滇北余家村金银多金属矿床成矿条件及模式研究

2024-04-24张丽娟李小慧郑玉慧白曜宇何丽萍

中国矿业 2024年4期

张丽娟，李小慧，郑玉慧，白曜宇，何丽萍

（1. 河南省地质局生态环境地质服务中心，河南郑州 450053；2. 河南省矿山环境生态修复工程技术研究中心，河南郑州 450053；3. 云南富盛锌鑫投资股份有限公司，云南昆明 650021）

0 引言

云南三江成矿带隶属金沙江-哀牢山富碱斑岩带，受喜马拉雅运动影响，发育一系列与金多金属矿有关的富碱斑岩体群，岩性以中-酸性岩为主，是我国富碱斑岩金矿的典例成矿带[1]。徐兴旺等[2]将该成矿带内碱性斑岩分为早期石英钠长斑岩（65.56 Ma）、中期石英正长斑岩（25～33 Ma）和晚期黑云正长斑岩（3.6～3.8 Ma），其他学者的测试结果与其基本一致[3-5]，这说明该成矿带内成矿时间多集中于新生代，但空间分布、规模以及矿化类型存在明显差异[6-7]，通过前人对富碱斑岩的地球化学分析可知，该成矿带内铁、铜元素主要来源于富碱斑岩[8-9]，成矿系统整体受控于喜马拉雅期岩浆热液成矿事件[10-14]。与国内外一些取得重大金矿找矿成果的富碱斑岩带相比，云南境内金沙江-哀牢山富碱斑岩带具有优越的金矿资源成矿条件，但该类金矿的找矿工作起步较晚，勘查程度较低，整体研究薄弱且积累较少[15]。

余家村矿区地处滇北，大地构造位置位于三江成矿带东缘、宁蒗-祥云铜钼成矿带北段[16]。前人自20世纪70年代开始对矿区进行系统找矿勘探工作，涉及铁、铜、硫铁、铅、锌、煤、石膏等多种固体矿产[17]。1979—1980年，云南省地质局开展1∶20万永宁幅区域地质调查，认为矿区NNE向断裂（今编号为F2）与成矿关系密切，铅锌矿点的成因类型属“斑岩热液型”铅锌矿床，深部具有找矿勘查价值[18]。1986—1988年，云南省地矿局在纸房沟开展矿点普查，认为纸房沟（属余家村矿）金银多金属矿床成因类型主要为“灰岩古侵蚀面上溶沟槽中风化淋滤充填型金矿”，其次为“构造裂隙型金银矿”。前人分别从不同角度，对矿区进行了全面而详细的工作，在区域地质、物探、化探、遥感等调查手段和成矿区划与科研等方面取得了较为丰富的成果资料，显现出研究区良好的成矿地质背景和巨大的找矿潜力，为本次科研工作提供了丰富的基础资料。

在深入总结矿区成果资料基础上，认为前人对研究区金银矿体的控矿构造、产状、规模等方面的认识还存在一定问题，主要包括矿区综合研究明显不足，对成矿条件、控矿规律研究不够，特别是对金银矿体的产状、赋存空间和控矿因素存在认识偏差；以往工作给出的蚀变、矿化信息较少，前期钻探工程验证不充分，目标单一，综合研究稍显不足。以往工作缺乏对构造密集带的产状、空间分布规律的研究，从而造成了对矿体空间赋存规律和控矿因素存在认知偏差，继而导致了对矿区的成矿条件、成矿规律的掌控存在不足，是至今没有取得较大找矿突破的主要原因。综上所述，本文通过对金银多金属矿化带（M1）地质条件的深入研究，提炼控矿因素，进而完成余家村金银多金属矿化带（M1）的成矿模式研究，以期为该地区地质找矿提供理论指导和技术支撑。

1 区域成矿地质背景

1.1 地层岩性

研究区出露的地层较为简单，从老至新分别为下二叠统阳新组（P1y）、上二叠统峨眉山玄武岩组（P2e）、上二叠统黑泥哨组（P2h），以及第四系。

1）下二叠统阳新组（P1y）在区域上总计四段，而在矿区出露三段（第二段～第四段），主要分布于矿区中部地区。矿区下二叠统阳新组（P1y）主要岩性多为含生物碎屑泥晶灰岩（第二段）、粉晶灰岩夹生物碎屑泥晶灰岩（第三段），以及生物碎屑细-粉晶灰岩（第四段）。第四段顶部靠近金银多金属矿化带（M1）断裂，灰岩破碎显著，其角砾状灰岩或碎裂灰岩内充填交代发育破碎蚀变带。根据1∶1万化探成果，Cu富集系数为0.52，属贫化元素；其余元素均为富集元素，富集系数介于1.16～2.02之间，其中，Ag、Au、W为强烈富集元素，富集系数均大于1.9。

