滇西北衙超大型斑岩-矽卡岩-浅成低温热液成矿系统关键金属及其成因分析.pdf

第 59 卷第 3 期2023 年 5 月地质与勘探GEOLOGY AND EXPLORATIONVol.59No.3May，2023滇西北衙超大型斑岩-矽卡岩-浅成低温热液成矿系统关键金属及其成因分析王绍波1，郭运康2，3，张维权2，3，林淞2，3，马沁春1，王永彬2，3（1.云南黄金矿业集团股份有限公司，云南昆明650224；2.云南省地球系统科学研究重点实验室，云南大学，云南昆明650500；3.云南省高校关键矿产成矿学重点实验室，云南大学，云南昆明650500）摘要 作为高新产业重要原材料的关键金属，在地壳内平均含量低和分布不均匀，使得其优势矿床类型尚不清晰，尤其是多类型多金属的共存储库 斑岩-矽卡岩-浅成低温热液成矿系统内共（伴）生的关键金属值得深入关注。北衙多金属矿是金沙江-哀牢山成矿带内与喜山期富碱斑岩有关的斑岩型铜金钼-矽卡岩型铁金铜-浅成低温热液型铅锌银金复合成矿系统。在系统梳理前人有关主体金属矿物原位微量元素研究的基础上，本次研究初步查明共伴生的关键金属包括四种：（1）Re：赋存于斑岩型和矽卡岩型矿化的辉钼矿中，含量为2.5110-6 62.6410-6；（2）Co：以类质同象替代形式赋存于矽卡岩型矿化的磁铁矿中，含量为0.1310-6 41.110-6；（3）Bi：以铋化物形式赋存于斑岩型和矽卡岩型矿化中，包括铋铅矿、Bi-Cu硫盐、Bi-Pb硫盐、Bi-Ag硫盐、Bi-Cu-Pb硫盐、Bi-Pb-Ag硫盐和含Bi硫族化合物，其中辉铋矿是主要含铋矿物；（4）Te：赋存于斑岩型、矽卡岩型和浅成低温热液型矿化的硫化物（碲含量：8010-6 39010-6）或碲化物中，后者包括三方碲铋矿、碲铋矿、碲铋银矿、辉碲铋矿等。结合已有地质和地球化学研究，推断关键金属（Re、Co、Bi和Te）的富集与新生代印亚大陆碰撞的动力学背景下，金沙江-哀牢山成矿带的深部强烈的壳幔相互作用有关。关键词关键金属碲矿物斑岩-矽卡岩-浅成低温热液成矿系统北衙滇西中图分类号P618.51文献标识码A文章编号0495-5331（2023）03-0465-16Wang Shaobo,Guo Yunkang,Zhang Weiquan,Lin Song,Ma Qinchun,Wang Yongbin.Keymetals in the Beiya giant porphyry-skarn-epithermal metallogenic system of western YunnanProvince and their genesisJ.Geology and Exploration,2023,59(3):0465-0480.0引言关键金属是支撑航空航天、高端制造、高新能源、高端医药等战略产业发展的原材料，号称“工业维生素”、“能源金属”或“工业牙齿”，成为影响国家经济发展和国防安全的关键因素（毛景文等，2019）。已有研究表明关键金属包括四大类：稀有金属（Li、Be、Rb、Cs、Nb、Ta、Zr、Hf、W、Sn）、稀散金属（Ga、Ge、Re、Se、In、Cd、Te、Tl）、稀土金属（La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc、Y）和稀贵金属（PEG、Co）（侯增谦等，2020）。这些金属在地壳的平均含量极低，使其在地球圈层相互作用过程中的迁移-富集过程非常复杂，进而引发了相应矿床在全球范围内分布不均匀（李文昌等，2022）。同时，关键金属具有独特的“稀、伴、细”特征，加剧了相关金属勘查开发的难度（王登红，2019；侯增谦等，2020）。而斑岩-矽卡岩-浅成低温热液成矿系统，常常含有不同类型的矿化和金属，甚至部分关键金属，成为多金属共存的重要资源储库（Wang et al.，2020；Li et al.，2022）。然而，收稿日期2023-01-15；改回日期2023-03-24；责任编辑陈伟军。