云南兰坪金顶铅锌矿床矿体地质特征及找矿标志

2021-09-16李成厚刘孜杨献珍胡加昆龙圣赵亮李相材祝新友吕晓强

矿产勘查 2021年4期

李成厚，刘孜，杨献珍，胡加昆，龙圣，赵亮，李相材，祝新友，吕晓强

（1.云南金鼎锌业有限公司，云南兰坪 671400；2.北京矿产地质研究院有限责任公司，北京 100012；3.云南冶金资源股份有限公司，昆明 655011）

0 前言

金顶矿床位于云南省兰坪县，是中国第二大的铅锌矿床，从普查到勘探前后历经30余年，累计探明Pb+Zn 资源量（333 以上）1633 万t（Pb 260 万t，平均品位1.09%；Zn 1373万t，平均品位5.72%），同时Tl、Cd、Ag、S、Sr也分别达到大型矿床规模。

自上世纪80年代以来，金顶铅锌矿的成因认识经历了正常沉积、沉积改造、喷流沉积、后生热液等观点（施加辛等,1983;白嘉芬等,1985;高广立,1989;吴淦国和吴习东,1989;赵兴元,1989;覃功炯和朱上庆,1991;王京彬等,1991;罗君烈和杨荆舟,1994;王江海和颜文,1998;薛春纪等,2002;付修根等,2006;Leach et al.,2017）。虽然目前没有获得过确切的放射性同位素成矿测年结果，但根据矿田构造和矿床地质研究推测金顶铅锌矿床形成于始新世—渐新世或更新世（吴淦国和吴习东,1989;Xue et al.,2006,2007;He et al.,2009;王安建等,2009;唐永永等,2013;高炳宇等,2012;Yalikun et al.,2018;Song et al.,2020）。金顶大规模铅锌成矿过程经历了角砾岩侵位-流砂底辟-流体排泄-金属沉积过程（王安建等,2009），超量铅锌硫化物快速集中沉淀所需的H2S多被认为属于地层汇总硫酸盐通过多种方式还原提供（Xue et al.,2003,2006,2007;赵兴元,1989;胡古月等,2013;Tang et al.,2014）。

金顶矿床主要赋存于砂岩及角砾岩和含灰岩角砾砂岩之中，后两者中的矿石提供铅锌储量近30%。云南地质三队（1984）①将这套含矿砂岩归属于下白垩统景星组，并划分为砂岩型矿体，而将含矿角砾岩和含矿含灰岩角砾砂岩归属于古新统云龙组，划分为角砾岩型矿体。随着矿区角砾岩/砾岩研究的深入，越来越多学者注意到角砾岩与含灰岩角砾砂岩的差异性（Chi et al.,2006,2007;王安建等,2007;张峰等,2010;池国祥等,2011;Song et al.,2020），而不同类型的矿体在找矿方向上存在差异，亟需建立对应的找矿标志，予以实现找矿突破。

因此，本文基于前人研究成果，通过系统的大比例尺地质填图、钻孔及坑道编录等工作，查明金顶铅锌矿床各类型矿化特征，进一步划分矿体类型，建立区域找矿预测标志，以期支撑矿区地质勘查工作。

1 区域地质背景

金顶铅锌矿位于西南三江造山带中段兰坪-思茅坳陷北部、中生代内陆断陷盆地边缘，处在哀牢山-红河断裂带与澜沧江断裂带所夹持的南北向断裂带之间（图1）。澜沧江断裂以西为印度板块，哀牢山-红河断裂以东为扬子板块。兰坪-思茅盆地演化受控于盆地所处的构造背景，经历了不同性质的盆地演化，对盆地内矿床的形成起着不同的控制作用。中晚三叠世，受澜沧江洋盆向东俯冲挤压，兰坪-思茅盆地经历洋盆闭合造山逐渐转化为（弧后）前陆盆地（牟传龙等,1999;谭富文和许效松,2001;潘桂棠等,2001），侏罗—白垩纪时期处于陆内造山带环境接受陆相碎屑沉积。至白垩纪晚期，兰坪地块普遍经受了印度次大陆的消减俯冲挤压。至新生代古近纪时期，印度次大陆与亚洲大陆碰撞使青藏高原东端遭受挤压、逃逸、走滑，局部形成拉分盆地，但总体遭受挤压，使兰坪盆地受到金沙江造山带与澜沧江造山带的双向挤压，从而形成对冲推覆构造。在德钦燕门至白济汛一带，对冲推覆构造甚至将盆地完全覆盖，同时将昌都盆地与兰坪盆地分隔开来，东部的中生代地层大规模向西逆冲推覆，形成众多的倒转地层或飞来峰（覃功炯和朱上庆,1991;覃功炯和彭斯震,1994）。

