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川滇黔相邻区域铜铅锌金银矿床与峨眉火成岩省的关系探讨刘家铎
卷(Volume23,期(Number4,总(Total94矿物岩石 页(Pages74-79,2003,12,(Dec,2003JMINERALPETROL
川滇黔相邻区域铜铅锌金银矿床与峨眉火成岩省的关系探讨
刘家铎, 张成江, 刘显凡,阳正熙, 李佑国, 吴德超
成都理工大学,四川成都 610059
【摘 要】 通过对川滇黔相邻区热液或热液改造型Cu,Pb,Zn,Au,Ag矿床的地质特征,特别是峨眉火成岩省与该类矿床的成因关系的讨论认为:
峨眉地幔柱活动是扬子地台西南缘最大的一次构造-岩浆热事件,对该区Au,Ag,Pb,Zn,Hg,Te,Sb,Se等热液-热液改造型矿床的成矿起着非常重要的控制作用。
除可能提供了少量的成矿物质外,更重要的是引起了强烈的壳幔相互作用,造成大区域尺度的异常高热流场,对成矿流体的形成、循环、演化起了重要的促进作用,为成矿、特别是富矿的形成提供了充足的物质条件和热动力条件。
【关键词】 峨眉火成岩省;铜铅锌金银矿床;川滇黔相邻区中图分类号:
P578.1+1 文献标识码:
A文章编号:
1001-6872(200304-0074-06
收稿日期:
2003-10-11; 改回日期:
2003-11-08基金项目:
中国地质调查局项目“扬子地台西南缘成矿规律及找矿方向综合研究”;教育部重点项目“峨眉火成岩省成矿效应及找矿方向研究”作者简介:
刘家铎,男,53岁,教授(博士生导师,沉积学专业,研究方向:
储层沉积学、沉积盆地分析及岩相古地理.
川滇黔相邻区作为铅、锌、金、银矿大型矿集区,在我国有色和贵金属工业发展中处于举足轻重的地
位。
由于该区产出的矿种多、矿化集中、矿床类型复杂,长期以来,其成因一直受到广泛关注,特别是与广布于全区的峨眉山玄武岩之间的关系,存在着较大的争议。
近年来,黔西-滇东北地区玄武岩中金矿和氧化铜-自然铜矿床的发现以及会泽铅锌矿等老矿山深部找矿的巨大突破,为该区进一步找矿带来了新的希望,也将该区成矿作用与峨眉火成岩省之间的关系研究推向了一个新高潮。
近年来,国际上非常重视地幔柱成因的大火成岩省与成矿关系研究。
地幔柱成因的峨眉火成岩省
是扬子地台西南缘最大的一次构造-岩浆热事件,对该区的成矿起着非常重要的控制作用,除形成著名的Fe-Ti-V(PGE矿床外,更重要的是引起了强烈的壳幔相互作用,造成大区域尺度的异常高热流场,对地壳成矿流体的形成、循环、演化起到重要的促进作用,形成遍布扬子地台西南缘及邻区的Au,Ag,Pb,Zn,Hg,Te,Sb,Se等热液-热液改造型矿床[1~7]。
1 黔西南低温成矿域中的金矿床
黔西南地区是中国最早发现卡林型金矿的地
区,迄今其产地已扩大到了黔、桂、滇三省毗邻区的“滇-黔-桂金三角”,面积达10×104km2,致使该区已成为中国重要的黄金产区之一。
近年来,黔西南地区又发现了具重要经济价值的凝灰岩型和红土型金矿,使其成为“金三角”的主要矿集区之一[8~17]。
1.1 矿床地质特征
1.1.1 凝灰岩型金矿 以盘县泥堡金矿床为典型代表(图1,主要含矿层为P1m茅口灰岩顶部上覆峨眉山玄武岩第一段(P2B1
相当于第一喷发旋回,容矿岩石为玄武质凝灰岩、沉凝灰岩;次含矿层有峨
眉山玄武岩第三喷发旋回和第二喷发旋回夹于玄武
质熔岩中的凝灰岩层。
矿床控矿构造主要为NE向断裂构造和NE向背斜核部发育的轴向断裂构造,尤以伸展和走滑断裂最为重要,次有逆冲断层,以及由SN向与EW向褶皱叠加形成的构造穹窿。
