滇西保山地块金厂河矿集区铁铜金铅锌多金属矿床成矿系统

刘学龙，李文昌，2，周云满，赵成峰，王基元，李庆锐，李守奎，王 海，陆波德，周杰虎，李方兰，刘 雪

（1. 昆明理工大学国土资源工程学院，云南 昆明 650093；2. 中国地质调查局成都地质调查中心，四川 成都 610081；3. 云南黄金矿业集团股份有限公司，云南 昆明 650224）

0 引言

西南“三江”特提斯域历经大陆多旋回演化，地质构造发育，岩浆活动强烈，成矿流体活跃，特有的成矿环境及成矿地质背景，致使金属成矿元素大量富集，是我国重要的铁-铜-铅-锌-金-银等金属矿产地，资源优势明显，找矿潜力巨大，已成为地质找矿以及国内外开展地质科学研究工作的重点区域（李文昌等，2001；潘桂棠等，2001；侯增谦等，2004；Hou et al.，2007；邓军等，2014；Deng et al.，2016，2017a，2017b）。

保山地块是“三江”特提斯构造带的重要组成部分，区内历经原、古、中、新特提斯洋演化及早古生代至新生代多期次岩浆活动，并发生了多期成岩成矿事件（陶琰等，2010；Dong et al.，2013；Li et al.，2016）。金厂河铁铜金铅锌多金属矿集区位于保山地块北部，产出有多个大中型铅锌金多金属矿床，其中金厂河铁铜铅锌多金属矿床是西南“三江”成矿带内已知的典型大型矽卡岩型矿床之一，备受业内关注。近年来，随着地质勘查工作程度的提高，对区内代表性铅锌多金属矿床的矿床地质特征及地球化学特征（符德贵等，2004；薛传东等，2008；张恩才等，2010；董文伟等，2013）、成矿流体（黄华，2014；郑景旭，2017；陈福川，2018；李振焕等，2020）和成岩成矿年代学（陶琰等，2010；黄华等，2014a；罗应等，2020）等方面开展了研究工作，并以地质、物探、化探综合调查为基础，总结了区内金铜多金属矿床的成矿控制因素及成矿机制（王基元等，2021），深化了对区内成矿作用的理解和矿床成因的认识。研究发现，金厂河、核桃坪、黑牛凹等矿床成矿流体性质具有一定的相似性，成矿物质的来源具有同源性（薛传东，2008；黄华，2014b；杨怀，2017；陈福川，2018；李振焕，2020）。以上研究工作的开展为金厂河铁铜金铅锌多金属矿集区成矿系统的研究与总结提供了重要基础。

本文在系统梳理以往研究工作的基础上，结合最新研究成果，对金厂河矿集区主要矿床地质特征和地球化学特征进行了较为全面地研究和总结，对成矿系统的划分作了新的界定，以期为该区地质找矿工作提供科学参考。

1 成矿地质背景

1.1 地质构造特征

西南“三江”特提斯构造域经历了大陆形成与裂解及原—古—中—新特提斯洋扩张—消减—闭合—碰撞—构造转化等过程，形成了复杂的多岛弧盆系结构（邓军等，2016）。金厂河矿集区位于藏-滇-泰-马中间板块中段的保山地块北中部（Metcalfe I，2013），夹持于昌宁-孟连结合带和腾冲地块之间，北段尖灭于碧江一带澜沧江断裂与怒江断裂汇拢部位，东界为柯街-南定河断裂，西界为泸水-潞西-瑞丽断裂（怒江断裂南段）。受区域构造演化的影响，本区主要经历了寒武纪至早二叠世原—古特提斯稳定台地及台盆阶段、早二叠世末至三叠纪古特提斯俯冲-碰撞阶段两个漫长的地质演化过程（罗建宁等，1991）。寒武纪—志留纪早期，原特提斯洋经历了洋脊扩张、板片俯冲及洋盆衰亡的复杂演化过程，但保山地块晚寒武世核桃坪组—志留纪栗柴坝组基本上为连续的陆棚—台地碳酸盐岩沉积，为较为稳定的地壳发展演化时期（钟维敷，2014）。志留纪晚期，华北与华南陆块从冈瓦纳大陆发生分离，原特提斯洋盆进一步缩小，直至消亡，古特提斯洋盆开始逐渐扩张（Xiao et al.，2019）。晚二叠世之后，华南地块和羌塘、思茅、保山等地块一起向北运移，于中晚三叠世时期（240 ～220Ma）随金沙江-墨江洋壳的西向俯冲和思茅地块与保山地块发生碰撞，在思茅地块的东西两侧，古特提斯洋东支与西支相继闭合，先后形成金沙江-哀牢山缝合带和昌宁-孟连-澜沧江结合带（邢晓婉，2016；董美玲，2016）。该区主要出露早古生代复理石海底扇浊流碎屑岩和台地碳酸盐岩及浅海陆棚碎屑岩，另有少量的晚古生代滨浅海碳酸盐岩及碎屑岩。受早二叠世末期昌宁-孟连特提斯洋的俯冲作用和陆-陆碰撞作用影响，研究区缺失晚二叠世及三叠纪沉积（罗亮等，2014）。

