云南保山市金廠河銅多金屬礦床成因探討

吳小梅，高李陽，陳少偉

(云南黃金礦業(yè)集團股份有限公司 云南 昆明 650000)

金廠河銅多金屬礦區(qū)位于岡底斯-念青唐古拉褶皺系南段，福貢-鎮(zhèn)康褶皺帶保山-永德褶皺束北段之核桃坪復背斜東翼，成礦區(qū)屬保山-鎮(zhèn)康鉛鋅多金屬成礦帶北段。

1 礦地質(zhì)

礦區(qū)主要出露寒武系上統(tǒng)核桃坪組(∈3h)大理巖化灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r夾板巖；沙河廠組(∈3h)灰?guī)r、粉砂巖夾鈣質(zhì)泥巖；奧陶系中上統(tǒng)蒲縹組(Op)粉砂巖、泥巖；奧陶-志留系仁和橋組(OSr) 頁巖；志留系中上統(tǒng)栗柴壩組(Sl) 泥質(zhì)灰?guī)r；泥盆系下統(tǒng)向陽寺組(D1x)粉砂質(zhì)灰?guī)r和第四系全新統(tǒng)(Q4)砂、礫石。其中核桃坪組二段一層(∈3h2-1)碳酸鹽巖是礦區(qū)的主要賦礦巖層。

礦區(qū)處于核桃坪復式背斜東翼金廠河隆起部位，隆起中心部位礦化較強，向四周逐漸減弱。區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動強烈，多組方向構(gòu)造交匯，次級構(gòu)造發(fā)育。金廠河隆起及次級斷裂構(gòu)造為礦區(qū)的主要控礦構(gòu)造。

礦區(qū)地表主要出露輝綠巖、少量輝長巖巖體，分布范圍廣而零星。輝綠巖具多期性，以華力西期為主，呈巖脈、巖墻及巖枝狀沿構(gòu)造帶產(chǎn)出。輝綠巖體與圍巖接觸帶局部顯示有多金屬礦化，顯示輝綠巖體為成礦作用有利因素。

礦區(qū)主要礦化蝕變有矽卡巖化、硫鐵礦化、磁鐵礦化、硅化、大理巖化、方解石化等，其中矽卡巖化、硫鐵礦化、磁鐵礦化、硅化與成礦關(guān)系最為密切。

2 礦體特征

金廠河銅鋅鐵多金屬礦為隱伏礦床。礦體賦存標高1422m～2008m，位于地表以下261m～732m之間，平均370m。均賦存于核桃坪組二段一層(∈3h2-1)矽卡巖內(nèi)，礦體以透鏡狀、似層狀、層狀為主，成群緩傾產(chǎn)出，空間分布由上往下具Pb、Zn帶，Cu帶，mFe帶垂直分帶特征，即上部為鉛鋅礦體，中部銅礦體，下部則以鐵礦體為主(圖1)。

目前，共圈定編號礦體174個，銅礦體57個、鉛鋅礦體43個、磁鐵礦體65個、金礦(化)體9個。其中銅主礦體3個(CuV5、CuV32、CuV33)；鉛鋅主礦體1個(ZnV3)；磁鐵主礦體2個(FeV15、FeV19)，礦體皆為矽卡巖型。代表性礦體特征簡述如下：

鉛鋅銅礦體：代表性礦體ZnV3，礦體形態(tài)主要以透鏡狀、似層狀、層狀為主。走向長(短軸)150m，傾向長(長軸)1018m，控制最大斜深560m；分布標高1868.99m～1687.72m。礦體總體西高東低，往東傾伏，傾角約4°～20°，平均8°。礦體頂?shù)装逡晕◣r、大理巖、大理巖化灰?guī)r為主。礦石類型以矽卡巖型鋅礦為主，極少量大理巖型鋅礦。礦體厚0.21m～54.26m，平均17.69m；Zn品位1.07ω%～21.25ω%，平均品位3.85ω%，Pb品位0.02ω%～2.80ω%，平均品位0.53ω%，共伴生Cu平均品位0.38ω%。

