云南普洱大平掌铜多金属矿赋矿地层时代新拟定

尹 静，唐 忠，尹光候

(1.云南省国土资源规划设计研究院，云南 昆明 650051；2.昆明理工大学国土资源工程学院，昆明 650093；3.云南省地质调查院，昆明 650051 ；4.自然资源部三江成矿作用及资源勘查利用重点实验室，昆明 650051；5.云南省地质调查局，云南 昆明 650051)

云南普洱大平掌铜多金属矿产于兰坪-普洱双向弧后-陆内盆地内泥盆系-石炭系海底火山喷发沉积盆地及中-基性火山喷发中心及其附近地带，赋存于晚泥盆世-早石炭世大凹子组(DCd)中[13]。2001年云南省地质调查院提交21-32号勘探线铜金属资源量大于50万吨、锌金属量约40万吨、铅金属量约10万吨，伴生金、银和硫等资源量。2008年云南思茅山水铜业引用澳大利亚Cube咨询有限公司提交21-22号勘探线铜金属资源储量约37万吨、锌金属量约4万吨[15]。2009年玉溪矿业矿山研究院应用DiMine及Micromine三维软件对该矿床资源储量估算，铜金属量约30万吨、锌金属量约18万吨，均显示铜锌铅大型矿床潜力[12]。2010年云南省矿产资源潜力评价项目(云南省地质调查局)将其作为晚古生代火山岩型典型矿床“大平掌式”铜多金属矿床。矿床属受晚泥盆世-早石炭世大凹子组火山沉积岩系及其相关次火山岩等控制，成矿时代属晚泥盆世-早石炭世，地层同位素年龄306Ma～358Ma[16]。

1 矿床地质特征

(1)矿区出露地层为晚泥盆世-早石炭世大凹子组(DCd)，中三叠世下坡头组(T2x)和大水井山组(T2d)，中侏罗世花开左组(J2h)等(图1)。大凹子组是矿区主要含(成)矿地层，由细碧岩、角斑岩及石英角斑岩等基性-中酸性岩火山岩构成。走向北西，向北东倾斜，倾角一般小于50°。其东西两侧由两条断裂(带)所夹持，南北两端则多被下坡头组覆盖或被侵入岩所占据而出露不全。据大凹子组岩石组合及含矿特征，首次分为4个岩性段[14]。

大凹子组一段(DCd1)：块状硫化物(V1)矿体主要产出层位。分布于矿区西部，呈狭长条状展布，受白沙井断裂破环和斜长花岗斑岩、流纹斑岩体侵入影响，出露面积约0.35km2。主要岩性浅灰、浅肉红色角斑岩、石英角斑岩夹灰绿色英安岩、细碧岩及火山碎屑岩，顶部块状硫化物及放射虫硅质岩、硅质凝灰岩。厚度>300m。未见底。

图1 普洱大平掌铜矿区地质略图(据2015，云南省矿产志)

大凹子组二段(DCd2)：分布于矿区中部，出露面积约6km2。主要岩性灰绿-灰色英安岩、流纹英安岩，产状总体较平缓，柱状节理发育，其底部与流纹斑岩接触面多呈波状起伏，并常见构造破碎带等。岩石具斑状结构，石英斑晶与杏仁体较发育，绿帘石化、绿泥石化常见，局部偶见弱黄铜(铁)矿化。厚度>300m。

大凹子组三段(DCd3)：出露于矿区东侧部，出露面积2.6km2，倾向约50°，倾角47°。岩性由下至上：下部灰白色流纹岩夹中-基性凝灰岩、细碧岩及角斑岩等，底部常见小透镜状赤铁矿体，厚度520m；中部灰白-灰色流纹岩、灰绿色火山角砾岩、灰色沉凝灰岩，厚度300m；上部浅灰色流纹岩、灰绿角砾凝灰岩、灰色凝灰岩及灰色凝灰质粉砂岩，夹薄层状硅质岩，厚度约400m。

