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0 引言
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扬子地台西南缘铅锌矿集区位于贵州、云南、四川三省接壤处,构造位置处于特提斯—喜马拉雅与滨太平洋两大全球巨型构造域结合部位,沉积建造多样、变质作用强烈、地质构造活动强烈、岩浆活动频繁。该矿集区发育有 400 多个 Pb-Zn 矿床,矿石储量超 2 亿 t,其中代表性矿床有:会泽超大型铅锌矿床;大梁子、天宝山、乐红、毛坪和茂租大型铅锌矿床;跑马、金沙厂、赤普、富乐、天桥等中型铅锌矿床。
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针对扬子地台西南缘以碳酸盐岩为容矿岩石的铅锌矿床,很多学者在该区开展了一系列富有成效的研究工作,在成矿规律方面得出了一些共识性的结论,如,1)矿床分布于扬子地台西南缘地区;2) 矿床后生成矿特征显著;3)赋矿地层和岩性较为集中;4)构造控矿普遍。但在矿床成因方面争议较大,早在20世纪50和60年代,扬子地台西南缘以碳酸盐岩为容矿岩石的铅锌矿床被认为是岩浆热液成因的(谢家荣,1964);80 到 90 年代各种矿床成因观点纷纷涌现,如典型的沉积(张位及,1984)和沉积改造(陈士杰,1986;赵准,1995)、沉积-改造-叠加(陈进,1993)、沉积-改造-后成(柳贺昌和林文达,1999)、构造-成矿(刘文周和徐新煌,1996)、峨眉运动密切相关(管士平和李忠雄,1999)和MVT铅锌矿床(王小春,1990;王奖臻等,2001,2002)。在成矿动力学背景上,黄智龙等(2001)为代表的部分学者研究认为区内铅锌矿床与峨眉山玄武岩喷发有关;而韩润生等(2006)则认为铅锌矿床成矿作用是受构造作用驱动的。在矿床成矿模型上,韩润生等(2001)对于会泽铅锌矿提出“深源流体贯入-蒸发岩层萃取-构造控制”的后生矿床;黄智龙等 (2001)从峨眉山地幔柱考虑出发提出会泽铅锌矿为“均一化成矿流体贯入”的成矿模型;张振亮等 (2006)提出“成矿流体浓缩”机制,陈延生和李元 (2005)提出多期次、多阶段、复成因的热水沉积-动力改造型叠加矿床,薛步高(2006)提出“岩浆热液叠加、改造、富化的复成因”成因观点。
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在成矿流体来源及其通道方面,仍存在较大争议,如齐文等(2006)认为热水沉积是铅锌成矿的流体来源和过程;张长青等(2005a,2005b)和王奖臻等 (2001,2002)认为盆地流体为来源,盆地环境是流体演化的通道;黄智龙等(2003,2004)则提出“均一化多来源流体”作为流体来源,流体贯入是成矿关键;薛步高(2006)认为“岩浆热液是成矿流体的来源,构造叠加、改造是成矿的复合因素”。
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在成矿物质来源方面,多数学者持有“多来源” 观点,但多来源组成存在较大差异,包括碳酸盐岩地层和玄武岩(廖文,1984;陈进,1993;柳贺昌和林文达,1999;韩润生等,2001),上震旦统、下寒武统、中—上泥盆统和石炭系(李连举,1999),前寒武纪基底(如昆阳群和会理群等,胡耀国,2000);各时代碳酸盐岩地层(李文博等,2002)提供成矿元素,碳酸盐岩地层、峨眉山玄武岩、基底地层(黄智龙, 2004))。
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在成矿时代方面,存在海西晚期和燕山期成矿 (张云湘等,1988),海西和印支—燕山期两期成矿 (杨应选和管士平,1994;柳贺昌和林文达,1999); 峨眉山玄武岩喷发成矿(张立生,1997;黄智龙等, 2001);燕山—喜马拉雅期成矿(王奖臻等,2001)等诸多观点。
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在成矿构造背景方面也存在多种认识,如板块俯冲碰撞成矿(王奖臻等,2001)、陆陆碰撞成矿(张志斌等,2006)、海底扩张成矿(薛步高,2006)、板内稳定成矿(陆彦,1998)、陆内或台缘裂陷(张云湘等,1988;阙梅英等,1993;杨应选和管士平,1994; 刘肇昌等,1996)及玄武岩喷发成矿(柳贺昌,1995; 刘家铎等,2003;黄智龙,2004)。
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综上所述,扬子地台西南缘以碳酸盐岩为容矿岩石的铅锌矿床在成矿流体的通道、成矿物质的来源上仍存在争议,成矿时代及成矿背景等方面仍未解决。本文在典型铅锌矿床地质特征总结基础上,通过对成矿物质来源、成矿要素、成矿时代及背景等方面的研究成果梳理,阐述了区内铅锌矿床成矿作用过程,厘定了成矿背景,建立了扬子地台西南缘区域成矿模式与找矿模型,为铅锌矿床找矿勘查提供了依据。
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1 区域地质背景
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本区地壳具有三元结构,由结晶基底、褶皱基底和沉积盖层组成。结晶基底形成时限为新太古代—古元古代,在四川以康定群为代表,主要分布于康定至攀枝花、元谋一线,由深变质穹状花岗岩和变基性火山杂岩组成。褶皱基底形成时限为中新元古代,主要出露于安宁河断裂以东的会理—会东和汉源—峨边两个EW向基底隆起带。早期沿陆核边缘发育,以盐边群、峨边群、黄水河群为代表,为细碧角斑岩型沉积基底;中—晚期陆核内出现了线型裂陷形成了巨厚的沉积地层基底,以会理群 (昆阳群)、东川群为代表。褶皱基底主要出露于安宁河断裂以东的会理—会东和汉源—峨边两个EW 向基底隆起带。沉积盖层包括中生代之前的台地边缘海相盖层和中生代以来的陆相盖层,分布于滇东断陷盆地(会泽—澄江)和川西断陷盆地(甘洛— 西昌)。
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晚二叠世(262~251 Ma)峨眉山玄武岩喷溢及相伴的基性-超基性岩浆侵入,是扬子地台演化过程中一次重大的构造-岩浆事件。峨眉山玄武岩的喷发具有多旋回中心-裂隙式喷发-喷溢的特征,它是导致康定地轴再度抬升、部分古生代地层缺失和岩石圈破裂的关键因素,峨眉山玄武岩的喷发导致了近 50 万 km2峨眉山玄武岩的分布,并形成了近 500 km的川滇基性-超基性岩带,构成了著名的“西南暗色岩套”,区内的玄武岩喷发具有多旋回中心-裂隙式喷发-喷溢的特征(赵支刚等,2005)。
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印支期以来,区内结束了古特提斯构造域的演化,逐步转变为陆内造山和构造变形环境。构造变形作用由西向东向扬子克拉通内部迁移,形成西高东低的盆山格局。该时期,区内大部分处于剥蚀状态,海相沉积结束,主要发育陆相沉积盖层。至喜马拉雅期,印度板块喜马拉雅期向欧洲大陆的俯冲碰撞,导致龙门山—锦屏山造山带进一步隆升(王奖臻等,2002;张岳桥等,2004),结束了区内沉积地层序列。
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2 扬子地台西南缘铅锌矿床地质特征
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扬子地台西南缘铅锌成矿区涉及四川、云南、贵州三省,大地构造单元隶属扬子地台西缘康滇地轴及其东部邻区,包含会理—昆明、会泽和滇东北褶皱带(贵州省矿产地质局,1987;王宝碌等, 2004)。据不完全统计,区内发育矿床、矿(化)点 439 处,其中大型矿床 7 处,中型矿床近 21 处,小型矿床有50余处(图1,柳贺昌和林文达,1999;李成厚等,2021a,2021b;冯博等,2022),分布在安宁河—绿汁江断裂带、石棉—小江断裂带与康定—奕良—水城断裂带之间。区内主要发育MVT铅锌矿床,同时发育少量的 VMS 矿床(小石房)及砂铅矿床(榨子厂)。
