云南馬關(guān)都龍超大型錫鋅銅多金屬礦床成因評(píng)述

李長哲，曾 凱，劉恒達(dá)，李廷俊

（1.吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局六〇三隊(duì)，吉林 延吉133000；2.中國冶金地質(zhì)總局中南地質(zhì)勘查院，武漢430081；3.湖南有色地質(zhì)勘查研究院，長沙410007；4.云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司，云南 文山663700）

滇東南地區(qū)是我國重要的有色金屬礦產(chǎn)地，而都龍錫鋅銅多金屬礦床則是滇東南錫多金屬成礦帶上的重要組成部分，是一個(gè)以錫、鋅、銅為主，伴生鉛、鎢、鐵、銀、鎘、銦等多種元素的超大型礦床。不少地質(zhì)工作者對(duì)都龍錫鋅銅多金屬礦床進(jìn)行過研究，針對(duì)其成因也提出了很多觀點(diǎn)：早期研究者認(rèn)為礦床的形成與花崗混合巖化作用及花崗巖侵入有密切關(guān)系［1］；隨后巖漿熱液成因的觀點(diǎn)被眾多學(xué)者所接受［2－4］，個(gè)別學(xué)者提出其形成與花崗巖漿有關(guān)但可能有火山沉積初始富集，具有層控型礦床特征［5］；還有學(xué)者認(rèn)為礦床屬于典型的海底噴流沉積塊狀硫化物礦床，燕山期花崗巖漿的侵入只是對(duì)層狀礦體進(jìn)行了某種改造作用，其本身并未攜帶大量成礦物質(zhì)［6］；近些年來的研究則更多傾向于多因復(fù)成礦床的觀點(diǎn)，認(rèn)為熱水沉積作用占有重要地位，區(qū)域變質(zhì)和巖漿熱液活動(dòng)則分別起到了改造、疊加作用［7－10］?？梢姸箭埖V床成因依然存在較大的分歧，筆者通過總結(jié)歸納前人對(duì)都龍礦床的研究成果，從成礦物質(zhì)來源、層狀矽卡巖成因分析以及成礦時(shí)代等幾個(gè)方面出發(fā)，來探討都龍礦床成因。

1 成礦地質(zhì)背景及礦區(qū)地質(zhì)概況

都龍礦床大地構(gòu)造位置處于揚(yáng)子陸塊、華南褶皺帶、越北古陸等幾大構(gòu)造單元接合部位的滇東南褶皺帶老君山穹窿構(gòu)造之南西翼（如圖1）［8］。自古生代以來，本區(qū)先后經(jīng)歷了加里東、海西、印支、燕山和喜山等構(gòu)造活動(dòng)，其中尤以加里東、印支和燕山運(yùn)動(dòng)最為明顯，使得區(qū)域內(nèi)經(jīng)歷了熱水沉積、區(qū)域變質(zhì)、巖漿活動(dòng)等一系列地質(zhì)作用，同時(shí)伴隨著復(fù)雜的成礦過程，形成錫鎢等多金屬礦產(chǎn)［11］。除本文所涉及的都龍超大型錫鋅銅多金屬礦床外，在巖體北邊及東邊還分別分布著新寨錫礦及南秧田鎢礦2個(gè)大型礦床，此外老君山巖體內(nèi)部、環(huán)老君山巖體邊緣及外圍還發(fā)現(xiàn)有多處錫、鎢、銅、鉛、鋅、銀等有色金屬礦床（點(diǎn)）及礦化點(diǎn)。

老君山成礦區(qū)內(nèi)最古老的地層為寒武系，除上奧陶統(tǒng)、志留系、侏羅系以及白堊系地層缺失外，其他各時(shí)代地層均有出露［1］，地層普遍遭受以綠片巖—角閃巖相為主的淺至中深級(jí)變質(zhì)作用。本區(qū)褶皺以老君山復(fù)式背斜為主，文山麻栗坡大斷裂及馬關(guān)都龍斷裂為區(qū)域性斷裂構(gòu)造，分別位于老君山花崗巖體的NE側(cè)和SW側(cè)，次級(jí)的NS、EW向斷裂縱橫交錯(cuò)，構(gòu)成NS、EW向十字型構(gòu)造格局。巖漿活動(dòng)主要以老君山花崗巖侵入為主，受次級(jí)NS、EW向構(gòu)造控制，巖體略呈長方形（南北長約15km，東西寬約10km）產(chǎn)出，為一復(fù)式花崗巖體，可分為3期，由早到晚巖性依次為粗粒二云母二長花崗巖、中細(xì)粒二云母二長花崗巖、花崗斑巖。巖體侵位于寒武系變質(zhì)巖中，屬燕山晚期S型花崗巖體。

