滇东铅锌多金属矿成矿过程探讨.doc

滇东铅锌多金属矿成矿过程探讨第47卷第5期2011年9月地质与勘探GE0L0GYANDEXPL0RAT10NV【1I.47No.5Septem|)er.2011滇东铅锌多金属矿成矿过程探讨吴建忠,余红平(云南黄金矿业集团股份有限公司勘查院,云南昆明650000)摘要位于扬子陆块南部被动边缘褶一冲带的滇东铅锌多金属成矿区是我国重要的铅锌多金属矿产地之一,区内矿床赋矿围岩为震旦系一二叠系碳酸盐岩,以构造控矿为主;成矿过程漫长,成矿元素来自上下不同层位的地层中,成矿流体具多源特征.本次研究收集了前人关于滇东地区铅锌多金属矿勘查和研究成果,并利用作者在滇东地区长期从事矿产勘查所获得的资料,探讨了其成矿过程的规律该区成矿过程可以分五个阶段:矿床胚胎阶段,早期成矿阶段,矿床发育阶段,晚期成矿阶段和矿床死亡阶段关键词铅锌矿床成矿阶段滇东中图分类号P618文献标识码A文章编号04955331(2011)0575510WuJian-zhong,YuHong-ping.MetallogenicprocessoftheleadzincpolymetallicdepositsineasternYunnanProvinceJ.GeologyandExploration,2011,47(5):755-764滇东铅锌多金属成矿是我围重要的铅锌多金属矿产地之一?区内不仅矿床(点)众多(已发现239处),H.有多处大型,特大型矿床,具有代表性的矿床有会泽矿山厂大型铅锌(银锗)矿床,会泽麒麟厂大型铅锌(银锗)矿床,鲁甸乐红大型铅锌(银)矿床,鲁甸乐马厂大型银(铅锌)矿床,巧家茂租大型铅锌(银锗)矿床,永善会沙厂中型铅锌矿和建水苏租小铅锌矿.滇东铅锌(银)矿具有矿(点)床数量众多,地域和时空分布广的特点;除已探明的铅锌资源储革外,潜在远景资源量十分巨大.区内地质矿产研究作历史久远,滇东地区铅锌矿成因前人观点综述起来主要有以下二种:层控,峨嵋山玄武岩喷发成矿.前人在该地做了大量工作,研究成果较强调某一阶段作用;如层控型强调矿胚胎阶段(矿源层),期成矿阶段作用,峨嵋山幺武岩喷发成矿强调矿床发育(玄武岩喷发)作用.今次研究在前人的基础上较系统,全面认识从矿床孕育到矿床死亡全过程;存实际矿床勘查工作中,可根据矿床所处的成矿阶段,确定勘奁方案,预测矿J未前景.l区域地质背景滇东地区区域f:位于扬子一华夏陆块区(V),上扬子古陆(V一2),扬子陆块南部被动边缘褶一冲带(V一27),威宁一昭通褶一冲带(V一271),曲靖一水城褶一冲带(V一272)(图1).区内地壳具双层结构,分别由中冗古宙褶皱基底和后晋宁期盖层组成.前震旦纪主要为地懵演化阶段,形成昆j闩群被动边缘型灰黑色板岩夹变质砂岩.从震旦纪开始为盖层演化阶段,其沉积环境比较稳定,主要为陆表浅海相,问有部分陆缘海陆交瓦相碳酸盐岩或陆相碎屑岩;震旦系至志留系,以系为单元各自组成一个次级海侵一海退旋同;其问,晚震旦一甲.寒武世,为含磷建造,形成多处大型磷块岩矿床及膏盐矿床.中二替世术期一晚二叠十l=发生了大规模大陆拉斑玄武岩浆喷发,其喷发通道主要受小江断裂活动控制.晚二叠世中晚期为海陆交替相含煤碎屑岩.中生代为陆内盆地发展阶段,为海陆过渡相红色(或杂色)碎屑岩(下三叠统)一浅海碳酸盐岩(下一中二替统).第_二纪含煤湖沼相沉积是重要的煤系地层.收稿日期20IO-0906_修订日期20110606;责任编辑邶情情一第一作者吴建忠(I962年一),男,1995年毕业于中地质大学(北京),扶坝十学位,高级工师,现主要从事地质矿产勘查】_作.Email:一755地质Ej勘探图1滇东地区断裂构造及铅锌矿床分布图Fig.1Sketchmapshowingregionalstructuresandlead-zincdepositsineasternYunnan1一隐伏断裂;2-深大断裂;3一般断裂;4-研究区界线;5一构造分I25=代号;6一大型矿床;7一中型矿床;8一小型矿床1一buriedfault;2-deepfauh;3-generalfauh;4-stud)aleabomularv;5-tectoniczoningeode;6一largesizeddeposits;7-mediumsizeddeposits:8一small-sizeddeposits2矿床地质妻2.1赋矿层位细品白云岩,含磷白云岩;该段是区内重要的铅锌矿滇东铅锌矿赋矿层位主要有震旦系灯影组,泥赋矿层位,如金沙厂铅锌矿.