圖1 金廠河鋅多金屬礦8勘探線剖面簡圖

銅礦體：代表礦體CuV32，分布于上矽卡巖帶—中矽卡巖帶東側(cè)，ZnV3礦體下延礦化帶內(nèi)，兩者呈漸變過渡。礦體呈透鏡狀，向東傾伏，傾角19°～28°，平均22°，被F10錯斷。其中ZK22-18控制礦體厚度最大、銅品位最高，向四周厚度急劇變薄、品位變貧。

磁鐵礦體：代表礦體FeV15，礦體分布在核桃坪組二段一層(∈3h2-1)下矽卡巖帶內(nèi)，呈似層狀向西緩傾，傾角7°～16°，平均12°。礦體走向長100m，傾斜延深312m。礦體厚3.52m～23.21m，平均10.03m，mFe品位20.98ω%～44.47ω%，平均品位32.88ω%。

3 成礦特征及規(guī)律

3.1 控礦因素特征

3.1.1 地層因素特征

礦區(qū)內(nèi)廣泛分布上寒武統(tǒng)核桃坪組、沙河廠組，據(jù)陳永清等(2005)對礦集區(qū)成礦地層地球化學的研究顯示：核桃坪組二段(∈3h2)強烈富集Zn、Bi、Sb、As、B(K：6.87～57.12)，富集Ag、Pb、W(K：1.43～4.49)，Au、Cu、Sn、F的平均含量接近克拉克值(K：0.94～1.17)，貧化Mo、V、Cr、Ni、Co(K：0.46～0.71)。據(jù)此推測寒武系上統(tǒng)核桃坪組為礦區(qū)成礦提供部分成礦物質(zhì)來源，為初始礦源層；核桃坪組二段鈣質(zhì)板巖與泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r不等厚互層，該段鈣質(zhì)成分化學性質(zhì)活潑，容易發(fā)生交代作用，具有多個“層控”成礦結(jié)構(gòu)面(似硅鈣面)，提供了礦質(zhì)容礦空間。

3.1.2 構(gòu)造因素特征

核桃坪復背斜整體控制礦集區(qū)礦床點的分布(圖2)。礦床內(nèi)部礦體受小褶皺控制明顯，“S”形擠壓褶皺面、褶皺虛脫部位是容礦有利空間。

區(qū)內(nèi)與成礦有關(guān)的斷裂對成礦的控制可分三級。一級斷裂構(gòu)造控制成礦帶的展布；二級斷裂構(gòu)造(南北向、北北西、北北東向斷裂)控制礦床、礦(化)點的分布；三級次級斷裂控制礦(化)體的形態(tài)及賦存部位。

圖2 礦區(qū)推測隱伏巖體及礦化蝕變水平分帶示意圖

1-推測隱伏中酸性巖體；2-矽卡巖化帶；3-破碎蝕變帶；4-硅化帶；5-多金屬礦(中高溫)/金礦(中低溫)；6-斷層及編號；7-有用組分運移方向；8-1∶10布格重力異常等值線1×10-5m/s2

3.1.3 巖漿巖因素特征

礦集區(qū)內(nèi)地表僅出露輝綠巖、輝長巖、輝綠(玢)巖等基性巖體，以華力西期為主，總體呈巖脈、巖墻及巖枝狀沿構(gòu)造帶產(chǎn)出?；詭r體微量元素地球化學顯示，富集Cu、Zn、Fe、W等元素，可能與成礦物質(zhì)來源有關(guān)聯(lián)。