2）上二叠统峨眉山玄武岩组（P2e）主要分布于矿区的东南侧和北侧（白牛厂、纸房沟上村一带），在本矿区分为三段：第一段（P2e1）为岩屑、玻屑凝灰岩，一般厚度15～25 m，其下部是矿区内重要含矿部位，普遍显示金银矿化，部分富集成为工业矿体，同时伴生（叠加）有硅化、黄铁矿化、铁锰碳酸盐化等多种蚀变；第二段（P2e2）为玄武岩夹玄武质火山角砾岩及凝灰岩透镜体，厚度80～102 m，主要富集Cu元素；第三段（P2e3）主要为玄武岩，根据岩石光谱分析，段内Cu含量一般介于110～386 ppm之间，平均Cu含量249 ppm。根据1∶1万化探成果，除Au、Pb、Zn为贫化元素，其他元素均为富集元素，富集系数在1.18～1.56之间。

3）上二叠统黑泥哨组（P2h）岩性主要为凝灰质砂岩、泥质粉砂岩和粉砂质页岩，厚度约230 m，分布于研究区外围东侧和南侧。根据1∶1万化探成果，此地层Au、Pb、Zn、Ag、W均为贫化元素，富集系数在0.15～0.76之间，Cu、Mo背景值与测区背景值接近，富集系数为1.09～1.10。

4）第四系（Q）主要由洪冲积物、残坡积物，以及古硐渣堆积物组成。

1.2 构造

研究区主要受小金河断裂带影响，如图1所示。该断带是扬子板块内部的二级构造单分界线，研究区内走向近南北，延长在200 km以上，向西倾斜，倾角70°～80°，由几条相互平行的断裂组成。北端延入四川境内，总体走向北东；该断裂带是金官、永胜、程海、期纳、宾川等一系新生代盆地主要控制因素之一；该断裂带规模较大，形成时间早，演化历史长，对滇西北地区的构造演化、古地理环境、岩浆活动、成矿作用都有控制作用。震旦纪的浅海相碎屑岩和碳酸盐岩出露于断裂带以东，而断裂带以西不发育。古生代地层在断裂带以东多数缺失，断裂带以西则堆积巨厚的砂岩、页岩及碳酸盐岩。沿断裂带有大量的二叠系玄武岩分布，且仅限于断裂带的西侧。晚中生代，断裂带以东是广大的滇中红色盆地沉积区，以西则趋于隆起，沉积范围较小。根据地球物理资料分析，该断裂带不同地段的切割深度不同，北段北部最深可达壳幔边界，而向南渐次变浅，仅及地壳下部，再向南则可能只及上地壳，分段活动特征较为显著。

图1 云南省主要断裂分布略图Fig. 1 Distribution of main faults in Yunnan Province（资料来源：文献[19]）

矿区主要褶皱有两条：白牛厂倾伏背斜和萝卜地向斜。白牛厂倾伏背斜轴线呈NNE向，西翼倾角71°左右，东翼倾角35°～38°，位于矿区西部。在该背斜轴部西侧，Au、Cu、Pb、Zn四元素异常浓度中心重合度极高，是矿体赋存的有利场所。萝卜地向斜轴线呈NNW向，西翼较缓约35°，东翼稍陡约42°，位于矿区西南部。

矿区内断裂构造较为发育，如图2所示，主要有F2断裂、F4断裂～F7断裂以及F9断裂。F2断裂整体走向为N0°～15°E，倾向SE，倾角60°～80°，角砾成分为玄武岩、凝灰岩和灰岩，宽10～20 m，长约15 km，出露于矿区北部的华岗后山-岩脚村后山-白牛厂-上三岔河村一带[20]。根据前人工程揭露，破碎带皆有不同程度Pb、Zn、Au、Ag矿化。F4断裂整体走向为N40°～50°W，倾向SW，倾角70°～80°，角砾成分为灰岩、玄武岩、凝灰岩，宽10～15 m，矿区内长约3.7 km，位于研究区中部（纸房沟上村以南）。F5断裂整体走向为N70°～80°W，倾向SW，倾角为70°～80°，角砾成分为灰岩、玄武岩、凝灰岩，宽10～25 m，矿区内长约3.7 km，位于矿区中部（龙头山村～大湾子）。F6断裂、F7断裂为同组断裂，走向为N20°～50°W，倾向NE，倾角70°～80°，断层破碎带多具铁锰碳酸岩化、硅化、褐铁矿化（黄铁矿）、锰银（金）矿化，是脉状矿体的主要赋存场所。F9断裂走向为N60°～90°E，倾向SE，倾角70°～80°，矿区内长约2 km，位于纸房沟。研究区内锰银矿化、金矿化显著，且多在NW向断裂附近发育，并形成破碎蚀变岩型金（银）矿，同时也伴生铁锰碳酸盐化等多种围岩蚀变。