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2.1 赋矿地层
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矿床的赋矿层位从前震旦系—三叠系普遍存在,其中有 19 个矿床产于前震旦系变质基底中,119 个产于震旦纪地层中,79 个产于寒武纪地层中,68 个产于石炭纪地层中,146个产于古生代其他地层中。另外有6个次生氧化型砂矿床产于第四系(表1)。
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图1 扬子地台西南缘铅锌矿床集中分布区地质矿产简图(据吴越,2013)
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续表1
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续表2
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从空间分布特征来看,含矿层位有从小石房铅锌矿向东和向北逐渐变新的趋势。在小江断裂以西,小石房铅锌矿含矿层为前震旦系会理群变质岩,向东和东北方向,会理、会东一带的矿床含矿层位多为震旦系灯影组地层(如大梁子、天宝山),继续向东和向北,穿过石棉—小江断裂,在断裂带的东侧靠近断裂带附近的巧家、甘洛一带含矿地层为震旦系灯影组和寒武系麦地坪组地层(如赤普、茂祖、乐红铅锌矿床等),继续向东和向北,在甘洛、汉源、金阳、鲁甸一带含矿层以寒武系、奥陶系和泥盆系地层为主(如寒武系的阿尔、跑马、底舒、五星厂等;奥陶系的乌依、宝贝凼等;泥盆系的洛泽河、毛坪、火德红等)。再向东进入云南和贵州省境内,含矿地层则以石炭系和二叠系碳酸盐岩地层为主(如会泽、衫树林、天桥、银厂坡、榨子厂、富乐厂等)。典型矿床含矿层位对比图见图2。
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2.2 控矿构造
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区域上扬子地台西南缘铅锌矿床(点)分布在南北向安宁河线性断裂带和石棉—小江断裂带以东至北西向垭都—紫云断裂带之间(图1)。矿带内构造十分发育,将矿区切割成许多大大小小的断隆和断陷,组成了整个地区的区域构造的基本轮廓。区域构造线方向主要为 SN 向,区内几条主要的 SN 向断裂,均严格控制了大地构造单元的发育和发展,其次为 NE 和 NW 向两组断裂,它们控制了次级构造单位的发育,同时矿区还存在有 EW 向的隐伏断裂,这些断裂大多具有长期的继承性活动的特点,主要形成于晋宁期,并在印支期再次强烈活化,而在燕山期则主要受到叠加和改造。
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二级深大断裂的交汇地段及区域性背斜的倾伏端控制矿群或矿田的分布,例如,在宁南、巧家地区的矿床位于 SN 向小江断裂和 NW 向则木河断裂的交汇地带;会泽矿群位于小江断裂和 NE 向的威信—会泽断裂、金牛厂断裂的交汇地段(黄智龙, 2003)。区域背斜倾伏端矿床(点)也成群分布。褶皱和断裂的复合部位或构造破碎带往往是良好的定位空间。如天宝山矿床受控于天宝山复式向斜 SE 翼的次一级倾伏背斜和 SN 向益门断裂派生的 NWW 向隐伏断裂的复合部位(王小春,1992);金沙厂矿床位于巧家—莲峰二级深大断裂派生的金沙逆断层与金盆短轴背斜倾伏端的交汇处,矿化在背斜轴部和倾伏端最强;茂租矿床位于巧家—莲峰二级深大断裂派生的茂租断裂和甘树林复式倾伏向斜的复合部位;大梁子矿床则位于断裂所造成的地堑式破碎带中(林方成,1994)。层间构造和断裂是有利的储矿空间:层状矿体是矿化沿层间滑动、层间虚脱和层间破碎带发育造成的,矿体形状基本上与地层产状一致;脉状矿体则是矿液沿次级断层充填交代而成(刘文周和徐新煌,1996)。
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图2 扬子地台西南缘典型铅锌矿床地层柱状图对比示意图(综合)
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2.3 矿体特征
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研究区铅锌矿体规模差异较大,通常矿体延伸数十米至上千米,一般产状平缓,较大规模矿体长度可达 1200 m,垂向高差超过 1500 m,厚度可达 70 m;矿体呈脉状、似层状、透镜状、陡脉状、扁豆状、囊状产于白云岩中。铅锌矿床矿体产出主要有两种产出状态,(1)受层间(内)构造控制的层状、似层状、透镜状矿体,矿体与围岩界线清楚,矿石以块状构造为主,产状与赋矿地层大体一致,倾角平缓,一般倾角在 10°~30°,以云南会泽矿床、四川甘洛赤普、阿尔、黔西北赫章、天桥等矿床为代表;(2)受断裂-裂隙系统控制的筒柱状、(大)脉状矿体,矿体往往穿切地层,赋存于陡立的张性断裂及破碎带中,倾角一般大于 60°。矿体呈厚脉状、筒状、脉状,倾角大于地层倾角,延深大,边界清楚。含矿构造和主干构造斜交,以四川大梁子、天宝山、宝贝凼,滇东北金沙厂下矿层及黔西北青山等矿床为代表。
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矿石组分及共生矿物组合简单,不同时代围岩中铅锌矿床的矿物组分有所不同。震旦系灯影组的矿床以闪锌矿为主,普遍含硅质、重晶石,黄铁矿较少;泥盆系—石炭系的矿体除闪锌矿外,普遍见黄铁矿,重晶石含量较少。金属矿物主要有方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、菱锌矿、辉铜矿等;脉石矿物主要为方解石、白云石、重晶石、石英、玉髓、萤石等 (表1)。矿石具粒状、胶粒状、晶粒状等结构和浸染状、块状、条带状、脉状、团块状、斑点状等构造。矿石化学组分比较简单,主要为锌,其次为铅,共生组分为硫,伴生组分有锗、镉、镓、银等;另有微量锑、砷、金。矿床从富铅到富锌皆有,一般锌高于铅,比值为1∶2~1∶15,矿石品位铅一般0.5%~5.5%,锌为1%~11%。
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热液改造轻微的矿床中矿体与围岩同步褶皱,矿体与围岩界线不明显;受断裂、裂隙等控制的矿体与围岩界线较明显,一般围岩蚀变较弱。对于不同时代含矿围岩,其蚀变强弱和类型基本相似,主要有白云岩化、黄铁矿化、方解石化、硅化、重晶石化和绿泥石化。
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2.4 主要铅锌矿床类型
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扬子地台西南缘铅锌矿床按照成因类型可划分为3类:一类为与海底火山喷气-沉积有关的同生 SEDEX 型矿床,这类矿床区内产出较少,主要赋存于前寒武变质岩系内,代表性矿床仅有小石房铅锌矿床;二类是与盆地流体活动有关的后生铅锌矿床,简称为MVT矿床,这类矿床区域内最为发育,主要形成于三叠纪,代表性矿床有会泽、大梁子、天宝山等诸多大中型铅锌矿床;三类矿床为受后期风化淋滤作用而形成的砂矿床,主要形成于新生代,该类矿床区内规模往往较小,区内共计有 6 个小型矿床和矿(化)点。MVT 矿床是区内最主要的矿床类型,也是形成三叠纪的Pb-Zn多金属矿产。