1.2 区域地球物理特征

重力资料反映，区内碳酸盐岩类、基性侵入岩密度值较高，砂岩、页岩次之，花岗岩及崇山群变质岩密度较低，花岗岩与寒武系沉积岩地层之间存在一定的密度差。在金厂河一带重力异常近椭圆状重力高，梯度北西，北东侧变化大（李文昌等，2001；符德贵等，2004）。航磁资料显示，区内磁场值变化较明显，区内泥盆系、志留系、奥陶系及寒武系地层岩石大部分为弱磁性，而磁性最强的为铜铅锌矿化矽卡岩（云南黄金矿业集团股份有限公司，2012①）。在核桃坪、上厂、陡崖、金厂河、岩峰头、黑牛凹等地，磁场变化强烈，形成了具有一定面积、梯度变化较大的磁异常，磁异常均分别对应了矽卡岩型铁铜铅锌矿体（董文伟等，2007；杨飞等，2019）。以上资料显示，区内重磁异常与金厂河矿集区矿床（点）的分布大体范围一致，矽卡岩型矿体是引起异常的主要影响因素。

1.3 区域地球化学特征

1∶20 万水系沉积物及1∶5 万土壤化探测量成果显示，Pb、Zn、Cu、Ag、Au 等元素异常主要沿保山复背斜两翼和南北倾伏端呈带状展布（刘洪滔等，2013）。成矿元素为Cu、Pb、Zn、Ag、Au、Hg 等，高值区主要分布在寒武系地层上，为含矿地层，在金厂河-核桃坪地区亲铜元素尤其富集，以核桃坪为中心形成了Pb、Zn、Cu、Cd、Ag 等元素的高浓集异常区，并具多处浓集中心，在陡崖、黑岩凹等地也有较好的化探异常（董文伟等，2007；杨飞等，2019）。

2 矿床地质特征

“三江”特提斯域曾历经晚古生代至中生代的特提斯构造演化及新生代大陆造山的叠加转换，发生过多幕式大规模成矿作用，完整记录了超大陆裂解、增生、碰撞的演化史，目前仍旧活跃（黄汲清等，1984；刘增乾等，1993；李兴振等，1999；邓军，2012，2014）。受区域构造演化的影响，保山地块先后历经原、古、中、新特提斯演化，并发育了多期成岩成矿事件，是西南“三江”特提斯域构造-岩浆成矿带南段的重要组成部分。在北部形成了以金厂河铁铜铅锌矿、核桃坪铅锌矿、陡崖铁铜多金属矿、黑牛凹金矿、黄家地金矿等为代表的多金属矿集区。

2.1 金厂河矽卡岩型铁铜铅锌多金属矿床

金厂河铁铜铅锌矿床位于保山地块北部，是保山地块多金属成矿作用的典型代表。大地构造位置处于冈底斯-念青唐古拉褶皱系南段，福贡-保山-镇康铅锌多金属成矿带北部，核桃坪背斜东段的金厂河隆起部位（符德贵等，2004）。矿区处于近SN向木瓜树-朱石箐断裂与NW向木瓜树-阿石寨断裂所夹持锐角区的NE、NW 向构造交汇处（董文伟，2007）。金厂河铅锌多金属矿床共圈定铅锌矿体43 条、铜矿体57 条及磁铁矿体65 条，矿体为隐伏矿体，赋矿围岩为上寒武统核桃坪组二段（3h2）大理岩化灰岩、阳起石矽卡岩、石榴子石矽卡岩和黑柱石矽卡岩等，矿体呈透镜状、脉状和似层状产出，局部呈现分支—复合现象。矿体垂向和侧向分带明显，垂直分带上部铅锌矿、中部铜矿和铜铁矿、下部铁矿（图3）；侧向分带中心铁矿、中部铜矿、外侧铅锌矿，在中部铜与铅锌矿过渡，其外侧可能为金矿化分带。

图3 金厂河铁铜铅锌多金属矿床Ⅰ-Ⅰ’线垂直纵剖面图（云南黄金矿业集团股份有限公司，2011③）Fig.3 Vertical profile of I-I’line in Jinchanghe Fe-Cu-Pb-Zn polymetallic deposit（after Yunnan Gold Mining Group Co. LTD，2011③）

矿体浅部主要为透镜状、似层状阳起石矽卡岩带，产出于金厂河背斜核部的核桃坪组二段一层（3h2-1）下部，具Pb-Zn 矿化，已揭露矿体厚度在3～48m之间。原岩以灰岩和泥灰岩为主，夹少量钙质板岩。中部主要为透镜状、似层状石榴子石阳起石矽卡岩带以Cu矿化为主，靠近浅部局部含Pb-Zn矿化，靠近深部含磁铁矿矿化，为承上启下的过渡带，残余结构发育，表现为石榴子石被后期网脉、细脉状方解石不同程度穿切。深部主要为似层状黑柱石阳起石矽卡岩带，以磁铁矿化为主，局部发育黄铜矿化，目前已施工完成的钻探和坑道工程未穿透底板。

矿石矿物主要为方铅矿、闪锌矿、黄铜矿和磁铁矿，伴生少量黄铁矿、磁黄铁矿、斑铜矿和毒砂；脉石矿物为石榴子石、透辉石、阳起石、石英、方解石和黑柱石等。围岩具矽卡岩化、退化蚀变、硅化和碳酸盐化等蚀变特征，主要是原岩中的矿物被蚀变矿物取代而形成，蚀变矿物包括石榴子石、透辉石、黑柱石、阳起石、绿帘石、绿泥石、石英和方解石等。

