滇西金厂河金铜多金属矿集区成矿模式与综合找矿模型

王基元,杨春海,符 俊,张卫文,谢 俊,李加斌

(云南黄金矿业集团股份有限公司,云南昆明 650224)

0 引言

金厂河金铜多金属矿集区位于滇西保山地块北缘,自20世纪90年代至今,区内先后发现金厂河(符德贵等,2004)、核桃坪(陈永清等,2005)、黄家地(赵成峰等,2008)、打厂凹(赵作新等,2008)、黑牛凹(马云良等,2014)等十多个金铜多金属矿床(点),矿种主要为铁、铜、铅、锌、金等(图1)。其中,核桃坪、金厂河铅锌矿床达大型规模,黄家地、黑牛凹金矿床达中型规模。近年来,不少学者及科研单位对矿集区内不同矿床从矿床地质(王泽传等,2008;张恩才等,2010)、矿物学(王建荣等,2013)、年代学(陶琰等，2010;黄华等,2014)、地球化学(薛传东等,2008;高伟等,2011)、成矿作用及矿床成因(叶霖等，2011;杨玉龙等，2011;薛传东等,2011;郑景旭,2017)等方面进行了探索,并初步建立了金厂河、核桃坪、黑牛凹三个单矿床成矿模式(杨怀,2017;陈福川,2018),为认识矿集区成矿规律提供了宝贵的资料。由于前人多从单个矿床着手,对矿集区整体矿床特征及类型缺乏归纳总结,如黑牛凹金矿类型仍存有争议(陈福川,2018),且均未建立综合找矿模型。随着勘查区成矿模式及找矿模型研究日益成熟及在找矿勘查中的广泛应用(缪宇等,2019),笔者在本区多年工作研究基础上,以地质、物探、化探综合调查为基础,以成矿系统理论为指导,结合前人研究成果,总结矿集区内金铜多金属矿成矿控制因素及成矿机制,构建矿集区金铜多金属矿成矿模式与综合找矿模型,为下一步矿集区找矿提供有效的理论指导及新的启示。

1 成矿地质背景

金厂河矿集区位于特提斯构造域、“三江”造山带、丙中洛-保山陆块、保山地块北缘、保山-施甸复背斜倾伏端之核桃坪次级复背斜区(王泽传等,2017),为保山南北向构造带与北西向崇山断裂带的锐角交汇部位(图1),属保山-镇康Pb-Zn-Cu-Fe-Hg-Sb-As-Au成矿带北缘,与成矿带南缘的镇康芦子园超大型铅锌多金属矿遥呼相应(蒋成兴等,2013;肖斌等,2015)。

图1 滇西金厂河矿集区大地构造位置(a)及地质简图(b)Fig.1 Sketch showing tectonic setting(a) and geology of Jinchanghe ore-concentration area in western Yunnan(b)1-第四系洪冲积层;2-第四系崩塌堆积层;3-志留系栗柴坝组泥质网纹灰岩;4-奥陶-志留系仁和桥组笔石页岩;5-奥陶系蒲缥组杂色粉砂岩;6-奥陶系施甸组浅色粉砂岩夹细砂岩;7-寒武系保山组页岩;8-寒武系沙河厂组三段灰岩夹砂质板岩;9-寒武系沙河厂组二段变余泥质粉砂岩夹泥质灰岩;10-寒武系沙河厂组一段灰岩;11-寒武系核桃坪组二段泥质灰岩与钙质板岩不等厚互层;12-寒武系核桃坪组一段钙质泥岩夹粉砂质泥岩;13-晚三叠世辉长岩;14-晚三叠世辉绿岩;15-矽卡岩;16-石英脉;17-金矿体;18-铅锌多金属矿体;19-整合地质界线;20-正(逆)断层;21-性质不明(推测)断层;22-走滑断层;23-背斜轴线及倾伏方向;24-向斜轴线;25-金厂河矿集区;26-各矿区范围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

矿集区地层属保山地层分区施甸地层小区(云南省地矿局,1996),出露上寒武统-下泥盆统,为一套陆表海陆源碎屑-碳酸盐岩沉积建造。其中上寒武统核桃坪组、沙河厂组广泛出露于矿集区内,Pb、Zn、Cu、Au等元素含量普遍高于其它地层,具初始矿源层特征。

近南北向的木瓜树-朱石箐断裂(F21)与木瓜树-阿石寨断裂(F11)形成一“入”字形构造，控制了核桃坪次级复背斜及矿集区矿床的分布。其中南北向及近南北向断裂与成矿关系密切,为矿集区主要导矿和容矿构造。

矿集区内矽卡岩发育,但至今未揭露中酸性岩体。地表仅出露辉绿岩、辉长岩、辉绿玢岩等基性岩,多呈岩脉、岩墙状零星分布,具多期性,以印支期辉绿岩为主。大量野外观察及综合研究认为该基性岩脉与矿集区成矿作用关系不明显,但不排除与成矿物质来源有关联。微量元素地球化学显示,该基性岩富集Cu-Pb-Zn-Fe-W等元素,可能为成矿提供小部分物源。

矿集区北西外围分布有华力西期大雪山超镁铁岩、志本山复式花岗岩体(126.7±1.6 Ma),分别与铜镍矿化、钨锡矿化关系密切(陶琰等,2009);南侧外围有双麦地隐伏花岗岩体侵入年龄35.68～36.27 Ma(黄静宁等,2011)。区域布格重力异常显示在金厂河、核桃坪、陡崖三处为重力低异常,推测深部可能存有与成矿相关的隐伏中酸性花岗岩体。

