滇西金廠河金銅多金屬礦集區成礦模式與綜合找礦模型

王基元,楊春海,符 俊,張衛文,謝 俊,李加斌

(云南黃金礦業集團股份有限公司,云南昆明 650224)

0 引言

金廠河金銅多金屬礦集區位于滇西保山地塊北緣,自20世紀90年代至今,區內先后發現金廠河(符德貴等,2004)、核桃坪(陳永清等,2005)、黃家地(趙成峰等,2008)、打廠凹(趙作新等,2008)、黑牛凹(馬云良等,2014)等十多個金銅多金屬礦床(點),礦種主要為鐵、銅、鉛、鋅、金等(圖1)。其中,核桃坪、金廠河鉛鋅礦床達大型規模,黃家地、黑牛凹金礦床達中型規模。近年來,不少學者及科研單位對礦集區內不同礦床從礦床地質(王澤傳等,2008;張恩才等,2010)、礦物學(王建榮等,2013)、年代學(陶琰等，2010;黃華等,2014)、地球化學(薛傳東等,2008;高偉等,2011)、成礦作用及礦床成因(葉霖等，2011;楊玉龍等，2011;薛傳東等,2011;鄭景旭,2017)等方面進行了探索,并初步建立了金廠河、核桃坪、黑牛凹三個單礦床成礦模式(楊懷,2017;陳福川,2018),為認識礦集區成礦規律提供了寶貴的資料。由于前人多從單個礦床著手,對礦集區整體礦床特征及類型缺乏歸納總結,如黑牛凹金礦類型仍存有爭議(陳福川,2018),且均未建立綜合找礦模型。隨著勘查區成礦模式及找礦模型研究日益成熟及在找礦勘查中的廣泛應用(繆宇等,2019),筆者在本區多年工作研究基礎上,以地質、物探、化探綜合調查為基礎,以成礦系統理論為指導,結合前人研究成果,總結礦集區內金銅多金屬礦成礦控制因素及成礦機制,構建礦集區金銅多金屬礦成礦模式與綜合找礦模型,為下一步礦集區找礦提供有效的理論指導及新的啟示。

1 成礦地質背景

金廠河礦集區位于特提斯構造域、“三江”造山帶、丙中洛-保山陸塊、保山地塊北緣、保山-施甸復背斜傾伏端之核桃坪次級復背斜區(王澤傳等,2017),為保山南北向構造帶與北西向崇山斷裂帶的銳角交匯部位(圖1),屬保山-鎮康Pb-Zn-Cu-Fe-Hg-Sb-As-Au成礦帶北緣,與成礦帶南緣的鎮康蘆子園超大型鉛鋅多金屬礦遙呼相應(蔣成興等,2013;肖斌等,2015)。

圖1 滇西金廠河礦集區大地構造位置(a)及地質簡圖(b)Fig.1 Sketch showing tectonic setting(a) and geology of Jinchanghe ore-concentration area in western Yunnan(b)1-第四系洪沖積層;2-第四系崩塌堆積層;3-志留系栗柴壩組泥質網紋灰巖;4-奧陶-志留系仁和橋組筆石頁巖;5-奧陶系蒲縹組雜色粉砂巖;6-奧陶系施甸組淺色粉砂巖夾細砂巖;7-寒武系保山組頁巖;8-寒武系沙河廠組三段灰巖夾砂質板巖;9-寒武系沙河廠組二段變余泥質粉砂巖夾泥質灰巖;10-寒武系沙河廠組一段灰巖;11-寒武系核桃坪組二段泥質灰巖與鈣質板巖不等厚互層;12-寒武系核桃坪組一段鈣質泥巖夾粉砂質泥巖;13-晚三疊世輝長巖;14-晚三疊世輝綠巖;15-矽卡巖;16-石英脈;17-金礦體;18-鉛鋅多金屬礦體;19-整合地質界線;20-正(逆)斷層;21-性質不明(推測)斷層;22-走滑斷層;23-背斜軸線及傾伏方向;24-向斜軸線;25-金廠河礦集區;26-各礦區范圍1-Quaternary diluvial alluvium;2-Quaternary collapse layer;3-argillaceous reticulated limestone of Silurian Lichaiba Formation;4-graptolite shale of Ordovician-Silurian Renheqiao Formation;5-variegated siltstone of Ordovician Pupiao Formation;6-light siltstone with fine sandstone of Ordovician Shidian Formation;7-shale of Cambrian Baoshan Formation;8-limestone with sandy slate of third member of Cambrian Shahechang Formation;9-palimpsest argillaceous siltstone with argillaceous limestone in second member of Cambrian Shahechang Formation;10-limestone of first member of Cambrian Shahechang Formation;11-interlayer of argillaceous limestone and calcareous slate with different thickness in Cambrian Hetaoping Formation;12-calcareous mudstone with silty mudstone in first member of Cambrian Hetaoping Formation;13-late Triassic gabbro;14-late Triassic diabase;15-skarn;16-quartz vein;17-gold ore body;18-Pb-Zn polymetallic ore body;19-conformity boundary;20-normal(reverse) fault;21-fault of unknown nature(speculated);22-strike-slip fault;23-axis of anticline and dipping direction;24-synclinal axis;25-Jinchanghe ore-concentration area;26-scope of each mining area

礦集區地層屬保山地層分區施甸地層小區(云南省地礦局,1996),出露上寒武統-下泥盆統,為一套陸表海陸源碎屑-碳酸鹽巖沉積建造。其中上寒武統核桃坪組、沙河廠組廣泛出露于礦集區內,Pb、Zn、Cu、Au等元素含量普遍高于其它地層,具初始礦源層特征。

近南北向的木瓜樹-朱石箐斷裂(F21)與木瓜樹-阿石寨斷裂(F11)形成一“入”字形構造，控制了核桃坪次級復背斜及礦集區礦床的分布。其中南北向及近南北向斷裂與成礦關系密切,為礦集區主要導礦和容礦構造。