图1 保山地块构造背景图（a）和保山地块主要构造、岩浆作用及矿床位置图（b）（底图据陶琰等，2010）Fig 1 Tectonic setting map（a）and the main structure，magmatism and deposit location map（b）of the Baoshan block（after Tao et al.，2010）

图2 滇西保山地块金厂河铅锌多金属矿集区地质简图（据云南黄金矿业集团股份有限公司，2020②）Fig.2 Geological sketch map of Jinchanghe Pb-Zn polymetallic ore concentration district in Baoshan block，western Yunnan（after Yunnan Gold Mining Group Co. LTD，2020②）

2.2 核桃坪矽卡岩型铅锌多金属矿床

云南保山核桃坪多金属矿区位于保山地块北部保山-施甸复背斜东翼北倾伏端与北西向区域性断裂交汇地带。赋矿地层为寒武系上统核桃坪组（3h）和沙河厂组（3ŝh）碳酸盐岩建造夹板岩、砂岩等碎屑岩，普遍具有大理岩化特征。

核桃坪铅锌矿体产于上寒武统沙河厂组一段（3ŝh1）薄—中层状大理岩化灰岩、泥质条带状灰岩内的断层破碎带及层间破碎带中，呈脉状、似层状产出（图4），矿体走向近南北，倾向东40° ～110°，倾角27° ～60°。区内圈定矿体6 条，矿体长50 ～590m；V1为主矿体，矿体长590m，厚0.52 ～27.65m、平均8.14m，倾向延伸大于122m，矿体单工程平均质量分数：Pb 为0.60% ～5.97%，Zn 为2.59% ～8.52%，铅锌比为1∶4.22。矿化类型包括矽卡岩型富铜矿体、矽卡岩型磁铁矿体和矽卡岩型、热液脉型铜铅锌多金属矿体，矿体主要赋存在寒武系碳酸盐地层，围岩蚀变有矽卡岩化、大理岩化、硅化、黄铁矿化、绿泥石化、方解石化等。

图4 打厂凹-核桃坪矿体剖面图（据王基元等，2021修改）Fig. 4 Profile of Dachangwa-Hetaoping orebodies（modified from Wang et al.，2021）

矿石类型以铅锌硫化物矿石为主，金属矿物主要有含闪锌矿、方铅矿、黄铁矿及少量黄铜矿；脉石矿物有阳起石、透辉石、方解石、石英、重晶石等；氧化矿物有水锌矿、菱锌矿、白铅矿、异极矿、孔雀石、褐铁矿等。伴生矿产有铜、银、镉，矿床类型为具一定层控特征的矽卡岩型铅锌多金属矿（薛传东等，2008）。

2.3 陡崖矽卡岩型铁铜多金属矿床

陡崖铁铜多金属矿位于金厂河矿集区西南部，产于核桃坪背斜西翼之北北东向木瓜树-朱石箐断裂东侧。区内具有较好的磁异常和化探异常，经地表工程及地下坑探工程揭露，已发现了较好的铜、铅锌、铁矿体。

区内属茅竹棚-核桃坪复破背斜西翼，总体呈一单斜构造，倾向北西，倾角28° ～32°，由于断裂发育，地层产状零乱。区内断裂构造发育，构造线以北北东向为主，其次为北西向。近北北东向断裂与成矿关系密切，显示先张扭后压扭的特点，断裂两侧纵张裂隙和破碎带发育，为矿区主要导矿和容矿构造。矿体产于寒武系上统核桃坪组（3h），受地层及断裂破碎带控制。经地质填图及地表工程揭控，共圈定矿体5 条，具一定规模的铅锌矿体有3条，即DYV5、DYV1、DYV2 矿体（图5），经钻探工程验证，圈定出隐伏的矽卡岩型磁铁矿体1 条。

图5 陡崖铜多金属矿区0线剖面图（据胡安林等，2020）Fig. 5 Profile of line 0 in Douya Cu polymetallic mining area（revised after Hu et al.，2020）

2.4 黑牛凹中低温热液型金矿床

矿区构造位置处于“三江”造山带“蜂腰”状弧形构造南侧散开端的末端部分，保山陆块与兰坪-思茅盆地相接且靠近保山陆块一侧。断裂发育，主要为近南北向，显示先张裂后压扭多期次活动特征，南北向断层为主，北东、北西向断层次之，断裂带产有不同期次基性岩。断裂两侧纵张裂隙和破碎带发育，为矿区主要导矿和容矿构造。

矿区共划分出3 个金矿化带，均呈近南北向展布，其中Ⅱ矿化带为矿区的主成矿带。Ⅱ矿化带，分布于矿区中部，主要出露核桃坪组二段一层（3h2-1）板岩、粉砂质板岩夹砂岩及二段二层（3h2-2）泥质灰岩、大理岩化灰岩等，局部见少量辉绿岩，呈岩脉、岩枝状产出。区内构造较发育，主要见近南北向展布的F3 断层及其配套节理、裂隙等，在北部坑道中，发育有近东西向平移小断层，沿F3 断层及其附近，岩石破碎，局部形成构造角砾岩，矿化蚀变强烈，Ⅱ1 金矿体则产于其中（图6）。