圖1 都龍錫鋅銅多金屬礦區(qū)地質(zhì)略圖［2］

都龍錫鋅銅多金屬礦床位于老君山花崗巖體西南緣外接觸帶上，自北向南依次由銅街、曼家寨、辣子寨、五口硐、南當(dāng)廠5個(gè)礦段組成，延伸長約8km。礦區(qū)出露地層較為簡單，主要為中寒武統(tǒng)田蓬組（∈2t）地層（如圖1），自下而上可分為5個(gè)巖性段，第2巖性段至第4巖性段礦化較強(qiáng)烈，其中尤以第2巖性段為主要賦礦層位，巖性主要為片巖、大理巖夾層狀—似層狀矽卡巖。都龍礦區(qū)構(gòu)造類型屬寬緩型褶皺及縱向斷裂組成的單斜構(gòu)造帶，呈NS向展布，屬老君山復(fù)式背斜的組成部分。燕山晚期老君山復(fù)式花崗巖主體出露于礦區(qū)北側(cè)，并向南傾伏于礦區(qū)地層之下，而在都龍礦區(qū)內(nèi)廣泛出露的則主要為花崗斑巖巖脈。

2 礦床地質(zhì)特征

都龍礦區(qū)目前已揭露礦體近340個(gè)之多，所揭露的礦體絕大多數(shù)賦存于中寒武統(tǒng)田蓬組中下部碳酸鹽巖與碎屑巖過渡地帶∈2t2及∈2t3巖層中，集中分布于∈2t3巖層底界以上0～100m及∈2t2巖層范圍內(nèi)，主要呈層狀、似層狀、透鏡狀、囊狀產(chǎn)出，在水平面上呈串珠狀南北向延伸，剖面上則以多層疊瓦狀形態(tài)出現(xiàn)，與圍巖產(chǎn)狀基本保持一致，走向NNE—SN—NNW，總體向西傾斜，傾角15°～45°。工業(yè)礦體具錫鋅銅多金屬礦化特點(diǎn)，礦化連續(xù)性較好，主礦體未出現(xiàn)無礦天窗。

礦石類型主要為矽卡巖型錫石硫化物礦石（如圖2A），其次為碳酸鹽型錫石硫化物礦石（如圖2B）以及螢石—石英脈型錫石硫化物礦石（如圖2C），錫主要以錫石（如圖3A）形式存在，其次還見有少量黝錫礦（如圖3F），鋅和銅則主要以鐵閃鋅礦和黃銅礦形式存在。礦石礦物成分比較復(fù)雜，主要金屬礦物有：鐵閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、錫石、黃銅礦、毒砂、磁鐵礦以及少量銅蘭、輝銅礦、黝錫礦、菱鐵礦等。礦石中非金屬礦物主要有石英、云母、方解石、透輝石、透閃石、綠泥石、綠簾石、陽起石、石榴石等。

圖2 都龍錫鋅銅多金屬礦床礦石標(biāo)本特征

礦石結(jié)構(gòu)主要有自形—它形粒狀結(jié)構(gòu)（如圖3B、C）、交代殘余結(jié)構(gòu)（如圖3E）、固溶體出溶結(jié)構(gòu)（如圖3A、D）、細(xì)脈充填結(jié)構(gòu)（如圖3B）、包含結(jié)構(gòu)（如圖3C、F）、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（如圖3F）等。礦石構(gòu)造主要表現(xiàn)為致密塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、條帶—紋層狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造、斑點(diǎn)—斑雜狀構(gòu)造。

礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變主要有矽卡巖化、綠泥石化、綠簾石化、絹云母化、硅化、螢石化以及方解石化等。其中與礦化關(guān)系最為密切的是矽卡巖化，可以作為重要的找礦標(biāo)志。

圖3 都龍錫鋅銅多金屬礦床礦石鏡下特征

3 成因分析

3.1 成礦物質(zhì)來源

都龍礦區(qū)中寒武統(tǒng)田蓬組地層及老君山花崗巖主要成礦元素見表1，從表中可以看出，與地殼豐度值相比，田蓬組地層中成礦元素Sn、Zn、Cu、Pb、W均富集幾十倍甚至上百倍；相對(duì)田蓬組地層而言，老君山花崗巖中成礦元素富集程度稍弱一點(diǎn)，但也均是中國花崗巖平均值的幾倍至幾十倍。由此可見，中寒武統(tǒng)田蓬組地層及老君山花崗巖含較高的成礦元素，能夠?yàn)槎箭埖V床的形成提供豐富的成礦物質(zhì)。

表1 都龍礦區(qū)賦礦地層及巖體主要成礦元素含量 10－6

圖4 都龍礦床硫化物硫同位素組成直方圖

成礦物質(zhì)來源的S同位素證據(jù)：前人對(duì)都龍礦床做過較多的硫同位素研究，筆者通過綜合分析前人關(guān)于硫同位素的測試數(shù)據(jù)，來探討成礦物質(zhì)來源問題。都龍礦床硫同位素組成［8，12］如圖4所示，從圖中我們可以看出，硫同位素組成呈現(xiàn)出一定的單峰塔式效應(yīng)，塔峰值接近于0，δ34S值主要變化于0‰～3‰之間。早期有人將δ34S值接近于0作為判別成礦物質(zhì)來源于老君山花崗巖的依據(jù)［2－3，12］，后來的研究認(rèn)為將δ34S值接近于0作為判別成礦物質(zhì)來源于老君山花崗巖證據(jù)不足［8］，也不能很好地解釋為何金屬硫化物中存在大量的沉積和變質(zhì)組構(gòu)特征。事實(shí)上，δ34S值接近于0值也可能說明硫來源于深部巖漿房，此外地殼巖石和海水硫酸鹽的還原作用也可能引起δ34S值近于0值［13］，同時(shí)區(qū)域變質(zhì)作用也可使硫同位素組成發(fā)生均一化導(dǎo)致其δ34S值近于0。δ34S值主要變化于0‰～3‰，具有幔源硫的特征，而燕山期老君山花崗巖屬于典型的殼源重熔型花崗巖［14］，這就說明硫同位素可能不是來源于燕山期老君山花崗巖，而可能來源于深部巖漿房。

在平衡條件下熱液硫化物富集δ34S的順序?yàn)椋狐S鐵礦＞閃鋅礦（鐵閃鋅礦）＞磁黃鐵礦＞黃銅礦＞方鉛礦＞毒砂，然而統(tǒng)計(jì)出的都龍礦區(qū)內(nèi)δ34S并不滿足這個(gè)條件，這說明含礦流體硫同位素分餾未達(dá)到平衡狀態(tài)，說明礦石是多階段成礦作用形成的，這種共生硫化物之間同位素的不平衡關(guān)系在海底塊狀硫化物礦床中也十分常見［15］，說明部分硫源可能來自于熱水沉積期的海水硫酸鹽，而劉玉平等通過將都龍礦床硫化物δ34S值與塊狀硫化物礦床δ34S特征值進(jìn)行對(duì)比，也印證了其硫源來源于海水硫酸鹽的觀點(diǎn)。通過綜合分析，筆者認(rèn)為其硫同位素來源于深部巖漿房以及海水硫酸鹽。

