云南東川播卡金礦床地質特征、控礦因素及找礦標志

劉純波，張術根，黃超文

(1.遵義師范學院工學院； 2.中南大學地球科學與信息物理學院； 3.東華理工大學經濟與管理學院)

引 言

20世紀90年代，首次在云南東川地區古—中元古界地層中發現了獨立巖漿熱液型金礦床——播卡金礦床[1]。前人已對播卡金礦床的成礦構造[2]、礦石特征[3]、成礦規律[4]及成礦時代[5]等方面開展了大量的研究工作，但到目前為止，對播卡金礦床的成因問題仍存在爭議，并提出了一系列成因類型，包括層控型[6]、黑層型[7]、韌性剪切帶型[8]、破碎蝕變巖型[9]、受剪切破碎帶控制的巖漿熱液型[10]等，其嚴重制約了礦床的生產和后續找礦工作。

2013—2014年，受云南金山礦業有限公司委托，中南大學開展“云南昆明東川播卡金礦床金、銅礦床成因、成礦規律及找礦預測研究”項目的科研工作，認為該金礦床是與中性侵入巖漿熱液有關的巖漿熱液型金礦床，且后期遭受動力剪切變形作用影響[11]。本文以該項目的部分研究成果為基礎，通過分析研究區礦床地質特征，總結控礦因素，提取找礦標志，以期為礦床成因的認識和礦山深邊部找礦工作提供依據，其具有重要的理論和實際指導意義。

1 成礦地質背景

播卡金礦床地處特提斯成礦域和太平洋成礦域結合部位的揚子地臺(見圖1-A)西南緣“昆陽裂谷”北部。區域出露地層包括元古界(PtKn)、下震旦統澄江組(Za)、上震旦統陡山沱組—燈影組(Zb)、中生界(Mz)、新生界(Kz)和第四系(Q)(見圖1-B)。其中，元古界為主要地層，主要為古元古界湯丹群灑海溝組、望廠組、菜園灣組、平頂山組，中元古界東川群因民組、落雪組、黑山組和青龍山組，以及新元古界大營盤組，巖性為一套元古界淺變質火山碎屑沉積巖和碎屑-碳酸鹽巖建造[12]。區域內構造活動強烈，褶皺和斷裂發育，為多期次構造活動產物。褶皺主要有落雪—因民復式背斜、然薪廠—包子鋪復式向斜、鹽壩塘—蔣家灣復式背斜、播卡—拖布卡復式向斜。其中，播卡—拖布卡復式向斜是重要的金成礦控制構造。斷裂主要有麻塘、小江、寶九及普渡河斷裂等邊界斷裂。區域巖漿活動頻繁，自元古代到新生代巖漿巖均有發育，巖性主要為基性—中性的輝綠巖、輝石閃長巖、閃長巖等巖脈。區域內礦產資源豐富，是中國“東川式”銅礦床的主要礦集區，僅東川地區銅儲量就超過了2×106t,伴生大量稀有元素，如Co等。此外，區域內還廣泛分布鉛鋅礦床、鐵礦床及近年來新發現的播卡金礦床、小溜口金礦床、新田金礦床等。

1—向斜軸 2—背斜軸 3—河流 4—地層界線 5—斷裂 6—推測斷裂 7—邊界斷裂 8—角度不整合界線 9—第四系 10—新生界 11—中生界 12—澄江組 13—陡山沱組—燈影組 14—元古界 15—二疊系上統峨眉山玄武巖 16—地點圖1 播卡金礦床區域地質簡圖(據文獻[13]修改)

2 礦區地質特征

礦區出露地層為古元古界湯丹群平頂山組(Pt1p)，中元古界東川群因民組(Pt2y)、落雪組(Pt2l)、黑山組(Pt2h)，以及中—新元古界大營盤組(Pt1-2d)(見圖2)。平頂山組巖性中上部為鈣質板巖、粉砂質板巖、白云石化變砂巖和重結晶砂質灰巖，下部為空洞板巖及基性火山巖，底部為鐵質角礫狀砂板巖；因民組巖性為暗紫色砂泥質白云巖夾板巖，中部為鐵質板巖，下部為變礫巖和變含礫砂巖；落雪組巖性為青灰色局部肉紅色中厚層狀含藻白云巖，底部砂泥質白云巖；黑山組巖性為黑色碳質板巖，夾泥灰巖，中上部夾基性凝灰巖、熔巖、火山質角礫巖和輝綠巖；大營盤組巖性為灰黑色絹云板巖夾碳質板巖，頂部夾泥灰巖、砂巖，底部夾多層基性火山巖，底部為鐵質板巖、礫巖。其中，礦體主要賦存于平頂山組中上部及因民組下部地層中。