图6 黑牛凹金矿区30 线地质剖面图（据陶兴雄等，2020修改）Fig. 6 Geological profile of line 30 in Heiniuwa Au mining area（modified from Tao et al.，2020）

矿石结构有它形粒状结构、碎裂状结构；构造具条带状构造、晶洞状构造、块状构造、砂糖状构造、角砾状构造及细脉状构造。矿石中有用组分为金，金属矿物主要有黄铁矿、磁黄铁矿、褐铁矿；脉石矿物以石英为主，其次为粘土矿物（泥质物）、方解石、绢云母、高岭石、绿泥石等。硅化、黄铁矿化与金成矿关系密切。

2.5 黄家地中低温热液型金矿床

矿区位于茅竹棚-核桃坪复式背斜西翼，受构造影响，次级褶皱较发育，地层产状变化大。区内断裂发育，断层与矿体的产出关系密切，按走向主要有近SN向、NWW向、NNE 向三组，其中近SN 向断裂为矿区主要的容矿构造。矿体产于寒武系上统沙河厂组一段（3ŝh1），受断裂破碎带及石英脉的双重控制（图7），含矿岩石为构造蚀变岩及黄铁矿化石英岩（脉）。经地表槽探、中浅部坑探工程揭露，矿区具一定规模的金矿体。矿体呈脉状产出，矿体长230 ～798m，平均厚1.45 ～11.69m，平均品位Au 0.84 ～4.20g／t，矿床成因类型为与隐伏花岗岩体及断裂构造破碎带有关的中低温热液型金矿床。

图7 黄家地金矿床31线剖面图（据赵成峰等，2008）Fig. 7 Profile of line 31 in Huangjiadi Au deposit（modified from Zhao et al.，2008）

3 成矿主控因素

3.1 赋矿地层

3.2 岩浆作用

images/BZ_146_2321_1044_2350_1073.pngimages/BZ_146_2321_1980_2350_2008.pngimages/BZ_146_1356_1473_1385_1502.pngimages/BZ_146_1185_298_1219_332.pngimages/BZ_146_660_1138_689_1167.pngimages/BZ_146_656_1433_685_1462.pngimages/BZ_146_660_1756_689_1785.png

保山地块岩浆活动较为频繁，由前寒武纪至新生代均有发育。前寒武纪有西盟老街子花岗岩和潞西花岗岩，其Rb-Sr 等时线年龄分别为687Ma 和645Ma（张玉泉等，1990；李文昌等，2013）。早古生代岩浆岩在保山地块内分布广泛，有平河岩体、平达、勐堆、赧洒和松坡岩株等，锆石U-Pb 年龄集中于500 ～470Ma，形成于统一的冈瓦纳大陆时期。相关资料显示，上述岩体岩浆源于古老地壳物质部分熔融，与原特提斯洋的俯冲作用有关（Chen et al.，2007；Liu et al.，2009；董美玲等，2013）。晚古生代岩浆活动在卧牛寺组玄武岩中有相关记录，主要分布在滇西保山—永德—镇康一带，其40Ar-39Ar 年龄为273.9 ±1.5Ma和279.5 ±1.6Ma，可能属于晚古生代峨眉地幔柱活动的产物（肖龙等，2003；曹俊等，2017）。中生代岩浆岩较为发育，主要有出露于保山地块东部的临沧花岗岩基和中西部的蚌东岩体。其中，蚌东岩体岩性以正长花岗岩为主的锆石U-Pb年龄为228.3 ±1.7Ma，其成因可能与保山地块岩石圈地幔的拆沉作用或与大洋板片俯冲作用有关（王晓林等，2018）；临沧花岗岩基的岩石类型为花岗闪长岩和黑云母二长花岗岩，锆石U-Pb 年龄为233 ～217Ma，起源于古老地壳物质部分熔融，是古特提斯洋闭合后构造伸展阶段的产物（王舫等，2014）。新生代岩浆活动以桦桃林岩体为代表，集中于龙陵—潞西地区，岩性为二云母花岗岩的锆石U-Pb年龄为66 ～60Ma，其岩浆可能源于古地壳部分熔融且受幔源物质混染（董美玲，2013）。

3.3 构造控制作用

保山地块地处特提斯构造域，地壳演化经历了长期、复杂的演化历史，形成了多级次、多期次的地质构造及岩浆活动。区内构造以发育密集排列的断裂和宽缓褶皱为特征，主要呈NE 向、NW 向、近SN向和EW向展布，是控制沉积构造、变质作用、岩浆活动及矿床分布的主要构造（鲍威等，2020）。区域主干断裂有澜沧江断裂、柯街断裂、南汀河断裂及西部的怒江断裂，次级断裂发育，断裂构造呈现多期性，NW 向、NE 向断裂明显多处错段紧密排列的NNW向断裂，控制了保山陆表海局部原始沉积环境，同时提供了广泛的热源活动和矿液运移通道，也是成矿的关键部位。区内褶皱较为发育，北部为保山-施甸复背斜，南部为镇康复背斜，与铅锌多金属矿床的空间分布关系密切。背斜核部的倾伏端往往次级断裂较为发育，热液活动强烈，为矿床的定位提供了主要条件。区内金厂河铁铜铅锌多金属矿、核桃坪铅锌矿均位于保山复背斜北部的核桃坪背斜倾伏端，沿轴部及东翼分布的近南北向及北东向断裂与成矿密切相关，断裂两侧的张性裂缝和破碎带是主要的导矿和容矿构造（王基元，2021）。因此，区内已知的大—中型铅锌多金属矿床的规模分布多受构造的影响，褶皱和断裂的联合控矿特征明显。

