滇東南白牛廠多金屬礦床稀土元素特征及找礦遠景*

李開文 郭君功 方懷賓 劉 坤 趙 煥 王小娟

(1.河南省地質(zhì)調(diào)查院；2.河南省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過程與資源利用重點實驗室)

白牛廠銀、錫、鉛鋅多金屬礦床位于云南省紅河自治州老寨鄉(xiāng)白牛廠村，蒙自縣城68°方向，平距36 km，地理坐標為東經(jīng)103°45′～103°48′，北緯23°26′30″～23°29′30″。礦區(qū)東起阿尾老廠溝，西北至咪尾村附近，南至漁塘一帶，北止于牛作底河，東西長約5 km，南北寬約5 km，面積約25 km2。礦床由西至東共分為咪尾、白羊、穿心洞、對門山、阿尾5個礦段。白牛廠銀、錫、鉛鋅多金屬礦床為滇東南地區(qū)3個超大型多金屬礦床之一，與個舊、都龍及廣西大廠多金屬礦床共同構成了南嶺成礦帶西段的四大多金屬礦床，并且該類礦床各自伴生1個大型花崗巖體。其中，白牛廠多金屬礦床的銀資源達到超大型規(guī)模，錫、鉛、鋅資源達到大型—超大型規(guī)模，同時伴生有豐富的分散元素(In、Cd、Ga、Ge等)，整個礦區(qū)累計提交C+D+E級(C級資源量占7%)金屬資源儲量鉛為109.67萬t，鋅為172.14萬t，銀為6 470 t，并且礦區(qū)勘探工作仍在進行中，各類金屬資源量有望進一步增加[1]。

由于白牛廠多金屬礦床屬于隱伏礦床，早期研究主要借助于鉆孔巖芯樣品，觀察和研究均受到了一定程度限制，隨著開采的進行，有關該礦床的成因研究逐漸引起學術界的重視。目前，學術界有關白牛廠銀多金屬礦床成因的研究主要存在巖漿熱液成因、海底熱水噴流沉積成因、巖漿熱液+后期改造成因、熱水噴流沉積+巖漿熱液疊加改造成因等爭議[2-3]。礦床成因的不確定性直接制約了找礦工作的進一步開展，故本研究重點對白牛廠多金屬礦床的礦石進行稀土元素地球化學特征分析，通過與薄竹山巖體進行對比，進一步闡明礦床成礦時代，并對找礦前景進行探討。

1 地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)特征

滇東南地區(qū)包括紅河斷裂以北、文麻斷裂以南、西起建水、東至馬關以及麻栗坡，長約230 km，寬約120 km。該區(qū)北西以彌勒—師宗斷裂與揚子地塊為界，南西以紅河斷裂為界與哀牢山斷塊毗鄰，南連越北古陸，東部文麻斷裂與南嶺褶皺系連為一體(圖1)。白牛廠多金屬礦床位于該區(qū)東部邊部的文麻斷裂帶附近，因受相鄰構造單元的影響，是一個地殼活動性較強、地質(zhì)構造比較復雜的地區(qū)。

該區(qū)自新元古代開始，地殼活動經(jīng)歷了沉積(加里東期)到抬升(海西期)再到沉積(印支期)的復雜演化過程。震旦紀為沉積階段，發(fā)育類復理石建造；早古生代(寒武紀及早、中奧陶世)仍較活動，連續(xù)沉積了較厚的砂泥質(zhì)建造和碳酸鹽建造。中奧陶世，該區(qū)可能隆升成陸，缺失上奧陶統(tǒng)和志留系。晚古生代，區(qū)內(nèi)基本地質(zhì)構造特征與揚子地塊一致，地殼運動以升降運動為主，因而泥盆紀—早二疊世時期，由陸相環(huán)境迅速轉變?yōu)榉€(wěn)定的淺海相環(huán)境，廣泛沉積了碳酸鹽建造和部分陸屑建造；晚二疊世—晚三疊世早、中期，部分地區(qū)再度轉化為地殼下降，沉積了巨厚的復理石建造、基性火山巖建造和火山碎屑巖建造。晚三疊世末，印支運動使得全區(qū)褶皺回返而形成了褶皺帶，未接受侏羅紀及白堊紀的沉積[2,4]。

薄竹山巖體位于文山縣城以西約30 km處，呈紡錘體狀沿NW向展布，長約18 km，寬約10 km，出露面積達120 km2。根據(jù)物探成果和白牛廠礦區(qū)深部鉆孔資料，該巖體向北西方向傾伏延伸至白牛廠礦區(qū)深部，直線距離約9 km，實際面積遠大于120 km2，主要巖性為黑云二長花崗巖，侵入于下古生界寒武系和奧陶系之中[5]。