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对于区内MVT铅锌矿床,按照矿体产出特征可分为两大类型,即层控型和断控型。根据控矿构造组合形式及矿体的产状、形态特征,进一步划分为筒状-脉状(断控)、层间层状(层控)、层脉联合(断控和层控)和不规则状(岩溶、破碎带控制)矿床。
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1)筒状、脉状(大脉状)型:矿体就位于基底隆起区内或其边缘,矿体呈筒状、柱状产于震旦系和下古生界碳酸盐岩中,受基底SN向深大断裂交切的近东西向张扭性断裂破碎带和短轴褶皱的控制,以大中型富 Zn 及 Pb-Zn 共生矿床为主,如大梁子、天宝山、唐家、乌依、乐马厂、宝贝凼等矿床。
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2)层间层状型:矿体就位于碳酸盐岩内部,矿体呈似层状、层状和透镜状产于震旦系和下古生界碳酸盐岩中,矿体受SN向深断裂旁侧或褶皱翼部层间滑动(破碎)带控制,该类矿体有时受到层间断层后期“活化”的影响,常保留有破碎、擦痕等后期构造变形的特征,如赤普、底舒、乌依、白卡、东坪、唐家、阿尔、汉源黑区—雪区、松林、团宝山等矿床。
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3)层脉联合型:矿体一般可以切穿某一含矿地层,呈多层位产出,在碎屑岩地层中的局部地段也可偶见铅锌矿体,但主要发育碳酸盐岩地层,矿体下部往往是受断裂控制的脉状、囊状矿体,中、上部则产出有未受地层控制的似层状、透镜状矿体,有时受断层影响上部又可出现受断裂控制的脉状、囊状矿体。这种矿体受到断层和地层的双重控制,断裂往往是成矿流体运移的通道,岩性变化界面靠近碳酸盐岩地层一侧是层状矿体赋存的有利部位,如乐红、茂租矿床中沿层分布的层状矿体和沿断裂分布的脉状矿体共存。
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4)不规则状型:矿体赋存于碳酸盐岩内部,矿体呈透镜状、不规则状,该类矿床主要产于下古生界的石炭系和泥盆系中,矿体主要受近矿破碎带、古岩溶或蒸发岩相的控制。矿体内的矿石的条带状构造、溶解坍塌角砾岩的存在是矿体后期充填的主要标志,如会泽、青山、银厂坡、蟒硐等矿床。
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总体来看,扬子地台西南缘铅锌矿床主要受地层岩性、断层和褶皱构造以及古岩溶的控制,具有明显的后生特征,主要容矿构造为层间破碎带、断裂破碎带和古岩溶形成的坍塌角砾岩。矿体主要富集在构造扩容部位,断裂构造内容易造成矿体膨大、狭缩以及尖灭现象。由于本区铅锌矿化围岩的厚度较大,而且岩性比较稳定,因而一般矿体的延伸都很大,对于本区内的已知铅锌矿区应注意深部和边部找矿。
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3 典型矿床特征
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3.1 筒状铅锌矿床——以大梁子铅锌矿床为例
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大梁子铅锌矿是区内重要的铅锌矿床,是区内继会泽之后的第二大铅锌矿床,铅锌金属储量达 200 多万 t。矿区位于甘洛—小江深大断裂南端西侧,会东大桥向斜东翼,区域地层由前震旦系褶皱基底和上震旦统白云岩、含磷白云岩、下寒武统碎屑岩和碳酸盐岩、二叠系碳酸盐岩和陆源碎屑岩及中生界红层等沉积盖层构成。灯影组主要岩性为白云岩,其中下部富藻类,中部细碎屑成分较多,上部则以富含磷质和燧石条带为特色。筇竹寺组为浅海相碎屑岩建造,下部岩性为灰质砂岩、粉砂岩、页岩、石英砂岩含黄铁矿结核;上段为砂岩、页岩、含赤铁矿长石石英砂岩。含矿层位主要为震旦系灯影组中、上部白云岩,矿体顶部延伸入筇竹寺组底部(图3)。盖层的构造方向较复杂,主要有 SN 向、NW向、NE向和EW向的断裂及不太发育的褶皱构成,NW 向和 EW 向断裂切割灯影组地层时,常具有铅锌矿化。矿区内发育两个规模宏大的黑色破碎岩带,被简称为“黑破带”,是主矿体的重要容矿构造。“黑破带”的黑色碳化与铅锌矿化的关系极为密切,其颜色越深、有机碳含量越高,往往矿石越富,破碎带的黑色碳化与铅锌矿化可能是同期的产物,表现在主矿体附近有较丰富的沥青、有机碳等组分产出,在闪锌矿的包裹体中含有一定量的 CH4 和 CO2等组分,大规模“黑破带”的发育是大型筒柱状高品位铅锌矿体的重要找矿标志(杨应选和管士平,1994)。
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大梁子铅锌矿床由两个矿体组成,矿体形态为典型的筒状矿体,一号矿体规模最大,储量占矿床总储量的 95% 以上,呈 NW 向延伸展布,产于 F15和 F5断裂之间的构造带内,受陡立的构造破碎带控制(图4),矿体倾向 NE,局部 SW,走向 NW(290°~310°),矿体长 630 m,水平厚度 0.8~169.8 m,平均厚度 52.7 m,最高出露标高为 2210 m,最低控制标高为1884 m,延伸>326 m,剖面上看,矿体的倾角近乎直立,平面上,矿体呈透镜状,两端小,中间大。平均品位:Zn 10.81%,Pb 0.78%,Ag 46.86×10-6,S 5.52%。二号矿体规模小,呈脉状产出。二号矿体位于矿区的东南角,长>100 m,厚 4.4~10.1 m,平均 7.49 m,平均品位:Zn 7.52%,Pb 0.73%,以氧化矿为主,品位低。矿石矿物主要为闪锌矿,其次为方铅矿,其他金属矿物有黄铁矿、白铁矿、(砷、银) 黝铜矿、黄铜矿等;脉石矿物主要为白云石和方解石,此外还有石英、重晶石、沥青、石墨等;近地表及断裂带附近发育次生氧化物,如菱锌矿、异极矿、水锌矿、白铅矿、褐铁矿等;矿石结构有粒状、残余胶状、固溶体分离、交代溶蚀、压碎等结构,最主要的结构为粒状和交代溶蚀结构。矿石原生构造有胶结状、充填交代和残余胶状构造,次生构造有多孔状、土状构造等。
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图3 大梁子铅锌矿矿床地质简图(据张长青等,2008)
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3.2 层状矿床——以赤普铅锌矿床为例
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赤普铅锌矿床位于四川省甘洛县,是区内大型矿床之一,构造位置处于小江深大断裂东支的甘洛河断裂活动带上马拉哈倒转背斜的东翼。区内出露的地层有上震旦统灯影组白云岩,下寒武统筇竹寺组白云质含磷粉砂岩、细砂岩,沧浪铺组泥质砂岩、泥质灰岩,龙王庙组白云质灰岩,中—上寒武统白云岩、白云质粉砂岩,奥陶系白云岩、杂砂岩和志留系粉砂岩夹灰岩等,矿体产于上震旦统灯影组白云岩中(图5)。矿区内构造简单,主要构造线方向为 NNW—SSE 向,主体构造为马拉哈倒转背斜、马拉哈断裂以及受主干构造的应力影响而产生的一些次级褶皱和断裂;在矿体内有不少断层存在,但断距不超过2 m。灯影组和寒武系不同岩性地层的层间构造发育,为成矿提供了有利的空间;在层间构造中,往往充填有闪锌矿和方铅矿矿脉,层间构造和垂直岩层的小断裂发生交切的地段,往往有高品位的富矿体分布,一般沿走向伸展十米至数十米 (龙训荣,1995)。褶皱形态复杂,一般发生倒转,轴部受断层破坏强烈者,有利于成矿流体的运移和富集,成矿也最好。