礦集區內矽卡巖發育,但至今未揭露中酸性巖體。地表僅出露輝綠巖、輝長巖、輝綠玢巖等基性巖,多呈巖脈、巖墻狀零星分布,具多期性,以印支期輝綠巖為主。大量野外觀察及綜合研究認為該基性巖脈與礦集區成礦作用關系不明顯,但不排除與成礦物質來源有關聯。微量元素地球化學顯示,該基性巖富集Cu-Pb-Zn-Fe-W等元素,可能為成礦提供小部分物源。

礦集區北西外圍分布有華力西期大雪山超鎂鐵巖、志本山復式花崗巖體(126.7±1.6 Ma),分別與銅鎳礦化、鎢錫礦化關系密切(陶琰等,2009);南側外圍有雙麥地隱伏花崗巖體侵入年齡35.68～36.27 Ma(黃靜寧等,2011)。區域布格重力異常顯示在金廠河、核桃坪、陡崖三處為重力低異常,推測深部可能存有與成礦相關的隱伏中酸性花崗巖體。

2 礦床地質特征

礦集區內礦床(點)較多,主要有金廠河銅鋅鐵多金屬礦、核桃坪-打廠凹鉛鋅金多金屬礦、黑牛凹金礦、黃家地金礦、陡崖鐵銅多金屬礦、黑巖凹鉛鋅礦、椅子山鉛鋅礦、新廠凹鉛鋅礦、大金巖金鉛鋅礦、岔溝鉛鋅礦、浪堆山金礦點、山鄉金礦點、上坪子金礦點(圖1)。其中以金廠河、核桃坪-打廠凹、黑牛凹、黃家地礦床為典型。

2.1 金廠河銅鋅鐵多金屬礦

礦床規模為大型,為隱伏銅鋅鐵多金屬礦,礦體產于核桃坪復背斜右翼之金廠河隆起部位。礦體呈似層狀、透鏡狀成群順層產于核桃坪組二段中部矽卡巖礦化帶中,具典型“層控”特征。礦化帶總體向南東緩傾斜,走向長約1 km,傾向延深大于1.5 km。圍巖為大理巖、鈣質板巖及矽卡巖。

目前,礦區編號礦體共174個:銅礦體57個、鉛鋅礦體43個、磁鐵礦體65個、金礦體9個。代表性主礦體為:鉛鋅礦體ZnV3,礦體走向長640 m,傾向延深904 m,平均厚8.39 m,礦體平均品位Cu 0.52%、Pb 0.59%、Zn 3.18%;銅礦體CuV32,礦體走向長416 m,傾向延深287 m,平均厚4.93 m,礦體平均品位Cu 1.28%;磁鐵礦體FeV15,礦體走向長596 m,傾向延深1514 m,平均厚15.52 m,礦體平均品位TFe 36.01%、mFe 23.29%(圖2)。

礦石具粒狀結構,塊狀細脈狀、浸染狀構造。礦石礦物主要黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、輝銅礦、磁鐵礦等,脈石礦物主要為黑柱石、透輝石、陽起石等。礦石類型為矽卡巖型礦石。

受熱液交代影響,圍巖熱液蝕變明顯,并形成從下至上的石榴石、黑柱石、透輝石、透閃石、陽起石、綠簾石、綠泥石矽卡巖礦物垂向分帶特征,伴隨著矽卡巖的垂向蝕變分帶,礦化也呈現出明顯的垂向分帶特征,底部黑柱石矽卡巖與磁鐵礦化關系密切,中部的透輝石、透閃石矽卡巖與銅礦化關系密切,上部發育的透閃石、陽起石矽卡巖與鉛鋅礦化關系密切,即形成從下至上的鐵→銅→鉛鋅垂向分帶礦體。

2.2 核桃坪-打廠凹鉛鋅金多金屬礦

礦床規模為大型,位于核桃坪復背斜核部及東翼,白沖河以東為核桃坪礦段,以西為打廠凹礦段。礦體受地層、構造雙重控制。上部主要受近南北向斷裂控制,多形成“裂控”型礦床;下部主要受沙河廠組及與核桃坪組接觸面、核桃坪組不同巖性結構面控制,多形成“層控”型礦床;組合呈“背斜核部夾一刀”控礦特征。

礦區共圈定礦體9個,其中打廠凹礦段7個,核桃坪礦段3個。打廠凹礦段代表礦體DCV1:礦體呈脈狀、透鏡狀產于近南北走向的構造破碎帶中,礦體傾向東,傾角約68°,走向長1.1 km,傾向延深大于500 m,含礦巖石上部主要為構造角礫巖,發育金-鉛-鋅礦化,下部為矽卡巖,發育銅-鐵礦化;核桃坪礦段主礦體V1:走向長1.5 km,厚8.14,傾向延深大于120 m,平均品位Pb+Zn 8.53%(圖2)。

礦石具粒狀結構,細脈狀、浸染狀、皮殼狀等構造。礦石礦物主要黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、白鉛礦、異極礦、磁鐵礦、自然金等,脈石礦物主要為石英、高嶺石、黑柱石、透輝石、陽起石等。礦石類型主要為構造蝕變巖型、矽卡巖型礦石,次為鈣質泥巖型。

圖2 金廠河礦集區典型礦床礦體剖面圖Fig.2 Typical profiles of ore bodies in Jinchanghe ore-concentration areaa-黑牛凹礦體剖面圖;b-金廠河礦體剖面圖;c-打廠凹-核桃坪礦體剖面圖;d-黃家地礦體剖面圖;1-第四系崩塌堆積層;2-寒武系沙河廠組二段;3-寒武系沙河廠組一段;4-寒武系核桃坪組二段;5-寒武系核桃坪組一段;6-輝綠巖;7-石英脈;8-金礦體/編號;9-鉛鋅多金屬礦體及編號;10-銅礦體及編號;11-鐵礦體及編號;12-構造破碎帶;13-崩塌堆積物;14-鈣質泥巖;15-大理巖化灰巖;16-鈣質 板巖;17-矽卡巖;18-斷層a-Heiniuao ore body;b-Jinchanghe ore body;c-Dachangao-Hetaoping ore body;d-Huangjiadi ore body;1-Quaternary collapse deposit;2-second member of Cambrian Shahechang Formation;3-first member of Cambrian Shahechang Formation;4-second member of Cambrian Hetaoping Formation;5-first member of Cambrian Hetaoping Formation;6-diabase;7-quartz vein;8-gold ore body and number;9-lead-zinc polymetallic ore body and number;10-copper ore body and number;11-iron ore body and number;12-tectonic fracture zone;13-collapse deposits;14-calcareous mudstone;15-marble limestone;16-calcareous slate;17-skarn;18-fault

