金沙江流域铅锌矿化集中区特征与资源潜力分析

王玉祥,常 河,贾福聚,邹 超,苏志宏,蔡家驭

(1.昆明理工大学 国土资源工程学院,云南 昆明 650093;2.山东黄金矿业(玲珑)有限公司,山东 招远 265400)

0 引言

金沙江是中国长江的上游,发源于唐古拉山脉东段北支5054 m的无名山地东北处,穿行于川、藏、滇三省区之间,其流域面积约50.2万 km2。整个金沙江流域穿越了松潘—甘孜褶皱系、扬子地台等构造单元,两岸分布有众多金属与非金属矿产[1]。自20世纪各国开展矿产资源潜力评价分析工作以来,其分析方法主要由定性分析逐渐转变为定量分析,国内较为代表性的是综合信息预测理论、地质异常致矿理论和“三联式”资源定量预测等[2-3]。

文章通过收集1∶20万区域地质调查资料、矿山实际生产资料及归纳川滇黔接壤区铅锌矿产资源潜力评价与找矿规律分析科研项目成果,依据铅锌矿床(点)分布划分矿化集中区,描述了各集中区铅锌矿床(点)特征。结合成矿地质信息、物探异常信息、化探异常信息和遥感地质信息,建立了区域找矿信息量模型,并依据信息量和资源量建立回归预测模型,完成了集中区铅锌资源的定量估算,评估进一步找寻铅锌矿产资源的可行性。

1 矿化集中区的划分

依据金沙江水系分布与构造格局等因素将铅锌矿床(点)以甘洛—小江断裂为界划分为东西2个成矿区,5个矿化集中区(图1)。西部成矿区矿床(点)受到SN向断裂构造控制较为明显,其次就是岩性控制,以及岩浆岩侵入的影响,矿床(点)相对集中区为普格—会理铅锌多金属矿化集中区;东部成矿区矿床(点)受到SN、EW、NE向断裂构造(含隐伏断裂构造)控制较为明显,其次就是岩性控制,矿床(点)相对集中区从南到北划分为永善—盐津、彝良—镇雄、宁南—巧家、普格—会理、会泽—东川5个矿化集中区[4-7](图2)。

图1 金沙江流域铅锌矿床(点)分布图

图2 金沙江流域铅锌矿床(点)矿化集中区划分图

2 铅锌矿化集中区特征

2.1 永善-盐津铅锌矿化集中区

矿集区地理范围涉及云南省盐津县,永善县及四川雷波县,面积3 688.78 km2,并以巧家—盐津断裂为界地跨两个构造单元。集中区内共计矿产地73处,其中大型矿床1处,中型矿床2处,小型矿床5处,矿点65处,矿产地大部产于古生代地层中[8]。区内铅锌矿产地中,产于寒武系地层中32处、奥陶系中27处、震旦系中13处、侏罗系中1处。产于奥陶系、寒武系的矿产地主要分布在断裂以北。

矿集区查明资源储量铅378 073 t,锌380 424 t,铅+锌758 497 t。震旦系灯影组有大型矿床1个,铅+锌资源储量占全区的56.06%;奥陶系有中型矿床2处、小型矿床2处,主要分布在下巧家组中,铅锌资源储量占22.78%;下寒武统有中型、小型矿床矿床各1处,主要分布在龙王庙组中,铅锌资源储量占21.16%,矿床类型为层控型矿床 (表1)。

表1 金沙江水系铅锌矿化集中区矿床(点)产地基本情况统计

赋存于上震旦统灯影组中的矿产地主要分布在巧家—盐津断裂以南矿集区南西端,赋矿围岩为稳定海相半闭塞台地相碳酸盐岩,岩性以白云岩、泥砂质白云岩为主。按矿产地统计,以非整合型矿床(体)为主,但该类矿床(体)一般不具规模,区内金沙厂大型矿床以整合型矿体为主[9-10]。沿金沙江两岸赋存于上震旦统灯影组的铅锌矿床,严格受地层控制,矿体有两个产出部位:灯影组顶部(金沙厂矿区“四层矿”)矿体直接赋存于寒武系含磷层之下,或距含磷层0～20 m范围;矿体赋存于灯影组中上部 (金沙厂矿区“二层矿”),距含磷层60～80 m。产于顶部的整合型矿体,多以顺层分布的似层状矿体为主,产于中上部的矿体多为沿层透镜状。矿物成分简单,矿石以锌为主,Zn>Pb,Zn∶Pb = 1.29∶1,除铅锌外,伴生Ag、Ge、Cd等;围岩蚀变以硅化、重晶石化主。与区内其他铅锌矿床比较,金沙厂铅锌矿床伴生组分中Hg含量较高,矿石类型以石英型、重晶石型为主,较为特殊,而产于灯影组中上部矿体围岩密集的硅质条带白云岩(斑马状白云岩)具热水沉积特征[11]。