图1 兰坪-思茅微扳块及兰坪盆地区域地质简图（据Xue et al.,2007修改）

兰坪-思茅盆地中北部由侏罗系、白垩系及第三系红层沉积构成，东、西两侧矿床分带存在差异。澜沧江断裂以西，沿碧罗雪山岩浆弧发育中三叠世玄武岩（细碧岩）和流纹岩组合，产有民乐（朱维光等,2011）、文玉（宋俊龙等,2018）等铜矿床，具有铜-铁矿床的找矿前景，与东川-大红山一带的东川群火山岩类似；东侧随着中生代金沙江洋盆向西俯冲，形成黑矿型铅锌多金属矿床，另有研究认为这些矿床均与盆地卤水作用有关，矿体受硅钙面、断裂的控制，直接产于三合洞组（T3s）碳酸盐岩中，属于密西西比河谷型（MVT）铅锌矿（杨东华等,2016）。兰坪-思茅盆地中的矿化和矿床以铅锌矿、铜矿为主，见少量天青石矿、石膏矿等，除沉积的石膏外，主要与区域盆地卤水活动有关（Wang et al.,2014;Leach et al.,2017），含矿地层较多，包括三叠系、侏罗系和第三系。

2 矿床地质概况

矿区处于沘江大断裂西侧，整体由逆冲推覆构造和穹窿构造构成（图2）。穹窿上部及翼部为倒转的“外来系统”中生代地层，由老至新依次为上三叠统三合洞组（T3s）灰岩夹白云岩和麦初箐组（T3m）粉砂-细砂岩，中侏罗统花开左组（J2h）粉砂-泥岩和上侏罗统坝注路组（J3b）粉砂-泥岩（图2）。穹窿下部及核部为正常层序的“原地系统”中-新生代地层，由下而上依次为上白垩统南新组（K2n）（具沉积韵律）砂砾岩、虎头寺组（K2h）含长石石英砂岩、古新统勐野井组（E1m）（基于野外地质调查，并参照最新区域地层划分方案，将原划景星组石英砂岩、云龙组含膏盐含角砾砂岩、果郎组泥质粉砂岩夹细砂岩归并入勐野井组，相关研究认识已另形成文章重点论述），以及上新统三营组（N2s）中细粒砂岩夹砾岩、泥岩及褐煤。外来系统累计最大厚度大于900 m，但由于其内部发育的次级水平推覆断层组常使地层呈楔状尖灭，故一般厚300～500 m。

金顶逆冲推覆构造是兰坪盆地古新世云龙期以后区域大型推覆构造的组成部分，在矿区表现为以F2或F8逆冲推覆构造为主及与之相平行的其他逆冲推覆断层。其中外来系统与原地系统地层产状大致吻合，交角较小，之间为水平推覆构造主断层（F8）所分隔。矿区内近南北向、北东向断裂构造发育，纵横交错呈棋盘格子状特征，具有多期多阶段活动特征，控制着地层、矿体的形成与保存。金顶穹隆构造整体呈北北东向延伸，长约4 km，宽约2.5 km，穹隆形态复杂，顶部地层总体较平缓，西翼、北翼向深部延伸具有变陡的趋势，东翼北东段向深部延伸，南东段由于次级向斜的存在发生扬起的变化。

