滇西蘭坪金頂特大型鍶礦礦床地質(zhì)特征及礦床成因探討

何志芳　何永波　張燁　雷陽艾普米倉　楊飛云南省有色地質(zhì)局三一0隊，云南大理，671000

滇西蘭坪金頂特大型鍶礦礦床地質(zhì)特征及礦床成因探討

何志芳*何永波張燁雷陽艾普米倉楊飛
云南省有色地質(zhì)局三一0隊，云南大理，671000

提 要 云南蘭坪金頂鍶礦位于 “三江”銀銅鉛鋅多金屬成礦區(qū)的蘭坪金頂超大型鉛鋅礦區(qū)。礦區(qū)處于較為特殊的推覆構(gòu)造中,推覆構(gòu)造形成上三疊統(tǒng)三合洞組灰?guī)r組成的推覆體疊置于白堊系和古新統(tǒng)云龍組之上,形成金頂穹隆,圍繞金頂穹隆,無論是鉛鋅礦、鍶礦，還是石膏礦礦體均呈板狀、脈狀、透鏡狀產(chǎn)在主推覆構(gòu)造面下的景星組和云龍組陸相碎屑巖中。通過對鍶礦床的地質(zhì)特征、礦體特征研究，認(rèn)為該礦床是沉積—熱鹵水構(gòu)造動力改造型。

關(guān)鍵詞鍶礦床地質(zhì)特征 礦床成因 蘭坪金頂 云南滇西

目前，世界探明的鍶礦資源在美洲、亞洲、歐洲及大洋洲都有分布，但總體資源仍屬貧乏。在巳發(fā)現(xiàn)鍶礦資源的國家中，具有工業(yè)開采意義的不多（黃紹云；鍶礦資源及其應(yīng)用前景淺析）。

我國鍶礦勘探工作從20世紀(jì)60年代開始一直到現(xiàn)在，雖然做了較多的工作，但總體地質(zhì)工作程度較低。我國鍶礦資源豐富，居世界第2位，但分布不廣，現(xiàn)已開發(fā)利用的礦點不多，僅六個?。▍^(qū)）有鍶礦產(chǎn)出。以青海最多；其次是云南、陜西、湖北、重慶。鍶礦礦床類型主要以陸相湖泊化學(xué)沉積型為主,其次為巖漿—熱液型、海相沉積—熱鹵水改造型和火山熱液型【1】。成礦時代以新生代為主，中生代次之。蘭坪金頂鍶礦是1965～2007年勘探的，目前在礦區(qū)共探明鍶礦具特大型鍶礦床規(guī)模，屬沉積-熱鹵水構(gòu)造動力改造型。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

云南金頂鍶礦床是世界聞名的蘭坪鉛鋅礦床之共伴生礦床，位于西南三江褶皺系南段的蘭坪中—新生代盆地,處于瀾滄江與金沙江—哀牢山兩個構(gòu)造帶之間的昌都—思茅微板塊,東側(cè)與揚子板塊相接,西側(cè)與藏滇板塊毗鄰（圖1）【2】。受金沙江洋和瀾滄江洋相向俯沖以及印度與歐亞板塊持續(xù)作用影響,蘭坪盆地內(nèi)在古特提斯基礎(chǔ)上先后沉積中—新生界海相、陸相碳酸鹽巖、火山巖和碎屑巖建造,地層中有多個陸相含膏巖層位,存在多個沉積間斷。以盆地東西邊緣金沙江—哀牢山斷裂和瀾滄江斷裂及盆地中央蘭坪—思茅斷裂為主構(gòu)成的盆地斷裂系統(tǒng)深達(dá)下地殼、上地幔,同時存在近東西向隱伏構(gòu)造,它們共同控制了盆地的構(gòu)造演化:印支期為殘留海性質(zhì),燕山期是拗陷盆地,喜馬拉雅期屬走滑拉分盆地。受印度板塊與歐亞板塊碰撞作用過程制約,板內(nèi)構(gòu)造體制下的深大斷裂和巖漿活動、地幔擾動和地幔流體上涌、地層中不整合及殼幔相互作用等所體現(xiàn)的大陸地殼強烈運動是蘭坪盆地的基本成礦地質(zhì)背景【3】。