图2 研究区构造纲要图Fig. 2 Structural outline of the study area

1.3 岩浆岩

矿区内出露的岩浆岩主要为华力西期的基性火山喷出岩和喜山期的中酸性侵入岩。华力西期基性火山岩主要为峨眉山玄武岩，灰绿色～深灰色，局部有Fe、Mn、Au、Ag、Cu矿化。特别是在与下伏阳新组灰岩的接触带上，Fe、Mn、Au、Ag矿化最为明显。喜山期中酸性侵入岩沿构造密集带侵入至阳新组灰岩与峨眉山玄武岩组所形成的不整合面，呈隐伏或半隐伏复式岩体（脉）群出现。地质勘探表明，规模较大的岩床多出现在萝卜地西侧一带（矿区东南侧），规模较小的岩脉、岩枝分布在纸房沟一带（矿区东北侧），反应了岩浆活动由东南向西北减弱的趋势。其岩脉可分为三期，其中，晚期岩脉与Au、Cu矿化关系较为密切，反映了金铜矿的富集与晚期斑岩体（脉）的矿液活动关系密切。喜山期中酸性侵入岩主要为石英二长斑岩和石英正长斑岩，钾长斑岩和闪长斑岩次之。钾长斑岩、闪长斑岩Mo、Zn、W背景值与测区背景值接近；Cu为贫化元素，富集系数为0.74；Au、Pb、Ag为富集元素，富集系数在1.18～2.77之间。

1.4 围岩蚀变

矿区围岩蚀变受断裂构造控制，多沿构造破碎带及岩体接触带呈带状展布。研究区的围岩蚀变种类繁多，主要有铁锰碳酸盐化、黄铁矿化、绿泥石化、绿帘石化、硅化、黄铁矿化、褐铁矿化、高岭土化、黄铁绢云岩化、钾化等。其中，与金银多金属矿化关系密切的为铁锰碳酸盐化、硅化、铁白云石化。

1）铁锰碳酸盐化：主要发育于围岩接触带和NW向张性断裂附近。软（硬）锰矿物充填于灰岩节理和角砾之间，多呈网状展布。碳酸盐晶粒较粗，粒度一般位于0.20～0.60 mm之间；呈粉末和烟灰状的锰矿物多充填于方解石孔洞中，并形成了深灰色的铁锰质金银矿石，如图3所示。铁锰碳酸盐化自南向北逐渐加强，且多与Ag富集有关。

图3 矿区内铁锰碳酸盐化Fig. 3 Fe-Mn carbonation in the mining area

2）硅化：属于成矿早期蚀变，研究区表现相对较弱，主要见于构造发育地段。矿区内灰岩、玄武岩及构造破碎带附近岩石均有不同程度硅化，且断裂破碎带附近硅化最为强烈。大量的呈细脉状和团块状的石英多沿构造密集带发育，而强硅化脉体附近金银矿体较为发育（图4）。因此，硅化是指示矿化程度的重要标志之一。

图4 矿区内硅化Fig. 4 Silicification in the mining area

3）铁白云石化：暗灰～黑色条带的大理岩是由灰岩蚀变而来，岩体多发育脉状、浸染状黄铁矿，主要分布于岩体上下盘的接触部位。

4）黄铁绢云岩化：晚于钾化，在基质中出现大量绢云母鳞片状集合体，钾长石斑晶边缘出现绢云母交代边，构成绢云母集合体。

5）钾化：钾化阶段早期为巨粗黑云角闪石英二长斑岩侵位结晶成岩后，由于断裂及岩株深部残余岩浆的冷凝结晶，释放大量水气上升到达岩体上部，引起水热爆炸，在岩体内部产生了最早的引爆角砾岩和网状裂隙，引起退化沸腾，并发生早期石英化作用，随后发生大量的钾长石、黑云母、石英沉淀。

