云南普朗斑巖型銅礦伴生鉑族錸元素調(diào)查及資源潛力分析

吳維虎，陳明勇，舒華偉，唐思宇，趙獻(xiàn)昆

(中國有色金屬工業(yè)昆明勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明 650051)

0 引言

斑巖型礦床成巖成礦地質(zhì)條件復(fù)雜，礦化類型豐富，尤其是一些大型—超大型斑巖礦床，均為多元素綜合性的巨型礦床，除銅、鉬等主要礦產(chǎn)外，伴生了Au、Ag、S、Pb、Zn、W、Sn、Bi、Co等大量金屬，特別是Pt族(簡稱PGE)、錸金屬，伴生礦產(chǎn)的成礦—找礦潛力巨大，綜合開發(fā)利用價(jià)值很高[1]。例如，我國的江西德興斑巖型銅礦，伴生金的資源量達(dá)到特大型規(guī)模，硫、鉬、錸的資源量為大型；內(nèi)蒙古烏奴格吐山斑巖型銅、鉬礦，伴生銀的資源量為175 t，錸的資源量為99 t；黑龍江多寶山斑巖型銅礦，Ag、Au、Se、Re和PGE均已達(dá)到伴生元素的工業(yè)指標(biāo)；西藏玉龍斑巖型銅礦，伴生Mo、Au、Ag、Co、W、Bi、Pb、Zn、Pt、Re、Se、Te、S等，前8種資源量可達(dá)大型規(guī)模[2]。

西南三江地區(qū)是重要的成礦帶，該區(qū)斑巖礦床成礦元素以Cu、Mo或Cu、Au為主，伴生元素為Au(Mo)、Ag、Pb、Zn、W、Sn、Bi、V、Ti、Zr、Hg、Sb、As、Co、Ni等；圍巖的脈狀礦體中往往含金較高[3]。位于三江成礦帶內(nèi)的格咱銅多金屬礦集區(qū)有35個(gè)礦床、點(diǎn)，主要礦床類型有斑巖型、矽卡巖型、構(gòu)造熱液型、熱液石英脈型等，斑巖型礦床伴生元素豐富。例如，雪雞坪斑巖型銅礦，伴生Au、Ag、Mo、Se已達(dá)到綜合利用品位[4-5]；紅山銅(鉬)礦，鉬、鉛、鋅構(gòu)成獨(dú)立礦體，伴生Ag、Co、Bi、In、S；紅山牛場銅礦，伴生Ag、S含量相對(duì)較高，有較好的回收利用價(jià)值[6]。大部分礦床伴生Re，例如，春都斑巖銅礦床中輝鉬礦中w(Re)為471.9×10-6～1475×10-6；休瓦促輝鉬礦中w(Re)為4.331×10-6～18.648×10-6；熱林輝鉬礦中w(Re)為7.151×10-6～23.715×10-6[7]；紅山輝鉬礦中w(Re)為16.025×10-6～64.334×10-6[8]、15.787×10-6～29.360×10-6[9]；銅廠溝輝鉬礦中w(Re)為16.440×10-6～43.530×10-6[10]。含量相對(duì)較高，有較好的回收利用價(jià)值。

前人對(duì)云南普朗銅礦開展過伴生元素的研究表明，成礦元素以Cu為主，伴有Au、Ag、Mo、Pd、S等多種有用組分，其他伴生元素如PGE在礦石原礦中含量甚微[11-12]。但在前期的工作中，僅對(duì)Au、Ag、Mo、S等主要伴生元素做了資源量估算和開發(fā)利用研究工作，并未對(duì)Au、Ag、Mo、S的空間分布特征、富集規(guī)律等信息做過詳細(xì)研究。而礦山多次選礦試驗(yàn)結(jié)果表明，Pt、Pd在銅精礦中富集，有回收利用價(jià)值，但PGE品位數(shù)據(jù)不全，回收率不清楚，經(jīng)濟(jì)意義未知[13]。為此筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析并補(bǔ)充資料，探討普朗銅礦伴生元素研究現(xiàn)狀，分析資源潛力，對(duì)礦山查找伴生元素和開發(fā)利用指出方向。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

