金沙江流域鉛鋅礦化集中區(qū)特征與資源潛力分析

王玉祥,常 河,賈福聚,鄒 超,蘇志宏,蔡家馭

(1.昆明理工大學(xué) 國(guó)土資源工程學(xué)院,云南 昆明 650093;2.山東黃金礦業(yè)(玲瓏)有限公司,山東 招遠(yuǎn) 265400)

0 引言

金沙江是中國(guó)長(zhǎng)江的上游,發(fā)源于唐古拉山脈東段北支5054 m的無(wú)名山地東北處,穿行于川、藏、滇三省區(qū)之間,其流域面積約50.2萬(wàn) km2。整個(gè)金沙江流域穿越了松潘—甘孜褶皺系、揚(yáng)子地臺(tái)等構(gòu)造單元,兩岸分布有眾多金屬與非金屬礦產(chǎn)[1]。自20世紀(jì)各國(guó)開展礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)分析工作以來(lái),其分析方法主要由定性分析逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槎糠治?國(guó)內(nèi)較為代表性的是綜合信息預(yù)測(cè)理論、地質(zhì)異常致礦理論和“三聯(lián)式”資源定量預(yù)測(cè)等[2-3]。

文章通過收集1∶20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料、礦山實(shí)際生產(chǎn)資料及歸納川滇黔接壤區(qū)鉛鋅礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)與找礦規(guī)律分析科研項(xiàng)目成果,依據(jù)鉛鋅礦床(點(diǎn))分布劃分礦化集中區(qū),描述了各集中區(qū)鉛鋅礦床(點(diǎn))特征。結(jié)合成礦地質(zhì)信息、物探異常信息、化探異常信息和遙感地質(zhì)信息,建立了區(qū)域找礦信息量模型,并依據(jù)信息量和資源量建立回歸預(yù)測(cè)模型,完成了集中區(qū)鉛鋅資源的定量估算,評(píng)估進(jìn)一步找尋鉛鋅礦產(chǎn)資源的可行性。

1 礦化集中區(qū)的劃分

依據(jù)金沙江水系分布與構(gòu)造格局等因素將鉛鋅礦床(點(diǎn))以甘洛—小江斷裂為界劃分為東西2個(gè)成礦區(qū),5個(gè)礦化集中區(qū)(圖1)。西部成礦區(qū)礦床(點(diǎn))受到SN向斷裂構(gòu)造控制較為明顯,其次就是巖性控制,以及巖漿巖侵入的影響,礦床(點(diǎn))相對(duì)集中區(qū)為普格—會(huì)理鉛鋅多金屬礦化集中區(qū);東部成礦區(qū)礦床(點(diǎn))受到SN、EW、NE向斷裂構(gòu)造(含隱伏斷裂構(gòu)造)控制較為明顯,其次就是巖性控制,礦床(點(diǎn))相對(duì)集中區(qū)從南到北劃分為永善—鹽津、彝良—鎮(zhèn)雄、寧南—巧家、普格—會(huì)理、會(huì)澤—東川5個(gè)礦化集中區(qū)[4-7](圖2)。

圖1 金沙江流域鉛鋅礦床(點(diǎn))分布圖

圖2 金沙江流域鉛鋅礦床(點(diǎn))礦化集中區(qū)劃分圖

2 鉛鋅礦化集中區(qū)特征

2.1 永善-鹽津鉛鋅礦化集中區(qū)

礦集區(qū)地理范圍涉及云南省鹽津縣,永善縣及四川雷波縣,面積3 688.78 km2,并以巧家—鹽津斷裂為界地跨兩個(gè)構(gòu)造單元。集中區(qū)內(nèi)共計(jì)礦產(chǎn)地73處,其中大型礦床1處,中型礦床2處,小型礦床5處,礦點(diǎn)65處,礦產(chǎn)地大部產(chǎn)于古生代地層中[8]。區(qū)內(nèi)鉛鋅礦產(chǎn)地中,產(chǎn)于寒武系地層中32處、奧陶系中27處、震旦系中13處、侏羅系中1處。產(chǎn)于奧陶系、寒武系的礦產(chǎn)地主要分布在斷裂以北。

