滇西北衙金多金屬礦成礦系列研究

劉張榮，趙 玉，陳立豪

(1.云南黃金集團(tuán)鶴慶北衙礦業(yè)有限公司，云南 鶴慶 671507；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083；3.蘭州大學(xué)，甘肅 蘭州 730000)

北衙金多金屬礦田位于云南省西北部鶴慶縣境內(nèi)，是金沙江-紅河銅-鉬-金成礦帶的重要組成部分，受到了地質(zhì)學(xué)者的廣泛關(guān)注。至2015年底，礦區(qū)累計(jì)探獲(333)類以上共伴生資源量金360噸，品位2.47克/噸，鐵1.7億噸，品位37%，銅81萬(wàn)噸，品位0.52%，鉛260萬(wàn)噸，品位2.01%，鋅80萬(wàn)噸，品位1.38%，銀9000噸，品位45克/噸，硫1266萬(wàn)噸，品位10.41%。其中金已達(dá)超大型，北衙金多金屬礦田已成為我國(guó)重要的黃金產(chǎn)地。

自上世紀(jì)80年代以來(lái)，該區(qū)已發(fā)現(xiàn)大量斑巖型礦化、矽卡巖型礦化；隨著近年來(lái)勘查工作的深入，紅泥塘、筆架山、芹河等地區(qū)新探明一批似層狀熱液礦化體，因此北衙金多金屬礦田內(nèi)共發(fā)現(xiàn)了三種類型的內(nèi)生礦床。

近年來(lái)大量積累的不同礦化類型的同位素研究成果，為研究北衙礦田成礦系統(tǒng)提供了新的視角。本文通過(guò)總結(jié)H-O、S、Pb及成礦年代學(xué)研究，探討了北衙金多金屬礦田內(nèi)不同類型礦化成礦物質(zhì)來(lái)源及演化關(guān)系。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

金沙江-紅河富堿斑巖成礦帶位于我國(guó)西南地區(qū)(圖1a)，是該區(qū)域重要的Cu-Mo-Au成礦帶，該帶北起唐古拉，南至金平，延伸約兩千公里，帶內(nèi)發(fā)育一系列與喜馬拉雅期富堿斑巖體有關(guān)的銅、鉬、金礦床(圖1b)。

北衙金多金屬礦田是該成礦帶的重要組成部分，位于金沙江-紅河走滑斷裂東側(cè)，揚(yáng)子克拉通西側(cè)。礦田內(nèi)主要出露有二疊系上統(tǒng)峨眉山組(P2β)、三疊系下統(tǒng)青天堡組(T1q)和中統(tǒng)北衙組(T2b)、第四系更新統(tǒng)蛇山組(Q1s)、更新統(tǒng)(Qp)及全新統(tǒng)(圖1c)。

(1)峨眉山玄武巖(P2β)：厚約250m，以暗色玄武巖為主，具氣孔杏仁狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，呈南北向分布，與上覆三疊系青天堡組呈假整合接觸。

(2)青天堡組(T1q)：厚度約175m～350m，巖性主要為長(zhǎng)石砂巖、雜砂巖，局部夾薄層狀泥質(zhì)灰?guī)r、頁(yè)巖，與上覆三疊系北衙組呈平行不整合接觸。

(3)北衙組(T2b)：是該區(qū)最主要的賦礦地層，巖性主要由白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)砂屑灰?guī)r、鐵質(zhì)砂屑灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、似角礫狀灰?guī)r等組成。(4)第四系更新統(tǒng)蛇山組(Q1s)：為一套復(fù)成分含砂礫粘土、細(xì)砂、砂礫層；更新統(tǒng)為灰質(zhì)角礫巖；全新統(tǒng)為粘土、砂礫和巖塊。