礦化蝕變同樣具有明顯垂向分帶,淺部及地表主要為金-鉛-鋅礦化,蝕變礦物主要由石英、褐鐵礦等,多形成構造蝕變巖型礦石;向下為鉛-鋅-銅礦化,以矽卡巖型礦石為主,矽卡巖礦物從上至下為石英、螢石、綠簾石、綠泥石、陽起石、透閃石、透輝石、少量黑柱石、石榴石等。其中陽起石、透閃石矽卡巖與鉛鋅礦化關系密切;透閃石、透輝石矽卡巖與銅礦化關系密切;黑柱石與鐵礦化關系密切。

2.3 黑牛凹金礦

礦床規模為中型,產于核桃坪復背斜西翼黑牛凹-大金巖次級背斜東翼核桃坪組二段中,受南北向斷層嚴格控制,區內發育3個近平行的金礦化帶。其中Ⅱ礦化帶為主成礦帶,金礦體產于南北向構造破碎帶中,走向長1.1 km,傾向延深大于440 m,傾向東,傾角54°～87°,平均70°。礦化帶中共圈定4個規模金礦體,礦體在傾向上呈“S”形延伸,在變緩處礦體較厚,深部礦體出現“尖滅再現、分支復合”特點。主礦體Ⅱ1-1:走向長1020 m,傾向延深大于440 m,平均厚2.09 m,平均品位Au 3.55×10-6(圖2)。

礦石具粒狀結構、碎裂狀結構，角礫狀、細脈狀構造、塊狀構造。金屬礦物有黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、褐鐵礦、自然金;脈石礦物主要為石英,高嶺石、綠泥石、方解石等。礦石類型為構造破碎帶蝕變巖型金礦。

礦化蝕變主要有硅化、褐(黃)鐵礦化、磁黃鐵礦化、綠泥石化等,其中硅化、磁黃鐵礦化、褐(黃)鐵礦化與金成礦關系最為密切。

2.4 黃家地金礦

礦床規模中型,產于核桃坪復背斜西翼沙河廠組二段,受南北向構造應力薄弱帶及石英脈雙重控制。強硅化、褐鐵礦化地段即為礦體,地表共圈定6個金礦體,均呈南北向近平行展布,礦體走向長800 m,傾向延深大于118 m,礦體傾向東,傾角50°～86°,平均69°。主礦體HJV3:平均厚8.15 m,平均品位Au 1.97×10-6。

礦石結構構造主要為粒狀、碎裂狀結構,砂糖狀、條帶狀、細脈狀等構造。金屬礦物主要為褐(黃)鐵礦,脈石礦物為石英、方解石、高嶺石等。礦石類型主要為石英脈型金礦石,次為構造角礫巖型。

礦化蝕變主要為硅化、褐(黃)鐵礦化、大理巖化等,與成礦關系密切的蝕變礦物主要為石英、褐(黃)鐵礦。

2.5 其他礦床特征

新廠凹鉛鋅礦體產于沙河廠組層間破碎帶中;大金巖、岔溝鉛鋅礦均產于核桃坪組中,受南北向構造破碎帶控制;上坪子金礦產于沙河廠組一段中,受南北向次級構造控制呈脈狀透鏡狀產出。上述礦床(點)礦體規模均較小。其他礦床特征如下表1。

表1 礦集區其他礦床特征一覽表

3 成礦模式

3.1 關鍵控礦地質因素

(1)地層:礦集區內礦體主要產于核桃坪組二段,沙河廠組一、二段中。據陳永清等(2005)研究,上寒武統核桃坪組、沙河廠組和保山組可能是Cu-Pb-Zn礦化的初始礦源層。另外,核桃坪組二段巖性主要為鈣質泥(板)巖與泥質灰巖不等厚互層,具有多個巖性界面(似硅鈣面),即“層控”成礦結構面。該段化學性質活潑,容易發生交代作用,為成礦提供了容礦空間。除此,在核桃坪組與沙河廠組接觸面,沙河廠組二段碳酸鹽巖與碎屑巖的巖性界面(似硅鈣面)均具有“層控”成礦結構面特征。在該巖性界面常形成“層控”型銅鉛鋅多金屬礦床,如金廠河銅鋅鐵多金屬礦呈層狀、似層狀產于核桃坪組二段地層中,打廠凹-核桃坪鉛鋅多金屬礦呈似層狀產于核桃坪組二段及與沙河廠組一段接觸面中,黑巖凹鉛鋅鐵多金屬礦呈似層狀產于沙河廠組二段中。綜上所述,核桃坪組二段、核桃坪組與沙河廠組接觸帶、沙河廠組二段碳酸鹽巖與碎屑巖的巖性界面(似硅鈣面)均有利于形成與“層控”結構面有關的“層控”型銅鉛鋅多金屬礦床。

(2)構造:礦集區礦體產出與構造關系密切,核桃坪復背斜整體控制各礦床點的分布,背斜核部主要有打廠凹-核桃坪、陡崖礦床,復背斜兩翼次級褶皺控制復背斜兩翼礦床分布,如黑牛凹、金廠河礦床位于核桃坪復背斜兩翼次級背斜核部,礦床內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。

南北向、近南北向斷裂與成礦關系最為密切,其對成礦的控制可分三級:一級斷裂構造(F21、F11)控制成礦帶的展布,沿斷裂發育W-Bi-Cu-Pb-Zn-Au-Sb-As-Hg等高中低溫元素組合異常特征,為礦集區重要導礦構造;二級斷裂構造為一級斷裂構造所夾持的次級近南北向構造(F23-F30),該構造具繼承性多期次構造特征,顯先張裂后壓扭特征,往往是礦區散礦(配礦)構造,控制礦床、礦(化)點的分布;三級斷裂為二級構造旁側派生的次一級斷裂,該斷裂結構面多為成礦結構面,多形成“裂控”型礦床,空間分布上多形成平行脈(黃家地金礦)狀、羽列狀、“S”型、反“S”型旋鈕等構造特征,為各個礦床的重要容礦(賦礦)部位,控制礦(化)體的形態及賦存部位。