成礦物質(zhì)來源的Pb同位素證據(jù)：前人曾對(duì)都龍錫鋅銅多金屬礦床的鉛同位素進(jìn)行過大量的研究［8］，積累了很多數(shù)據(jù)，筆者系統(tǒng)地收集了前人對(duì)都龍礦區(qū)鉛同位素研究數(shù)據(jù)，將其投點(diǎn)于鉛同位素構(gòu)造模式圖上（如圖5）。從圖5中可以看出，礦石鉛主要投影于上地殼演化附近，說明其來源較淺。燕山期花崗巖、加里東期花崗片麻巖鉛同位素與礦石鉛同位素相對(duì)較為集中，吻合程度非常好，說明礦石鉛主要來源于燕山期花崗巖以及前寒武系基底變質(zhì)巖。相對(duì)而言中寒武統(tǒng)田蓬組大理巖、片巖中鉛同位素變化程度較大，并存在一定的線性關(guān)系，不過礦石鉛依然處于中寒武統(tǒng)田蓬組大理巖、片巖鉛分布范圍之間，反應(yīng)礦石鉛受到圍巖的混染。因此，筆者認(rèn)為礦石鉛主要來源于燕山期老君山花崗巖以及前寒武系基底變質(zhì)巖，同時(shí)受到圍巖鉛的混染作用。

圖5 都龍鋅錫銅多金屬礦床鉛同位素構(gòu)造模式圖（底圖據(jù)Zartman）

成礦物質(zhì)來源的Sr同位素證據(jù)：對(duì)于老君山花崗巖，前人獲得其初始87Sr／86Sr比值范圍在0.732～0.758 19之間［8，16－17］。中寒武統(tǒng)田蓬組地層中弱蝕變大理巖Isr＝0.709 922±0.000 024，這與同時(shí)代海水的Isr（＝0.709 07）值基本一致，說明其可能具有同源性。就都龍礦床而言，研究者分別獲得了閃鋅礦、石英單礦物Isr＝0.716 771±0.000 766，以及石英、閃鋅礦、方鉛礦單礦物Isr＝0.730 2±0.002 67兩組數(shù)據(jù)［8］。對(duì)于第1組數(shù)據(jù)（Isr＝0.716 771±0.000 766），其明顯有別于老君山花崗巖以及寒武系海水中的Isr，而與大陸古老硅質(zhì)巖（Isr＝0.711 9）［18］比較接近，就都龍礦床而言最有可能出現(xiàn)這種比值特征的源區(qū)為基底前寒武系變質(zhì)巖［8］。而對(duì)于后一組數(shù)據(jù)（Isr＝0.730 2±0.002 67），其與老君山花崗巖Isr＝0.732～0.758 19比較接近，體現(xiàn)了燕山期花崗巖漿活動(dòng)對(duì)成礦的影響?？梢娭泻浣y(tǒng)地層以及燕山期老君山花崗巖均為礦床的形成提供了物質(zhì)來源。

3.2 層狀矽卡巖成因探討

都龍礦床主要礦體均賦存于矽卡巖中（如圖6）。然而關(guān)于礦區(qū)內(nèi)矽卡巖的成因，一直以來也存在較大爭議，最初研究者認(rèn)為矽卡巖是老君山花崗巖與碳酸鹽巖接觸交代作用所形成的［12，19］，也有人提出其屬于區(qū)域變質(zhì)作用的產(chǎn)物［20］，近年來隨著研究的不斷深入，研究者發(fā)現(xiàn)都龍礦區(qū)內(nèi)矽卡巖可分為2類［8］：一類層狀矽卡巖（如圖6），呈層狀、似層狀產(chǎn)于中寒武統(tǒng)田蓬組區(qū)域變質(zhì)巖中，礦化強(qiáng)烈，規(guī)模大，為礦區(qū)內(nèi)主要的含礦層位；另一類是接觸交代矽卡巖，呈巢狀、團(tuán)塊狀產(chǎn)于花崗巖體與田蓬組碳酸鹽巖的接觸部位，切穿變質(zhì)圍巖，形成于巖漿侵入階段，礦化弱，規(guī)模小。

層狀矽卡巖型礦石具條帶狀—紋層狀構(gòu)造，還可在局部見到變余層理構(gòu)造的存在，同時(shí)矽卡巖礦石光片中還可見到變余膠狀（如圖7）、變余鮞狀黃鐵礦，組構(gòu)學(xué)方面表現(xiàn)出的特征，說明其經(jīng)歷過沉積變質(zhì)作用。研究者發(fā)現(xiàn)層狀矽卡巖局部呈尖角狀傾斜下插到老君山花崗巖體內(nèi)，并且有被巖體吞食包裹的現(xiàn)象［21］，表明層狀矽卡巖形成早于燕山晚期老君山花崗巖體的侵入。劉玉平等［9］對(duì)都龍礦區(qū)層狀矽卡巖地球化學(xué)研究表明，其形成可能是在熱水沉積過程中有陸源物質(zhì)的加入，或者在變質(zhì)作用時(shí)期繼承了變質(zhì)圍巖的稀土元素特征。

