云南天根山桃花铅锌多金属矿床地质特征与找矿方向

陈喜峰,曾普胜,徐文荣,万大福,郑泊松,段云龙

(1.中国冶金地质总局 矿产资源研究院,北京 100025;2.中国地质科学院 国家地质实验测试中心,北京100037;3.中国冶金地质总局 昆明地质勘查院,云南 昆明650203)

0 引 言

印度板块与欧亚板块碰撞所产生的资源环境效应是目前国际上研究的热点课题,也是我国重大基础研究项目的研究内容之一。两板块碰撞形成了西藏高原及沿哀牢山-红河发生大规模左行走滑断裂,伴随该走滑断裂形成有长达 3000多公里的三江地区新生代富碱岩浆活动带。该岩浆活动带沿着红河走滑断裂及其北沿的金沙江-哀牢山断裂带分布,在中国境内南从云南金平向北沿哀牢山-红河经川藏边界进入青海,再向北西经西藏北延至新疆西南,呈 NW-NWW-NW 向展布,形成了一系列新生代富碱岩体(程锦等,2007;李峰等,2010),主要为小侵入体或火山岩体,岩性从超基性岩、基性岩到中-酸性岩等。新生代富碱岩浆活动诱发大规模铜(金)成矿作用,形成了一系列大型、超大型斑岩型铜矿床,如铜厂、马厂箐及玉龙等斑岩型铜多金属矿床,构成了我国著名的新生代斑岩成矿带之一(Wang et al.,2001;王登红等,2006;夏斌等,2011)。

三江地区新生代富碱岩浆活动带产有老街子、铜厂、干沟(中型金矿)、万硐山、石鼓等典型正长斑岩,其中,铜厂正长斑岩已被证实产有小型斑岩型铜钼金矿,干沟正长斑岩也产有中型热液型金矿,而其他岩体的找矿工作进展缓慢。近年来,笔者通过在石鼓地区开展矿产勘查与研究工作,调研了与石鼓正长斑岩关系密切的桃花铅锌多金属矿床,即为本文所报道的内容。

桃花铅锌多金属矿床区位于三江地槽褶皱系,该褶皱系在漫长的地质年代中经历了多旋回构造运动及复杂的演化,从加里东至华力西期、印支期至燕山期、再到喜山期都有强烈的岩浆活动、变质作用和成矿作用发生,形成了诸多不同类型、不同规模的铜、铅、锌、钨、锡、钼等矿产,成矿潜力巨大(Wang et al.,2001;胡斌等,2005;王登红等,2006;张志斌等,2006;李勇等,2011a)。桃花铅锌多金属矿区目前仍处于勘探阶段,研究程度与工作程度较低。本文在野外地质调研的基础上,通过详细地阐述桃花铅锌多金属矿床地质特征、控矿因素,进而初步探讨其矿床成因与成矿过程、成矿预测与找矿标志,期望为该矿区的找矿工作提供有益信息。

1 区域地质背景

桃花铅锌多金属矿区位于青藏高原南东缘横断山区,为三江地槽褶皱系与扬子地台的衔接部位,即北西向金沙江深大断裂与北北东向的小金河-红河深大断裂所挟持的德格-中甸陆块南缘的三角地带(图1)。

图1 云南玉龙县天根山地区区域地质矿产略图Fig.1 Sketch map of regional geology and mineral resources of the Tiangenshan area in Yulong county,Yunnan province