礦田內(nèi)構(gòu)造以南北向北衙向斜為主，兩翼受斷層和巖漿侵入作用影響，局部發(fā)育褶皺、斷裂、裂隙等構(gòu)造。區(qū)內(nèi)已于萬(wàn)硐山、紅泥塘、大沙地等礦段發(fā)現(xiàn)喜馬拉雅期富堿斑巖體九個(gè)，巖體走向總體以南北向?yàn)橹?，巖性以富堿石英正長(zhǎng)斑巖、正長(zhǎng)斑巖、石英二長(zhǎng)斑巖為主，局部可見(jiàn)煌斑巖脈穿切斑巖體及地層。

圖1 北衙金多金屬礦田地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)王建華等，2015)

2 礦床地質(zhì)特征

北衙金多金屬礦田是一個(gè)以金、鐵、銅成礦為主的多金屬礦田，根據(jù)成礦地質(zhì)特征及成礦作用可將該礦田劃分為內(nèi)生成礦系列和外生成礦系列。外生成礦系列主要為賦存于第四系地層內(nèi)的風(fēng)化-堆積型金礦化；內(nèi)生成礦系列根據(jù)成礦特征，主要?jiǎng)澐譃榘邘r型礦化、矽卡巖型礦化、熱液型礦化三種礦化類型(圖2)。

(1)斑巖型礦化：主要成礦元素為金、銅，發(fā)育于萬(wàn)硐山、紅泥塘礦段，筆架山等礦段零星分布。該類型礦化礦體呈透鏡狀、細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀賦存于富堿斑巖體裂隙中，礦石礦物主要有黃銅礦、斑銅礦、黃鐵礦等，礦石呈半自形、他形結(jié)構(gòu)，具塊狀、網(wǎng)脈狀、細(xì)脈狀構(gòu)造。圍巖蝕變主要包括鉀化、硅化、綠泥石化、青磐巖化、絹英巖化等。礦體產(chǎn)狀受巖體內(nèi)節(jié)理裂隙、斷裂產(chǎn)狀的變化而變化，礦體傾角較陡，大多在50°～70°之間，厚度幾厘米至幾米不等，礦石金平均品位約1.86 g/t，銅平均品位約0.39ω%。

(2)矽卡巖型礦化：是北衙金多金屬礦田內(nèi)最普遍的礦化類型，該類礦化主要的成礦元素為金、銅、鐵，主要發(fā)育于萬(wàn)硐山、紅泥塘礦段。矽卡巖型礦化礦體以似層狀-層狀、脈狀、透鏡狀賦存于富堿斑巖體與北衙組碳酸鹽巖接觸帶部位?？傮w走向近南北，向西傾斜，產(chǎn)狀變化較大，各部位差異較大。礦體頂部(1720m標(biāo)高以上)產(chǎn)狀平緩，傾角小于5°；巖體北部接觸帶礦體，中段(1550m～1720m標(biāo)高)傾向西，傾角26°，下段礦體上翹，傾向東，傾角25°；中部礦體穿插于巖體內(nèi)凹部位，傾向西，傾角37°；巖體東部及南部接觸帶礦體產(chǎn)狀平緩，變化小。礦體頂板巖性為石英正長(zhǎng)斑巖及矽卡巖、蝕變灰?guī)r，礦體底板巖性為矽卡巖、蝕變灰?guī)r，礦體厚度0.88m～51.51m，平均13.62m。礦石礦物主要為磁鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦等，礦石具半自形-自形粒狀結(jié)構(gòu)，具塊狀、脈狀構(gòu)造。圍巖蝕變以矽卡巖化、鉀化、碳酸鹽化、硅化等為主。矽卡巖型礦化礦石金平均品位約2.68 g/t，銅平均品位約0.58ω%。

