0 前言

老厂铜铅多金属矿床位于澜沧县城NW30km处, 规模大、品位高、采冶历史悠久, 近年来又发现了新的铜矿体更是引人注目。笔者在总结前人资料的基础上, 通过实地调查研究, 对该矿床的地质特征与成因进行了探讨。

1 区域成矿背景——澜沧裂谷

澜沧裂谷位于澜沧——双江大断裂带的西侧、昌宁——孟连裂谷带的南段, 为一晚古生代的大陆缘裂谷, 长约90km, 宽30km。裂谷的东西两侧为上元古界——下古生界澜沧群与西盟群变质岩系构成的上升地块, 裂谷本身则是由老厂——孟连——曼信深大断裂构成的沉降中心, 该深大断裂控制了火山岩与矿床的分布, 老厂矿床即位于该断裂带上。自泥盆纪开始, 深大断裂开始扩张, 沉积了一套含长石的碎屑岩建造。早石炭世初期, 裂谷活动加剧, 深大断裂切至上地慢, 造成大规模火山喷发, 形成以玄武岩为主的海相火山建造, 构成裂谷区主要的含矿层。中晚石炭世, 裂谷处于相对宁静的环境, 沉积了一套厚度较大的碳酸盐岩, 至二叠纪末, 裂谷由海西运动而封闭。在中生代, 裂谷边缘再次活动, 沉积了侏罗——白垩系红层。

2 矿区地质特征 2.1 地层

老厂矿区出露的地层有泥盆系、石炭系、二叠系和第四系。矿体产于下石炭统和中上石炭统地层中(图 1)

泥盆系:出露于雄东沟、睡狮山一带, 这一套碎屑岩夹硅质岩建造。

下石炭统:为一套以碱性玄武岩系列为主的海相火山建造, 自下而上共分8层, 可划分出3个火山旋回(表 1), 每一个火山旋回都经历了岩浆猛烈爆发——宁静喷溢沉积的过程。含矿层位于第Ⅱ、Ⅲ火山旋回末期, 含矿岩性为粗面质凝灰岩、沉凝灰岩。

中上石炭统:为一套海相碳酸盐沉积建造, 岩性为灰岩、白云岩, 有脉状铅锌矿体产出。

二叠系:分布在矿区外围, 主要由海相碳酸盐岩组成。

根据矿区各地层微量元素分析资料(表 2)可知, 各地层中Pb、Zn、Ag的含量明显高于地壳克拉克值, 可作为Pb、Zn、Ag的矿源层; Cu的含量明显低于地壳克拉克值, 这与Cu易被热液活化迁移有关; 而W、Sn、Bi、As的含量, 特别是Bi、As明显高于地壳克拉克值, 这与地下存在隐伏岩体有关。

2.2 构造 2.2.1 火山机构

老厂——曼信——孟连SN向深大断裂控制了火山岩带的展布, 老厂矿区的火山岩亦呈SN向。在该深断裂与NW向断裂的交汇处常形成中心式火山喷发, 影像显示老厂火山中心位于老厂矿区内, 围绕火山口分布有大量的火山集块岩, 凝灰岩则沉积在火山口外侧的沉积洼地中。该火山机构既是火山岩浆上升的通道, 又是间火山期和火山期后含矿热液运移沉淀的场所, 亦是后期岩浆侵入的有利部位。对铅锌、铜矿体的形成有重要作用。

2.2.2 断裂与裂隙

矿区断裂构造包括SN向(F₁、F₃、F₆、F₈)和NW向(F₂、F₄)两组, SN向断裂被NW向断裂所切割。铅锌矿体明显受F₁与F₂断裂、C₁层位层间破碎带及F₁断裂旁侧的围岩裂隙控制。而铜矿体则受隐伏岩体与粗面质凝灰岩的接触带及粗面质凝灰岩的层间破碎带控制, 见图 2。

2.3 侵入岩

老厂矿区未出露侵入岩体, 仅见几条辉绿岩脉, 但有如下证据推断存在隐伏岩体, 其成分为中酸性, 时代为燕山晚期。

(1) 在ZK15006孔深部见花岗斑岩体, 其顶部有一厚约90m的工业铜矿体。

(2) 在ZK14507、ZK1206、CK9-3孔见矽卡岩化, 并在CK9-3中见矽卡岩铜矿体。

(3) 矿区地层中W、Sn、Bi、As元素, 特别是Bi、As元素的含量明显高于地壳克拉克值。

(4) 据卫星图片资料, 在SN向断裂与NW向断裂的交汇部位存在环形影像。

(5) 矿区各地层Cu的含量明显低于地壳克拉克值。因Cu元素较活泼, 与后期岩浆热液对其活化迁移有关。

3 矿床地质特征 3.1 铅锌矿体

矿体呈脉状、似层状产出, 有Ⅰ₁₊₂、Ⅱ₅、Ⅱ₈矿体及产在灰岩裂隙中的脉状矿体。其中Ⅰ₁₊₂矿体产于C₁⁵⁺⁶层位层间破碎带中, 明显受F₄断裂引起的拖褶皱控制, 在牵引褶皱的转折端, 矿体厚度最大(见图 3); Ⅱ₅矿体产于F₁断裂中, 呈陡倾斜脉状, 一般沿断裂延伸> 200 m; Ⅱ₈矿体产于F₂断裂, 即C₁⁸层位粗面质凝灰岩与C₂₊₃层位灰岩接触部位的层间破碎带中, 呈似层状, 上陡下缓, 与Ⅱ₅矿体在剖面上构成“入”字型; 产于灰岩裂隙中的脉状矿体远离断裂带时, 矿脉明显减少, 如图 2所示。

