明添學(xué)，唐 忠，李永平，羅建宏，李 蓉，薛 戈，陳 雷

1.云南省地質(zhì)調(diào)查院，昆明 650051 2.國土資源部三江成礦作用及資源勘查利用重點實驗室，昆明 650051

0 引言

滇東北地區(qū)為云南省重要有色金屬產(chǎn)地，已發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)有鉛、鋅、銅、銀、銦、鎘等有色金屬礦床和煤、磷等非金屬礦床。東坪鉛鋅礦床位于該區(qū)北西向巧家—魯?shù)殂U鋅成礦亞帶，自發(fā)現(xiàn)以來，前人對其研究程度較低，一些學(xué)者集中研究與其相鄰的茂租鉛鋅礦床地質(zhì)[1-3]、地球化學(xué)特征[4-5]，來探討礦床成因、成礦模式、找礦潛力、成礦問題等[6-12]；羅家賢[13]根據(jù)礦床地質(zhì)特征、同位素特征、成因方面的研究，認為東坪鉛鋅礦主要受燈影組白云巖和斷裂構(gòu)造控制產(chǎn)出。由于從開采到現(xiàn)今，礦床保有儲量急劇下降，急需進一步對礦區(qū)深部及外圍開展找礦，增加礦床儲量和遠景，以確保礦山生產(chǎn)正常進行。實踐表明，研究礦體周圍的原生暈特征，是判斷異常分布和剝蝕程度、推測隱伏礦體、進行找礦預(yù)測的有效辦法。本文在該礦床地質(zhì)特征研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合鉆孔原生暈特征來探討控礦因素、礦床成因，以期為該礦床形成過程的研究提供相關(guān)依據(jù)，并為礦區(qū)及外圍進一步找礦工作開闊思路。

1 成礦地質(zhì)背景

東坪鉛鋅礦床位于云南省巧家縣城近北方向約45 km處，行政區(qū)劃隸屬巧家縣東坪鄉(xiāng)管轄，累計查明Pb+Zn資源量達中型以上規(guī)模。該礦區(qū)大地構(gòu)造位置地處揚子地臺西南緣，位于近SN向小江斷裂、NW向康定—奕良—水城斷裂及NE向彌勒—師宗—水城斷裂所圍成的“三角區(qū)”內(nèi)(圖1)。

區(qū)域內(nèi)出露地層齊全，包括中元古界、震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、侏羅系、白堊系、第四系等。其中，震旦系燈影組淺海相富鎂碳酸鹽巖沉積廣泛分布于茂租—東坪一帶，其巖性為含硅質(zhì)條帶的粉晶白云巖、硅質(zhì)白云巖、碎裂白云巖，是該區(qū)鉛鋅礦含礦層位。區(qū)域上斷裂和褶皺構(gòu)造發(fā)育。斷裂構(gòu)造有NW向和NE向斷裂，控制著茂租—東坪地區(qū)鉛鋅礦床(點)產(chǎn)出(圖2)；褶皺構(gòu)造以茂租—東坪地區(qū)燈影組為核部，為一大型復(fù)式背斜構(gòu)造。區(qū)域內(nèi)有茂租大型鉛鋅礦、東坪中型鉛鋅礦、白卡中型鉛鋅礦，共同組成北西向巧家—魯?shù)殂U鋅成礦亞帶。

區(qū)內(nèi)的鉛鋅礦床分布嚴格受構(gòu)造控制，礦體一般在背斜近斷裂一側(cè)，且多發(fā)育于斷層的破碎帶或其附近；賦礦圍巖是以深色鎂質(zhì)碳酸鹽巖為主夾含有機質(zhì)的細碎屑巖，生物作用明顯。礦區(qū)地表以氧化礦為主，深部出現(xiàn)硫化礦，品位淺部較低，向深部一般有變富和變厚的趨勢。沉積作用對本區(qū)鉛鋅礦物質(zhì)形成具有重要的作用，研究表明，滇東北地區(qū)寒武系與震旦系鉛、鋅的豐度值分別為(13～720)×10-6、(10～3 741)×10-6，高達維氏地殼鉛鋅值的45倍，是該區(qū)鉛鋅礦成礦物質(zhì)的主要來源。