3.2 成礦分帶特征

礦集區成礦空間上具有明顯分帶規律,不同類型礦床在空間上呈現有規律分布,其分帶標志除了元素和礦化蝕變分帶外,還表現在礦床類型分帶。

礦集區金廠河-上坪子、核桃坪-黑牛凹、陡崖-黃家地三處橫向上由東往西及垂向上從下往上成礦均具有分帶特征:礦種均有“鐵→銅+鉛+鋅→金”分帶即成礦元素均從高溫至中低溫元素分帶;礦化蝕變均具有矽卡巖化→磁鐵礦化→硫鐵礦化→硅化→大理巖化→方解石化蝕變分帶;礦床均有“矽卡巖型→構造蝕變巖型(含層間破碎帶型)→石英脈型”，即由“層控”→“裂控”的礦床類型分帶。單個礦床同樣具有上述分帶現象,且在矽卡巖礦化帶中也具垂向分帶現象,從底部往上依次為黑柱石矽卡巖帶(Fe礦化)→透輝石矽卡巖帶(Cu礦化)→透閃石+陽起石矽卡巖帶(Pb、Zn礦化)。

3.3 成礦時間及物源

陶琰等(2010)在核桃坪礦床鉛鋅礦石閃鋅礦Rb-Sr等時線測定的成礦年齡為116.1±3.9 Ma。黃華等(2014)在金廠河礦床ZnV3礦體主成礦階段閃鋅礦及共生礦物(方鉛礦、黃銅礦、石英)Rb-Sr同位素測年結果均為118Ma左右。二者成礦年齡相近且與保山地塊燕山晚期花崗巖體年齡相近，反映礦床成因上可能與燕山期構造-巖漿活動有關,是中特提斯洋閉合過程中騰沖地塊與保山地塊的碰撞作用的響應。

前人研究表明,金廠河、核桃坪成礦熱液均為NaCl-H2O流體體系,黑牛凹成礦熱液為NaCI-CaC12-H2O體系,可能為核桃坪礦床成礦流體向西運移演化的產物(陳福川,2018)。金廠河礦床的平均成礦溫度為184℃,平均成礦壓力為27.87 MPa(鄭景旭,2017)。核桃坪礦床的平均成礦溫度為160～210℃,平均成礦壓力為16.23～41.81 MPa(黃華,2014)。黑牛凹金礦床主成礦階段流體包裹均一溫度分布于190～270℃,呈正態分布,主要集中在220～260℃(楊懷,2017)。三個礦區氫氧同位素研究共同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。

硫同位素研究顯示，金廠河礦床同成礦階段硫化物δ34S值為3.9‰～7.1‰(黃華，2014);核桃坪礦床δ34S值在3.7‰～7.1‰(陳福川，2018);黑牛凹礦床黃鐵礦等金屬硫化物δ34S值0±1‰,2‰～3‰兩個范圍內(楊懷,2017)。上述三個礦區的δ34S變化范圍接近,硫的物質來源相對較單一,與殼源重熔型花崗巖(δ34S為-9.4‰～7.6‰)分布范圍接近,略高于多數巖漿熱液型礦床(δ34S為-3‰～1‰),但要低于寒武紀海水中的δ34S大于15‰(Hoefs,2009),說明成礦熱液中的硫主要是巖漿硫,可能混入了部分地層硫,寒武系地層可能提供部分成礦物質。

前述三個礦床特征均具有相同的成礦背景、相近成礦年齡、成礦溫壓條件、流體來源等。而含礦熱液沿構造應力薄弱面的運移,伴隨物理化學條件的變化而發生熱液交代造成了各礦床的差異和成礦分帶,使其在不同的礦床類型中發育不同的礦化蝕變,在相同的礦床類型中發育相似的礦化蝕變、矽卡巖礦物及分帶特征。類比礦集區其他礦床地質特征,均具有一定相似關聯性,故推測均屬同一構造-巖漿熱液成礦系統,并推測礦集區的成礦物質可能來源于深部的一個大的熔融體,在金廠河、核桃坪、陡崖三處深部形成三支小巖株,其形成可能與地塊內燕山晚期花崗巖的巖漿活動有關。

3.4 礦床類型及成礦模式

綜合各礦區礦床地質特征及控礦因素,認為金廠河礦集區金銅多金屬礦成因類型整體屬于內生熱液礦床。具體可細分為以下三種礦床類型。

(1)與巖漿熱液有關的遠程矽卡巖型銅鐵多金屬礦床,主要沿核桃坪組二段發育的順層矽卡巖中成礦,即“層控”型礦床。相關礦床:金廠河銅鋅鐵多金屬礦。

(2)與構造-巖漿熱液有關的中低溫熱液(脈)型金鉛鋅礦床,主要沿構造裂隙、構造蝕變帶或蝕變帶中發育的石英脈中成礦,即“裂控”型礦床。相關礦床(點):黃家地金礦、黑牛凹金礦、大金巖鉛鋅礦、岔溝鉛鋅礦、黑巖凹鉛鋅礦、椅子山鉛鋅礦、新廠凹鉛鋅礦、浪堆山金礦點、山鄉金礦點、上坪子金礦點。

(3)與構造-巖漿熱液有關的熱液-矽卡巖復合型礦床,即上部成礦受構造裂隙控制,下部受核桃坪組地層控制的“裂-層控”復合型礦床。相關礦床:打廠凹-核桃坪銅鉛鋅多金屬礦床、陡崖鐵多金屬礦床。

