云南鉑族金屬礦產(chǎn)分布特征及找礦方向

李 蓉，曾 妍，程勝輝，詹冬琴

(1.云南省地質(zhì)調(diào)查院，云南 昆明 650216；2.云南省地質(zhì)技術(shù)信息中心，云南 昆明 650051)

鉑族元素(platinum-group elements，PGE)，包括釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)及鉑(Pt)6個(gè)元素，具有強(qiáng)烈的親硫和親鐵性，自然界中主要呈自然元素、自然合金及硫化物形式存在[1]。鉑族元素與金、銀合稱“貴金屬”，其發(fā)現(xiàn)與利用相對(duì)于金、銀要晚很多，但因其具有穩(wěn)定的電熱性、抗電火花蝕耗能性好、高延展性及優(yōu)良的高溫抗氧化等特殊物化性能，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和尖端技術(shù)中[1]。2020年12月4日“新能源、新材料、新生態(tài)—2020國際鉑族金屬科技創(chuàng)新及發(fā)展峰會(huì)”在中國蘇州舉行，與會(huì)代表將鉑族金屬在新材料、新能源產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用劃分為首飾、汽車、投資、氫能、化工、環(huán)保、醫(yī)療、電子、儲(chǔ)能、食品、材料、碳中和等12個(gè)生態(tài)圈，鉑族金屬作為新能源、新材料行業(yè)的“維生素”，在氫能產(chǎn)業(yè)、新能源汽車、環(huán)保材料等前沿行業(yè)的應(yīng)用日趨重要。

中國作為世界最大的鉑族金屬需求國，鉑族資源探明儲(chǔ)量卻很低，資源嚴(yán)重短缺[2]。截止2020年底，全國鉑族金屬查明資源儲(chǔ)量126.73t，4個(gè)省份探明有鉑族金屬礦產(chǎn)資源，其中甘肅、云南的儲(chǔ)量約占總儲(chǔ)量的99%[3]。云南省鉑族金屬礦勘查工作開展較早，1950年以后，先后發(fā)現(xiàn)了彌渡金寶山、牟定安益、元謀朱布等一批大-中型礦床[4]。但獨(dú)立開發(fā)利用的較少，大部份作為其他礦產(chǎn)共伴生元素予以回收利用。

1 云南鉑族金屬資源概況

云南省查明鉑族金屬資源量位列全國前列，截止2019年底，共發(fā)現(xiàn)獨(dú)立鉑族金屬礦床(點(diǎn))10處，其中大型礦床2處，中型礦床3處，小型礦床4處，礦點(diǎn)1處；伴生鉑鈀礦床(點(diǎn))4處。云南鉑族金屬礦床成因類型多屬單一的巖漿型礦床，細(xì)分為銅鎳硫化物型和鈦磁鐵礦型，其中以銅鎳硫化物型為主，鈦磁鐵礦型礦床僅有1處(圖1、表1)。

表1 云南主要鉑族金屬礦產(chǎn)一覽表Tab1.Main Pt Family Metal Mineral Resources in Yunnan

續(xù)上表

圖1 云南鉑族元多金屬找礦遠(yuǎn)景區(qū)(底圖據(jù)參考文獻(xiàn)[23，30，31])Fig 1.Prospecting Prospective Area of Pt Family Multimetallic Element1-鎳元素地球化學(xué)異常；2-云南鉑族金屬找礦遠(yuǎn)景區(qū)；3-云南省主要斷裂；4-異常組合；5-鎂質(zhì)超基性巖；6-鐵質(zhì)超基性巖；7-鐵質(zhì)基性-超基性巖；8-鎂質(zhì)基性-超基性巖復(fù)合巖體；9-環(huán)帶狀基性-超基性巖；10-基性巖；11-鉑族金屬礦床點(diǎn)；12-共生鎳銅礦的鉑鈀多金屬礦床點(diǎn)①芒市巖帶(潞西巖帶)；②保山巖帶；③昌寧-孟連巖帶；④瀾滄江巖帶；⑤德欽巖帶；⑥金沙江巖帶；⑦阿墨江-李仙江巖帶；⑧金平巖帶；⑨哀牢山巖帶；⑩寧蒗-彌渡巖帶；永仁-元謀巖帶(元謀、綠汁江巖帶)；東川-富民巖帶；馬關(guān)-富寧巖帶