3.2 地球物理因素特征

3.2.1 重力異常特征

該區(qū)巖石密度測定：中酸性巖2.6×103kg/m3，大理巖2.72×103kg/m3、砂板巖2.65×103kg/m3，區(qū)域內(nèi)碳酸鹽巖類、基性侵入巖密度值較高，砂巖、頁巖次之，花崗巖及崇山群變質(zhì)巖密度較低，花崗巖與寒武系核桃坪組之間存在0.07×103kg/m3的密度差，密度差異明顯。寒武系地層平均密度為2.53×103kg/m3，接近中間層改正值，不會引起重力異常，華力西期基性—超基性巖和矽卡巖型鐵銅礦平均密度最高，能引起重力高，崇山群變質(zhì)巖和花崗巖侵入體平均密度最低，會引起重力低。因此重力高值區(qū)是尋找矽卡巖型鐵銅礦有利部位，而重力低值區(qū)是尋找隱伏中酸性巖體有利部位。依據(jù)1∶10萬布格重力異常等值線顯示金廠河東重力低異常。由此重力低異常區(qū)可推測深部存有隱伏中酸性巖體。推測巖體為中心由內(nèi)向外、由深至淺均具有矽卡巖型鐵銅礦床→矽卡巖型鉛鋅銅礦床→構(gòu)造破碎蝕變巖型鉛鋅金礦床→石英脈型金礦床的成礦分帶性(圖2)。也指示成礦從高溫元素到中低溫元素的成礦作用過程。

3.2.2 磁異常特征

依據(jù)以往巖礦石磁性特征(表1)可知灰?guī)r、板巖、輝綠巖、褐鐵礦為弱磁性體；褐鐵礦化石英脈有一定磁性；矽卡巖、矽卡巖型銅鉛鋅礦石為高強度磁性體。該區(qū)運用高精度磁測方法是尋找矽卡巖型或熱液型多金屬礦體的有利手段。

表1 區(qū)域巖礦石磁性特征統(tǒng)計表

金廠河1∶1萬磁地面磁測圈定了磁異常，異常通過向下延拓轉(zhuǎn)換，下延100m的異常形態(tài)與0m異常形態(tài)一致(圖3)，與目前已探知銅鋅鐵礦體群高度吻合，說明磁異常區(qū)是尋找矽卡巖型銅鋅鐵礦的有利部位。尤其是低緩磁異常是尋找較大規(guī)模的隱伏矽卡巖型銅鋅鐵多金屬礦有利位置，推測1∶5萬磁異常值≥50nT范圍均有找礦潛力。

3.2.3 地球化學特征

礦區(qū)1∶2.5萬土壤化探測量圈定金廠河Au異常，呈不規(guī)則面狀分布，向西南與上坪子綜合異常相連，極值分別為25.8×10-9、29.0×10-9、34.6×10-9，面積約2.0km2。礦區(qū)西側(cè)ZK22-19中控制金礦化體，金廠河Au異?？赡転閭?cè)向分帶的金礦化在地表的反映。

3.3 成礦分帶特征

金廠河礦體成群位于核桃坪復式背斜東翼，整體處于重力高值異常帶，呈近水平產(chǎn)于核桃坪組二段一層(∈3h2-1)內(nèi)，以銅礦、鉛鋅礦和磁鐵礦為主，均為隱伏的硫化礦(原生礦)。隱伏礦體群東受限木瓜樹—阿石寨斷裂(F11)，南北受限于北西向F2、F3斷層。成礦在空間分布由上往下具Pb、Zn，Cu，mFe的垂直分帶特征。礦體延伸呈現(xiàn)沿走向延深小、傾向延深大的特點，具透鏡狀、似層狀、層狀為主的層控特征。

金廠河隱伏礦礦化蝕變主要為矽卡巖化、硫鐵礦化、磁鐵礦化、少量硅化等。其中矽卡巖化最為發(fā)育，目前發(fā)現(xiàn)礦體均產(chǎn)于其中。矽卡巖化帶總體向東緩傾，由下往上變化為：含F(xiàn)e鈣質(zhì)矽卡巖帶(鈣鐵榴石+鈣鐵輝石+普通黑柱石+鐵陽起石)→含Cu鈣質(zhì)矽卡巖帶(陽起石、透閃石、石榴子石)→含Pb-Zn(或Cu)錳質(zhì)矽卡巖帶(含錳陽起石+含錳黑柱石+少量錳鋁榴石+少量錳鈣鐵輝石)→大理巖(李敬，2011)。