2 矿床地质特征

矿集区内矿床(点)较多,主要有金厂河铜锌铁多金属矿、核桃坪-打厂凹铅锌金多金属矿、黑牛凹金矿、黄家地金矿、陡崖铁铜多金属矿、黑岩凹铅锌矿、椅子山铅锌矿、新厂凹铅锌矿、大金岩金铅锌矿、岔沟铅锌矿、浪堆山金矿点、山乡金矿点、上坪子金矿点(图1)。其中以金厂河、核桃坪-打厂凹、黑牛凹、黄家地矿床为典型。

2.1 金厂河铜锌铁多金属矿

矿床规模为大型,为隐伏铜锌铁多金属矿,矿体产于核桃坪复背斜右翼之金厂河隆起部位。矿体呈似层状、透镜状成群顺层产于核桃坪组二段中部矽卡岩矿化带中,具典型“层控”特征。矿化带总体向南东缓倾斜,走向长约1 km,倾向延深大于1.5 km。围岩为大理岩、钙质板岩及矽卡岩。

目前,矿区编号矿体共174个:铜矿体57个、铅锌矿体43个、磁铁矿体65个、金矿体9个。代表性主矿体为:铅锌矿体ZnV3,矿体走向长640 m,倾向延深904 m,平均厚8.39 m,矿体平均品位Cu 0.52%、Pb 0.59%、Zn 3.18%;铜矿体CuV32,矿体走向长416 m,倾向延深287 m,平均厚4.93 m,矿体平均品位Cu 1.28%;磁铁矿体FeV15,矿体走向长596 m,倾向延深1514 m,平均厚15.52 m,矿体平均品位TFe 36.01%、mFe 23.29%(图2)。

矿石具粒状结构,块状细脉状、浸染状构造。矿石矿物主要黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、辉铜矿、磁铁矿等,脉石矿物主要为黑柱石、透辉石、阳起石等。矿石类型为矽卡岩型矿石。

受热液交代影响,围岩热液蚀变明显,并形成从下至上的石榴石、黑柱石、透辉石、透闪石、阳起石、绿帘石、绿泥石矽卡岩矿物垂向分带特征,伴随着矽卡岩的垂向蚀变分带,矿化也呈现出明显的垂向分带特征,底部黑柱石矽卡岩与磁铁矿化关系密切,中部的透辉石、透闪石矽卡岩与铜矿化关系密切,上部发育的透闪石、阳起石矽卡岩与铅锌矿化关系密切,即形成从下至上的铁→铜→铅锌垂向分带矿体。

2.2 核桃坪-打厂凹铅锌金多金属矿

矿床规模为大型,位于核桃坪复背斜核部及东翼,白冲河以东为核桃坪矿段,以西为打厂凹矿段。矿体受地层、构造双重控制。上部主要受近南北向断裂控制,多形成“裂控”型矿床;下部主要受沙河厂组及与核桃坪组接触面、核桃坪组不同岩性结构面控制,多形成“层控”型矿床;组合呈“背斜核部夹一刀”控矿特征。

矿区共圈定矿体9个,其中打厂凹矿段7个,核桃坪矿段3个。打厂凹矿段代表矿体DCV1:矿体呈脉状、透镜状产于近南北走向的构造破碎带中,矿体倾向东,倾角约68°,走向长1.1 km,倾向延深大于500 m,含矿岩石上部主要为构造角砾岩,发育金-铅-锌矿化,下部为矽卡岩,发育铜-铁矿化;核桃坪矿段主矿体V1:走向长1.5 km,厚8.14,倾向延深大于120 m,平均品位Pb+Zn 8.53%(图2)。

矿石具粒状结构,细脉状、浸染状、皮壳状等构造。矿石矿物主要黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、白铅矿、异极矿、磁铁矿、自然金等,脉石矿物主要为石英、高岭石、黑柱石、透辉石、阳起石等。矿石类型主要为构造蚀变岩型、矽卡岩型矿石,次为钙质泥岩型。

图2 金厂河矿集区典型矿床矿体剖面图Fig.2 Typical profiles of ore bodies in Jinchanghe ore-concentration areaa-黑牛凹矿体剖面图;b-金厂河矿体剖面图;c-打厂凹-核桃坪矿体剖面图;d-黄家地矿体剖面图;1-第四系崩塌堆积层;2-寒武系沙河厂组二段;3-寒武系沙河厂组一段;4-寒武系核桃坪组二段;5-寒武系核桃坪组一段;6-辉绿岩;7-石英脉;8-金矿体/编号;9-铅锌多金属矿体及编号;10-铜矿体及编号;11-铁矿体及编号;12-构造破碎带;13-崩塌堆积物;14-钙质泥岩;15-大理岩化灰岩;16-钙质 板岩;17-矽卡岩;18-断层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

矿化蚀变同样具有明显垂向分带,浅部及地表主要为金-铅-锌矿化,蚀变矿物主要由石英、褐铁矿等,多形成构造蚀变岩型矿石;向下为铅-锌-铜矿化,以矽卡岩型矿石为主,矽卡岩矿物从上至下为石英、萤石、绿帘石、绿泥石、阳起石、透闪石、透辉石、少量黑柱石、石榴石等。其中阳起石、透闪石矽卡岩与铅锌矿化关系密切;透闪石、透辉石矽卡岩与铜矿化关系密切;黑柱石与铁矿化关系密切。