2 鉑族金屬典型礦床地質(zhì)特征

2.1 銅鎳硫化物型

云南已發(fā)現(xiàn)鉑族金屬礦床中有9處為銅鎳硫化物型，占云南鉑族金屬總數(shù)的90%。其中金寶山鉑族多金屬礦為貧銅鎳大型鉑族多金屬礦床，國內(nèi)目前僅次于甘肅金川鎳礦的第二大鉑族金屬礦床，也是最大的獨(dú)立鉑族金屬礦床。礦化巖體侵位于泥盆系金寶山組(Dj)，空間呈兩翼平緩的短軸背斜形態(tài)，禮社江以北礦段發(fā)育較好(圖2)，為順層侵入的巖床或巖脈。主要含礦巖石類型以單輝橄欖巖為主(約占整個(gè)巖體的86%)，其次輝橄巖、橄輝巖、蛇紋巖、角閃巖、滑石片巖、碳酸鹽化超基性巖、次閃石化超基性巖等。超基性巖以Pt、Pd元素豐度值高為特點(diǎn)，全礦區(qū)巖體總平均ω(Pt+Pd)0.5g/t，為鉑族金屬成礦母巖。含礦巖石均屬鋁過飽和系列，巖石的鎂鐵比0.79～5.18，隨巖石基性程度增高而增高，屬鐵質(zhì)超基性巖。本區(qū)基性-超基性巖稀土配分∑LREE/∑HREE為1.1～7.28，多數(shù)在2.38～5.05，比值較為接近，各種巖類的稀土配分曲線形態(tài)十分相似，推斷巖體與峨眉山玄武巖可能為同源產(chǎn)物，都來自大陸拉斑玄武巖[16-19]。超基性巖普遍強(qiáng)烈蝕變，與鉑族金屬礦化有密切關(guān)系，廣泛分布有葉蛇紋石化與疊加次閃石化、碳酸鹽化，其次有自變質(zhì)作用階段的早期蛇紋石化，透(次)閃石化、綠泥石化、硅化等[4，18-19]。

圖2 彌渡金寶山鉑鈀礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)參考文獻(xiàn)[18]修改)Fig 2.Geological Sketch Map of Jinbaoshan Pt-Pd Deposit in Midu1-上三疊統(tǒng)羅家大山組；2-上三疊統(tǒng)云南驛組；3-下二疊統(tǒng)；4-泥盆系金寶山組；5-燕山期-印支期云煌巖；6-燕山-印支期輝長(zhǎng)巖；7-印支-華力西期輝長(zhǎng)巖；8-印支-華力西期輝綠輝長(zhǎng)巖；9-印支-華力西期輝綠巖；10-華力西期基性巖；11-華力西期輝長(zhǎng)輝綠巖；12-華力西期超基性巖；13-鉑鈀礦體；14-實(shí)、推測(cè)地質(zhì)界線；15-實(shí)、推測(cè)不整合界線；16-實(shí)、推測(cè)假整合界線；17-實(shí)、推測(cè)性質(zhì)不明斷層；18-實(shí)、推測(cè)正斷層及編號(hào)；19-實(shí)、推測(cè)現(xiàn)代滑坡斷層；20-勘探線及編號(hào)；21-鉆孔