圖3 金廠河銅鋅鐵礦地表下延100m磁異常ΔZ等值線圖

3.4 成礦規(guī)律特征

3.4.1 成礦時代

據(jù)黃華等(2014)研究，金廠河鐵銅鉛鋅多金屬礦床ZnV3礦體石英—硫化物階段閃鋅礦及共生礦物(方鉛礦、黃銅礦、石英)Rb-Sr同位素測年結(jié)果均為118Ma左右(黃華、毛景文等，2014)，屬早白堊世。其成礦時代與北部云龍縣志本山、鐵廠等花崗巖體的形成年齡基本一致，反映礦床成因上可能與燕山期構(gòu)造—巖漿活動有關(guān)。

3.4.2 礦床物質(zhì)來源

成礦流體特征及來源：金廠河主成礦階段流體包裹體均一溫度分布于135.3℃～423.5℃，頻率分布單峰值為210℃。礦床的平均成礦溫度為184℃，平均成礦壓力為27.87MPa(薛傳東，2008)。

礦床成礦流體的投影點分基本上都落在與原生巖漿水相鄰近的左下方區(qū)域內(nèi)(圖4)，表明其成礦熱液可能來源于巖漿水與大氣降水或沉積建造水的混合。成礦流體主要是地下深部巖漿水與沉積建造水或大氣降水的混合，沿著深部斷裂侵入與圍巖發(fā)生交代使得銅、鉛、鋅的沉淀富集，形成金廠河銅鋅鐵多金屬礦。

成礦物質(zhì)來源：金廠河鉛鋅礦34S變化范圍為3.9‰～7.1‰(薛傳東，2008)。反映硫的物質(zhì)來源比較單一，成礦熱液中的硫可能主要是深源硫，并混入了部分地層硫，反應(yīng)了成礦物質(zhì)主要來自于深部，寒武系可能提供部分成礦物質(zhì)。

圖4 礦集區(qū)成礦流體δ18DV-SMOW-δ18O水關(guān)系圖解

4 成因探討

綜上金廠河成礦機理可推斷(圖5)，早期富含鐵銅的巖漿巖侵位于核桃坪組二段中，在巖體分異和含礦質(zhì)熱液與圍巖發(fā)生接觸交代作用形成矽卡巖，該含礦質(zhì)熱液流體在退化蝕變階段鐵質(zhì)(黑柱石、陽起石等)相對富集，并以絡(luò)合物形式運移的鐵隨著溫度降低、物化條件的改變而沉淀出來，先形成磁鐵礦；后期因構(gòu)造運動，中酸性巖漿(燕山晚期)再次侵位，礦質(zhì)再次活化遷移，含礦質(zhì)熱液流體沿構(gòu)造、裂隙上升，在金廠河隆起部位因物化條件改變和受圍巖遮擋，與碳酸鹽巖經(jīng)過多期次矽卡巖化變質(zhì)作用，鐵與部分銅在下部進一步富集，而大部分銅及鉛鋅因流體物化條件變化、控礦層位的不同，在中上部經(jīng)矽卡巖化等變質(zhì)作用最終形成銅礦和鉛鋅銅礦；其中也有部分含礦質(zhì)熱液流體繼續(xù)向上、向旁側(cè)遷移與向下滲透并萃取了圍巖成礦元素的地表水匯合，經(jīng)矽卡巖化作用、大理巖化等作用反復交代形成部分矽卡巖型、大理巖型銅鉛鋅礦體。因此，礦床成因?qū)倥c巖漿熱液活動有關(guān)的矽卡巖型銅鋅鐵多金屬隱伏礦床。

圖5 金廠河成礦機理示意圖