云南巧家東坪鉛鋅礦床原生暈特征與找礦潛力

明添學，唐 忠，李永平，羅建宏，李 蓉，薛 戈，陳 雷

1.云南省地質調查院，昆明 650051 2.國土資源部三江成礦作用及資源勘查利用重點實驗室，昆明 650051

0 引言

滇東北地區(qū)為云南省重要有色金屬產地，已發(fā)現(xiàn)礦產有鉛、鋅、銅、銀、銦、鎘等有色金屬礦床和煤、磷等非金屬礦床。東坪鉛鋅礦床位于該區(qū)北西向巧家—魯?shù)殂U鋅成礦亞帶，自發(fā)現(xiàn)以來，前人對其研究程度較低，一些學者集中研究與其相鄰的茂租鉛鋅礦床地質[1-3]、地球化學特征[4-5]，來探討礦床成因、成礦模式、找礦潛力、成礦問題等[6-12]；羅家賢[13]根據(jù)礦床地質特征、同位素特征、成因方面的研究，認為東坪鉛鋅礦主要受燈影組白云巖和斷裂構造控制產出。由于從開采到現(xiàn)今，礦床保有儲量急劇下降，急需進一步對礦區(qū)深部及外圍開展找礦，增加礦床儲量和遠景，以確保礦山生產正常進行。實踐表明，研究礦體周圍的原生暈特征，是判斷異常分布和剝蝕程度、推測隱伏礦體、進行找礦預測的有效辦法。本文在該礦床地質特征研究的基礎上，結合鉆孔原生暈特征來探討控礦因素、礦床成因，以期為該礦床形成過程的研究提供相關依據(jù)，并為礦區(qū)及外圍進一步找礦工作開闊思路。

1 成礦地質背景

東坪鉛鋅礦床位于云南省巧家縣城近北方向約45 km處，行政區(qū)劃隸屬巧家縣東坪鄉(xiāng)管轄，累計查明Pb+Zn資源量達中型以上規(guī)模。該礦區(qū)大地構造位置地處揚子地臺西南緣，位于近SN向小江斷裂、NW向康定—奕良—水城斷裂及NE向彌勒—師宗—水城斷裂所圍成的“三角區(qū)”內(圖1)。

區(qū)域內出露地層齊全，包括中元古界、震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、侏羅系、白堊系、第四系等。其中，震旦系燈影組淺海相富鎂碳酸鹽巖沉積廣泛分布于茂租—東坪一帶，其巖性為含硅質條帶的粉晶白云巖、硅質白云巖、碎裂白云巖，是該區(qū)鉛鋅礦含礦層位。區(qū)域上斷裂和褶皺構造發(fā)育。斷裂構造有NW向和NE向斷裂，控制著茂租—東坪地區(qū)鉛鋅礦床(點)產出(圖2)；褶皺構造以茂租—東坪地區(qū)燈影組為核部，為一大型復式背斜構造。區(qū)域內有茂租大型鉛鋅礦、東坪中型鉛鋅礦、白卡中型鉛鋅礦，共同組成北西向巧家—魯?shù)殂U鋅成礦亞帶。

區(qū)內的鉛鋅礦床分布嚴格受構造控制，礦體一般在背斜近斷裂一側，且多發(fā)育于斷層的破碎帶或其附近；賦礦圍巖是以深色鎂質碳酸鹽巖為主夾含有機質的細碎屑巖，生物作用明顯。礦區(qū)地表以氧化礦為主，深部出現(xiàn)硫化礦，品位淺部較低，向深部一般有變富和變厚的趨勢。沉積作用對本區(qū)鉛鋅礦物質形成具有重要的作用，研究表明，滇東北地區(qū)寒武系與震旦系鉛、鋅的豐度值分別為(13～720)×10-6、(10～3 741)×10-6，高達維氏地殼鉛鋅值的45倍，是該區(qū)鉛鋅礦成礦物質的主要來源。