普朗斑巖型銅礦床位于中國西南“三江”構(gòu)造巖漿成礦帶，產(chǎn)于義敦島弧帶南端的格咱島弧，是中國近年來發(fā)現(xiàn)的印支期重要斑巖型銅礦床[14]。礦區(qū)位于德格—中甸陸塊南部，東側(cè)為甘孜—理塘板塊結(jié)合帶南段，西側(cè)是金沙江板塊結(jié)合帶南段(圖1)。晚三疊世中晚期，甘孜—理塘洋殼向德格—中甸陸塊下俯沖，中咱—巨甸地塊東緣，從被動(dòng)邊緣轉(zhuǎn)化為活動(dòng)邊緣，自東向西，順俯沖方向發(fā)育島弧和弧后盆地，組成溝—弧—盆系，形成格咱火山巖漿島弧帶，晚期發(fā)育大量中酸性斑巖，在壓性弧中產(chǎn)出了“普朗式斑巖型銅礦”[11，15]。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)主要出露上三疊統(tǒng)圖姆溝組(T3t)。總體屬火山-碎屑巖建造，巖性為灰至深灰色板巖、粉砂質(zhì)絹云板巖，夾變質(zhì)砂巖、安山巖等；靠近中酸性巖體附近巖石角巖化形成角巖。

火山巖主要是晚三疊世卡尼期至卡諾利期以安山巖為主的鈣堿性系列玄武-安山巖組合。主要出露淺成—超淺成侵入巖，為印支期普朗復(fù)式中酸性斑(玢)巖體，面積8.9 km2。受NW向的黑水塘斷裂及NEE向的全干力達(dá)斷裂控制，平面上呈“喇叭”狀(圖2)。巖體與圍巖呈港灣狀、參差狀接觸，圍巖具角巖化。主要巖石類型有石英閃長玢巖、石英二長斑巖、花崗閃長斑巖，具從中性→酸性分異演化趨勢，與銅礦化關(guān)系密切。蝕變主要有鉀化、硅化，次有絹云母化、鈉長石化等，局部疊置有黏土化、綠泥石化、鈉黝簾石化。具對(duì)稱的蝕變分帶：中心部位為鉀化硅化帶，向兩側(cè)依次為絹英巖化帶、青磐巖化帶[11，15]。

圖2 普朗銅礦區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)曹曉民[16]，修改)

礦體呈大透鏡狀，NW向展布，平面上為一不規(guī)則“多節(jié)葫蘆”形，在剖面上呈筒狀。顯示中部礦體厚大、品位高，向四周厚度逐漸變薄、銅品位逐漸變低特征。礦體頂、底板與含礦巖石一致，主要為石英二長斑巖，其次為石英閃長玢巖、花崗閃長斑巖。礦石工業(yè)類型以石英二長斑巖型銅礦石為主，主要為硫化礦?？刂频V體垂深2.23～1193.35 m，銅品位為0.21%～1.56%，平均值為0.38%，品位變化系數(shù)為63.84%，屬較均勻型[15-17]。

3 礦區(qū)伴生元素調(diào)查

鑒于主要伴生元素Au、Ag、Mo、S資源量已查明并正常開發(fā)利用，本次主要對(duì)這4種元素之外的伴生有益組分開展取樣調(diào)查工作，并對(duì)有回收利用價(jià)值的元素作資源潛力分析。

為查證礦山資源回收利用情況，開展伴生元素資源潛力評(píng)價(jià)。本次由礦體中心向外，按鉀硅化帶(KSi)、絹英巖化帶(SiSe)、角巖化帶(Hs)不同蝕變帶實(shí)地取原礦樣5件；銅精礦樣4件(每天在選廠取精礦樣1次，連續(xù)取樣4周，每周所取樣品合并后縮分為1件樣)，鉬精礦樣2件；尾礦樣1件，作Cu、Au、Ag、Mo、S、Re、PGE、Ga、Se、Te、Co、Bi、WO3、Sn基本分析。分析數(shù)據(jù)見表1、表2、表3。

由表1、表2、表3可知：

表1 原礦樣基本分析結(jié)果

表2 精礦樣基本分析結(jié)果

表3 尾礦樣基本分析結(jié)果

1)除Re、PGE外，其他元素含量均很低，沒有開采價(jià)值。銅精礦、尾礦中Cu、Au、Ag、Mo品位與生產(chǎn)數(shù)據(jù)吻合。鉬精礦中，w(Au)=6.6×10-6～6.8×10-6，w(Ag)=114×10-6～119×10-6，w(S)=34%，w(Re)=262×10-6，已達(dá)計(jì)價(jià)品位。