2 矿床特征

2.1 矿床特征

金银多金属矿化带（M1）以金-银矿为主，其他多金属Cu、Pb、Zn、Mo为辅，主要位于阳新组灰岩与峨眉山玄武岩组之间的不整合面，以及其下盘的构造密集带中，并沿不整合面向下盘一侧延伸数十米后尖灭，剖面上呈“楔型”或“钉型”分布，如图5所示。含铁锰结核的碎屑凝灰岩多分布在矿体上方，呈灰黄～灰褐色，具凝灰结构和纹层构造，厚度3～15 m，是地层分界的标志层。矿石主要为凝灰质氧化金银矿石，含杂色角砾状蚀变凝灰岩；矿石Au品位多位于0.32～7.3 g/t之间，Ag品位多位于0.7～7.0 g/t之间（最高可达206.8 g/t），Au多呈显微-微细粒（5～10 μm）自然单+体形式存在，部分呈碲（硒）氧化物、硫化物形式存在；矿石类型主要为氧化矿，常具半自形～它形结构，多呈致密块状、星散-稀疏浸染状构造。

图5 金银多金属矿化带（M1）纵断面形态示意图Fig. 5 Schematic diagram of the longitudinal section morphology of the gold-silver polymetallic mineralization zone（M1）

金银多金属矿化带（M1）包含了沿不整合面分布的缓倾斜金银矿化体和沿构造密集带分布的陡倾斜金银矿化体两部分，缓倾斜矿体倾向120°～220°，倾角10°～30°，随埋深增大倾角有变大趋势，一般厚度0.5～5.0 m；陡倾斜矿体倾向南西，倾角60°～80°，一般厚度0.2～1.5 m。

2.2 矿床空间分布规律

金银多金属矿化带（M1）由缓倾斜的不整合面、硅-钙面、含铁锰质结核的凝灰岩与陡倾角的构造密集带所共同组成。下二叠统阳新组（P1y）灰岩与上二叠统峨眉山组（P2e）玄武岩不整合接触面（硅-钙面）在时间、空间、成因上密切相关，矿体往往赋存于层间不整合面的铁锰结核凝灰岩及其下伏的陡倾构造密集带中。铁锰结核带是灰岩内的铁锰质受风化剥蚀作用，富集残留在古风化壳后形成的。受NW向构造密集带的影响，矿体在白牛厂、余家村、纸坊沟等均有分布。前期研究表明，余家村、纸房沟、龙头山、大湾子的矿化异常也是构造密集带引起的，因此，这些构造密集带也是目前矿区主要的容矿构造。

F2断裂位于白牛厂倾伏背斜的西翼，产状为N0°～15°E，SE∠60°～80°，向西凸出呈弧形展布，对金银多金属矿化带（M1）有破坏作用。F2断裂东侧分布多条SN向断裂，构造带内浅绿色泥岩和局部灰岩重结晶发育，表明此处SN向断裂有热液活动迹象。NW向构造密集带与F2断裂、金银多金属矿化带（M1）交汇处是形成金矿体富矿段的有利部位。金银多金属矿化带（M1）在白牛厂-余家村矿段成矿条件好、规模大，与之相对于的F2断层东侧区域也是成矿有利地段。

3 成矿模式

3.1 成矿条件分析

1）地层岩性控矿。矿区下二叠统阳新组（P1y）第四段顶部靠近金银多金属矿化带（M1），断裂灰岩破碎显著，其角砾状灰岩或碎裂灰岩内充填交代发育破碎蚀变岩型金（银）矿，为矿区的主要含矿部位。在岩浆侵入、构造应力、风化等作用下，灰岩较易发生剪切破碎，随之产生的构造节理增加了灰岩孔隙度，从而提升了含矿热液的输运效率，促使围岩发生蚀变反应。因此，矿区下二叠统阳新组（P1y）灰岩地层对形成较高品位的富金矿床相对有利。

2）构造控矿。矿区中部和南部存在F2断裂、F6断裂、F7断裂等3条NNW向断裂构造，其中，F2断裂、F7断裂又与地球化学障有关，纸房沟下村至余家村一带还存在多条NE向断裂和NW向断裂，二者呈现出明显的格子状构造特征。地质、物探、化探、遥感的综合研究结果表明，NW向构造密集带、NNW向构造密集带和金银多金属矿化带（M1）是矿区的控岩控矿构造，同时也是矿区的容矿构造空间。

在喜山早期，近EW向挤压作用促使地层发生变形，形成白牛厂复式背斜，同时也产生了层间滑动断裂及近SN向断裂破碎带。在背斜形成过程中，基底断裂同时活动，热液沿着构造断裂上侵，使岩浆和围岩发生了强烈的区域变质作用[21]。同时，这些构造裂隙也成为含矿热液活动的有利通道和容矿空间。因此，研究区金银多金属矿化带（M1）的形成主要受制于矿区深大断裂或线性构造，而矿体的分布规律主要受次级构造及构造复合部位影响。

