云南西畴县红石岩铅锌铜矿区绿岩地球化学特征及构造环境分析

王方权

(福建省闽西地质大队，三明，365001)

云南西畴红石岩铅锌铜矿是近几年来在滇东南锡锌银多金属成矿带中东部发现的大型矿床。滇东南成矿带是云南省重要的成矿带之一，先后发现如个旧锡矿、马关都龙锡多金属矿、蒙自白牛厂银锡矿等大型、超大型矿床。该矿床的发现丰富了滇东南锡锌多金属成矿带的找矿成果，具有重要的找矿意义。根据笔者在矿区地质勘查实践以及昆明理工大学在该区的成矿规律研究的科研成果，选择与矿区成矿关系密切的绿岩作为研究对象，通过对其地球化学特征分析及原岩恢复，并推演了矿床成矿地质构造环境。旨在能对于研究矿区矿床成矿模式、矿化富集规律以及地质找矿起指导作用。

1 区域成矿背景

矿区处于华南加里东褶皱系滇东南褶皱带老君山穹隆构造的北部，文(山)麻(栗坡)断裂带中段西缘(图1)。陈学明等[1]将滇东南地区的演化与特提斯构造域的打开、扩张及俯冲消减等活动联系在一起；祝朝辉等[2]认为是特提斯构造域与环太平洋构造域复合作用形成的弧后盆地；林全胜[3]认为该区是一伸展背景下的裂陷海槽，沉积了一套细碎屑岩和碳酸盐岩系，经历了加里东期、华力西期和印支-燕山期多幕断陷沉积、褶皱隆升、岩浆活动及成矿作用，促使了一批中大型-超大型矿床的形成。这些学者从不同角度讨论了地质构造演变过程，但对该区的构造环境研究还不够深入。

2 矿区地质特征

2.1 矿区地层

矿区出露地层较简单，由老至新有中寒武世田蓬组(∈2t)和中泥盆世古木组下段(D2g1)，二者在矿区内呈断层接触。

中寒武世田蓬组：为一套浅变质岩系，可划为上下两个岩性段。下段出露于矿区西部，多隐伏于地表以下。岩性为黑色炭质板岩、炭质千枚岩夹条纹状含炭质大理岩，地层厚度大于400 m；上段广泛出露于矿区中东部。岩性组合较复杂，以千枚岩、大理岩为主，夹硅质岩及绿岩，地层厚度大于430 m。根据岩性组合特征及其含矿性细分为四个岩性带，其中第二岩性带硅质岩、绢云千枚岩组合和第三岩性带绿泥千枚岩夹绿岩组合，是铅锌矿和铜锌矿的主要含矿层位。

中泥盆世古木组: 岩性主要为深灰色、灰黑色中-薄层状微晶灰岩,浅灰色中-厚层状粉晶灰岩与白云质灰岩、白云岩互层，底部含炭质，厚度大于227.72 m。与下伏中寒武世田蓬组呈断层接触关系。

2.2 矿区构造

矿区褶皱构造不甚发育，地层总体走向呈北东40°，倾向南东，倾角较平缓。中部发育有一系列轴向北东、近于平行排列的次级小褶皱，而受褶皱影响，导致区内地层、矿层呈现波状起伏。

矿区内断裂构造较为发育，其中以F1断裂规模较大，F1断裂走向近南北，倾向东，倾角40°～50°。断层破碎带宽10～15 m，断层带中由断层角砾岩组成；断层上盘(古木组)下降，是矿区东侧边界断层。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

红石岩铅锌铜矿贮存于田蓬组上段，矿化总厚度为100～260 m，其中可划分为4个岩性带，每个岩性带中均发育有不同数量、不同规模和质量的矿层，处在同一岩性带内的矿层，空间距离大致相近，成矿地质环境和矿化特征也基本相同或相似，可划归为同一矿带。据此，把矿段内圈定出的8个矿层，归纳成4个矿带，矿带的编号参照岩性带编号，自下而上分别编为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ矿带。其中Ⅱ和Ⅲ矿带为该矿段的主要含矿带，共贮存有3个主要铅锌铜矿层，主矿层编号为Ⅱ2、Ⅲ1、Ⅲ3。Ⅰ和Ⅳ矿带中零星产出1～2层透镜状铅锌矿，为次要矿带。