2.3 黑牛凹金矿

矿床规模为中型,产于核桃坪复背斜西翼黑牛凹-大金岩次级背斜东翼核桃坪组二段中,受南北向断层严格控制,区内发育3个近平行的金矿化带。其中Ⅱ矿化带为主成矿带,金矿体产于南北向构造破碎带中,走向长1.1 km,倾向延深大于440 m,倾向东,倾角54°～87°,平均70°。矿化带中共圈定4个规模金矿体,矿体在倾向上呈“S”形延伸,在变缓处矿体较厚,深部矿体出现“尖灭再现、分支复合”特点。主矿体Ⅱ1-1:走向长1020 m,倾向延深大于440 m,平均厚2.09 m,平均品位Au 3.55×10-6(图2)。

矿石具粒状结构、碎裂状结构，角砾状、细脉状构造、块状构造。金属矿物有黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、褐铁矿、自然金;脉石矿物主要为石英,高岭石、绿泥石、方解石等。矿石类型为构造破碎带蚀变岩型金矿。

矿化蚀变主要有硅化、褐(黄)铁矿化、磁黄铁矿化、绿泥石化等,其中硅化、磁黄铁矿化、褐(黄)铁矿化与金成矿关系最为密切。

2.4 黄家地金矿

矿床规模中型,产于核桃坪复背斜西翼沙河厂组二段,受南北向构造应力薄弱带及石英脉双重控制。强硅化、褐铁矿化地段即为矿体,地表共圈定6个金矿体,均呈南北向近平行展布,矿体走向长800 m,倾向延深大于118 m,矿体倾向东,倾角50°～86°,平均69°。主矿体HJV3:平均厚8.15 m,平均品位Au 1.97×10-6。

矿石结构构造主要为粒状、碎裂状结构,砂糖状、条带状、细脉状等构造。金属矿物主要为褐(黄)铁矿,脉石矿物为石英、方解石、高岭石等。矿石类型主要为石英脉型金矿石,次为构造角砾岩型。

矿化蚀变主要为硅化、褐(黄)铁矿化、大理岩化等,与成矿关系密切的蚀变矿物主要为石英、褐(黄)铁矿。

2.5 其他矿床特征

新厂凹铅锌矿体产于沙河厂组层间破碎带中;大金岩、岔沟铅锌矿均产于核桃坪组中,受南北向构造破碎带控制;上坪子金矿产于沙河厂组一段中,受南北向次级构造控制呈脉状透镜状产出。上述矿床(点)矿体规模均较小。其他矿床特征如下表1。

表1 矿集区其他矿床特征一览表

3 成矿模式

3.1 关键控矿地质因素

(1)地层:矿集区内矿体主要产于核桃坪组二段,沙河厂组一、二段中。据陈永清等(2005)研究,上寒武统核桃坪组、沙河厂组和保山组可能是Cu-Pb-Zn矿化的初始矿源层。另外,核桃坪组二段岩性主要为钙质泥(板)岩与泥质灰岩不等厚互层,具有多个岩性界面(似硅钙面),即“层控”成矿结构面。该段化学性质活泼,容易发生交代作用,为成矿提供了容矿空间。除此,在核桃坪组与沙河厂组接触面,沙河厂组二段碳酸盐岩与碎屑岩的岩性界面(似硅钙面)均具有“层控”成矿结构面特征。在该岩性界面常形成“层控”型铜铅锌多金属矿床,如金厂河铜锌铁多金属矿呈层状、似层状产于核桃坪组二段地层中,打厂凹-核桃坪铅锌多金属矿呈似层状产于核桃坪组二段及与沙河厂组一段接触面中,黑岩凹铅锌铁多金属矿呈似层状产于沙河厂组二段中。综上所述,核桃坪组二段、核桃坪组与沙河厂组接触带、沙河厂组二段碳酸盐岩与碎屑岩的岩性界面(似硅钙面)均有利于形成与“层控”结构面有关的“层控”型铜铅锌多金属矿床。

(2)构造:矿集区矿体产出与构造关系密切,核桃坪复背斜整体控制各矿床点的分布,背斜核部主要有打厂凹-核桃坪、陡崖矿床,复背斜两翼次级褶皱控制复背斜两翼矿床分布,如黑牛凹、金厂河矿床位于核桃坪复背斜两翼次级背斜核部,矿床内部矿体受小褶皱控制明显,“S”形挤压褶皱面、褶皱虚脱部位是容矿有利空间。

南北向、近南北向断裂与成矿关系最为密切,其对成矿的控制可分三级:一级断裂构造(F21、F11)控制成矿带的展布,沿断裂发育W-Bi-Cu-Pb-Zn-Au-Sb-As-Hg等高中低温元素组合异常特征,为矿集区重要导矿构造;二级断裂构造为一级断裂构造所夹持的次级近南北向构造(F23-F30),该构造具继承性多期次构造特征,显先张裂后压扭特征,往往是矿区散矿(配矿)构造,控制矿床、矿(化)点的分布;三级断裂为二级构造旁侧派生的次一级断裂,该断裂结构面多为成矿结构面,多形成“裂控”型矿床,空间分布上多形成平行脉(黄家地金矿)状、羽列状、“S”型、反“S”型旋钮等构造特征,为各个矿床的重要容矿(赋矿)部位,控制矿(化)体的形态及赋存部位。

