云南东川播卡金矿床地质特征、控矿因素及找矿标志

刘纯波，张术根，黄超文

(1.遵义师范学院工学院； 2.中南大学地球科学与信息物理学院； 3.东华理工大学经济与管理学院)

引 言

20世纪90年代，首次在云南东川地区古—中元古界地层中发现了独立岩浆热液型金矿床——播卡金矿床[1]。前人已对播卡金矿床的成矿构造[2]、矿石特征[3]、成矿规律[4]及成矿时代[5]等方面开展了大量的研究工作，但到目前为止，对播卡金矿床的成因问题仍存在争议，并提出了一系列成因类型，包括层控型[6]、黑层型[7]、韧性剪切带型[8]、破碎蚀变岩型[9]、受剪切破碎带控制的岩浆热液型[10]等，其严重制约了矿床的生产和后续找矿工作。

2013—2014年，受云南金山矿业有限公司委托，中南大学开展“云南昆明东川播卡金矿床金、铜矿床成因、成矿规律及找矿预测研究”项目的科研工作，认为该金矿床是与中性侵入岩浆热液有关的岩浆热液型金矿床，且后期遭受动力剪切变形作用影响[11]。本文以该项目的部分研究成果为基础，通过分析研究区矿床地质特征，总结控矿因素，提取找矿标志，以期为矿床成因的认识和矿山深边部找矿工作提供依据，其具有重要的理论和实际指导意义。

1 成矿地质背景

播卡金矿床地处特提斯成矿域和太平洋成矿域结合部位的扬子地台(见图1-A)西南缘“昆阳裂谷”北部。区域出露地层包括元古界(PtKn)、下震旦统澄江组(Za)、上震旦统陡山沱组—灯影组(Zb)、中生界(Mz)、新生界(Kz)和第四系(Q)(见图1-B)。其中，元古界为主要地层，主要为古元古界汤丹群洒海沟组、望厂组、菜园湾组、平顶山组，中元古界东川群因民组、落雪组、黑山组和青龙山组，以及新元古界大营盘组，岩性为一套元古界浅变质火山碎屑沉积岩和碎屑-碳酸盐岩建造[12]。区域内构造活动强烈，褶皱和断裂发育，为多期次构造活动产物。褶皱主要有落雪—因民复式背斜、然薪厂—包子铺复式向斜、盐坝塘—蒋家湾复式背斜、播卡—拖布卡复式向斜。其中，播卡—拖布卡复式向斜是重要的金成矿控制构造。断裂主要有麻塘、小江、宝九及普渡河断裂等边界断裂。区域岩浆活动频繁，自元古代到新生代岩浆岩均有发育，岩性主要为基性—中性的辉绿岩、辉石闪长岩、闪长岩等岩脉。区域内矿产资源丰富，是中国“东川式”铜矿床的主要矿集区，仅东川地区铜储量就超过了2×106t,伴生大量稀有元素，如Co等。此外，区域内还广泛分布铅锌矿床、铁矿床及近年来新发现的播卡金矿床、小溜口金矿床、新田金矿床等。

1—向斜轴 2—背斜轴 3—河流 4—地层界线 5—断裂 6—推测断裂 7—边界断裂 8—角度不整合界线 9—第四系 10—新生界 11—中生界 12—澄江组 13—陡山沱组—灯影组 14—元古界 15—二叠系上统峨眉山玄武岩 16—地点图1 播卡金矿床区域地质简图(据文献[13]修改)

2 矿区地质特征

矿区出露地层为古元古界汤丹群平顶山组(Pt1p)，中元古界东川群因民组(Pt2y)、落雪组(Pt2l)、黑山组(Pt2h)，以及中—新元古界大营盘组(Pt1-2d)(见图2)。平顶山组岩性中上部为钙质板岩、粉砂质板岩、白云石化变砂岩和重结晶砂质灰岩，下部为空洞板岩及基性火山岩，底部为铁质角砾状砂板岩；因民组岩性为暗紫色砂泥质白云岩夹板岩，中部为铁质板岩，下部为变砾岩和变含砾砂岩；落雪组岩性为青灰色局部肉红色中厚层状含藻白云岩，底部砂泥质白云岩；黑山组岩性为黑色碳质板岩，夹泥灰岩，中上部夹基性凝灰岩、熔岩、火山质角砾岩和辉绿岩；大营盘组岩性为灰黑色绢云板岩夹碳质板岩，顶部夹泥灰岩、砂岩，底部夹多层基性火山岩，底部为铁质板岩、砾岩。其中，矿体主要赋存于平顶山组中上部及因民组下部地层中。