圖6 都龍礦床Ⅲ號(hào)縱剖面簡圖［8］

在此需要指出的是，以前礦山主要開采的是呈層狀、似層狀產(chǎn)于中寒武統(tǒng)田蓬組區(qū)域變質(zhì)巖中的層狀矽卡巖，認(rèn)為此類矽卡巖才是賦礦矽卡巖，但是最新的鉆孔揭露出中寒武統(tǒng)田蓬組與花崗巖體接觸部位的接觸交代型矽卡巖，熱液蝕變極為強(qiáng)烈，同時(shí)錫鋅礦化也較強(qiáng)烈（如圖8所示，其中A樣品采自于ZK101033深504m處，B樣品采自于ZK123021深299m處）。

由此可見，熱水沉積、區(qū)域變質(zhì)改造以及巖漿熱液活動(dòng)均在都龍鋅錫銅多金屬礦床形成過程中起到了不容忽視的作用。

圖7 都龍礦區(qū)層狀矽卡巖中的變余膠狀黃鐵礦

圖8 鉆孔巖心中接觸交代型矽卡巖的錫鋅礦化

3.3 成礦時(shí)代

老君山礦集區(qū)從海西晚期至印支期發(fā)生了一次區(qū)域變質(zhì)作用，其中印支期達(dá)到高峰。同區(qū)2個(gè)大型礦床南秧田鎢礦獲得Rb－Sr年齡為（214.25±15.6）Ma［20］、輝鉬礦Re－Os模式年齡為（209.1±3.3）～（214.1±4.3）Ma，新寨錫礦金云母Ar－Ar年齡為（209.5±1.1）Ma、K－Ar法測得成礦年齡為197.10～253.76Ma。所獲得的年齡與區(qū)域變質(zhì)作用年齡相一致，說明在老君山地區(qū)可能存在印支期成礦事件［22］。對(duì)于都龍礦床而言，劉玉平等［7］報(bào)道了都龍礦床礦石Pb同位素單階段模式年齡平均為204.2Ma，這與區(qū)域變質(zhì)作用相一致，由此可見都龍礦床在成礦時(shí)代上對(duì)印支期成礦事件也有一定的響應(yīng)，其成礦與區(qū)域變質(zhì)作用有關(guān)。

在老君山—Sony Chay（越南）地區(qū)獲得了大量年齡在160～240Ma的變質(zhì)黑云母、白云母［23］，同時(shí)顏丹平等［24］對(duì)都龍—Sony Chay（越南）地區(qū)地質(zhì)年代學(xué)研究表明其可分為176～164Ma、86～84Ma及78～0Ma 3個(gè)構(gòu)造熱事件旋回。相關(guān)人員在野外地質(zhì)觀察中注意到在隱伏花崗巖及花崗斑巖巖脈附近，局部可見到花崗斑巖脈和規(guī)模較小的脈狀錫銅礦體穿切以鋅鐵礦化為主的層狀矽卡巖礦體，室內(nèi)礦相學(xué)研究也顯示錫銅礦化呈細(xì)脈狀切穿鋅鐵礦化［10］。劉玉平等［25］對(duì)與鐵閃鋅礦和磁黃鐵礦密切相關(guān)的黑云母進(jìn)行Ar－Ar年代學(xué)研究，獲得了一組低溫階段組年齡為（179.0±5.0）Ma，這可能代表了鐵閃鋅礦和磁黃鐵礦的成礦年齡。這組年齡數(shù)據(jù)與該地區(qū)獲得變質(zhì)黑云母、白云母年齡160～240Ma以及顏丹平所總結(jié)出的第1次構(gòu)造熱事件年齡176～164Ma相吻合，說明在這一時(shí)期也存在成礦作用。