基于以上事實,金廠河礦集區礦床成礦模式如圖3,可概括為以下幾個方面。

圖3 金廠河礦集區金銅多金屬礦成礦模式Fig.3 Gold-copper polymetallic ore metallogenic models for Jinchanghe ore-concentration area1-上寒武統沙河廠組三段;2-上寒武統沙河廠組二段;3-上寒武統沙河廠組一段;4-上寒武統核桃坪組二段;5-上寒武統核桃坪組一段;6-公養河群;7-燕山期花崗巖;8-輝綠巖;9-矽卡巖化帶;10-構造蝕變帶;11-大理巖化帶;12-石英脈;13-金礦體;14-鉛鋅多金屬礦體;15-銅礦體;16-鐵礦體;17-鈣質泥巖;18-泥質粉砂巖;19-灰巖;20-鮞粒灰巖;21-泥質灰巖;22-大理巖化灰巖;23-大氣降 水/含礦流體運移方向;24-地質界線/斷裂1-third member of Shahechang Formation in Upper Cambrian;2-second member of Shahechang Formation in Upper Cambrian;3-first member of Shahechang Formation,Upper Cambrian;4-second member of the Hetaoping Formation in Upper Cambrian;5-first member of the Hetaoping Formation，Upper Cambrian;6-Gongyanghe Group;7-Yanshanian granite;8-diabase;9-skarn mineralization zone;10-tectonic alteration zone;11-marbleization belt;12-quartz vein;13-gold ore body;14-lead-zinc polymetallic ore body;15-copper ore body;16-iron ore body;17-calcareous mudstone;18-argillaceous siltstone;19-limestone;20-oolitic limestone;21-argillaceous limestone;22-marblized limestone;23-atmospheric precipitation / ore-bearing fluid migration direction;24-geological boundaries/fault

(1)寒武系上統核桃坪組、沙河廠組沉積巖構成該區Cu-Pb-Zn初始礦源層。

(2)印支期構造-巖漿活動使大量的基性巖漿侵入活化寒武系礦源層成礦元素的同時，提供了少量Fe-Cu等成礦物質。

(3)燕山晚期受中特提斯洋閉合，保山地塊與騰沖地塊強烈擠壓碰撞作用影響,保山地塊大量中酸性巖漿巖侵位,該期次構造-巖漿活動為礦集區成礦提供了足夠的“三源”(熱源、水源、物源)。含礦巖漿熱液沿先期近南北向構造帶向上運移的同時,萃取了寒武系地層及早期基性巖脈部分物質并混入部分大氣降水或沉積建造水,伴隨溫度、鹽度、氧逸度不斷降低，Fe-Cu-Pb-Zn-Au的溶解度依次降低而沉淀。首先,含礦熱液在核桃坪組二段巖性結構面中與不純灰巖發生交代形成底部“層控”黑柱石矽卡巖型鐵礦,熱液上涌的同時溫度降低,在中部透輝石-透閃石矽卡巖帶發育銅礦化,頂部透閃石-陽起石矽卡巖發育鉛鋅礦化;其次,含礦流體沿斷裂繼續上移，伴隨大量大氣降水混入，其溶解度快速降低,在構造帶中形成“裂控”破碎蝕變巖型金鉛鋅礦;最后,在遠端形成石英脈型金礦及層間破碎帶型金礦，即形成礦床從中心向外、從下往上的Fe-Cu-Pb-Zn-Au空間分帶特征。其主成礦作用發生于早白堊世,推測是燕山期巖漿巖深部侵位而發生的一系列成礦事件,屬同一構造-巖漿熱液成礦系統。

(4)新特提斯階段喜馬拉雅運動進一步加劇了礦集區地塊的構造變形,使本區相繼發育褶皺、斷裂,伴隨不同程度剝蝕形成現今礦床(點)分布。該期次構造與成礦關系不明顯,多表現為破壞先期成礦系統。

4 綜合找礦模型

4.1 地球物理異常

4.1.1 重力異常

區域上金廠河礦集區位于歸州-保山重力低中段,主要礦床沿重力梯度帶和重力低異常中心分布。1∶10萬布格重力顯示礦集區為起伏變化的重力場,重力高、低異常相向分布,異常總體呈南高北低,西高東低的格局,進一步劃分為金廠河、核桃坪、陡崖重力低異常,魏家大山、阿依寨重力高異常。礦集區內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；基性-超基性巖和鐵銅鉛鋅礦石平均密度最高,能引起重力高,崇山群變質巖和花崗巖侵入體平均密度最低,會引起重力低。礦集區屬保山地塊,未出露崇山群變質巖,推測區內重力低異常可能由隱伏花崗巖體引起(官德任等,2007),而阿依寨重力高異常范圍較小,異常由金廠河矽卡巖型鐵銅鉛鋅礦引起,表明重力低異常區內疊加的局部重力高異常和陡變的重力場是矽卡巖型銅鉛鋅多金屬存在的重力識別標志。

4.1.2 磁異常

礦集區位于保山-鎮康磁異常北段,屬正負磁異常過渡帶的低緩負磁異常一側,總體呈北西向串珠狀展布。1∶20萬航磁異常顯示礦集區位于南西向總體為梯度低緩的負磁異常背景中異常幅值變化較復雜部位,磁異常幅值多在-80～0 nT。核桃坪、金廠河、陡崖等礦區位于航磁高值異常圈閉中心,異常幅值多在-40～0 nT,3個高值異常圈閉深部均與有規模的隱伏矽卡巖型鐵銅鉛鋅多金屬礦對應(何敬梓等,2018)。

矽卡巖型銅鉛鋅礦石的礦化矽卡巖為強磁性體,不考慮剩余磁化強度,能產生1685～5051 nT的磁異常。輝綠巖、磁鐵礦化粉砂巖為中等強度磁性體,不考慮剩余磁化強度,能產生424～758 nT的磁異常。其它巖石為弱磁性體,形成不了磁異常。

1∶5萬地面磁測成果①顯示區域內磁場值變化較明顯(圖4)。寒武系上統地層磁場變化較大,幅值-1100～4800 nT。在核桃坪、打廠凹、陡崖、金廠河、黑巖凹、黑牛凹等地,磁場變化劇烈,形成了具有一定面積、梯度變化較大的磁異常,磁異常均分別對應了鐵銅鉛鋅多金屬礦體。表明礦集區內磁異常與礦體具有良好的對應關系,具有較大異常范圍和強度的磁異常(ΔT≥100nT)是尋找矽卡巖型鐵銅鉛鋅多金屬礦床最為有效的標志。