1—第四系 2—大营盘组 3—黑山组 4—落雪组 5—因民组 6—平顶山组 7—辉绿岩 8—辉长岩 9—闪长岩 10—剪切构造岩带 11—断裂角砾岩 12—断裂及编号 13—矿体图2 播卡金矿区地质简图(据文献[11]修改)

矿区褶皱主要为轴向近南北向的播卡—拖布卡复式向斜，其由汤丹群、东川群及大营盘组构成，西翼保存较为完整，东翼因小江断裂多期次活动及澄江期地层掩盖而较为模糊。矿体主要赋存于播卡—拖布卡复式向斜西翼高位。矿区断裂可分为近南北向、近东西向、北西向和北东向等4组，均具有多期次活动的特点，控制矿化和岩脉的就位。其中，近南北向断裂与地层走向相近，主要向东倾，总体倾角较地层更陡，多数部位具有明显切层特征。综合表现为压剪性左旋平移逆断裂所主导的复杂断裂，并被近东西向断裂右旋切错，应是多期次活动的小江断裂的构造成分，控制着矿体的分布。近东西向断裂倾向北，倾角通常较陡，以张性为主，为具有右旋平移正断裂性质的复杂断裂。北西向断裂倾向南西或北东，倾角较陡，表现为左旋正(逆)平移断裂。北东向断裂走向多为50°～60°，倾角一般大于60°，倾向北东或南西，总体表现为左旋正(逆)平移断裂。矿区岩石劈理化是多期次构造变形的综合产物，既有伴随褶皱变形而发育的区域性劈理构造，也有伴随断裂运动而发育的局部劈理化产物。其中，区域性优势劈理可能是晋宁运动的产物，而平顶山组地层内被其切割的劈理可能是东川运动的产物。

矿区岩浆活动强烈，具有多期次侵入的特点，可分为4期。第一期主要为碱性系列钾质辉长(辉绿)岩，呈沿层间侵入的岩席状产出，风化面为灰褐色—灰黄色，新鲜面多呈灰绿色—灰白色，属于晋宁期、澄江期岩浆活动的产物；第二期主要为钠质闪长岩，多以小岩株和岩墙形式侵入，风化面主要为黄褐色，新鲜面为浅灰白色微带棕色调，可能为印支期或燕山早期岩浆活动产物；第三期主要是钙碱性系列钠质辉绿岩，发育强度低，分布量少，产状较为稳定，主要呈脉状(脉宽<1 m)分布，风化面多为浅黄绿色，新鲜面主要为灰绿色，可能为燕山晚期或喜马拉雅期岩浆活动产物；第四期发育强度更低，分布量更少，主要呈灰白色泥状、粉末状，推测其应为喜马拉雅期岩浆活动的产物。其中，第二期钠质(辉石)闪长岩与矿化关系密切。

3 矿床特征

3.1 矿体特征

矿体整体呈近南北向展布，向东陡倾，但单个矿体形态产状非常复杂，多数呈不规则囊状，部分呈透镜状或复杂脉状。矿体无论走向、倾向或倾角都具有分组性：多数矿体走向近南北，向东陡倾；部分矿体走向呈北西向或北东向，一般向(北)西倾者倾角较缓，向(南)东倾者倾角较陡。矿体规模普遍较小，已揭露或控制的矿体最大走向延伸不超过100 m，长度多为20～40 m，厚度多为20～40 cm，但多数矿体沿倾向方向的延伸规模明显大于走向延伸规模。

3.2 矿石特征

3.2.1 矿石类型及矿物组成

矿石按产出特征主要分为含金黄铁矿石英(铁白云石)脉型矿石(见图3-a))、含金黄铁矿构造角砾岩型矿石(见图3-b))和含金黄铁矿脉及细脉浸染状含金黄铁矿矿石等。矿石中的金属矿物主要为黄铁矿，极少量毒砂、黄铜矿、闪锌矿及斑铜矿，偶见硫砷铜矿。金矿物主要为自然金、含银自然金，少数为银金矿。非金属矿物主要为石英，其次为铁白云石，极少量绿泥石、绢云母。表生氧化矿物主要有孔雀石、蓝铜矿及褐铁矿。

