云南普洱大平掌銅多金屬礦賦礦地層時代新擬定

尹 靜，唐 忠，尹光候

(1.云南省國土資源規劃設計研究院，云南 昆明 650051；2.昆明理工大學國土資源工程學院，昆明 650093；3.云南省地質調查院，昆明 650051 ；4.自然資源部三江成礦作用及資源勘查利用重點實驗室，昆明 650051；5.云南省地質調查局，云南 昆明 650051)

云南普洱大平掌銅多金屬礦產于蘭坪-普洱雙向弧后-陸內盆地內泥盆系-石炭系海底火山噴發沉積盆地及中-基性火山噴發中心及其附近地帶，賦存于晚泥盆世-早石炭世大凹子組(DCd)中[13]。2001年云南省地質調查院提交21-32號勘探線銅金屬資源量大于50萬噸、鋅金屬量約40萬噸、鉛金屬量約10萬噸，伴生金、銀和硫等資源量。2008年云南思茅山水銅業引用澳大利亞Cube咨詢有限公司提交21-22號勘探線銅金屬資源儲量約37萬噸、鋅金屬量約4萬噸[15]。2009年玉溪礦業礦山研究院應用DiMine及Micromine三維軟件對該礦床資源儲量估算，銅金屬量約30萬噸、鋅金屬量約18萬噸，均顯示銅鋅鉛大型礦床潛力[12]。2010年云南省礦產資源潛力評價項目(云南省地質調查局)將其作為晚古生代火山巖型典型礦床“大平掌式”銅多金屬礦床。礦床屬受晚泥盆世-早石炭世大凹子組火山沉積巖系及其相關次火山巖等控制，成礦時代屬晚泥盆世-早石炭世，地層同位素年齡306Ma～358Ma[16]。

1 礦床地質特征

(1)礦區出露地層為晚泥盆世-早石炭世大凹子組(DCd)，中三疊世下坡頭組(T2x)和大水井山組(T2d)，中侏羅世花開左組(J2h)等(圖1)。大凹子組是礦區主要含(成)礦地層，由細碧巖、角斑巖及石英角斑巖等基性-中酸性巖火山巖構成。走向北西，向北東傾斜，傾角一般小于50°。其東西兩側由兩條斷裂(帶)所夾持，南北兩端則多被下坡頭組覆蓋或被侵入巖所占據而出露不全。據大凹子組巖石組合及含礦特征，首次分為4個巖性段[14]。

大凹子組一段(DCd1)：塊狀硫化物(V1)礦體主要產出層位。分布于礦區西部，呈狹長條狀展布，受白沙井斷裂破環和斜長花崗斑巖、流紋斑巖體侵入影響，出露面積約0.35km2。主要巖性淺灰、淺肉紅色角斑巖、石英角斑巖夾灰綠色英安巖、細碧巖及火山碎屑巖，頂部塊狀硫化物及放射蟲硅質巖、硅質凝灰巖。厚度>300m。未見底。

圖1 普洱大平掌銅礦區地質略圖(據2015，云南省礦產志)

大凹子組二段(DCd2)：分布于礦區中部，出露面積約6km2。主要巖性灰綠-灰色英安巖、流紋英安巖，產狀總體較平緩，柱狀節理發育，其底部與流紋斑巖接觸面多呈波狀起伏，并常見構造破碎帶等。巖石具斑狀結構，石英斑晶與杏仁體較發育，綠簾石化、綠泥石化常見，局部偶見弱黃銅(鐵)礦化。厚度>300m。

大凹子組三段(DCd3)：出露于礦區東側部，出露面積2.6km2，傾向約50°，傾角47°。巖性由下至上：下部灰白色流紋巖夾中-基性凝灰巖、細碧巖及角斑巖等，底部常見小透鏡狀赤鐵礦體，厚度520m；中部灰白-灰色流紋巖、灰綠色火山角礫巖、灰色沉凝灰巖，厚度300m；上部淺灰色流紋巖、灰綠角礫凝灰巖、灰色凝灰巖及灰色凝灰質粉砂巖，夾薄層狀硅質巖，厚度約400m。