圖2 北衙礦區(qū)56線剖面圖

(3)熱液型礦化：成礦元素以鉛、鋅、銀、金為主，主要發(fā)育于筆架山、鍋蓋山、芹河、爐坪礦段，礦體呈脈狀、透鏡狀、不規(guī)則囊狀、局部串珠狀賦存于青天堡組與北衙組之間或北衙組內(nèi)不同巖性段之間的滑脫帶、層間破碎帶、節(jié)理裂隙等構(gòu)造發(fā)育部位，礦體產(chǎn)狀與滑脫帶或?qū)娱g破碎帶產(chǎn)狀一致。礦體近南北走向，向西傾斜，平均傾角22°，厚度3.95m～12.24m，平均7.78m。礦石礦物以方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、黃銅礦為主，呈半自形-他形粒狀結(jié)構(gòu)、鑲嵌結(jié)構(gòu)，具塊狀、網(wǎng)脈狀構(gòu)造。圍巖蝕變以硅化、褐鐵礦化、碳酸鹽化等為主。礦石鉛平均品位為3.19%，金平均品位為0.70 g/t，銀平均品位為48 g/t，鋅平均品位為0.81ω%。

上述三類礦化顯示了以斑巖體為中心，中心為斑巖型礦化，向外逐漸過(guò)渡為矽卡巖型礦化，外緣為熱液型礦化，成礦元素分帶顯示中心以銅、金礦化為主，向外過(guò)渡為銅、金、鐵，外緣為鉛、鋅、銀、金。

3 成礦時(shí)代

前人對(duì)礦田內(nèi)富堿斑巖體、煌斑巖及礦化進(jìn)行了大量成礦年代學(xué)研究。張維濤(2017)統(tǒng)計(jì)前人對(duì)富堿斑巖體蝕變礦物40Ar-39Ar坪年齡、鋯石U-Pb定年，得出北衙金多金屬礦田內(nèi)富堿斑巖體成礦年代集中于35～37 Ma，斑巖型礦化成礦時(shí)代與斑巖體成巖時(shí)代較接近，可近似為斑巖型礦化成礦時(shí)代。和文言(2014)在對(duì)礦田內(nèi)煌斑巖進(jìn)行鋯石U-Pb測(cè)年獲得成巖年齡34.92±0.66 Ma。付宇等(2015)對(duì)紅泥塘礦段矽卡巖型礦化礦石內(nèi)的輝鉬礦進(jìn)行Re-Os測(cè)年獲得成礦年齡34.7±1.6 Ma。王建華(2017)對(duì)筆架山礦段熱液型礦石閃鋅礦進(jìn)行Rb-Sr測(cè)年，并獲得等時(shí)線年齡32.8±1.9 Ma?？傮w而言，北衙金多金屬礦田內(nèi)巖漿巖與各類內(nèi)生礦化成礦時(shí)代相近，集中于37～32Ma，表明內(nèi)生礦化與喜馬拉雅期巖漿熱液活動(dòng)關(guān)系密切，應(yīng)屬同一成礦系統(tǒng)，是金沙江-紅河銅-鉬-金成礦帶喜馬拉雅期第二次成礦事件(36.10～33.76 Ma)的主要組成部分。

4 成礦物質(zhì)來(lái)源

Pb元素具有多種同位素，被廣泛應(yīng)用于成礦物質(zhì)來(lái)源示蹤。作為北衙金多金屬礦田內(nèi)重要的成礦元素，前人通過(guò)Pb同位素進(jìn)行了大量的研究工作。王紹波和牛學(xué)勇(2018)在對(duì)北衙金多金屬礦田內(nèi)北衙組地層內(nèi)的泥質(zhì)灰?guī)r、鐵質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r研究得出該地層Pb元素豐度0.63～1.53 ppm，地層Pb對(duì)礦田內(nèi)礦化貢獻(xiàn)不大。隨著近期大量的熱液型礦石Pb同位素?cái)?shù)據(jù)被報(bào)道，本次研究通過(guò)統(tǒng)計(jì)礦田內(nèi)喜馬拉雅期巖漿巖及三類內(nèi)生礦化類型礦石的Pb同位素特征，對(duì)其成礦物質(zhì)來(lái)源進(jìn)行深入分析。