3.2 成矿分带特征

矿集区成矿空间上具有明显分带规律,不同类型矿床在空间上呈现有规律分布,其分带标志除了元素和矿化蚀变分带外,还表现在矿床类型分带。

矿集区金厂河-上坪子、核桃坪-黑牛凹、陡崖-黄家地三处横向上由东往西及垂向上从下往上成矿均具有分带特征:矿种均有“铁→铜+铅+锌→金”分带即成矿元素均从高温至中低温元素分带;矿化蚀变均具有矽卡岩化→磁铁矿化→硫铁矿化→硅化→大理岩化→方解石化蚀变分带;矿床均有“矽卡岩型→构造蚀变岩型(含层间破碎带型)→石英脉型”，即由“层控”→“裂控”的矿床类型分带。单个矿床同样具有上述分带现象,且在矽卡岩矿化带中也具垂向分带现象,从底部往上依次为黑柱石矽卡岩带(Fe矿化)→透辉石矽卡岩带(Cu矿化)→透闪石+阳起石矽卡岩带(Pb、Zn矿化)。

3.3 成矿时间及物源

陶琰等(2010)在核桃坪矿床铅锌矿石闪锌矿Rb-Sr等时线测定的成矿年龄为116.1±3.9 Ma。黄华等(2014)在金厂河矿床ZnV3矿体主成矿阶段闪锌矿及共生矿物(方铅矿、黄铜矿、石英)Rb-Sr同位素测年结果均为118Ma左右。二者成矿年龄相近且与保山地块燕山晚期花岗岩体年龄相近，反映矿床成因上可能与燕山期构造-岩浆活动有关,是中特提斯洋闭合过程中腾冲地块与保山地块的碰撞作用的响应。

前人研究表明,金厂河、核桃坪成矿热液均为NaCl-H2O流体体系,黑牛凹成矿热液为NaCI-CaC12-H2O体系,可能为核桃坪矿床成矿流体向西运移演化的产物(陈福川,2018)。金厂河矿床的平均成矿温度为184℃,平均成矿压力为27.87 MPa(郑景旭,2017)。核桃坪矿床的平均成矿温度为160～210℃,平均成矿压力为16.23～41.81 MPa(黄华,2014)。黑牛凹金矿床主成矿阶段流体包裹均一温度分布于190～270℃,呈正态分布,主要集中在220～260℃(杨怀,2017)。三个矿区氢氧同位素研究共同表明其成矿热液可能来源于岩浆水与大气降水或沉积建造水的混合。

硫同位素研究显示，金厂河矿床同成矿阶段硫化物δ34S值为3.9‰～7.1‰(黄华，2014);核桃坪矿床δ34S值在3.7‰～7.1‰(陈福川，2018);黑牛凹矿床黄铁矿等金属硫化物δ34S值0±1‰,2‰～3‰两个范围内(杨怀,2017)。上述三个矿区的δ34S变化范围接近,硫的物质来源相对较单一,与壳源重熔型花岗岩(δ34S为-9.4‰～7.6‰)分布范围接近,略高于多数岩浆热液型矿床(δ34S为-3‰～1‰),但要低于寒武纪海水中的δ34S大于15‰(Hoefs,2009),说明成矿热液中的硫主要是岩浆硫,可能混入了部分地层硫,寒武系地层可能提供部分成矿物质。

前述三个矿床特征均具有相同的成矿背景、相近成矿年龄、成矿温压条件、流体来源等。而含矿热液沿构造应力薄弱面的运移,伴随物理化学条件的变化而发生热液交代造成了各矿床的差异和成矿分带,使其在不同的矿床类型中发育不同的矿化蚀变,在相同的矿床类型中发育相似的矿化蚀变、矽卡岩矿物及分带特征。类比矿集区其他矿床地质特征,均具有一定相似关联性,故推测均属同一构造-岩浆热液成矿系统,并推测矿集区的成矿物质可能来源于深部的一个大的熔融体,在金厂河、核桃坪、陡崖三处深部形成三支小岩株,其形成可能与地块内燕山晚期花岗岩的岩浆活动有关。

3.4 矿床类型及成矿模式

综合各矿区矿床地质特征及控矿因素,认为金厂河矿集区金铜多金属矿成因类型整体属于内生热液矿床。具体可细分为以下三种矿床类型。

(1)与岩浆热液有关的远程矽卡岩型铜铁多金属矿床,主要沿核桃坪组二段发育的顺层矽卡岩中成矿,即“层控”型矿床。相关矿床:金厂河铜锌铁多金属矿。

(2)与构造-岩浆热液有关的中低温热液(脉)型金铅锌矿床,主要沿构造裂隙、构造蚀变带或蚀变带中发育的石英脉中成矿,即“裂控”型矿床。相关矿床(点):黄家地金矿、黑牛凹金矿、大金岩铅锌矿、岔沟铅锌矿、黑岩凹铅锌矿、椅子山铅锌矿、新厂凹铅锌矿、浪堆山金矿点、山乡金矿点、上坪子金矿点。