全區(qū)共圈定5個(gè)礦群、81個(gè)礦體，主礦體有K12、K31、K326三個(gè)礦體，主要賦存在巖體底部和中上部(圖3)。K12、K31屬江北礦段，呈舒緩波狀的似層狀產(chǎn)出，總體傾向北，傾角0°～22°。K12礦體長(zhǎng)1754m，寬200m～955m，厚0.76m～36.00m，平均7.38m；K31礦體長(zhǎng)1988m，寬400m～645m，厚0.59m～13.89m，平均4.70m。K326礦體：產(chǎn)于江南礦段，呈舒緩波狀的似層狀產(chǎn)出，總體北西傾斜，傾角10°～15°，礦體長(zhǎng)1420m，寬300m～400m，厚1.10m～19.20m，平均6.02m。主要礦體平均ω(Pt)0.47g/t～1.19g/t、ω(Pd)0.80g/t～1.61g/t、ω(Pt+Pd)1.43g/t～2.73g/t，Pd+Pt金屬儲(chǔ)量27.61t[19]。鉑族礦物大多呈獨(dú)立礦物存在，主要為砷鉑礦及鉍碲鈀礦；金屬礦物主要有鉻鐵礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、鎳黃鐵礦及紫硫鎳鐵礦。

圖3 彌渡金寶山鉑族多金屬礦床5號(hào)勘探線剖面圖(據(jù)參考文獻(xiàn)[18])Fig 3.Section of Exploration Line 5 of Jinbaoshan Pt Family Multimetallic Deposit，Midu1-上三疊統(tǒng)羅家大山組；2-上三疊統(tǒng)云南驛組；3-下二疊統(tǒng)；4-泥盆系金寶山組；5-燕山期-印支期云煌巖；6-燕山-印支期輝長(zhǎng)巖；7-印支-華力西期輝長(zhǎng)巖；8-印支-華力西期輝綠巖；9-華力西期基性巖；10-華力西期輝長(zhǎng)輝綠巖；11-華力西期超基性巖；12-鉑鈀礦體及編號(hào)；13-石膏礦體及編號(hào)；14-實(shí)、推測(cè)地質(zhì)界線；15-不整合地質(zhì)界線；16-巖相界線；17-性質(zhì)不明斷層及編號(hào)；18-實(shí)、推測(cè)正斷層及編號(hào)；19-鉆孔

2.2 鈦磁鐵礦型

目前，云南鈦磁鐵礦型鉑族金屬礦床僅發(fā)現(xiàn)牟定縣安益鉑鈀鈦磁鐵礦大型礦床1處，Pd+Pt資源量35.73t[20]，ω(Pt+Pd)0.55g/t。位于“康滇”基底斷隆帶中段西緣，南北向元謀-綠汁江深大斷裂縱貫礦區(qū)并嚴(yán)格控制基性、超基性巖體展布?；浴⒊詭r體侵位于中元古界龍川巖群(Pt1L)普登巖組，主體含二長(zhǎng)單輝巖、含二長(zhǎng)鈦磁鐵單輝巖巖體中產(chǎn)出巖漿熔離型含鉑鈀貧磁鐵礦，約占總巖體的80%以上，圖4、圖5。巖體為正常系列基-超基性巖，構(gòu)成連續(xù)分異系列。鎂鐵比值：含橄單輝巖0.62，含鈦磁鐵單輝巖0.31～0.76，輝長(zhǎng)巖0.27，二長(zhǎng)輝長(zhǎng)巖0.22，屬鐵質(zhì)超基性巖[4，21，22]。為鈦磁鐵礦與鉑鈀礦共生的礦床，鉑鈀礦體賦存于巖體中部含二長(zhǎng)鈦磁鐵礦單輝巖帶底部和含二長(zhǎng)單輝巖帶頂部，呈層狀產(chǎn)出，少量呈脈狀產(chǎn)出。鉑族礦物主要與金屬硫化物(黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦等)共生，為砷鉑礦、砷銻鉑鈀礦等[4，21，22]。

圖4 牟定安益鉑鈀鈦磁鐵礦床地質(zhì)圖Fig 4.Geological Map of Anyi Pt-Pd Ti Magnetite Deposit，Mouding1-古新統(tǒng)江底河組；2-中元古界龍川巖群普登組；3-邊緣含二長(zhǎng)單輝巖；4-正長(zhǎng)閃輝二長(zhǎng)巖；5-含二長(zhǎng)鈦磁鐵單輝巖；6-含二長(zhǎng)單輝巖；7-暗色閃輝二長(zhǎng)巖；8-暗色鈦磁鐵二長(zhǎng)輝長(zhǎng)巖；9-鈦磁鐵礦礦體；10-鉑鈀礦體；11-地質(zhì)界線/推測(cè)巖體界線；12-不整合地質(zhì)界線；13-勘探線及編號(hào)；14-鉆孔