本區(qū)構(gòu)造以南北向，北北西向、北北東向的區(qū)域性斷裂為主，次有發(fā)生較晚的東西向斷裂【4】。南北向斷裂構(gòu)造以瀾滄江斷裂形成較早，它控制了滇西中生代地層的西界，沿斷裂帶有中酸性的火山活動和多期的變質(zhì)作用。北北西向次級斷裂以彌沙河斷裂為代表，沿斷裂帶三疊系至侏羅系有動力變質(zhì)現(xiàn)象并見有溫泉活動。北北東向次級斷裂有黑惠江斷裂，構(gòu)成古生界地層的西界，并有喜馬拉雅期巖漿活動。東西向構(gòu)造主要為鶴慶東西向構(gòu)造帶西沿至本區(qū)的反映。

圖1　金頂鍶礦區(qū)域背景（A、B）及礦區(qū)地質(zhì)略圖（C）Fig.1 Regional background and geological scheme of Jinding Strontium deposit

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)地層主要由外來系統(tǒng)和原地系統(tǒng)兩部分組成。外來系統(tǒng)由已倒轉(zhuǎn)了的中生代地層由上而下分別為上三疊統(tǒng)三合洞組（T3s）、中侏羅統(tǒng)花開左組（J2h）等。穹隆下部及核部主要由原地系統(tǒng)地層組成，由上而下，主要為古新統(tǒng)云龍組（Ey），按巖性巖相特征，可分為兩段，即Eyb（砂巖與粉砂巖互層，為礦區(qū)主要含礦層位）和Eya（砂巖粉砂巖夾灰?guī)r透鏡體）。

蘭坪思茅中生代坳陷在本區(qū)寬約60km，以侏羅一白堊系地層為主，組成一系列復(fù)式向斜。在白堊紀(jì)末至古新世間，發(fā)生了大規(guī)模的區(qū)域性推覆作用，沿彌沙河斷裂西側(cè)，從白基阻山至河西，長達(dá)80 km，寬約20 km的范圍內(nèi)均可見到：由河西，長達(dá)80 km，寬約20 km的范圍內(nèi)均可見到：由上三疊統(tǒng)三合洞組灰?guī)r組成的推覆體疊置于白堊系和古新統(tǒng)云龍組之上（圖1）。礦區(qū)即處于區(qū)域推覆構(gòu)造的西部前緣，推覆體主要保存在沘江大斷裂西側(cè)（圖1）；沘江大斷裂東側(cè)由于上升剝蝕，只殘留一些“飛來峰”,主要由上三疊統(tǒng)三合洞組,少量挖魯八組、麥初箐組及侏羅系，白堊系組成。三合洞組飛來峰在區(qū)內(nèi)巖性主要為一套灰色灰?guī)r，其灰?guī)r都有不同程度的破碎，呈大小不一的角礫狀，飛來峰面積越小，破碎程度越大，區(qū)內(nèi)飛來峰各時代地層無規(guī)律混雜，地層層序倒置，挖魯八組和麥初箐組為一套灰色碎屑巖。區(qū)域推覆作用延續(xù)時間較長，從云龍組沉積初期，推覆體己到達(dá)盆地邊緣，由于推覆體前緣的折斷崩落，大量巖塊、角礫進(jìn)入古新世鹽盆地中，形成一些“飛來掩埋層”和大量與推覆體成分有關(guān)的碎屑巖。最后，大片的外來系進(jìn)入并封存在云龍組地層上部（圖1）。這些外來系有的呈巨大的席狀體，其中互相平行的一組水平斷裂仍保存得較為完好，特別是在巖塊的底部界面附近更為清晰；后期的構(gòu)造也常沿此界面產(chǎn)生繼承性的活動。