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赤普铅锌矿床由若干个矿体组成,矿区已经探明的矿体形态大多呈似层状、层状、顺层透镜状产出于上震旦统灯影组白云岩上段(Zbdn3)地层的层间破碎带中;矿体的产状与顶底板围岩产状基本一致,矿体倾向 60°~140°,倾角 10°~50°。矿层一般厚度为 0.2~5.4 m,铅锌品位不稳定,平均品位为 13.4%,局部地段可达10%~22%,探明铅锌金属量近50万t。其中主矿体延伸稳定,走向长2300多m,厚 0.4~4.8 m,平均厚度为 1. 04 m,呈层状、似层状产出,属于较规则矿体,矿体基本无分支复合现象 (图6),无大构造破坏。矿石矿物成分简单,原生硫化矿物以方铅矿、闪锌矿为主,其次有黄铁矿;微量组分有砷黝铜矿类、砷硫锑铅矿;氧化矿物有白铅矿、铅矾、菱锌矿、水锌矿、异极矿、褐铁矿等,银为混入物均匀分布于方铅矿中。脉石矿物主要为白云石、石英和少量方解石,偶见重晶石、萤石等。围岩蚀变主要有硅化、白云岩化、沥青化等,硅化、白云岩化与矿化关系密切,沥青化一般在矿化层上部 (张长青等,2007)。
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3.3 层脉联合矿床——以乐红铅锌矿床为例
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乐红铅锌矿位于云南省鲁甸县城西 26 km 处,是近年来通过勘查取得较大进展的矿床。构造位置处于 NW 向断裂带上,夹持于鲁甸乐马厂与巧家东坪—金沙—永善 NE 向构造带之间,南临巧家白牛厂穹窿。矿区出露地层有震旦系灯影组、寒武系、奥陶系—志留系和第四系(图7),主要含矿层位为震旦系灯影组白云岩。矿区为一SW—NE向破背斜构造,核部为震旦系灯影组、两翼为寒武系和奥陶系地层,次级褶皱不发育,只有近NS向褶皱;断裂发育,可分为3组:NW向组有3条(F2、F1、F3),近EW 向断裂组有 2 条(F6、F9),NS 向断裂组有 2 条(F5、 F7)。其中 F2、F1、F6 这 3 条断裂为矿区主要赋矿构造。
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图4 大梁子铅锌矿床典型勘探线剖面图(据张长青等,2008)
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矿区发现铅锌矿体 8 个,除Ⅳ、Ⅵ号矿体呈层状、似层状产于白云岩层间破碎带外,其余矿体均呈脉状或囊状产于断层破碎带中,矿体产状与断层产状基本一致(图8),当层状矿体与脉状矿体交叉时,形态可变为囊状或者结状。Ⅱ2、Ⅰ2矿体为主要矿体,Ⅱ2矿体呈似层状纵贯于F2正断层破碎带中上部,为矿区规模最大的矿体,矿体长 1680 m,厚 1.3~68.3 m,平均厚 7. 02 m,品位:Pb 0. 04%~9.76%,平均 1.61%;Zn 1.18%~19.59%,平均 13.14%;伴生Ag 2.4×10-6~187.5×10-6。Ⅰ2矿体呈脉状,位于F1正断层破碎带中偏上部,矿体长840 m,厚 1. 0~7.3 m,平均厚 2.68 m,品位:Pb 0.18%~1.85%,平均 0.51%;Zn 2.11%~18.26%,平均 9.29%;伴生 Ag 7.22×10-6~62.24×10-6。层状矿体的容矿岩石为含燧石条带的硅质白云岩,矿体沿层产出,矿物主要为闪锌矿、方铅矿、黄铁矿。黄铁矿多见于矿体边缘或者外缘,围岩蚀变主要有白云石化及少量重晶石化。脉状或囊状矿体沿北西向断层产于断层破碎带内,矿体倾角较陡,一般在 70°~90°,主要矿物有闪锌矿、方铅矿、褐铁矿、黄铁矿及铅锌的氧化物等,脉石矿物主要为方解石、白云石和零星分布的重晶石。
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图5 赤普铅锌矿床地质简图(据张长青等,2007)
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1—第四系残积物;2—志留系砂岩;3—奥陶系灰岩、砂岩;4—寒武系砂岩、白云岩;5—震旦系灯影组白云岩;6—马拉哈大断裂及破碎带;7—实测(推测)断层;8—矿体露头;9—产状
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图6 赤普铅锌矿床典型勘探线剖面图(据张长青等,2007)
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3.4 不规则矿床——以会泽铅锌矿床为例
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会泽铅锌矿目前是扬子地台西南缘最大的铅锌矿床,铅锌金属量可达500万t,伴生Ge、Ag、Ga等元素储量也很大,可综合回收利用。该矿床大地构造位置处于小江断裂带和昭通—曲靖隐伏断裂带派生的金牛厂—矿山厂断裂构造带上盘。区内出露地层主要有上震旦统灯影组、中上泥盆统、石炭系和二叠系(图9),主要含矿层位为石炭系摆佐组,其岩性为粗晶白云岩、灰岩和硅质灰岩。矿区范围内存在矿山厂、麒麟厂和银厂坡3条逆冲断层,总体展布方向为 NE 向,三者在 NE 端收拢或者相交,这三者分别对应着矿山厂、麒麟厂和银厂坡 3 个矿体。
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矿山厂矿床坑下脉矿共探获矿体 260 多个矿体,矿体总的走向长1720 m,倾斜延伸1650 m,延展面积 0.24 km2,共探获铅锌金属量 132.70万 t,铅锌平均品位22.85%;麒麟厂矿床共发现矿体77个,其中有工业价值的矿体 20 个,矿体总的走向长 1975 m,倾斜延伸大于1000 m,延展面积0.5 km2,共计探获锌铅金属量 246万 t,铅锌平均品位 25%。矿体受石炭系摆佐组地层的控制,形态呈不规则状,在平面上具有锯齿状向两侧延伸的形态(图10),在纵投影图上显示对钩型特征(图11),区内矿体由于遭受不同程度的氧化,上部为氧化矿石,中部为氧化矿与硫化矿共生的混合矿石,下部为原生的硫化矿石 (图11)。原生的硫化矿中的金属矿物主要有闪锌矿、方铅矿、黄铁矿及少量的毒砂、黄铜矿、斑铜矿、辉硫锑铅矿及辉硫砷铅矿等,脉石矿物主要为方解石、白云石及少量石英、重晶石、黏土矿物等。从主矿体的底板到顶板围岩,大致呈现出铁闪锌矿-粗粒黄铁矿-闪锌矿-方铅矿-细粒黄铁矿-碳酸盐岩矿物组合的分带现象。矿石结构主要有自形粒状、交代残余、固溶体分离、文象、骸晶、碎裂、揉皱等结构;矿石构造主要有脉状、条带状、网脉状、浸染状、斑点状、角砾状、晶洞状和鸟眼状构造等。围岩蚀变相对较为简单,主要为碳酸盐化和黄铁矿化,矿体附近的断裂构造岩中细粒黄铁矿化常见,方解石化、硅化、黏土化及绿泥石化分布范围局限,其中白云岩化与成矿关系密切,随着矿体埋藏深度的增加,白云石化也明显增强,矿石品位增高,厚度增大;硅化、黄铁矿化常发育在矿体外的白云岩中,或者分布于矿体附近的断裂破碎带中。
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4 区域成矿作用
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4.1 成矿时代