圖5 牟定安益鉑鈀鈦磁鐵礦床0號(hào)勘探線剖面圖Fig 5.Section of Exploration Line 0 of Anyi Pt-Pd Ti Magnetite Deposit，Mouding1-古新統(tǒng)江底河組；2-中元古界龍川巖群；3-正長(zhǎng)閃輝二長(zhǎng)巖；4-暗色閃輝二長(zhǎng)巖；5-暗色鈦磁鐵二長(zhǎng)輝長(zhǎng)巖；6-含二長(zhǎng)鈦磁鐵單輝巖；7-含二長(zhǎng)單輝巖；8-含二長(zhǎng)單輝橄輝巖；9-邊緣含二長(zhǎng)單輝巖；10-整合、不整合地層界線；11-磁鐵礦化體；12-鉑鈀礦體(Pt+Pd≥0.5 g/t)；13-含鉑鈀礦體(Pt+Pd=0.2 g/t～0.4 g/t)；14-鉆孔

3 鉑族金屬礦床成礦特征

3.1 鉑族金屬礦床空間分布

云南已發(fā)現(xiàn)鉑族金屬礦床分布在滇西大理-彌渡、滇東南金平及滇中元謀-牟定地區(qū)，與省內(nèi)基性、超基性巖體分帶密切相關(guān)，集中分布于寧蒗-彌渡巖帶、永仁-元謀巖帶(元謀、綠汁江巖帶)，以鎳(銅)為主伴生鉑族元素礦床分布在金平巖帶和馬關(guān)-富寧巖帶(圖1)[23-25]，地殼表面均以深大斷裂為其通道呈帶狀展布。大理-彌渡、金平地區(qū)處于上揚(yáng)子陸塊與“三江”造山帶結(jié)合部，北西向金沙江-紅河斷裂旁側(cè)；元謀-牟定地區(qū)位于“康滇”基底斷隆帶中段，南北向元謀-綠汁江斷裂嚴(yán)格控制基性、超基性巖體的展布。此外，瀾滄江巖帶具微弱銅鎳硫化物礦化及銅鎳鉑鈀礦化，景谷一帶的晚石炭世超基性巖中產(chǎn)出有半坡鉑族多金屬礦點(diǎn)。

鄭玉清(2001)圈定了滇東東川-曲靖地區(qū)Pt、Pd 元素地球化學(xué)異常9～10處，異常主要受地層、巖性、構(gòu)造等控制，區(qū)內(nèi)地層主要為下古生界和二疊系黑色巖系，且上二疊統(tǒng)峨眉山玄武巖出露區(qū)Pt、Pd背景值高。推測(cè)異?？赡芘c古生界黑色巖系及二疊紀(jì)玄武巖有關(guān)[26]。郭陽等(2012)對(duì)東川奚家坪地區(qū)的玄武巖中鉑族元素地球化學(xué)特征做了較為詳細(xì)的研究，指出本區(qū)玄武巖中PGE的含量偏低是由于其親硫特性，導(dǎo)致在結(jié)晶分異過程中鉑族元素優(yōu)先進(jìn)入硫化物礦物相中，隨硫化物分異離開了熔體，分異的硫化物可能在巖漿通道附近形成富集的PGE礦化[27]。Yang et al(2017)對(duì)因民和濫泥坪地區(qū)輝長(zhǎng)巖進(jìn)行的地球化學(xué)研究也指出由于巖漿的結(jié)晶分異作用，鉑族元素隨硫化物熔離，從而有可能在鎂鐵質(zhì)侵入體附近或內(nèi)部發(fā)現(xiàn)富集PGE礦化，給出了本區(qū)存在發(fā)現(xiàn)鉑族元素礦床的可能性[28]。