2 礦床地質特征

礦區(qū)內主要出露有震旦系燈影組灰色、深灰色中厚層白云巖和硅質白云巖。寒武系筇竹寺組灰色、深灰色、黑色的泥巖、粉砂巖、白云質粉砂巖，由上至下白云質、碳質、沉積黃鐵礦體積分數(shù)增加，黃鐵礦集合體團塊增大，其與燈影組接觸界面往往發(fā)育黃鐵礦化；滄浪鋪組灰綠色、灰色石英砂巖；龍王廟組灰色白云巖；陡坡寺組灰色、灰綠色粉砂巖、砂巖、泥巖夾白云巖。并發(fā)育有一系列NW向斷層F1、F5等，且是該區(qū)主要的導礦容礦構造(圖3)。F5斷層走向NW，礦區(qū)內長900余m，破碎帶寬1～20 m，斷層角礫巖成分為白云巖、粉砂質泥巖，發(fā)育有微弱鉛鋅礦化。

區(qū)內礦體主要為似層狀和脈狀。似層狀礦體位于礦區(qū)西南角，賦存于燈影組與筇竹寺組接觸界面附近，礦體長100～600 m，厚1～8 m，Pb+Zn品位為1%～20%，礦石主要為半自形-他形粒狀結構，塊狀、角礫狀和碎裂狀構造；脈狀礦體分布于礦區(qū)東部，產于F1、F2、F3、F4的斷層破碎帶中，走向NW，傾向SW，厚1～3 m，Pb+Zn品位為5%～15%，礦石多呈交代殘余結構,斑點狀、浸染狀、網(wǎng)脈狀構造。礦石中金屬礦物較為簡單，有閃鋅礦、菱鋅礦、方鉛礦,非金屬礦物為白云石、石英、螢石、重晶石。近礦圍巖蝕變主要有硅化、白云石化、黃鐵礦化，局部發(fā)育有褐鐵礦化、螢石化、重晶石化。

圖2 東坪鉛鋅礦床區(qū)域地質簡圖Fig.2 Simplified regional geological map of Dongping Pb-Zn deposit

圖3 東坪鉛鋅礦地質簡圖Fig.3 Simplified geological map of Dongping Pb-Zn deposit

3 礦床原生暈地球化學特征

本次對東坪鉛鋅礦外圍施工的6個鉆孔(S5ZK001、ZK001、S4ZK001、ZK701-1、ZK1701和ZK3901)由淺到深系統(tǒng)采集巖石樣品(采樣間距5 m)進行原生暈分析，對礦化、破碎帶進行加密采樣。樣品送國土資源部昆明礦產資源監(jiān)督檢測中心，開展Ag、As、Au、Ba、Bi、Co、Cu、Hg、Mo、Ni、Pb、Sb、Sn、W、Zn共15個元素化驗分析。

3.1 元素分類統(tǒng)計特征

對15個元素分析結果進行相關性分析，得到元素相關性系數(shù)表(表1)。

元素相關性分析結果顯示：在99%的置信區(qū)間下，主成礦元素Pb同Ag、As、Au、Co、Cu、Hg、Ni、Sb、W、Zn元素質量分數(shù)表現(xiàn)出正相關性，尤其是與Ag(0.51)、As(0.55)、Hg(0.64)、Zn(0.76)、Sb(0.60)顯著正相關；Zn元素同Ag、As、Au、Ba、Co、Cu、Hg、Ni、Pb、Sb、Sn、W元素質量分數(shù)表現(xiàn)出正相關性，尤其是與Ag(0.52)、As(0.66)、Hg(0.68)、Pb(0.76)、Sb(0.67)顯著正相關；低溫元素Ag、As、Hg、Sb與Pb、Zn表現(xiàn)出顯著正相關性。由此可以確定Ag-Pb-Zn為近礦暈元素，As-Sb-Hg為前緣暈元素。

采用最遠鄰元素方法進行R型聚類分析，結果(圖4)顯示，當距離系數(shù)為25時，Ag、Pb、Hg、Sb、As、Zn、W為一大類，Bi、Mo 、Ba 、Ni、 Co、Sn、Cu、Au為一大類。按照對成礦的貢獻與成礦作用性質，前一類可稱為成礦元素組合，而后一類為非成礦元素組合。進一步細分：距離系數(shù)取20時，Ag、Pb為一類，Hg、Sb為一類，As、Zn和W分別單獨為一類，Bi、Mo 為一類，Ba 、Ni、 Co、Sn、Cu為一大類；在距離系數(shù)取10時，Ag、Pb仍為一類，Ba、Ni、Co、Cu、Sn為一類，其他元素分別單獨為一類。這說明在成礦作用中，Pb、Ag關系最為密切，而作為與Pb正相關性非常好的Zn、As、Hg、Sb，在聚類上卻與Pb相隔較遠，在距離系數(shù)為10時，不在同一亞類中，表明該區(qū)鉛鋅成礦不在同一階段，具有疊加作用，極有可能是Zn早于Pb成礦，而后受Pb成礦疊加改造。綜合以上聚類分析結果，Ag-Pb-Zn可劃分為近礦暈元素，Hg-Sb-As為前緣暈元素，而W為尾暈元素，Bi、Mo、Ba、Ni、Co、Sn、Cu為成礦背景元素。