2 礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)主要出露有震旦系燈影組灰色、深灰色中厚層白云巖和硅質(zhì)白云巖。寒武系筇竹寺組灰色、深灰色、黑色的泥巖、粉砂巖、白云質(zhì)粉砂巖，由上至下白云質(zhì)、碳質(zhì)、沉積黃鐵礦體積分數(shù)增加，黃鐵礦集合體團塊增大，其與燈影組接觸界面往往發(fā)育黃鐵礦化；滄浪鋪組灰綠色、灰色石英砂巖；龍王廟組灰色白云巖；陡坡寺組灰色、灰綠色粉砂巖、砂巖、泥巖夾白云巖。并發(fā)育有一系列NW向斷層F1、F5等，且是該區(qū)主要的導(dǎo)礦容礦構(gòu)造(圖3)。F5斷層走向NW，礦區(qū)內(nèi)長900余m，破碎帶寬1～20 m，斷層角礫巖成分為白云巖、粉砂質(zhì)泥巖，發(fā)育有微弱鉛鋅礦化。

區(qū)內(nèi)礦體主要為似層狀和脈狀。似層狀礦體位于礦區(qū)西南角，賦存于燈影組與筇竹寺組接觸界面附近，礦體長100～600 m，厚1～8 m，Pb+Zn品位為1%～20%，礦石主要為半自形-他形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀、角礫狀和碎裂狀構(gòu)造；脈狀礦體分布于礦區(qū)東部，產(chǎn)于F1、F2、F3、F4的斷層破碎帶中，走向NW，傾向SW，厚1～3 m，Pb+Zn品位為5%～15%，礦石多呈交代殘余結(jié)構(gòu),斑點狀、浸染狀、網(wǎng)脈狀構(gòu)造。礦石中金屬礦物較為簡單，有閃鋅礦、菱鋅礦、方鉛礦,非金屬礦物為白云石、石英、螢石、重晶石。近礦圍巖蝕變主要有硅化、白云石化、黃鐵礦化，局部發(fā)育有褐鐵礦化、螢石化、重晶石化。

圖2 東坪鉛鋅礦床區(qū)域地質(zhì)簡圖Fig.2 Simplified regional geological map of Dongping Pb-Zn deposit

圖3 東坪鉛鋅礦地質(zhì)簡圖Fig.3 Simplified geological map of Dongping Pb-Zn deposit

3 礦床原生暈地球化學(xué)特征

本次對東坪鉛鋅礦外圍施工的6個鉆孔(S5ZK001、ZK001、S4ZK001、ZK701-1、ZK1701和ZK3901)由淺到深系統(tǒng)采集巖石樣品(采樣間距5 m)進行原生暈分析，對礦化、破碎帶進行加密采樣。樣品送國土資源部昆明礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心，開展Ag、As、Au、Ba、Bi、Co、Cu、Hg、Mo、Ni、Pb、Sb、Sn、W、Zn共15個元素化驗分析。

3.1 元素分類統(tǒng)計特征

對15個元素分析結(jié)果進行相關(guān)性分析，得到元素相關(guān)性系數(shù)表(表1)。

元素相關(guān)性分析結(jié)果顯示：在99%的置信區(qū)間下，主成礦元素Pb同Ag、As、Au、Co、Cu、Hg、Ni、Sb、W、Zn元素質(zhì)量分數(shù)表現(xiàn)出正相關(guān)性，尤其是與Ag(0.51)、As(0.55)、Hg(0.64)、Zn(0.76)、Sb(0.60)顯著正相關(guān)；Zn元素同Ag、As、Au、Ba、Co、Cu、Hg、Ni、Pb、Sb、Sn、W元素質(zhì)量分數(shù)表現(xiàn)出正相關(guān)性，尤其是與Ag(0.52)、As(0.66)、Hg(0.68)、Pb(0.76)、Sb(0.67)顯著正相關(guān)；低溫元素Ag、As、Hg、Sb與Pb、Zn表現(xiàn)出顯著正相關(guān)性。由此可以確定Ag-Pb-Zn為近礦暈元素，As-Sb-Hg為前緣暈元素。

采用最遠鄰元素方法進行R型聚類分析，結(jié)果(圖4)顯示，當距離系數(shù)為25時，Ag、Pb、Hg、Sb、As、Zn、W為一大類，Bi、Mo 、Ba 、Ni、 Co、Sn、Cu、Au為一大類。按照對成礦的貢獻與成礦作用性質(zhì)，前一類可稱為成礦元素組合，而后一類為非成礦元素組合。進一步細分：距離系數(shù)取20時，Ag、Pb為一類，Hg、Sb為一類，As、Zn和W分別單獨為一類，Bi、Mo 為一類，Ba 、Ni、 Co、Sn、Cu為一大類；在距離系數(shù)取10時，Ag、Pb仍為一類，Ba、Ni、Co、Cu、Sn為一類，其他元素分別單獨為一類。這說明在成礦作用中，Pb、Ag關(guān)系最為密切，而作為與Pb正相關(guān)性非常好的Zn、As、Hg、Sb，在聚類上卻與Pb相隔較遠，在距離系數(shù)為10時，不在同一亞類中，表明該區(qū)鉛鋅成礦不在同一階段，具有疊加作用，極有可能是Zn早于Pb成礦，而后受Pb成礦疊加改造。綜合以上聚類分析結(jié)果，Ag-Pb-Zn可劃分為近礦暈元素，Hg-Sb-As為前緣暈元素，而W為尾暈元素，Bi、Mo、Ba、Ni、Co、Sn、Cu為成礦背景元素。

