蘭坪縣金頂鉛鋅礦床地質特征及成因分析

寧選鳳，蘇昌學

(1.云南弘迪礦產資源有限公司，云南 昆明 650011；2.云南有色地質局勘測設計院，云南 昆明 650051)

蘭坪金頂鉛鋅礦是我國目前最大的鉛鋅礦床，也是目前世界上17個超大型鉛鋅礦床之一。自20世紀60年代被發(fā)現(xiàn)以來，受到國內外學者的廣泛關注，80年代以來對礦床成因研究特別重視。礦區(qū)分北廠、架崖山、蜂子山、跑馬坪、西坡、南廠及白草坪等7個礦段。全區(qū)已探獲鉛+鋅總儲量1533萬噸。共生鍶礦及伴生鉈礦、鎘礦均為超大型規(guī)模。

1 區(qū)域成礦背景

金頂鉛鋅礦區(qū)為一北北東向延伸的彎窿形構造，彎窿長約4km，寬約2km，并伴有不同方向的斷裂構造，主要以南北向、北北西向和北北東向的區(qū)域斷裂構造為主。這些斷裂包括盆地邊緣的金沙江—哀牢山斷裂、瀾滄江斷裂以及盆地中央的蘭坪—思茅斷裂。

金沙江—哀牢山、瀾滄江以及盆地中央的蘭坪—思茅三條主要的斷裂構成了蘭坪—思茅盆地的基本斷裂構造系統(tǒng)，其中金沙江—哀牢山斷裂帶位于盆地東側的邊界，其對古生代、三疊紀沉積有明顯地控制作用；瀾滄江斷裂作為一條控盆斷裂，位于盆地西側的邊緣地帶，其中斷裂東側的中、晚三疊統(tǒng)堆積了厚約5 000m的火山巖，研究表明該斷裂對印支期火山活動具有控制作用；蘭坪—思茅斷裂屬于巖石圈斷裂，位于盆地中央，具有殼幔穿透性質，并形成了一條變質帶，該變質帶的變質年齡是24～3lMa，其與該礦區(qū)喜馬拉雅期幔源堿性巖漿侵入和噴出的時間相接近。蘭坪—思茅斷裂還控制著三疊紀和侏羅紀的沉積作用。

2 礦床地質特征

2.1 礦體的分帶特征

區(qū)內鉛鋅礦體均賦存在F2斷層破碎帶中，近礦圍巖分別為白堊系景星組(K1j)與古新統(tǒng)勐野井組(E1m)，按礦體上下疊復關系及圍巖的不同，分為上含礦帶(SKD)和下含礦帶(XKD)。由于巖性及礦化特征的差異，斷層上盤地層(K1j)屬“外來系統(tǒng)”，各地保存不一，其中穹隆北翼及西翼保存較為完整；斷層下盤地層(E1m)為本地系統(tǒng)，巖性變化較大，礦體有灰?guī)r型與沙巖型兩類，主要分數(shù)分布在穹隆的東翼及北翼，穹隆西翼及南翼礦化較弱，礦體較小。

2.1.1 上含礦帶(SKD)

近礦圍巖為白堊系景星組的一部分，礦化較強，有用組分分布也較均勻，構成厚大的砂巖型層狀鉛鋅礦體，該含礦帶主要有三個礦體，即北廠礦段的I1號礦體，蜂子山礦段的XIV1號礦體和架崖山礦段的ⅩⅢ1號礦體，前兩個規(guī)模特大，后一個礦體因分布位置較高，大部已被剝蝕，殘存面積較小。

2.1.2 下含礦帶(XKD)

近礦圍巖為古新統(tǒng)勐野井組(E1m)含膏鹽的陸屑沉積，巖相變化很大。在北廠礦段P17線以東至架崖山及南廠礦段，以富含碳酸鹽的粗碎屑沉積為主，賦存“灰?guī)r型”礦體。由于灰質及瀝青質含量高，空隙發(fā)育，大部分含礦較富，含有黃鐵礦、白鐵礦、天青石，深部夾有石膏巖、硫鐵礦凸鏡體。北廠礦段P17線以西，隨屑粒度自東向西逐漸變細，以灰色含灰?guī)r細角礫巖為主，賦存“砂巖型”似層狀鉛鋅礦體。繼續(xù)向西及南延，紅色夾層增多，并出現(xiàn)石膏巖，鉛鋅礦化較弱[2]。

