滇东南红石岩-荒田地区多类型矿床成矿规律与找矿预测

第1章绪论 1.1研究意义 矿产资源是我国经济社会发展必不可少的物质基础，各类重要矿产资源消耗量随着经济高速发展而大幅增加，现阶段我国正处于实现现代化和城镇化的关键时期，急需充足的矿产资源做后盾，尤其是具有重大战略意义的钨、锡、铜、铅、锌、锑等金属资源。 铜、钨、锡是十分重要的战略性关键金属矿产。2008年国土资源部发布的新一轮《全国矿产资源规划（2008～2015年）》，对钨、锡、锑、稀土等矿产资源实行保护与限制开发，以解决优势矿产资源过量开釆、过量出口、战略性资源消耗过快、保有资源量逐年减少等问题。早在2013年，美国在发布的《关键和战略性矿产威胁美国制造业的报告》中，将钨、锡在内的35种矿产列为战略性关键矿产。2016年11月，国务院批复通过的《全国矿产资源规划（2016～2020年）》，将钨和锡在内的24种矿产列为我国的战略性矿产（毛景文等，2019，2020a；蒋少涌等，2020）。在“中国制造2035”国家战略中，钨、锡是洁净能源、信息产业、航天航空和国家安全等许多重要高新技术领域不可或缺的关键金属。我国钨、锡储量和产量长期居世界首位，但老矿山深部、外围及空白区找矿难度加大，目前钨、锡保有资源已难以适应经济快速发展的需求（毛景文等，2020b；蒋少涌等，2020）。2003～2010年，我国钨储量从140.47万t减少到125.95万t，下降了10.3%，基础储量从287万t减少到221万t，下降了23.0%；锡储量也从80.69万t减少到51.47万t，下降了36.2%，基础储量从179万t减少到138万t，下降了22.9%（于银杰等，2012）。这些数据表明，钨、锡等矿产资源形势不容乐观。2019年，全球消费铜2457万t，其中我国消费达1208万t，全球占比超过49%，是全球*大的铜消费国。美国是全球第二大铜消费国，其消费量仅为我国的1/7。2019年我国铜资源的对外依存度已从7年前的60.93%上升至78.09%（周平等，2012）。因此，在重点成矿（区）带开展钨锡铜多金属成矿系统研究、总结矿床成矿规律、加大找矿勘查力度，是实现我国突破战略性关键矿产资源瓶颈的必然选择。 我国钨矿床（点）主要分布于相邻构造带的边界附近（图1.1），主要集中分布在华夏陆块，其次是扬子陆块，尚有一些钨矿床分布在天山兴蒙造山带、华北陆块、塔里木陆块和秦岭-祁连山-昆仑山造山系的边界处。华南地区是我国钨矿的主要集中区，主要与中生代花岗岩有成因联系（华仁民等，2005a；毛景文等，2007）。截至目前，世界范围内已发现20多种钨矿物，其中白钨矿和黑钨矿是自然界中钨的主要来源，白钨矿多产于夕卡岩型矿床中，而黑钨矿常产于花岗岩体顶部或近接触带的围岩中。前人研究认为，钨矿床的主要类型包括夕卡岩型、石英脉型、斑岩型、伟晶岩型、层控型、角砾岩筒型等，世界钨资源量的80%～90%产于前两种类型。其中夕卡岩型钨矿床是世界上*重要的钨矿类型，其储量约占总储量的一半，矿石储量较集中，易形成大型矿床，著名的夕卡岩型钨矿床有加拿大的Cantung和Mactung、美国的Pine Creek、澳大利亚的King Island、朝鲜的Sangtong、土耳其的Uludag、我国的柿竹园、新田岭、瑶岗仙、大湖塘、香炉山等矿床（汪劲草等，2008；王旭东等，2008；曹晓峰等，2009；王登红等，2009）。 锡矿资源的空间分布极不均匀（图1.2），常集中产出于一定区域，形成锡成矿省或锡成矿带。全球主要锡成矿带集中分布于东南亚锡成矿带、玻利维亚锡成矿带、中国华南地区、俄罗斯远东锡成矿省、东澳大利亚地区以及巴西罗迪尼亚和美国亚马孙锡成矿省等。 我国是世界上锡矿资源*丰富的国家之一，已探明锡储量约占世界锡储量的31.9%（USGS，2014）。