云南金頂鉛鋅礦床成礦物質(zhì)來(lái)源及礦液運(yùn)移模式

張峰，唐菊興，張守德，王成輝，李陵

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云南金頂鉛鋅礦床成礦物質(zhì)來(lái)源及礦液運(yùn)移模式

張峰1，唐菊興2，張守德1，王成輝2，李陵4

（1.四川興華地質(zhì)礦產(chǎn)勘查有限公司，成都 610041；2. 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037；3. 湖北祥云集團(tuán)化工股份有限公司，湖北黃岡 438000；）

云南金頂鉛鋅礦床是我國(guó)超大型鉛鋅礦床，礦床的形成是多因素相互作用的結(jié)果。依據(jù)礦床地球化學(xué)特征、鉛同位素特征等，以成礦溶液的形成為研究對(duì)象，探討了礦床成礦物質(zhì)來(lái)源，在結(jié)合礦區(qū)構(gòu)造特征，對(duì)礦液的運(yùn)移模式進(jìn)行了研究，并總結(jié)出了早、中、晚三期礦液運(yùn)移特征。

鉛鋅礦；成礦物質(zhì)；運(yùn)移模式；金頂

金頂?shù)V區(qū)位于西南三江褶皺系南段的蘭坪中新生代盆地[1]-[5]中。三江地區(qū)包括了怒江、瀾滄江和金沙江一哀牢山3條板塊縫合線。蘭坪盆地正是處在瀾滄江與金沙江一哀牢山縫合線之間的一個(gè)微板塊，即昌都一思茅微板塊（圖1），而三江地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的形成與發(fā)展經(jīng)歷了原特提斯（Pt3- Pz1） ,古老特提斯（D-T3）和中特提斯（T3-E1）洋的3次打開(kāi)和閉合，印支和燕山一喜馬拉雅的2次強(qiáng)烈碰撞造山作用及盆山（或洋陸）和殼幔2種轉(zhuǎn)換的復(fù)雜演化過(guò)程，造成了地球各圈層物質(zhì)的大循環(huán)、大混雜、大匯聚，為三江地區(qū)形成得天獨(dú)厚的成礦背景創(chuàng)造了條件。

圖1 蘭坪中新生代盆地地質(zhì)與構(gòu)造略圖[6]

1—第三系；2—侏羅系—白堊系；3—三疊系；4—古生界；5—喜馬拉雅期堿性巖；6—斷裂；JAF—金沙江-哀牢山斷裂；LF-瀾滄江斷裂；LSF—蘭坪-思茅斷裂（據(jù)尹漢輝等）

1 礦床成因概述

20世紀(jì)60年代自蘭坪金頂鉛鋅礦床發(fā)現(xiàn)以來(lái)，因其復(fù)雜的地質(zhì)特征及構(gòu)造特征，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)該礦床成因的認(rèn)識(shí)分歧較大，如施加辛等（1983）認(rèn)為該礦床為同生沉積-后期改造層控礦床；中國(guó)地質(zhì)大學(xué)趙興元（1989）從成礦地質(zhì)背景、礦床地質(zhì)特征以及其它成礦信息進(jìn)行分析，認(rèn)為該礦床成因是以幔源去氣-熱液沉積為主，成巖定位,后期改造形成的層控礦床；高廣立（1989）對(duì)金頂鉛鋅礦床中硬石膏及灰?guī)r角礫巖研究后認(rèn)為該礦床是低溫非巖漿熱液礦床；高建華（1989）對(duì)金頂鉛鋅礦床與蒸發(fā)巖的時(shí)空和成因關(guān)系進(jìn)行了論證，認(rèn)為金頂?shù)V床的含礦溶液可能是含硫、含有機(jī)質(zhì)、高礦化的復(fù)雜熱鹵水體系；楊友華等（1991）以成礦流體性質(zhì)特征以及鉛同位素特征為依據(jù)，認(rèn)為金頂鉛鋅礦床是噴流沉積作用形成的。然而更多研究者把金頂?shù)V床理解為陸相熱水沉積成因：王京彬等（1992）從礦體產(chǎn)狀、礦石組構(gòu)、熱水沉積巖、礦床分帶及圍巖蝕變等方面論證了金頂鉛鋅礦床為熱水沉積成因；羅君烈等（1994）研究了滇西特提斯的演化特征，提出了金頂鉛鋅礦床的形成是由于地下含礦熱鹵水上升沉積的產(chǎn)物；王江海等（1998）也對(duì)金頂鉛鋅礦床的基礎(chǔ)地質(zhì)特征進(jìn)行了研究，認(rèn)為熱水沉積的觀點(diǎn)是比較合理的。王國(guó)芝等（2001）以金頂鉛鋅礦床的形成提供了運(yùn)移通道、儲(chǔ)集空間以及圈閉構(gòu)造空間。牟傳龍等（2004）從礦區(qū)地層、沉積相以及含礦層位進(jìn)行研究，認(rèn)為金頂鉛鋅礦床是后生充填型層控礦床。付修根等（2005）通過(guò)對(duì)礦床中有機(jī)質(zhì)特征、有機(jī)質(zhì)與金頂鉛鋅礦床的關(guān)系等方面提出了金頂?shù)V床的有機(jī)成礦作用。高蘭等（2005）通過(guò)對(duì)角礫巖型礦體的研究，認(rèn)為金頂鉛鋅礦床的形成機(jī)制類似于現(xiàn)代泥火山。王安建等（2007）論述了容礦角礫巖的成因，認(rèn)為金頂鉛鋅礦床具穿刺侵位的成因特征。趙準(zhǔn)等（2007）通過(guò)對(duì)金頂鉛鋅礦床地質(zhì)特征及其與SEDEX型礦床特征的對(duì)比性研究，提出了金頂?shù)V床為陸相SEDEX型礦床。