曲靖组,一打得组为生756第5期吴建忠等:滇东铅锌多金属矿成矿过程探讨物碎屑灰岩,灰岩,泥厌岩,白夹碎屑岩;该层位是区内较重要的赋矿层位,如苏租铅锌矿.摆佐绀为灰岩和白云岩;在会泽地足重要的铅锌赋矿层位:阳新组为灰岩,生物碎屑/灭岩,白云质灰岩;在罗平,富源地是重要的铅锌矿赋矿层位.区内从赋矿层位的地域看,从小江断裂附近地区灯影组赋矿到向东的阳新组赋矿,总体由西向东赋矿层位变新.2.2控矿构造滇东地区铅锌多金属矿区位于扬子陆块南部被动边缘褶一冲带:矿床在构造上主要受褶皱和断层的控制,主要分布于背斜的轴部,次级断层及断层两侧的裂隙中.大断层交汇地段及区域性的背斜的倾伏端控制矿群或矿田的分布.金沙厂矿床位于巧家一莲峰大断裂派生的金沙厂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;茂租矿床位于巧家一莲峰大断裂派生的茂租断裂与甘树林复式向斜复合部位.会泽矿fli厂,麒麟厂等矿群位于华坪一矿山厂隐伏断层南北向的昭通一曲靖断层,北西向,北东向断层交汇地段.建水虾洞,荒田等矿床位于小汀深大断裂与师宗弥勒大断裂交汇地段.由此可见深大断裂的存在控制区内铅锌矿床形成和分布的重要因素之一;深大断裂长期继承性活动,早期控制矿源层沉积,后期为矿质运移,聚集成矿创造了条件.2.3矿体特征铅锌矿体多呈脉状,似层状,透镜状,扁豆状,囊状产于碳酸盐岩中,产出形态有二种(见图2,图3):一种为切地层的透镜状,脉状,倾角一般大于60.,如乐红铅锌矿体位于高角度断层破碎带中;另一种为似层状矿体,顺层产出,一般倾角在l0.40.之间,立l1矿1II厂,茂租等矿床,矿体形态一般简单,走向为数米至数百米等;铅锌品位变化较大2.4矿石及矿化特征石广石组分及共生矿物组合简单,不同时代围岩巾铅锌矿床的矿物组分有所不同;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;泥盆系一石炭系的矿体除闪锌矿外,普遍见黄铁矿,重晶石含量较少,矿石矿物主要有方铅矿,闪锌矿,黄铁矿,菱铁矿,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.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,团圈固2囫356圈?图2金沙厂铅锌矿地质简图Fig.2SimplifiedgeologicalmapoftheJinshachangZnPbdeposit1一第四系洪积;2-寒武系下统;3一震ti.系E统灯影;4一断及编;5一不整合地层界线;6-地层界线;7一制ff【线及编】一Quatenlai3allmia!layer;2一LowerCambrial:3一ppelSiniallDengyingFm;4一faultandnumbel;5一uncontblmablestratigraphicbomldaiy:6一stratigraphklmundaD:7一sectionIllleall(1n.In1l1P一块状,斑点状等构造.矿石中金属组分比较简单,主要为锌,其次为铅;共生组分为硫,伴生组分有锗,镉,镓,银等.滇东地区铅锌矿床不同时代的含矿嗣岩,其蚀变强弱和类型基本相似,主要有白云化,黄铁矿化,方解石化,硅化,粘土化,重晶化和绿泥化.3矿床地球化学3.1同位素地球化学3.1.1硫同位素矿石中硫化物同位素;金沙厂矿区硫化物的834S值为I.17%.,茂租矿区硫化物的34s值稍高(为6.5%c14.1),五星矿区闪锌矿6s值为l1.8%c;硫同位素组成特征可以解释为硫酸盐还原产物(阙梅英等,1983).