从空间分布来看，我国锡矿资源分布广泛但不均匀，主要分布在云南、广西、湖南、广东和内蒙古5省（区）内，区内查明的锡资源量占全国锡资源总量的90.9%（夏庆霖等，2018）。目前具有重要工业意义的锡矿资源集中分布在滇、湘、桂地区（图1.2），以云南个旧、都龙，广西大厂，湖南柿竹园等世界*超大型锡多金属矿床*为著名（Mao et al.，2013）。我国原生锡矿床的成矿时代跨度较大，*老的锡成矿作用可追溯到新元古代，如广西宝坛矿床（约830Ma)(Zhang et al.，2019） 滇东南老君山钨锡多金属矿集区位于云南省文山壮族苗族自治州东南部，地处特提斯成矿域和环太平洋成矿域的叠合部位（图1.3），次一级大地构造单元位于华南褶皱系、哀牢山褶皱系、越北陆块与扬子陆块交会处（图1.4）。大致平行于哀牢山构造带，依次分布个旧岩体、薄竹山岩体、老君山岩体，并伴随有大型-超大型矿床（个旧锡矿、白牛厂银多金属矿、都龙锡锌矿），构成了我国重要的滇东南钨锡多金属成矿带。图1.3滇东南区域地质简图（杜胜江，2015） 老君山花岗岩体周缘分布有多个锡、铜、铅、锌等多金属矿床，以花岗岩内部及其内接触带为核心，向外带依次形成伟晶岩-云英岩型、夕卡岩型和热液脉型矿床组合。伟晶岩-云英岩型高温热液矿床位于老君山岩体的内接触带，伟晶岩型铍铌矿床分布在瓦渣地区，花石头云英岩型锡矿床产于多期花岗岩体接触带上；夕卡岩型矿床产出于花岗岩体外接触带，是区内*重要的钨锡多金属矿床产出地段，成矿元素组合以Sn、W、Cu、Pb、Zn为主，其典型矿床包括都龙锡锌铟多金属矿床、南秧田钨多金属矿床及铜厂坡小型夕卡岩型铜矿床；热液脉型矿床产于花岗岩体外围，成矿元素以Sn、W、Pb、Ag为主，其典型矿床包括南当厂浅成低温热液型铅银矿床、法瓦石英脉型钨矿床、坝脚热液脉型铅锌矿床、新寨热液脉型-夕卡岩型锡矿床、荒田-田冲萤石-石英脉型钨矿床、四角田和大坪萤石脉型钨矿床（图1.4）。荒田白钨矿-萤石矿床位于老君山花岗岩体北部，该矿床的发现一方面反映与老君山花岗岩有关的岩浆热液成矿范围大于30km，另一方面也证明了岩体外围特别是其北缘具有巨大的找矿潜力。1.2VMS矿床研究现状 1.2.1概述 火山成因块状硫化物（VMS）矿床是世界上铜、铅、锌的重要来源。它是指产于海相火山岩系中，与海相火山岩+侵入岩浆活动有关的，在海底环境下由火山喷气（热液）作用形成的硫化物矿床（叶天竺等，2017）。该类矿床在各个地质时代的海底岩石中均有发现。大多数VMS矿床具有典型的“T”型“上层下脉”结构，其矿化包含两个具体过程（Lydon，1988；Herzig and Hannington，1995）：①一个或多个层状-层控硫化物矿体并列或堆放；②下伏的、向下变窄的漏斗状或层控的网脉状或细脉状+富含浸染状硫化物被认为是上涌热液的原始通道。网脉状矿化的围岩由热液蚀变的火山岩或沉积岩组成，并显示蚀变矿物分带规律。 VMS矿床形成的主要构造背景包括洋中脊、加厚洋壳和大陆边缘裂谷等，多种多样的弧裂谷环境包括初期弧、原始火山弧、成熟火山弧及大陆弧（Ohmoto and Skinner，1983；Galley and Koski，1999）。基于矿床类型与构造环境，将VMS矿床划分为塞浦路斯型、黑矿型、别子型和诺兰达型。 VMS矿床分布范围广泛，除南极洲外，世界上其他地区均有发现，而且成矿时代跨度大，从太古宙到新生代均有发育，主要成矿期为太古宙、古元古代—中元古代、古生代、中生代、新生代；我国VMS矿床形成时代跨度也较大，从太古宙到中生代均有产出，其中古生代是VMS矿床*重要的成矿期。按照地质背景和含矿岩系的特征，已识别出多个古生代VMS成矿带：祁连成矿带（白银厂、小铁山、石青砸矿床）、华北地台南缘-秦岭成矿带（水洞岭、二郎坪矿床）、特提斯成矿带（德尔尼、呷村矿床）等，以及近年来新发现的东天山成矿带（卡拉塔格、小热泉子矿床）。 