云南省蘭坪-思茅盆地發現鈷超常富集礦化點

楊昌華, 周家喜 , 羅 開, 姜永果, 李曉紅, 楊豐銘, 陶永林

(1.云南省有色地質局 地質地球物理化學勘查院, 云南 昆明 650500; 2.云南大學 地球科學學院, 云南省高校關鍵礦產成礦學重點實驗室, 云南 昆明 650500)

鈷(Co)資源是戰略性緊缺關鍵礦產資源, 在高科技和新興產業中發揮至關重要作用(翟揚, 2009; 王登紅, 2019; 毛景文等, 2019; 張洪瑞等, 2020; 胡瑞忠等, 2020)。鈷的地殼豐度僅為25×10-6, 在地殼中主要呈分散狀態, 自然界中幾乎沒有獨立產出的鈷礦床(Gunn, 2014)。鈷主要以共/伴生組分從銅礦、鎳礦、鐵礦、鉛鋅礦、鐵錳結核/結殼等中回收。富鈷礦床的主要類型按鈷富集方式和成礦過程劃分為巖漿型、熱液型、風化型和化學沉積型, 主要包括沉積巖容礦層控型Cu-Co礦床、巖漿硫化物型Cu-Ni-Co礦床、紅土型Ni-Co礦床、IOCG型礦床和海底結核/結殼等(孫曉明等, 2006; McGowan et al., 2006; 秦克章等, 2007; 王焰等, 2020; 張洪瑞等, 2020; Horn et al., 2021; 盧宜冠等, 2021; 閻磊等, 2021)。目前, 全球陸地剩余探明鈷金屬儲量近700萬噸, 其中剛果金鈷金屬儲量占全球鈷總儲量約50%, 我國鈷金屬儲量僅占全球鈷總儲量的1.1%(豐成友和張德全, 2002; Thompson, 2011)。我國90%的鈷依賴進口, 鈷資源安全形勢不容樂觀(王焰等, 2020; 劉超和陳甲斌, 2020)。因此, 為保障我國鈷資源安全供應, 加強國內鈷資源勘查研究已迫在眉睫。

云南省鈷資源在全國具有戰略地位(盧映祥等, 2021), 已發現多種類型富鈷礦床, 例如巖漿型白馬寨巖漿硫化物型Ni-Cu-PGE-Co礦床(Co 2100 t, 平均品位0.17%), 熱液型白秧坪Cu-Co礦床(Co 1460 t, 平均品位 0.10%)和大紅山IOCG型礦床Fe-Cu-Co礦床(Co 270 t), 風化型元江-墨江紅土型Ni-Co礦床(Co 14500 t)和化學沉積型廠街沉積巖容礦層控型Cu-Co礦床(Co 2900 t, 平均品位0.07%)(何明勤等, 2004; 劉家軍等, 2010; 徐昭啟, 2012; 劉東盛等, 2021)。目前, 對云南省內富鈷礦床的研究還比較薄弱, 僅初步查明了鈷的賦存狀態和富集規律, 例如, 對白秧坪礦床鈷的賦存狀態研究表明, 鈷主要以獨立礦物形式存在, 如輝砷鈷礦, 其次以類質同象賦存于砷黝銅礦及少量黃鐵礦中(李志明等, 2004; 劉家軍等, 2010)。