1.2 礦區(qū)及礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)主要出露寒武系中、下統(tǒng)及泥盆系下統(tǒng)地層，為一套淺海陸棚—濱?！ｊ懡换ハ唷懴嗨樾紟r—碳酸鹽建造，主體構造為圓寶山復式向斜和以F3、F6斷裂為代表的NWW向斷裂，與區(qū)域構造主體方向NE向不協(xié)調(diào)(圖2)[2]。圓寶山復式向斜位于礦區(qū)西北部，軸向NWW向，軸長約2 km，核部為龍哈組白云巖，樞紐兩端向礦區(qū)外圍延伸至下泥盆統(tǒng)超覆面附近，地層產(chǎn)狀從四周向中心槽部傾斜，整體上顯示出一個寬緩的構造盆地，控制了沉積相的空間配置方式，從而制約了礦體的空間形態(tài)及產(chǎn)狀[2]。

1.3 圍巖蝕變特征及礦化特征

圖2 白牛廠礦區(qū)地質(zhì)特征

白牛廠多金屬礦床圍巖蝕變總體較弱，而阿尾礦段圍繞隱伏花崗巖體蝕變較強，由內(nèi)至外可大致分為云英巖化、角巖化、矽卡巖化、碳酸鹽化4個蝕變帶。礦床的礦化特征主要與燕山晚期酸性巖漿活動密切相關，與圍巖蝕變相對應，發(fā)育較好，其中以阿尾礦段最為典型。以阿尾隱伏花崗巖體為中心向外、向上，分別形成了高—中溫鎢錫礦化帶、鉛鋅礦化帶、銅礦化帶到中—低溫銀錫鉛鋅礦化帶、銀鉛鋅礦化帶到低溫銻礦化帶，并在相應部位形成了礦體。

2 稀土元素地球化學特征

本研究稀土元素分析在中國科學院地球化學研究所礦床地球化學國家重點實驗室完成，后期測試工作在中國地質(zhì)科學院國家地質(zhì)實驗測試中心完成，分析儀器均為電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)，分析精度優(yōu)于5%[6]。

本研究分析的9件礦石樣品均采自穿心洞、對門山和阿尾礦段的新開采礦體，樣品較新鮮，基本未受到后期蝕變影響；5件礦化硅質(zhì)巖樣品采自阿尾礦段。分析表1可知：白牛廠礦床礦石樣品w(ΣREE)為5.08 ～79.17 μg/g，平均34.46 μg/g，樣品具有明顯的輕重稀土分餾現(xiàn)象，w(LERR)/w(HREE)為2.95～14.66，平均8.03，在稀土元素球粒隕石標準化配分曲線中呈右傾模式(圖3)；(La/Yb)N為2.01～33.23，平均12.62，且輕重稀土元素之間呈現(xiàn)明顯的分餾現(xiàn)象，(La/Sm)N為1.88～4.76，平均3.39；(Gd/Lu)N為0.62～9.23，平均2.95；樣品BC7、BD15、BD24和BA15的Eu異常值均為正值，分別為2.36、4.83、2.66和1.58，其余礦石樣品具有明顯的負Eu異常特征，Ce異?，F(xiàn)象不明顯；白牛廠多金屬礦床的礦化硅質(zhì)巖呈深灰色，似層狀或不規(guī)則狀產(chǎn)出，以致密塊狀為主，主要呈現(xiàn)隱晶質(zhì)結構，含黃鐵礦顆粒，硅質(zhì)巖具有較高的稀土元素含量，w(ΣREE)為201.14～278.95 μg/g，平均244.51 μg/g，與薄竹山花崗巖稀土元素含量相當(263.89 μg/g)[7]；樣品w(LERR)/w(HREE)為7.73～8.18，平均7.94，輕重稀土分餾現(xiàn)象明顯，略低于薄竹山花崗巖的分餾程度；在稀土元素球粒隕石標準化配分曲線中呈右傾模式，(La/Yb)N為8.43～9.89，平均9.28；(La/Sm)N為3.54～4.06，平均3.87；(Gd/Lu)N為1.48～2.12，平均1.75，輕稀土分餾現(xiàn)象高于重稀土；硅質(zhì)巖樣品具有弱至中等程度的負Eu異常(δEu為0.67～0.90，平均0.77)和微弱的正Ce異常(δCe為1.04～1.05，平均1.05)。

本研究對該礦床的9件礦石樣品和5件礦化硅質(zhì)巖樣品的稀土元素地球化學特征進行了分析。結果表明：礦石樣品及礦化硅質(zhì)巖的稀土元素與薄竹山巖體稀土元素具有一致的地球化學特征，暗示了三者可能經(jīng)歷了相同的地球化學過程，三者均具有明顯的輕重稀土分餾現(xiàn)象，且輕稀土之間的分餾程度均大于重稀土；薄竹山巖體均具有明顯的負Eu異?，F(xiàn)象，可能與斜長石分離結晶作用有關，與白牛廠礦床礦化硅質(zhì)巖的地球化學特征類似；9件礦石樣品中有4件樣品表現(xiàn)為較明顯的正Eu異?，F(xiàn)象，其余樣品則表現(xiàn)為明顯的負Eu異常，與祝朝輝等[8]對于白牛廠多金屬礦床礦石的稀土元素相關研究成果較一致。

表1 白牛廠多金屬礦床與礦化硅質(zhì)巖的稀土元素含量及參數(shù)