矿区内的围岩蚀变，常见有重结晶作用、黄（白）铁矿化、重晶石-天青石化、白云石化、方解石化、赤铁矿化、石膏化以及褪色作用等。围岩蚀变作用主要见于上含矿带勐野井组中段石英砂岩建造（E1m2）以及下含矿带勐野井组下段灰质角砾岩建造（E1m1）中。

3 矿体类型及特征

3.1 主要矿段矿体特征

矿区主要工业矿体均发育在古新统勐野井组（E1m）中，分布范围不到10 km2，铅、锌、锶、铊、铁、银矿化度极高。已圈定和探明的铅锌矿体为数众多，环绕整个金顶构造穹隆分布（图2）。矿体在金顶穹窿构造的北翼、西翼保存较为完整，在穹窿的东翼、南翼极为零散。其中主要矿体30条，特大和大型矿体5条，分别是北厂I1、II2、VII1矿体，架崖山X1、XI1矿体，其所占有储量与经济价值极高；其它矿体规模相对较小或偏小，特征大致相同。主要矿体多呈层状、似层状产出。矿石中金属矿物主要有闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、白铁矿，非金属矿物为天青石、重晶石，脉石矿物有方解石、石英等。

图2 兰坪金项铅锌矿区地质图

北厂-架崖山矿段以断裂F27为界，北厂矿段矿体呈北西-南东走向分布，总体倾向北东，起于F27向西止于F4，长约1255 m。架崖山矿段的矿体呈北北东或近南北走向展布，总体倾向东，起于南端F20向北止于F27，长约510 m。位于穹窿的西翼及北翼，集中分布在F4断裂与F17断裂之间，铅锌矿体主要赋存在含角砾细砂岩中，表现出连续、稳定、延深大等特点，多呈层状、似层状、透镜状产出，产状东缓西陡，最大延深可推至1850 m标高线以下，出露的最大宽度可至百余米。在穹窿的北东翼及东翼，以F17断裂以东—架崖山矿段为主，铅锌矿体主要赋存在灰质角砾岩中，表现出变化大、不连续、不稳定等特点，整体沿角砾岩带呈北东向展布，倾角较陡，地表至深部的地质特征相似。在穹隆的东翼，位于架崖山矿段出现石膏矿体的地段，铅锌矿化显示出变弱的迹象。另外，I1号矿体依据容矿石英砂岩成因的不同解体为西段Ia与东段Ib矿体（图3）。

图3 北厂-跑马坪纵剖面图

跑马坪矿段铅锌矿分布标高为2030～2450 m，主要集中在2100～2300 m之间。主要赋矿围岩为角砾岩，以勐野井组中段（E1m2c）层位发育最好，岩性以灰岩角砾岩为主，局部夹少量灰岩岩块及厚薄不一的细砂岩。铅锌矿体沿层分布，并有一定的分层性，表现为在矿化富厚中心，矿化连续，上下矿体叠置等特征，最厚达123.1 m；以及自富厚中心向外，特别是沿着走向方向，矿化减弱明显，矿体变薄分叉、尖灭迅速。另外，铅锌矿体共生硫铁矿体、锶矿体、石膏矿体，均埋深在地表以下100～500 m，以及分布在勐野井组中段（E1m2c）层位，其中硫铁矿体产出于铅锌矿体附近。

峰子山矿段矿体位于F4断裂以西，总体向西倾斜，表现出上部平缓、下部陡倾的特征，平均倾角约50°。铅锌矿体赋存于勐野井组（原划景星组）砂岩中，大体上受层位控制，可能为北厂西侧矿体向西的延伸部分。矿体总体稳定，南部较北部稳定，并往深部稳定延伸，控制深度一般<400 m。铅锌品位较低，一般为2%～4%；北部矿体较南部矿体富，以铅矿为主，且Zn/Pb比值同样呈现北部高、南部低的特征。