礦集區(qū)查明資源儲(chǔ)量鉛378 073 t,鋅380 424 t,鉛+鋅758 497 t。震旦系燈影組有大型礦床1個(gè),鉛+鋅資源儲(chǔ)量占全區(qū)的56.06%;奧陶系有中型礦床2處、小型礦床2處,主要分布在下巧家組中,鉛鋅資源儲(chǔ)量占22.78%;下寒武統(tǒng)有中型、小型礦床礦床各1處,主要分布在龍王廟組中,鉛鋅資源儲(chǔ)量占21.16%,礦床類型為層控型礦床 (表1)。

表1 金沙江水系鉛鋅礦化集中區(qū)礦床(點(diǎn))產(chǎn)地基本情況統(tǒng)計(jì)

賦存于上震旦統(tǒng)燈影組中的礦產(chǎn)地主要分布在巧家—鹽津斷裂以南礦集區(qū)南西端,賦礦圍巖為穩(wěn)定海相半閉塞臺(tái)地相碳酸鹽巖,巖性以白云巖、泥砂質(zhì)白云巖為主。按礦產(chǎn)地統(tǒng)計(jì),以非整合型礦床(體)為主,但該類礦床(體)一般不具規(guī)模,區(qū)內(nèi)金沙廠大型礦床以整合型礦體為主[9-10]。沿金沙江兩岸賦存于上震旦統(tǒng)燈影組的鉛鋅礦床,嚴(yán)格受地層控制,礦體有兩個(gè)產(chǎn)出部位:燈影組頂部(金沙廠礦區(qū)“四層礦”)礦體直接賦存于寒武系含磷層之下,或距含磷層0～20 m范圍;礦體賦存于燈影組中上部 (金沙廠礦區(qū)“二層礦”),距含磷層60～80 m。產(chǎn)于頂部的整合型礦體,多以順層分布的似層狀礦體為主,產(chǎn)于中上部的礦體多為沿層透鏡狀。礦物成分簡(jiǎn)單,礦石以鋅為主,Zn>Pb,Zn∶Pb = 1.29∶1,除鉛鋅外,伴生Ag、Ge、Cd等;圍巖蝕變以硅化、重晶石化主。與區(qū)內(nèi)其他鉛鋅礦床比較,金沙廠鉛鋅礦床伴生組分中Hg含量較高,礦石類型以石英型、重晶石型為主,較為特殊,而產(chǎn)于燈影組中上部礦體圍巖密集的硅質(zhì)條帶白云巖(斑馬狀白云巖)具熱水沉積特征[11]。

寒武系的鉛鋅礦賦礦地層層位以下統(tǒng)為主,中型龍頭溝鉛鋅礦即產(chǎn)于下寒武統(tǒng)龍王廟組,礦體為沿層的透鏡狀、似層狀,礦物成分簡(jiǎn)單,礦石Pb>Zn,Zn∶Pb = 1∶2.19,賦礦圍巖穩(wěn)定海相半閉塞臺(tái)地相碳酸鹽巖,巖性為石灰?guī)r,圍巖蝕變主要為白云石化、方解石化;賦存于下寒武統(tǒng)筇竹寺組的礦床(點(diǎn))一般不具規(guī)模,以非整合型礦體為主,小型猴兒溝鉛鋅礦,礦體沿?cái)嗔褞С擅}狀產(chǎn)出,規(guī)模較小,礦石鉛Pb>Zn,Zn∶Pb = 1∶1.69,賦礦圍巖穩(wěn)定海相潮坪相砂、泥質(zhì)巖,巖性為頁(yè)巖及砂巖。

奧陶系的鉛鋅礦賦礦地層層位有中統(tǒng)上巧家組,下統(tǒng)下巧家組,中型的黃泥坡鉛鋅礦賦存于下統(tǒng)下巧家組,礦體為沿層的透鏡狀、似層狀,礦石鉛大于鋅,Pb>Zn,Zn∶Pb = 1∶1.20,下奧陶統(tǒng)賦礦圍巖為海相穩(wěn)定相淺水碳酸鹽巖、中海相穩(wěn)定相的闊臺(tái)地相碳酸鹽巖,巖性為石灰?guī)r,圍巖蝕變主要為白云石化、方解石化;賦存于中統(tǒng)上巧家組的鉛鋅礦主要為非整合型,一般不具規(guī)模[12]。