大凹子组四段(DCd4)：展布于矿区东部，出露面积约11km2，倾向约50°，倾角30°～50°。下部紫灰色凝灰岩、紫灰色角斑岩、灰色凝灰质泥岩；上部紫灰色角斑岩，灰绿、灰黄色角砾状凝灰岩，紫灰色凝灰岩夹凝灰质泥岩及硅质岩。厚度>500m。

矿区构造总体受北西断裂破环及流纹斑岩(次火山岩)和斜长花岗斑岩侵入破坏的破背斜构造。区域性酒房主断裂近南西向从矿区西部通过，次级白沙井和大平掌(东)断裂近北西展布矿区两侧，东北角北西向分布李子树断裂。酒房断裂、白沙井断裂与成矿关系密切。

(2)矿区主要铜矿体(V1、V2)两条(带)。V1顶板硅质沉凝灰岩、沉凝灰岩、英安岩，底板流纹质角砾岩。受晚期次火山岩侵入与构造影响，沿矿区中部呈北西向断续展布，由北向南划分V1-1、V1-2、V1-3三条矿体。①V1-1北西向不规则长条状，长轴方向290°，倾向50°，长约665m，宽100m～200m，厚2m～3.58m；②V1-2呈不规则饼状，长轴方向310°，倾向50°，倾角10°～15°，长约600m，宽200m～400m，厚1.58m～5.89m；③V1-3呈向东波状缓倾斜月牙形板条状，长约400m，宽70m～100m，厚3.86m～10.21m。矿石以块状硫化物为主，次为细脉浸染状。矿体铜平均品位2.90ω%，资源量约15.20万吨。伴(共)生铅、锌、金、银、硫等。主要矿物黄铜矿为粗细粒级较均匀嵌布；闪锌矿则以较粗粒嵌布为主，粒度较均匀；方铅矿以细粒均匀嵌布。按矿石矿物种类及其含量分为块状黄铁(铜)矿型铜矿石、块状黄铜矿-黄铁矿矿石、块状黄铜矿-闪锌矿-方铅矿型矿石，按矿石矿物成分及其颜色将前二者称为黄矿，后者称为黑矿。块状矿体主要发育条纹状、条带状和块状等构造，有用金属硫化物矿物有黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、银黝铜矿等，总含量高达83.83%[11]，以富闪锌矿、黄铜矿为显著特征；脉石矿物以石英、方解石、绢云母、绿泥石及重晶石为主。矿体中还发育角砾状矿石，角砾成分与块状矿石组成基本相同，属火山颈顶部矿体破碎进入火山颈中形成角砾状矿石；

V2矿体顶板硅质沉凝灰岩、英安岩为主，含挤压破碎带及其构造岩等，底板岩石与次火山岩之角砾岩、流纹斑岩矿体相同。与V1矿体之间为断层分开。走向北西，向北呈波状舒缓倾斜，倾角10°～25°，长度约2600m，中部宽度约700m，两端宽度约100m，平均厚度13.43m。Cu平均品位2.14ω%～3.80ω%，Pb0.52ω%～2.89ω%，Zn2.60ω%～9.46ω%，Au0.43ω×10-6～2.15ω×10-6，Ag82.12ω×10-6～158.73ω×10-6。铜资源量37.33万吨，伴生有益组分含量总体低。矿石自然类型以硫化矿为主，少量氧化矿。按矿石矿物种类及其含量，以及结构和构造将其划分为块状硫化物，细脉浸染状铜矿石两类。矿石有用组分单一，以浸染状、细脉浸染状硫化物为主，含量36%±。主要黄铜矿矿物以粗粒均匀嵌布，闪锌矿及方铅矿则呈细粒嵌布为主。金属硫化物主要为黄铜矿、黄铁矿及少量闪锌矿、方铅矿、辉铜矿、褐铁矿等组成，脉石矿物有石英、方解石、绿泥石、绢云母等。矿体平均品位Cu0.92ω%，Pb0.04ω%，Zn0.21ω%，Au0.52ω×10-6，Ag10.91ω×10-6。