1—第四系 2—大營盤組 3—黑山組 4—落雪組 5—因民組 6—平頂山組 7—輝綠巖 8—輝長巖 9—閃長巖 10—剪切構造巖帶 11—斷裂角礫巖 12—斷裂及編號 13—礦體圖2 播卡金礦區地質簡圖(據文獻[11]修改)

礦區褶皺主要為軸向近南北向的播卡—拖布卡復式向斜，其由湯丹群、東川群及大營盤組構成，西翼保存較為完整，東翼因小江斷裂多期次活動及澄江期地層掩蓋而較為模糊。礦體主要賦存于播卡—拖布卡復式向斜西翼高位。礦區斷裂可分為近南北向、近東西向、北西向和北東向等4組，均具有多期次活動的特點，控制礦化和巖脈的就位。其中，近南北向斷裂與地層走向相近，主要向東傾，總體傾角較地層更陡，多數部位具有明顯切層特征。綜合表現為壓剪性左旋平移逆斷裂所主導的復雜斷裂，并被近東西向斷裂右旋切錯，應是多期次活動的小江斷裂的構造成分，控制著礦體的分布。近東西向斷裂傾向北，傾角通常較陡，以張性為主，為具有右旋平移正斷裂性質的復雜斷裂。北西向斷裂傾向南西或北東，傾角較陡，表現為左旋正(逆)平移斷裂。北東向斷裂走向多為50°～60°，傾角一般大于60°，傾向北東或南西，總體表現為左旋正(逆)平移斷裂。礦區巖石劈理化是多期次構造變形的綜合產物，既有伴隨褶皺變形而發育的區域性劈理構造，也有伴隨斷裂運動而發育的局部劈理化產物。其中，區域性優勢劈理可能是晉寧運動的產物，而平頂山組地層內被其切割的劈理可能是東川運動的產物。

礦區巖漿活動強烈，具有多期次侵入的特點，可分為4期。第一期主要為堿性系列鉀質輝長(輝綠)巖，呈沿層間侵入的巖席狀產出，風化面為灰褐色—灰黃色，新鮮面多呈灰綠色—灰白色，屬于晉寧期、澄江期巖漿活動的產物；第二期主要為鈉質閃長巖，多以小巖株和巖墻形式侵入，風化面主要為黃褐色，新鮮面為淺灰白色微帶棕色調，可能為印支期或燕山早期巖漿活動產物；第三期主要是鈣堿性系列鈉質輝綠巖，發育強度低，分布量少，產狀較為穩定，主要呈脈狀(脈寬<1 m)分布，風化面多為淺黃綠色，新鮮面主要為灰綠色，可能為燕山晚期或喜馬拉雅期巖漿活動產物；第四期發育強度更低，分布量更少，主要呈灰白色泥狀、粉末狀，推測其應為喜馬拉雅期巖漿活動的產物。其中，第二期鈉質(輝石)閃長巖與礦化關系密切。

3 礦床特征

3.1 礦體特征

礦體整體呈近南北向展布，向東陡傾，但單個礦體形態產狀非常復雜，多數呈不規則囊狀，部分呈透鏡狀或復雜脈狀。礦體無論走向、傾向或傾角都具有分組性：多數礦體走向近南北，向東陡傾；部分礦體走向呈北西向或北東向，一般向(北)西傾者傾角較緩，向(南)東傾者傾角較陡。礦體規模普遍較小，已揭露或控制的礦體最大走向延伸不超過100 m，長度多為20～40 m，厚度多為20～40 cm，但多數礦體沿傾向方向的延伸規模明顯大于走向延伸規模。

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石類型及礦物組成

礦石按產出特征主要分為含金黃鐵礦石英(鐵白云石)脈型礦石(見圖3-a))、含金黃鐵礦構造角礫巖型礦石(見圖3-b))和含金黃鐵礦脈及細脈浸染狀含金黃鐵礦礦石等。礦石中的金屬礦物主要為黃鐵礦，極少量毒砂、黃銅礦、閃鋅礦及斑銅礦，偶見硫砷銅礦。金礦物主要為自然金、含銀自然金，少數為銀金礦。非金屬礦物主要為石英，其次為鐵白云石，極少量綠泥石、絹云母。表生氧化礦物主要有孔雀石、藍銅礦及褐鐵礦。