礦區(qū)中—新生界由于受推覆構(gòu)造影響, 較老地層被多次推覆到較新地層之上, 形成多個推覆構(gòu)造面。局部穹隆化過程使推覆構(gòu)造面和其上下地層發(fā)生變形, 形成金頂穹隆（圖1）。穹隆核心由云龍組（E1y ） 正常層序（原地系統(tǒng)） 構(gòu)成, 圍繞穹隆核心向外圍依次為花開左組（J2h） 、麥初箐組（T3m） 和三合洞組（T3s） 等倒轉(zhuǎn)層序構(gòu)成的外來系統(tǒng)。外來系統(tǒng)累計最大厚度可達(dá)900余m，但由于其內(nèi)部發(fā)育著次級水平推覆斷層組而使其中某些地層常呈楔形尖滅，故一般總厚度多為300～500m。原地系統(tǒng)揭到的上白堊統(tǒng)南新組上部200多m地層，總厚達(dá)689～940m不等。圍繞金頂穹隆,無論是鉛鋅礦、鍶礦，還是石膏礦礦體均呈板狀、脈狀、透鏡狀產(chǎn)在主推覆構(gòu)造面上下的景星組和云龍組陸相碎屑巖中, 受穹隆化的推覆構(gòu)造-巖性圈閉控制。成礦時間與該區(qū)喜馬拉雅期堿性巖漿活動開始的時間（68Ma）相當(dāng)【5】。

3 礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)鍶礦的主要賦存層位是在原地系統(tǒng)中（推覆構(gòu)造面之下），主要由古近系古新統(tǒng)云龍組（Ey）組成，具體特征如下：

（1）古近系古新統(tǒng)云龍組中部（Eyb-2）：淺灰至紫紅色薄至中厚層狀含角礫粉砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖，夾灰?guī)r角礫巖（角礫狀灰?guī)r）巖塊，局部夾細(xì)粒長石石英砂巖。在灰?guī)r角礫巖巖塊中賦存鍶礦體，石膏、硬石膏礦體。是一個比較特殊的沉積相。由于靠近古河道及古剝蝕區(qū)邊緣，處于沖積相與慢流相的過度部位，巖性復(fù)雜且變化大，地層中角礫、巖塊分布廣泛，主要由灰?guī)r角礫巖及含砂質(zhì)灰?guī)r角礫巖組成。古剝蝕區(qū)邊緣崩落巖塊堆積，由于重力作用，整個巖塊向西斜插，對其包圍它（灰?guī)r角礫巖）的云龍組（Eyb-2）之砂泥巖對鍶礦、石膏的沉積由一定的隔擋作用，盡而富集形成鍶礦和石膏礦體。

（2）Eyb-1：上部為淺紫紅色厚層至塊狀泥質(zhì)粉砂巖，粉砂質(zhì)泥巖夾厚層狀細(xì)粒石英砂巖，含石膏細(xì)脈，頂部有鉛鋅小礦體。下部為淺灰白色角礫質(zhì)石膏巖賦存石膏礦體。夾泥灰?guī)r巖塊、灰?guī)r角礫巖，常常含石膏及鍶礦體。本層厚5～241m。

圖2　蘭坪金頂?shù)V區(qū)銘礦典型剖面圖（第三地質(zhì)大隊，1990）Fig.2 Typical profiles of Jinding Ming ore

鍶礦體產(chǎn)于云龍組Eyb-2地層中（圖2），主（大）礦體均產(chǎn)于鉛鋅礦、石膏礦下部，少部分產(chǎn)于硫鐵礦邊緣。在云龍組地層Eyb-1中部鉛鋅礦附近也有厚大鍶礦體產(chǎn)出。含礦巖性為灰?guī)r角礫巖或角礫狀灰?guī)r，局部為瀝青質(zhì)灰?guī)r、含燧石結(jié)核結(jié)晶灰?guī)r、泥灰?guī)r，礦體呈囊狀、透鏡狀產(chǎn)出，整體呈不規(guī)則面型分布，礦體產(chǎn)狀、形態(tài)和推覆構(gòu)造面基本一致。礦區(qū)共探明鍶礦體100余個，礦體沿走向長一般200～530m，控制最寬210m，最厚29.35m，平均8～10m，Sr最低品位10.60%，最高品位26.40%，平均20%左右。礦區(qū)導(dǎo)礦構(gòu)造主要是沘江大斷裂，它構(gòu)成了古新世斷陷盆地的東部邊界，是一多期活動性斷裂，區(qū)域上在古近系末仍有活動痕跡。