2.2 礦體產出特征

2.2.1 頂板圍巖特征

金頂鉛鋅礦床礦體頂板圍巖主要為中侏羅統(tǒng)花開左組(J2h)泥巖和細砂巖，個別地方為三疊系三合洞組(T3s)灰?guī)r。其巖性特征如下：

花開左組泥巖呈紫紅色，見水平層理，含粉砂—細砂屑，并含有少量的細角礫。泥巖與礦體接觸部位有微弱的蝕變褪色現(xiàn)象，部分紫紅色泥巖已變?yōu)榛揖G色，在礦化強烈的地方見有黃鐵礦化和鉛鋅礦化，有的地方的黃鐵礦化和鉛鋅礦化甚至可以達到工業(yè)品位。

花開左組細砂巖多為紫紅色或淺灰色，呈層紋狀，砂屑粒徑為0.1mm～0.55mm，分選差，膠結物以鐵泥質為主，灰色細砂巖則以灰質膠結為主。部分地方細砂巖中見有弱的黃鐵礦化和鉛鋅礦化。

三合洞組灰?guī)r多為淺灰一灰黑色，主要有石灰?guī)r、含燧石結核灰?guī)r、含瀝青灰?guī)r以及含白云質灰?guī)r等。在架崖山礦段和北廠礦段深部可以見到礦體產于灰?guī)r之下。

由花開左組泥巖、細砂巖組成的頂板圍巖，其具有孔隙度小、滲透率低，固結早的特點(成礦之前早以固結成巖)。在金頂?shù)貐^(qū)，花開左組巖厚度為300m～600m，在區(qū)域上花開左組巖層出露厚度為283m～5960m，為較好的覆蓋層。而覆蓋于花開左組上的三疊系又增加了花開左組巖層的封閉能力。

2.2.2 底板圍巖特征

金頂鉛鋅礦床的底板圍巖主要為古新統(tǒng)勐野井組第一段(E1ma)的淺灰色、棕紅色的細砂巖、粉砂巖及泥質粉砂巖。在不同的礦段具有不同的巖性組合特征。

紫紅色夾淺灰色泥質粉砂巖和粉砂巖的組合主要分布在北廠礦段的西部。該類型巖石組合以粘土類礦物為主，局部含少量角礫巖。

淺灰色、灰綠色泥質粉砂巖和灰色細砂巖的組合主要分布在北廠礦段的東部、架崖山和蜂子山礦段。該類型巖石組合也是以粘土類礦物為主，在細砂巖中含有少量的細角礫。

棕紅色粉砂巖、層紋狀粉—細砂巖夾棕紅色泥巖的組合主要分布在北廠礦段的21號勘探線以東的深部及架崖山礦段的北部。與礦體之間為斷層接觸關系。

從巖相上看，金頂鉛鋅礦底板圍巖屬于構造活動型沖積扇中的扇緣過渡相，該相巖層具有碎屑物分選性好，粒度細的特點。而這些由粉砂巖及泥質粉砂巖組成的底板圍巖的孔隙度和滲透率均較小，能夠有效地阻止成礦流體的下滲，同時使大氣降水、孔隙水聚集在儲集層中。

2.2.3 含礦巖層特征

金頂?shù)V區(qū)含礦巖層按空間位置可分為上含礦層和下含礦層。

上含礦層容礦主巖為白堊系的景星組下段(K1j1)之淺灰色一灰色石英砂巖，偶夾有粉砂巖，上部含灰?guī)r角礫。上下巖層礦化強烈，為主要的含礦巖層。石英砂巖中陸源碎屑成分以石英為主，其次為硅質巖屑和長石，膠結物多為鈣質膠結，此外還見有方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦等金屬硫化物聚集成斑點，構成基底式或孔隙式膠結。

下含礦層容礦主巖為古新統(tǒng)勐野井組第二段(E1mb)角礫巖和礫質砂巖，巖相變化大。西部為灰色、棕紅色含礫砂巖及砂巖，厚度為110m左右，為金頂?shù)V區(qū)重要的砂巖型礦化層位。東部為灰黑色含瀝青礫屑砂巖，地層厚度劇增至320m，為角礫巖型礦體的賦存部位。礫巖及礫質砂巖中角礫一般為深灰色，大者達數(shù)十米，小至0.1cm，分選極差，多呈角礫狀至半角礫狀，系未經搬運或短距離搬運而成。