3）岩浆岩控矿。区域上矿产资源较为丰富，主要有Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo，其成因多与断层破碎带及斑岩体接触带有关。矿区富碱斑岩带的岩体同位素年龄显示，金银多金属矿化带（M1）受到构造热液活动形成再次富集，其矿化形成时间在24～58 Ma之间，过早或过晚均很难成矿[1,22]。富金岩浆热液的侵入是形成原生构造热液型金矿床的必要条件。岩浆对成矿作用主要表现在为矿区提供含矿流体（矿源）、构造条件（如接触带、爆破角砾岩筒及顶部张性裂隙）和大量热能[23]。岩浆侵入地层后，分异出的富含钾质、挥发组分及矿质的气液流体，沿接触带和构造密集带自下而上运移，产生大量高温热液磁铁矿。随高温热液迁出的Cu元素，继续向围岩内部迁移。随着温度和压力的逐渐降低，含矿热液中黄铁矿与铅锌硫化物等主要载金矿物一起沉淀，形成了原生构造热液型金矿体[24]。

4）围岩蚀变控矿。由于岩浆的侵入，围岩会发生蚀变作用，形成以大理岩矿化为主的岩体。随着岩浆结晶作用的进行，聚集在岩体内部的富含钾质、挥发组分及矿质的气液流体，沿着矿物粒间孔隙以及由结晶冷凝而形成的裂隙运移，并与早先形成的矿物发生交代反应，同时在接触带和断裂附近产生钾化、绢云母化等蚀变。在此过程中，流体不断向裂隙两侧运移，蚀变矿化强度由内至外逐渐减弱。

地质勘查资料显示，高品位矿体主要分布在斑岩体及其接触带上，中低温-中高温元素化探异常相互叠加，深部低阻高极化体边界显示较清晰，且具有一定规模。通过构造蚀变填图分析，石英二长斑岩内外接触带上普遍发育面状硅化、绿泥石化、黄铁绢英岩化蚀变，这些蚀变地带Au、Ag、Cu、Fe的品位普遍较高。

3.2 成矿模式

在阳新组灰岩形成之后，地壳缓慢抬升，矿区由浅海环境演变为陆地环境。在地质应力的作用下，形成了起伏不平的地形地貌。首先，在上二叠统峨眉山玄武岩组时期，随着大规模的火山喷发，下二叠统阳新组（P1y）灰岩地层接受沉积，形成与其平行不整合的凝灰岩地层[25]。凝灰岩与包含其中的铁锰质结核就构成了矿区的原始金银多金属富集层（矿源层）。在区域构造运动和深部中酸性岩浆侵入的大背景下，阳新组灰岩与峨眉山组玄武岩则共同形成了复式褶皱。同时，大量纵向（近SN向）和横向（近EW向）断裂也随之产生，并沿着不整合面形成了陡倾斜的构造密集带（容矿构造）。随着中酸性岩浆的持续侵入，新形成的石英二长斑岩与围岩开始发生蚀变（黄铁绢云岩化、钾化、铁锰碳酸盐化、硅化、铁白云石化等），继而形成了铜多金属矿体。岩浆热液活动也对含铁锰结核的凝灰岩进行二次富集改造，最终形成了金银多金属矿化带（M1），在剖面上呈“楔型”“钉型”或“脉状”分布，如图5和图6所示。

图6 金银多金属成矿模式示意图Fig. 6 Schematic diagram of the metallogenic model of gold-silver polymetallic deposits

从区域成矿规律来看，研究区金银多金属矿床（M1）是金沙江-红河富碱斑岩铜（金、钼）矿带的重要组成部分。成矿作用主要与喜山期的中酸性岩浆活动有关，幔源中酸性岩浆为矿体的形成提供了主要的物源和热源[10]。随着中酸性岩浆的逐渐侵入，Au、Cu、Ag、Pb、Zn等成矿物质逐步富集。富含矿质的高温流体在浅部富碱斑岩侵位过程中，发生热液蚀变作用，最终形成了富碱斑岩型铜金多金属矿床和构造热液型矿床。根据成矿温度和次序，成矿作用大致可分为早期高温钾质蚀变和大理岩化、中期中低温热液蚀变矿化，以及晚期浅层低温热液金再富集等三个阶段[26]。金资源禀赋（过去产量+储量+资源量）排在前四位的金矿床类型分别是造山型（41.0%）、斑岩型（20.9%）、浅成低温热液型（18.4%）和卡林型（5.2%）[27]。

综上所述，金银多金属矿化带（M1）主要受构造、岩浆活动、地层等多种因素控制，为银-金建造和硫化物-金建造，属构造热液型（中-低温热液型）金银矿。