云南省兰坪-思茅盆地发现钴超常富集矿化点

杨昌华, 周家喜 , 罗 开, 姜永果, 李晓红, 杨丰铭, 陶永林

(1.云南省有色地质局 地质地球物理化学勘查院, 云南 昆明 650500; 2.云南大学 地球科学学院, 云南省高校关键矿产成矿学重点实验室, 云南 昆明 650500)

钴(Co)资源是战略性紧缺关键矿产资源, 在高科技和新兴产业中发挥至关重要作用(翟扬, 2009; 王登红, 2019; 毛景文等, 2019; 张洪瑞等, 2020; 胡瑞忠等, 2020)。钴的地壳丰度仅为25×10-6, 在地壳中主要呈分散状态, 自然界中几乎没有独立产出的钴矿床(Gunn, 2014)。钴主要以共/伴生组分从铜矿、镍矿、铁矿、铅锌矿、铁锰结核/结壳等中回收。富钴矿床的主要类型按钴富集方式和成矿过程划分为岩浆型、热液型、风化型和化学沉积型, 主要包括沉积岩容矿层控型Cu-Co矿床、岩浆硫化物型Cu-Ni-Co矿床、红土型Ni-Co矿床、IOCG型矿床和海底结核/结壳等(孙晓明等, 2006; McGowan et al., 2006; 秦克章等, 2007; 王焰等, 2020; 张洪瑞等, 2020; Horn et al., 2021; 卢宜冠等, 2021; 阎磊等, 2021)。目前, 全球陆地剩余探明钴金属储量近700万吨, 其中刚果金钴金属储量占全球钴总储量约50%, 我国钴金属储量仅占全球钴总储量的1.1%(丰成友和张德全, 2002; Thompson, 2011)。我国90%的钴依赖进口, 钴资源安全形势不容乐观(王焰等, 2020; 刘超和陈甲斌, 2020)。因此, 为保障我国钴资源安全供应, 加强国内钴资源勘查研究已迫在眉睫。

云南省钴资源在全国具有战略地位(卢映祥等, 2021), 已发现多种类型富钴矿床, 例如岩浆型白马寨岩浆硫化物型Ni-Cu-PGE-Co矿床(Co 2100 t, 平均品位0.17%), 热液型白秧坪Cu-Co矿床(Co 1460 t, 平均品位 0.10%)和大红山IOCG型矿床Fe-Cu-Co矿床(Co 270 t), 风化型元江-墨江红土型Ni-Co矿床(Co 14500 t)和化学沉积型厂街沉积岩容矿层控型Cu-Co矿床(Co 2900 t, 平均品位0.07%)(何明勤等, 2004; 刘家军等, 2010; 徐昭啟, 2012; 刘东盛等, 2021)。目前, 对云南省内富钴矿床的研究还比较薄弱, 仅初步查明了钴的赋存状态和富集规律, 例如, 对白秧坪矿床钴的赋存状态研究表明, 钴主要以独立矿物形式存在, 如辉砷钴矿, 其次以类质同象赋存于砷黝铜矿及少量黄铁矿中(李志明等, 2004; 刘家军等, 2010)。

最近, 云南省有色地质局地质地球物理化学勘查院和云南大学云南省高校关键矿产成矿学重点实验室组建的联合研究团队在兰坪-思茅盆地内发现一处钴超常富集矿化点。矿化区域地层主要为上三叠统崔依比组(T3c)、中侏罗统花开左组(J2h)、上侏罗统坝注路组(J3b)和下白垩统景星组(K1j)。区内背斜和断裂构造发育, 无岩浆岩出露。矿化体呈似层状或脉状产出, 赋存于中侏罗统花开左组泥岩、砂岩夹泥灰岩中, 受地层和层间断裂构造双重控制。矿石矿物以黄铁矿(～90%)为主, 其次为黄铜矿、黝铜矿、硫砷铜矿, 见少量毒砂, 以及次生氧化矿物褐铁矿和孔雀石等。脉石矿物主要有石英、铁白云石、方解石和沥青。按矿石组构和矿物组合特征, 可划分为脉状黄铁矿矿石、脉状黄铁矿-黄铜矿矿石及致密块状黄铁矿矿石(图1a～c), 其中脉状黄铁矿矿石中Co含量超过工业品位(0.06%)10倍以上, 显示钴超常富集。

显微镜下鉴定、电子探针和扫描电镜图像均表明, Co主要赋存于黄铁矿中, 未发现独立钴矿物(图1d～f)。黄铁矿中Co含量介于0.63%～5.63%, 平均1.46%, 而黄铜矿、黝铜矿和硫砷铜矿等铜矿物中Co含量则均低于0.09%。初步勘查显示, 富钴黄铁矿化体沿走向长约500 m, 倾向延深约150 m, 倾角60°～85°, 矿化体厚度为1.0～19.9 m, 平均厚7.5 m, 按Co平均品位0.35%, 矿石/矿体重2.5 t/m³, 预期探获钴资源量2000 t, 达中型规模。此外, 根据初步地质调查成果和区域水系沉积物Co异常资料, 推测研究区可能存在一个长约30 km的Co异常带, 具有良好的钴找矿潜力。

图1 云南省兰坪-思茅盆地某矿化点露头(a)、典型矿石手标本照片(b, c)及电子探针面扫图像(d, e, f) Fig.1 Photographs of outcrops (a), typical ore hand specimens (b, c) and electronic probe surface scan images (d, e, f) of a mineralized point in the Lanping-Simao Basin, Yunnan province

初步研究认为该钴矿化点成因类型可能属于热液型, 但与热液型白秧坪和化学沉积型厂街富钴矿床中Co的赋存状态不同, 该矿化点Co主要呈类质同象分散状态分布在黄铁矿中, 尚未发现独立钴矿物。此外, 黄铁矿中Co含量显著高于铜矿物中的Co含量, 与上述富钴矿床也不相同。因此, 该矿化点Co的赋存状态、富集规律及富集机制等值得深入研究, 建议有关部门高度重视, 并及时启动钴的区域成矿规律与找矿预测研究。

云南大学云南省高校关键矿产成矿学重点实验室致力于我国西南地区关键矿产成矿理论与找矿方法研究, 与各省地勘单位合作先后在贵州省半边街和竹林沟锌矿床发现锗(Ge)的超常富集现象(杨德智等, 2020; 周家喜等, 2020a, 2020b, 2021a; Luo et al., 2022)、丁头山铅锌矿床发现硒(Se)的超常富集现象等(周家喜等, 2020c, 2021b); 云南省火德红铅锌矿床发现铊(Tl)的超常富集现象(周家喜等, 2021c)、漕涧地区发现流纹岩型铌矿化等(黄亮等, 2022); 湖南省唐家寨铅锌矿床发现镓(Ga)的超常富集现象(吴涛等, 2021)。本次在云南省兰坪-思茅盆地内某矿化点发现钴超常富集现象, 再次表明我国西南地区战略性关键金属成矿与找矿潜力巨大, 建议有关部门及时启动我国西南地区四稀(稀有、稀土、稀散和稀贵)关键矿产资源摸底工作, 发挥我国西南生态安全屏障区优势关键矿产资源“压舱石”作用。

云南省高校关键矿产成矿学重点实验室以上述若干新发现成果为2023年云南大学百年校庆献礼！