区域出露的地层主要有古元古界石鼓群、泥盆系、古近系和第四系等,其中,以古元古界石鼓群和古近系为主,与区域铅锌矿成矿作用关系密切(图1)。

区域深大断裂发育,主要有大马坝坝南断裂(F1)、白汗场断裂(其北延为小金河断裂,南延为红河断裂)(F2)、中甸断裂(F3)和托顶-开文断裂(F4)。大马坝坝南断裂(F1)为喜山运动形成的断裂构造,走向呈北西,倾向西,为正断层,地形地貌上有断崖出现,断层构造角砾岩、镜面擦痕明显,局部见花岗斑岩侵入。该断裂将本区分为北东部褶皱区及南西部断陷沉积区:北东部褶皱区属石鼓褶皱区之塔城-巨甸褶断束,南西部断陷沉积区为喜山运动晚期以后形成的,主要为古近系沉积物,构造较为简单。大马坝坝南断裂北东部褶皱区主要断裂构造为拖顶-开文断裂,走向北东,倾向西,为逆断层,有断层角砾岩;白汗场断裂(F2)为三江地槽褶皱系与扬子地台的分界线,其东为扬子地台盐源丽江台缘坳陷,西侧为长期急剧活动的三江地槽褶皱系;中甸断裂(F3)又把三江褶皱系分为中甸褶皱系和石鼓褶皱系两个次级构造单元。桃花铅锌多金属矿区位于石鼓褶皱系的次级构造单元——塔城-巨甸褶断束,该褶断束构造线以北北西向为主,褶皱断裂为华力西及喜山运动造成的,在形成大型褶皱的同时亦伴生各种小型的紧密褶皱(图1)。

本区从华力西期至喜山期都有岩浆活动,以喜山期岩浆活动最为强烈。华力西期的岩浆岩主要是基性岩,而印支期、燕山期、喜山期的侵入岩为花岗岩、花岗闪长岩、粗面岩、正长岩、闪长玢岩等,总体看,区域出露的侵入岩以喜山期花岗斑岩、石英二长斑岩、正长岩和闪长玢岩为主。在局部地区还见少量呈脉状产出的基性或酸性岩脉。多期的岩浆活动,对该区成矿作用极为有利,与区域铁铜铅锌矿成矿作用关系密切(莫宣学等,1993;张玉泉和谢应雯,1997;崔银亮等,2002;赵欣等,2004;夏萍和徐义刚,2004)。

2 矿区地质与矿化特征

2.1 矿区地质

桃花铅锌多金属矿区出露的地层主要为古元古界石鼓群和古近系,以古近系不整合于古元古界石鼓群为特征(图2,3)。

石鼓群为玉龙成矿带的铁、铜、铅、锌矿主要容矿地层,主要分布在丽江市玉龙县石鼓镇金沙江一带。石鼓群的原岩主要是一套泥质岩和细碎屑岩,局部夹有少量火山岩和碳酸盐岩,岩石韵律发育,为细碎屑类复理石建造,岩性组成主要有灰色绢云微晶片岩、黑云绢云石英微晶片岩夹结晶灰岩透镜体、灰绿色斜长二云石英片岩、绢云石英片岩夹绿泥石英微晶片岩、斜长二云片岩、变粒岩等。

桃花铅锌多金属矿区古近系可细化分为美乐组(E2m)和宝相寺组(E2b)二个岩组。美乐组(E2m)上部为紫红色巨厚层状含长石石英砂岩、二云石英片岩,具大型斜层层理,下部为灰紫色砾岩夹砂岩(图3);宝相寺组(E2b)上部为灰-浅灰色薄-中层状岩屑石英砂岩夹粉砂岩,泥灰岩,砂岩具水平层理,下部为紫红色细砾岩与钙质粉砂岩互层。其中,美乐组(E2m)紫红色云母石英片岩和砂岩为该矿区主要容矿岩性。

图2 云南玉龙县天根山桃花铅锌多金属矿区地质地球化学简图(地球化学异常据徐文荣等,2007① 徐文荣,万大福,郑泊松,段云龙.2007.云南省玉龙县天根山-河西村铅锌多金属矿地质普查报告(内部资料).昆明:中国冶金地质总局昆明地质勘查院:1-32.)Fig.2 Sketch map of geology and geochemistry of the Taohua Pb-Zn polymetallic deposit in the Tiangenshan area of Yulong county,Yunnan province(geochemical anomalies after Xu et al.,2007)

图3 云南玉龙县天根山桃花铅锌多金属矿区实测地质剖面图Fig.3 Geological profile of the Taohua Pb-Zn polymetallic deposit in the Tiangenshan area of Yulong county,Yunnan province