利用因子分析對Ag、As、Au、Ba、Bi、Co、Cu、Hg、Mo、Ni、Pb、Sb、Sn、W、Zn 15個元素進行降維處理，進一步討論元素的分類關(guān)系，得到方差累計表(表2)。根據(jù)方差累計表，當提取5個因子時，累計方差達到70.744%，基本包含了原始變量的信息，對前5個初始因子構(gòu)成的公因子空間進行旋轉(zhuǎn)得到因子分析旋轉(zhuǎn)成分矩陣表(表3)。由表3得知F1—F5各主成分組成。

表1 東坪鉆孔巖石樣品元素相關(guān)性系數(shù)表

注：用Spearman法計算；**在置信度(雙測)為 0.01 時，相關(guān)性是顯著的；*在置信度(雙測)為 0.05 時，相關(guān)性是顯著的。

圖4 東坪鉆孔巖石樣品R型聚類分析圖Fig.4 R cluster analysis of Dongping drilling rock samples

F1成分：Au、Ba、Bi、Co、Cu、Mo、Ni、Sn；F2成分：Ag、Pb；F3成分：Hg、Sb；F4成分：As；F5成分：Zn、W。這與聚類分析中距離系數(shù)為20時，元素分類大致吻合。F2成分因子對區(qū)內(nèi)鉛成礦貢獻率達95%以上，F(xiàn)5成分因子對鋅的成礦貢獻率僅有32.2%，表明該區(qū)鉛鋅成礦作用以鉛為主，早階段形成微弱的鋅礦化，后期受鉛礦化強烈的疊加改造作用。

3.2 原生暈分帶特征

采樣傳統(tǒng)方法計算出各鉆孔原生暈軸向分帶由地表至深部的序列為：

降香黃檀(Dalbergia odorifera T. Chen)屬于蝶形花科黃檀屬，為國家二級保護植物，其心材具有極高的經(jīng)濟價值，是紅木家具的珍貴用材，從心材中提取的降香油也是一種定香劑，具有重要的藥用價值。同時，降香黃檀也適用于城市綠化和山地造林[1, 2]。

S4ZK001：Bi-Ba-Sn-Cu-Ni-Co-Mo-As-Ag-Zn-Pb-Hg-Sb-W-Au，序列較符合低溫(前緣暈)—中溫(近礦暈)—高溫(尾暈)元素分布規(guī)律，背景元素(Bi、Ba、Sn、Cu、Ni、Co、Mo)出現(xiàn)在序列前部，近礦暈元素Pb、Zn主要分布于中深部。鉆孔原生暈特征(圖5)顯示，Pb/Zn值由淺部到深部整體呈現(xiàn)增大趨勢，Pb+Zn值總體表現(xiàn)為先變大后減小的趨勢；見礦部位前緣暈(w(As+Sb+Hg))與尾暈(w(W))比值為53～420，近礦暈(w(Ag+Pb+Zn))與前緣暈(w(As+Sb+Hg))比值為26～63,多數(shù)為30～40。

ZK001：W-Ba-Sb-Ni-Pb-As-Hg-Zn-Co-Au-Bi-Mo-Sn-Cu-Ag，尾暈元素W出現(xiàn)在序列前部，近礦暈元素Ag位于序列尾部，Pb、Zn分布于中部。

S5ZK001：Ag-Sb-Pb-Cu-Zn-Hg-W-Ni-Bi-Ba-As-Sn-Mo-Co-Au，近礦暈元素Pb、Zn分布于序列中前部，背景元素分布于深部。

表2 東坪鉆孔巖石樣品元素因子分析方差累計表

表3 東坪鉆孔巖石樣品元素因子分析旋轉(zhuǎn)成分矩陣

注：提取方法為主成分；旋轉(zhuǎn)法為具有 Kaiser 標準化的正交旋轉(zhuǎn)法，旋轉(zhuǎn)在 6 次迭代后收斂。

ZK701-1：Zn-Pb-Sb-Cu-Au-Co-W-As-Ag-Mo-Sn-Ba-Bi-Hg-Ni，近礦暈元素Pb、Zn出現(xiàn)在序列前部，前緣暈元素As、Sb、Hg出現(xiàn)在中部。