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准确厘定成矿时代是解决 MVT 矿床成因问题的关键,而铅锌矿床的定年一直是国内外地学界的难题,即使是世界上研究程度最高的MVT矿床也是如此(Sangster,1996)。为确定扬子地台西南缘矿床成矿时代问题,许多学者进行了大量的研究和探索工作,并且获得了大量同位素年代学数据(表2)。张云湘等(1988)根据铅同位素模式年龄的分组,认为康滇地轴东缘的铅锌矿床为多期成矿产物,主成矿期为海西晚期和燕山期;杨应选和管士平 (1994)、柳贺昌和林文达(1999)将这些铅锌矿床的成矿时代划分为海西成矿期和印支—燕山期2个时期;张立生(1997)推断整个川滇经向构造带东侧的铅锌矿床成矿作用发生于晚二叠纪峨眉山玄武岩喷发时期;管士平和李忠雄(1999)在对本区15个矿床铅同位素数据总结的基础上,利用铅同位素组成计算出该区铅锌矿床成矿时代为 245 Ma;王奖臻等 (2001)根据矿区的构造和地质特征推断成矿时代为燕山—喜马拉雅期。进入21世纪,铅锌矿床形成时代成为研究热点,不同学者先后采用闪锌矿 Rb-Sr 法、方解石 Sm-Nd 法和黏土矿物的 K-Ar 法获得了一些年代学数据,如会泽铅锌矿为闪锌矿 Rb-Sr 和方解石 Sm-Nd 等时线年龄分别为(225.6±3.1) Ma和(222±14)Ma(黄智龙,2004;李文博等,2004),黏土矿物 K-Ar 年龄(176.5±2.5)Ma(张长青等, 2005b);大梁子铅锌矿闪锌矿 Rb-Sr 等时线年龄为 (366.3±7.7)Ma(张长青等,2008),跑马铅锌矿闪锌矿Rb-Sr等时线年龄为(200.1±4. 0) Ma(蔺志永等, 2010)。其后吴越等(2013)、王健(2018)等对扬子地台西南缘的铅锌矿开展了大量的闪锌矿 Rb-Sr 法、方解石 Sm-Nd 法同位素年代学测试工作,获得了一批232~192 Ma的年龄数据;吴越等(2013)开展了沥青 Re-Os法定年,分别获得赤普铅锌矿矿石和白云岩中沥青 Re-Os 年龄为(165.7±9.9)Ma 和 (292±9.7)Ma;王瑞等(2012)测定了切矿辉绿岩脉的锆石SHRIMP U-Pb年龄为156 Ma(表2)。
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图7 乐红铅锌矿床地质简图(据张云新等,2014)
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图8 乐红铅锌矿1号勘探线地质剖面图(据张云新等,2014)
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图9 会泽铅锌矿床地质简图(据黄智龙等,2004)
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1—上二叠统峨眉山玄武岩;2—二叠系:包括栖霞—茅口组灰岩、白云质灰岩夹白云岩,梁山组炭质页岩和石英砂岩;3—石炭系:包括马平组角砾状灰岩,威宁组鲡状灰岩,摆佐组粗晶白云岩夹灰岩及白云质灰岩,大塘组隐晶灰岩及鲕状灰岩;4—泥盆系:包括宰格组灰岩、硅质白云岩和白云岩,海口组粉砂岩和泥质页岩;5—寒武系:包括筇竹寺组泥质页岩夹砂质泥岩;6—震旦系:包括灯影组硅质白云岩;7—断裂;8—地层界线;9—铅锌矿床
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图10 会泽铅锌矿床1571中段10号矿体形态图(据黄智龙等,2004)
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图11 会泽铅锌矿麒麟厂矿体纵投影图(据韩润生等,2006)
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这些年龄结果的可靠性虽然有待于进一步验证,但现有数据提供的信息表明,扬子地台西南缘不同矿床之间的同位素年龄相隔较大,显示了早海西期、晚印支期和早燕山期的构造运动期间均有铅锌成矿事件的发生,但主体集中在(232. 0~191.9) Ma之间,显示铅锌成矿主体集中于印支晚期到燕山早期的构造机制转化期间,印支期扬子与印支板块碰撞造山可能是驱动流体大规模运移的主因,造山后伸展期的流体混合可能是硫化物沉淀成矿的关键。古生代期间,扬子克拉通西南缘始终处于被动大陆边缘的伸展环境之下,可见扬子地台西南缘的铅锌矿床形成于相对伸展的构造环境这一点表现的较为明确。
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4.2 控矿要素
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区内最主要的控制因素为岩性(岩相)和断裂控制,该区 90%以上的含矿地层为碳酸盐岩,以碳酸盐岩为主的巨厚局限性盆地沉积相,为矿质沉淀提供了有利的场所。容矿层的有利岩性是沿层成矿的条件,即使是穿层矿体,在穿经有利岩性时,也在一定程度上表现出沿层矿化趋势(柳贺昌和林文达,1999)。成矿区内,铅锌矿化之上往往出现具有一定间隔的遮挡层,他们是砂页岩、玄武岩和底部凝灰质物质、风化黏土层、煤系地层等,这些遮挡层的出现为铅锌矿体的就位提供了地球化学障。区内几乎所有矿床的产出均与断裂构造息息相关,扬子地台西南缘地处极其特殊的大地构造部位,既是扬子地台西部边缘的一部分,又是巨型的中国SN向构造带的一部分,深大断裂密集带,有壳断层和岩石圈断裂 5~6 条,主要为 NS 向,次为 EW 向、NE 向 (滕吉文,1994),区内发育的断裂沟通了深、浅层地壳之间的联系,为热活动和成矿元素活化,迁移提供了良好的通道,又为深、浅层地下水的循环及对所流经的含矿岩石进行反复淋解、萃取,从而为含矿溶液的浓集提供了十分有利条件。地层岩性和断层之所以成为最主要的控矿因素,可能是因为碳酸盐岩和断裂构造均具有高渗透率的特征,高渗透率是含矿流体发生大规模运移的关键。
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4.3 成矿金属来源
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区内矿床铅同位素组成显示具有壳源特征,且具有基底参与特征。扬子地台西南缘区域范围内矿石铅同位素数值大小、数据的分散性和源区特征参数均显示,不同矿床均具有相似性,他们的成矿金属来源可能存在相似性。不同矿区矿石铅同位素 Pb206/Pb204、Pb207/Pb204 和 Pb208/Pb204 范围集中在 18. 007~18.969, 15.530~15.888 和 38.300~39.389(张长青等,2008),具有高度放射性成因铅特征,而围岩地层的铅同位素组成区域上分布稳定,具有均一正常铅的特征(杨应选和管士平, 1994),矿石和围岩铅的 μ、ω 值也不一致,表明成矿金属需要有高放射性成因铅的地层(如基底地层) 参与。虽然区内围岩地层和峨眉山玄武岩也具有高于地壳克拉克值的丰度 Zn、Pb 元素(李连举, 1999;柳贺昌和林文达,1999;高德荣,2000),但杨应选和管士平(1994)通过对会东大梁子铅锌矿区内围岩地层 Pb、Zn 元素的实测分析,得出在无矿地段Pb、Zn含量稳定,值相对较低,而在靠近有矿地段 Pb、Zn 含量显著增高,有时可达无矿地段的 2~3 倍,这就需要有外源含 Pb、Zn 的成矿物质的参与。而峨眉山玄武岩,通过大量的研究工作,被界定为地幔柱产物(张招崇等,2005),而地幔物质,尤其是深源地幔物质往往具有较低的铅锌等金属元素含量,很难构成矿区的矿源层,峨眉山玄武岩之所以含有较高含量的铅锌等元素,可能是在地幔上涌与上地壳相互作用过程中获得的。而基底岩石铅锌丰度较全区其他各类岩石都高,具备有为盖层成矿提供丰富矿质的物质基础。