(3)与矿化作用紧密相关的蚀变主要发育有硅化、绿泥石化及黄铁矿化等。

2 矿床成矿模式

众多学者[1-11]、李文昌等(2010)、尹光候等(2010)等及云南山水铜业有限公司[15]，玉溪矿业矿山研究院[12]先后对矿区开展岩石化学，地球化学，稀土元素，硫、铅、锶、钕同位素，包裹体特征，成矿流体温度、盐度及同位素测年等方面较为广泛的研究。除成矿时代问题上有较大差异外，矿床成因均认为属海相火山岩型矿床，成矿与细碧-角斑岩建造及相关次火山岩有关，属火山喷流-沉积成因。与日本上向黑矿、四川呷村及现代海底喷流沉积矿床对比，认为属海底火山喷发沉积的海相火山岩(次火山岩)型铜多金属矿床[4-7，9-10]。

综合以往研究成果，笔者认为大平掌铜多金属矿床具有典型的二层结构，上层块状硫化物矿体，下层细脉浸染状矿体，属“上层下脉”火山喷流-沉积块状硫化物矿床(图2)。海底火山喷发间歇期间，含卤族元素、硫矿物质的火山喷气-热液所携带Cu、Pb、Zn、Au、Ag等成矿元素，与源于海水的地下水在深部岩浆热液和热源驱动下发生对流而从地层岩石中淋滤出矿质，形成含矿热液上升到海底喷出口及其附近，由于压力释放降低而产生沸腾、气化，并注入到火山沉积洼地形成块状硫化物矿体(火山洼地是最佳的喷流成矿环境)；火山岩中火山通道、后期火山穹丘构造边缘内外接触带是火山热液成矿较为有利场所，并发生浸染状火山热液铜矿化，形成了大平掌铜多金属矿中的浸染状铜矿体。

图2 普洱大平掌式火山岩型铜多金属矿成矿模式(据2015，云南省矿产志)

3 含矿地层与成(岩)矿时代

3.1 前人对含矿地层与成岩成矿时代的认识

根据矿床地质研究，无论矿(床)体，还是成矿地层、岩石形成时代的结果，总体是相同的，具有相对一致性或两者先后相差无几。目前对大平掌铜多金属矿床有关的成矿火山岩地层、火山岩和后期侵入斜长花岗斑岩时代研究，归结起来主要有以下成果。

2001年云南省地矿局区域地质调查队在矿区细碧-角斑岩系硅质岩沉积夹层中采获了放射虫化石[13]，经中国地质大学(武汉)冯庆来教授鉴定，获得Entactinosphaerapalimbola，E.egindvnsis，E.foremanae，E.riedelechinata，A.stroentactiniamultispina等放射虫，时代为D3-C1，并结合钟宏等[17]等在火山岩中获得K-Ar同位素年龄311.8Ma～316.7Ma及地层对比基础上新建了大凹子组(DCd)，时代为晚泥盆世-早石炭世。

钟宏等[17]对大平掌矿区细碧角斑岩系全岩Rb-Sr、Sm-Nb同位素年代学研究，分别获等时线年龄511±8Ma，513±40Ma，认为这套火山岩形成于寒武纪。同时K-Ar法获得1件英安岩，2件细碧岩同位素年龄分别为316.7Ma和311.8Ma～313.7Ma，以及侵入于该套火山岩中斜长花岗斑岩中294.8Ma～305.7Ma年龄值，据此认为晚石炭世深部花岗闪长斑岩侵入导致海底热水循环和热水沉积成矿，成矿时代为晚石炭世。

戴宝章等[2]对该矿床下部脉状-浸染状矿体中采集6件石英脉样品，开展流体包裹体年代学研究，并用Rb-Sr法获得等时线年龄118±12Ma(形成概率0.76)，由此认为矿床形成于燕山期，属热液矿床，与普洱盆地内红层中脉状铜矿成因相似。