4.1.3 激電異常

礦集區灰巖為高阻低極化體,視充電率(Ms)0.9%～5.1%,視電阻率(ρs)1728～24333 Ω·m;板巖、輝綠巖為低阻低極化體,視充電率(Ms)0.4%～4.5%,視電阻率(ρs)342～6516 Ω·m;矽卡巖型、破碎帶蝕變巖型鐵銅鉛鋅礦石為低阻高極化體,視充電率(Ms)4.5%～6.4%,視電阻率(ρs)100～3306 Ω·m。總體上礦集區受斷裂構造控制的破碎帶蝕變巖型金鉛鋅多金屬礦具有最好的激電效應,具有較大強度且成帶狀展布的激電異常是指示該種礦床存在的有效識別標志,激電配合高精度磁測異常是尋找矽卡巖型銅鉛鋅多金屬礦的有效物探方法。

4.1.4 大地電磁測深異常

本次礦集區大地電磁(EH-4)測深成果顯示,卡尼亞電阻率在各個地質體上形成不同的異常,高阻異常由灰巖引起，中阻異常由板巖、輝綠巖引起,緩傾斜低阻異常帶多由矽卡巖型鐵銅多金屬礦引起,陡傾低阻異常帶及梯度帶由構造破碎帶及規模斷裂帶引起。指示用大地電磁測深方法可找探構造、巖體及地層接觸帶、矽卡巖型礦體與圍巖接觸帶。

4.2 地球化學異常

礦集區內成礦元素Fe、Cu、Pb、Zn、Au均有不同程度富集,指示元素As、Sb、Hg等亦有相似特征,主成礦元素具備形成大規模礦床的基礎,這與區內礦產分布特征是吻合的。Ag、W等元素也較富集,變異系數較大,應為其主成礦元素的伴生元素。

本次1∶2.5萬土壤地球化學測量在礦集區共圈定陡崖-黃家地-甲1、金廠河-甲1、打廠凹-核桃坪-甲1、黑巖凹-甲1、黑牛凹-甲1、大金巖-乙3、椅子山-甲1、山鄉-乙2、護林房-乙3、浪堆山-乙3、新廠凹-乙3、岔溝-乙3共12個綜合異常(圖4)。除金廠河異常特征不明顯外,其他異常有用組份濃度高,異常襯度大,濃度分帶明顯,均屬礦致異常,分別對應各礦區已知礦體。

圖4 金廠河礦集區物化探綜合異常圖Fig.4 Map showing geology and geophysical-geochemical anomalies in Jinchanghe ore-concentration area1-第四系洪沖積層;2-第四系崩塌堆積層;3-志留系栗柴壩組;4-奧陶-志留系仁和橋組;5-奧陶系蒲縹組;6-奧陶系施甸組;7-寒武系保山組;8-寒武系沙河廠組三段;9-寒武系沙河廠組二段;10-寒武系沙河廠組一段;11-寒武系核桃坪組二段;12-寒武系核桃坪組一段;13-晚三疊世輝輝長巖;14-晚三疊世輝輝綠巖;15-矽卡巖;16-石英脈;17-金礦體;18-鉛鋅多金屬礦體;19-整合地質界線;20-正(逆)斷層;21-性質不明(推測)斷層;22-1∶5萬Za磁異常等值線(nT);23-1∶2.5萬土壤化探Au-As-Sb-Hg綜合異常等值線;24-1∶2.5萬土壤化探Pb-Zn-Ag-Cu綜合異常等值線;25-1∶2.5萬土壤化探W-Sn-Mo綜合異常等值線;26-土壤化探綜合異常編號1-Quaternary diluvial alluvium;2-Quaternary collapse layer;3-Silurian Lichaiba Formation;4-Ordovician-Silurian Renheqiao Formation;5-Ordovician Pupiao Formation;6-Ordovician Shidian Formation;7-Cambrian Baoshan Formation;8-third member of Cambrian Shahechang Formation;9-second member of the Cambrian Shahechang Formation;10-first member of the Cambrian Shahechang Formation;11-second member of Cambrian Hetaoping Formation;12-first member of Cambrian Hetaoping Formation;13-late Triassic gabbro;14-late Triassic diabase;15-skarn;16-quartz vein;17-gold ore body;18-lead-zinc polymetallic ore body;19-conformity boundary;20-normal(reverse) fault;21-fault of unknown nature(speculated);22-1∶50,000 Za magnetic anomaly contour(nT);23-Au-As-Sb-Hg synthetic anomaly contour from 1∶25000 soil geochemical survey;24-Pb-Zn-Ag-Cu anomaly contour from 1∶25000 soil geochemical survey;25-W-Sn-Mo anomaly contour from 1∶25,000 soil geochemical survey;26-anomaly number of soil geochemical survey

打廠凹-核桃坪綜合異常Au、Cu、Pb、Zn、Ag地球化學異常面積均大于1 km2以上,平均襯度基本都大于2,濃度分帶值都在7以上,都具有三級濃度分帶。陡崖-黃家地綜合異常W元素地球化學異常指標排名最高,異常面積最大有4.7 km2,平均襯度為3,濃度分帶值大于10,具有三級濃度分帶,最大值為829.4×10-6。異常區Au、Ag異常主要分布于異常區西北角,Pb、Zn、Cu異常主要分布于異常區中部,W、Sn、Mo異常主要分布于異常區南部,各組元素異常具有水平分帶組合特征,從南到西北具有高-中-低溫的分帶特征,指示成礦流體運移的方向。黑牛凹綜合異常Au異常強度高,極大值有2040×10-9,Au、Cu、Pb、Zn元素異常套合較好,大致分布于礦區中東部。山鄉異常Hg元素異常指標排名最前,異常面積也較大,有3.4 km2,平均襯度大于2,濃度分帶值高,具有三級濃度分帶,Au元素排名隨后,異常面積較小,平均襯度都在2左右,Au具有三級濃度分帶,Sb具異常中帶,異常以低溫元素為主,高溫元素和低溫元素異常基本無顯示。其他異常規模相對較小。