從巖相上看，金頂鉛鋅礦床含礦巖系屬于滑塌角礫巖相和構造活動型沖積扇相?；堑[巖相主要分布于紕江斷裂以西，包括跑馬坪、北廠東部、架崖山以及部分西坡礦段。該巖相主要由巨大的巖塊和角礫巖組成，夾有泥石流、沖積粗碎屑巖。角礫成分主要是灰?guī)r和膏巖，角礫大小不一，無分選性，呈雜亂堆積，不顯層理。構造活動型沖積扇相主要發(fā)育在同生斷裂的邊部，滑塌角礫巖之上或交互產出，由扇頂相和扇中相組成。扇頂相粒度較粗，由大的礫石及巖塊為支撐，孔隙間被泥砂質充填，伴有泥石流與滑塌角礫巖。角礫以灰?guī)r為主，分選性差至中等，一般不顯層理，該巖相巖石的孔隙度大，但連通性差，為含水層也是含礦層；扇中相粒度變細，以砂巖為主，夾有灰?guī)r角礫，礫石直徑變?yōu)楦?，仍以灰?guī)r礫石為主，該相巖石的孔隙度比扇頂相差，但連通性較好，為含水層和含礦層。

由石英砂巖和角礫巖組成的含礦巖層具有孔隙度、滲透率均較高的特點，砂巖孔隙度為6%～36%，角礫巖中孔隙度和滲透率更高。在實際成礦過程中，由于該巖層未完全固結，使得孔隙度和滲透率明顯大于現(xiàn)在所測定的結果，這一特征對于金屬礦床中成礦流體的貯集是十分重要的。另外，同沉積斷裂的活動使鄰近于斷層的角礫巖和砂巖發(fā)生破裂形成裂縫，增強了巖石的滲透性，而后期斷裂的多期活動使得該區(qū)容礦巖層多為疏松狀。

綜合分析含礦巖層特征可以發(fā)現(xiàn)，雖然金頂?shù)貐^(qū)儲層厚度不大(<500m)，但無論是儲集層類型、沉積相特征還是有效孔隙度特征均顯示該層為有利的含礦層位。

2.2.4 控礦、容礦構造特征

圖1 蘭坪金頂?shù)V區(qū)地質圖(據(jù)云南地質礦產局第三地質隊修改，1989年)

中始新世早期末，印支地塊北部受到來自東西向的共同擠壓；中始新世時期，該區(qū)在繼續(xù)受東西向擠壓的同時，印支地塊向南東向擠出，以下地殼物質向南東流展為主。東西向和南北向背斜疊加形成穹窿構造，金頂穹窿就形成于這一過程中。同時，在穹窿形成過程中又產生了一系列的層間滑動構造，特別在穹窿的頂部產生的層間虛脫剝離構造部位，為成礦提供了良好的容礦空間。因此，在穹窿的頂部，礦化特別富集，礦體也比較厚大；而往翼部延伸部位礦化明顯減弱。金頂鉛鋅礦床明顯受控于穹窿構造，整體上表現(xiàn)為斷續(xù)的環(huán)形(圖1)。隨穹窿構造褶皺成穹形的F2斷層為容礦構造，礦體沿F2斷層上下巖層分布。該斷層形成于紕江斷裂之后，礦區(qū)其它各組斷裂之前。礦區(qū)內斷層寬10cm至1.3m不等，斷層中見有眼球狀含鉛鋅的糜棱巖，厚度達3m，閃鋅礦、白鐵礦及方鉛礦等金屬硫化物呈條帶狀或不均勻浸染狀分布于碎粒間，見有碳瀝青繞眼球體分布。