2.2 彝良-鎮(zhèn)雄鉛鋅礦化集中區(qū)

礦集區(qū)地理范圍涉及云南省昭通市昭陽(yáng)區(qū)、大關(guān)縣、鎮(zhèn)雄縣、彝良縣及貴州省威寧縣北部,面積4 530.63 km2。其跨滇東北臺(tái)褶束與威寧縣—水城斷褶束兩個(gè)構(gòu)造單元,位于威寧縣—水城斷褶束與滇東北臺(tái)褶束中金牛廠—礦山廠斷裂、長(zhǎng)發(fā)硐—五星廠斷裂交匯部位,區(qū)內(nèi)礦體具兩個(gè)構(gòu)造單元特征。礦化集中區(qū)共有礦產(chǎn)地86處,其中大型與中型礦床各1處,小型礦床4處,礦點(diǎn)80處。80個(gè)礦產(chǎn)地中,其中產(chǎn)于泥盆系地層中45處、石炭系19處、志留系2處、寒武系10處、奧陶統(tǒng)9處、第四系1處。區(qū)內(nèi)查明資源儲(chǔ)量鉛660 044 t,鋅1 416 049 t,鉛+鋅2 076 093 t,礦床類型為層控型礦床 (表1)。

礦集區(qū)鉛鋅礦床主要賦礦地層為中石炭統(tǒng)威寧組、上泥盆統(tǒng)宰格組,于近古陸邊緣穩(wěn)定的碳酸鹽臺(tái)地、潮坪閉塞或半閉塞沉積環(huán)境中形成碳酸鹽含礦建造,賦礦巖性以白云巖為主,極少產(chǎn)于石灰?guī)r中。

在滇東北臺(tái)褶束一側(cè)的毛坪(大型)、長(zhǎng)發(fā)硐(中型),紅尖山、姜家灣(小型)鉛鋅礦礦體主要沿層產(chǎn)出或賦存于層間破碎帶,以沿層產(chǎn)出的似層狀、透鏡狀、短柱狀的整合型礦體為主,礦體沿傾斜延深長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于走向長(zhǎng)度,在長(zhǎng)發(fā)硐礦區(qū),具多層礦化的特征。礦化集中區(qū)威寧—水城斷褶束一側(cè)的洛澤河鉛鋅礦(小型),礦體為沿北西向斷裂產(chǎn)出的囊狀、脈狀非整合礦體,賦礦構(gòu)造線方向與滇東北區(qū)主體構(gòu)造線方向近于直交,與威寧—水城斷褶束含礦構(gòu)造方向一致。礦集區(qū)鉛鋅礦床礦石礦物成分簡(jiǎn)單,以鋅為主,Zn>Pb,Zn∶Pb = 1～1.58,除鉛鋅外,共生硫鐵礦,伴生Ag、Ge、Cd等,圍巖蝕變以白云巖化、方解石化、鐵錳碳酸鹽化為主,局部有重晶石化[13-14]。

2.3 寧南-巧家鉛鋅礦化集中區(qū)

礦集區(qū)地理范圍涉及云南省昭通市昭陽(yáng)區(qū)、魯?shù)榭h、巧家縣及四川省布拖縣、金陽(yáng)縣、寧南縣、會(huì)東縣,面積7 461.31 km2。其跨滇東北臺(tái)褶束與江舟—昆明臺(tái)褶束兩個(gè)構(gòu)造單元,位于小江斷裂帶與巧家—鹽津斷裂、大關(guān)—魯?shù)閿嗔呀粎R部位,為沿金沙江兩岸分布的最主要的上震旦統(tǒng)鉛鋅礦化集中區(qū)。礦化集中區(qū)共有礦產(chǎn)地47處,其中:大型礦床2處,中型礦床2處,小型礦床21處,礦點(diǎn)22處。47個(gè)礦產(chǎn)地中產(chǎn)于上二疊統(tǒng)地層中1處、上泥盆統(tǒng)1處、上奧陶統(tǒng)4處、中奧陶統(tǒng)8處(有中型礦床1處(四川布拖烏依),小型礦床2處)、下寒武統(tǒng)5處、上震旦統(tǒng)30處(大型礦床2處(四川會(huì)東大梁子、云南巧家茂租),中型礦床1處(四川省寧南銀廠溝))。區(qū)內(nèi)查明資源儲(chǔ)量鉛629 599 t,鋅3 372 315 t,鉛+鋅4 001 914 t,礦床類型為層控型礦床 (表1)。