矿区内主矿体呈层状、似层状，与围岩产状基本一致(图2)。矿体走向北东，倾向南东，沿走向方向矿层较为平直，沿倾向方向随地层的褶皱而呈现波状起伏。Ⅱ2矿层贮存于硅质岩之中，控制长度大于3 350 m，宽415～1 250 m，平均宽720 m，矿层厚度0.65～7.24 m，为矿区规模最大的矿层；Ⅲ矿带有两层主矿体，分别为Ⅲ1和Ⅲ3矿层，均贮存于绿岩之中。Ⅲ1矿层控制长1 800 m，宽200～736 m，平均450 m；厚度0.55～4.80 m；Ⅲ3矿层长1 640 m，宽400 m，厚0.58～7.49 m*福建省闽西地质大队，云南省西畴县红石岩矿区黄洞矿段详查报告，2010。。

养殖水域滩涂规划是渔业管理的基本制度，为全面贯彻落实中央、省、市文件精神，科学利用当阳市水域滩涂资源，市水产部门编制了《当阳市养殖水域滩涂规划（2017-2030）》（以下简称《规划》），其目的是推进渔业供给侧结构性改革，实现渔业资源优化配置，一、二、三产业有机融合，促进渔业转型高质量发展，改善生态环境，加快建设现代化水产产业强市。《规划》科学划定了禁止养殖区、限制养殖区和适宜养殖区，我们有幸参与了《规划》编制工作，现结合当阳市实际，对当阳市养殖水域滩涂规划提出几点建议与思考。

3.2 矿石特征

矿石结构主要有他形-自形晶粒状结构、交代残余结构及固溶体分离的乳滴状结构，具条纹状、条带构造、浸染状构造，少数为团块状或块状构造，其中以条纹条带状构造最为常见。闪锌矿、方铅矿、黄铜矿等金属矿物集合体聚集成条纹或条带状与脉石矿物相间排列，构成条纹条带，宽0.5～5 mm，顺容矿岩石的片理分布。

矿石中的金属矿物以闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿、方铅矿为主，其次是磁黄铁矿、赤铁矿，少量磁铁矿，在近地表部位见有少量孔雀石和褐铁矿等。非金属矿物以绢云母、绿泥石、方解石、石英最为常见，次为绿帘石、透辉石和重晶石等。

3.3 围岩蚀变特征

近矿围岩蚀变微弱，且类型较简单。围岩蚀变见有方解石化、绿帘石化、硅化及绿泥石化等中低温蚀变，其中以方解石化分布最广。与铅锌矿化关系较密切的为硅化、方解化；与铜矿化关系密切的主要有绿泥石化、绿帘石化和方解石化。

3.4 矿床成因

红石岩矿区中的矿石具明显的条纹状构造、条带状构造、似层理状构造，矿石的条纹理与围岩层纹理一致，仅局部可见条纹理或条带受构造应力作用下的揉皱而形成层间褶曲构造；矿石以他形粒状结构为主，少量具半自形晶粒状结构、交代残余结构，表明矿床在经历区域变质作用过程中，变质作用仅导致少部分成矿物质重结晶，后期热液蚀变较弱，热液改造作用有限。

根据矿区所处的地质构造环境以及矿层特征、矿石结构构造及矿物组分特征分析，认为红石岩铅锌铜矿床成因类型属海底喷流沉积型，其特征与区域典型矿床云南蒙自县白牛厂银多金属矿床、马关县都龙锡锌多金属矿床特征基本一致。

4 绿岩的岩性及地球化学特征

4.1 绿岩的产状及其含矿性

该文中所提的绿岩是具轻度变质作用形成的绿色块状岩石的统称。绿岩是田蓬组上段第三岩性带中的特征岩性(图3)，呈似层状，透镜状，基本顺围岩的片理产出，少数与片理斜交，共见2～7层，单层厚度一般为1.5～4.0 m，最厚可达17.55 m，总厚度一般为2～15 m，最厚30 m，有3个厚度中心，分布于北部的27-35线及南部的7线、8～16线，自厚度中心往四周逐渐变薄，往西逐渐尖灭，往东被F1断层截断(图4)。绿岩主要常见有方解透辉绿帘石岩、石英透辉绿帘石岩、绿帘透辉石岩、绿帘石岩4种类型，岩石呈翠绿色、黄绿色、灰绿色等，具变余交织结构、柱粒状变晶结构，块状构造、斑杂状构造等，岩石矿物组合为绿帘石+石英+透辉石+方解石+钙铝榴石等。