杨岳清[10]在矿区2号矿体中采集3件石英角斑岩样品、2件矿体顶板英安岩样品进行Rb-Sr法测定(相关系数0.998)，获得等时线年龄306±16Ma，认为火山岩形成于石炭纪。

李文昌等(2010)与德国Lehman教授合作研究中，在大平掌铜矿石中发现辉钼矿，采集10件全(岩)矿样品，对辉钼矿全矿样品开展Re-Os同位素定年，获得了Re-Os等时年龄428.8±6.1和432.4±5.6Ma(未刊)，接近钟宏等[17]获Sm-Nd等时线513±40Ma、Rb-Sr等时线年龄511±8Ma。前者表明矿床形成时间在中-晚志留世，后者则更说明火山岩形成于晚寒武世末期，对进一步探讨特提斯构造演化和区域找矿具有重要的参考意义。

尹静，余海军，尹光候等(2010)针对矿区流纹岩和凝灰岩等为重点研究对象，2010年6月开展了大平掌铜多金属矿床调研与采样。①在2号露天采场内采集与矿体紧密相关的流纹(斑)岩、凝灰岩样品，获取锆石铀铅同位素年龄。采集锆石U-Pb：DPZ-1灰色-浅灰色黄铁矿黄铜矿矿化英安流纹岩，DPZ-2灰色细粒致密状硅化绿泥石绿帘石矿化英安流纹岩，DPZ-4灰色闪锌矿黄铜矿纹层状凝灰岩、DPZ-5灰-浅灰色弱矿化硅化流纹岩、DPZ-6流纹斑岩等5件，辉钼矿Re-Os DPZ-3石英脉型黄铁矿黄铜矿矿石1件；②钻孔岩心中采集锆石U-Pb：DH10128(孔深153m)矿化英安流文岩、DH815(孔深162m)矿化凝灰岩、DH205(孔深166-168m)英安质火山角砾岩、DH0314(孔深156m)；DH10128(36箱-1)蚀变英安岩等5件；③大平掌外围中合村采集锆石U-Pb ZH2-1流纹岩、流纹斑岩1件。11件含矿岩石样品经云南省地质调查局冯文杰正高级工程师鉴定为流纹(斑)岩、凝灰岩及火山角砾岩3类，总体与野外定名一致。最终选送挑锆石单矿物10件送河北廊坊张江满工程师，挑选结果锆石粒径总体细小(30μm～100μm)，大于20粒者有流纹岩DPZ-1、DPZ-2、DPZ-5，凝灰岩DPZ-4(4件，钻孔岩心样品量小未挑出)。同年送中国地质地科院矿产资源研究所李延河研究员锆石U-Pb测年，并采用SHRIMP锆石U-Pb分析结果有锆石大于50粒者DPZ-4凝灰岩及DPZ-2流纹岩2件，其中凝灰岩中锆石年龄加权平均值420.8±1.6Ma；流纹岩中锆石年龄加权平均值417.3±1.5Ma(尹光候提供，未刊。李峰等引用[7])，在锆石年龄加权统计图与谐和图中数据分布范围集中代表性较好。显示了凝灰岩和流纹岩形成的可靠时代数据。

李峰等[7]为获取矿区成岩与成矿时代，重点针对块状硫化物矿体上部英安岩，细脉浸染状矿体流纹岩围岩以及侵入于火山岩中花岗闪长斑岩采集7件流纹岩、英安岩6件、花岗闪长斑岩1件样品，最终获取2件英安岩和1件花岗闪长斑岩年代学数据。英安岩LA-ICP-MS U-Pb值389.8Ma～469.9Ma，加权平均值428.28±6Ma，花岗闪长斑岩锆石LA-ICP-MS U-Pb值398.1Ma～428.6Ma，加权平均值401.0±1.7Ma；2号矿体脉状矿石中挑2件黄铜矿样品，由于Re、Os含量低，仅获Re-Os模式年龄分别410.9±6.0Ma、402±17.9Ma。从三种年龄加权平均值来看，花岗闪长斑岩侵入时代大致于晚志留世末至早泥盆世过渡时期，英安岩年龄表明喷发时代为中-晚志留世，黄铜矿年龄代表了矿体形成介于晚志留世至早泥盆世早期，总体矿区成岩成矿介于中-晚志留世至早泥盆世早期。