4 成矿系统研究

4.1 矿床空间分布特征

区内矿产资源丰富，矿床形成是沉积作用、强烈构造和岩浆活动等诸多成矿因素相互叠加的结果。目前，地质勘查已经发现的矿体类型主要有矽卡岩型铜铅锌多金属矿、矽卡岩型磁铁矿及浅成低温热液（脉）型金矿等，各矿床整体沿NNW 向构造断裂带或与碳酸盐岩围岩接触带及其附近分布。从矿床的空间分布来看，金厂河矿集区内主要铅锌多金属矿床大多位于海拔2600 ～1800m 的标高范围。根据已探明矿床的特征分析（表1），矿床类型主要有矽卡岩型Fe-Cu-Pb-Zn 多金属矿床（金厂河）、热液-矽卡岩复合型矿床（核桃坪、黑岩凹、茅竹棚、陡崖和打厂凹）、浅成低温热液型Au矿床（黑牛凹、黄家地、上坪子、大金岩），除此之外还有月牙坪铜矿和上坪子汞矿等，矿床侧向及垂向上分带特征明显。区内矿床成矿空间上具有明显分带规律，单个矿床在垂向上、平面上均呈有规律地分布，其分带标志除了矿床类型外，还表现在有用矿物组合及元素分带。由下往上、由内向外均有Fe→Cu-Fe→Cu-Pb-Zn→Au矿种分带及“矽卡岩型→构造蚀变岩型（含层间破碎带型）→石英脉型”的矿床类型分带，成矿元素均从高温元素到中低温元素分带。

4.2 成矿时代

滇西保山地块成岩成矿时代的年代学研究工作相对较为薄弱，尚缺少对成矿时代的精确厘定，本文综合整理已有的同位素年龄数据列于表2 所示。前已述及，保山地块经历了原、古、中、新特提斯的构造演化全过程，早古生代、印支期、燕山期、喜山期均有成岩成矿事件的响应（黄华等，2014）。区内赋存在早古生界碳酸盐岩中的矽卡岩型铅锌多金属矿床与特提斯构造演化阶段的构造-岩浆事件密切相关。

表2 滇西保山地块铁铜铅锌多金属矿床成岩成矿时代Table 2 Metallogenic epoches of polymetallic Fe-Cu-Pb-Zn deposits in Baoshan block，western Yunnan

黄华等（2014）开展了金厂河铅锌多金属矿床石英-硫化物阶段矽卡岩矿石中闪锌矿、方铅矿、黄铜矿和石英的Rb-Sr 定年，获得矿床成矿年龄为120 ～117Ma，属于早白垩世。这与保山核桃坪铅锌矿矿石硫化物Rb-Sr 等时线年龄（116.1 ±3.9Ma）和芦子园铅锌矿Rb-Sr 等时线成矿年龄（141.9 ±2.6Ma）基本一致（陶琰等，2010；朱飞霖等，2011），都属于早白垩世的成矿地质事件。保山地块内已知的前寒武纪末期至新生代多次岩浆活动形成的花岗岩体中，仅有早白垩世志本山黑云母花岗岩体锆石U-Pb 年龄为126.7 ±1.6Ma（陶琰等，2010），与金厂河、核桃坪矿床成矿时代一致，但二者相距约60km，距离过远。目前，金厂河矿集区内尚未揭露出与成矿有关的中-酸性岩体。因此，认为与区内铁铜铅锌多金属矿床形成有关的中-酸性岩体可能位于矿区深部。

保山-镇康地块以古生代—中生代矽卡岩型铁铜铅锌金成矿作用为主，寒武系地层普遍发生浅变质作用，而奥陶系之上的地层均未发生变质，表明在寒武纪末期—奥陶纪早期，该区发生了一次重要的地质事件（钟维敷，2014）。另外，值得一提的是项目组近期对金厂河铁铜铅锌矿床含矿矽卡岩采用石榴子石原位LA-SF-ICP-MS U-Pb 定年方法，获得含矿矽卡岩的形成年龄为502 ±14 Ma 和508±19 Ma，表明区内存在早古生代的成矿事件（李方兰等，2021）。结合芦子园铅模式年龄（502 ～409Ma）（陈永清等，2005），表明保山金厂河、芦子园等铅锌多金属矿的成矿作用至少开始于早奥陶世，或是主成矿期之一，并且该区晚寒武世的火山-沉积作用可能形成了初始的铅锌铜铁等矿源层，在侏罗纪—早白垩世时期由于腾冲地块和保山地块碰撞的动力学背景之下而产生的岩浆热液活动中成矿物质活化转移，最终富集成矿。这些结论证实了金厂河铅锌多金属矿集区可能存在早古生代的成岩成矿作用，这也为区内矽卡岩型铅锌多金属矿床成矿时代的认识提供了新的证据。