4.2 岩石化学特征

4.2.1 主量元素

在矿区所施工的钻孔中选取10件绿岩进行岩石化学全分析，测试单位为国土资源部昆明矿产资源监督检测中心。从红石岩矿区绿岩化学成分及尼格里特征值(表2)中可以看出，SiO2为42.65×10-2～52.09×10-2，平均为46.9×10-2；Al2O3为3.42×10-2～14.75×10-2，平均6.86×10-2；TFeO为8.94×10-2～18.77×10-2，平均为13.15×10-2；MgO为2.38×10-2～8.72×10-2,平均为4.39×10-2；CaO为5.21×10-2～17.14×10-2，平均为13.1×10-2；TiO2含量变化均较大，为0.10×10-2～0.63×10-2，平均为0.35×10-2；K2O与 Na2O含量大致相当，平均值分别为0.93×10-2、0.68×10-2。具有贫Al2O3、K2O、Na2O，而富TFeO、MgO、CaO的组成特征。

表1红石岩矿区田蓬组不同岩性成矿元素含量(×10-6)

Table1MetallogenicelementscontentofdifferentlithologyinTianpengGroupHongshiyanminingarea

表2红石岩矿区绿岩化学成分及尼格里特征值(×10-2)

Table2ChemicalcompositionsofgreenrockanditsNigelcharacteristicvaluesinHongshiyanminingarea

样品序号SiO2TiO2Al2O3Fe2O3FeOMnOMgONa2OK2OCaOP2O5LOITOTAL145.560.175.242.3110.652.72.960.260.1617.140.0512.7199.91243.880.243.421.777.173.378.721.551.1213.480.0615.54100.32342.650.6311.655.5813.191.554.970.360.9511.090.117.1199.84444.480.403.022.5413.382.144.280.480.6413.690.0714.4999.61543.590.5110.603.156.981.354.380.082.2714.030.112.9299.96651.550.316.121.958.61.563.280.250.7312.90.0612.2499.55751.420.245.8210.737.881.602.470.340.525.210.0613.82100.11852.090.6314.754.846.080.822.380.172.711.160.224.0199.85942.970.256.583.779.463.376.830.380.217.010.058.8099.671051.060.103.421.2110.234.593.662.940.0314.890.047.93100.1样品序号alfmcalkc/fmsitikmgotqz16.5453.7638.930.760.7296.570.280.290.170.38-33.15-6.4724.2660.4830.574.680.5192.860.370.320.450.24-30.99-24.62312.8163.2122.181.790.3579.60.880.630.220.42-11.16-27.5543.6664.4330.121.800.4791.360.620.460.200.38-28.26-15.83514.2248.0934.213.480.7199.250.870.950.310.36-23.48-14.6969.1454.07351.790.65130.570.60.650.230.37-27.6623.3979.7272.615.811.870.22145.670.510.510.140.55-7.9638.18821.6843.7829.834.710.68129.951.180.910.200.47-12.8611.1297.2557.7634.070.920.5980.320.350.260.330.32-27.73-23.35101.8157.4234.566.210.60110.590.160.010.210.32-38.97-1.04

根据绿岩的化学成分，对其进行原岩恢复。在TiO2-SiO2图解中，所有样品全部落入火成岩区，说明该区此类绿岩属正变质岩(图5)。在尼格里值(al-alk)—C图解中，全部样品均都落入火成岩区(图6)；通过(Al+∑Fe+Ti)—(Ca+Mg)图解判断，样品均落入基性岩区。通过上述原岩恢复图解，判断该区绿岩原岩为基性火山岩。Nb/Y-Zr/TiO2图解中，除少数样品落在安山岩或安山岩-玄武岩区内外，大多数样品点落在玄武岩区内。通过以上图解综合分析，绿岩的原岩应为玄武岩类。

4.2.2 微量元素特征

矿区绿岩的微量元素测定结果(表3)，经N-MORB标准化[5]，蛛网图(图7)。一些不活泼元素如高场强元素(HFSE)Sr、Ta、Nb、Y表现为明显负异常，强烈的亏损。相反，大离子亲石元素(LILE)K、Rb、Sr、Ba、Cs、Eu等及低场强元素(LFSE)丰度较高，明显富集。岩石的Yb/Nb2.45～6.67，平均3.50，具拉斑玄武岩特点；Rb/Yb值为13.33～98.00，平均41.52，远大于1，表现为强不相容元素富集型，显示了弧后盆地玄武岩的特点。从微量元素含量看，绿岩的原岩来源于上地幔，或是俯冲的洋壳部分熔融，其形成环境为岛弧可能性较大。