老君山復(fù)式花崗巖按巖相學(xué)特征可分為3個(gè)期次，第1期為粗粒二云母二長花崗巖，第2期為中細(xì)粒二云母二長花崗巖，第3期為花崗斑巖。隨著近幾年研究程度的不斷深入及高精度測年技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對(duì)老君山花崗巖的成巖年齡也有了更為精確的厘定。張斌輝等［14］用LA－ICP－MS鋯石UPb法獲得了第1期次粗粒二云母二長花崗巖成巖年齡為（96±2）Ma；劉玉平等利用SHRIMP鋯石U－Pb法獲得了第2期次中細(xì)粒二云母二長花崗巖及第3期次花崗斑巖年齡分別為（92.9±1.9）Ma和（86.9±1.4）Ma。由此可見老君山花崗巖成巖年齡集中在83.6～96Ma之間。通過對(duì)都龍礦區(qū)曼家寨礦段石英、閃鋅礦、方鉛礦單礦物進(jìn)行Rb－Sr定年獲得等時(shí)線年齡為（76.7±3.3）Ma［8］，對(duì)礦石中TIMS法錫石U－Pb定年獲得加權(quán)平均年齡為（79.8±3.2）Ma，對(duì)應(yīng)的等時(shí)線年齡為（82.0±9.6）Ma［10］，這些年齡數(shù)據(jù)與花崗巖成巖年齡（83.6～96）Ma較為一致，均表明成礦作用與燕山期花崗巖漿活動(dòng)之間的密切關(guān)系。

通過從以上3個(gè)方面的分析，可知都龍錫鋅銅多金屬礦床成因較為復(fù)雜，多期構(gòu)造活動(dòng)對(duì)成礦的形成起著至關(guān)重要的作用。筆者認(rèn)為都龍礦床屬于熱水沉積—區(qū)域變質(zhì)—巖漿熱液疊加型礦床，加里東期寒武系地層沉積過程中，伴隨有熱水噴流沉積成礦作用，形成了早期的礦源層；印支期區(qū)域變質(zhì)作用使礦源層中的成礦元素活化遷移，在寒武系地層中形成層狀矽卡巖型礦體；燕山晚期花崗巖漿的侵入，不但攜帶有大量的成礦物質(zhì)，還對(duì)層狀矽卡巖礦體進(jìn)行疊加改造作用，同時(shí)在巖體與碳酸鹽巖接觸部位形成接觸交代型矽卡巖礦體。通過多期成礦作用，最終形成現(xiàn)今都龍超大型矽卡巖錫鋅銅多金屬礦床。

4 結(jié)論

綜合分析都龍錫鋅銅多金屬礦床成礦地質(zhì)背景、礦床地質(zhì)特征，而后從成礦物質(zhì)來源、層狀矽卡巖成因分析以及成礦時(shí)代3個(gè)方面來探討礦床成因，得出以下結(jié)論：

1）都龍錫鋅銅多金屬礦床產(chǎn)于中寒武統(tǒng)田蓬組片巖、大理巖夾似層狀矽卡巖中，鋅錫銅礦體主要呈層狀、似層狀、透鏡狀以及囊狀產(chǎn)出，礦石類型主要為矽卡巖型錫石硫化物礦石，其次為碳酸鹽型硫化物礦石以及螢石—石英脈型錫石硫化物礦石。

2）通過對(duì)礦區(qū)地層及花崗巖成礦元素研究，以及S、Pb、Sr同位素分析，可知都龍礦床成礦物質(zhì)具有多來源的特點(diǎn)。其中硫主要來源于深部巖漿房及海水硫酸鹽；成礦金屬主要來源于基底前寒武系變質(zhì)巖、中寒武統(tǒng)田蓬組地層以及老君山花崗巖。

3）都龍鋅錫銅多金屬礦床屬于熱水沉積—區(qū)域變質(zhì)—巖漿熱液疊加型礦床，其成礦過程可分為3個(gè)成礦期：①加里東期海底熱液噴流沉積成礦期；②印支期區(qū)域變質(zhì)作用改造富集期；③燕山晚期巖漿熱液疊加富集期。

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