图3 播卡金矿床矿石产出特征

3.2.2 结构构造

矿石构造比较简单，主要有脉状构造、角砾状构造、团块状构造，其次为细脉浸染状构造、斑点状构造等。脉状构造在矿区分布最广，主要分布于含矿断裂、裂隙及板劈理中；角砾状构造常沿2组断裂交叉部位或较大规模断裂与其分支断裂交会部位分布；团块状构造主要分布于岩石张节理、剪节理、劈理等构造裂隙密集部位岩块差异位移空间中；细脉浸染状构造分布于矿体边缘及内部强烈破碎的赋矿岩石微细裂隙及矿物颗粒粒间；斑点状构造零散分布于矿体内部或旁侧围岩。

矿石结构相对简单，主要可见自形粒状结构、半自形粒状结构、压碎结构，少量他形粒状结构、压碎变晶结构、塑性流变结构、交代残余结构，偶见固溶体分离结构、胶体重结晶结构等。其中，自形粒状结构、半自形粒状结构、他形粒状结构、固溶体分离结构、交代残余结构主要分布于热液期矿体内部，压碎结构、压碎变晶结构、塑性流变结构主要分布于动力变质剪切带中产出的矿体内，而胶体重结晶结构仅见于赋存标高较高、热液成矿期后裂隙发育、靠近矿床氧化带的矿体中。

3.2.3 金的赋存状态

通过光学显微镜及电子探针研究，播卡金矿床金矿物的主要载体矿物为黄铁矿。金矿物赋存形式有裂隙金、包裹金及粒间金等3种，且以裂隙金为主。金矿物为金银系列矿物，包括自然金、含银自然金及银金矿，且以自然金、含银自然金为主。

3.3 围岩蚀变

围岩蚀变发育强烈，主要有硅化、铁白云石化、绢云母化、绿泥石化。其中，硅化、铁白云石化与金矿化关系最为密切。

3.4 成矿期及成矿阶段

综合矿石矿物组成、矿石结构构造及矿体产出特征，矿区成矿可划分为3个成矿期：混合热液期、动力变质期和表生期。其中，混合热液期可划分为中温、中低温2个成矿阶段，动力变质期又可分为碎裂阶段和变晶阶段。

4 控矿因素

4.1 地层控矿

地表、坑道矿床地球化学分析结果显示[14]，平顶山组地层中不但金含量较高、标准差较大，还具有与成矿物质系统最为接近的成矿元素组合特征，次为因民组。此外，平顶山组中上部主要出现泥质、粉砂质板岩与透镜状结晶砂质灰岩、白云质砂岩等。这2类岩石前者刚性程度低、渗透性差、化学性质不活泼，而后者反之。因民组下部则出现刚性程度较高、渗透性较强的变砾岩、变含砾砂岩。因其特殊的接触关系、岩性组合及组构特征，成为重要的水/岩反应萃取成矿物质源区、成矿流体传输通道、物理化学性状转换及聚集沉淀场所。这表明上述地层不仅能够有效提供金成矿物质来源，而且也是金矿化有利的赋矿地段。

4.2 东川群与汤丹群接触界面控矿

相比其他地层接触面而言，东川群与汤丹群接触界面裂隙、滑动虚脱现象更加发育。正是由于该接触界面与上述控矿地层有效耦合，使得在构造变形事件中，刚性高、渗透性好的岩层更容易破裂变形而形成较开阔、连通性相对较好的断裂及裂隙系统。这些空间都为减压空间，有利于成矿流体聚集迁移成矿。而化学性质活泼的岩层可以显著改变成矿流体的物理化学性质，促使成矿物质卸载沉淀，同时因其具有较强的酸碱缓冲能力，所以又是良好有效的地球化学障。