基金项目云南省基础研究专项-重点项目（编号：202201AS070004）资助。第一作者王绍波（1989年-），男，2014年毕业于中国地质大学（北京），工程师，主要从事地质矿产勘查。E-mail：。通讯作者王永彬（1985年-），男，2014年毕业于中国科学院大学，博士，副教授，主要从事矿床成因和成矿规律研究。E-mail：。王绍波doi:10.12134/j.dzykt.2023.03.001465地质与勘探2023 年当前对超大型斑岩-矽卡岩-浅成低温热液成矿系统的关键金属的研究程度尚处于起步阶段，虽对相关金属的赋存状态、时空规律和成矿潜力偶有关注，但缺乏系统性的研究工作，与当前国家高科技发展对关键金属日益增长的需求不匹配。因此，开展具有重要金属资源储量的超大型斑岩-矽卡岩-浅成低温热液多金属矿的关键金属分析迫在眉睫。三江成矿带经历了原-古-新特提斯洋俯冲增生和挤压碰撞的复合造山过程，发育了多幕式构造-岩浆活动，伴生了大量斑岩-矽卡岩型Cu-Mo-Au矿、造山型Au矿及浅成低温热液型Au矿（王庆飞等，2020；杨融和陈永清，2022；赵德顺，2023），构成了重要的Cu-Pb-Zn-Ag-Au成矿带（图1；侯增谦和杨志明，2009；吴福元等，2021）。尤其是位于图1特提斯带东段大地构造图（a，据Metcalfe，2013）和三江地区构造格架及Cu、Au、Mo矿床分布图（b，据Mao et al.，2017）Fig.1Tectonic map of the eastern Tethys belt（a，Metcalfe，2013）and regional tectonic map showing the distribution of thecopper，gold and molybdenum deposits in the Sanjiang area（b，Mao et al.，2017）1-火山岩带；2-花岗岩；3-始新世钾质长英质侵入体；4-缝合带；5-变质岩；6-剪切方向；7-断层1-volcanic belt；2-granite；3-Eocene K-rich felsic intrusion；4-suture zone；5-metamorphic rocks；6-direction of ductile shear zone；7-fault466王绍波等：滇西北衙超大型斑岩-矽卡岩-浅成低温热液成矿系统关键金属及其成因分析第 3 期三江成矿带东段的金沙江-哀牢山富碱斑岩带中段的北衙矿床，发育了斑岩型、矽卡岩型、浅成低温热液脉型等多种类型金属矿化，累计探明共伴生金、银、铜、铁、铅等矿产规模均为大型及以上，尤其是金的储量约为360 t（周癸武等，2022），成为探讨斑岩-矽卡岩-浅成低温热液成矿系统的天然实验室（Mao et al.，2017）。然而，前期的研究主要侧重金、铜、铁的成矿时代、成矿流体、成矿岩体和构造背景（王建华等，2015；He et al.，2017），较少涉及关键金属的系统研究，制约了相关金属的成因研究与勘查开发。矿石矿物是关键金属最重要的载体，尤其是磁铁矿、黄铁矿和辉钼矿，含有Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Sb、As、Se、Te、Hg、T1、Bi、Mo等微量元素，成为揭示关键金属的重要对象（Abraitis et al.，2004；Denget al.，2015；刘家军等，2021）。而快速发展的矿物原位分析技术使得揭示“低含量、不均匀、共伴生”关键金属成为新的手段（周伶俐等，2019）。因此，本文在前人有关矿物成分研究的基础上，对滇西北衙金矿中关键金属的类型组合和赋存状态开展系统梳理，以期深化斑岩-矽卡岩-浅成低温热液成矿系统关键金属成矿类型和富集机制的理解。1区域地质概况三江成矿带经历了从古生代到新生代的多期次、多阶段洋陆俯冲-陆陆碰撞诱发的复杂造山过程（Denget al.