利用因子分析對Ag、As、Au、Ba、Bi、Co、Cu、Hg、Mo、Ni、Pb、Sb、Sn、W、Zn 15個元素進行降維處理，進一步討論元素的分類關系，得到方差累計表(表2)。根據(jù)方差累計表，當提取5個因子時，累計方差達到70.744%，基本包含了原始變量的信息，對前5個初始因子構成的公因子空間進行旋轉得到因子分析旋轉成分矩陣表(表3)。由表3得知F1—F5各主成分組成。

表1 東坪鉆孔巖石樣品元素相關性系數(shù)表

注：用Spearman法計算；**在置信度(雙測)為 0.01 時，相關性是顯著的；*在置信度(雙測)為 0.05 時，相關性是顯著的。

圖4 東坪鉆孔巖石樣品R型聚類分析圖Fig.4 R cluster analysis of Dongping drilling rock samples

F1成分：Au、Ba、Bi、Co、Cu、Mo、Ni、Sn；F2成分：Ag、Pb；F3成分：Hg、Sb；F4成分：As；F5成分：Zn、W。這與聚類分析中距離系數(shù)為20時，元素分類大致吻合。F2成分因子對區(qū)內鉛成礦貢獻率達95%以上，F(xiàn)5成分因子對鋅的成礦貢獻率僅有32.2%，表明該區(qū)鉛鋅成礦作用以鉛為主，早階段形成微弱的鋅礦化，后期受鉛礦化強烈的疊加改造作用。

3.2 原生暈分帶特征

采樣傳統(tǒng)方法計算出各鉆孔原生暈軸向分帶由地表至深部的序列為：

降香黃檀(Dalbergia odorifera T. Chen)屬于蝶形花科黃檀屬，為國家二級保護植物，其心材具有極高的經濟價值，是紅木家具的珍貴用材，從心材中提取的降香油也是一種定香劑，具有重要的藥用價值。同時，降香黃檀也適用于城市綠化和山地造林[1, 2]。

S4ZK001：Bi-Ba-Sn-Cu-Ni-Co-Mo-As-Ag-Zn-Pb-Hg-Sb-W-Au，序列較符合低溫(前緣暈)—中溫(近礦暈)—高溫(尾暈)元素分布規(guī)律，背景元素(Bi、Ba、Sn、Cu、Ni、Co、Mo)出現(xiàn)在序列前部，近礦暈元素Pb、Zn主要分布于中深部。鉆孔原生暈特征(圖5)顯示，Pb/Zn值由淺部到深部整體呈現(xiàn)增大趨勢，Pb+Zn值總體表現(xiàn)為先變大后減小的趨勢；見礦部位前緣暈(w(As+Sb+Hg))與尾暈(w(W))比值為53～420，近礦暈(w(Ag+Pb+Zn))與前緣暈(w(As+Sb+Hg))比值為26～63,多數(shù)為30～40。

ZK001：W-Ba-Sb-Ni-Pb-As-Hg-Zn-Co-Au-Bi-Mo-Sn-Cu-Ag，尾暈元素W出現(xiàn)在序列前部，近礦暈元素Ag位于序列尾部，Pb、Zn分布于中部。

S5ZK001：Ag-Sb-Pb-Cu-Zn-Hg-W-Ni-Bi-Ba-As-Sn-Mo-Co-Au，近礦暈元素Pb、Zn分布于序列中前部，背景元素分布于深部。

表2 東坪鉆孔巖石樣品元素因子分析方差累計表

表3 東坪鉆孔巖石樣品元素因子分析旋轉成分矩陣

注：提取方法為主成分；旋轉法為具有 Kaiser 標準化的正交旋轉法，旋轉在 6 次迭代后收斂。

ZK701-1：Zn-Pb-Sb-Cu-Au-Co-W-As-Ag-Mo-Sn-Ba-Bi-Hg-Ni，近礦暈元素Pb、Zn出現(xiàn)在序列前部，前緣暈元素As、Sb、Hg出現(xiàn)在中部。