4 礦石特征

4.1 礦石礦物組成

礦石礦物成分有天青石、碳酸鍶礦（菱鍶礦）、石膏、硬石膏及少量重晶石；脈石礦物以方解石、碎屑石英為主，少量玉髓、鐵泥質(zhì)、瀝青、長石、黃鐵礦、白云母、粘土礦物等。微量重礦物有電氣石等。

礦石礦物的含量，不同巖性各異。砂巖型礦石中以碎屑石英為主；灰?guī)r型礦石中以方解石為主。黃鐵礦、瀝青等多見于灰?guī)r型礦石；碎屑長石，云母以及各種微量重礦物則多集中在砂巖型礦石中。

礦物成分復(fù)雜。次生硫化物有天青石（SrS04）、石膏（CaS04·2H2O），硬石膏（CaS04）、重晶石（BaS04）、黃鐵礦（FeS2）；碳酸鹽礦物有碳酸鍶（SrCO3）、方解石（CaC03）；氧化物有褐（赤）鐵礦（Fe203）、石英（Si02）；碳?xì)浠衔镉袨r青。

這些礦物，最常見的有天青石、碳酸鍶礦、方解石、石膏、硬石膏、重晶石、石英、瀝青及次生的黃鐵礦等，其它礦物少見。

4.2 礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石主要結(jié)構(gòu)有：

不等粒結(jié)構(gòu)：天青石結(jié)晶粒度極不均勻，一般中—細(xì)—顯微粒狀雜亂不均勻分布，少量硅質(zhì)石英呈浸染狀不均勻分布，極少鐵泥質(zhì)充填其間。

微粒結(jié)構(gòu)：礦物成分主要由天青石組成，結(jié)晶粒度十分細(xì)小，顯微粒狀緊密鑲嵌分布，局部粒度不均，裂隙中有極少鐵泥分布。

它形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)：主要由它形—半自形粒狀方解石組成，受碳酸鹽交代，方解石呈脈團狀不均勻分布，且明顯交代殘留現(xiàn)象，之后熱液石英不對先形成的天青石、方解石進(jìn)行交代。形成大量石英不規(guī)則分布。

它形粒狀結(jié)構(gòu)：天青石結(jié)晶程度不均勻，多為半自形粒柱狀不均勻分布。

礦石主要構(gòu)造有（圖3）。

塊狀構(gòu)造：主要由天青石單獨形成，其間有少量方解石混入物，也是礦區(qū)天青石礦石的主要構(gòu)造。

脈團狀構(gòu)造：由天青石充填交代形成其間殘留灰?guī)r團殘塊。

放放射狀構(gòu)造：礦石結(jié)晶較好時，可見放射狀天青石，夾少量灰?guī)r殘團塊。

晶（晶洞）狀構(gòu)造：礦石呈晶簇狀，在晶洞中形成碳酸鍶的自形晶體。

板（片）狀構(gòu)造：無色透明天青石呈“云母薄片”，集合體呈板狀。

疏松土狀，沙糕狀構(gòu)造：天青石礦石受后期構(gòu)造的影響并風(fēng)化后，多形成此構(gòu)造。多呈灰綠色，紫紅色。

4.3 礦石的化學(xué)成分

礦區(qū)內(nèi)主要巖石的化學(xué)成分含量（見表1）。

從表1可以看出，無礦灰?guī)r的主要含量是CaO，為31.58%～45.12%，其次是SO3為28.10～29.05%，而F僅為0.04（%）。隨著SrO含量的增加，BaO含量逐漸增加。F-平均含量為0.023%，BaO平均含量為1.65（%），CO2平均含量為10.32 （%）。礦石的化學(xué)成分與無礦灰?guī)r相近，但BaO明顯減少，而CaO逐漸增加，其余含量變化不大。