桃花铅锌多金属矿区断裂构造主要可划分为东西向和北西向两组(图2),其中,北西向断裂以矿区南部的大马坝坝南断裂为主(图1)。

矿区大的褶皱构造为北部的香柏山向斜,向斜轴向北北东,核部地层为泥盆系,两翼地层为泥盆系和石鼓群,其西翼倾角约30°,东翼倾角约35°,该向斜构造向南止于大马坝坝南断层,向北出研究区。

矿区岩浆岩较为发育,发育多个花岗斑岩体(脉)、花岗伟晶岩脉、闪长玢岩脉、正长斑岩脉以及英安岩脉等,其中,吉达花岗斑岩体出露面积约1 km2,为喜山期酸性岩体,且与位于其西南3 km处的桃花斑岩体有相似的岩石学特征。

2.2 矿化特征

2.2.1 矿区主要岩性及其矿化特征分析

5）指导同学根据临床诊断结果将表达谱数据在EXCEL里进行分组，然后进行t检验，并且按照P值进行升序排序。

桃花铅锌多金属矿区出露的岩性主要有紫红色块状砂岩、紫红色块状粉砂岩、深紫红色块状云母石英片岩、灰白色块状云母石英片岩、红褐色块状砾岩(角砾成分主要为云母石英片岩碎块、石英团块等,角砾大小不一,形状多样)、红褐色砂质土层和灰白色块状正长斑岩等,其中,云母石英片岩类发育褶曲变形(图4a,b)。地表矿化点所见的矿化岩性为红褐色块状砾岩和紫红色块状粉砂岩,矿化元素主要为Mn、Pb、Zn等(图4c,d),另有少量铜(孔雀石化)矿化。坑道内所见的矿化以铅锌矿化为主,容矿岩性为灰白色块状云母石英片岩和灰白色块状正长斑岩,矿化元素以 Cu、Pb、Zn、Fe,以 Cu、Pb、Fe 为主(图4d)。

根据地表矿化和坑道所见矿化特征,整体看,矿区主要含矿岩性为灰白色块状云母石英片岩和灰白色块状正长斑岩。

2.2.2 矿化(体)特征

桃花铅锌多金属矿区主要铅锌矿段为前冲落–也头瓜落铅锌矿段,该矿段位于矿区北部(图2),大致范围:东至核桃园,西至桃花村,南至海瓜达,北到冲江河北岸,面积约6 km2。矿段地层以古近系红色砂砾岩不整合覆盖于寒武系石英片岩上为特征。矿段内已发现数条铅锌矿(化)体,矿体呈脉状,铅锌矿(化)体受控于近东西向和北西向两组断层(图4d)。矿(化)体总体倾向北东,倾角 60°～80°。矿物组合为:方铅矿、闪锌矿、白铅矿、镜铁矿、褐铁矿、石英、长石、黄铁矿。Pb、Zn的含量变化较大,Pb含量0.78%～20.18%,Zn含量0.42%～1.30%,Ag含量最高达302.1 g/t(徐文荣等,2007①)。根据物探和初步地表工作,目前已知的铅锌矿体主要分布在两个区域(徐文荣等,2007①):其一,也头瓜落南东-核桃园地区,共圈定了3条矿体,呈脉状、透镜状产出,矿体走向北西,长100～200 m,宽5～10 m,据物探解译分析,其主矿体(V3)向下有一定延伸;其二,矿段南部海瓜达以东1.5 km处,该处有数条铅矿体,走向近东西,长200～300 m,宽5～20 m,铅品位0.89%～3.27%。目前,估算铅锌 333+3341资源量 8.7万吨,铅资源量1.5万吨,锌资源量为1.0万吨。

2.2.3 矿石特征

矿石矿物主要有方铅矿、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、软锰矿等,以方铅矿、黄铁矿等为主;脉石矿物主要有石英、云母、方解石、长石等。

2.2.4 围岩蚀变

桃花铅锌多金属矿区围岩蚀变强烈,具有明显的分带性,由 Mo-Pb-Ag异常中心向外围岩蚀变依次为硅化、钾化、黄铁矿化、绢云母化、高岭土化、绿泥石化等(图2),另外普遍发育褐铁矿化、碳酸盐化及褪色蚀变现象。