4.2.3 稀土元素特征

从矿区绿岩中的稀土元素含量特征中可看出，绿岩具有较低的ΣREE，为56.2×10-6～204.7×10-6，平均114.33×10-6；轻重稀土比值(LREE/HREE)为2.60～3.90，平均3.37；(La/Yb)N：5.3～10.7，平均8.13，表现为轻稀土富集。δEu值变化范围为0.39～1.04，平均为0.70，显示绿岩正、负铕异常都存在，但总体表现为负铕异常。岩石球粒陨石标准化稀土分配模式表现为右倾(图8)，在岛弧-弧后盆地的拉斑玄武岩稀土分配模式范围之内。

5 构造环境分析

通过对该区绿岩的原岩恢复分析得出结论其原岩为基性火山岩-玄武岩。根据玄武岩喷发环境关系，可以分为洋中脊玄武岩(MORB)、岛弧玄武岩(VAB)、板内玄武岩(WPB)及三者之间的过渡类型。在区分钙碱性玄武岩和拉斑玄武岩的F-A-M图解(图9)中，除个别样品落在钙碱性火山岩系列外，大部分样品均落入拉斑玄武岩系列；据Cr-Y图解和2Nb-Zr/4-Y图解，样品主要投影在岛弧玄武岩区域，少数投影在洋中脊玄武岩区域内；通过Ni-Y图解(图10)，进一步区分该区玄武岩为岛弧低钾高铁拉斑玄武岩。经玄武岩构造环境判别图解，可以看出大部分样品呈现出岛弧玄武岩的特点。

红石岩绿岩主量元素具有贫Al2O3、TiO2，富TFeO、CaO、MgO的特征，其原岩为玄武岩；微量元素原始地幔N-MORB标准化蛛网图呈“大隆起”型，低场强元素(LFSE)丰度较高，高场强元素(HFSE)丰度较低，Rb/Yb值为13.33×10-6～98.0×10-6，平均为41.52×10-6，远大于1×10-6，表现为强不相容元素富集型，显示了弧后盆地玄武岩的特点；大离子亲石元素(LILE)、Th富集，Sr、Ta、Nb、Y等元素明显亏损，显示出典型和俯冲有关的岛弧岩浆的特征。微量元素平均值，除Ti 均值(2 015×10-6)低于岛弧低钾拉斑玄武岩外，其它元素平均值Zr(70.6×10-6)、Nb (4.5×10-6)、Sr(332.6×10-6)及Y(14.13×10-6)均与岛弧拉斑玄武岩较接近(表4)。据此推测矿区绿岩形成于俯冲背景的岛弧环境，Ti 值亏损，可能是源区遭受俯冲带流体的交代作用所致。

表4 不同构造环境玄武岩的微量元素平均含量(×10-6)

6 结语

(1)在云南西畴红石岩矿区中，绿岩在红石岩矿区占重要的地位，既是划分中寒武世田蓬组上段第三岩性带的标志，又是Ⅲ号矿带主矿体的直接矿源层及容矿岩石。通过对绿岩的含矿性、产状、组构及主量元素、微量元素、稀土元素特征分析，结合构造环境判别图解，推断其原岩为岛弧低钾拉斑玄武岩。

(2)从区域沉积特征来看，区内稳定发育一套海相的碎屑岩和碳酸盐岩的类复理石沉积，并伴有层状硅质岩和海相火山喷流沉积岩的沉积岩组合，因此，矿床形成与海相火山作用密切相关，其成矿构造环境属于俯冲背景的岛弧环境。

本文在编写过程中，承蒙福建省闽西地质大队总工邱盛安高级工程师的审阅和指导，昆明理工大学韩润生教授、黄建国副教授在岩石化学数据处理方面提出了许多宝贵的修改意见，在此深表谢意！

1 陈学明，林棕，谢富昌.云南白牛厂超大型银多金属矿床叠加成矿的地质地化特征.地质科学，1998，33(1).

2 祝朝辉，张乾，邵树勋，等.云南白牛厂银多金属矿床成因.世界地质，2006，25(4).

3 林全胜.云南西畴红石岩喷流沉积型铅锌铜矿地质特征及找矿意义.福建地质，2013，32(2).

4 戚长谋，邹祖荣，李鹤年，等.地球化学通论，北京：地质出版社，1987.

5 Pearce J A. Trace element characteristics of lavas from destructive plate boundaries. In : Thorpe R S(ed.).Andesites.New York :John Wiley and Sons ,1982.

6 M.Mescede1997，Chemical Geology 1986,V.56,No.3/4.