矿山厂,麒麟厂铅锌矿32什硫同位素分析结果:8s:3.16%c23.49%c,极差20.33%c,平均13.32%c;其巾黄铁矿(11件)6S:3.16%c14.81(平均12.60),闪锌矿(14什)6S:11.80%c23.49%c(平均14.29%c),方铅矿(7件)8S:10.87%c15.94%c(平均12.57%c);硫源主要来自于海水硫酸盐及蒸发岩层,同时成矿流体中硫源也具有多源特点(韩润生等,2006).757地质与勘探2011年13I2l1l0989008OO回圈园s圆s图3金沙厂铅锌矿C横剖面图Fig.3NO.IICcrosssectionoftheJinshachangZnPbdistrict1一寒武系下统筇竹组;2一寒武系下统梅忖村组;3震日.系r统灯影组;4-地层界线;5一矿体;6-钻孔及编号lLowerCambrianQiongzhusiFm;2一LowerCambrianMeishucunFm.;3一UpperSinianDengyingFn;4-stratigraphleboundaD;5一ore6drillingholeandnumber3.1.2铅同位素据会泽铅锌(银,锗)矿床46件铅位素样(韩润生等,2006):(1)铅同位素变化范围小,组成较均一(嘶Pb/叫Pb为18.25118.496;2O7Pb/Pb为15.66315.855;2O8Pb/Pb为38.48739.O0).麒麟厂矿床中的方铅矿:.Pb/Pb从18.43418.496,极差0.062;Pb/Pb从15.67215.750,极差0.078;吣Pb/Pb从38.74939.001,极差0.252.闪锌矿和黄铁矿也有类似特点(2)矿石铅同位素组成与峨眉玄武岩的铅同化素绀成基本一致,与围岩(白云岩)铅同位素组成差别明,反映矿石铅与玄武岩铅具同源性.说明深部成矿流体在贯入和循环过程中,岩浆水参与r成矿作用.(3)用霍姆斯一豪特曼斯法(HolmesHoutormans,简称HH法)计算获得铅的模式年龄可分三组:>500Ma(1件);290398Ma(12件),平均值308Ma;178324Ma(31件),平均209Ma.(4)铅主要来自造山带铅,部分来自地层(岩石)的上地壳铅,明显反映成矿流体中铅源是多源的刘文周等(2002)也认为康滇地轴东缘铅锌矿床铅既有来自地壳中不同地层,也有可能来自地壳构造活动强烈部位及地幔:本人2000年统计了滇东地区铅锌矿床(74个测试样)铅同位素(HH)法计算的模式年7S8龄.根据铅锌矿床产出层位时代分二组,第一组(z):其统计测试样48个,其中能用于计算年龄值的26个;第二组(DP):其统计测试样26个,其中能计算年龄值的23个;其时代分布二组很相似(见图4,5).铅同位素年龄值绝大部分在150550Ma(相当于Te).第一组有二个样超过lO00Ma,可能与老地层铅有关,第一组主峰值400Ma.第二组主峰值在200Ma;主峰值年龄较容矿围岩年龄偏轻,铅同位素年龄已经被证明代表成矿物质来源区的年龄,不代表成矿时代.综卜所述,铅锌元素来自上下不同层位的地层中;通过一个漫长的成矿过程聚集在一起形成矿体.样品(个)图4ze矿床铅同位素模式年龄分布直方图(样品总数26个)Fig.4HistogramofleadisotopemodelagesintheZedeposits(totalnumberofsamplesis26)第5期吴建忠等:滇东铅锌多金属矿成矿过程探讨样品(个)200400600(Ma)DP矿床铅同位素模式年龄分布直方图(样品总数23个】Fig.5SameasFig.4butfortheD-pdeposits(totalofsamples:23)3.1.3氢,氧同位素区内不矿区氢,氧同位素差别较大,据茂租,金沙厂矿区闪锌矿,萤石共4件样品的流体包裹体氧,氧同位素值(阙梅英等,1993):茂租81)为一47.3%.