图4 云南玉龙县天根山桃花铅锌多金属矿床矿化与矿石特征Fig.4 Photos showing the characteristics the mineralization and ores of the Taohua Pb-Zn polymetallic deposit in the Tiangenshan area of Yulong county,Yunnan province

3 控矿因素分析

3.1 大地构造环境

桃花铅锌多金属矿区所处的金沙江深大断裂与北北东向的小金河-红河深大断裂所挟持的德格-中甸陆块南缘的三角地带为重要的构造岩浆带之一,构造运动频繁,岩浆活动强烈,成矿作用特殊,形成了丰富多样的铜、铅、锌多金属矿产资源(涂光炽,1982;邓万明等,1998;钟大赉等,2000;李勇等,2011b)。

始新世早期(E2)-渐新世晚期(E3)印度-欧亚大陆汇聚碰撞,形成一系列的走滑断裂之后,印度大陆向北东方向与扬子大陆强烈对接碰撞,形成强大的东西向挤压作用,使得三江新特提斯构造带上金沙江-哀牢山区域性深大断裂具有长期多阶段活动演化特点,形成岩浆上升通道和侵位空间,为岩浆期后热液和成矿热液流体提供了对流、循环和汇聚场所,这些深大断裂切割深度大,穿过多个矿源层或对成矿有利的物理化学条件储矿层,具有活动强度大及多期次活动的特点,同时,伴随深大断裂的次级裂隙系统非常发育(刘福田等,2000;张玉泉等,2000)。因此,金沙江-哀牢山深大断裂带由于在喜马拉雅期发生大规模的挤压-伸展作用,发育大规模的断裂系统,是地幔或地壳深部成矿物质和流体上升运移的通道和储存场所,为铜、钼、金、铅、锌等多金属成矿提供了极其有利的条件(杨喜安等,2012)。

3.2 地层与成矿的关系

桃花铅锌多金属矿区出露地层主要为古元古界石鼓群、古近系和第四系等,其中,与铅、锌多金属成矿关系密切的地层为古元古界石鼓群,该群岩性组成主要为灰色绢云微晶片岩、黑云绢云石英微晶片岩夹结晶灰岩透镜体、灰绿色斜长二云石英片岩、绢云母石英片岩夹绿泥石英微晶片岩、斜长二云片岩、变粒岩等,但只有灰白色块状绢云母石英片岩含矿。

3.3 构造控矿作用

桃花铅锌多金属矿区断裂较为发育,总体可划分为近东西向和北西向两组。从矿区构造对矿化的控制情况看,矿化主要与次级断裂构造关系密切。目前,矿区地表所见的几乎所有 Mn矿脉都受北西向次级断裂控制,个别 Mn矿脉受控于近东西向次级断裂;而坑道内所见的以灰白色块状云母石英片岩为容矿岩性的方铅矿脉、黄铁矿脉、黄铜矿脉主要受近东西向断裂控制,以灰白色块状正长斑岩为容矿岩性的方铅矿化主要受控于北西向次级断裂。目前,几乎发现的所有矿(化)体无一例外地受控于近东西向和北西向两组构造裂隙,以近东西向断裂控矿为主(图4d)。

3.4 岩浆岩与成矿作用的关系

桃花铅锌多金属矿区岩浆岩较为简单,与铅、锌多金属成矿关系密切的侵入岩主要为正长斑岩,正长斑岩为矿区的主要含矿岩性之一。同时,从空间上看,矿区富碱斑岩体的延伸方向可划分为近东西向和北西向两组,与矿区断裂构造的走向、矿体走向、元素的地球化学异常(铅、锌、银、钼)展布方向严格一致,而且,离富碱斑岩体越近的矿体规模越大,品位越富,推测富碱斑岩体与矿区铅、锌、银、钼成矿作用关系密切。