4.3 构造控矿

因为多期次构造变动产物的继承、干扰、活化及叠加，矿区构造非常复杂，褶皱、断裂、劈理、节理都相对发育，因此，构造是重要的矿化控制因素[15]。播卡—拖布卡复式向斜西翼上的近南北向主断裂控制矿体的分布。印支期—燕山早期强烈左旋压剪活动的近南北向断裂是控制金矿化就位的关键构造因素，既是热液成矿期的导岩、导矿构造，又是关键配矿构造，在局部地段还是重要容矿构造。北西向断裂只在其与南北向断裂交会部位及其附近充当热液成矿期配矿构造、容矿构造。北东向断裂的导矿构造功能较为局限，主要充当配矿、容矿构造。此外，近南北向主断裂及其与北西向、北东向断裂交会部位附近的劈理、节理，均不同程度地参与金成矿热液循环，增强其水岩交换与成矿物质萃取能力[16]。

4.4 岩浆岩控矿

燕山早期钠质闪长岩类岩浆的侵入活动是金成矿的最关键控制因素，为成矿及流体活化、运移提供成矿热能、流体来源和物源。钠质闪长岩类岩浆事件是印支期—燕山早期的重要热事件，其既是流体运移的重要驱动力，又可以加热地层系统赋存的深度演化地下水，加速水岩交换反应，增强流体的成矿物质萃取能力。石英流体包裹体的氢氧同位素和气液相成分表明[10]:成矿热液具有岩浆-地层流体混合热液的物质组成特征，岩浆期后热液应是成矿流体的重要组成部分。矿区内3件强蚀变钠质闪长岩样品的金平均质量分数为0.71×10-9，与正常闪长岩类(w(Au)=0.85×10-9)比较，其金含量明显呈亏损状态，表明其成矿元素存在热液活化、迁移现象，可能为金矿化富集提供了部分成矿物质[17]。

5 找矿标志

1)地层标志。平顶山组中上部及因民组下部地层是金矿化重要找矿标志。地层中白云质砂岩、砂质灰岩、白云石化石英砂岩、变砾岩、变含砾砂岩及变泥质粉砂岩等岩层发育程度越高，岩性组构类型越齐全，越有利于金矿化富集，同样为金矿化富集程度判别的重要参考指标。

2)构造标志。晋宁期—澄江期复式背斜核部及其附近地段，印支期—燕山早期具活动性的近南北向断裂是金矿化的重要找矿标志。

3)岩浆活动标志。燕山早期碱性岩浆活动强度较高、钠质闪长岩类岩体规模较大、分布密度较高是金矿化的重要找矿标志。钠质闪长岩类岩体的铁白云石化、硅化强度高，也是寻找金矿化的重要辅助性标志。

4)东川群与汤丹群接触界面标志。该接触界面是金成矿流体传输网络系统的重要组成部分，是构造应力集中面，也是重要的地球化学界面、金成矿流体物理化学性状变异面及金矿化富集场所，因而是金矿床找矿标志体系的重要组成部分，其附近构造破碎程度高，铁白云石化、硅化强烈，出现黄铁矿化等是金矿化富集程度判别的重要参考指标。

5)围岩蚀变标志。硅化和铁白云石化是金矿化的重要找矿标志，而硅化、铁白云石化、绿泥石化及绢云母化、钠长石化、白云母化等围岩蚀变发育强度高、类型齐全，是金矿化富集程度判别的重要参考指标。

6)地表风化产物标志。地表、近地表环境的多孔状、细脉—网脉状褐铁矿化发育，偶有黄钾铁矾、表生铜矿物相随，并出现在石英团块、碎粒、细脉等内部，是金矿化的重要直接找矿标志。

6 结 论

1)播卡金矿床矿体主要赋存于平顶山组中上部及因民组下部地层中，呈近南北向展布，向东陡倾，多呈不规则囊状，少数呈透镜状或复杂脉状。矿体规模普遍较小，连续性较差。黄铁矿为主要载金矿物，金矿物主要为自然金、含银自然金，少数为银金矿。

2)由于受到东川群与汤丹群接触界面岩石金含量和力学性质差异的影响，矿体主要赋存于平顶山组中上部及因民组下部地层中，近南北向断裂及其与北西向、北东向断裂交会部位控制着矿体的产出，钠质闪长岩类岩体为成矿及流体活化、运移提供成矿热能、流体来源和物源。

3)平顶山组中上部及因民组下部地层、近南北向断裂、燕山早期钠质闪长岩类岩体、东川群与汤丹群接触界面、硅化和铁白云石化等围岩蚀变可作为主要找矿标志。