一54.9%.,6O为一5.43%.一6.73%.;沙厂6D为一62.594.3%o,6O为一6.39%.8.21%.麒麟厂,矿山一矿方解石,重晶石共12件样品的流体包裹体氢,氧付素值(韩润生等,2006):6D为一43.5%.一86%.,6O一2.05%D10.08%o.本次测定金沙厂方解石,萤石共4件样品的流体包裹体氢,氧同位素值:6D为一52.4%o一87.6%0,608.15.93%o;将其投入在6D一8OH,O,详见图6,表1.表1滇东铅锌矿床包裹体中的氢,氧同位素组成Table1CompositionofO&HisotopeofinclusionsfromZnPbdepositsineasternYunnan据此推断主要成矿流体具多源特征,即来自其基底中的变质水,地层rrI的循环水及岩浆水:3.2流体包裹体地球化学茂租,金沙厂矿矿物包裹体特征(阙梅英等,1983):(1)以流体包裹体为主,它们一般呈棱角状,不规则状,极少旱浑同状;气液比一般<5%8%,极个别达10%;不同矿床流体包裹体大小不同,茂租一般为510m,只有极少数<2022Ixm,金75965432地质与勘探图6滇东铅锌矿床矿物包裹体6D一6OHO相关图Fig.66D一6OH2OcorrelationdiagramofmineralinclusionsofZn-PbdepositsineasternYunnan1一闪锌矿;2一方解;3一晕晶石;4-萤彳1一sphalerite;2一calcite;3一barite;4一fluorite;沙厂为<1020txm,<10m者很少.(2)除流体包裹体外,还有部分气体包裹体(包括CO:包裹体),一般为无色,不规则状,浑圆状,气液比>75%,粒度<820m,主要见于萤石及闪锌矿中,重晶石中少见.(3)除流体包裹体和气体包裹体外,尚有部分有机质包裹体,有机质包裹体主要见于闪锌矿中,石英和萤石中少见,其它矿物中未见;一般呈规则状,灰黑色至黑色,粒度一般<1020Ixm,个别<4Ixm.会泽铅锌(银,锗)矿床矿物包裹体特征(韩润生等,2006):方解石中流体包裹体发育,数量多,沿结晶面密集成群展布;均属原生包裹体,但包裹体普遍较小,一般为110Ixm.包裹体类型单一,主要为液相包裹体.金沙厂,茂租矿物流体包裹体均一测温结果(阙梅英等,1983):闪锌矿均一温度90140C,而萤石,重晶石等共牛矿物均一温度稍低,为70120C;金沙厂下部矿的硅化石英及共生矿物门云石均一温度稍高,一般在200C左右.矿物流体包裹体盐度测试结果:萤石(3件样)的总盐度为9.06%12.41%,平均10.84%;闪锌矿(4件)的总盐度为10.24%23.99%,平均18.84%.利用RoeddertBodnar(1980)的纯水,10%,25%NaCl溶液相同获得成矿流体的压力为5001054010Pa.会泽铅锌(银,锗)矿床矿物流体包裹体均一测温结果(韩润生等,2006):方解石(9件样)均一温度164221,总盐度5%10.8%,利用Roedder和Bodner(1980)的纯水,10%,25%NaC1溶液相图,获得成矿流体压力为410x10661X10Pa760综上所述,矿床主要在中温,中盐度条件下形成.4矿床成矿过程本在前人研究的基础上,提出滇东地区铅锌矿的五个成矿阶段.4.1矿床胚胎(矿源层的存在)阶段矿床的形成需聚集大量成矿金属元素,本文认为滇东地矿床的成矿金属元素主要来自矿源层.例建水苏租铅锌矿床矿体仅见于曲靖组三道箐段一,二,三,段的地表,分别编为I,号矿体(图7);围岩主要有两类:白云岩,泥质泥晶灰岩.白云岩类:主要分布在Dq和D白云岩段中.这类岩石一般呈青灰色,灰黑色,灰色,含生物碎屑;随含铅锌量的增加或风化作用,颜色呈灰褐色,主要矿物为白云石,含少量泥质,褐铁矿菱锌矿,异极矿,白铅矿,白云石多呈半自形一自形粒状,粒径一般0.050.25inIll,个别重结晶可达0.65mm;普遍颗粒内含有尘点状泥质物,粒状紧密镶嵌,含少量铁泥物质,致密块构造白云岩的碳,氧同位素结果于表2中,8C一1.39%v1.24%.,807.81%.