(3)与构造-岩浆热液有关的热液-矽卡岩复合型矿床,即上部成矿受构造裂隙控制,下部受核桃坪组地层控制的“裂-层控”复合型矿床。相关矿床:打厂凹-核桃坪铜铅锌多金属矿床、陡崖铁多金属矿床。

基于以上事实,金厂河矿集区矿床成矿模式如图3,可概括为以下几个方面。

图3 金厂河矿集区金铜多金属矿成矿模式Fig.3 Gold-copper polymetallic ore metallogenic models for Jinchanghe ore-concentration area1-上寒武统沙河厂组三段;2-上寒武统沙河厂组二段;3-上寒武统沙河厂组一段;4-上寒武统核桃坪组二段;5-上寒武统核桃坪组一段;6-公养河群;7-燕山期花岗岩;8-辉绿岩;9-矽卡岩化带;10-构造蚀变带;11-大理岩化带;12-石英脉;13-金矿体;14-铅锌多金属矿体;15-铜矿体;16-铁矿体;17-钙质泥岩;18-泥质粉砂岩;19-灰岩;20-鲕粒灰岩;21-泥质灰岩;22-大理岩化灰岩;23-大气降 水/含矿流体运移方向;24-地质界线/断裂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)寒武系上统核桃坪组、沙河厂组沉积岩构成该区Cu-Pb-Zn初始矿源层。

(2)印支期构造-岩浆活动使大量的基性岩浆侵入活化寒武系矿源层成矿元素的同时，提供了少量Fe-Cu等成矿物质。

(3)燕山晚期受中特提斯洋闭合，保山地块与腾冲地块强烈挤压碰撞作用影响,保山地块大量中酸性岩浆岩侵位,该期次构造-岩浆活动为矿集区成矿提供了足够的“三源”(热源、水源、物源)。含矿岩浆热液沿先期近南北向构造带向上运移的同时,萃取了寒武系地层及早期基性岩脉部分物质并混入部分大气降水或沉积建造水,伴随温度、盐度、氧逸度不断降低，Fe-Cu-Pb-Zn-Au的溶解度依次降低而沉淀。首先,含矿热液在核桃坪组二段岩性结构面中与不纯灰岩发生交代形成底部“层控”黑柱石矽卡岩型铁矿,热液上涌的同时温度降低,在中部透辉石-透闪石矽卡岩带发育铜矿化,顶部透闪石-阳起石矽卡岩发育铅锌矿化;其次,含矿流体沿断裂继续上移，伴随大量大气降水混入，其溶解度快速降低,在构造带中形成“裂控”破碎蚀变岩型金铅锌矿;最后,在远端形成石英脉型金矿及层间破碎带型金矿，即形成矿床从中心向外、从下往上的Fe-Cu-Pb-Zn-Au空间分带特征。其主成矿作用发生于早白垩世,推测是燕山期岩浆岩深部侵位而发生的一系列成矿事件,属同一构造-岩浆热液成矿系统。

(4)新特提斯阶段喜马拉雅运动进一步加剧了矿集区地块的构造变形,使本区相继发育褶皱、断裂,伴随不同程度剥蚀形成现今矿床(点)分布。该期次构造与成矿关系不明显,多表现为破坏先期成矿系统。

4 综合找矿模型

4.1 地球物理异常

4.1.1 重力异常

区域上金厂河矿集区位于归州-保山重力低中段,主要矿床沿重力梯度带和重力低异常中心分布。1∶10万布格重力显示矿集区为起伏变化的重力场,重力高、低异常相向分布,异常总体呈南高北低,西高东低的格局,进一步划分为金厂河、核桃坪、陡崖重力低异常,魏家大山、阿依寨重力高异常。矿集区内寒武系地层平均密度为2.53×103kg/m3,接近中间层改正值,不会引起重力异常；基性-超基性岩和铁铜铅锌矿石平均密度最高,能引起重力高,崇山群变质岩和花岗岩侵入体平均密度最低,会引起重力低。矿集区属保山地块,未出露崇山群变质岩,推测区内重力低异常可能由隐伏花岗岩体引起(官德任等,2007),而阿依寨重力高异常范围较小,异常由金厂河矽卡岩型铁铜铅锌矿引起,表明重力低异常区内叠加的局部重力高异常和陡变的重力场是矽卡岩型铜铅锌多金属存在的重力识别标志。

4.1.2 磁异常

矿集区位于保山-镇康磁异常北段,属正负磁异常过渡带的低缓负磁异常一侧,总体呈北西向串珠状展布。1∶20万航磁异常显示矿集区位于南西向总体为梯度低缓的负磁异常背景中异常幅值变化较复杂部位,磁异常幅值多在-80～0 nT。核桃坪、金厂河、陡崖等矿区位于航磁高值异常圈闭中心,异常幅值多在-40～0 nT,3个高值异常圈闭深部均与有规模的隐伏矽卡岩型铁铜铅锌多金属矿对应(何敬梓等,2018)。

矽卡岩型铜铅锌矿石的矿化矽卡岩为强磁性体,不考虑剩余磁化强度,能产生1685～5051 nT的磁异常。辉绿岩、磁铁矿化粉砂岩为中等强度磁性体,不考虑剩余磁化强度,能产生424～758 nT的磁异常。其它岩石为弱磁性体,形成不了磁异常。