3.5 成矿物质来源

从目前的矿化特征看,作为主要容矿岩性的灰白色块状云母石英片岩只在其节理面、裂隙、片理或孔洞中成矿,在其内部未见矿化,而作为另一种主要容矿岩性的灰白色块状正长斑岩的裂隙、节理面和其自身内部均见矿化,推测成矿物质来源主要与后期岩浆热液有关,成矿元素主要来源于岩浆热液。

另外,桃花铅锌多金属矿床的 8件金属硫化物硫同位素 δ34S值(表1)总体变化范围较窄,集中于0.8‰～2.9‰,平均 1.63‰,总体看硫同位素极差较小,具有狭窄的塔式分布特征(图5),这种形态的δ34S值具岩浆硫特征,表明铅锌成矿作用与岩浆活动密切相关,即富碱斑岩是矿区铅锌矿的热源及矿源的主要提供者。

表1 桃花铜铅锌多金属矿床硫同位素组成Table1 Sulfur isotope composition of sulfides from the Taohua Pb-Zn polymetallic deposit

图5 桃花铅锌多金属矿床金属硫化物硫同位素直方图Fig.5 δ34S histogram of sulfides from the Taohua Pb-Zn polymetallic deposit

4 矿床成因与成矿过程分析

根据目前的矿床地质特征、控矿因素和成矿规律分析,桃花铅锌多金属矿床的成矿作用为岩浆成矿热液在构造裂隙中充填、沉积沉淀成矿,为中低温型热液型矿床。成矿作用与该矿区出露的正长斑岩体关系密切,正长斑岩体既为成矿作用提供了成矿物质,也为成矿作用提供了热源和容矿空间。

初步认为该矿床成矿过程为:在早期的地质演化过程中,主要是在古元古代时期,形成了现在见到的变质程度达绿片岩相、变形强烈的由紫红色块状砂岩、紫红色块状粉砂岩、深紫红色块状云母石英片岩、灰白色块状云母石英片岩等组成的碎屑岩建造,而后经后期的构造作用使该碎屑岩建造进一步变形和形成近东西向和北西向两组构造裂隙,同时,这期间有中-酸性岩浆沿近东西向和北西向两组构造裂隙侵入,该岩浆的侵入不仅带来了成矿物质,而且为成矿作用提供热源和赋矿空间,岩浆热液成矿流体在近东西向和北西向两组构造裂隙中充填、沉积沉淀成矿(徐受民,2007)。

5 成矿预测与找矿标志

矿区构造上位于三江新生代斑岩成矿带,在矿区西南3 km处已有一斑岩型(桃花斑岩铜矿)铜矿点成矿事实(图2),且矿区内的吉达花岗斑岩体已初步发现了斑岩型铜矿化现象,根据桃花铅锌多金属矿区的矿床地质特征、成矿特征、控矿因素和矿区分布有较好的Mo-Pb-Ag异常,再结合区域地质背景、成矿规律,初步认为该矿区具备形成斑岩型铜铅锌多金属矿床的条件,可能存在一个完整的从低温到高温的与斑岩体关系密切成矿系统,具有较好的中低温热液型锰、铅、锌、银矿和斑岩型铜、钼矿成矿潜力。

根据桃花铅锌多金属矿区的矿床地质特征、控矿因素、矿床成因和成矿模式分析,主要找矿标志有:

(1) 地层标志:古元古界石鼓群,尤其是构造发育、蚀变强的地段;

(2) 容矿岩性:主要为古元古界石鼓群灰白色块状云母石英片岩和灰白色块状正长斑岩;

(3) 控矿构造:矿化主要受近东西向和北西向两组构造裂隙控制,因此,今后找矿工作的主攻赋矿部位宜为近东西向和北西向两组构造裂隙。

(4) 地球化学标志:Mo-Pb-Ag异常浓集中心为有利的找矿地段;

(5) 蚀变标志:硅化、钾化、黄铁矿化和绿泥石化越强的地段,矿体越厚,品位越高。

根据该矿区的成矿特征,目前该矿区找矿的主攻矿种为中低温热液型Pb、Ag、Zn矿,再结合区域地质背景与成矿规律和钼元素地球化学异常特征看,该矿区也具有较好的斑岩型铜、钼矿成矿潜力。

致谢:衷心感谢审稿专家认真细致的审稿和提出了很好的修改意见,感谢编辑部老师的热心帮助。

程锦,夏斌,张玉泉.2007.云南姚安碱性杂岩体的岩石学和地球化学特征.大地构造与成矿学,31(1):118-125.