2.3 礦體形態(tài)特征

金頂鉛鋅礦床礦體產于古新統(tǒng)勐野井組(E1m)砂巖和角礫巖中，礦體呈穩(wěn)定的層狀或似層狀產出，與圍巖呈整合接觸，并有多層礦化(圖2)。角礫巖型礦石主要分布于架崖山和北廠東部，并被硫化物網脈體所交切。砂巖型礦石則分布于角礫巖型礦石的外側，少量分布于其頂部。以F2斷層為界，大體可以把金頂鉛鋅礦床分為上含礦帶和下含礦帶。上含礦帶中的礦石分布在剖面的最上部，以中侏羅統(tǒng)花開左組紅層為其頂板，底板多以F2斷層為界，界線比較清楚。下含礦帶礦體的類型、形態(tài)比較多樣，但在分布上有一定規(guī)律，不同類型的礦體都各自分布在一定的巖相帶中。砂巖型礦體分布在穹窿的北翼及一定的巖相帶中。砂巖型礦體分布在穹窿的北翼及西翼的含角礫細砂巖帶中，該穹窿核部出露古新統(tǒng)勐野井組(E1m)，翼部為侏羅系和三疊系；而灰?guī)r型礦體則分布在北東翼及東翼的角礫巖塊中。

圖2 金頂鉛鋅礦北廠礦段P12勘探線剖面圖

2.4 礦石的礦物組合和結構構造特征

2.4.1 礦石的礦物組合特征

礦石的礦物成分簡單，以閃鋅礦、方鉛礦、黃(白)鐵礦為主，在共生的鍶、石膏礦體中則以石膏或天青石為主，脈石礦物主要有石英、方解石、石膏、天青石以及其它的碎屑礦物，有時有重晶石出現(xiàn)。表生礦物種類很多，常見的有菱鋅礦、水鋅礦、白鉛礦和異極礦等。

2.4.2 礦石組構特征

砂巖型礦石以膠結結構為主，次有溶蝕結構，他形晶粒結構、次生增長結構等。角礫巖型礦石的組構較為復雜，除常見的晶粒結構、膠狀同心環(huán)狀結構、交代溶蝕結構、似斑狀結構、角礫狀構造、環(huán)帶狀構造、晶洞狀構造以外，還見有鮞狀結構、葡萄狀結構，草莓狀構造和氣孔一晶洞構造等。

2.5 圍巖蝕變

金頂?shù)V床的圍巖蝕變主要是方解石化，發(fā)育在北廠—架崖山一帶的礦體下部，尤以角礫狀礦石下部最發(fā)育，至西坡—峰子山一帶基本消失，總體呈似筒狀。蝕變帶為淺灰色，系原巖中紅色鐵泥質膠結物被亮晶方解石交代所致，并以發(fā)育氣孔—晶洞構造為特征，有時見有方解石微脈。這種蝕變與典型后生蝕變有所不同，交代作用主要出現(xiàn)在膠結物中，可能是一種發(fā)生在原巖尚未完全固結成巖時的準同生蝕變。蝕變過程中帶出Fe、Mg、Na、K，帶入Mn、Ca、CO、和Cu、Pb、Zn，表明蝕變與成礦關系密切。

在北廠—架崖山一帶的礦體上盤，即推覆巖系底部近礦的紫紅色泥質粉砂巖中見有厚0.2m±的退色暈，稍遠則變?yōu)榛揖G色粘土質斑點或網脈，粘土成分為斜綠泥石和水云母，網脈中含Pb：193×10-6，Zn：3 705×10-6。

總之，金頂?shù)V床的圍巖蝕變是一套中低溫組合，但蝕變是不對稱的：礦體下伏圍巖蝕變強烈而廣泛，蝕變溫度相對較高；上覆圍巖蝕變則微弱而局限，為低溫蝕變，反映了二者所記錄的成礦歷史不同。換言之，下伏強烈的方解石化帶是一種與礦液補給過程有關的盆下蝕變，當時頂板并不存在，礦質是沉淀在湖底上的，當后繼推覆巖系覆蓋在礦層之上時，由于殘余礦液向上滲濾導致了推覆巖系底都的退色化。

3 礦床成因分析

關于蘭坪金頂鉛鋅礦床的成因，許多地質專家從不同的角度提出不同的觀點，如熱液充填交代型礦床、層控后生型礦床、同生沉積礦床和噴流(熱水)沉積礦床等觀點，尤以噴流(熱水)沉積礦床占主導地位。