圖3　蘭坪金頂鍶礦結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖集Fig.3 Structure and tectonic graph set of Jinding Strontium ores

表1　礦區(qū)巖石鍶化學(xué)成分含量表Table 1 Content table of strontium chemical constituent

5 礦床成因

礦體賦存于新生帶斷陷盆地中的碳酸鹽巖系中，區(qū)內(nèi)無巖漿巖，深部也無蝕變增強的現(xiàn)象。但礦層上下及礦床周圍有較多的蒸發(fā)巖類，并構(gòu)成硫酸鹽礦體。因此，礦體明顯受巖性和構(gòu)造的雙重控制，含礦巖性為云龍組地層中角礫狀灰?guī)r或灰?guī)r角礫巖，無礦巖性為紫紅色砂泥巖，為明顯的斷層接觸關(guān)系。

在礦區(qū)內(nèi)，由于逆沖推覆構(gòu)造使得倒轉(zhuǎn)地層系統(tǒng)[中侏羅統(tǒng)花開左組（ J2h ） 、上三疊統(tǒng)麥初箐組（ T3m ） 及三合洞組（ T3s ）]與正常沉積地層系統(tǒng)[古新統(tǒng)云龍組（ E1y ） ]形成構(gòu)造圈閉【6】。在這個構(gòu)造圈閉中，砂巖、角礫巖等孔隙度好、滲透率高，使得成礦流體得以聚集，成為儲層；泥巖、粉砂質(zhì)泥巖等具低滲率【7】，具很好的遮擋能力，對成礦流體起到了很好的封閉作用，是良好的遮擋層。

由于區(qū)域構(gòu)造運動，將外來系統(tǒng)地層推覆疊置在原地系統(tǒng)的云龍組之上，兩者又共同褶皺形成穹隆構(gòu)造（圖1），為后期成礦提供了有利的導(dǎo)礦構(gòu)造和容礦空間。構(gòu)造不僅為深部熱鹵水的上升、運移提供了通道，而且也為含礦巖系的構(gòu)造動力再改造，并富集成礦創(chuàng)造了極為重要的構(gòu)造基礎(chǔ)與前提。且礦區(qū)位于古剝蝕區(qū)邊緣，外來系統(tǒng)之巖塊蹦落進(jìn)入云龍組地層中，而云龍組地層中Sr、Ca、Pb、Zn等元素豐度值較高，為礦液富集沉淀提供了較為有利的成礦因素。

在金頂?shù)V床中存在著大量有機物－泥巖/泥灰?guī)r中的干酪根、灰?guī)r/砂巖/含礫砂巖中的瀝青（含量達(dá)1%～25%）、礦區(qū)巖/礦石中裂隙充填脈內(nèi)的瀝青質(zhì)以及輕油、重油等不同賦存形式、多個演化階段的有機物質(zhì)，按照賦存形式分為囊狀、團塊狀、浸染狀、含瀝青灰?guī)r角礫中的瀝青、脈狀、重油、含有機質(zhì)包裹體等不同類型的有機質(zhì)。有機物質(zhì)在成巖、成礦過程中經(jīng)歷了復(fù)雜的演化過程，瀝青可能是古油氣藏在金屬成礦過程中被改造、破壞及熱成熟到裂解的產(chǎn)物。從蘭坪盆地到金頂?shù)V區(qū)，巖石、礦石中有機物質(zhì)含量增加明顯，金頂?shù)V區(qū)礦石及其圍巖中有機物質(zhì)熱成熟顯著。有機物質(zhì)烴源母質(zhì)主要為菌藻類，烴源母質(zhì)經(jīng)歷了強還原的高鹽度環(huán)境。有機物質(zhì)的鉛同位素表明礦區(qū)的瀝青主要來源于盆地的有機物質(zhì)，是其經(jīng)過漫長的地質(zhì)演化演變而來的；碳同位素以生物有機成因碳為主，說明有機物質(zhì)與金屬成礦具有密切的聯(lián)系。盆地演化尤其是在金頂局部穹隆化過程中可能聚集起來的油氣藏是金屬大規(guī)模快速沉淀的重要還原劑【8】。