一3.30;具沉积成岩早期海相碳酸盐同位素的特点表2苏租铅锌矿床碳氧同位素测定结果Table2O&CisotopeanalysisoftheSuzuZnPbdeposit云南省地矿r0中心实验室测试:泥质泥晶灰岩类:主要分布于Dg的泥灰岩段中,这类岩石一般呈灰黑色,由于风化作用或随锌含量的增加,颜色呈灰黄色,黄褐色,紫红色.主要矿物为l方解石55%,次为泥质35%,生物碎屑8%35%,以及水锌矿,菱锌矿,异极矿,极少量褐铁矿,石英粉砂,白云母碎片等.方解石多为<0.005IllIn的泥品,少许重结晶为0.03mm的细粉晶;<0.005mill的炭泥质质点常呈细分散状分布于泥晶方解石粒问;显泥晶结构,微层状构造.生物碎屑有珊瑚,腕足类,竹节石等;局部见有0.1mm+次棱角状或次圆状的内砂屑与碳泥质等构成内砂屑灰岩.从区内I,号铅锌矿带化学基本分析资料第5期吴建忠等:滇东铅锌多金属矿成矿过程探讨来看,大部分白云岩和泥质泥晶灰岩含微量锌(见图7,图8);6件探针样品测试结果(表3)证实白云石和碳泥质含锌.原始沉积地层巾含一定量的成矿元素称矿源层,它足大规模成矿物源基础.表3苏租铅锌矿床电子探针测试结果Table3ElectronprobeanalysisoftheSuzuZnPbdeposit注:云南省地矿局中心实验室测试图7苏租铅锌矿地质简图Fig.7GeologicalmapoftheSuzhuZn-Pbdistrict1一道箐段第四亚段;,_j道箐段第三,J段;3-三道箐段第二亚段;4-三道箐段第一段;5一美党组;6-地层界线;7-断层及编;8一矿体IfourthsubmemberofSandaoqingMember;2一thirdsubmemberofSandaoqingMember:3一secondsubnlemberot,SandaoqingMember:4一firstsubmembeofSandaoqingMember;5-MeidangFm:6一stratigraphicboundary:7一faultsandnumber;8一ore4.2早期成矿阶段早期成矿主要是储矿空间,运矿通道的形成,早期成矿仅限矿质从矿源层小规模迁移,富集,Pb,zn元素氯化物结合物以有机络合形式搬运,显微镜下可见到部分矿石中有许多有机质,并且在流体包裹体中也见到有机质.滇东地区小的细脉状或透镜状(浸染状矿石)矿体只经过早期成矿期,未发育成矿床.761地质与勘探图8苏租铅锌矿48线锌品位等值线图Fig.8Zincgradec0nt0ursofcrosssectionalongline48intheSuzuZnPbdeposit1一地层界线;2一z【llI位>6%;3-Zn品化3%6%;4-品位等俏线1一stratigraphicboundaU;2-gradeofZn>6%;3一gradeof3%6%Zn;4一g1adeCOl1tours4.3矿床发育阶段二叠世滇东地区大规模峨嵋山玄武岩的喷发使铅锌矿床进入发育期,虽然峨Il玄武岩本身不含大量Pb,zn元素;但它带来了巨大的成矿热源和动力源;这使Pb,zn等金属元素大规模迁移成为可能.峨眉山玄武岩喷发使下伏地层水,喷发时岩浆水及变质水循环流动,搬运矿源层或早期成矿阶段形成的矿(化)体中的成矿元素存合适的环境聚集成矿床.金沙厂1053矿体氢,氧同位素值示成矿流体具多元特征.滇东地已发现的大中型铅锌矿床大部分矿体形成于断层破碎带及周边节理和裂隙中;矿体中问为块状,脉状,条带状矿石品位高,两侧为细脉浸染状,浸染状矿石品位低(图8);预示富矿源流体在贯入过程中发生_r物理分异:峨嵋山玄武岩浆喷发对会泽铅锌(银锗)矿床的形成存在重要的双重作用(韩润牛等,2006),既可提供部分成矿物源和成矿流体,同时又提供热动力.