大凹子組四段(DCd4)：展布于礦區東部，出露面積約11km2，傾向約50°，傾角30°～50°。下部紫灰色凝灰巖、紫灰色角斑巖、灰色凝灰質泥巖；上部紫灰色角斑巖，灰綠、灰黃色角礫狀凝灰巖，紫灰色凝灰巖夾凝灰質泥巖及硅質巖。厚度>500m。

礦區構造總體受北西斷裂破環及流紋斑巖(次火山巖)和斜長花崗斑巖侵入破壞的破背斜構造。區域性酒房主斷裂近南西向從礦區西部通過，次級白沙井和大平掌(東)斷裂近北西展布礦區兩側，東北角北西向分布李子樹斷裂。酒房斷裂、白沙井斷裂與成礦關系密切。

(2)礦區主要銅礦體(V1、V2)兩條(帶)。V1頂板硅質沉凝灰巖、沉凝灰巖、英安巖，底板流紋質角礫巖。受晚期次火山巖侵入與構造影響，沿礦區中部呈北西向斷續展布，由北向南劃分V1-1、V1-2、V1-3三條礦體。①V1-1北西向不規則長條狀，長軸方向290°，傾向50°，長約665m，寬100m～200m，厚2m～3.58m；②V1-2呈不規則餅狀，長軸方向310°，傾向50°，傾角10°～15°，長約600m，寬200m～400m，厚1.58m～5.89m；③V1-3呈向東波狀緩傾斜月牙形板條狀，長約400m，寬70m～100m，厚3.86m～10.21m。礦石以塊狀硫化物為主，次為細脈浸染狀。礦體銅平均品位2.90ω%，資源量約15.20萬噸。伴(共)生鉛、鋅、金、銀、硫等。主要礦物黃銅礦為粗細粒級較均勻嵌布；閃鋅礦則以較粗粒嵌布為主，粒度較均勻；方鉛礦以細粒均勻嵌布。按礦石礦物種類及其含量分為塊狀黃鐵(銅)礦型銅礦石、塊狀黃銅礦-黃鐵礦礦石、塊狀黃銅礦-閃鋅礦-方鉛礦型礦石，按礦石礦物成分及其顏色將前二者稱為黃礦，后者稱為黑礦。塊狀礦體主要發育條紋狀、條帶狀和塊狀等構造，有用金屬硫化物礦物有黃銅礦、黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、銀黝銅礦等，總含量高達83.83%[11]，以富閃鋅礦、黃銅礦為顯著特征；脈石礦物以石英、方解石、絹云母、綠泥石及重晶石為主。礦體中還發育角礫狀礦石，角礫成分與塊狀礦石組成基本相同，屬火山頸頂部礦體破碎進入火山頸中形成角礫狀礦石；

V2礦體頂板硅質沉凝灰巖、英安巖為主，含擠壓破碎帶及其構造巖等，底板巖石與次火山巖之角礫巖、流紋斑巖礦體相同。與V1礦體之間為斷層分開。走向北西，向北呈波狀舒緩傾斜，傾角10°～25°，長度約2600m，中部寬度約700m，兩端寬度約100m，平均厚度13.43m。Cu平均品位2.14ω%～3.80ω%，Pb0.52ω%～2.89ω%，Zn2.60ω%～9.46ω%，Au0.43ω×10-6～2.15ω×10-6，Ag82.12ω×10-6～158.73ω×10-6。銅資源量37.33萬噸，伴生有益組分含量總體低。礦石自然類型以硫化礦為主，少量氧化礦。按礦石礦物種類及其含量，以及結構和構造將其劃分為塊狀硫化物，細脈浸染狀銅礦石兩類。礦石有用組分單一，以浸染狀、細脈浸染狀硫化物為主，含量36%±。主要黃銅礦礦物以粗粒均勻嵌布，閃鋅礦及方鉛礦則呈細粒嵌布為主。金屬硫化物主要為黃銅礦、黃鐵礦及少量閃鋅礦、方鉛礦、輝銅礦、褐鐵礦等組成，脈石礦物有石英、方解石、綠泥石、絹云母等。礦體平均品位Cu0.92ω%，Pb0.04ω%，Zn0.21ω%，Au0.52ω×10-6，Ag10.91ω×10-6。