1.2.2矿床的分带性 1.2.2.1矿化类型分带 VMS矿床具有典型的双层结构：上部为块状、层状矿石组成的层状、似层状带；下部为与上部矿带垂直交切的网脉状、浸染状矿石。侯增谦等（2003）在研究四川呷村矿床时发现该矿床具有明显的元素分带性，从上到下明显分为3个带：①层纹状硫化物矿石，成矿元素由Pb-Zn-Ag-Cu组成，分布于海底系统；②块状硫化物矿石或脉状-网脉状硫化物矿石，前者由Zn-Ag-Cu等成矿元素组成，分布于蚀变岩筒的顶部，后者主要由Pb、Zn等成矿元素组成，分布于蚀变岩筒中；③脉状硫化物矿石，由Cu-Pb-Zn等成矿元素组成，分布于蚀变岩筒中下部。 1.2.2.2蚀变分带特征 前人通过对火山成因块状硫化物矿床热液蚀变的研究发现，VMS矿床通常发育有上盘和下盘两个蚀变带：下盘蚀变带主要为整合矿体下方的不整合蚀变岩筒，但较为少见。*常见为层状蚀变带，蚀变分带从内到外依次是：强硅化-黄铁矿化±绢云母化±绿泥石化的硅质核和绿泥石化-黄铁矿化±碳酸盐化带；绢云母化-绿泥石化-黄铁矿化带；绢云母化-石英-黄铁矿化带（Ohmoto and Skinner，1983;Galley and Koski，1999）。上盘蚀变带通常以硅化和绿泥石化为主要特征，日本黑矿的蚀变岩筒上部以强烈的硅化蚀变为特征，四川呷村矿床的蚀变分带自下而上为绿帘石化带-绿泥石化带-硅化+绢云母化带（侯增谦等，2003）。“黑矿型”块状硫化物矿床围岩蚀变垂直分带明显，以硅化、绢云母化和重晶石化为主。 1.2.3成矿物质和流体来源 1.2.3.1成矿物质来源 成矿物质来源是该类矿床长期存在争议的问题之一。目前认为成矿金属主要有两种来源：一是受深部热源加热的循环海水对赋矿火山-沉积岩系及下伏基底物质的淋滤；二是深部岩浆房挥发分通过释气作用直接释放。同时，前人研究认为Pb、Zn、Ag等元素主要来自海水对火山-沉积岩系的淋滤（Ohmoto and Skinner，1983；Galley and Koski，1999），而Cu、Sn、Bi、Mo等难溶元素主要源自岩浆（Ohmoto and Skinner，1983;Galley and Koski，1999）。现代海底VMS矿床赋矿岩石中富含金属的熔融包裹体较为发育，认为这种岩浆为VMS矿床提供了大量的成矿物质。洋壳中的基性岩、超基性岩富含Cu和Zn，主要形成的矿化类型为Cu-Zn型；而陆壳的“双峰式”火山岩中Zn、Pb含量较高，Cu含量相对较少，主要形成Zn-Pb-Cu矿化类型。因此，赋矿岩石和基底岩石类型不同，形成的矿化类型也有较大差异。 1.2.3.2成矿流体来源 流体地球化学和同位素地球化学研究表明，VMS矿床的成矿流体以加热的海水为主，并有岩浆水参与，海水受深部热源的影响发生流体之间、流体与岩石之间的反应，并进行对流循环，流体中Cl、S离子含量较高，有利于成矿元素以络合物的形式迁移。在冲绳海槽（JADE）区，海底之下1～1.5km处探测到长英质岩浆房，导致该区出现异常的高热流体，长英质的赋矿火山岩中富含大离子活动性元素，因其强活动性，致使这些元素易被流体活化、迁移，对流循环的加热海水与长英质火山岩系发生了强烈的水-岩反应。 侯增谦等（2003）对白银厂和呷村VMS矿床的流体包裹体研究发现，成矿流体至少有5种端元：①低温（12% NaCleq）卤水；②高温（>320℃）高盐度（>14.5% NaCleq）流体；③高温（>350℃）中盐度（10%～16% NaCleq）富气流体；④低温（0～100℃）低盐度（2%～5% NaCleq）流体；⑤中温低盐度流体。 1.2.4矿床成矿规律简述 1.2.4.1矿床成矿控制因素 （1）构造背景：伸展的构造背景是控制火山活动和喷流沉积作用发生的重要因素，