云南金顶铅锌矿床成矿物质来源及矿液运移模式

张峰，唐菊兴，张守德，王成辉，李陵



云南金顶铅锌矿床成矿物质来源及矿液运移模式

张峰1，唐菊兴2，张守德1，王成辉2，李陵4

（1.四川兴华地质矿产勘查有限公司，成都 610041；2. 中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037；3. 湖北祥云集团化工股份有限公司，湖北黄冈 438000；）

云南金顶铅锌矿床是我国超大型铅锌矿床，矿床的形成是多因素相互作用的结果。依据矿床地球化学特征、铅同位素特征等，以成矿溶液的形成为研究对象，探讨了矿床成矿物质来源，在结合矿区构造特征，对矿液的运移模式进行了研究，并总结出了早、中、晚三期矿液运移特征。

铅锌矿；成矿物质；运移模式；金顶

金顶矿区位于西南三江褶皱系南段的兰坪中新生代盆地[1]-[5]中。三江地区包括了怒江、澜沧江和金沙江一哀牢山3条板块缝合线。兰坪盆地正是处在澜沧江与金沙江一哀牢山缝合线之间的一个微板块，即昌都一思茅微板块（图1），而三江地区地质构造的形成与发展经历了原特提斯（Pt3- Pz1） ,古老特提斯（D-T3）和中特提斯（T3-E1）洋的3次打开和闭合，印支和燕山一喜马拉雅的2次强烈碰撞造山作用及盆山（或洋陆）和壳幔2种转换的复杂演化过程，造成了地球各圈层物质的大循环、大混杂、大汇聚，为三江地区形成得天独厚的成矿背景创造了条件。

图1 兰坪中新生代盆地地质与构造略图[6]

1—第三系；2—侏罗系—白垩系；3—三叠系；4—古生界；5—喜马拉雅期碱性岩；6—断裂；JAF—金沙江-哀牢山断裂；LF-澜沧江断裂；LSF—兰坪-思茅断裂（据尹汉辉等）

1 矿床成因概述

20世纪60年代自兰坪金顶铅锌矿床发现以来，因其复杂的地质特征及构造特征，国内学者对该矿床成因的认识分歧较大，如施加辛等（1983）认为该矿床为同生沉积-后期改造层控矿床；中国地质大学赵兴元（1989）从成矿地质背景、矿床地质特征以及其它成矿信息进行分析，认为该矿床成因是以幔源去气-热液沉积为主，成岩定位,后期改造形成的层控矿床；高广立（1989）对金顶铅锌矿床中硬石膏及灰岩角砾岩研究后认为该矿床是低温非岩浆热液矿床；高建华（1989）对金顶铅锌矿床与蒸发岩的时空和成因关系进行了论证，认为金顶矿床的含矿溶液可能是含硫、含有机质、高矿化的复杂热卤水体系；杨友华等（1991）以成矿流体性质特征以及铅同位素特征为依据，认为金顶铅锌矿床是喷流沉积作用形成的。然而更多研究者把金顶矿床理解为陆相热水沉积成因：王京彬等（1992）从矿体产状、矿石组构、热水沉积岩、矿床分带及围岩蚀变等方面论证了金顶铅锌矿床为热水沉积成因；罗君烈等（1994）研究了滇西特提斯的演化特征，提出了金顶铅锌矿床的形成是由于地下含矿热卤水上升沉积的产物；王江海等（1998）也对金顶铅锌矿床的基础地质特征进行了研究，认为热水沉积的观点是比较合理的。王国芝等（2001）以金顶铅锌矿床的形成提供了运移通道、储集空间以及圈闭构造空间。牟传龙等（2004）从矿区地层、沉积相以及含矿层位进行研究，认为金顶铅锌矿床是后生充填型层控矿床。付修根等（2005）通过对矿床中有机质特征、有机质与金顶铅锌矿床的关系等方面提出了金顶矿床的有机成矿作用。高兰等（2005）通过对角砾岩型矿体的研究，认为金顶铅锌矿床的形成机制类似于现代泥火山。王安建等（2007）论述了容矿角砾岩的成因，认为金顶铅锌矿床具穿刺侵位的成因特征。赵准等（2007）通过对金顶铅锌矿床地质特征及其与SEDEX型矿床特征的对比性研究，提出了金顶矿床为陆相SEDEX型矿床。

2 成矿物质来源

金顶矿区位于三级云龙盆地东侧，南北向沘江断裂与隐伏的北东向大麦地—老君山断裂这个释放出热和金属地带的交汇部位（图2）。含矿地层为具有高能沉积环境的冲答扇相及河口砂坝相，大量异地岩性—富含有机质的灰岩角砾、岩块进入湖盆，夹持于原地岩性—含巨厚石膏层的蒸发岩系内，形成十分有利的成矿环境。在该成矿环境中，成矿物质来源由浅部、中深源及深部物质组成，并对应着早期、中期及晚期三个阶段。