(3)與礦化作用緊密相關的蝕變主要發育有硅化、綠泥石化及黃鐵礦化等。

2 礦床成礦模式

眾多學者[1-11]、李文昌等(2010)、尹光候等(2010)等及云南山水銅業有限公司[15]，玉溪礦業礦山研究院[12]先后對礦區開展巖石化學，地球化學，稀土元素，硫、鉛、鍶、釹同位素，包裹體特征，成礦流體溫度、鹽度及同位素測年等方面較為廣泛的研究。除成礦時代問題上有較大差異外，礦床成因均認為屬海相火山巖型礦床，成礦與細碧-角斑巖建造及相關次火山巖有關，屬火山噴流-沉積成因。與日本上向黑礦、四川呷村及現代海底噴流沉積礦床對比，認為屬海底火山噴發沉積的海相火山巖(次火山巖)型銅多金屬礦床[4-7，9-10]。

綜合以往研究成果，筆者認為大平掌銅多金屬礦床具有典型的二層結構，上層塊狀硫化物礦體，下層細脈浸染狀礦體，屬“上層下脈”火山噴流-沉積塊狀硫化物礦床(圖2)。海底火山噴發間歇期間，含鹵族元素、硫礦物質的火山噴氣-熱液所攜帶Cu、Pb、Zn、Au、Ag等成礦元素，與源于海水的地下水在深部巖漿熱液和熱源驅動下發生對流而從地層巖石中淋濾出礦質，形成含礦熱液上升到海底噴出口及其附近，由于壓力釋放降低而產生沸騰、氣化，并注入到火山沉積洼地形成塊狀硫化物礦體(火山洼地是最佳的噴流成礦環境)；火山巖中火山通道、后期火山穹丘構造邊緣內外接觸帶是火山熱液成礦較為有利場所，并發生浸染狀火山熱液銅礦化，形成了大平掌銅多金屬礦中的浸染狀銅礦體。

圖2 普洱大平掌式火山巖型銅多金屬礦成礦模式(據2015，云南省礦產志)

3 含礦地層與成(巖)礦時代

3.1 前人對含礦地層與成巖成礦時代的認識

根據礦床地質研究，無論礦(床)體，還是成礦地層、巖石形成時代的結果，總體是相同的，具有相對一致性或兩者先后相差無幾。目前對大平掌銅多金屬礦床有關的成礦火山巖地層、火山巖和后期侵入斜長花崗斑巖時代研究，歸結起來主要有以下成果。

2001年云南省地礦局區域地質調查隊在礦區細碧-角斑巖系硅質巖沉積夾層中采獲了放射蟲化石[13]，經中國地質大學(武漢)馮慶來教授鑒定，獲得Entactinosphaerapalimbola，E.egindvnsis，E.foremanae，E.riedelechinata，A.stroentactiniamultispina等放射蟲，時代為D3-C1，并結合鐘宏等[17]等在火山巖中獲得K-Ar同位素年齡311.8Ma～316.7Ma及地層對比基礎上新建了大凹子組(DCd)，時代為晚泥盆世-早石炭世。

鐘宏等[17]對大平掌礦區細碧角斑巖系全巖Rb-Sr、Sm-Nb同位素年代學研究，分別獲等時線年齡511±8Ma，513±40Ma，認為這套火山巖形成于寒武紀。同時K-Ar法獲得1件英安巖，2件細碧巖同位素年齡分別為316.7Ma和311.8Ma～313.7Ma，以及侵入于該套火山巖中斜長花崗斑巖中294.8Ma～305.7Ma年齡值，據此認為晚石炭世深部花崗閃長斑巖侵入導致海底熱水循環和熱水沉積成礦，成礦時代為晚石炭世。

戴寶章等[2]對該礦床下部脈狀-浸染狀礦體中采集6件石英脈樣品，開展流體包裹體年代學研究，并用Rb-Sr法獲得等時線年齡118±12Ma(形成概率0.76)，由此認為礦床形成于燕山期，屬熱液礦床，與普洱盆地內紅層中脈狀銅礦成因相似。