寒武系的铅锌矿赋矿地层层位以下统为主,中型龙头沟铅锌矿即产于下寒武统龙王庙组,矿体为沿层的透镜状、似层状,矿物成分简单,矿石Pb>Zn,Zn∶Pb = 1∶2.19,赋矿围岩稳定海相半闭塞台地相碳酸盐岩,岩性为石灰岩,围岩蚀变主要为白云石化、方解石化;赋存于下寒武统筇竹寺组的矿床(点)一般不具规模,以非整合型矿体为主,小型猴儿沟铅锌矿,矿体沿断裂带成脉状产出,规模较小,矿石铅Pb>Zn,Zn∶Pb = 1∶1.69,赋矿围岩稳定海相潮坪相砂、泥质岩,岩性为页岩及砂岩。

奥陶系的铅锌矿赋矿地层层位有中统上巧家组,下统下巧家组,中型的黄泥坡铅锌矿赋存于下统下巧家组,矿体为沿层的透镜状、似层状,矿石铅大于锌,Pb>Zn,Zn∶Pb = 1∶1.20,下奥陶统赋矿围岩为海相稳定相浅水碳酸盐岩、中海相稳定相的阔台地相碳酸盐岩,岩性为石灰岩,围岩蚀变主要为白云石化、方解石化;赋存于中统上巧家组的铅锌矿主要为非整合型,一般不具规模[12]。

2.2 彝良-镇雄铅锌矿化集中区

矿集区地理范围涉及云南省昭通市昭阳区、大关县、镇雄县、彝良县及贵州省威宁县北部,面积4 530.63 km2。其跨滇东北台褶束与威宁县—水城断褶束两个构造单元,位于威宁县—水城断褶束与滇东北台褶束中金牛厂—矿山厂断裂、长发硐—五星厂断裂交汇部位,区内矿体具两个构造单元特征。矿化集中区共有矿产地86处,其中大型与中型矿床各1处,小型矿床4处,矿点80处。80个矿产地中,其中产于泥盆系地层中45处、石炭系19处、志留系2处、寒武系10处、奥陶统9处、第四系1处。区内查明资源储量铅660 044 t,锌1 416 049 t,铅+锌2 076 093 t,矿床类型为层控型矿床 (表1)。

矿集区铅锌矿床主要赋矿地层为中石炭统威宁组、上泥盆统宰格组,于近古陆边缘稳定的碳酸盐台地、潮坪闭塞或半闭塞沉积环境中形成碳酸盐含矿建造,赋矿岩性以白云岩为主,极少产于石灰岩中。

在滇东北台褶束一侧的毛坪(大型)、长发硐(中型),红尖山、姜家湾(小型)铅锌矿矿体主要沿层产出或赋存于层间破碎带,以沿层产出的似层状、透镜状、短柱状的整合型矿体为主,矿体沿倾斜延深长度远远大于走向长度,在长发硐矿区,具多层矿化的特征。矿化集中区威宁—水城断褶束一侧的洛泽河铅锌矿(小型),矿体为沿北西向断裂产出的囊状、脉状非整合矿体,赋矿构造线方向与滇东北区主体构造线方向近于直交,与威宁—水城断褶束含矿构造方向一致。矿集区铅锌矿床矿石矿物成分简单,以锌为主,Zn>Pb,Zn∶Pb = 1～1.58,除铅锌外,共生硫铁矿,伴生Ag、Ge、Cd等,围岩蚀变以白云岩化、方解石化、铁锰碳酸盐化为主,局部有重晶石化[13-14]。

2.3 宁南-巧家铅锌矿化集中区

矿集区地理范围涉及云南省昭通市昭阳区、鲁甸县、巧家县及四川省布拖县、金阳县、宁南县、会东县,面积7 461.31 km2。其跨滇东北台褶束与江舟—昆明台褶束两个构造单元,位于小江断裂带与巧家—盐津断裂、大关—鲁甸断裂交汇部位,为沿金沙江两岸分布的最主要的上震旦统铅锌矿化集中区。矿化集中区共有矿产地47处,其中:大型矿床2处,中型矿床2处,小型矿床21处,矿点22处。47个矿产地中产于上二叠统地层中1处、上泥盆统1处、上奥陶统4处、中奥陶统8处(有中型矿床1处(四川布拖乌依),小型矿床2处)、下寒武统5处、上震旦统30处(大型矿床2处(四川会东大梁子、云南巧家茂租),中型矿床1处(四川省宁南银厂沟))。区内查明资源储量铅629 599 t,锌3 372 315 t,铅+锌4 001 914 t,矿床类型为层控型矿床 (表1)。