元素異常含量高、異常分布而積大、高中溫元素組合異常齊全的化探異常是礦集區銅鉛鋅多金屬礦的化探識別標志,而低溫元素組合異常是金礦的化探識別標志。

綜上所述,礦集區金銅多金屬礦綜合找礦模型如圖5所示,主要包括如下內容。

圖5 金廠河礦集區地-物-化綜合找礦模型Fig.5 Geological，geophysical and geochemical prospecting criteria for Jinchanghe ore-concentration area1-寒武系沙河廠組二段;2-寒武系沙河廠組一段;3-寒武系核桃坪組二段;4-粉砂巖;5-灰巖;6-泥質灰巖;7-鮞粒灰巖;8-大理巖化灰巖;9-鈣質板巖;10-粉砂質板巖;11-矽卡巖;12-推測隱伏燕山期花崗巖體位置;13-金礦體;14-鉛鋅礦體;15-銅礦體;16-鐵礦體;17-銅鐵多金屬礦體;18-地質界線;19-斷層及編號;20-鉆孔及編號1-second member of Cambrian Shahechang Formation;2-first member of Cambrian Shahechang Formation;3-second member of Cambrian Hetaoping Formation;4-siltstone;5-limestone;6-argillaceous limestone;7-oolitic limestone;8-marmarization limestone;9-calcareous slate;10-silty slate;11-skarn;12-inferred location of hidden Yanshanian granite body;13-gold ore body;14-lead-zinc ore body;15-copper ore body;16-iron ore body;17-copper and iron polymetallic ore body;18-geological boundary;19-fault and number;20-drilling hole and number

(1)有利地層和容礦圍巖:有利成礦的地層是核桃坪二段,核桃坪組與沙河廠組接觸帶,沙河廠一、二段;成礦最為有利的圍巖為矽卡巖、構造角礫巖、石英脈等。

(2)有利構造:①核桃坪復背斜核部、次級褶皺核部,背斜傾伏端;②F21與F11夾持的南北向、北北東向、北北西向斷裂構造破碎帶;③不同巖性接觸帶構造、層間破碎帶、裂隙密集帶等構造。

(3)有利的巖(脈)體:巖漿熱液上侵作用為鉛鋅礦床的形成提供了熱源和礦源,從而構成了成礦的地質熱液事件。成礦有利的巖體為推測燕山期隱伏中酸性花崗巖,成巖時間118 Ma左右;成礦有利的脈體為在石英脈,次為蝕變基性巖脈。

(4)蝕變礦化跡象:硅化、褐(黃)鐵礦化、硫鐵礦化、矽卡巖化、大理巖化等。

(5)地球化學異常:高、中、低溫元素組合異常特征明顯,異常強度高,規模大、具濃度分帶,濃集中心明顯,元素吻合性好。

(6)地球物理異常:①剩余重力高值區且基性巖分布少或重力低異常區;②磁測有中-強磁力異常、平面磁力異常突出、形態完整、場位漸變性好、中心明顯或低緩磁異常范圍大;③激電IP異常區,一般具低阻中高極化;④大地電磁緩傾斜低阻異常帶或陡傾低阻異常帶及梯度帶。

在此基礎上,結合礦集區不同礦床類型及不同的控礦因素及最佳找礦組合方法,建立了礦集區以下六種找礦模式(圖4)。

(1)“金廠河”式

礦床類型:典型“層控”型,受核桃坪二段地層控制的“層控”矽卡巖型銅鋅鐵多金屬礦。

礦床特征:礦體呈層狀、似層狀產于核桃坪組二段不純碳酸鹽巖地層中,以鋅銅鐵中高溫多金屬礦種為主,中心及下部為高溫礦種往外及向上為中溫礦種,礦體走向傾向延伸大,礦床規模大。

找礦標志:核桃坪組二段中下部碳酸鹽巖與鈣質泥(板)巖互層地層;矽卡巖化帶、構造復合部位;重力高或低異常圈閉區、正磁異常區。

相關礦床:金廠河礦床。

有效勘查方法:地質-磁法-重力。

(2)“打廠凹-核桃坪”式

礦床類型:“裂-層控”復合型,屬上“裂控”構造破碎帶蝕變巖型金鉛鋅礦,下“層控”矽卡巖型銅鐵多金屬礦的復合型礦床。

礦床特征:上部礦體主要受斷裂構造控制,產于斷裂構造破碎帶中,礦體產狀與構造破碎帶相關,多呈脈狀、透鏡狀產出,礦種多為鉛鋅礦,共伴生金銅等;下部礦體受地層控制,多產于巖性結構面中,礦體產狀與地層產狀相關,多呈層狀、似層狀產出,礦種多為銅鐵鉛鋅多金屬礦。礦床規模下部較上部大,整體礦床規模較大。

找礦標志:礦體露頭;鐵帽;構造破碎帶;褐(黃)鐵礦化、方解石化、硅化、矽卡巖化等組合蝕變帶;重力低值異常、正磁異常、正負磁異常梯度帶、激電異常區;高中低溫元素組合異常區。

相關礦床:打廠凹-核桃坪銅鉛鋅多金屬礦床、陡崖鐵多金屬礦床。

有效勘查方法:地質-磁法-電磁法-重力-土壤化探。

(3)“黑牛凹”式

礦床類型:“裂控”型,屬斷裂構造破碎帶蝕變巖型金鉛鋅礦。

礦床特征:礦體受斷裂構造控制(尤為南北向、北北西向、北北東向斷裂),產于構造破碎帶中,礦體產狀與構造帶產狀一致,多呈脈狀、透鏡狀產出,垂向分帶明顯:上部以金為主,向下鉛鋅礦增加。礦床規模中等。

找礦標志:礦化露頭;近南北向構造蝕變帶;硅化、褐(黃)鐵礦化(鐵帽)、雌黃鐵礦等組合礦化蝕變帶、角礫狀褐(黃)鐵礦化等;采礦老硐;物探異常(激電異常、正磁異常);中低溫元素組合化探異常;重砂金異常等。