4.3 成矿物质来源

成矿物质是构成成矿系统和形成矿床的物质基础，也是矿床成因研究的重要内容之一。对区内成矿物质的来源前人曾有少量的研究，结果表明金厂河矿集区典型铅锌多金属矿主要硫化物（闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、黄铜矿、毒砂等）的δ34S 值变化于-4.8‰～5.8‰，平均为1.4‰；围岩中的δ34S 值变化于-0.93‰ ～4.58‰，平均为2.9‰，δ34S 具有明显的塔式分布的特点（李振焕等，2020），说明硫同位素的分布变化范围较窄，具有较高的均一性，显示幔源硫的特征（图8）。金属硫化物与围岩中的硫同位素δ34S值的变化范围较为一致，说明两者具有相同或者相近的来源，显示硫的来源较深。矿区硫同位素δ34S 高于与深部岩浆作用有关硫化物的硫同位素组成（δ34S ＝±3‰），但保山地块典型铅锌多金属矿床的硫同位素组成明显低于围岩地层同期海水δ34S 值（寒武纪海水下限值为15‰）（陈永清等，2005；Hoefs J，2009；李振焕等，2020）。此外，各矿物硫同位素研究结果表明，δ34S闪锌矿＞δ34S方铅矿，矿床硫同位素已达到了同位素分馏平衡（郑永飞等，2000；陈福川，2018；李振焕等，2019）。

图8 保山地块铅锌多金属矿床硫同位素成因图解Fig. 8 S isotope genesis diagram of polymetallic Pb-Zn deposits in Baoshan block

金厂河铅锌多金属矿集区代表性矿床矿石中硫化物（黄铜矿、磁铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿）的206Pb／204Pb 变化范围为18.167 ～18.497，平均值为18.316；207Pb／204Pb为15.596 ～15.609，平均值为15.752，变化范围不大；208Pb／204Pb 为38.812 ～41.656，平均值为38.802。各代表性矿床中不同类型的矿石中硫化物铅同位素比值十分稳定，变化范围较小，显示正常铅的特征。矿石铅同位素组成的一致性表明，不同类型的矿化可能形成于同一地质构造背景，不同矿床在成矿作用过程中其成矿物质的来源具有相似性。铅同位素不仅能够提示Pb 的来源，同时也能被用来判别与Pb 关系密切的硫化物矿石中Cu、Zn、Fe、Au 等成矿元素的来源。利用矿石铅同位素全方位对比来判别矿石铅同位素的来源是一种近年来被地质学界所认同的同位素示踪方法（吴开兴，2002）。将金厂河矿集区各代表性矿床的铅同位素数据投影到Doe 和Zartman 建立的铅同位素模式图解中，绝大部分为正常铅，在Pb207／Pb204-Pb206／Pb204图解中落入造山带铅演化线及下地壳的范围，在铅同位素Pb208／Pb204-Pb206／Pb204图解中样品主要集中于造山带演化线及下地壳一侧（图9），有少数样品点落入上地壳的范围。因此，金厂河铅锌多金属矿集区的铅主要来源于下地壳中的造山带，其次是幔源铅，具多来源混合铅的同位素特征。

图9 铅同位素207Pb／ 204Pb- 206Pb／ 204Pb、208Pb／ 204Pb- 206Pb／ 204Pb构造环境判别图解（据Zartman et al.，1981）Fig.9 Tectonic environment discrimination diagram of 207Pb／ 204Pb- 206Pb ／ 204Pb and 208Pb／ 204Pb- 206Pb／ 204Pb（after Zartman et al.，1981）

另外，区内铅锌多金属矿床的铅同位素μ 值变化为9.46 ～9.97，平均为9.72，μ值均较高，其变化范围很小，反映了高放射性成因的壳源铅同位素特征。各代表性矿床中铅同位素组成略低于区内寒武系地层的μ 值，而与花岗岩有关的铅锌矿床（缅甸金厂）基本一致，表明区内铅锌多金属矿床的形成于中酸性岩浆活动可能存在密切的关系。Th／U比值变化为3.52 ～5.10，平均为3.96，变化不大，表明相对富集钍铅，与中国大陆地幔的Th／U比值（平均3.60）较为接近，但低于中国大陆地壳下地壳的平均值5.48。因此，金厂河矿集区代表性矿床铅主要来源于地幔和下地壳的过渡环境，具壳幔混合来源的特征。

4.4 成矿流体来源

成矿流体是与成矿作用相关的特殊地质流体，金属矿物的沉淀主要由流体沸腾、混合、相分离、冷却以及流体与围岩间发生水-岩反应等机制引起（Ulrich et al.，2001；Liu and Mc Phail，2005）。已有研究工作表明，金厂河铅锌矿流体包裹体类型可分为：单一液相（L 型）、单一气相（V 型）、富液相（W型）、含子矿物（S型）包裹体。气相成分主要为H2O、CO2、CH4与N2，子矿物为斑铜矿（Cu5FeS4），流体属H2O-NaCl 体系（李振焕等，2020）。退化蚀变阶段、石英-硫化物阶段、碳酸盐阶段均一温度分别为148.2 ～550℃、135.3 ～266℃、116.5 ～250℃，盐度为1.1wt. % ～9wt. % NaCl. eqv、6wt. % ～13wt. % NaCl. eqv、2.6wt. % ～9.9wt. % NaCl. eqv。成矿流体主要为岩浆来源，后期伴有大气降水的参与。综合研究认为，流体沸腾作用、水-岩反应和氧化-还原环境的改变是矿质沉淀和富集的重要机制。