2 成礦物質(zhì)來(lái)源

金頂?shù)V區(qū)位于三級(jí)云龍盆地東側(cè)，南北向沘江斷裂與隱伏的北東向大麥地—老君山斷裂這個(gè)釋放出熱和金屬地帶的交匯部位（圖2）。含礦地層為具有高能沉積環(huán)境的沖答扇相及河口砂壩相，大量異地巖性—富含有機(jī)質(zhì)的灰?guī)r角礫、巖塊進(jìn)入湖盆，夾持于原地巖性—含巨厚石膏層的蒸發(fā)巖系內(nèi)，形成十分有利的成礦環(huán)境。在該成礦環(huán)境中，成礦物質(zhì)來(lái)源由淺部、中深源及深部物質(zhì)組成，并對(duì)應(yīng)著早期、中期及晚期三個(gè)階段。

圖2 金頂鉛鋅礦區(qū)構(gòu)造地質(zhì)圖（據(jù)云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局第三地質(zhì)大隊(duì)，1990修改）

滑覆斷層；2—正斷層；3—性質(zhì)不明斷裂；4—地質(zhì)界線；5—不整合面；6—正常巖層產(chǎn)狀；7—倒轉(zhuǎn)巖層產(chǎn)狀；8—鉛鋅礦體；9—勘探線及編號(hào)；E—古新統(tǒng)云龍組；K1—下白堊統(tǒng)景星組；J2—中侏羅統(tǒng)花開(kāi)佐組；T3—上三疊統(tǒng)三合洞組；T3—上三疊統(tǒng)歪古村組；

2.1 早期階段淺源含礦溶液

從元素地球化學(xué)降低勢(shì)分析（圖3），金頂?shù)V區(qū)外圍東、西兩個(gè)虧損帶均分布于蘭坪二級(jí)盆地及三級(jí)盆地范圍內(nèi)，淺部萃取以白堊系為主，次為云龍組等老第三紀(jì)地層。白堊系為富水性強(qiáng)的地層，羅弱富水性地層中侏羅統(tǒng)花開(kāi)佐組更利于滲透和金屬的萃取。大氣降水是本區(qū)地下水的唯一補(bǔ)給源，通過(guò)古新統(tǒng)云龍組鹽類的溶解，形成Ca2+-Na+-Cl-SO42--型水，為地層中賤金屬的溶解和向下滲透創(chuàng)造了有利條件。

圖3 金頂?shù)V床地球化學(xué)略圖

1—多元素組合異常分布區(qū)；2—Pb≤20ppm范圍；3—Zn≤50ppm范圍；4—礦點(diǎn)及礦床；

早期階段下滲雨水和地下水從不成熟的淋濾源中浸出少量殼型鐵、鋅及微量的鋁。從鋁同位素μ值與ω、K3值相關(guān)關(guān)系中（圖4），可見(jiàn)此階段金屬硫化物呈單獨(dú)的一條線性演化關(guān)系，分布于圖的右上方，并位于區(qū)域全巖鉛密集分布區(qū)之上，顯示其與深源鉛沒(méi)有任何聯(lián)系。因此可確定其系來(lái)自淺部地層，溶液滲濾深度可能小于3km，即反循環(huán)向上噴溢。其成礦溫度為低溫，利于細(xì)菌繁殖，形成了具生物結(jié)構(gòu)的黃鐵礦。