上震旦系燈影組為礦集區(qū)內(nèi)最主要的含礦層,賦礦巖性為閉塞臺(tái)地相白云巖。礦集區(qū)內(nèi),賦存于燈影組的整合型鉛鋅礦床主要偏滇東北臺(tái)褶束一側(cè),而江舟—昆明臺(tái)褶束非整合型鉛鋅礦床有明顯增多的趨勢(shì)。大型茂租鉛鋅礦床位于滇東北臺(tái)褶束,其以整合型礦體為主,具頂部、中上部?jī)蓚€(gè)賦礦部位,但以頂部為主,資源儲(chǔ)量主要賦存于頂部與下寒武統(tǒng)泥、砂質(zhì)巖的過渡地層中。礦石礦物成分簡(jiǎn)單,礦石富鋅,Zn>Pb,Zn∶Pb = 15∶1,除鉛鋅外,伴生Ag、Ge、Cd、In、Ga等。大型大梁子鉛鋅礦位于江舟—昆明臺(tái)褶束,其以整合型礦體為主,鉛鋅礦體主要沿?cái)嗔殉赏矤钛財(cái)嗔旬a(chǎn)出,礦化集中、富厚,礦體最厚可達(dá)163 m(2004 m中段),礦石礦物成分簡(jiǎn)單,以鋅為主,Zn>Pb,Zn∶Pb = 4∶1,除鉛鋅外,伴生Ag、Ge、Cd、In、Ga等。產(chǎn)于中奧陶統(tǒng)大箐組的烏依中型鉛鋅礦以整合型礦體為主,鉛鋅礦礦體主要沿層產(chǎn)出或賦存于層間破碎帶,以沿層產(chǎn)出的似層狀、透鏡狀、賦礦圍巖為半閉塞臺(tái)地相白云巖。

礦集區(qū)主要鉛鋅礦產(chǎn)出的區(qū)域構(gòu)造控制較為明顯,大型茂租鉛鋅礦與中型烏依鉛鋅礦均位于小江斷裂與巧家—鹽津斷裂交匯處,茂租位于南側(cè),烏依位于北側(cè);大型大梁子鉛鋅礦緊位于普渡河旁側(cè)。

2.4 普格-會(huì)理鉛鋅礦化集中區(qū)

礦集區(qū)位于四川省西昌地區(qū),地理范圍涉及四川省普格、會(huì)理兩縣,面積3 783.19 km2,其位于西昌—武定—石屏隆斷束北部,為于普渡河斷裂西側(cè)的近SN向的鉛鋅礦化集中區(qū)。

區(qū)內(nèi)礦床類型主要為層控型礦床,但有產(chǎn)于燕山晚期長(zhǎng)塘花崗巖內(nèi)接觸帶的鉛鋅礦(長(zhǎng)塘鉛鋅礦點(diǎn))。礦化集中區(qū)11處礦產(chǎn)地中,層控型鉛鋅礦床有大型礦床2處,礦點(diǎn)8處,賦礦地層為上震旦統(tǒng)燈影組、中元古界會(huì)理群天寶山組,與中酸性巖漿巖有關(guān)的鉛鋅礦產(chǎn)于花崗巖內(nèi)接觸帶。

礦集區(qū)上震旦統(tǒng)燈影組地層中有礦產(chǎn)地4處(大型礦床1 處(天寶山),礦點(diǎn)3 處)、中元古界會(huì)理群天寶山組有6處(大型礦床1處(小石房),礦點(diǎn)5處),產(chǎn)于燕山晚期花崗巖中的礦產(chǎn)地1處,為礦點(diǎn)。查明資源儲(chǔ)量鉛347 376 t,鋅1 217 035 t,鉛+鋅1 564 411 t (表1)。

