族金属矿产产出受板内深断裂控制，产于基性、超基性岩体内，成矿时代以华力西晚期为主，目前发现的矿床均属岩浆型矿床，与同为岩浆型成因镍矿床一致[30]，且云南已发现铂族元素矿床矿产组合均含有镍矿产(表1)，铂族元素矿产分布与云南镍地球化学异常分布套合较好[31](图1)。故本文在此基础上圈定云南铂族金属重点找矿远景区2处(图1)，分别为：

(1)大理-金平铂族多金属找矿远景区：处于北西向金沙江-哀牢山喜马拉雅期岩石圈主走滑-拉分断裂带上，华力西期基性-超基性岩浆侵入活动强烈，与PGE-Cu-Ni成矿关系密切，在北段的大理岩带产出有弥渡金宝山、大理荒草坝等铂族多金属矿床，中段的哀牢山岩带产出有新平滑石板铂族金属矿点，南段的金平岩带则产出有金平新安里、白马寨铂族多金属矿床。

(2)永仁-牟定铂族多金属找矿远景区：位于元谋-绿汁江断裂带上，华力西期基性-超基性岩浆活动强烈，与PGE-Cu-Ni或PGE-Ti-Fe成矿关系密切，产出有牟定安益、元谋朱布等大中型铂族多金属矿床。