圖4 金頂?shù)V區(qū)ω、K3和μ值相關(guān)性變化[6]

2.2 中期中深源含礦溶液

中期階段，隨著區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)增強(qiáng)，南北向斷裂及北東向斷裂的進(jìn)一步拉張和深切，鹽類溶解增加，地下水氧逸度增高，萃取作用增強(qiáng)，并向深部擴(kuò)展到白堊系以下地層。按源巖云龍組地層中浸出鋅34ppm、鉛9ppm，推算從成熟淋濾源浸出的溶液中Zn/（Zn+Pb）≈0.79，此值與金頂?shù)V床Zn/（Zn+Pb）≈0.83很接近，偏差僅達(dá)4%，顯示出此階段的萃取作用浸出了大量鋅、鐵、鉛，是金頂?shù)V床成礦物質(zhì)來(lái)源的重要部分。與此同時(shí)，深源含礦熱液上升與其混合，形成殼幔混合源含礦熱液，金頂?shù)V床產(chǎn)生熱水噴溢—成巖成礦和成巖期后交代成礦作用，成礦溫度由高溫至中溫，而以中溫為主，形成大量殼幔混合型鋅、鐵、鉛的硫化物。據(jù)同位素μ值與ω、K3值相關(guān)關(guān)系圖（圖5）中，可見(jiàn)此階段金屬硫化物與幔源鉛呈同一條線性演化關(guān)系，顯示含礦溶液經(jīng)過(guò)了均一化作用。雨水下滲深度可能達(dá)到上古生代的上部地層，與深部上升熱液混合后呈反循環(huán)向上噴溢。

此外，高建華、姚志健等還模擬金頂?shù)V區(qū)成礦熱水的鹽度和溫度，加入有機(jī)氨基酸，進(jìn)行了礦區(qū)方鉛礦樣品的溶解實(shí)驗(yàn)（圖5）。圖中曲線（III）表明恒溫（100℃）下，方鉛礦的溶解非常緩慢，但隨著時(shí)間增長(zhǎng)有逐漸增加的趨勢(shì)。曲線（II）溶液條件和曲線（III）相同，隨著溫度增加，而溶解量加大。溫度大于250℃后更明顯，至350℃時(shí)，鉛溶解量可達(dá)150ppm。曲線（I）是加入了氨基酸的含鹽溶液，方鉛礦的溶解量較（III）、（II）二曲線有更明顯的增大。在150℃時(shí)，溶解量最大，達(dá)320ppm以上，說(shuō)明在此溫度條件下，方鉛礦能最有效地與上述氨基酸形成易溶絡(luò)合物。

上述試驗(yàn)說(shuō)明，經(jīng)區(qū)域大氣降水下透，溶解地層中的鹽類，增溫形成的熱鹵水，能夠萃取和搬運(yùn)金屬，金頂?shù)V床成礦具備上述條件，也說(shuō)明成礦溶液可以含有一定數(shù)量硫（SO42-或H2S）和金屬一起搬運(yùn)。

2.3 后期深源含礦溶液

金頂?shù)V床鉛同位素組成變化不大，其范圍為：①206Pb/204Pb為18.138~18.713;②207Pb/204Pb為15.327～15.910；③208Pb/204Pb為37.803～39.340；由方鉛礦—閃鋅礦—黃鐵礦，放射成因鉛有漸增趨勢(shì)，上含礦帶的鉛較下含礦帶略顯偏高：鉛同位素組成206Pb/204Pb增加0.12%、207Pb/204Pb增加0.15%、207Pb/204Pb增加0.19%。根據(jù)金頂?shù)V區(qū)方鉛礦鉛同位素組成特征，我們可以推測(cè)晚期階段成礦作用有幔源物質(zhì)的參與，其來(lái)源應(yīng)在古老基底變質(zhì)地體以下。根據(jù)地幔對(duì)流理論，下地殼部分物質(zhì)可能進(jìn)入地幔，經(jīng)混合均化而形成新的地幔物質(zhì)，金頂?shù)V石的幔源鉛即可能與之有關(guān)。據(jù)鉛同位素μ值與ω、K3值相關(guān)關(guān)系（圖6），此階段形成的方鉛礦與中期階段由殼?；旌显慈芤核纬傻慕饘倭蚧锞哂芯€性演化斜率，說(shuō)明中期階段與晚期階段的成礦作用為連續(xù)的成礦過(guò)程。幔源含礦溶液在晚期階段（相當(dāng)于脈石礦物分液階段）進(jìn)入礦區(qū)，形成脈狀富鉛礦石，并共生有少量黃鐵礦、白鐵礦和閃鋅礦。