圖3 播卡金礦床礦石產出特征

3.2.2 結構構造

礦石構造比較簡單，主要有脈狀構造、角礫狀構造、團塊狀構造，其次為細脈浸染狀構造、斑點狀構造等。脈狀構造在礦區分布最廣，主要分布于含礦斷裂、裂隙及板劈理中；角礫狀構造常沿2組斷裂交叉部位或較大規模斷裂與其分支斷裂交會部位分布；團塊狀構造主要分布于巖石張節理、剪節理、劈理等構造裂隙密集部位巖塊差異位移空間中；細脈浸染狀構造分布于礦體邊緣及內部強烈破碎的賦礦巖石微細裂隙及礦物顆粒粒間；斑點狀構造零散分布于礦體內部或旁側圍巖。

礦石結構相對簡單，主要可見自形粒狀結構、半自形粒狀結構、壓碎結構，少量他形粒狀結構、壓碎變晶結構、塑性流變結構、交代殘余結構，偶見固溶體分離結構、膠體重結晶結構等。其中，自形粒狀結構、半自形粒狀結構、他形粒狀結構、固溶體分離結構、交代殘余結構主要分布于熱液期礦體內部，壓碎結構、壓碎變晶結構、塑性流變結構主要分布于動力變質剪切帶中產出的礦體內，而膠體重結晶結構僅見于賦存標高較高、熱液成礦期后裂隙發育、靠近礦床氧化帶的礦體中。

3.2.3 金的賦存狀態

通過光學顯微鏡及電子探針研究，播卡金礦床金礦物的主要載體礦物為黃鐵礦。金礦物賦存形式有裂隙金、包裹金及粒間金等3種，且以裂隙金為主。金礦物為金銀系列礦物，包括自然金、含銀自然金及銀金礦，且以自然金、含銀自然金為主。

3.3 圍巖蝕變

圍巖蝕變發育強烈，主要有硅化、鐵白云石化、絹云母化、綠泥石化。其中，硅化、鐵白云石化與金礦化關系最為密切。

3.4 成礦期及成礦階段

綜合礦石礦物組成、礦石結構構造及礦體產出特征，礦區成礦可劃分為3個成礦期：混合熱液期、動力變質期和表生期。其中，混合熱液期可劃分為中溫、中低溫2個成礦階段，動力變質期又可分為碎裂階段和變晶階段。

4 控礦因素

4.1 地層控礦

地表、坑道礦床地球化學分析結果顯示[14]，平頂山組地層中不但金含量較高、標準差較大，還具有與成礦物質系統最為接近的成礦元素組合特征，次為因民組。此外，平頂山組中上部主要出現泥質、粉砂質板巖與透鏡狀結晶砂質灰巖、白云質砂巖等。這2類巖石前者剛性程度低、滲透性差、化學性質不活潑，而后者反之。因民組下部則出現剛性程度較高、滲透性較強的變礫巖、變含礫砂巖。因其特殊的接觸關系、巖性組合及組構特征，成為重要的水/巖反應萃取成礦物質源區、成礦流體傳輸通道、物理化學性狀轉換及聚集沉淀場所。這表明上述地層不僅能夠有效提供金成礦物質來源，而且也是金礦化有利的賦礦地段。

4.2 東川群與湯丹群接觸界面控礦

相比其他地層接觸面而言，東川群與湯丹群接觸界面裂隙、滑動虛脫現象更加發育。正是由于該接觸界面與上述控礦地層有效耦合，使得在構造變形事件中，剛性高、滲透性好的巖層更容易破裂變形而形成較開闊、連通性相對較好的斷裂及裂隙系統。這些空間都為減壓空間，有利于成礦流體聚集遷移成礦。而化學性質活潑的巖層可以顯著改變成礦流體的物理化學性質，促使成礦物質卸載沉淀，同時因其具有較強的酸堿緩沖能力，所以又是良好有效的地球化學障。