上震旦統(tǒng)燈影組鉛鋅礦床均為沿?cái)嗔旬a(chǎn)出,礦體呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)出,賦礦圍巖為潮坪相白云巖,礦石成分簡(jiǎn)單,以富鋅為特征,Zn>Pb,Zn∶Pb = 6.74∶1。產(chǎn)于中元古界會(huì)理群中的鉛鋅礦床以非整合型礦體占比例較大,但礦產(chǎn)地一般不具規(guī)模。區(qū)內(nèi)大型鉛鋅礦床(小石房)以整合型礦體為主,賦礦圍巖為白云巖。

2.5 會(huì)澤-東川鉛鋅礦化集中區(qū)

礦集區(qū)地理范圍涉及云南省會(huì)澤縣、昆明市東川區(qū)、祿勸縣,面積4530.63 km2。其跨滇東北臺(tái)褶束與江舟—昆明臺(tái)褶束兩個(gè)構(gòu)造單元,位于SN向的小江斷裂帶、曲靖斷裂與NE向的長(zhǎng)發(fā)硐—五星廠斷裂、礦山廠—金牛廠斷裂構(gòu)成的NE向的菱形斷塊區(qū)域。在斷塊中部的五星廠—雨碌連線的北東端,鉛鋅礦化主要集中在下石炭統(tǒng)地層內(nèi),分布有礦山廠、麒麟廠大型鉛鋅礦;連線方向南西,主要為產(chǎn)于上震旦統(tǒng)燈影組的鉛鋅礦床(點(diǎn)),分布有五星廠中型鉛鋅礦[15-16]。

礦化集中區(qū)共有礦產(chǎn)地66處,其中大型礦床2處、中型礦床3處、小型礦床8處,礦點(diǎn)53處,其中產(chǎn)于第四系地層中1處(礦山廠礦段砂礦)、下侏羅統(tǒng)1處、下二疊統(tǒng)1處、下石炭統(tǒng)擺佐組7處 [大型2處(會(huì)澤礦山廠、麒麟廠),中型1處,小型2處]、上泥盆統(tǒng)2處、下寒武統(tǒng)1處、上震旦統(tǒng)燈影組51處 [中型1處(會(huì)澤縣五星廠),小型礦床6處]、下二疊統(tǒng)1處、昆陽(yáng)群青龍山組2處。區(qū)內(nèi)查明資源儲(chǔ)量鉛1 838 222 t,鋅3 113 373 t,鉛+鋅4 951 595 t,全部分布在下石炭統(tǒng)擺佐組及上震旦統(tǒng)燈影組中。原生礦床類型全部為層控型礦床,并有與層控型鉛鋅礦相伴的鉛鋅砂礦產(chǎn)出。

下石炭統(tǒng)擺佐組為礦集區(qū)最重要的賦礦地層,賦礦圍巖為開闊臺(tái)地相白云巖,以整合型礦體為主。礦集區(qū)礦山廠、麒麟廠大型鉛鋅礦位于礦山廠—金牛廠斷層與隱伏的曲靖斷裂交匯處。礦山廠鉛鋅礦礦體呈透鏡狀、似層狀沿層及沿層間破碎帶產(chǎn)出,礦石礦物成分簡(jiǎn)單,礦石富鋅,Zn>Pb,Zn∶Pb = 4∶1,除鉛鋅外,伴生Ag、Ge、Cd、As、Ga等;礦山廠礦區(qū)鉛鋅礦具多層位礦化特征,礦區(qū)深部有鉆孔及開采中段揭露上泥盆統(tǒng)宰格組鉛鋅礦體[17]。除鉛鋅原生礦外,礦山廠礦區(qū)有與原生礦相伴的鉛鋅砂礦產(chǎn)出,規(guī)模已達(dá)中型,富集于喀斯特漏斗、洼地殘坡積砂礦其高程接近云南高原夷平面,沿溝谷分布的砂礦為沖積砂礦及人工堆積砂礦。大型麒麟廠鉛鋅礦礦體呈短柱狀、筒狀順層產(chǎn)出,礦體沿傾斜長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于走向長(zhǎng),礦石以塊狀硫化礦為主,礦物成分簡(jiǎn)單,方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦等金屬礦物含量大于90%,脈石礦物以方解石、重晶石為主,礦石富鋅,Zn>Pb,Zn∶Pb = 1.92∶1,除鉛鋅外,伴生Ag、Ge、Cd、As、Ga等。