相關礦床:黑牛凹金礦床、大金巖鉛鋅礦床、岔溝鉛鋅礦床。

有效勘查方法:地質-激電法-土壤化探。

(4)“黑巖凹”式

礦床類型:“裂控”型,屬層間節理裂隙構造矽卡巖-破碎蝕變巖型鉛鋅礦。

礦床特征:礦體受構造控制明顯,產于構造旁側次級構造中,主要表現為層間構造、節理裂隙等構造,產狀受構造、地層雙重控制,多與主斷層或地層產狀小角度相交,主要呈脈狀、似層狀、透鏡狀產出。礦體傾向延伸大,走向延伸小,礦種以鉛鋅為主,共伴生銅。礦床規模中等。

找礦標志:構造破碎帶、石英脈;硅化、褐(黃)鐵礦化(鐵帽)組合蝕變;物化探異常(激電異常、正磁異常、中低溫元素組合異常帶);民采老硐等。

相關礦床:黑巖凹鉛鋅礦、椅子山鉛鋅礦、新廠凹鉛鋅礦。

有效勘查方法:地質-電磁法-土壤化探。

(5)“黃家地”式

礦床類型:“裂控”型,屬構造蝕變帶控制的石英脈型金礦。

礦床特征:礦體受南北向構造控制明顯,產于受構造控制的石英脈、硅化帶中,多條細脈組合呈脈群平行狀或雁行狀產出,礦種為金礦。礦床規模相對較大。

找礦標志:構造破碎帶、石英脈;褐(黃)鐵礦化、硅化組合蝕變;物化探異常(激電異常、金元素化探異常)等。

相關礦床(點):黃家地金礦、浪堆山金礦點。

有效勘查方法:地質-激電法-土壤化探。

(6)“山鄉”式

礦床類型:“裂控”型,屬層間節理裂隙構造破碎蝕變巖型金礦。

礦床特征:礦體受次級小構造、層間裂隙構造控制明顯,多呈脈狀、透鏡狀產出,礦體走向傾向延伸均較小,礦種主要以金為主,規模最小。

找礦標志:礦化露頭;硅化帶(呈糖粒狀石英)、褐鐵礦化粉砂質板巖;物化探異常(激電異常、低溫元素組合異常帶)等。

相關礦床(點):山鄉金礦點、上坪子金礦點。

有效勘查方法:地質-電磁法-土壤化探。

綜合以上六種找礦模式,在其成因與空間關系上有一定聯系。從下往上及從中心向外側均由“金廠河”式→“打廠凹-核桃坪”式→“黑牛凹”式、“黑巖凹”式→“黃家地”式→“山鄉”式的礦床分帶特征,上述分帶構成整個金廠河礦集區成礦分帶特征。

5 應用及效果

從礦集區各礦區勘查程度分析,打廠凹-核桃坪礦區與陡崖兩個礦區以往勘查均局限于尋找“打廠凹-核桃坪”式礦床,而忽視了其深部可能存在“金廠河”式礦床的第二成礦空間。通過本次建立的礦集區成礦模式與綜合模型,推測兩個礦區深部仍然存有規模較大的“金廠河”式銅鋅鐵多金屬礦的可能,是下一步理想找礦靶區。

目前,已在打廠凹礦段施工一個探索孔并取得良好找礦效果,深部已新發現“層控”矽卡巖型銅礦體,證實其深部存在“金廠河”式銅鋅鐵多金屬礦，為下一步礦集區深部找礦提供有效的理論指導。

6 結論

(1)歸納總結了礦集區金銅多金屬礦床類型。金廠河礦集區金銅多金屬礦成礦受“地層+構造”雙重控制,礦床成因類型整體屬于內生熱液礦床,可細分為“層控”型礦床(如金廠河銅鋅鐵多金屬礦)、“裂控”型礦床(如黑牛凹金礦)、“裂-層控”復合型礦床(如打廠凹-核桃坪銅鉛鋅多金屬礦)。

(2)建立了礦集區金銅多金屬礦成礦模式。金廠河礦集區金銅多金屬礦系有上寒武系統核桃坪組、沙河廠組沉積巖為容礦巖石并提供初始礦源,印支期基性侵入巖提供部分成礦物質,燕山期構造-巖漿熱液活動為礦集區成礦提供了足夠的“三源”。含礦熱液沿先期近南北向構造帶向上運移時依次發生Fe-Cu-Pb-Zn-Au礦化,在有利的地層、構造帶中富集成礦。其主成礦作用發生于早白堊世,屬同一構造-巖漿成礦系統。

(3)建立了礦集區綜合找礦模型。地物化綜合找礦信息是尋找金廠河金銅多金屬礦的有效標志。

(4)依據不同礦床類型的最佳找礦方法組合建立了“金廠河”式、“打廠凹-核桃坪”式、“黑牛凹”式、“黑巖凹”式、“黃家地”式、“山鄉”式共6種找礦模式。并指出其成因與空間關系上有一定聯系,從下往上及從中心向外側均由“金廠河”式→“打廠凹-核桃坪”式→“黑牛凹”式、“黑巖凹”式→“黃家地”式→“山鄉”式的礦床分帶特征。

(5)依據成礦模式與綜合模型,推測打廠凹-核桃坪礦區與陡崖兩個礦區深部仍然存有規模較大的“金廠河”式銅鋅鐵多金屬礦的可能,是下一步理想找礦空間。已在打廠凹礦區取得良好找礦效果。

致謝：野外工作得到了云南黃金礦業集團股份有限公司其他同事的大力支持與幫助;梅文周教授級高級工程師、趙成峰教授級高級工程師、嚴城民高級工程師、張發紅高級工程師、王從明高級工程師在野外地質調查及論文撰寫過程中給予了熱情指導與幫助;集團總工周云滿教授級高級工程師給予了技術指導;審稿專家對文章提出了細致、中肯的建議,在此一并致以誠摯的謝意!

[注 釋]

① 云南省地礦局第四地質大隊.1993.云南省保山市阿石寨地區1∶5萬物化探工作成果報告[R].