ZK1701：Ag-As-Pb-Zn-Au-Hg-Bi-W-Cu-Sb-Sn-Mo-Co-Ni-Ba，近礦暈元素Pb、ZnZK3901：Ba-Au-Co-Cu-W-Ag-Bi-Ni-Sb-Hg-Zn-Pb-Sn-As-Mo，近礦暈元素Pb、Zn出現(xiàn)在序列中深部，尾暈元素W出現(xiàn)在前部。鉆孔原生暈特征(圖6)顯示：Pb/Zn值由淺部到中深部整體呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢;Pb+Zn值表現(xiàn)為中深部較大，淺部、深部小的規(guī)律；見礦部位前緣暈與尾暈比值為100～800，近礦暈與前緣暈比值為69～600。

出現(xiàn)在序列前部。鉆孔原生暈特征顯示：Pb/Zn值變化復(fù)雜，增大與變小交替變化，淺部比值較大，而深部整體未呈現(xiàn)變小趨勢;Pb+Zn值由淺部到深部整體呈現(xiàn)減小趨勢；見礦部位前緣暈與尾暈比值為51.8，近礦暈與前緣暈比值為56.6。

4 討論

4.1 礦床成因探討

S、Pb同位素特征是研究鉛鋅礦床成礦物質(zhì)來源的重要手段。羅家賢[13]研究表明：東坪鉛鋅礦閃鋅礦δ34S變化范圍為2.02‰～12.91‰, 方鉛礦δ34S為7.64 ‰～14.29‰，重晶石δ34S平均為25.63‰；鉛同位素206Pb/204Pb值變化區(qū)間為18.027～18.155,207Pb /204Pb為15.599～15.627,208Pb/204Pb為37.95～38.07，鉛同位素μ值為9.5～9.6，閃鋅礦成礦溫度均值為237 ℃。S同位素顯示，該礦床δ34S值變化范圍較小，其與滇東北地區(qū)茂租鉛鋅礦(閃鋅礦、方鉛礦δ34S為9.88‰～19.22‰，重晶石δ34S為30.53 ‰[4])、樂紅鉛鋅礦(閃鋅礦、方鉛礦δ34S為17.5‰～28.6 ‰，重晶石δ34S為27.2‰～27.5‰[15])、毛坪鉛鋅礦(閃鋅礦、方鉛礦δ34S為7.96‰～19.30‰[16])相似，δ34S主要集中在10.00‰～20.00‰。

圖6 ZK3901主要元素原生暈特征Fig.6 Major element primary halos characteristics of ZK3901

東坪鉛鋅礦床Pb同位素顯示，鉛同位素比值相對均一，變化范圍不大。在207Pb/204Pb-206Pb/204Pb、208Pb/204Pb-206Pb/204Pb圖解(圖7)上位于上地殼和造山帶區(qū)域中，說明鉛來自殼源。

對于滇東北鉛鋅礦床的成因爭論較大，早在20世紀50 年代就有人提出巖漿熱液成礦說，與中、酸性侵入巖有關(guān)的成礦熱液，沿斷裂上升，在有利的容礦空間富集成礦。隨著研究程度的深入與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，眾多學(xué)者[1,5,7,11-16,20]提出了巖漿-熱液成因、沉積成因、古巖溶洞穴沉積成因、沉積-原地改造成因、沉積-改造成因、沉積-成巖期后熱液改造-疊加成因、MVT 型等不同的礦床成因模式。