1∶5万地面磁测成果①显示区域内磁场值变化较明显(图4)。寒武系上统地层磁场变化较大,幅值-1100～4800 nT。在核桃坪、打厂凹、陡崖、金厂河、黑岩凹、黑牛凹等地,磁场变化剧烈,形成了具有一定面积、梯度变化较大的磁异常,磁异常均分别对应了铁铜铅锌多金属矿体。表明矿集区内磁异常与矿体具有良好的对应关系,具有较大异常范围和强度的磁异常(ΔT≥100nT)是寻找矽卡岩型铁铜铅锌多金属矿床最为有效的标志。

4.1.3 激电异常

矿集区灰岩为高阻低极化体,视充电率(Ms)0.9%～5.1%,视电阻率(ρs)1728～24333 Ω·m;板岩、辉绿岩为低阻低极化体,视充电率(Ms)0.4%～4.5%,视电阻率(ρs)342～6516 Ω·m;矽卡岩型、破碎带蚀变岩型铁铜铅锌矿石为低阻高极化体,视充电率(Ms)4.5%～6.4%,视电阻率(ρs)100～3306 Ω·m。总体上矿集区受断裂构造控制的破碎带蚀变岩型金铅锌多金属矿具有最好的激电效应,具有较大强度且成带状展布的激电异常是指示该种矿床存在的有效识别标志,激电配合高精度磁测异常是寻找矽卡岩型铜铅锌多金属矿的有效物探方法。

4.1.4 大地电磁测深异常

本次矿集区大地电磁(EH-4)测深成果显示,卡尼亚电阻率在各个地质体上形成不同的异常,高阻异常由灰岩引起，中阻异常由板岩、辉绿岩引起,缓倾斜低阻异常带多由矽卡岩型铁铜多金属矿引起,陡倾低阻异常带及梯度带由构造破碎带及规模断裂带引起。指示用大地电磁测深方法可找探构造、岩体及地层接触带、矽卡岩型矿体与围岩接触带。

4.2 地球化学异常

矿集区内成矿元素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,主成矿元素具备形成大规模矿床的基础,这与区内矿产分布特征是吻合的。Ag、W等元素也较富集,变异系数较大,应为其主成矿元素的伴生元素。

本次1∶2.5万土壤地球化学测量在矿集区共圈定陡崖-黄家地-甲1、金厂河-甲1、打厂凹-核桃坪-甲1、黑岩凹-甲1、黑牛凹-甲1、大金岩-乙3、椅子山-甲1、山乡-乙2、护林房-乙3、浪堆山-乙3、新厂凹-乙3、岔沟-乙3共12个综合异常(图4)。除金厂河异常特征不明显外,其他异常有用组份浓度高,异常衬度大,浓度分带明显,均属矿致异常,分别对应各矿区已知矿体。

图4 金厂河矿集区物化探综合异常图Fig.4 Map showing geology and geophysical-geochemical anomalies in Jinchanghe ore-concentration area1-第四系洪冲积层;2-第四系崩塌堆积层;3-志留系栗柴坝组;4-奥陶-志留系仁和桥组;5-奥陶系蒲缥组;6-奥陶系施甸组;7-寒武系保山组;8-寒武系沙河厂组三段;9-寒武系沙河厂组二段;10-寒武系沙河厂组一段;11-寒武系核桃坪组二段;12-寒武系核桃坪组一段;13-晚三叠世辉辉长岩;14-晚三叠世辉辉绿岩;15-矽卡岩;16-石英脉;17-金矿体;18-铅锌多金属矿体;19-整合地质界线;20-正(逆)断层;21-性质不明(推测)断层;22-1∶5万Za磁异常等值线(nT);23-1∶2.5万土壤化探Au-As-Sb-Hg综合异常等值线;24-1∶2.5万土壤化探Pb-Zn-Ag-Cu综合异常等值线;25-1∶2.5万土壤化探W-Sn-Mo综合异常等值线;26-土壤化探综合异常编号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

打厂凹-核桃坪综合异常Au、Cu、Pb、Zn、Ag地球化学异常面积均大于1 km2以上,平均衬度基本都大于2,浓度分带值都在7以上,都具有三级浓度分带。陡崖-黄家地综合异常W元素地球化学异常指标排名最高,异常面积最大有4.7 km2,平均衬度为3,浓度分带值大于10,具有三级浓度分带,最大值为829.4×10-6。异常区Au、Ag异常主要分布于异常区西北角,Pb、Zn、Cu异常主要分布于异常区中部,W、Sn、Mo异常主要分布于异常区南部,各组元素异常具有水平分带组合特征,从南到西北具有高-中-低温的分带特征,指示成矿流体运移的方向。黑牛凹综合异常Au异常强度高,极大值有2040×10-9,Au、Cu、Pb、Zn元素异常套合较好,大致分布于矿区中东部。山乡异常Hg元素异常指标排名最前,异常面积也较大,有3.4 km2,平均衬度大于2,浓度分带值高,具有三级浓度分带,Au元素排名随后,异常面积较小,平均衬度都在2左右,Au具有三级浓度分带,Sb具异常中带,异常以低温元素为主,高温元素和低温元素异常基本无显示。其他异常规模相对较小。