楊岳清[10]在礦區2號礦體中采集3件石英角斑巖樣品、2件礦體頂板英安巖樣品進行Rb-Sr法測定(相關系數0.998)，獲得等時線年齡306±16Ma，認為火山巖形成于石炭紀。

李文昌等(2010)與德國Lehman教授合作研究中，在大平掌銅礦石中發現輝鉬礦，采集10件全(巖)礦樣品，對輝鉬礦全礦樣品開展Re-Os同位素定年，獲得了Re-Os等時年齡428.8±6.1和432.4±5.6Ma(未刊)，接近鐘宏等[17]獲Sm-Nd等時線513±40Ma、Rb-Sr等時線年齡511±8Ma。前者表明礦床形成時間在中-晚志留世，后者則更說明火山巖形成于晚寒武世末期，對進一步探討特提斯構造演化和區域找礦具有重要的參考意義。

尹靜，余海軍，尹光候等(2010)針對礦區流紋巖和凝灰巖等為重點研究對象，2010年6月開展了大平掌銅多金屬礦床調研與采樣。①在2號露天采場內采集與礦體緊密相關的流紋(斑)巖、凝灰巖樣品，獲取鋯石鈾鉛同位素年齡。采集鋯石U-Pb：DPZ-1灰色-淺灰色黃鐵礦黃銅礦礦化英安流紋巖，DPZ-2灰色細粒致密狀硅化綠泥石綠簾石礦化英安流紋巖，DPZ-4灰色閃鋅礦黃銅礦紋層狀凝灰巖、DPZ-5灰-淺灰色弱礦化硅化流紋巖、DPZ-6流紋斑巖等5件，輝鉬礦Re-Os DPZ-3石英脈型黃鐵礦黃銅礦礦石1件；②鉆孔巖心中采集鋯石U-Pb：DH10128(孔深153m)礦化英安流文巖、DH815(孔深162m)礦化凝灰巖、DH205(孔深166-168m)英安質火山角礫巖、DH0314(孔深156m)；DH10128(36箱-1)蝕變英安巖等5件；③大平掌外圍中合村采集鋯石U-Pb ZH2-1流紋巖、流紋斑巖1件。11件含礦巖石樣品經云南省地質調查局馮文杰正高級工程師鑒定為流紋(斑)巖、凝灰巖及火山角礫巖3類，總體與野外定名一致。最終選送挑鋯石單礦物10件送河北廊坊張江滿工程師，挑選結果鋯石粒徑總體細小(30μm～100μm)，大于20粒者有流紋巖DPZ-1、DPZ-2、DPZ-5，凝灰巖DPZ-4(4件，鉆孔巖心樣品量小未挑出)。同年送中國地質地科院礦產資源研究所李延河研究員鋯石U-Pb測年，并采用SHRIMP鋯石U-Pb分析結果有鋯石大于50粒者DPZ-4凝灰巖及DPZ-2流紋巖2件，其中凝灰巖中鋯石年齡加權平均值420.8±1.6Ma；流紋巖中鋯石年齡加權平均值417.3±1.5Ma(尹光候提供，未刊。李峰等引用[7])，在鋯石年齡加權統計圖與諧和圖中數據分布范圍集中代表性較好。顯示了凝灰巖和流紋巖形成的可靠時代數據。

李峰等[7]為獲取礦區成巖與成礦時代，重點針對塊狀硫化物礦體上部英安巖，細脈浸染狀礦體流紋巖圍巖以及侵入于火山巖中花崗閃長斑巖采集7件流紋巖、英安巖6件、花崗閃長斑巖1件樣品，最終獲取2件英安巖和1件花崗閃長斑巖年代學數據。英安巖LA-ICP-MS U-Pb值389.8Ma～469.9Ma，加權平均值428.28±6Ma，花崗閃長斑巖鋯石LA-ICP-MS U-Pb值398.1Ma～428.6Ma，加權平均值401.0±1.7Ma；2號礦體脈狀礦石中挑2件黃銅礦樣品，由于Re、Os含量低，僅獲Re-Os模式年齡分別410.9±6.0Ma、402±17.9Ma。從三種年齡加權平均值來看，花崗閃長斑巖侵入時代大致于晚志留世末至早泥盆世過渡時期，英安巖年齡表明噴發時代為中-晚志留世，黃銅礦年齡代表了礦體形成介于晚志留世至早泥盆世早期，總體礦區成巖成礦介于中-晚志留世至早泥盆世早期。