3.2 赋矿地层时代新拟定

近年来，作者在“云南国土资源规划设计研究”中涉及大平掌铜多金属矿，云南省矿产资源潜力项目(2010)中将其作为“大平掌式”典型火山岩型矿床，对矿床赋矿地层时代的问题产生了疑问和修订之意。随着矿区赋矿地层同位素年龄成果的积累，应该对典型的普洱大平掌铜多金属矿床赋矿地层，也是该地区代表性岩石地层单位时代作出修订。

年代学研究数据既有相近也有差异(表1)。众所周知，K-Ar法一般主要针对中生代以来较年轻地质体测年，测定结果偏新。Sm-Nd法一般主要针对古生代及以前地质体，更适用于元古代及老地层、岩石时代测定，测定结果偏老。Rb-Sr法一般全岩或单矿物若非同源、非同期或非封闭的体系亦可因混合形成等时直线，存在不确定因素。考虑到早期测试分析精度相对较低等影响因素，将Sm-Nd、K-Ar、Rb-Sr年龄(过老或较新)年龄值仅作参考对比。而统一考虑单矿物锆石U-Pb法和Re-Os法获得比较新的测年资料。从火山喷发-沉积形成的(次)火山岩、矿体(含矿火山岩)、花岗闪长斑岩三者之间关系来看，花岗闪长斑岩侵入到火山岩系中，而金属硫化物矿体与火山岩密切共生或火山岩含有用组分达到要求就是矿体的紧密地质关系考虑。一般三者形成时间顺序为火山岩→金属硫化物矿体(含矿火山岩)→花岗闪长斑岩。与之对应的三种地质体加权平均年龄值，表1分别为火山岩428.28±6Ma、420.8±1.6Ma、417.3±1.5Ma→矿体(矿石、含矿火山岩)410.9±6.0Ma、402±17.9Ma→花岗闪长斑岩401.0±1.7Ma，与地质体形成特征由老至新关系总体吻合，前两组数据代表火山岩和矿体形成时代。全岩(矿石)Re-Os428.8±6.1Ma和432.4±5.6Ma代表火山岩和辉钼矿综合年龄(李文昌，2010)，与火山岩、含矿火山岩年龄值相近。此外，全岩Sm-Nd等时线513±40Ma、全岩Rb-Sr等时线年龄511±8Ma属晚寒武世末期，考虑Sm-Nd法一般代表原生地质体形成时间，Rb-Sr法亦有该意，可能代表矿区火山岩中较老地质残留物时代，且代表岩石和矿石综合年龄。没有单矿物方法准确，仅表明矿区存在晚寒武世末期一组同位素时代数据，对研究矿区时代，探讨其所处特提斯构造演化和区域找矿具有重要参考意义。

表1 2012年前普洱大坪掌矿区获得的年代学研究数据一览表

前述火山岩、矿体(含矿火山岩)、花岗闪长斑岩单矿物--锆石、黄铁矿U-Pb、Re-Os年龄值与地质年代对照，矿区花岗闪长斑岩侵入时代大致于晚志留世末至早泥盆世过渡时期，火山岩和金属硫化物(含矿火山岩)形成时代应为中-晚志留世到早泥盆世早期。也就是说矿区成岩成矿时代为中-晚志留世，延续至早泥盆世。普洱大平掌铜多金属矿含矿岩系大凹子组的时代确定，根据现有同位素年龄值和现代地层单位年代确定习惯与方法，建议修订为中晚志留世-早泥盆世(S2-D1d)。