元素异常含量高、异常分布而积大、高中温元素组合异常齐全的化探异常是矿集区铜铅锌多金属矿的化探识别标志,而低温元素组合异常是金矿的化探识别标志。

综上所述,矿集区金铜多金属矿综合找矿模型如图5所示,主要包括如下内容。

图5 金厂河矿集区地-物-化综合找矿模型Fig.5 Geological，geophysical and geochemical prospecting criteria for Jinchanghe ore-concentration area1-寒武系沙河厂组二段;2-寒武系沙河厂组一段;3-寒武系核桃坪组二段;4-粉砂岩;5-灰岩;6-泥质灰岩;7-鲕粒灰岩;8-大理岩化灰岩;9-钙质板岩;10-粉砂质板岩;11-矽卡岩;12-推测隐伏燕山期花岗岩体位置;13-金矿体;14-铅锌矿体;15-铜矿体;16-铁矿体;17-铜铁多金属矿体;18-地质界线;19-断层及编号;20-钻孔及编号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)有利地层和容矿围岩:有利成矿的地层是核桃坪二段,核桃坪组与沙河厂组接触带,沙河厂一、二段;成矿最为有利的围岩为矽卡岩、构造角砾岩、石英脉等。

(2)有利构造:①核桃坪复背斜核部、次级褶皱核部,背斜倾伏端;②F21与F11夹持的南北向、北北东向、北北西向断裂构造破碎带;③不同岩性接触带构造、层间破碎带、裂隙密集带等构造。

(3)有利的岩(脉)体:岩浆热液上侵作用为铅锌矿床的形成提供了热源和矿源,从而构成了成矿的地质热液事件。成矿有利的岩体为推测燕山期隐伏中酸性花岗岩,成岩时间118 Ma左右;成矿有利的脉体为在石英脉,次为蚀变基性岩脉。

(4)蚀变矿化迹象:硅化、褐(黄)铁矿化、硫铁矿化、矽卡岩化、大理岩化等。

(5)地球化学异常:高、中、低温元素组合异常特征明显,异常强度高,规模大、具浓度分带,浓集中心明显,元素吻合性好。

(6)地球物理异常:①剩余重力高值区且基性岩分布少或重力低异常区;②磁测有中-强磁力异常、平面磁力异常突出、形态完整、场位渐变性好、中心明显或低缓磁异常范围大;③激电IP异常区,一般具低阻中高极化;④大地电磁缓倾斜低阻异常带或陡倾低阻异常带及梯度带。

在此基础上,结合矿集区不同矿床类型及不同的控矿因素及最佳找矿组合方法,建立了矿集区以下六种找矿模式(图4)。

(1)“金厂河”式

矿床类型:典型“层控”型,受核桃坪二段地层控制的“层控”矽卡岩型铜锌铁多金属矿。

矿床特征:矿体呈层状、似层状产于核桃坪组二段不纯碳酸盐岩地层中,以锌铜铁中高温多金属矿种为主,中心及下部为高温矿种往外及向上为中温矿种,矿体走向倾向延伸大,矿床规模大。

找矿标志:核桃坪组二段中下部碳酸盐岩与钙质泥(板)岩互层地层;矽卡岩化带、构造复合部位;重力高或低异常圈闭区、正磁异常区。

相关矿床:金厂河矿床。

有效勘查方法:地质-磁法-重力。

(2)“打厂凹-核桃坪”式

矿床类型:“裂-层控”复合型,属上“裂控”构造破碎带蚀变岩型金铅锌矿,下“层控”矽卡岩型铜铁多金属矿的复合型矿床。

矿床特征:上部矿体主要受断裂构造控制,产于断裂构造破碎带中,矿体产状与构造破碎带相关,多呈脉状、透镜状产出,矿种多为铅锌矿,共伴生金铜等;下部矿体受地层控制,多产于岩性结构面中,矿体产状与地层产状相关,多呈层状、似层状产出,矿种多为铜铁铅锌多金属矿。矿床规模下部较上部大,整体矿床规模较大。

找矿标志:矿体露头;铁帽;构造破碎带;褐(黄)铁矿化、方解石化、硅化、矽卡岩化等组合蚀变带;重力低值异常、正磁异常、正负磁异常梯度带、激电异常区;高中低温元素组合异常区。

相关矿床:打厂凹-核桃坪铜铅锌多金属矿床、陡崖铁多金属矿床。

有效勘查方法:地质-磁法-电磁法-重力-土壤化探。

(3)“黑牛凹”式

矿床类型:“裂控”型,属断裂构造破碎带蚀变岩型金铅锌矿。

矿床特征:矿体受断裂构造控制(尤为南北向、北北西向、北北东向断裂),产于构造破碎带中,矿体产状与构造带产状一致,多呈脉状、透镜状产出,垂向分带明显:上部以金为主,向下铅锌矿增加。矿床规模中等。

找矿标志:矿化露头;近南北向构造蚀变带;硅化、褐(黄)铁矿化(铁帽)、雌黄铁矿等组合矿化蚀变带、角砾状褐(黄)铁矿化等;采矿老硐;物探异常(激电异常、正磁异常);中低温元素组合化探异常;重砂金异常等。

相关矿床:黑牛凹金矿床、大金岩铅锌矿床、岔沟铅锌矿床。

有效勘查方法:地质-激电法-土壤化探。

(4)“黑岩凹”式

矿床类型:“裂控”型,属层间节理裂隙构造矽卡岩-破碎蚀变岩型铅锌矿。

矿床特征:矿体受构造控制明显,产于构造旁侧次级构造中,主要表现为层间构造、节理裂隙等构造,产状受构造、地层双重控制,多与主断层或地层产状小角度相交,主要呈脉状、似层状、透镜状产出。矿体倾向延伸大,走向延伸小,矿种以铅锌为主,共伴生铜。矿床规模中等。