ZK1701：Ag-As-Pb-Zn-Au-Hg-Bi-W-Cu-Sb-Sn-Mo-Co-Ni-Ba，近礦暈元素Pb、ZnZK3901：Ba-Au-Co-Cu-W-Ag-Bi-Ni-Sb-Hg-Zn-Pb-Sn-As-Mo，近礦暈元素Pb、Zn出現(xiàn)在序列中深部，尾暈元素W出現(xiàn)在前部。鉆孔原生暈特征(圖6)顯示：Pb/Zn值由淺部到中深部整體呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢;Pb+Zn值表現(xiàn)為中深部較大，淺部、深部小的規(guī)律；見礦部位前緣暈與尾暈比值為100～800，近礦暈與前緣暈比值為69～600。

出現(xiàn)在序列前部。鉆孔原生暈特征顯示：Pb/Zn值變化復雜，增大與變小交替變化，淺部比值較大，而深部整體未呈現(xiàn)變小趨勢;Pb+Zn值由淺部到深部整體呈現(xiàn)減小趨勢；見礦部位前緣暈與尾暈比值為51.8，近礦暈與前緣暈比值為56.6。

4 討論

4.1 礦床成因探討

S、Pb同位素特征是研究鉛鋅礦床成礦物質來源的重要手段。羅家賢[13]研究表明：東坪鉛鋅礦閃鋅礦δ34S變化范圍為2.02‰～12.91‰, 方鉛礦δ34S為7.64 ‰～14.29‰，重晶石δ34S平均為25.63‰；鉛同位素206Pb/204Pb值變化區(qū)間為18.027～18.155,207Pb /204Pb為15.599～15.627,208Pb/204Pb為37.95～38.07，鉛同位素μ值為9.5～9.6，閃鋅礦成礦溫度均值為237 ℃。S同位素顯示，該礦床δ34S值變化范圍較小，其與滇東北地區(qū)茂租鉛鋅礦(閃鋅礦、方鉛礦δ34S為9.88‰～19.22‰，重晶石δ34S為30.53 ‰[4])、樂紅鉛鋅礦(閃鋅礦、方鉛礦δ34S為17.5‰～28.6 ‰，重晶石δ34S為27.2‰～27.5‰[15])、毛坪鉛鋅礦(閃鋅礦、方鉛礦δ34S為7.96‰～19.30‰[16])相似，δ34S主要集中在10.00‰～20.00‰。

圖6 ZK3901主要元素原生暈特征Fig.6 Major element primary halos characteristics of ZK3901

東坪鉛鋅礦床Pb同位素顯示，鉛同位素比值相對均一，變化范圍不大。在207Pb/204Pb-206Pb/204Pb、208Pb/204Pb-206Pb/204Pb圖解(圖7)上位于上地殼和造山帶區(qū)域中，說明鉛來自殼源。

對于滇東北鉛鋅礦床的成因爭論較大，早在20世紀50 年代就有人提出巖漿熱液成礦說，與中、酸性侵入巖有關的成礦熱液，沿斷裂上升，在有利的容礦空間富集成礦。隨著研究程度的深入與科學技術的發(fā)展，眾多學者[1,5,7,11-16,20]提出了巖漿-熱液成因、沉積成因、古巖溶洞穴沉積成因、沉積-原地改造成因、沉積-改造成因、沉積-成巖期后熱液改造-疊加成因、MVT 型等不同的礦床成因模式。