核桃坪铅锌矿流体包裹体类型主要有，气液两相（W 型）、纯液相（PL）、纯气相（PV）、含CO2（C型）包裹体。三成矿阶段均一温度分别为255 ～498°C、152 ～325°C、109 ～205°C，盐度分别为11. 9wt. % ～18. 0wt. % NaCl. eqv、5. 0wt. % ～18. 0wt. % NaCl. eqv、0.9wt. % ～ 10.0 wt. %NaCl. eqv。各阶段矽卡岩矿物的δ18O 值显示出相似的变化特征，表明初始成矿流体主要起源于岩浆热液，但在后期演化过程中有明显的大气水的混入（陈福川等，2018）。黑牛凹金矿流体包裹体分为4种类型，气液两相（I 类）、纯液相（II 类）、富CO2的气液两相（III 类）、含CO2三相包裹体（IV 类）。石英-多金属硫化物阶段，均一温度为163.0 ～316.8°C；盐度为2.4% ～22.2% NaCl. eql。碳酸盐阶段，均一温度为157.9 ～269.7°C。C、O同位素研究表明，成矿热液可能来源于深部岩浆水与大气降水的混合（杨怀等，2017）。

由上述可知，金厂河、核桃坪、黑牛凹矿床中主成矿期的流体特征具有相似性，包裹体主要类型为纯液相、纯气相、气液两相和少量含CO2三相包裹体，流体均一温度集中分布于125 ～300℃，属中低温热液矿床，流体包裹体的盐度变化于0.18% ～22.2%NaCl. eql（图10），成矿流体形成于中低盐度的H2O-NaCl 热液体系。核桃坪和金厂河成矿流体性质相似，总体呈中-低温、中-低盐度、低密度及中-低压力，主成矿阶段均有大气降水的混入。另外，黑牛凹δ34SV-CDT的变化范围为-0.9‰～2.7‰，δ34S值的分布范围很窄，与核桃坪、金厂河铅锌矿中硫同位素总体分布范围基本一致，反映了成矿物质主要来自于深部流体，可能与中酸性岩浆密切相关。上述特征表明，金厂河铁铜金铅锌矿集区矿床的形成具有相似的流体特征，也指示成矿流体可能来源于相同的源区。

图10 流体包裹体均一温度、均一盐度直方图Fig. 10 Histogram for homogenization temperature and salinity of fluid inclusions

表3 云南保山地块典型铅锌多金属矿床Pb同位素源区参数特征Table 3 Characteristic parameters of Pb isotope from the typical polymetallic Pb-Zn deposits in Baoshan block，Yunnan province

4.5 成矿作用机理

前已述及，保山地块处于原特提斯阶段演化阶段，晚寒武世核桃坪组为连续的陆棚-台地碳酸盐岩沉积作用，形成了核桃坪组一段富含Pb、Zn、Cu、Ag等成矿元素的初始矿赋矿层位（陈永清等，2005）。古特提斯阶段，近南北向张性断裂的发育及基性岩浆的侵入作用，可能为后期成矿提供了空间、少量物质来源及矿化剂（鲍威等，2020）。古特提斯洋于早二叠世至晚三叠世期间发生扩张-碰撞拼合，腾冲和保山地块分离-碰撞，碰撞造山从挤压变为伸展（莫宣学等，2006），降压、升温作用下深部物质熔融形成大量富K的岩浆流（陈衍景等，2003），目前尚未揭露出与金厂河矿集区多金属矿床形成相关的中酸性岩体，说明矿体距岩浆侵位和热液出溶中心有一定距离，金属元素沉淀前要保持较强稳定性，才能满足远距离运移的需要。

温度是影响金属络合物稳定性的关键因素（Barnes，1997），初始成矿流体具高温-高盐度-高氧逸度的特征，携带的Fe、Cu、Pb 和Zn 等金属元素以稳定络合物（如：硫酸盐）形式存在、运移（Roedder，1971；Holland，1972）。虽然在诸多影响金属络合物稳定性的因素中，温度的降低最为重要（Barnes，1997），但其只是主导某一矿床形成的因素之一。金属沉淀主要由流体沸腾、混合、相分离、稀释、冷却以及流体与围岩间发生水-岩反应等机制中的至少一种引起（张德会，1997；Ulrich et al.，2001；Liu and Mc Phail，2005）。

金厂河、核桃坪、黑牛凹等矿床C-H-O 同位素特征显示，流体运移、演化过程中有大量低温-低盐度大气降水的混入，说明存在流体的沸腾作用。此外，金厂河矿集区内多金属矿床的形态受断裂及褶皱构造影响，构造控矿特征明显，表明初始成矿流体沿区内构造从深部向上运移，至背斜轴面多层张性裂隙叠加处压力突然释放，引发流体减压沸腾（静水压力＜流体的饱和压力时，流体上升、断裂张开引发的沸腾），使得流体不混溶，部分气体逸出，流体中HCl、CO2以及H2S 等酸性挥发组分流出导致H＋浓度降低、PH 值升高，流体中的成矿金属元素浓度升高至过饱和状态结晶析出，最后矿质富集、沉淀，形成多层厚大的金属矿体（Hemley et al.，1992；Benning et al.，1996）。成矿流体与碳酸盐岩间的水-岩反应会引发含矿流体物、化条件（温度下降、氧逸度升高和PH 值变化等）的改变，最终使得流体中的Fe、Cu、Pb、Zn等金属元素发生沉淀，形成相应矿体（张德会，1997；黄诚等，2013）。区内多金属矿床属典型矽卡岩型矿床，围岩矽卡岩化、硅化、碳酸盐化、大理岩化较为明显。高温-高盐度初始岩浆热液受驱动力作用沿构造裂隙上升，经过长距离运移，流体温度、盐度逐渐降低，与碳酸盐岩发生水-岩反应，在不同成矿阶段形成不同矽卡岩矿物。