羅家賢[13]研究認為，東坪鉛鋅礦床屬層控與構(gòu)控的中低溫?zé)嵋旱V床，礦體由層間剝離空間或順層擠壓破碎帶控制。有些學(xué)者*① 馬玉銀，董濤，張福亮，等.云南省巧家縣東坪鉛鋅礦核查礦區(qū)儲量核實報告.昆明：云南省煤田地質(zhì)局昆明工程勘查公司，2010.則趨向于熱水沉積-噴流成因觀點，認為含礦熱水沿同生斷裂上升時，尤其是在上升通道受阻熱水壓力較高時，在斷裂旁側(cè)裂隙或附近薄弱地帶充填、交代形成脈狀礦及不規(guī)則的扁豆狀礦體；當含礦熱水噴溢至海底，在有利的部位沉積形成似層狀礦體。筆者在綜合研究的基礎(chǔ)上，認為熱液流體由深部沿斷裂向上運移，侵入到圍巖裂隙內(nèi)，沿斷裂旁側(cè)構(gòu)造形成透鏡狀、脈狀礦體，其空間形態(tài)主要受斷裂控制；含礦熱液繼續(xù)沿斷裂向上運移，進入到特定的構(gòu)造-物理化學(xué)環(huán)境-組合圈閉中，即震旦系燈影組頂部與寒武系筇竹寺組底部白云質(zhì)粉砂巖接觸部位，形成似層狀礦體。張長青等[21]在研究中，將碳酸鹽巖與碎屑巖接觸部位這一類巖性界面稱之為Si/Ca面。認為細碎屑巖顆粒粒度細小，孔隙度及滲透率相對低，為含鉛鋅流體運移的隔擋層，使其在靠近碳酸鹽巖的界面一側(cè)發(fā)生沉淀形成了鉛鋅礦體；主要表現(xiàn)為在巖性接觸界面、破碎帶發(fā)育有黃鐵礦化、硅化、白云石化等熱液蝕變，鉛鋅礦體賦存于接觸界面旁側(cè)白云巖及破碎帶中，反映熱液流體在界面的活動特點。

底圖據(jù)文獻[19]。圖7 207Pb/ 204Pb- 206Pb/204Pb，208Pb/ 204Pb- 206Pb/204Pb圖解Fig.7 Diagram of 207Pb/ 204Pb- 206Pb/204Pb and 208Pb/ 204Pb- 206Pb/204Pb

圖8 東坪鉛鋅礦床異常剖析圖Fig.8 Abnormal profileof Dongping Pb-Zn deposit

4.2 找礦潛力

6個鉆孔原生暈軸向分帶特征顯示，該區(qū)成礦極有可能為多期疊加形成。北東向鉆孔(S5ZK001→ZK001→S4ZK001)原生暈特征顯示，從南西到北東向近礦暈元素Pb、Zn分布呈由淺部到深部的分布規(guī)律；北西向鉆孔(ZK001→ZK701-1→ZK1701→ZK3901)原生暈特征顯示，從北西到南東向近礦暈元素Pb、Zn分布呈由淺部到深部的分布規(guī)律。這表明以ZK001為中心，向南東、北東輻射，礦體埋深加大。

見礦鉆孔(S4ZK001、ZK3901、ZK1701)原生暈特征表明，見礦部位前緣暈與尾暈比值往往大于50，近礦暈與前緣暈比值一般大于30。取前緣暈與尾暈的比值除以見礦部位前緣暈與尾暈比值下限(50)加上近礦暈與前緣暈的比值除以見礦部位近礦暈與前緣暈比值下限(30)之后，除以2得到預(yù)測數(shù)據(jù)，可將預(yù)測數(shù)據(jù)大于1的部分劃分為找礦預(yù)測區(qū)；即預(yù)測值=(前緣暈/尾暈/50+近礦暈/前緣暈/30)/2。結(jié)果表明，北東部(S4ZK001)及南東部(ZK3901)深部還具有一定的找礦潛力(圖5、圖6)。

1∶50 000水系沉積物顯示，東坪鉛鋅礦床發(fā)育一個異常規(guī)模大、強度高的Pb-Zn-Ag-Sb異常(圖8)，其成礦地質(zhì)條件有利，濃集中心明顯，礦床東部和南部均有較大的找礦潛力。

5 結(jié)論

1)礦床中成礦流體硫源最有可能是震旦系燈影組的海水硫酸鹽，經(jīng)熱化學(xué)還原作用而成的，鉛同位素顯示鉛來自殼源。成礦熱液流體由深部沿斷裂向上運移，侵入到圍巖裂隙內(nèi)，沿斷裂旁側(cè)構(gòu)造形成透鏡狀、脈狀礦體，在震旦系燈影組頂部與寒武系筇竹寺組底部白云質(zhì)粉砂巖接觸部位形成似層狀礦體。

2)原生暈特征表明，東坪鉛鋅礦極有可能為多階段疊加形成，鉛鋅成礦作用以鉛為主，早階段形成微弱的鋅礦化，而后受鉛礦化強烈的疊加改造作用。S5ZK001→ZK001→S4ZK001近礦暈元素Pb、Zn組分從南西到北東向呈由淺部到深部的分布規(guī)律； ZK001→ZK701-1→ZK1701→ZK3901，Pb、Zn亦為由淺部到深部的分布規(guī)律。

3)以ZK001為中心，向南東、北東礦體埋深加大，在北東部(S4ZK001)及南東部(ZK3901)深部還具有一定的找礦潛力，1∶50 000水系沉積物顯示礦床東部和南部均有一定的找礦潛力。