矿石中金属矿物主要为胶状黄铁矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿, 少量黄铜矿、磁黄铁矿。非金属矿物为石英、方解石、绢云母; 具草墓状结构、各种交代结构、胶体自形重晶结构; 矿石构造有层纹状、胶状、脉状、角砾状、块状构造等。由文献[2]知:产于火山岩中的铅锌矿体平均含Pb 4.12%、Zn 3.1%、Cu 0.124%、Ag 179 g/t、Au 0.23~0.26g/t; 产于灰岩中的氧化矿石平均含Pb 5.08%、Zn 7.86%、Cu 0.25%、Ag 12.05g/t、Au 0.30g/t; 可综合回收Ag、Cu。

近矿围岩蚀变主要为硅化、黄铁绢英岩化、碳酸盐化。青盘岩化离矿体最远, 上盘比下盘发育。矿体上、下盘蚀变带宽度分别可达百余米。

3.2 铜矿体

仅见于C₁⁵⁺⁶层位粗面质凝灰岩中。矿体的形态、产状受岩体与围岩的接触带及C₁⁵⁺⁶层位层间破碎带控制, 呈似层状、透镜状产出。

矿石中金属矿物主要为胶状黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿, 少量闪锌矿、方铅矿。非金属矿物为石英、方解石、榍石、绿泥石; 具草莓状、各种交代、固熔体分离、胶体自形重晶、自形代晶结构; 矿石构造为胶状、浸染状、条带状、脉状、块状构造; 矿石品位Cu 0.68%、Pb 0.06%、Zn 0.12%、Ag 18g/t。

近矿围岩蚀变有矽卡岩化、碳酸盐化和硅化。铜矿体下盘亦存在青盘岩化。

4 矿床成因 4.1 铅锌矿体

老厂铅锌矿体属海相火山喷气热液成因, 叠加有燕山晚期中酸性岩浆热液作用。说明矿床成因的主要地质依据有。

(1) 矿体明显受构造控制。产于断裂、裂隙及层间破碎带中。

(2) 发育反映热液成因的交代结构(交代溶蚀、交代残余、镶边交代等), 角砾状、胶状、脉状构造及大量中低温热液蚀变。

(3) 具代表沉积成因的草莓状结构和层纹状构造。据表 2, 老厂矿区各地层均可作为pb、Zn、Ag的矿源层。

(4) 据西南有色地质研究所提供的黄铁矿的δ³⁴S平均值(35个样)为1.17, 具陨石硫特征, 表明硫来自下石炭统火山岩, 又因存在草莓状黄铁矿, 故又具有生物硫源。

(5) 据有关资料提供的铅同位素数据, 用R-F-C法和斯塔西法计算的模式年龄平均值有两组:217~357Ma和44~ 116Ma, 分别相当于C₁和燕山晚期, 说明铅既有C₁火山源, 又有燕山晚期的岩浆源。

综合起来可概括为:在早石炭世火山喷发的同时, 特别是在间火山期和火山喷发末期, 即有一部分成矿物质沉淀下来。在火山活动期结束后, 中晚石炭世、二叠纪地层在沉淀过程中亦有一定数量的火山喷气物质与碳酸盐岩同时沉积, 而大量的含矿火山热液则沿火山通道上升至有利构造部位形成工业矿体。燕山晚期中酸性岩浆期后热液对矿源层和矿体起着叠加改造和富集作用。

4.2 铜矿体

燕山晚期中酸性岩浆期后热液作用形成铜矿体, 主要地质依据如下。

(1) 在ZK15006孔所见工业铜矿体底部为花岗斑岩, 花岗斑岩很可能是隐伏岩体的一个岩枝。

(2) 对花岗斑岩取样分析, 含Cu 0.11%、Pb 0.01%、Zn 0.20%, 花岗斑岩与铜矿体有成因联系, 它提供了大部分铜源, 而另一部分铜质来源于岩浆期后热液对矿区地层中铜的活化迁移。

(3) 在CK9-3、ZK1206、ZK14507孔见矽卡岩化, 并在CK9-3孔见矽卡岩铜矿体。

(4) 铜矿体亦受C₁⁵⁺⁶层位层间破碎带控制。

5 结语

老厂铜铅多金属矿床是澜沧裂谷中唯一的大型矿床, 受SN向深大断裂控制, 在与NW向断裂的交汇处存在火山喷发中心, 燕山晚期有岩体沿火山管道侵入。应综合应用地质、物探、遥感等找矿手段, 查明隐伏岩体的分布, 有利于在岩体与粗面质凝灰岩的接触带及附近的层间破碎带中寻找铜矿体; 铅锌银矿体的形成主要与裂谷期海相火山——喷气热液作用有关, 最有利的容矿构造成SN向断裂, C₁⁵⁺⁶、C₁⁸、C₂₊₃-P层位的层间破碎带与裂隙, 这些层位除本身为矿源层外, 其岩性粗面质凝灰岩、灰岩化学性质活泼、裂隙多、孔隙度大, 亦有利于热液的充填交代形成铅锌银矿体, 因而应详细查明基底断裂、火山机构及火山岩中的层间破碎带, 对已知F₃、F₆、F₈断裂的含矿性作出评价, 对二叠纪灰岩地层应重新评价。