3.2 矿体类型及特征

依据赋矿围岩岩性及成因差异，将矿体划分成两类，即砂岩型矿体和角砾岩型矿体（表1）。其中砂岩型矿体占铅锌总量的63.2%，角砾岩型矿体占36.8%，前者相对富铅贫锌，后者相对富锌贫铅。

表1 金顶铅锌矿床矿体类型特征

3.2.1 赋矿围岩特征

砂岩型矿体以北厂Ia、II、III、IV（图4a），蜂子山XIV号矿组为代表。容矿岩石以石英砂岩、层状（砂基）角砾岩为主（图5a,b,d,e），岩石碎屑成分主要为石英，少量长石，属沉积作用的产物。层状角砾岩中含大量沥青灰岩角砾为特征，角砾大多定向排列，可拼贴，属沉积成岩期后蒸发岩溶解、灰岩坍塌的结果。胶结物主要为碳酸盐岩（钙质、方解石），少量粘土质。孔隙发育，渗透率高。矿石结构以胶结、细粒它形结构为主，并发育浸染状、斑点状构造，以及少量层纹条带状构造、脉状构造。褪色蚀变在砂岩型矿体内普遍存在，即赋（含）矿地层的原岩绝大部分呈紫红色，受流体交代褪色蚀变作用后呈浅色（灰色、灰绿色）。

角砾岩型矿体以北厂Ib、VI、VII、架崖山X、XI（图4b）号矿组为代表。容矿岩石以灰质角砾岩（图5c,f～l）、液化砂岩为主。灰质角砾岩中角砾成份主要为含沥青灰岩，少量泥岩、粉砂岩，分选性、磨圆度均较差，大小不一，相差悬殊，角砾中通常没有矿化。胶结物主要为砂基和矿基，矿化普遍；晶粒结构、胶状同心环结构、交代结构为主，少量鲕粒、球粒、草莓结构，脉状、角砾状、块状构造为主，少量结核状、条带状、浸染状和放射状等构造。液化砂岩为Ib矿体的主要容矿岩石，岩石中不见沉积层理，基本全岩矿化。岩石中几乎不含灰岩角砾，碎屑颗粒（以硅质碎屑为主）悬浮在方解石胶结物中（Leach et al.,2017），为非正常沉积成因（王安建等,2009;高兰等,2008）。

图4 北厂砂岩型矿体（P12勘探线）（a）；架崖山角砾岩型矿体（P29勘探线）（b）

图5 金顶铅锌矿床典型矿石类型特征

3.2.2 横向断裂控矿特征

赋矿围岩中发育大量横向断裂，即一系列与岩层走向近直交的陡立断裂，表现为与古新统勐野井组（E1m）大角度相交，集中分布在P7～P17线之间，构成一组密集相间平行排列的断裂带。位于II号矿体附近（图6a,b），横向断裂走向均在340°左右，产状较陡，倾角70°～80°；断裂带宽0.5～5 m，带内方铅矿、闪锌矿、黄铁矿化明显；断裂带通过处，岩石褪色明显，形成浅色层，具有愈靠近断裂带矿化程度愈强的趋势。VII号矿体为角砾岩型矿体的代表，以P22线为中心，集中分布在P20～P24线之间（图6a），其长轴呈北东向展布，整体呈“非”字型产出，明显受到北西向横向断裂的控制作用。据此，横向断裂为矿区内重要的导矿断裂，为含矿热液的运移通道，控制了矿体的产出。

图6 北厂I、II、VII号矿体及横向断裂2600 m标高平面分布图（a）；II号矿体内产出的横向断裂（b）

3.2.3 矿化阶段划分

依据矿石矿物的组构特征将金顶矿床方铅矿、闪锌矿的成矿过程划分为早、晚两个阶段：（1）早矿化阶段主要包括产在砂岩型矿石中的微细粒浸染状矿化和产在角砾岩型矿石中的块状矿化，典型矿物组合为闪锌矿+方铅矿+黄铁矿。（2）晚矿化阶段主要包括产在角砾岩型矿石中的粗结晶的大脉状或团块状方铅矿和胶状闪锌矿、黄铁矿等，典型矿物组合为方铅矿+闪锌矿+黄铁矿（少）+方解石+重晶石，其中胶状黄铁矿微量元素最大的特点是富集Zn、Pb、Mn等元素（黄世强,2019）。常见晚阶段方铅矿-方解石脉穿切早阶段块状或浸染状Zn矿石（毕献武等,2019），胶状闪锌矿、黄铁矿内部包含微细粒黄铁矿、闪锌矿，黄铁矿颗粒内部存在大量显微裂隙，且常充填大量方铅矿和闪锌矿等硫化物（刘俊来等,2009）。