4.3 構造控礦

因為多期次構造變動產物的繼承、干擾、活化及疊加，礦區構造非常復雜，褶皺、斷裂、劈理、節理都相對發育，因此，構造是重要的礦化控制因素[15]。播卡—拖布卡復式向斜西翼上的近南北向主斷裂控制礦體的分布。印支期—燕山早期強烈左旋壓剪活動的近南北向斷裂是控制金礦化就位的關鍵構造因素，既是熱液成礦期的導巖、導礦構造，又是關鍵配礦構造，在局部地段還是重要容礦構造。北西向斷裂只在其與南北向斷裂交會部位及其附近充當熱液成礦期配礦構造、容礦構造。北東向斷裂的導礦構造功能較為局限，主要充當配礦、容礦構造。此外，近南北向主斷裂及其與北西向、北東向斷裂交會部位附近的劈理、節理，均不同程度地參與金成礦熱液循環，增強其水巖交換與成礦物質萃取能力[16]。

4.4 巖漿巖控礦

燕山早期鈉質閃長巖類巖漿的侵入活動是金成礦的最關鍵控制因素，為成礦及流體活化、運移提供成礦熱能、流體來源和物源。鈉質閃長巖類巖漿事件是印支期—燕山早期的重要熱事件，其既是流體運移的重要驅動力，又可以加熱地層系統賦存的深度演化地下水，加速水巖交換反應，增強流體的成礦物質萃取能力。石英流體包裹體的氫氧同位素和氣液相成分表明[10]:成礦熱液具有巖漿-地層流體混合熱液的物質組成特征，巖漿期后熱液應是成礦流體的重要組成部分。礦區內3件強蝕變鈉質閃長巖樣品的金平均質量分數為0.71×10-9，與正常閃長巖類(w(Au)=0.85×10-9)比較，其金含量明顯呈虧損狀態，表明其成礦元素存在熱液活化、遷移現象，可能為金礦化富集提供了部分成礦物質[17]。

5 找礦標志

1)地層標志。平頂山組中上部及因民組下部地層是金礦化重要找礦標志。地層中白云質砂巖、砂質灰巖、白云石化石英砂巖、變礫巖、變含礫砂巖及變泥質粉砂巖等巖層發育程度越高，巖性組構類型越齊全，越有利于金礦化富集，同樣為金礦化富集程度判別的重要參考指標。

2)構造標志。晉寧期—澄江期復式背斜核部及其附近地段，印支期—燕山早期具活動性的近南北向斷裂是金礦化的重要找礦標志。

3)巖漿活動標志。燕山早期堿性巖漿活動強度較高、鈉質閃長巖類巖體規模較大、分布密度較高是金礦化的重要找礦標志。鈉質閃長巖類巖體的鐵白云石化、硅化強度高，也是尋找金礦化的重要輔助性標志。

4)東川群與湯丹群接觸界面標志。該接觸界面是金成礦流體傳輸網絡系統的重要組成部分，是構造應力集中面，也是重要的地球化學界面、金成礦流體物理化學性狀變異面及金礦化富集場所，因而是金礦床找礦標志體系的重要組成部分，其附近構造破碎程度高，鐵白云石化、硅化強烈，出現黃鐵礦化等是金礦化富集程度判別的重要參考指標。

5)圍巖蝕變標志。硅化和鐵白云石化是金礦化的重要找礦標志，而硅化、鐵白云石化、綠泥石化及絹云母化、鈉長石化、白云母化等圍巖蝕變發育強度高、類型齊全，是金礦化富集程度判別的重要參考指標。

6)地表風化產物標志。地表、近地表環境的多孔狀、細脈—網脈狀褐鐵礦化發育，偶有黃鉀鐵礬、表生銅礦物相隨，并出現在石英團塊、碎粒、細脈等內部，是金礦化的重要直接找礦標志。

6 結 論

1)播卡金礦床礦體主要賦存于平頂山組中上部及因民組下部地層中，呈近南北向展布，向東陡傾，多呈不規則囊狀，少數呈透鏡狀或復雜脈狀。礦體規模普遍較小，連續性較差。黃鐵礦為主要載金礦物，金礦物主要為自然金、含銀自然金，少數為銀金礦。

2)由于受到東川群與湯丹群接觸界面巖石金含量和力學性質差異的影響，礦體主要賦存于平頂山組中上部及因民組下部地層中，近南北向斷裂及其與北西向、北東向斷裂交會部位控制著礦體的產出，鈉質閃長巖類巖體為成礦及流體活化、運移提供成礦熱能、流體來源和物源。

3)平頂山組中上部及因民組下部地層、近南北向斷裂、燕山早期鈉質閃長巖類巖體、東川群與湯丹群接觸界面、硅化和鐵白云石化等圍巖蝕變可作為主要找礦標志。