上震旦系灯影组为矿集区内最主要的含矿层,赋矿岩性为闭塞台地相白云岩。矿集区内,赋存于灯影组的整合型铅锌矿床主要偏滇东北台褶束一侧,而江舟—昆明台褶束非整合型铅锌矿床有明显增多的趋势。大型茂租铅锌矿床位于滇东北台褶束,其以整合型矿体为主,具顶部、中上部两个赋矿部位,但以顶部为主,资源储量主要赋存于顶部与下寒武统泥、砂质岩的过渡地层中。矿石矿物成分简单,矿石富锌,Zn>Pb,Zn∶Pb = 15∶1,除铅锌外,伴生Ag、Ge、Cd、In、Ga等。大型大梁子铅锌矿位于江舟—昆明台褶束,其以整合型矿体为主,铅锌矿体主要沿断裂成筒状沿断裂产出,矿化集中、富厚,矿体最厚可达163 m(2004 m中段),矿石矿物成分简单,以锌为主,Zn>Pb,Zn∶Pb = 4∶1,除铅锌外,伴生Ag、Ge、Cd、In、Ga等。产于中奥陶统大箐组的乌依中型铅锌矿以整合型矿体为主,铅锌矿矿体主要沿层产出或赋存于层间破碎带,以沿层产出的似层状、透镜状、赋矿围岩为半闭塞台地相白云岩。

矿集区主要铅锌矿产出的区域构造控制较为明显,大型茂租铅锌矿与中型乌依铅锌矿均位于小江断裂与巧家—盐津断裂交汇处,茂租位于南侧,乌依位于北侧;大型大梁子铅锌矿紧位于普渡河旁侧。

2.4 普格-会理铅锌矿化集中区

矿集区位于四川省西昌地区,地理范围涉及四川省普格、会理两县,面积3 783.19 km2,其位于西昌—武定—石屏隆断束北部,为于普渡河断裂西侧的近SN向的铅锌矿化集中区。

区内矿床类型主要为层控型矿床,但有产于燕山晚期长塘花岗岩内接触带的铅锌矿(长塘铅锌矿点)。矿化集中区11处矿产地中,层控型铅锌矿床有大型矿床2处,矿点8处,赋矿地层为上震旦统灯影组、中元古界会理群天宝山组,与中酸性岩浆岩有关的铅锌矿产于花岗岩内接触带。

矿集区上震旦统灯影组地层中有矿产地4处(大型矿床1 处(天宝山),矿点3 处)、中元古界会理群天宝山组有6处(大型矿床1处(小石房),矿点5处),产于燕山晚期花岗岩中的矿产地1处,为矿点。查明资源储量铅347 376 t,锌1 217 035 t,铅+锌1 564 411 t (表1)。

上震旦统灯影组铅锌矿床均为沿断裂产出,矿体呈脉状、透镜状产出,赋矿围岩为潮坪相白云岩,矿石成分简单,以富锌为特征,Zn>Pb,Zn∶Pb = 6.74∶1。产于中元古界会理群中的铅锌矿床以非整合型矿体占比例较大,但矿产地一般不具规模。区内大型铅锌矿床(小石房)以整合型矿体为主,赋矿围岩为白云岩。

2.5 会泽-东川铅锌矿化集中区

矿集区地理范围涉及云南省会泽县、昆明市东川区、禄劝县,面积4530.63 km2。其跨滇东北台褶束与江舟—昆明台褶束两个构造单元,位于SN向的小江断裂带、曲靖断裂与NE向的长发硐—五星厂断裂、矿山厂—金牛厂断裂构成的NE向的菱形断块区域。在断块中部的五星厂—雨碌连线的北东端,铅锌矿化主要集中在下石炭统地层内,分布有矿山厂、麒麟厂大型铅锌矿;连线方向南西,主要为产于上震旦统灯影组的铅锌矿床(点),分布有五星厂中型铅锌矿[15-16]。

矿化集中区共有矿产地66处,其中大型矿床2处、中型矿床3处、小型矿床8处,矿点53处,其中产于第四系地层中1处(矿山厂矿段砂矿)、下侏罗统1处、下二叠统1处、下石炭统摆佐组7处 [大型2处(会泽矿山厂、麒麟厂),中型1处,小型2处]、上泥盆统2处、下寒武统1处、上震旦统灯影组51处 [中型1处(会泽县五星厂),小型矿床6处]、下二叠统1处、昆阳群青龙山组2处。区内查明资源储量铅1 838 222 t,锌3 113 373 t,铅+锌4 951 595 t,全部分布在下石炭统摆佐组及上震旦统灯影组中。原生矿床类型全部为层控型矿床,并有与层控型铅锌矿相伴的铅锌砂矿产出。