在矿化范围很集中的条件下,能形成如此富厚大矿体,除物源不断供给外,必须具备较稳定的物理化学条件,尤其是温度梯度缓慢变化,这样才有足够762的时间发生地球化学反应与矿质的沉淀,堆积,聚集成矿,玄武岩浆喷发过程利于该成矿作用.4.4晚期成矿阶段晚期成矿阶段是矿术总体形成的后期改造成矿作用,其前提是区域总体仍处于封闭,沉降期.区域性地壳的伸展作用,产生地壳层的广泛张性断裂,使地壳乃至整个岩石圈范围内物质进行了调整和分配(阙梅英等,1993).也就是当热卤水流体沿深大断裂从深部上升进入灯影组次级构造(层间活动带或顺层断层)渗滤时,沿途通过卤水的淋滤作用,从基底中获取部分金属,使其中的Pb,zn物质活化转移.与此同时,表层受大气降水的作用,被溶的上覆岩层(或矿层)中的矿质(包括有机质和膏盐)下渗至深部时与深处上升的热卤水流体一起进入储矿构造空间便会发生硫化物的沉淀;导致已形成的矿体改造,局部形成叠加改造性矿体;金沙厂上部矿较明显叠加改造矿体,402矿体氢,氧同位素值显示成矿流体主要是地层中的循环水.铅同位素年龄统计(部分较容矿围岩年龄偏轻)也证实了这一点.第5期吴建忠等:滇东铅锌多金属矿成矿过程探讨图9金沙厂铅锌矿PD2060坑揭露的II号铅锌矿体(坑道顶面)Fig.9No.IIorebodiesrevealedbypitPD2060intheJinshachangleadzincdeposit4.5矿床死亡阶段随着区内整体地层上升(处于开放阶段),矿床在物理和化作用下被破坏(剥蚀,淋滤等);预示整个成矿作用结束;大量矿白被搬运,大量成矿元素被迁移进入下一轮成矿.这个阶段淋积,残积,坡积,冲积型铅锌矿进入发育期.5结论滇东铅锌矿研究成果较多,但结论仅限于成矿过程某个阶段.本文认为成矿过程类似于生物牛命周期,分四个阶段:矿床胚胎阶段,早期成矿阶段,矿床发育阶段,晚期成矿阶段,矿床夕匕亡阶段.但老的生命结束,预示新的生命开始;老矿床死亡后大量成矿元素通过新一轮的迁移富集,预示新的矿床开始孕育,这就是大自然生命法则.RetreneesChenQiliang.2002Metallngenetiegeologicalfeaturesandoreguidesothighgradepbzndepositsinyuhucunformation.northeastyunnan:J.GeologyandExploration,(1):2226(inChinesewithEnglishabstrae1)HanRunsheng,ChenJin,HuangZhilong,MaDeyun,XueChuan-dong.IiYuan.2006.asexemplifiedh,theHuizesuperlargeZnPb-(AgGe)district,YunnanM.Beijing:SciencePrcss:1125(inChinese)JiKejian.LuiFengxiang.2007Accountofhydrothermalmineralizationtheoryea,idenceofhydrothermaloregcnesis:M.Beijing:GeologicalPublishingHouse:158170(inChinese)JinZhongguo,ZhangLunwei,Yeling.2007.OreFormingMaterialsSourceOfla-adZincDepositsInTheNorthwestGuizhou:J.GeologyandExploration,(6):3235(inChinesewithEnglishabstract)LiBo,HanRunsheng,ZouHaijun,WuPeng,WangEei,DiaoI,ipin.2006.YunnanpinebeamsQiaojiafactorsandleadzincoreprospeetingJj.YunnauGeolog,04:3056(i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