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大梁子和会泽矿床中闪锌矿的[n(87Sr)/n(86Sr)]i 分别为 0.707137~0.714588 和 0.714050~0.716989;区内围岩碳酸盐岩[n(87Sr)/n(86Sr)]i范围为 0.70834~0.70861,平均值为 0.708464(张自超, 1995),该值低于闪锌矿的[n(87Sr)/n(86Sr)]i,含矿围岩很难为铅锌矿石的形成提供如此高的锶同位素初始比值;而峨眉山玄武岩[n(87Sr)/n(86Sr)]i 为 0.70437~0.70757(张招崇,2003),与矿石也有着明显的区别,说明扬子地台西南缘铅锌矿床成矿物质并不能由峨眉山玄武岩来源解释,这点也在大梁子方解石 Nd 同位素上得到证明,大梁子方解石 Nd 同位素显示强烈的壳源特征,显著区别于峨眉山玄武岩Nd同位素特征(吴越,2013)。这似乎暗示了成矿物质需有相对富放射性成因 Sr 的源区或成矿流体曾经流经富放射性成因Sr的地质体的参与,而区域上最富放射性成因Sr的地质体为基底岩石,基底地质体会理群和昆阳群地层的[n(87Sr)/n(86Sr)]i值范围为0.7243~0.7288(黄智龙,2004),明显高于大梁子和会泽闪锌矿的[n(87Sr)/n(86Sr)]i,因此基底岩石具有参与成矿作用的可能;至于基底岩石[n(87Sr)/n (86Sr)]i,较矿石同位素初始值高,可能与成矿流体在流经盖层地层和就位地层时发生相互作用有关。因此,基底地层最有可能参与成矿,但是成矿物质来源问题尚需通过流体运移痕迹的进一步研究来确定。
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4.4 硫的来源
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区内硫同位素显示铅锌矿成矿硫源较为单一,主要来自盖层中的硫酸盐,而黄铁矿的成矿硫源具有多样性的特点。铅锌矿石中的硫同位素,除天宝山个别样品为负值外,其余样品均为正值,且每个矿区值的变化范围较小,具有重硫占优势的特点 (表3)。在新元古代灯影期至古生代期间,扬子地台西南缘多处于浅海局限台地相的沉积环境,尤其是潮上蒸发盐坪环境,期间形成了多层性的膏盐层,例如在赤普、大梁子、天宝山等矿区赋矿层位中发育有石膏、石盐假晶或者蒸发岩(王奖臻等, 2002);在会泽铅锌矿床中,虽尚未发现石膏或石膏假晶,但在其下伏地层大唐组中见有斑马状构造的白云岩,其白色条带可能是方解石交代膏盐层的产物;在观音岩组地层中产出有黑马中型沉积石膏矿床。黑马矿床石膏的 δ34S 值为 13.5‰,与铅锌矿床硫同位素值相近,这说明铅锌矿的硫源可以是这些硫酸盐。此外,大梁子、赤普等矿床的流体包裹体液相组分分析结果表明 SO4 2- 普遍存在于成矿流体中(杨应选和管士平,1994;管士平,1998;张长青等,2007),这进一步表明铅锌成矿的硫质可能来源于盖层地层中的海相沉积膏盐层。黄铁矿δ34S值往往变化较大,有许多矿床出现负值,说明黄铁矿成矿硫源及成矿作用具有多样性,具有较大负值的黄铁矿可能是生物成因的产物,而矿石中大部分黄铁矿中的硫应该是与铅锌矿一样在后生热液成矿过程中由溶解的海相硫酸盐还原而来。天宝山矿床中的硫同位素组成很特殊,较其他矿床具有较低的 δ34S值,具有玄武岩硫质特征(峨眉山玄武岩中黄铁矿δ34S值为-6.2‰,李厚民,2009),这可能是由于在天宝山矿区中辉绿岩、辉长岩脉与矿体在空间上紧密相伴而生的缘故,在矿区局部地段岩脉边缘可见铅锌矿化,因此,天宝山矿床的成矿硫质可能受到晚二叠世基性岩浆活动的影响。
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4.5 稀散元素
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以前较多地质学家认为分散元素没有独立矿床的存在,它们一般以伴生元素的形式赋存于其它类型矿床中,涂光炽院士于 1994 年提出了“分散元素可以成矿,甚至形成超大型矿床”的论断(涂光炽和高振敏,2003)。张乾等(2005)也认为分散元素可以单独成矿。中国西南部川滇黔地区分布着400 多处铅锌矿床,是全国28个铅锌资源战略接续区之一(张长青等,2013),这些铅锌矿中富集了大量分散元素,如天宝山和大梁子铅锌矿富集Cd、Ge和Ga (付绍洪等,2004),其中,天宝山铅锌矿床中闪锌矿中 Cd、Ge 和 Ga 含量达到了 3730×10-6、160×10-6、 560×10-6,大梁子铅锌矿中闪锌矿的 Cd、Ga 含量达 3650×10-6、550×10-6 (王乾等,2010);富乐铅锌矿富集Cd、Se、Ge和Ga(司荣军等,2011),会泽超大型铅锌矿富集 Cd、Ge、Ga,其闪锌矿中的 Cd、Ge、Ga分别达到了 1406×10-6、81.25×10-6、450×10-6 (刘欢等, 2022);而且川滇黔成矿区内发现了多个分散元素独立矿床,如贵州都匀牛角塘独立福矿床、滥木厂铂矿床、四川大水沟独立蹄矿床等,许多铅锌矿床的分散元素价值甚至超过了铅锌,从而使川滇黔地区铅锌矿床中的分散元素成为中国重要的战略矿产资源。
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5 成矿-找矿模型
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5.1 成矿动力学背景
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已有研究成果证实了绝大部分的 MVT 铅锌矿床是造山作用促发前陆盆地中流体运移的产物 (Bradley and Leach,2003),从扬子地台西南缘来看,三叠纪强烈的造山作用在其周缘形成了一系列的前陆盆地,如发育在滇东北—黔西北MVT铅锌矿区东南侧的南盘江前陆盆地。对于南盘江盆地,虽然其完整的演化过程还存在一定的争议(吴根耀等, 2000;吕洪波等,2003),但绝大多数的学者认为其在印支期从伸展盆地转变为挤压性盆地,同时最新的研究成果表明南盘江盆地在中三叠世时已经进入了前陆盆地演化阶段(杜远生等,2013)。
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典型矿床成矿年代学数据显示(表2),扬子地台西南缘不同矿床之间的同位素年龄相隔较大,其中最老数据为 366.3 Ma,显示了早海西期构造运动对铅锌矿成矿的影响;最晚的年龄为 165.7 Ma,显示了早燕山期构造运动对铅锌后期成矿或后期改造有一定影响;而更多的年龄数据集中分布在 (232~191.9)Ma(图12),充分显示出印支期构造运动对区内铅锌矿的形成起着重要作用。可以看出区内铅锌矿床的形成集中于印支期扬子与印支板块碰撞之后,碰撞造山驱动流体大规模萃取和运移,造山后伸展期的流体混合和硫化物沉淀过程,是区内MVT铅锌矿床形成的关键阶段。
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在扬子地台西南缘MVT铅锌矿集区,随着晚二叠世南盘江盆地和越北地块之间古特提斯洋分支洋盆的关闭(杜远生等,2013),中三叠世区内进入了印支期造山强烈挤压阶段,一方面南盘江前陆盆地中盆地流体向康滇古陆运移,另一方面强烈的挤压变形作用开始向陆内传递。至中三叠世晚期,在最为靠近盆地边缘的滇东北地区的盖层地层中形成了变形强烈的双重-逆冲推覆构造或冲断-褶皱构造带,富含成矿物质的盆地流体运移到矿区后,可能与沿深大断裂上升的基底“变质水”混合,在上述的构造系统中形成品位特高的会泽超大型铅锌矿床和昭通大型铅锌矿床。随后,挤压应力进一步向陆内传递,并呈现出逐渐减弱趋势,在大梁子、天宝山、乐红矿区一带形成了一系列的楔冲构造体,同时成矿流体可能沿区内的深大断裂进一步向陆内运移。最后,伴随着挤压应力作用在康滇古陆内部发展进入尾声,扬子地台西南缘处于古特提斯洋闭合后伸展阶段,此时,形成的一系列背斜和与之相伴的层间滑脱构造,使得成矿流体在层间滑脱破碎带构造中形成了铅锌矿床。