2)銅、鉬精礦中，Pd含量最高，Pt、Os次之，其他元素含量較低。銅精礦中，w(PGE)=0.52×10-6～1.36×10-6，平均值為0.74×10-6。其中，w(Pd)為0.45×10-6～1.27×10-6，w(Pt)為0.014×10-6～0.045×10-6，可綜合利用。鉬精礦中w(PGE)為103.34×10-6～115.48×10-6，平均值為109.41×10-6。其中，w(Pd)為103×10-6～115×10-6，w(Pt)為0.17×10-6～0.18×10-6，w(Os)為0.18×10-6～0.27×10-6，可綜合利用。

3)礦石原礦中，Re、PGE含量甚微。經(jīng)統(tǒng)計(jì)現(xiàn)有原礦測試品位數(shù)據(jù)(表4)，w(Re)=0.01×10-6～0.16×10-6，平均值為0.09×10-6，總體含量低，品位變化大。w(PGE)=2.6×10-9～200×10-9，平均值為41.02×10-9。其中，w(Pt)為0.5×10-9～31×10-9，平均值為5.85×10-9；w(Pd)為0.4×10-9～200×10-9，平均值為31.72×10-9；w(Os)為0.2×10-9～0.54×10-9，平均值為0.34×10-9；w(Ir)為1.18×10-9～3.32×10-9，平均值為2.24×10-9；w(Ru)為0.21×10-9～0.65×10-9，平均值為0.34×10-9；w(Rh)為0.09×10-9～1.03×10-9，平均值為0.53×10-9?？傮w含量低，品位變化大，Pd含量最高，Pt、Os次之，其他元素含量較低。輝鉬礦中未見到錸礦物，經(jīng)統(tǒng)計(jì)樣品測試數(shù)據(jù)(表5)，輝鉬礦中w(Re)=23.1×10-6～461.88×10-6，平均值為290.63×10-6?？傮w含量接近平均值，品位變化不大。

表4 原礦Re、PGE測試品位統(tǒng)計(jì)

表5 輝鉬礦樣品Re含量

綜上所述，普朗銅礦伴生關(guān)鍵金屬Au、Ag、Mo、S、Re、PGE可產(chǎn)于巖體的各蝕變帶。礦床含w(Au)為0.01×10-6～24.5×10-6，平均值為0.10×10-6，品位變化系數(shù)為55.06%，礦化均勻；含w(Ag)為0.17×10-6～27.33×10-6，平均值為2.07×10-6，品位變化系數(shù)為48.53%，礦化均勻；含w(Mo)為0.001%～0.26%，平均值為0.13%，品位變化系數(shù)為132.09%，礦化較均勻。Au、Ag、S與Cu正相關(guān)，Mo與Cu負(fù)相關(guān)，由礦體中心(KSi)向外(SiSe)，Au、Ag品位逐漸降低，低品位礦段(SiSe)，Mo品位升高。Re、PGE與Mo關(guān)系密切，其他元素沒有開采價(jià)值[11-12]。

4 成礦地質(zhì)條件分析

4.1 斑巖型銅礦成礦地質(zhì)條件

研究表明，島弧型比大陸邊緣型的斑巖銅礦具有較高Pd、Pt，含量的趨勢比較明顯。PGE來自上地幔和下地殼，斑巖銅礦床中大量Au、Pt、Pd等的聚集，也表明成礦物質(zhì)來自上地幔和下地殼[21]。Tarkian等[22]對(duì)33個(gè)重要斑巖型銅礦的研究結(jié)果顯示，其中的23個(gè)礦床的w(Pd)高于檢測限(8×10-9)，10個(gè)礦床的w(Pt)高于檢測限(8×10-9)。島弧型礦床Pd含量高，大陸邊緣型礦床不明顯，相比之下，Pt含量大多數(shù)比較低[22]。Sotnikov等[23]對(duì)俄羅斯和蒙古北部不同大地構(gòu)造背景的火成巖系列中PGE的研究表明，島弧環(huán)境斑巖銅礦床中的硫化物具有高的w(Pd)/w(Pt)比值及Au、Pd。諸多學(xué)者[24-30]研究認(rèn)為，在富PGE的斑巖銅礦中，鉀化帶最為發(fā)育，石英-絹云母帶和青磐巖化帶次之，泥化帶最不發(fā)育。通過與鈣堿性巖有關(guān)的斑巖銅礦的對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，與堿性巖有關(guān)的斑巖銅礦更容易發(fā)生Pd和Pt的富集[31]，王敏芳等[32]通過對(duì)豐山銅-鉬礦床開展研究，發(fā)現(xiàn)礦床中Au與Pd和Pt表現(xiàn)出明顯鏡像關(guān)系。Berzina等[33]發(fā)現(xiàn)在斑巖型銅-鉬礦床的圍巖樣品中，Pd與Mo成正相關(guān)。