流体氧化-还原环境的改变也是金厂河矿集区矿床形成的主要机制之一。初始成矿流体携带的金属元素呈稳定络合物形式向上运移，之后铁离子在氧化环境中率先以氧化物形式沉淀，形成位于深部的矽卡岩型磁铁矿体（Berman and Brown，1985）。磁铁矿结晶沉淀的过程消耗了成矿流体中的氧，氧逸度降低后成矿热液体系便转变为还原环境，S-和SO2经热化学还原作用（TSR）生成S2-，成矿金属络合物此时也不再稳定，Cu2＋、Pb2＋和Zn2＋脱离络合物载体与S2-结合成为硫化物（Simmons and Christenson， 1994； Seward and Barnes，1997；Wilkinson，2001），硫化物在中、上部先后富集沉淀形成矽卡岩型Cu-Pb-Zn 矿体。如金厂河铅锌多金属矿床石英-硫化物阶段包裹体子矿物中含有斑铜矿，便是铜铅锌矿体形成于还原环境的最佳证明。当陆-陆碰撞造山运动进入晚期，随着深部温度不断降低，熔融物质和流体供应减弱，大气降水持续混入并占据主导地位（Chen et al.，2007），成矿流体演化成组分单一的水溶液，成矿离子已经基本耗尽，仅有低温石英、方解石和少量黄铁矿等形成。

5 成矿模式初探

翟裕生等（2011）提出，不同岩性岩层间的剥离带、破碎带以及构造裂隙便于形成多层矽卡岩矿体，控矿意义重大。金厂河矿集区赋矿围岩主要为上寒武统核桃坪组二段大理岩化灰岩、钙质板岩、大理岩、石榴子石矽卡岩、阳起石矽卡岩、黑柱石矽卡岩等，矿体呈似层状、脉状或透镜状伴随地层褶皱形态展布，地层和构造条件均利于成矿。区域上广泛发育有辉绿岩脉（株），表明地块内地壳或岩石圈曾发生闭式拉张（范蔚茗等，2003；毛景文等，2005）。区内矽卡岩型Pb-Zn 多金属矿床基本形成于腾冲-保山地块碰撞的动力学背景之下，属于中特提斯洋闭合过程中碰撞造山作用的响应。本文研究认为与成矿作用有关的侵入岩体位于地下深处，在综合区内构造演化、典型矿床地质特征，建立了金厂河矿集区铁铜金铅锌多金属矿床成矿模式，如图11 所示。

图11 金厂河铁铜金铅锌多金属矿集区矿床成矿模式图Fig. 11 Metallogenic model for the Jinchanghe polymetallic iron-copper-gold-lead-zinc ore concentration district

6 结论

（1）金厂河矿集区各铅锌多金属矿床在成矿空间上具有明显分带规律，单个矿床在垂向上、平面上均呈有规律地分布，其分带标志除了矿床类型外，还表现在有用矿物组合及元素分带。由下往上、由中心向外均有Fe→Cu-Fe→Cu-Pb-Zn→Au 矿种分带及“矽卡岩型→构造蚀变岩型→石英脉型”的矿床类型分带，成矿元素均从高温到中低温变化。

（2）金厂河矿集区代表性矿床金属硫化物硫同位素变化范围较窄，具有较高的均一性，显示岩浆硫与海水硫混合的特征。各代表性矿床中不同类型的矿石中硫化物铅同位素比值十分稳定，显示正常铅的特征。铅主要来源于地幔和下地壳的过渡环境，具壳幔混合来源的特征。硫、铅同位素均反映出成矿物质来源受到岩浆作用的影响。

（3）区内矽卡岩型Pb-Zn 多金属矿床基本形成于腾冲-保山地块碰撞的动力学背景之下，属于中特提斯洋闭合过程中碰撞造山作用的响应。通过系统梳理成矿地质背景与流体演化过程，流体沸腾作用、水-岩反应和氧化-还原环境的改变是区内铅锌多金属矿床形成的主要机制。

致谢：野外地质调查工作得到云南黄金集团公司金厂河矿业有限公司康国山副总经理、地测部付升、王海等人的热心帮助和大力支持，在此表示衷心的感谢！同时，衷心感谢审稿专家及编辑部老师对本文提出的宝贵意见！

注释：

①云南黄金矿业集团股份有限公司，2012. 云南省保山市金厂河铁多金属矿田2012 年物化探勘查报告［R］.

②云南黄金矿业集团股份有限公司，2020 . 云南省隆阳区金厂河金多金属矿普查报告（2020 年）［R］.

③云南黄金矿业集团股份有限公司，2011. 云南省保山市隆阳区金厂锌多金属矿详查报告［R］.