3.2 賦礦地層時代新擬定

近年來，作者在“云南國土資源規劃設計研究”中涉及大平掌銅多金屬礦，云南省礦產資源潛力項目(2010)中將其作為“大平掌式”典型火山巖型礦床，對礦床賦礦地層時代的問題產生了疑問和修訂之意。隨著礦區賦礦地層同位素年齡成果的積累，應該對典型的普洱大平掌銅多金屬礦床賦礦地層，也是該地區代表性巖石地層單位時代作出修訂。

年代學研究數據既有相近也有差異(表1)。眾所周知，K-Ar法一般主要針對中生代以來較年輕地質體測年，測定結果偏新。Sm-Nd法一般主要針對古生代及以前地質體，更適用于元古代及老地層、巖石時代測定，測定結果偏老。Rb-Sr法一般全巖或單礦物若非同源、非同期或非封閉的體系亦可因混合形成等時直線，存在不確定因素。考慮到早期測試分析精度相對較低等影響因素，將Sm-Nd、K-Ar、Rb-Sr年齡(過老或較新)年齡值僅作參考對比。而統一考慮單礦物鋯石U-Pb法和Re-Os法獲得比較新的測年資料。從火山噴發-沉積形成的(次)火山巖、礦體(含礦火山巖)、花崗閃長斑巖三者之間關系來看，花崗閃長斑巖侵入到火山巖系中，而金屬硫化物礦體與火山巖密切共生或火山巖含有用組分達到要求就是礦體的緊密地質關系考慮。一般三者形成時間順序為火山巖→金屬硫化物礦體(含礦火山巖)→花崗閃長斑巖。與之對應的三種地質體加權平均年齡值，表1分別為火山巖428.28±6Ma、420.8±1.6Ma、417.3±1.5Ma→礦體(礦石、含礦火山巖)410.9±6.0Ma、402±17.9Ma→花崗閃長斑巖401.0±1.7Ma，與地質體形成特征由老至新關系總體吻合，前兩組數據代表火山巖和礦體形成時代。全巖(礦石)Re-Os428.8±6.1Ma和432.4±5.6Ma代表火山巖和輝鉬礦綜合年齡(李文昌，2010)，與火山巖、含礦火山巖年齡值相近。此外，全巖Sm-Nd等時線513±40Ma、全巖Rb-Sr等時線年齡511±8Ma屬晚寒武世末期，考慮Sm-Nd法一般代表原生地質體形成時間，Rb-Sr法亦有該意，可能代表礦區火山巖中較老地質殘留物時代，且代表巖石和礦石綜合年齡。沒有單礦物方法準確，僅表明礦區存在晚寒武世末期一組同位素時代數據，對研究礦區時代，探討其所處特提斯構造演化和區域找礦具有重要參考意義。

表1 2012年前普洱大坪掌礦區獲得的年代學研究數據一覽表

前述火山巖、礦體(含礦火山巖)、花崗閃長斑巖單礦物--鋯石、黃鐵礦U-Pb、Re-Os年齡值與地質年代對照，礦區花崗閃長斑巖侵入時代大致于晚志留世末至早泥盆世過渡時期，火山巖和金屬硫化物(含礦火山巖)形成時代應為中-晚志留世到早泥盆世早期。也就是說礦區成巖成礦時代為中-晚志留世，延續至早泥盆世。普洱大平掌銅多金屬礦含礦巖系大凹子組的時代確定，根據現有同位素年齡值和現代地層單位年代確定習慣與方法，建議修訂為中晚志留世-早泥盆世(S2-D1d)。