崔银亮,陈贤胜,张映旭,和浪涛.2002.滇西新生代与富碱斑岩有关的金矿床成矿特征和成矿条件.大地构造与成矿学,26(4):404-408.

邓万明,黄萱,钟大赉.1998.滇西金沙江带北段的富碱斑岩及其与板内变形的关系.中国科学(D辑),28(2):111-117.

胡斌,戴塔根,胡瑞忠,郭群.2005.滇西地区壳体大地构造单元的划分及其演化与运动特征.大地构造与成矿学,29(4):537-544.

李峰,陈珲,鲁文举,罗思亮.2010.云南澜沧老厂花岗斑岩形成年龄及地质意义.大地构造与成矿学,34(1):84-91.

李勇,莫宣学,喻学惠,黄行凯,和文言.2011a.滇西“三江”地区高镁钾质火山岩地球化学特征及其地质意义.岩石学报,27(l9):2510-2519.

李勇,莫宣学,喻学惠,黄行凯,和文言.2011b.金沙江-哀牢山断裂带几个富碱斑岩体的锆石U-Pb定年及地质意义.现代地质,25(2):189-200.

刘福田,刘建华,何建坤,游庆瑜.2000.滇西特提斯造山带下扬子地块的俯冲板片.科学通报,45(1):79-84.

莫宣学,路凤香,沈上越.1993.三江特提斯火山作用与成矿.北京:地质出版社:l-267.

涂光炽.1982.华南两个富碱侵入岩带的初步研究.贵阳:贵州人民出版社:127-129.

王登红,应汉龙,梁华英,黄智龙,罗耀南.2006.西南三江地区新生代大陆动力学过程与大规模成矿.北京:地质出版社:1-58.

夏斌,刘立文,张玉泉,黄强太,夏连泽,王洪,董春艳.2011.云南马厂箐钾质碱性花岗岩特征和锆石U-Pb年龄.大地构造与成矿学,35(3):452-456.

夏萍,徐义刚.2004.滇西岩石圈地幔域分区和富集机制:新生代两类超钾质火山岩的对比研究.中国科学(D辑),34(12):1118-128.

徐受民.2007.滇西北衙金矿床的成矿模式及与新生代富碱斑岩的关系.北京:中国地质大学博士学位论文:1-115.

杨喜安,刘家军,韩思宇,刘月东,罗诚,汪欢,翟德高.2012.滇西羊拉铜矿床、鲁春铜铅锌矿床构造控矿特征.大地构造与成矿学,36(2):248-258.

张玉泉,谢应雯.1997.哀牢山-金沙江富碱侵入岩年代学和Nd、Sr同位素特征.中国科学(D辑),27(4):289-293.

张玉泉,谢应雯,李献华,邱华宁,赵振华,梁华英,钟孙霖.2000.青藏高原东部钾玄岩系岩浆岩同位素特征:岩石成因及其构造意义.中国科学(D辑),30(5):493-498.

张志斌,李朝阳,涂光炽,夏斌,韦振权.2006.川、滇、黔接壤地区铅锌矿床产出的大地构造演化背景及成矿作用.大地构造与成矿学,30(3):343-354.

赵欣,喻学惠,莫宣学.2004.滇西新生代富碱斑岩及其深源包体的岩石学和地球化学特征.现代地质,8(2):217-228.

钟大赉,丁林,刘风清.2000.造山带岩石圈多向层架构造及其对新生代岩浆活动约束——以三江及邻区为例.中国科学(D辑),30(S1):l-8.

Wang J H,Yin A,Harrison T M,Grove M,Zhang Y Q and Xie G H.2001.A tectonic model for Cenozoic igneous activities in the eastern Indo-Asian collision zone.Earth and Planetary Science Letters,188(1-2):123-l33.