3 礦液運(yùn)移模式

成礦流體主要由大氣降水和深源熱液兩部分組成。雨水下滲溶解鹵鹽和帶出殼源鉛、鋅等金屬，至一定深度后，在靜水壓力和熱動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)下，沿?cái)嗔焉仙?；與此同時(shí)，深部含礦熱液沿著北東向隱伏斷裂上升，淺部有南北向斷裂貫通連接，使礦液的運(yùn)移暢通無(wú)阻。由此而大致形成三個(gè)垂直分帶：上部為殼型Zn、Fe含礦溶液；中部為殼?；旌闲蚙n、Fe、Pb含礦溶液；下部為幔型Pb及少量Zn、Fe含礦溶液，先后進(jìn)入容礦空間，相應(yīng)形成具不同組分特征的三個(gè)成礦階段（圖6）。早期階段溶液從上部源巖中浸出Fe、Zn，而Pb很少，表現(xiàn)出淋濾源的不成熟，礦區(qū)儲(chǔ)量約25%的鋅、30%的硫鐵礦和2%的鉛形成于此階段（相當(dāng)于熱水噴溢—成巖成礦階段早期），含莓球結(jié)構(gòu)的黃鐵礦，可能形成于此階段。中期階段含礦溶液具有高氧逸度，從源巖中浸出大量Zn、Fe、Pb，與深部上升的幔源含礦熱液混合，為金頂?shù)V床提供豐富的成礦物質(zhì)，約60%以上的金屬硫化物形成于此階段（相當(dāng)于熱水噴溢—成巖成礦階段至成巖期后交代階段），此階段硫主要來(lái)源于硫酸鹽還原。晚期階段以幔源含礦熱液為主，含Pb及少量Zn、Fe，約10%的金屬硫化物形成于此階段。

圖5 熱液中鉛（Pb2+）濃度和作用時(shí)間的關(guān)系（據(jù)姚志鍵等，1989）

圖6 殼部含礦溶液向下滲透對(duì)流腔和深部溶液上升的綜合模式（據(jù)陳式房等修）

4 小結(jié)

1）云南金頂鉛鋅礦床位于蘭坪中新生代盆地中，歸屬于西南三江成礦帶中，復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造條件及良好的成礦背景是形成超大型礦床規(guī)模的基礎(chǔ)；

2）獨(dú)特的成礦環(huán)境及復(fù)雜的構(gòu)造地質(zhì)條件，導(dǎo)致礦床具多期次多物源相互疊加的成礦特點(diǎn)，礦床的形成為多因素共同作用、相互影響的結(jié)果，礦床成因研究亦需繼續(xù)討探。

3）成礦物質(zhì)來(lái)源分為為早、中、晚三個(gè)階段，其中，早期為淺源成礦溶液；中期為中深源成礦溶液；晚期為深源成礦溶液；

4）礦液的運(yùn)移可劃分為三個(gè)垂直分帶，由此形成三個(gè)不同的成礦階段。

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Ore Material Source and Ore Fluid Migration Patterns of the Jinding Pb-Zn Deposit in Yunnan

ZHANG Feng1TANG Ju-xing2ZHANG Shou-de1WANG Cheng-hui2LI Ling3

（1-Sichuan Huaxing Geology and Mineral Exploration Co., Ltd, Chengdu 610041; 2-Institute of Mineral Resources, CAGS, Beijing 100037; 3-Chemical co., LTD, Hubei Xiangyun Group, Huanggang, Hubei 438000）

The Jinding Pb-Zn deposit is a superlarge Pb-Zn deposit in China. It resulted from interaction of multiple factors. The present papermakes an approach to its ore material source, ore fluids migration patterns and ore genesis based on geochemical and Pb isotopic composition and our fluids.

Pb-Zn deposit; ore material source; ore fluid; migration pattern; Jinding

P618.41、42

A

1006-0995（2016）03-0414-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.03.014

2016-1-26

張峰（1981-），男，湖南人，博士，主要從事礦產(chǎn)勘查方向研究