下石炭统摆佐组为矿集区最重要的赋矿地层,赋矿围岩为开阔台地相白云岩,以整合型矿体为主。矿集区矿山厂、麒麟厂大型铅锌矿位于矿山厂—金牛厂断层与隐伏的曲靖断裂交汇处。矿山厂铅锌矿矿体呈透镜状、似层状沿层及沿层间破碎带产出,矿石矿物成分简单,矿石富锌,Zn>Pb,Zn∶Pb = 4∶1,除铅锌外,伴生Ag、Ge、Cd、As、Ga等;矿山厂矿区铅锌矿具多层位矿化特征,矿区深部有钻孔及开采中段揭露上泥盆统宰格组铅锌矿体[17]。除铅锌原生矿外,矿山厂矿区有与原生矿相伴的铅锌砂矿产出,规模已达中型,富集于喀斯特漏斗、洼地残坡积砂矿其高程接近云南高原夷平面,沿沟谷分布的砂矿为冲积砂矿及人工堆积砂矿。大型麒麟厂铅锌矿矿体呈短柱状、筒状顺层产出,矿体沿倾斜长度远远大于走向长,矿石以块状硫化矿为主,矿物成分简单,方铅矿、闪锌矿、黄铁矿等金属矿物含量大于90%,脉石矿物以方解石、重晶石为主,矿石富锌,Zn>Pb,Zn∶Pb = 1.92∶1,除铅锌外,伴生Ag、Ge、Cd、As、Ga等。

上震旦统灯影组为矿集区内另一主要的含矿层,赋矿岩性为半闭塞台地相白云岩,非整合型和整合型铅锌矿床均有分布。中型五星厂铅锌矿以非整合型矿体为主,矿体沿与北东向长发硐—五星厂断裂斜交的次级断裂产出,但严格受地层控制而产于特定的部(层)位,矿石以富铅为特征,Zn>Pb,Zn∶Pb = 1～2.59。以整合型矿体为主的小型铅锌矿矿体有灯影组顶部、寒武系含磷层中上部两个部位;在小江断裂与矿山厂—金牛厂断裂交汇处的白龙潭铅锌矿(小型),整合型与非整合型矿体均有产出[18]。

3 铅锌资源潜力评价

通过对金沙江流域的区域成矿地质背景、矿集区成矿地质特征、地球化学特征、遥感信息特征和岩相古地理等的分析,总结找矿标志,并通过网格单元法对研究区统计划分,对控矿因素和找矿标志进行单变量和复合变量的提取。使用信息量法建立找矿信息量模型,确定各找矿标志在靶区定位及资源量估算中的权重大小,划分成矿靶区[19-20]。

最后进行资源潜力定量评价,采用回归分析的方法,建立控矿因素及找矿标志的综合值—信息量与资源量之间的函数关系,通过函数拟合,完成资源量定量估算。本次研究过程分别对5个矿化集中区进行函数拟合计算。在回归模型选取过程中,根据综合信息量—资源量曲线图 (图3),选择使用一元非线性回归方程:

图3 金沙江流域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ铅锌矿化集中区综合信息量-资源量曲线图

y=a×xb

(1)

(2)

(3)

代入已知矿点的资源量y和信息量x,求得待定系数a,b。再通过拟合度R值对模型进行质量评价,当R>rα=0.1(n-2) 时方程回归。

(4)

由于部分不含矿单元的信息量值相对较低,使用回归方程拟合后的结果与实际相差较大,因此剔除资源量较小模型单元二次建模。

用两次回归方程分别对模型单元进行预测,以两回归方程预测平均值作为预测值下限:

(5)

采用两方程拟合度预测单元的资源量进行修正,并以此作为预测单元的资源量上限:

y上限=R1×y1+R2×y2

(6)

式(5)和式(6)中:y1为一次建模的预测资源量,R1为一次建模的拟合度,y2为二次重新建模的预测资源量,R2为二次建模的拟合度(表2)。

表2 金沙江流域铅锌矿产资源金属量估算拟合方程

目前,金沙江流域(川滇接壤区)已查明铅锌资源量为1325.75万吨,预测资源量下限为1316.93万吨,预测资源量上限为2058.71万吨[5,6,11,12](表3)。由表3可见,金沙江流域探明资源量大部分略低于预测资源量下限,相对于该资源量上限来说,其探明资源量相对较少,说明该流域还有较大找矿潜力,有望取得更大找矿突破。