4 找矿标志

根据灰质角砾岩、液化砂岩岩石学特征，结合其在矿区内呈不规则、透镜状角砾岩带空间分布的特点，以及角砾岩带内大角砾的差异性、特殊性分布规律，初步判断其应属厚层蒸发岩溶解导致上部层位坍塌的结果。根据层状角砾岩产于砂岩层间、成分近砂源及层状构造等特征，初步认为其应属薄层蒸发岩溶解坍塌的结果（基于野外地质调查认识，已另形成文章重点论述）。另外，砂岩型与角砾岩型矿石组构特征在早矿化阶段具有一致性，指示二者属同一时期、同一盆地卤水在不同建造单元中聚集、沉淀成矿的结果。

依据矿体产出空间位置判断，砂岩型矿体矿化程度与褪色蚀变强度正相关，角砾岩型矿体与坍塌角砾岩带关系密切，而且耦合横向断裂区间为形成厚大矿体的有利地段。综上所述，可以将坍塌角砾岩、褪色蚀变、横向断裂作为区域找矿预测标志。

（1）坍塌角砾岩：金顶角砾岩为蒸发岩溶解形成的坍塌角砾岩，角砾岩带控制着角砾岩型铅锌矿体的形成与产出，可以作为寻找角砾型矿体的重要标志。规模大的角砾岩块在铅锌成矿过程中除了为铅锌成矿流体的沉淀提供隔挡层和还原剂的作用，如北厂VII号矿体大多分布于角砾岩块下部，更多的是使矿体出现孤立存在的无矿天窗或夹石，使矿体结构显得复杂。另外，裂隙发育程度、灰岩岩块的大小和多少，还会影响矿石的品位。在金顶矿区，角砾岩型矿体属于坍塌角砾岩带的一部分。

（2）褪色蚀变：褪色蚀变制约砂岩型矿体的规模与成矿潜力，是砂岩型矿体的重要找矿标志。褪色蚀变在透水性高的紫红色碎屑岩中表现明显，褪色岩石呈现灰白色，且岩石渗透性越好，褪色蚀变越强，相应的矿化越好。而在卤水交代的边缘地带，则形成浅紫交互带，铅锌矿化相对较弱。泥质岩石由于低渗透率，未发生大规模显著褪色蚀变，仅在接触带附近形成几十厘米宽的绿灰色褪色带，接触面呈弯曲不平的绿紫交互带。因此，褪色蚀变带即为广义上的矿化带，砂岩型矿体即为褪色带的一部分。

（3）横向断裂：横向断裂带控制着铅锌矿体的产出，以分布于北厂矿段的II、III、VII号铅锌矿体为代表，是寻找砂岩型与角砾型矿体的重要标志。横向断裂带内细脉状闪锌矿、方铅矿、黄铁矿发育，褐铁矿化发育，两侧岩石主要为中厚层状砂基灰质角砾岩、含角砾石英砂岩、细砂岩与灰质角砾岩，岩石内矿化样式差异性显著。砂基灰质角砾岩中金属矿化闪锌矿、方铅矿、黄铁矿等均赋存于砂基、胶结物内，大多与方解石共生，灰质角砾中难以见到金属硫化物。含矿细砂岩中Pb、Zn矿化体现出重结晶、液化作用控矿特点，可见纹层状硫化物（黄铁矿、方铅矿、闪锌矿），矿化相对较强，纹层中石英颗粒增大且矿化强烈。