最近, 云南省有色地質局地質地球物理化學勘查院和云南大學云南省高校關鍵礦產成礦學重點實驗室組建的聯合研究團隊在蘭坪-思茅盆地內發現一處鈷超常富集礦化點。礦化區域地層主要為上三疊統崔依比組(T3c)、中侏羅統花開左組(J2h)、上侏羅統壩注路組(J3b)和下白堊統景星組(K1j)。區內背斜和斷裂構造發育, 無巖漿巖出露。礦化體呈似層狀或脈狀產出, 賦存于中侏羅統花開左組泥巖、砂巖夾泥灰巖中, 受地層和層間斷裂構造雙重控制。礦石礦物以黃鐵礦(～90%)為主, 其次為黃銅礦、黝銅礦、硫砷銅礦, 見少量毒砂, 以及次生氧化礦物褐鐵礦和孔雀石等。脈石礦物主要有石英、鐵白云石、方解石和瀝青。按礦石組構和礦物組合特征, 可劃分為脈狀黃鐵礦礦石、脈狀黃鐵礦-黃銅礦礦石及致密塊狀黃鐵礦礦石(圖1a～c), 其中脈狀黃鐵礦礦石中Co含量超過工業品位(0.06%)10倍以上, 顯示鈷超常富集。

顯微鏡下鑒定、電子探針和掃描電鏡圖像均表明, Co主要賦存于黃鐵礦中, 未發現獨立鈷礦物(圖1d～f)。黃鐵礦中Co含量介于0.63%～5.63%, 平均1.46%, 而黃銅礦、黝銅礦和硫砷銅礦等銅礦物中Co含量則均低于0.09%。初步勘查顯示, 富鈷黃鐵礦化體沿走向長約500 m, 傾向延深約150 m, 傾角60°～85°, 礦化體厚度為1.0～19.9 m, 平均厚7.5 m, 按Co平均品位0.35%, 礦石/礦體重2.5 t/m3, 預期探獲鈷資源量2000 t, 達中型規模。此外, 根據初步地質調查成果和區域水系沉積物Co異常資料, 推測研究區可能存在一個長約30 km的Co異常帶, 具有良好的鈷找礦潛力。

圖1 云南省蘭坪-思茅盆地某礦化點露頭(a)、典型礦石手標本照片(b, c)及電子探針面掃圖像(d, e, f) Fig.1 Photographs of outcrops (a), typical ore hand specimens (b, c) and electronic probe surface scan images (d, e, f) of a mineralized point in the Lanping-Simao Basin, Yunnan province

初步研究認為該鈷礦化點成因類型可能屬于熱液型, 但與熱液型白秧坪和化學沉積型廠街富鈷礦床中Co的賦存狀態不同, 該礦化點Co主要呈類質同象分散狀態分布在黃鐵礦中, 尚未發現獨立鈷礦物。此外, 黃鐵礦中Co含量顯著高于銅礦物中的Co含量, 與上述富鈷礦床也不相同。因此, 該礦化點Co的賦存狀態、富集規律及富集機制等值得深入研究, 建議有關部門高度重視, 并及時啟動鈷的區域成礦規律與找礦預測研究。

云南大學云南省高校關鍵礦產成礦學重點實驗室致力于我國西南地區關鍵礦產成礦理論與找礦方法研究, 與各省地勘單位合作先后在貴州省半邊街和竹林溝鋅礦床發現鍺(Ge)的超常富集現象(楊德智等, 2020; 周家喜等, 2020a, 2020b, 2021a; Luo et al., 2022)、丁頭山鉛鋅礦床發現硒(Se)的超常富集現象等(周家喜等, 2020c, 2021b); 云南省火德紅鉛鋅礦床發現鉈(Tl)的超常富集現象(周家喜等, 2021c)、漕澗地區發現流紋巖型鈮礦化等(黃亮等, 2022); 湖南省唐家寨鉛鋅礦床發現鎵(Ga)的超常富集現象(吳濤等, 2021)。本次在云南省蘭坪-思茅盆地內某礦化點發現鈷超常富集現象, 再次表明我國西南地區戰略性關鍵金屬成礦與找礦潛力巨大, 建議有關部門及時啟動我國西南地區四稀(稀有、稀土、稀散和稀貴)關鍵礦產資源摸底工作, 發揮我國西南生態安全屏障區優勢關鍵礦產資源“壓艙石”作用。

云南省高校關鍵礦產成礦學重點實驗室以上述若干新發現成果為2023年云南大學百年校慶獻禮！