图2 金顶铅锌矿区构造地质图（据云南省地质矿产局第三地质大队，1990修改）

滑覆断层；2—正断层；3—性质不明断裂；4—地质界线；5—不整合面；6—正常岩层产状；7—倒转岩层产状；8—铅锌矿体；9—勘探线及编号；E—古新统云龙组；K1—下白垩统景星组；J2—中侏罗统花开佐组；T3—上三叠统三合洞组；T3—上三叠统歪古村组；

2.1 早期阶段浅源含矿溶液

从元素地球化学降低势分析（图3），金顶矿区外围东、西两个亏损带均分布于兰坪二级盆地及三级盆地范围内，浅部萃取以白垩系为主，次为云龙组等老第三纪地层。白垩系为富水性强的地层，罗弱富水性地层中侏罗统花开佐组更利于渗透和金属的萃取。大气降水是本区地下水的唯一补给源，通过古新统云龙组盐类的溶解，形成Ca2+-Na+-Cl-SO42--型水，为地层中贱金属的溶解和向下渗透创造了有利条件。

图3 金顶矿床地球化学略图

1—多元素组合异常分布区；2—Pb≤20ppm范围；3—Zn≤50ppm范围；4—矿点及矿床；

早期阶段下渗雨水和地下水从不成熟的淋滤源中浸出少量壳型铁、锌及微量的铝。从铝同位素μ值与ω、K3值相关关系中（图4），可见此阶段金属硫化物呈单独的一条线性演化关系，分布于图的右上方，并位于区域全岩铅密集分布区之上，显示其与深源铅没有任何联系。因此可确定其系来自浅部地层，溶液渗滤深度可能小于3km，即反循环向上喷溢。其成矿温度为低温，利于细菌繁殖，形成了具生物结构的黄铁矿。

图4 金顶矿区ω、K3和μ值相关性变化[6]

2.2 中期中深源含矿溶液

中期阶段，随着区域构造活动增强，南北向断裂及北东向断裂的进一步拉张和深切，盐类溶解增加，地下水氧逸度增高，萃取作用增强，并向深部扩展到白垩系以下地层。按源岩云龙组地层中浸出锌34ppm、铅9ppm，推算从成熟淋滤源浸出的溶液中Zn/（Zn+Pb）≈0.79，此值与金顶矿床Zn/（Zn+Pb）≈0.83很接近，偏差仅达4%，显示出此阶段的萃取作用浸出了大量锌、铁、铅，是金顶矿床成矿物质来源的重要部分。与此同时，深源含矿热液上升与其混合，形成壳幔混合源含矿热液，金顶矿床产生热水喷溢—成岩成矿和成岩期后交代成矿作用，成矿温度由高温至中温，而以中温为主，形成大量壳幔混合型锌、铁、铅的硫化物。据同位素μ值与ω、K3值相关关系图（图5）中，可见此阶段金属硫化物与幔源铅呈同一条线性演化关系，显示含矿溶液经过了均一化作用。雨水下渗深度可能达到上古生代的上部地层，与深部上升热液混合后呈反循环向上喷溢。

此外，高建华、姚志健等还模拟金顶矿区成矿热水的盐度和温度，加入有机氨基酸，进行了矿区方铅矿样品的溶解实验（图5）。图中曲线（III）表明恒温（100℃）下，方铅矿的溶解非常缓慢，但随着时间增长有逐渐增加的趋势。曲线（II）溶液条件和曲线（III）相同，随着温度增加，而溶解量加大。温度大于250℃后更明显，至350℃时，铅溶解量可达150ppm。曲线（I）是加入了氨基酸的含盐溶液，方铅矿的溶解量较（III）、（II）二曲线有更明显的增大。在150℃时，溶解量最大，达320ppm以上，说明在此温度条件下，方铅矿能最有效地与上述氨基酸形成易溶络合物。

上述试验说明，经区域大气降水下透，溶解地层中的盐类，增温形成的热卤水，能够萃取和搬运金属，金顶矿床成矿具备上述条件，也说明成矿溶液可以含有一定数量硫（SO42-或H2S）和金属一起搬运。