，2015；吴福元等，2020），尤其是新生代印亚大陆的碰撞引发了强烈的陆内变形，在三江成矿带形成了一系列近NNW走向的走滑断裂（张玉泉等，1987；Chung et al.，1997）。例如金沙江-哀牢山断裂带，是三江成矿带东缘古特提斯缝合带之一（图1a），在新生代被活化平移（吴福元等，2020）。该断裂北西起邓柯-玉树-巴塘-奔子拦-点苍山-哀牢山，南至红河，呈NW-NNW-SE向带状延伸，总长约3700 km，宽50 80 km，属于岩石圈尺度断裂带。该断裂带发育多期构造-岩浆活动，伴生多类型Au、Cu、Mo、Fe等多金属矿床（侯增谦和杨志明，2009）。金沙江-哀牢山断裂带中发育的富碱斑岩，北起唐古拉，经玉树、芒康，向南至鹤庆、金平延伸到越南境内（图1b），形成时代大多集中于 35 Ma（祝向平，2010；李勇等，2011；和文言，2014）。富碱斑岩的类型主要为正长斑岩、石英正长斑岩、黑云母正长岩及二长花岗斑岩等（王建华等，2015）。该类岩浆岩普遍具有高的K2O/Na2O比值（1.0），富集大离子亲石和轻稀土元素，亏损高场强和重稀土元素，不具或轻微Eu异常，推测其可能源于印-亚大陆碰撞-伸展转换过程诱发的深源岩浆上侵形成（Deng et al.，2015）。金沙江-红河断裂带发育的中酸性富碱斑岩体伴生了一系列多金属矿床：北部玉龙成矿带发育酸性富碱斑岩有关的斑岩型 Cu-Mo 矿床，例如玉龙Cu-Mo矿；中部金沙江成矿带发育深成酸性富钾斑岩有关的 Au与 Cu-Mo矿，例如北衙 Au多金属矿、西范坪 Cu-Au 矿、姚安 Au 多金属矿、马厂箐 Au-Cu-Mo矿；南部的哀牢山成矿带发育与碱性富钾深成岩有关的金多金属矿，例如长安、姚安、小水井、哈播等金多金属矿（杨立强等，2011）。总体而言，自北向南表现出：与富碱酸性斑岩（二长花岗岩、石英二长斑岩）有关的铜钼矿化逐渐减少，与富钾碱性深成岩（石英正长岩）有关金多金属矿化逐渐增多的趋势，即 Cu-Mo Cu-（Mo）-Au Au-Cu（Mo）Au（Ag-Pb-Zn）Au（阚迎松，2012）。2矿区地质特征2.1矿区地层矿区地层矿区产出的地层自下而上分别为：二叠系上统峨眉山组玄武岩、三叠系下统青天堡组灰岩和砂岩、三叠系中统北衙组灰岩、第四系更新统和全新统黏土岩（图2）。其中三叠系中统北衙组按岩性组成，自下而上被划分为五个岩性段，但是矿区内地层出露并不全，尤其是顶部与第四系不整合接触。矿区各时代地层的具体特征，详见表1。2.2矿区构造矿区构造北衙矿区构造活动比较强烈，发育了各类褶皱和断层。其中北衙向斜是矿区内主要的褶皱，属于松桂复式向斜的次级构造，轴向为NNE向，属于宽缓短轴向斜。北衙向斜西翼倾向东，倾角为30 60；东翼倾向西，倾角为10 40。核部较为平缓，形成SN向山间盆地。矿区断层与北衙向斜紧密共生，F1、F2、F4断层产于向斜东翼；F11、F5等断层产于西翼。其中F2、F3、F4位于F1上盘，属于陡倾斜张性断层，断层的上、下盘岩石有不同程度的破碎及蚀变，成为层状、似层状、透镜状矿体的赋矿构造，并显示多期次活动特点。另外，北衙向斜的两翼还发育呈近EW向断裂，以压、扭性为主，如F12、F22等，多为横断层，常切穿矿体、煌斑岩脉和二长花岗斑岩，属于成矿后断裂。467地质与勘探2023 年图2北衙多金属矿床地质图（据周云满等，2021）Fig.2Geological map of the Beiya polymetallic deposit（after Zhou et al.，2021）1-第四系全新统；2-第四系更新统；3-三叠系中统北衙组；4-三叠系下统青天堡组；5-二叠系上统峨眉山组；6-二长花岗斑岩；7-震碎角砾岩；8-隐爆角砾岩；9-煌斑岩；10-矿体；11-地质界线；12-实测（推测）断层；13-正断层；14-逆断层；15-勘探线剖面1-Quaternary Holocene；2-Quaternary Pleistocene；3-Middle Triassic Beiya Formation；4-Lower