3.2 鉑族金屬礦床成礦時(shí)代

金寶山橄欖巖中黑云母的K-Ar年齡為304Ma，Rb-Sr年齡為322Ma[23]，蛇紋石化橄欖巖及斜長(zhǎng)角閃石巖的鋯石SHRIMP U-Pb年齡分別為260.6±3.5 Ma和260.7±5.6 Ma[11]。湯慶艷(2013)對(duì)同屬寧蒗-彌渡巖帶大理賓川北部與苦橄巖-玄武巖共生的安山質(zhì)凝灰?guī)r進(jìn)行了鋯石SHRIMP U-Pb年齡定年，結(jié)果為256.2±1.4 Ma[10]。

永仁珙山箐，元謀猛林溝、朱布、熱水塘及牟定碗廠、安益鉑鈀礦床同屬永仁-元謀巖帶區(qū)，早期資料顯示本區(qū)與鉑族金屬成礦關(guān)系密切的朱布巖體K-Ar年齡406 Ma，大民太巖體橄欖輝長(zhǎng)巖中黑云母年齡328Ma～329Ma，珙山箐巖體超基性巖為359Ma～418Ma，牟定安益含礦巖體為187Ma[23]。于宋月等(2013)對(duì)安益巖體二長(zhǎng)巖鋯石SHRIMP U-Pb定年結(jié)果為247±3Ma[8]。湯慶艷(2013)獲得朱布鉑族多金屬礦床輝長(zhǎng)巖中鋯石U-Pb 263±5Ma，這與Zhou et al.(2008)對(duì)朱布巖體邊部閃長(zhǎng)巖鋯石SHRIMP U-Pb定年結(jié)果261±5Ma一致[10]。位于瀾滄江巖帶的景谷半坡雜巖體中輝長(zhǎng)巖鋯石U-Pb為302.6±2Ma[5]，輝長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖ID-TIMS鋯石U-Pb為294.9±3Ma[6]。

金平巖帶以鎳(銅)為主伴生鉑族元素的金平縣白馬寨鎳銅多金屬礦分別獲得259±18Ma及249±32 Ma的Re-Os同位素年齡[12-13]。譚木昌等(2012)對(duì)該礦區(qū)侵入巖(橄欖巖、輝石巖及輝長(zhǎng)巖)進(jìn)行的40Ar/39Ar法測(cè)年結(jié)果在160～170Ma之間，且認(rèn)為這一年齡可能只是后期熱事件影響的結(jié)果[29]。Zhou et al(2006)對(duì)富寧地區(qū)砂斗巖體的輝長(zhǎng)巖及安定巖體的閃長(zhǎng)巖進(jìn)行了鋯石SHRIMP U-Pb定年，分別得到260±3 Ma和258±3 Ma的年齡[14]。

總體上，云南已發(fā)現(xiàn)鉑族金屬成礦時(shí)代主要集中于晚二疊世(～260Ma左右)，這與峨眉山玄武巖活動(dòng)時(shí)間(259 Ma～262Ma)較一致，少量早三疊世和晚石炭世，較晚的年齡(187Ma、160～170Ma)，有可能只是后期熱事件影響的結(jié)果。

3.3 礦床成因及成礦模式

彌渡金寶山鉑族多金屬礦床和牟定安益鉑鈀鈦磁鐵礦床的形成經(jīng)歷了多階段成礦作用的復(fù)雜演化，巖漿深部硫化物熔離富集作用是主要成礦作用[4，15，20，25]。地殼混染是金寶山成礦的一個(gè)重要因素，早階段的地殼混染，使得硫化物在深部巖漿通道中發(fā)生硫飽和繼而發(fā)生硫化物大規(guī)模熔離，硫化物在深部巖漿房中富集鉑族元素；超基性巖漿侵位之后，不斷發(fā)生分異結(jié)晶和熔離作用，金屬硫化物和鉑族礦物進(jìn)一步富集，在巖體底部和中上部形成主要礦體，在其他部位形成次要礦體；巖漿期后氣液與已形成礦體發(fā)生充填交代作用，形成富礦體，部分氣液進(jìn)入圍巖，形成次要小礦體或礦化體[4，15，20]，成礦模式見圖6。