其容矿构造主要为沿峨眉山玄武岩(P2B与茅口灰岩(P1m间平行不整合面发育的区域性层间滑脱构造(即相当于“大厂层”及主断裂旁侧的次级断裂(裂隙和凝灰岩层的层间破碎带。
矿体产状严格受滑脱构造、
次级断裂和层间破碎带控制。
图1 泥堡金矿床构造剖面图(据韩至钧等,1999
Fig.1 TectonicprofileofNibaoAudeposit
1.1.2 卡林型金矿 以兴仁县紫木凼金矿为典型代表,其赋矿地层为下三叠统夜郎组第二段(T1y2,
容矿岩石为不纯碳酸盐岩(泥质灰岩、泥灰岩及细碎屑岩等。
此外,该类型金矿中还有一类产于中三叠统斜坡到盆地相陆源硅质碎屑浊积岩系,岩性较单一,以砂岩、粘土岩及其过渡岩石为主。
该类型金矿严格受沿NWW向的背斜核部及其与之平行的逆冲断层控制,褶皱和断裂带内的大型膝折带或共轭膝折带是主要的容矿构造,。
另外,一些区域性滑脱面或层间剥离构造等也是重要的容矿构造部位。
矿体形态主要有两种产状类型:
一是矿体与地层斜交的所谓倾斜型(切层型;二是矿体产状与地层大致平行的所谓平缓型(缓倾型。
倾斜型金矿体的形态呈似板状或脉状,平缓型矿体则呈似层状和透镜状。
1.1.3 红土型金矿 贵州西南部的红土型金矿,主要分布在晴隆、安龙和盘县等地,滇东富源、罗平等地也有该类型金矿。
矿床在空间上受穹隆状背斜轴部控制,赋矿地层主要是分布在下二叠统茅口组灰岩出露区喀斯特洼地、溶沟、溶槽中的第四纪红色粘土(图2。
矿体形态呈似层状、透镜状和漏斗状,产状与土层一致,并受风化壳不整合面形态控制。
矿石可分为见玄武岩及玄武质火山碎屑岩残块均。
矿石中的金属矿物主要为黄铁矿、磁黄铁矿、辉锑矿、褐铁矿等,非金属矿物除石英外,尚有粘土矿物、炭质物和碳酸盐等,其中褐铁矿有的呈交代黄铁矿,有的则是在氧化过程中从水溶液中直接沉淀的氢氧化铁凝胶,经脱水收缩而形成的肠状褐铁矿,有的褐铁矿已转变为黄钾铁矾。
成矿元素金主要赋存在硫化物(以含砷黄铁矿为主、褐铁矿和粘土矿物中。
原生矿石的标志主要是不含褐铁矿,粘土矿物以绢云母和水云母为主,次为蒙脱石,而氧化矿石的标志则主要是不含原生硫化物,粘土矿物为由绢云母或水云母向伊利石转化,蒙脱石向伊利石或高岭石转化,如果氧化矿石暴露地表遭受风化淋滤(红土化,则氧化物和铝硅酸盐遭受水解而强烈脱硅、脱钾、脱钠、脱钙而形成高铁铝氧化物含量和较低二氧化硅含量的土状矿物,泛称红土型金矿[14],产于P1m灰岩的岩溶石芽侵蚀面。
1.2 成因探讨
近年来的研究发现,尽管该区“凝灰岩型”、“卡林型”和“红土型”金矿的含矿层位及矿石特征不同,但均与峨眉火成岩省岩浆活动有一定的联系。
可将其作为一个统一整体,讨论成矿作用的发生和75
第23卷 第4期刘家铎等:
川滇黔相邻区域铜铅锌金银矿床与峨眉火成岩省的关系探讨
图2 鸡密采矿场古喀斯特凹面上残积金矿剖面图(引自王砚耕等,2000
¹.石灰岩;º.强烈风化的玄武岩质凝灰岩残积金矿体;».富矿带
Fig.2 TheprofileofresidualAudepositabovepalo-karstconcaveinJimiminingsite
该区自泥盆纪开始到三叠纪结束,伴随裂谷的发育和演化[12],尤其是巨量峨眉山玄武岩的喷发和与其相伴的地幔隆起起到了类似抽水系统的作用,使其四周的上地幔广阔范围变成矿源贮存库,聚集了大量富含挥发份、活动组分和成矿元素的高热流体。
具体表现为:
在裂谷发育期,本区元古界基底在晚古生代至三叠纪产生裂陷,发育泥盆系的磨拉石建造;石炭系二叠系的碳酸盐建造;到二叠纪末,谷内地块发生短暂大面积上升出现沉积间断,并与紧接此后喷发的峨眉山玄武岩构成平行不整合接触,而该期大规模玄武岩浆喷发的同时形成高地热场(庄新国,1995,玄武质凝灰岩本身也是金的初始富集矿源层;进入中生代,伴随裂谷的封闭和消亡,发育巨厚的三叠系复理石浊积岩系和晚三叠系的磨拉石建造;裂谷封闭后,进入燕山运动期,基底早已有的断裂再度复活,并与成矿期断裂一起切穿地壳,再次引起地幔上隆、岩浆侵入和异常高地温,并使二叠纪以后的岩石发生强烈褶皱和断裂,形成切穿地壳的统一的深部成矿流体运移的通道;在挤压褶皱的同时,下二叠统茅口灰岩与上二叠统玄武质凝灰岩之间由于岩石的能干性差异较大,因而沿其界面发生拆离、滑脱形成构造角砾岩层(即“大厂层”;与此同时,早已聚集并处于一触即发状态的上地幔分异成矿流体沿深大断裂通道进入地壳,并沿途萃取地层中的物质(或矿质,同时地层建造水和大气降水加入,必然不同程度改变深源成矿流体的物理化学性质,进而沿途选择适宜的次级构造和岩性空间富集形成不同层位的卡林型和凝灰岩型金矿。
进入新生代,伴随喜山运动和新构造运动,使该区进一步强烈差异性升降,抬升强烈地段,下二叠统上覆岩层被剥蚀殆尽,在此过程中,化学风化产生的酸性淋滤液对石灰岩产生喀斯特作用,同时将其上凝灰岩层、T1不纯碳酸盐岩层、T2碎屑浊积岩层等破碎、崩塌、溶解并搬运堆积在喀斯特负地形,或相对平缓的地段等储集场所内,再经红土化作用形成红土型金矿。
综上所述,黔西南区是扬子地台西南缘重要的、极有远景的低温成矿域,其低温是因为该区相对远离直接的岩浆作用,但成矿却与深大断裂和深源流体有直接关系。
可以有理由认为,只有浅源流体作用而无深源流体参与,很难或不可能形成大矿;但若深源流体和地壳岩石中的矿质很少或无,即便两者相互作用也很难或不可能成矿。
红土型金矿的形成则是原生和氧化矿床存在的标志。
2 滇东北黔西北玄武岩型铜矿床
峨眉山玄武岩中能否找到较大规模的富铜矿床,是地质工作者长期关注的,且一直未解决的问题。
自50年代以来,经过几代人的努力,虽然在峨眉山玄武岩中发现了许多铜矿化点,但一直没有重大突破。
近年来,滇东北-黔西北地区氧化铜-自然铜型铜矿床的发现给峨眉山玄武岩中寻找铜矿床带来了新的希望和远大前景[19~22]。
该区峨眉山玄武岩属前述的贵州高原岩区。
岩石学、岩石化学及微量元素地球化学研究表明,高硅、富钾、低镁、高钛是该区玄武岩与其它岩区的最显著区别。
1∶20×104化探显示,该区是扬子地台西南缘铜地球化学背景最高的地区,玄武岩分布区铜背景值明显高于盐源—丽江岩区和攀西岩区,铜异常明显,成矿潜力巨大,是形成大型铜矿集区最为有利的地质地球化学远景区。
2.1 矿床地质特征
滇黔交界区玄武岩型氧化铜—自然铜矿矿集区涉及到鲁甸、威宁、宣威、富源、沾益、盘县等地区,矿化带呈北西向展布,面积约30000km2。
铜矿化集中分布于沿北西向地球化学急变带分布的鲁甸、永善、中水—迄东、威宁乌蒙山、宣威、盘县5个古火山口。
2.1.1 云南鲁甸地区玄武岩型铜矿床 氧化铜工业矿体和广泛的自然铜矿化点受二叠纪峨眉山玄武岩组最上部层位古火山口环境和上覆宣威组炭泥质层控制,产于火山角砾岩、凝灰岩、含炭硅质岩、硅质沥青岩和气孔状熔岩中。
矿石矿物主要为黑铜矿和自然铜,极少量辉铜矿,黑铜矿呈粒状、粉末状、网脉状、浸染状产出,自然铜呈板片状、网脉状、浸染状
76矿 物 岩 石2003
相联系,表明成矿作用处于有机一无机相互作用下的还原环境,成矿温度为400℃~100℃。
2.1.2 贵州威宁地区玄武岩型铜矿床 贵州西部玄武岩型铜矿已知有矿点14处,矿化点10余处,主要分布在威宁的中水、玉龙、黑石头地区。
在玉龙地区有三种类型的铜矿化(体产出(图3:
¹P2em3
中
部产出于两层厚层块状玄武质熔岩之间的凝灰岩
图3 威宁县玉龙玄武岩型铜矿产出层位剖面示
意图(据贵州省地质调查院,2002
Fig.3 TheprofileoflayerlocationofYulongbasalt
typeCudepositinWeiningcounty