噴流沉積作用是許多超大型礦床一個重要的成礦機制，這種成礦是一個循環(huán)的開放體系，遠比巖漿成礦、變質成礦在封閉、半封閉條件下，成礦物質供給有利和充分。

金頂?shù)V床系陸內湖底噴流沉積成礦，成礦機制為噴流沉積作用，主要依據(jù)是：

礦床兩套成礦系統(tǒng)(兩層結構)明顯。上部為湖底化學沉積系統(tǒng)；下部為補給系統(tǒng)。兩套系統(tǒng)的礦體宏觀形態(tài)及礦石類型、結構、構造、蝕變等均有差異。

沉積系統(tǒng)有砂巖型層狀、似層狀礦體，礦石以膠結結構、浸染狀塊狀構造為主，蝕變弱，除黃鐵礦化和白鐵礦化外，以重晶石化為主。補給系統(tǒng)有角礫巖型透鏡狀、筒狀等不規(guī)則狀礦體，礦石以交代溶蝕結構和晶粒結構、角礫狀構造和脈狀構造為主，蝕變強烈，除黃、白鐵礦化外，以天青石化為主，尚有方解石化、赤鐵礦化。

礦區(qū)內已經發(fā)現(xiàn)四種熱水沉積巖—微晶(含石英)白云巖、天青石巖、硬石膏巖和赤鐵礦巖，其中熱水沉積白云巖與金屬成礦有密切的關系。這與典型的海底沉積噴氣型(SEDEX型)或火山噴氣型(黑礦型)礦床中的重晶石±石膏層、硅質—鐵錳質等熱水沉積巖相似。

金頂鉛鋅礦體與圍巖的產狀一致，同步褶皺形成穹窿，剝蝕后，礦體圍繞穹窿核心，在平面上呈不規(guī)則的環(huán)帶。此并非穹窿形成時的虛脫剝離空間和翼部層間裂隙控礦。金頂?shù)V床主要形成于穹窿之前，形成后雖有熱液活動，但次要零星。

蘭坪金頂鉛鋅礦床的沉積巖容礦的特征和典型的海底熱水沉積礦床的許多特征可以進行類比，如賦礦三級盆地，代表熱液排放通道的紕江斷裂及與其有關的盆下方解石化帶，硫化物礦化外側和頂部的熱水沉積巖，礦體整合的層狀及分帶性，出現(xiàn)波狀構造、硫化物細層，硫化物礦屑和鮞粒等同沉積組構及類似現(xiàn)代海底“黑煙囪”的管狀構造等。這意味著金頂?shù)V床在礦液就位和淀出方式上和一般海底熱水沉積礦床是類似的，即含礦熱液沿紕江斷裂上升，注入湖底局部洼地中，通過和冷的湖水混合迅速淀出成礦。礦體形成后又被外來推覆巖系所覆蓋。

但是，金頂?shù)V床的產出環(huán)境和海底熱水沉積礦床明顯不同，它是產于湖盆中，屬紅色碎屑巖容礦的層狀硫化物礦床，礦化地層新，礦石以浸染狀為主，塊狀礦石相對較少，同生脈石礦物以方解石為主，和一般海底熱液礦床如沙和文型、黑礦型、塞浦路斯型及別子型等有明顯差別，是一新的熱水沉積礦床類型—陸(湖)相熱水沉積礦床或稱為金頂型礦床。

4 結 論

蘭坪金頂鉛鋅礦床產于古新世陸相鹽盆內的鈣質膠結的砂巖、灰?guī)r角礫巖中，處于多組大斷裂的交匯部位，為一長期構造活動帶，具有礦液運移的良好通道；推覆—滑塌—彎窿構造為理想的容礦構造，早期經過沉積成礦階段的初步富集，彎窿構造形成過程中礦物質再次富集，形成了一個陸(湖)相熱水沉積超大型礦床。

參 考 文 獻

[1]昆明理工大學國土資源工程學院.蘭坪鉛鋅礦科研報告[R].2006.

[2]薛春紀，陳毓川.滇西蘭坪盆地構造體制和成礦背景分析[J].礦床地質，2002，21(1)：36～44.

[3]曾榮，薛春紀，劉淑文等.金頂超大型鉛鋅礦床成礦條件分析[J].地球科學與環(huán)境學報，2005，27(2)：21～25.

[4]高建華.滇西金頂鉛鋅礦床和蒸發(fā)巖建造成因關系的初步探討[J].地球科學(中國地質大學學報)，1989，14(5)：513～522.