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可见在扬子地台西南缘 MVT 铅锌矿床成矿过程中:碰撞造山作用可能是触发成矿流体运移和控矿构造形成的原始动力,深大断裂是成矿流体从前陆盆地向陆内运移的桥梁通道,而控矿体系中容矿构造的形成是矿体就位成矿的前提条件。正是在多种因素耦合的条件下,才造就了闻名中外的会泽超大型铅锌矿床和扬子地台西南缘 MVT 铅锌矿集区(图13)。需要指出的是,笔者并不排除区内有其它时代矿化的可能,如张长青等(2008)认为区内还有加里东期的成矿事件,周家喜等(2011)认为黔西北天桥铅锌矿可能与中生代辉绿岩岩浆活动有一定的成因联系。
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图12 扬子地台西南缘MVT铅锌矿床成矿时代分布图
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5.2 成矿模型
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晋宁运动导致扬子地台变质基底形成,此后,晚震旦世至晚二叠世期,扬子地台西南缘始终处于相对稳定的被动大陆边缘环境,全区大部分时间接受台地相的碳酸盐岩沉积,为铅锌矿床的就位提供了有利空间,白云岩的高孔渗性和膏盐层的存在可能是矿质选择白云岩地层的主要原因;高的孔渗性与断裂、褶皱系统可为矿体就位提供有力空间。由上述硫的来源分析可知,碳酸盐岩盖层中的膏盐层可能为矿床形成提供硫源,盖层地层中的海相沉积膏盐层中存在大量的SO4 2-,这些SO4 2-在有机质还原作用或者热化学还原作用下被还原为HS-或H2S,同时产生 CO2或 CO3 2-和有机氧化物,当还原硫与含矿流体中的金属离子相遇时,还原硫与 Zn2+、Pb2+、Fe3+ 或 Fe2+ 结合形成闪锌矿、方铅矿和黄铁矿,CO2 或 CO3 2- 则与 Ca2+、Mg2+ 结合形成白云石和方解石等脉石矿物;硫酸盐的还原作用可以由区内发育的大量有机质得到佐证,如大梁子、赤普、火德红等矿床炭质和沥青质的发育、流体包裹体中 CH4和其他烃类气体的存在(张长青等,2008),某些有机质的存在,可以为SO4 2- 被还原成还原硫提供条件;有关金属离子 Zn2+、Pb2+、Fe3+ 或 Fe2+ 来源问题,通过上述铅和锶同位素分析可知,本区成矿金属最有可能来自基底地层的会理群、昆阳群;至于连接基底地层和含矿地层的通道应为深大断裂,变质基底和沉积盖层之间的不整合面及后期的深大断裂起着关键作用,深大断裂起到了重要的导矿作用,与深大断裂相交并贯通基底与盖层的 NE向张扭性断裂和深大断裂上盘背斜伴生的层间剪切滑动破碎带及张性断裂裂隙,分别是陡倾的筒状、脉状、透镜状和层间层状、似层状矿床的容矿构造,与断裂相邻的古喀斯特、膏盐层等则是不规则矿床的容矿构造,如成矿流体在沿断层区域性向上运移过程中,当达至断裂破碎带与下行大气降水相遇或者地球化学条件发生变化时(如温度、压力突然下降等),则形成受断裂控制的筒状、脉状矿体(如大梁子、天宝山、乐红等矿床);当上行的含矿卤水遇到隔挡层(扬子地台西南缘陆表海底部陆屑、碎屑、泥质-炭质沉积层)时,由于上覆泥岩、页岩的隔挡作用,在岩性界面附近形成似层状、透镜状矿体(如茂租、毛坪、乐红中的似层状矿体等);当沿断层向上运移的热卤水进入古岩溶或者膏盐层时,则发生溶蚀交代作用形成不规则形状的溶洞充填型矿体(如会泽等矿床)(图14)。区域上,引起流体运移的动力目前尚不能明确,但通过现有成矿年龄结果分析,成矿事件与加里东期、印支晚期板块边缘的构造演化有着一定的联系,这些构造应力、应变场所反映的构造期次、区域构造-岩浆热事件可能成为驱动成矿流体运移的驱动力。成矿事件分别对应于晚加里东期(晚奥陶世 —石炭世)的裂谷前穹状隆起(张云湘等,1988)和早印支期扬子板块与兰坪—思茅地块发生碰撞引起的构造体制转换事件(晚二叠系—三叠系),但成矿作用和区内地幔岩浆活动事件之间存在明显的时间间隔。而晚印支期发生的义敦弧与扬子板块西缘沿甘孜—理塘带发生弧-陆碰撞及燕山期洋扩张所引起的构造-岩浆热事件可能对区内已经形成的铅锌矿床产生一定的改造作用。
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图13 扬子地台西南缘铅锌矿成矿构造背景示意图(据吴越,2013)
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5.3 找矿模型
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5.3.1 地层控矿因素
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从矿体赋存地层和岩性特征统计,99% 的矿产地含矿层位为震旦系—二叠系,仅个别矿床产于变质基底中,尚未发现有原生矿床产于三叠纪之后的地层之中,主要赋存在震旦系和石炭系中,其次为寒武系(主要为矿点)。震旦系和石炭系主要分别集中在震旦系顶部的灯影组和下石炭统的摆佐组,震旦系中发育大型矿床的数量较多,石炭系所含矿体资源储量最大,以上两个层位所含的铅锌资源量占绝对优势。
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5.3.2 岩性控矿因素
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目前,区域内已发现的铅锌矿体围岩主要为硅质白云岩、白云岩、磷质岩、灰岩,其上的黑色钙质粉砂岩虽含有部分矿体和矿化,但其可能主要起到矿化热液运移的作用,故可能构成矿体就位的“隔挡层”。对于白云岩和灰岩而言,铅锌矿对其具有明显的选择性,大部分铅锌矿围岩为白云岩,少量为灰岩,白云岩和灰岩是铅锌矿成矿的有利岩性,因此,确定白云岩和灰岩是成矿的有利地层。
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5.3.3 构造控矿因素
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矿床分布特征明显,矿床聚集性地分布在川滇黔区域内,南北向的安宁河、绿汁江断裂形成西部边界,弥勒—师宗断裂形成其南部边界,垭都—紫云断裂形成其北东侧断裂,区内矿(床)点星罗棋布,铅锌资源丰富,区外很少有同类型的铅锌资源被发现。铅锌矿床的空间分布格局明显受区域构造格局的严格控制。不同性质、方向、级别的构造,分别控制着不同级别、方向及几何形态的矿带、矿床及矿体,如受控于石棉—小江断裂的南北向矿带及北东向、北西向断裂的铅锌矿带,其线性分布较明显,而在近东西向构造矿带中则以散漫状分布,表明铅锌矿是在不同方向褶皱、断裂的交会部位及近南北向与近东西向构造的交汇点富集形成的。断裂交会部位通常是构造应力集中部位,也是富矿体赋存的部位,沿走向和倾向产状发生突变的部位都是应力集中部位,是厚矿体主要赋存场所。
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图14 扬子地台西南缘铅锌矿床成矿模式图(据张长青等,2014)
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5.3.4 蚀变矿物标志
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铅锌矿的矿物蚀变主要表现为近矿围岩白云岩、灰岩或粉砂岩及角砾岩的碳酸盐化、黄铁矿化、硅化、萤石化、重晶石化、黏土化、褪色化等多种形式。各围岩蚀变组合沿其走向或倾向延伸略具分带性,与各矿石类型的分布有成因上的密切关系,同时又是寻找此类矿床的重要标志。其中铅矾、黄铁矿化、褐铁矿化是找矿的直接标志,重晶石、萤石和硅化是找矿的间接标志,孔雀石化和蓝铜矿化是区内找铜的直接标志。
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5.3.5 地球化学标志