中,以较强的沸石化、绿泥石化、炭化、沥青化为其特征,常见辉铜矿、兰铜矿,特别是大片状、大块状自然铜。
º产于第二段(P2em2
的玄武质熔岩中,受脆性断裂破碎带控制,硅化蚀变、绿泥石化、沸石化强烈;»产于第二段(P2em2
的玄武质熔岩中。
以自然铜、辉铜矿为主,其中自然铜呈粒状、钉状、片状等。
矿体呈小透镜状、豆荚结核状,规模大小一般为(1m~2m×(4m~6m,品位较富,一般在20%以上。
2.2 成因探讨
产于玄武岩中与一定岩性岩相关系密切的“层状似层状”铜矿,对其成矿机理和控矿条件目前有两种观点:
一是火山机构成矿和控矿说[20,21],另一种观点认为铜矿化产生与玄武岩喷发间歇期形成的古风化壳(层有关。
与玄武岩有关的氧化铜-自然铜矿床成矿的基本条件是:
¹玄武岩富铜,能够为成矿提供足够的物质;º成矿流体贫硫、贫酸根;»强还原环境。
朱丙泉等(2002研究认为,该区有高分异富铜玄武岩喷发,古火山口环境下的贫硫、贫酸根成矿流体,富有机质地层造成的强还原性环境,具备了上述成矿基本条件。
因此,开展峨眉山玄武岩及其相关岩石组合的大火成岩省的铜矿找矿,首先必须要在认识观念上突破。
不能只停留在岩浆分异阶段形成的自然铜和后生热液形成的脉状矿上,重点应转移到溢流玄武岩古火山口附近火山旋回之间的火山沉积岩和泥岩的同生热液矿上。
在找矿方法上,化探异常可以为大范探异常的关键因素-古火山口,是受地球化学急变带线性控制的;在野外工作上要注重无铜绿、铜兰等矿化现象的难识别矿石的鉴别方法。
3 川滇黔相邻区铅锌银矿床
川滇黔相邻区作为铅锌矿大型矿集区,在我国有色金属工业发展中处于举足轻重的地位。
长期以来,对该区铅锌矿的成因,特别是与广布于全区的峨眉山玄武岩之间的关系,存在着较大的争议[23~40]。
近年来,麒麟厂等矿床深部找矿的巨大突破,将该区铅锌成矿作用研究推向了一个新高潮。
3.1 矿床地质特征
川滇黔接壤地区的Ag,Pb,Zn多金属矿床含矿层位较多,计有会理群天宝山组、震旦系灯影组、寒武系龙王庙组、二道水组、中奥陶统大箐组、中志留统大关组、下石炭统摆佐组等,但主要集中在灯影组和摆佐组碳酸盐建造中。
典型矿床有:
天宝山、大梁子、茂租、麒麟厂、矿山厂等大型铅锌矿床及乐马厂大型独立银矿床。
矿床主要沿安宁河断裂、甘落-小江断裂及峨边-寻甸断裂呈串珠状线性展布。
在这3个成矿带中,以位于中部的甘洛-小江构造成矿带的矿化强度最大,矿床、矿点分布的连续性最好。
矿体的产出形态主要有顺层分布的似层状和切层的筒柱状及脉状,但均受断裂控制,后生特征明显。
从矿种来看,有“南锌北铅”与“下锌上铅”的分布规律,即南部以锌矿为主,北部以铅为主;低含矿层位以锌为主,高含矿层位以铅为主[32]
云南会泽铅锌矿为该类型矿床的典
型。
会泽铅锌矿由矿山厂、麒麟厂、大水井大型铅锌矿床及银厂坡小型银铅锌矿床等组成。
矿区处于小江深大断裂东侧的滇东北坳陷盆地南部,小江断裂带和昭通-曲靖隐伏深断裂带间的北东向构造带、南北向构造带及北西向构造带的构造复合部位。
其中,小江深大断裂带和曲靖-昭通隐伏断裂带构成了川滇黔南北向断裂系,是峨眉火成岩省岩浆活动的主要通道之一,为铅锌成矿提供了十分有利的构造地质背景。
矿床定位于小江深大断裂带和昭通曲靖隐伏断裂派生的东川-镇雄北东向构造带西南段的金牛厂-矿山厂断裂构造带上,矿山厂断裂为深源成矿流体的运移提供了有利的构造背景。
矿区地层构成“两层式结构”,前震旦系组成基底,在矿床集中区外围,上震旦统及古生界组成盖77
第23卷 第4期刘家铎等:
川滇黔相邻区域铜铅锌金银矿床与峨眉火成岩省的关系探讨
石炭统摆佐组是矿区最主要的赋矿地层,岩性主要为灰白色、肉红色、米黄色粗晶白云岩和致密块状浅灰色灰岩及硅质灰岩。