圖3 礦石、花崗巖及硅質(zhì)巖球粒隕石標準化配分曲線

Eu異常產(chǎn)生與Eu在自然界的不同價態(tài)存在形式有關[9]，當Eu在還原條件下主要以Eu2+形式存在時，由于電荷數(shù)的減少和離子半徑的相對增大，使得Eu表現(xiàn)出不同于其他三價稀土元素的地球化學行為，在地質(zhì)地球化學過程中與其余稀土元素分離，從而形成了Eu正異?；蜇摦惓?。根據(jù)張洪培[10]對白牛廠多金屬礦床流體包裹體氧逸度fO2、硫逸度fS2、酸堿度pH及氧化還原電位Eh的研究，認為由成礦早階段至晚階段，其還原度呈增高趨勢，可能是在極強還原條件下，Eu3+被還原成Eu2+后與其余稀土元素分離并富集于成礦流體中，致使從成礦流體中沉淀的礦石富銪，并導致部分礦石中出現(xiàn)Eu正異常。

3 討 論

3.1 成礦時代

礦床形成時代是礦床研究的重要內(nèi)容，通過成礦時代、成巖時代、地層時代及基底巖石形成時代進行對比分析，可以為礦床成因研究提供可靠證據(jù)。李開文等[3]獲得的白牛廠多金屬礦床沉積特征最為顯著的白羊礦段的錫石成礦年齡分別為(87.4±3.7)Ma～(88.4±4.3)Ma，與薄竹山花崗巖的成巖時代((86.51±0.52)Ma～(87.83±0.39)Ma)[11]一致，說明錫成礦主要與巖漿作用有關，并非海底熱水噴流沉積作用的產(chǎn)物。此外，閃鋅礦Sm-Nd等時線年齡為(79±31)Ma[1]，與燕山晚期花崗巖的形成時代接近，顯示出成礦物質(zhì)很可能來自花崗巖漿。礦床全巖Sm-Nd等時線年齡為(83±16)Ma，方解石Sm-Nd等時線年齡為(81±19)Ma，均與薄竹山花崗巖的形成時代一致。蔡明海等[12]獲得的廣西大廠錫多金屬礦田亢馬礦床的石英Rb-Sr等時線年齡為(93.4±7.9)Ma，與廣西大廠錫礦田侵入巖的SHRIMP鋯石U-Pb 年齡((93±1)Ma)一致[13]，顯示了礦區(qū)成礦與巖體有一定的成生聯(lián)系。云南個舊錫銅多金屬礦區(qū)黑云母40Ar/39Ar等時線年齡為(82.38±0.48) Ma[14]，與成巖年齡((81.43±0.46)Ma)一致[15-16]。都龍錫鋅多金屬礦床LA-MC-ICPMS錫石U-Pb年齡為(82.0±2.5)Ma～(96.6±3.5)Ma[17]，與其有內(nèi)在成因聯(lián)系的老君山花崗巖體的形成時代為80～88 Ma[18]，顯示了成巖與成礦的一致性。結合個舊、都龍和大廠礦床礦石成礦年齡測試分析數(shù)據(jù)，本研究認為南嶺西段在晚白堊世發(fā)生了大規(guī)模的巖漿侵入作用，同時伴生有大規(guī)模的多金屬成礦作用[19-21]，成巖與成礦時代的高度吻合性說明兩者可能受控于同一構造體系。

3.2 找礦遠景

礦區(qū)在燕山晚期，伴隨大規(guī)模區(qū)域伸展作用，誘發(fā)了花崗巖漿底辟上升。在晚白堊世，區(qū)內(nèi)富含Sn、Pb、Zn等成礦物質(zhì)的花崗巖漿上侵，沿構造裂隙發(fā)育的寒武系碎屑巖—碳酸鹽地層運移，在成礦流體物化條件發(fā)生改變的情況下，在有利的巖性、層間破碎帶及斷裂破碎帶發(fā)生沉淀，并在有利部位富集成礦。本研究認為白牛廠多金屬礦床的形成主要受到巖漿作用控制，可圍繞區(qū)內(nèi)花崗巖體開展找礦工作。白牛廠多金屬礦床幾乎所有的礦體都屬于隱伏礦體，礦區(qū)深部具有廣闊的找礦空間。根據(jù)區(qū)域地球物理資料，在白牛廠多金屬礦床與薄竹山巖體之間的廣大區(qū)域均為隱伏巖體的接觸帶，帶內(nèi)存在的300～3 000 m深度不等的巖體突出部位具有較好的成礦條件，為尋找隱伏礦體最有利的地段[22]。

4 結 語

結合相關巖礦石取樣分析成果，對比分析了薄竹山花崗巖、白牛廠多金屬礦床礦石和礦化硅質(zhì)巖的稀土元素地球化學特征，認為三者具有較一致的配分形式和輕重稀土分餾現(xiàn)象，白牛廠多金屬礦床的形成與薄竹山花崗巖關系密切，成礦物質(zhì)可能主要由花崗巖漿提供。礦區(qū)后續(xù)找礦工作宜圍繞花崗巖體開展，礦區(qū)東南部巖體埋深較淺的阿尾礦段為找礦重點部位。

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