上震旦統(tǒng)燈影組為礦集區(qū)內(nèi)另一主要的含礦層,賦礦巖性為半閉塞臺(tái)地相白云巖,非整合型和整合型鉛鋅礦床均有分布。中型五星廠鉛鋅礦以非整合型礦體為主,礦體沿與北東向長(zhǎng)發(fā)硐—五星廠斷裂斜交的次級(jí)斷裂產(chǎn)出,但嚴(yán)格受地層控制而產(chǎn)于特定的部(層)位,礦石以富鉛為特征,Zn>Pb,Zn∶Pb = 1～2.59。以整合型礦體為主的小型鉛鋅礦礦體有燈影組頂部、寒武系含磷層中上部?jī)蓚€(gè)部位;在小江斷裂與礦山廠—金牛廠斷裂交匯處的白龍?zhí)躲U鋅礦(小型),整合型與非整合型礦體均有產(chǎn)出[18]。

3 鉛鋅資源潛力評(píng)價(jià)

通過對(duì)金沙江流域的區(qū)域成礦地質(zhì)背景、礦集區(qū)成礦地質(zhì)特征、地球化學(xué)特征、遙感信息特征和巖相古地理等的分析,總結(jié)找礦標(biāo)志,并通過網(wǎng)格單元法對(duì)研究區(qū)統(tǒng)計(jì)劃分,對(duì)控礦因素和找礦標(biāo)志進(jìn)行單變量和復(fù)合變量的提取。使用信息量法建立找礦信息量模型,確定各找礦標(biāo)志在靶區(qū)定位及資源量估算中的權(quán)重大小,劃分成礦靶區(qū)[19-20]。

最后進(jìn)行資源潛力定量評(píng)價(jià),采用回歸分析的方法,建立控礦因素及找礦標(biāo)志的綜合值—信息量與資源量之間的函數(shù)關(guān)系,通過函數(shù)擬合,完成資源量定量估算。本次研究過程分別對(duì)5個(gè)礦化集中區(qū)進(jìn)行函數(shù)擬合計(jì)算。在回歸模型選取過程中,根據(jù)綜合信息量—資源量曲線圖 (圖3),選擇使用一元非線性回歸方程:

圖3 金沙江流域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ鉛鋅礦化集中區(qū)綜合信息量-資源量曲線圖

y=a×xb

(1)

(2)

(3)

代入已知礦點(diǎn)的資源量y和信息量x,求得待定系數(shù)a,b。再通過擬合度R值對(duì)模型進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià),當(dāng)R>rα=0.1(n-2) 時(shí)方程回歸。

(4)

由于部分不含礦單元的信息量值相對(duì)較低,使用回歸方程擬合后的結(jié)果與實(shí)際相差較大,因此剔除資源量較小模型單元二次建模。

用兩次回歸方程分別對(duì)模型單元進(jìn)行預(yù)測(cè),以兩回歸方程預(yù)測(cè)平均值作為預(yù)測(cè)值下限:

(5)

采用兩方程擬合度預(yù)測(cè)單元的資源量進(jìn)行修正,并以此作為預(yù)測(cè)單元的資源量上限:

y上限=R1×y1+R2×y2

(6)

式(5)和式(6)中:y1為一次建模的預(yù)測(cè)資源量,R1為一次建模的擬合度,y2為二次重新建模的預(yù)測(cè)資源量,R2為二次建模的擬合度(表2)。

表2 金沙江流域鉛鋅礦產(chǎn)資源金屬量估算擬合方程

目前,金沙江流域(川滇接壤區(qū))已查明鉛鋅資源量為1325.75萬(wàn)噸,預(yù)測(cè)資源量下限為1316.93萬(wàn)噸,預(yù)測(cè)資源量上限為2058.71萬(wàn)噸[5,6,11,12](表3)。由表3可見,金沙江流域探明資源量大部分略低于預(yù)測(cè)資源量下限,相對(duì)于該資源量上限來(lái)說,其探明資源量相對(duì)較少,說明該流域還有較大找礦潛力,有望取得更大找礦突破。