岩浆活动主要为海西期峨眉山玄武岩。
在矿区附近的大井、居乐等地存在玄武岩浆喷溢中心,成矿深源流体可能与此相联系(韩润生等,2001。
麒麟厂矿床已揭露矿体30余个,规模悬殊较大,其中近年来发现的6号,8号矿体规模最大,铅锌金属量分别达到78×104t和近100×104t。
达超大型规模,伴生的Ag,Ge,Ga,Cd,In等的储量也很大,可综合利用。
已控制的矿化垂幅已达1200m,且矿体还有向深部延伸和增厚的趋势。
该矿床以其储量巨大、品位特高、矿化集中、矿体厚大、伴生有用组分等特点而成为世界闻名的超大型特富铅锌矿床。
矿体仅局限分布于极其有限区域中的下石炭统摆佐组中、上层位的层间断裂带内,在平面上呈左列式展布,剖面上呈斜列式阶梯状延伸,以脉状、囊状、扁柱状、网脉状及“似层状”产出。
其中“似层状”是由于受北东向层间断裂破碎带控制所致。
矿体与围岩界线明显,从浅部到深部,铅锌矿体厚度成倍增加、品位变富。
3.2 矿床成因探讨
川滇黔接壤地区的Ag,Pb,Zn多金属矿床由于其矿石品位富(如麒麟厂矿床Pb+Zn多在30%~35%,部分矿石超过60%,伴生有用元素多,储量巨大,矿化集中等而引起国内外地学界的极大关注,特别是近年来在会泽铅锌矿深部找矿取得重大突破后,引起了新一轮矿床成因研究的热潮。
概括起来,对该区铅锌矿床成因提出的有代表的观点主要有:
岩浆—热液成因[23];沉积-改造成因[24~37];沉积成因[26];MVT矿床(周朝宪等,1997。
基于以下地质事实:
¹无论似层状还是脉状矿体,均受断裂破碎带控制;º无论矿床赋存于何种地层层位,矿石的成矿元素组合、铅、硫及氢氧同位素组成都十分相似[31,32,38];»与峨眉山玄武岩关系密切:
空间上,铅锌矿床与峨眉山玄武岩的分布范围一致,且均受小江断裂等区域深大断裂的控制;时间上,容矿层全部被限制在峨眉山玄武岩之下的层位中[23,31,32],许多学者都提出该区铅锌矿床的形成与峨眉山玄武岩有一定的关系。
如谢家荣(1963认为“黔西、滇东北以及云南会泽等处的铅锌矿可能与玄武岩浆作用有成因上的联系,属岩浆期后的后生热液矿床”;沈苏等(1988认为峨眉山玄武岩浆活动对该区铅锌矿的形成主要是对含矿层的改造加富作用;管士平等(1999认为该区铅锌矿床尽管产于不同层位,但都是在同一成矿体系同时形成的,与峨眉山玄武岩喷流关系密切。
成矿时代与峨眉山玄武岩喷发时间相当。
成矿金属主要来源于上地幔,部分由玄武岩提供;黄智龙等(2001依据同位素和微量元素研究证实,峨眉山玄武岩在会泽铅锌矿床成矿过程中具有提供部分成矿物质的作用,玄武岩岩浆活动过程中去气作用(包括地幔去气作用和岩浆去气作用形成的流体参与了会泽铅锌矿床成矿流体的形成。
综合前人的研究成果,认为该区铅锌矿床的形成可能经历了复杂的成矿过程。
峨眉山玄武岩对成矿的贡献除可能提供少量的成矿物质外,最重要的是这次大规模的岩浆活动为成矿、特别是富矿的形成提供了充足的热动力条件。
成矿流体也不是单一来源,成矿可能主要与深源流体与浅源流体的混合有关,即与峨眉山玄武岩岩浆作用有关的深部深源流体沿安宁河断裂、甘落-小江断裂及峨边-寻甸断裂等深大断裂上升,与盆地流体发生对流循环,萃取Pb-Zn等成矿元素,形成富含Pb,Zn,Ag,Ge等物质的成矿流体,在有利的围岩和构造条件下矿质沉淀富集成矿。
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78矿 物 岩 石2003
第23卷 第4期刘家铎等:
川滇黔相邻区域铜铅锌金银矿床与峨眉火成岩省的关系探讨79[13] OppligerGL.内华达大盆地中
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