羅家賢[13]研究認為，東坪鉛鋅礦床屬層控與構控的中低溫熱液礦床，礦體由層間剝離空間或順層擠壓破碎帶控制。有些學者*① 馬玉銀，董濤，張福亮，等.云南省巧家縣東坪鉛鋅礦核查礦區(qū)儲量核實報告.昆明：云南省煤田地質局昆明工程勘查公司，2010.則趨向于熱水沉積-噴流成因觀點，認為含礦熱水沿同生斷裂上升時，尤其是在上升通道受阻熱水壓力較高時，在斷裂旁側裂隙或附近薄弱地帶充填、交代形成脈狀礦及不規(guī)則的扁豆狀礦體；當含礦熱水噴溢至海底，在有利的部位沉積形成似層狀礦體。筆者在綜合研究的基礎上，認為熱液流體由深部沿斷裂向上運移，侵入到圍巖裂隙內，沿斷裂旁側構造形成透鏡狀、脈狀礦體，其空間形態(tài)主要受斷裂控制；含礦熱液繼續(xù)沿斷裂向上運移，進入到特定的構造-物理化學環(huán)境-組合圈閉中，即震旦系燈影組頂部與寒武系筇竹寺組底部白云質粉砂巖接觸部位，形成似層狀礦體。張長青等[21]在研究中，將碳酸鹽巖與碎屑巖接觸部位這一類巖性界面稱之為Si/Ca面。認為細碎屑巖顆粒粒度細小，孔隙度及滲透率相對低，為含鉛鋅流體運移的隔擋層，使其在靠近碳酸鹽巖的界面一側發(fā)生沉淀形成了鉛鋅礦體；主要表現(xiàn)為在巖性接觸界面、破碎帶發(fā)育有黃鐵礦化、硅化、白云石化等熱液蝕變，鉛鋅礦體賦存于接觸界面旁側白云巖及破碎帶中，反映熱液流體在界面的活動特點。

底圖據(jù)文獻[19]。圖7 207Pb/ 204Pb- 206Pb/204Pb，208Pb/ 204Pb- 206Pb/204Pb圖解Fig.7 Diagram of 207Pb/ 204Pb- 206Pb/204Pb and 208Pb/ 204Pb- 206Pb/204Pb

圖8 東坪鉛鋅礦床異常剖析圖Fig.8 Abnormal profileof Dongping Pb-Zn deposit

4.2 找礦潛力

6個鉆孔原生暈軸向分帶特征顯示，該區(qū)成礦極有可能為多期疊加形成。北東向鉆孔(S5ZK001→ZK001→S4ZK001)原生暈特征顯示，從南西到北東向近礦暈元素Pb、Zn分布呈由淺部到深部的分布規(guī)律；北西向鉆孔(ZK001→ZK701-1→ZK1701→ZK3901)原生暈特征顯示，從北西到南東向近礦暈元素Pb、Zn分布呈由淺部到深部的分布規(guī)律。這表明以ZK001為中心，向南東、北東輻射，礦體埋深加大。

見礦鉆孔(S4ZK001、ZK3901、ZK1701)原生暈特征表明，見礦部位前緣暈與尾暈比值往往大于50，近礦暈與前緣暈比值一般大于30。取前緣暈與尾暈的比值除以見礦部位前緣暈與尾暈比值下限(50)加上近礦暈與前緣暈的比值除以見礦部位近礦暈與前緣暈比值下限(30)之后，除以2得到預測數(shù)據(jù)，可將預測數(shù)據(jù)大于1的部分劃分為找礦預測區(qū)；即預測值=(前緣暈/尾暈/50+近礦暈/前緣暈/30)/2。結果表明，北東部(S4ZK001)及南東部(ZK3901)深部還具有一定的找礦潛力(圖5、圖6)。

1∶50 000水系沉積物顯示，東坪鉛鋅礦床發(fā)育一個異常規(guī)模大、強度高的Pb-Zn-Ag-Sb異常(圖8)，其成礦地質條件有利，濃集中心明顯，礦床東部和南部均有較大的找礦潛力。

5 結論

1)礦床中成礦流體硫源最有可能是震旦系燈影組的海水硫酸鹽，經熱化學還原作用而成的，鉛同位素顯示鉛來自殼源。成礦熱液流體由深部沿斷裂向上運移，侵入到圍巖裂隙內，沿斷裂旁側構造形成透鏡狀、脈狀礦體，在震旦系燈影組頂部與寒武系筇竹寺組底部白云質粉砂巖接觸部位形成似層狀礦體。

2)原生暈特征表明，東坪鉛鋅礦極有可能為多階段疊加形成，鉛鋅成礦作用以鉛為主，早階段形成微弱的鋅礦化，而后受鉛礦化強烈的疊加改造作用。S5ZK001→ZK001→S4ZK001近礦暈元素Pb、Zn組分從南西到北東向呈由淺部到深部的分布規(guī)律； ZK001→ZK701-1→ZK1701→ZK3901，Pb、Zn亦為由淺部到深部的分布規(guī)律。

3)以ZK001為中心，向南東、北東礦體埋深加大，在北東部(S4ZK001)及南東部(ZK3901)深部還具有一定的找礦潛力，1∶50 000水系沉積物顯示礦床東部和南部均有一定的找礦潛力。