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖及不同類型礦石Pb同位素(圖3)所示：斑巖型礦石Pb同位素?cái)?shù)據(jù)全部落入巖漿巖Pb同位素?cái)?shù)據(jù)，暗示了該類礦化成礦物質(zhì)主要來(lái)自于深源巖漿物質(zhì)；矽卡巖型礦石相對(duì)斑巖型礦石Pb同位素盡管也全部落入巖漿巖Pb同位素區(qū)域，但相對(duì)于斑巖型礦石較分散，表明其成礦物質(zhì)來(lái)源仍為深部巖漿物質(zhì)，但可能有少量其他物質(zhì)加入；熱液型礦石Pb同位素?cái)?shù)據(jù)集中于巖漿巖Pb同位素區(qū)域與碳酸鹽巖地層區(qū)域，相對(duì)靠近碳酸鹽巖地層區(qū)域，表明該類型礦石除深源巖漿物質(zhì)提供部分成礦物質(zhì)之外，地層物質(zhì)也是重要的成礦物質(zhì)提供者。總體而言，由斑巖型礦化→矽卡巖型礦化→熱液型礦化，成礦物質(zhì)顯示由深源巖漿物質(zhì)為主向巖漿物質(zhì)與地層物質(zhì)混合來(lái)源過(guò)渡。

圖3 北衙金多金屬礦田不同類型礦化Pb同位素分布圖(據(jù)自吳興開(kāi)，2005；和文言，2014；吳松，2016；Zhou et al.，2016)

5 成礦模式

北衙金多金屬礦田空間上以富堿斑巖體為中心，向外為斑巖型礦化，矽卡巖型礦化，最外緣為熱液型礦化，成礦物質(zhì)由內(nèi)向外逐漸由深源物質(zhì)向地層混源物質(zhì)過(guò)渡，成礦物質(zhì)與成礦時(shí)代具有相當(dāng)?shù)囊恢滦?，?yīng)屬同一巖漿熱液成礦系統(tǒng)，將其成礦模式歸納如下：

(1)滇西地區(qū)在經(jīng)歷亞歐板塊與印度板塊對(duì)接造山后，約在35 Ma巖石圈失穩(wěn)下沉，部分下地殼重熔，深部巖漿上涌冷凝，在巖漿與地層的接觸帶形成矽卡巖帶，并在巖漿上涌過(guò)程中形成大量斷裂、裂隙；

(2)巖漿流體在上涌冷凝過(guò)程中形成大量富銅、金成礦熱液，成礦流體以富堿斑巖體為中心沿深部裂隙向外運(yùn)移，并與賦礦圍巖發(fā)生水巖反應(yīng)，從地層獲得部分成礦物質(zhì)；

(3)成礦流體由于溫度、壓力等的變化，先在斑巖體內(nèi)部形成斑巖型礦化；在向外運(yùn)移過(guò)程中與圍巖發(fā)生水巖反應(yīng)形成矽卡巖，并形成矽卡巖礦化；流體再進(jìn)一步向外運(yùn)移過(guò)程中由于成礦溫度、PH、氧逸度等發(fā)生改變，在地層之間滑脫帶形成似層狀熱液礦化。

6 結(jié)論

(1)北衙金多金屬礦田以斑巖體為中心向外，內(nèi)生礦化類型主要有斑巖型礦化、矽卡巖型礦化、熱液型礦化。

(2)三種內(nèi)生礦化類型成礦時(shí)代集中于37～32 Ma，屬同一巖漿熱液成礦系統(tǒng)。

(3)斑巖型礦化、矽卡巖型礦化、熱液型礦化成礦物質(zhì)來(lái)源有以深源物質(zhì)為主逐漸向深源物質(zhì)與地層物質(zhì)混合過(guò)渡的趨勢(shì)。