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作为铅锌矿的主要元素组合,Pb,Zn,Ag,Cd, Ga,Ge 等元素是主要的矿化元素,是寻找铅锌矿的直接找矿标志;As,Sb,Ba,Ag,Pb等元素可以作为矿体顶部或矿体外围的前缘元素,构成矿体的前缘晕元素组合;Cu,Mo,Ni,Co,V,Cr等元素,通常发育于矿体的底部或者下方,构成矿体的尾晕元素组合。因此铅锌矿的地球化学标志以 Pb-Zn-Ag 元素为主,配合以 As-Sb-Ba 等元素的组合异常将是相对有效的地球化学找矿标志。
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6 结论
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(1)总体来看,扬子地台西南缘铅锌矿床主要受地层岩性、断层和褶皱构造以及古岩溶的控制,具有明显的后生特征,主要容矿构造为层间破碎带、断裂破碎带和古岩溶形成的坍塌角砾岩。
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(2)区内铅锌矿床的形成集中于印支期扬子与印支板块碰撞之后,碰撞造山驱动流体大规模萃取和运移,造山后伸展期的流体混合和硫化物沉淀过程,是区内MVT铅锌矿床形成的关键阶段。
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(3)铅锌矿的矿物蚀变主要表现为近矿围岩白云岩、灰岩或粉砂岩及角砾岩的碳酸盐化、黄铁矿化、硅化、萤石化、重晶石化、黏土化、褪色化等多种形式。其中铅矾、黄铁矿化、褐铁矿化是找矿的直接标志,重晶石、萤石和硅化是找矿的间接标志,孔雀石化和蓝铜矿化是区内找铜的直接标志。地球化学标志上,Pb-Zn-Ag元素为主,配合以As-Sb-Ba 等元素的组合异常将是相对有效的地球化学找矿标志。
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注释
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① 易昌华,庐金彩.1956. 云南乐马厂铅银矿区普查报告书[R]. 昭通:冶金部地质局云南分局滇中普查队.
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② 四川省地质矿产局川西地质大队.1985. 四川省荥经县宝贝凼铅锌矿床详查评价地质报告[R]. 四川:四川省地质矿产局川西地质大队.
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③ 四川冶金地质勘探公司 609队 .1976. 四川省甘洛县阿尔铅矿区地质勘探报告[R]. 四川:四川冶金地质勘探公司609队.
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④ 四川省地质矿产局攀西地质大队.1993. 四川省金阳县底舒铅锌矿区详细普查地质报告[R]. 西昌:四川省地质矿产局攀西地质大队.
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摘要
川滇黔地区作为中国西南地区重要的铅锌工业基地之一,区内成矿条件优越,产有一批不同规模的铅锌矿床,但随着逐年开采,后续接替资源储备不断减少,急需寻找和发现新的矿产地。前人对该区铅锌矿床开展了一系列富有成效的研究工作,取得了诸如后生、碳酸盐岩容矿和构造控矿等一系列的共识。除了以上共识外,当前在成矿流体的通道、容矿空间的形成,成矿物质的来源,成矿时代及成矿背景,找矿模型的建立等方面仍然存在较大争议。本文在总结典型铅锌矿床地质特征的基础上,通过对成矿物质来源、成矿要素、成矿时代及背景等方面的研究成果梳理,总结出区内铅锌矿床成矿物质主要来源于围岩及下伏地层,控矿要素主要有地层、岩性、构造,成矿作用主要形成于印支晚期扬子板块与印支板块碰撞后的伸展环境,建立了扬子地台西南缘区域成矿模式,形成了以找矿要素为核心的综合找矿模型,为该区铅锌矿床找矿勘查提供了依据。
Abstract
As one of the important lead-zinc industrial bases in southwestern China, the Sichuan, Yunnan and Guizhou region has superior mineralization conditions and produces a number of lead-zinc deposits of different scales. However, with the continuous reduction of resource reserves due to mining year by year, there is an urgent need to search for and discover new mineral resources. Previous researchers have conducted a series of fruitful research on lead-zinc deposits in this area, achieving a series of consensus such as epigenetic, carbonate rock hosting, and structural ore control. In addition to the above consensus, there are still significant controversies regarding the channels of ore-forming fluids, the formation of ore bearing spaces, the sources of ore-forming materials, the ore-forming era and background, and the establishment of ore exploration models. On the basis of summarizing the geological characteristics of typical lead-zinc deposits, this article summarizes the sources of ore-forming materials, ore-forming elements, ore-forming era, and background. It elaborates that the ore-forming materials of lead-zinc deposits in the area mainly come from surrounding rocks and underlying strata, and the ore-controlling factors mainly include strata, lithology, and structure. The ore- formed in the extensional environment after the closure of the Late Indosinian Paleo Tethys Ocean, established the regional metallogenic model of the southwestern margin of the Yangtze platform, and a comprehensive prospecting model based on prospecting elements has been formed, which provides a basis for prospecting and exploration of leadzinc deposits.