綜上所述，對礦床成因初步認(rèn)識如下：

（1）礦床形成于喜山期。既古新世云龍組地層發(fā)生褶皺形成穹隆之后。

（2）含礦溶液以大氣降雨為主，循環(huán)于含鹽盆地中，并從周圍地層中滲出有用組分，逐漸形成富含SO2-4、CO2-3、鍶元素等及有用組分的高鹽度鹵水，在地下水形成過程中可能有原生鹵水的加入，通過南北向主控礦斷層的控制（對熱鹵水有隔擋作用），再加上東西向推覆斷層及后期層間小斷裂是礦液的良好通道，于是在有利的巖性和部位通過循環(huán)—富集—沉淀—再循環(huán)—再富集—再沉淀，最后通過沉積作用形成具有工業(yè)價值的礦體。

（3）成礦作用

在有機質(zhì)和生物活動的參與下，富含金屬組分的高鹽熱鹵水沿導(dǎo)礦構(gòu)造循環(huán)至有利的地層和構(gòu)造部位，逐步沉淀富集。

因此，初步認(rèn)為該礦床是沉積—熱鹵水構(gòu)造動力改造型（圖4）。

6 結(jié)論

通過對微量元素特征的分析研究，得出以下結(jié)論：

（1）古新世末,出現(xiàn)推覆構(gòu)造。云龍組沉積后期，推覆體自東而西進(jìn)入盆地, 覆蓋盆地東部成礦坳陷。形成上千米厚的外來巖系，改變了坳陷沉積物的靜壓力, 加速了成巖成礦進(jìn)程。同時,推覆體中侏羅統(tǒng)花開左組的高泥質(zhì)隔水層, 作為含礦層的上屏蔽層, 使成礦系統(tǒng)成為有利的圈閉環(huán)境。

（2）受沘江斷裂的影響，在該區(qū)沉積了古新世云龍組巨厚含鹽建造, 沿斷裂帶形成次級坳陷，為金屬硫化物大量堆積創(chuàng)造條件；山體的抬升, 形成一套受控于同生斷層的粗碎屑及角礫巖沉積，成為良好的容礦巖系。大量含礦氣液沿沘江斷裂上升，在推覆構(gòu)造形成的封閉層中聚集，從而形成工業(yè)礦體。

圖4　蘭坪金頂鉛鋅鍶礦成礦模式圖（據(jù)第三地質(zhì)大隊資料改編）Fig.4 Metallogenic mode chart of Jin ding lead and zinc strontium ores

（3）通過研究認(rèn)為該礦床屬沉積—熱鹵水構(gòu)造動力改造型礦床。

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GEOLOGICAL CHARACTERISTICS AND GENESIS DISCUSSION OF THE JINDING OVERSIZE STRONTIUM DEPOSIT IN LANPING COUNTY, WESTERN YUNNAN PROVINCE

He Zhifang He Yongbo Zhang Ye Leiyang Aipumicang Yang Fei No.301 team of Yunnan nonferous geological bureau, Dali, Yunan, 671000

Abstract

Jinding strontium deposit is located at the oversize lead-zinc district of Sanjiang polymetallic metallogenic region with silver copper and lead-zinc ores. Composed of upper triassic system and Sanhedong formation limestone, the nappe stacked on the cretaceous and paleocene Yunlong formation, all of which fomed the Jinding dome. Some lead-zinc strontium and gypsum with tabular and veined as well as lens shaped are developping in the continental facies clastic rocks of Jingxing formation and Yunlong formation. The research on the geological and orebody characteristics of strontium deposit shows that it is a sedimentary-hot brine tectonic driving alteration deposit.

Keywords:strontium deposit geological characteristics deposit genesis cause lanping Jinding weastern Yunnan province

收稿日期：2015-04-03；改回日期：2015-04-21

* 第一作者簡介：何志芳（1974～），男，地質(zhì)礦產(chǎn)勘查專業(yè)，工程師

中圖分類號：P618.78

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006–5296（2015）02–0077–08