找矿标志:构造破碎带、石英脉;硅化、褐(黄)铁矿化(铁帽)组合蚀变;物化探异常(激电异常、正磁异常、中低温元素组合异常带);民采老硐等。

相关矿床:黑岩凹铅锌矿、椅子山铅锌矿、新厂凹铅锌矿。

有效勘查方法:地质-电磁法-土壤化探。

(5)“黄家地”式

矿床类型:“裂控”型,属构造蚀变带控制的石英脉型金矿。

矿床特征:矿体受南北向构造控制明显,产于受构造控制的石英脉、硅化带中,多条细脉组合呈脉群平行状或雁行状产出,矿种为金矿。矿床规模相对较大。

找矿标志:构造破碎带、石英脉;褐(黄)铁矿化、硅化组合蚀变;物化探异常(激电异常、金元素化探异常)等。

相关矿床(点):黄家地金矿、浪堆山金矿点。

有效勘查方法:地质-激电法-土壤化探。

(6)“山乡”式

矿床类型:“裂控”型,属层间节理裂隙构造破碎蚀变岩型金矿。

矿床特征:矿体受次级小构造、层间裂隙构造控制明显,多呈脉状、透镜状产出,矿体走向倾向延伸均较小,矿种主要以金为主,规模最小。

找矿标志:矿化露头;硅化带(呈糖粒状石英)、褐铁矿化粉砂质板岩;物化探异常(激电异常、低温元素组合异常带)等。

相关矿床(点):山乡金矿点、上坪子金矿点。

有效勘查方法:地质-电磁法-土壤化探。

综合以上六种找矿模式,在其成因与空间关系上有一定联系。从下往上及从中心向外侧均由“金厂河”式→“打厂凹-核桃坪”式→“黑牛凹”式、“黑岩凹”式→“黄家地”式→“山乡”式的矿床分带特征,上述分带构成整个金厂河矿集区成矿分带特征。

5 应用及效果

从矿集区各矿区勘查程度分析,打厂凹-核桃坪矿区与陡崖两个矿区以往勘查均局限于寻找“打厂凹-核桃坪”式矿床,而忽视了其深部可能存在“金厂河”式矿床的第二成矿空间。通过本次建立的矿集区成矿模式与综合模型,推测两个矿区深部仍然存有规模较大的“金厂河”式铜锌铁多金属矿的可能,是下一步理想找矿靶区。

目前,已在打厂凹矿段施工一个探索孔并取得良好找矿效果,深部已新发现“层控”矽卡岩型铜矿体,证实其深部存在“金厂河”式铜锌铁多金属矿，为下一步矿集区深部找矿提供有效的理论指导。

6 结论

(1)归纳总结了矿集区金铜多金属矿床类型。金厂河矿集区金铜多金属矿成矿受“地层+构造”双重控制,矿床成因类型整体属于内生热液矿床,可细分为“层控”型矿床(如金厂河铜锌铁多金属矿)、“裂控”型矿床(如黑牛凹金矿)、“裂-层控”复合型矿床(如打厂凹-核桃坪铜铅锌多金属矿)。

(2)建立了矿集区金铜多金属矿成矿模式。金厂河矿集区金铜多金属矿系有上寒武系统核桃坪组、沙河厂组沉积岩为容矿岩石并提供初始矿源,印支期基性侵入岩提供部分成矿物质,燕山期构造-岩浆热液活动为矿集区成矿提供了足够的“三源”。含矿热液沿先期近南北向构造带向上运移时依次发生Fe-Cu-Pb-Zn-Au矿化,在有利的地层、构造带中富集成矿。其主成矿作用发生于早白垩世,属同一构造-岩浆成矿系统。

(3)建立了矿集区综合找矿模型。地物化综合找矿信息是寻找金厂河金铜多金属矿的有效标志。

(4)依据不同矿床类型的最佳找矿方法组合建立了“金厂河”式、“打厂凹-核桃坪”式、“黑牛凹”式、“黑岩凹”式、“黄家地”式、“山乡”式共6种找矿模式。并指出其成因与空间关系上有一定联系,从下往上及从中心向外侧均由“金厂河”式→“打厂凹-核桃坪”式→“黑牛凹”式、“黑岩凹”式→“黄家地”式→“山乡”式的矿床分带特征。

(5)依据成矿模式与综合模型,推测打厂凹-核桃坪矿区与陡崖两个矿区深部仍然存有规模较大的“金厂河”式铜锌铁多金属矿的可能,是下一步理想找矿空间。已在打厂凹矿区取得良好找矿效果。

致谢：野外工作得到了云南黄金矿业集团股份有限公司其他同事的大力支持与帮助;梅文周教授级高级工程师、赵成峰教授级高级工程师、严城民高级工程师、张发红高级工程师、王从明高级工程师在野外地质调查及论文撰写过程中给予了热情指导与帮助;集团总工周云满教授级高级工程师给予了技术指导;审稿专家对文章提出了细致、中肯的建议,在此一并致以诚挚的谢意!

[注 释]

① 云南省地矿局第四地质大队.1993.云南省保山市阿石寨地区1∶5万物化探工作成果报告[R].