安益鉑鈀鈦磁鐵礦化體以巨厚層狀、似層狀產(chǎn)于安益基性超基性巖體中，礦化體產(chǎn)于巖體的相對(duì)固定部位。鉑鈀礦體賦存于巖體中部含二長(zhǎng)鈦磁鐵礦單輝巖帶的底部和含二長(zhǎng)單輝巖帶的頂部。鉑鈀礦與橄欖石、輝石等同時(shí)是巖漿早期結(jié)晶分異、熔離的產(chǎn)物[4]，成礦模式見圖6。

圖6 典型礦床成礦模式圖(據(jù)參考文獻(xiàn)[4]、[25])Fig 6.Metallogenesis Model of Typical Deposit1-橄欖巖相；2-輝長(zhǎng)巖相；3-巖體及礦體；4-輝長(zhǎng)巖漿；5-輝長(zhǎng)巖-橄欖巖分融巖漿；6-橄欖巖漿；7-巖相界線；8-推測(cè)巖相界線；9-斷層及縫合線；10-巖漿發(fā)生區(qū)及上升方向

4 找礦方向

鉑族元素與鎳有相似的地球化學(xué)特征，均具親石與親硫雙重性質(zhì)，云南鉑族金屬礦產(chǎn)產(chǎn)出受板內(nèi)深斷裂控制，產(chǎn)于基性、超基性巖體內(nèi)，成礦時(shí)代以華力西晚期為主，目前發(fā)現(xiàn)的礦床均屬巖漿型礦床，與同為巖漿型成因鎳礦床一致[30]，且云南已發(fā)現(xiàn)鉑族元素礦床礦產(chǎn)組合均含有鎳礦產(chǎn)(表1)，鉑族元素礦產(chǎn)分布與云南鎳地球化學(xué)異常分布套合較好[31](圖1)。故本文在此基礎(chǔ)上圈定云南鉑族金屬重點(diǎn)找礦遠(yuǎn)景區(qū)2處(圖1)，分別為：

(1)大理-金平鉑族多金屬找礦遠(yuǎn)景區(qū)：處于北西向金沙江-哀牢山喜馬拉雅期巖石圈主走滑-拉分?jǐn)嗔褞?，華力西期基性-超基性巖漿侵入活動(dòng)強(qiáng)烈，與PGE-Cu-Ni成礦關(guān)系密切，在北段的大理巖帶產(chǎn)出有彌渡金寶山、大理荒草壩等鉑族多金屬礦床，中段的哀牢山巖帶產(chǎn)出有新平滑石板鉑族金屬礦點(diǎn)，南段的金平巖帶則產(chǎn)出有金平新安里、白馬寨鉑族多金屬礦床。

(2)永仁-牟定鉑族多金屬找礦遠(yuǎn)景區(qū)：位于元謀-綠汁江斷裂帶上，華力西期基性-超基性巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，與PGE-Cu-Ni或PGE-Ti-Fe成礦關(guān)系密切，產(chǎn)出有牟定安益、元謀朱布等大中型鉑族多金屬礦床。

5 結(jié)論

(1)云南已發(fā)現(xiàn)的鉑族金屬礦床成因類型均屬單一的巖漿型礦床，細(xì)分為銅鎳硫化物型和鈦磁鐵礦型，其中，銅鎳硫化物型占云南鉑族金屬礦產(chǎn)總數(shù)的90%。

(2)云南鉑族金屬礦床成因上與鎂鐵-超鎂鐵雜巖體有關(guān)，空間上主要分布在大理-彌渡-金平、元謀-牟定一帶，形成時(shí)代以晚二疊世為主。

(3)提出了大理-金平、永仁-牟定2個(gè)找礦遠(yuǎn)景區(qū)，此外，也應(yīng)注意滇東-滇東北與黑色巖系和與晚二疊世峨眉山玄武巖有關(guān)的鉑族金屬礦產(chǎn)找礦工作。