Re是常與Mo伴生的元素，由于Re的親S性與親Cu性相當(dāng)(Burnham et al.，1998)，銅礦床或銅鉬礦床中輝鉬礦的Re含量一般比單一的鉬礦床中的高[21]。Re的礦床類型與主礦種密切相關(guān)，其富集程度與礦床中輝鉬礦的富集程度呈正相關(guān)，與礦床主礦種品位沒有直接的關(guān)系，但Mo的平均品位一般≤0.2%[34]。研究表明，產(chǎn)于深斷裂帶的與深源巖漿相聯(lián)系的矽卡巖和斑巖型礦床輝鉬礦中Re含量較高[21]。

4.2 普朗銅礦成礦地質(zhì)條件分析

普朗斑巖型銅礦床產(chǎn)于西南“三江”構(gòu)造巖漿成礦帶，義敦島弧帶南端的格咱島弧，根據(jù)巖石學(xué)性質(zhì)、微量元素特征判別普朗復(fù)式巖體的成巖構(gòu)造環(huán)境為火山島弧環(huán)境[14]。巖體空間上與鈣堿性系列的島弧火山巖共生，具火山弧花崗巖類特征。S、Pb同位素組成特征表明斑巖的源巖來自殼幔混源，上地殼或陸源成分混入程度較輕。普朗斑巖銅礦床中輝鉬礦Re的含量高，與地?；蛞葬Ｔ次镔|(zhì)為主的礦床輝鉬礦Re含量相近，成礦物質(zhì)來源為典型的幔源[35]。普朗銅礦銅精礦中w(Pd)/w(Pt)比值為30，鉬精礦中w(Pd)/w(Pt)比值為631。表現(xiàn)出Pd含量高，w(Pd)/w(Pt)比值高的特征，具有尋找PGE礦床的條件。

綜上，普朗斑巖型銅礦產(chǎn)于火山島弧環(huán)境，與鈣堿性火山巖有關(guān)；礦床中Au、PGE富集，S、Pb同位素組成特征、輝鉬礦Re的含量均顯示成巖成礦物質(zhì)為殼幔混源，以幔源為主。伴生Pd含量高，w(Pd)/w(Pt)比值高，鉀化帶比較發(fā)育，礦化主要集中在鉀化帶，泥化帶明顯不發(fā)育，Pd在鉬精礦中明顯富集，Pd與Mo成正相關(guān)，與富PGE斑巖型礦床特征比較吻合，具有形成PGE礦床的地質(zhì)條件。礦床伴生Mo的品位為0.013%(<0.2%)，Re主要賦于輝鉬礦，表現(xiàn)為Mo低Re高，具備Re富集的條件。

5 結(jié)論

普朗斑巖銅礦區(qū)累計(jì)探獲銅礦石資源量142 535.19萬噸[17]，預(yù)估其中伴生PGE-Re資源量有望達(dá)大型規(guī)模。

1)普朗銅礦伴生關(guān)鍵金屬Au、Ag、Mo、S、Re、PGE可產(chǎn)于巖體的各蝕變帶。Au、Ag、S與Cu正相關(guān)，礦體中心部位品位稍高；Mo與Cu負(fù)相關(guān)，低品位礦段品位升高。Re、PGE與Mo關(guān)系密切，其他元素沒有開采價(jià)值。

2)普朗銅礦床伴生PGE、Re元素品位高，資源量規(guī)模大。銅、鉬精礦中，除Au、Ag、Mo、S可回收利用外，PGE、Re富集明顯，回收利用價(jià)值大，值得礦山開展進(jìn)一步的深入研究工作。