2.3 后期深源含矿溶液

金顶矿床铅同位素组成变化不大，其范围为：①206Pb/204Pb为18.138~18.713;②207Pb/204Pb为15.327～15.910；③208Pb/204Pb为37.803～39.340；由方铅矿—闪锌矿—黄铁矿，放射成因铅有渐增趋势，上含矿带的铅较下含矿带略显偏高：铅同位素组成206Pb/204Pb增加0.12%、207Pb/204Pb增加0.15%、207Pb/204Pb增加0.19%。根据金顶矿区方铅矿铅同位素组成特征，我们可以推测晚期阶段成矿作用有幔源物质的参与，其来源应在古老基底变质地体以下。根据地幔对流理论，下地壳部分物质可能进入地幔，经混合均化而形成新的地幔物质，金顶矿石的幔源铅即可能与之有关。据铅同位素μ值与ω、K3值相关关系（图6），此阶段形成的方铅矿与中期阶段由壳幔混合源溶液所形成的金属硫化物具有线性演化斜率，说明中期阶段与晚期阶段的成矿作用为连续的成矿过程。幔源含矿溶液在晚期阶段（相当于脉石矿物分液阶段）进入矿区，形成脉状富铅矿石，并共生有少量黄铁矿、白铁矿和闪锌矿。

3 矿液运移模式

成矿流体主要由大气降水和深源热液两部分组成。雨水下渗溶解卤盐和带出壳源铅、锌等金属，至一定深度后，在静水压力和热动力的驱动下，沿断裂上升；与此同时，深部含矿热液沿着北东向隐伏断裂上升，浅部有南北向断裂贯通连接，使矿液的运移畅通无阻。由此而大致形成三个垂直分带：上部为壳型Zn、Fe含矿溶液；中部为壳幔混合型Zn、Fe、Pb含矿溶液；下部为幔型Pb及少量Zn、Fe含矿溶液，先后进入容矿空间，相应形成具不同组分特征的三个成矿阶段（图6）。早期阶段溶液从上部源岩中浸出Fe、Zn，而Pb很少，表现出淋滤源的不成熟，矿区储量约25%的锌、30%的硫铁矿和2%的铅形成于此阶段（相当于热水喷溢—成岩成矿阶段早期），含莓球结构的黄铁矿，可能形成于此阶段。中期阶段含矿溶液具有高氧逸度，从源岩中浸出大量Zn、Fe、Pb，与深部上升的幔源含矿热液混合，为金顶矿床提供丰富的成矿物质，约60%以上的金属硫化物形成于此阶段（相当于热水喷溢—成岩成矿阶段至成岩期后交代阶段），此阶段硫主要来源于硫酸盐还原。晚期阶段以幔源含矿热液为主，含Pb及少量Zn、Fe，约10%的金属硫化物形成于此阶段。

图5 热液中铅（Pb2+）浓度和作用时间的关系（据姚志键等，1989）

图6 壳部含矿溶液向下渗透对流腔和深部溶液上升的综合模式（据陈式房等修）

4 小结

1）云南金顶铅锌矿床位于兰坪中新生代盆地中，归属于西南三江成矿带中，复杂的地质构造条件及良好的成矿背景是形成超大型矿床规模的基础；

2）独特的成矿环境及复杂的构造地质条件，导致矿床具多期次多物源相互叠加的成矿特点，矿床的形成为多因素共同作用、相互影响的结果，矿床成因研究亦需继续讨探。

3）成矿物质来源分为为早、中、晚三个阶段，其中，早期为浅源成矿溶液；中期为中深源成矿溶液；晚期为深源成矿溶液；

4）矿液的运移可划分为三个垂直分带，由此形成三个不同的成矿阶段。

参考文献:

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[4] 尹汉辉, 范蔚茗, 林舸. 云南兰坪一思茅地洼盆地演化的深部因素及幔壳复合成矿作用[J]. 大地构造与成矿学，4（2）：113~124.

[5] 朱创业, 夏文杰, 尹海生, 等. 兰坪-思茅中生代盆地性质及构造演化[J]. 成都理工学院学报.24（4）:23~30.

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Ore Material Source and Ore Fluid Migration Patterns of the Jinding Pb-Zn Deposit in Yunnan

ZHANG Feng1TANG Ju-xing2ZHANG Shou-de1WANG Cheng-hui2LI Ling3

（1-Sichuan Huaxing Geology and Mineral Exploration Co., Ltd, Chengdu 610041; 2-Institute of Mineral Resources, CAGS, Beijing 100037; 3-Chemical co., LTD, Hubei Xiangyun Group, Huanggang, Hubei 438000）

The Jinding Pb-Zn deposit is a superlarge Pb-Zn deposit in China. It resulted from interaction of multiple factors. The present papermakes an approach to its ore material source, ore fluids migration patterns and ore genesis based on geochemical and Pb isotopic composition and our fluids.

Pb-Zn deposit; ore material source; ore fluid; migration pattern; Jinding

P618.41、42

A

1006-0995（2016）03-0414-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.03.014

2016-1-26

张峰（1981-），男，湖南人，博士，主要从事矿产勘查方向研究