金顶超大型铅锌矿床角砾岩及含角砾砂岩分类、特征及成因

庄天明，宋玉财，侯增谦，薛传东，韩朝辉，张 翀，程 杨，王 哲，翟忠保

(1.烟台黄金职业学院，山东招远 265401; 2.中国地质科学院地质研究所，北京 100037;3.昆明理工大学，云南昆明 650093; 4.中国地质大学(北京)，北京 100083; 5.核工业化工冶金研究院，北京 101149; 6.中国冶金地质总局矿产资源研究院，北京 100031; 7.中国地质矿业总公司，北京 100029; 8.中国水利水电第六工程局有限公司，辽宁丹东 100029)

金顶超大型铅锌矿床角砾岩及含角砾砂岩分类、特征及成因

庄天明1,2，宋玉财2，侯增谦2，薛传东3，韩朝辉4，张 翀5，程 杨6，王 哲7，翟忠保8

(1.烟台黄金职业学院，山东招远 265401; 2.中国地质科学院地质研究所，北京 100037;3.昆明理工大学，云南昆明 650093; 4.中国地质大学(北京)，北京 100083; 5.核工业化工冶金研究院，北京 101149; 6.中国冶金地质总局矿产资源研究院，北京 100031; 7.中国地质矿业总公司，北京 100029; 8.中国水利水电第六工程局有限公司，辽宁丹东 100029)

兰坪盆地金顶超大型铅锌矿床广泛发育特征特殊的角砾岩和含角砾砂岩，前人对其成因有不同的认识。本文在矿区岩相构造填图的基础上，根据岩石角砾、杂基、胶结物成分和结构特点，划分出以下8类岩石：(1)层状含灰岩角砾砂岩，(2)方解石胶结灰岩砾角砾岩，(3)石膏/硬石膏胶结灰岩砾角砾岩，(4)铁泥质胶结灰岩砾角砾岩，(5)混杂状砂质胶结灰岩砾角砾岩(或称含灰岩角砾砂岩)，(6)膏砂泥胶结复成分砾角砾岩，(7)砂质胶结复成分砾角砾岩，(8)含矿石砾角砾岩。其中，含矿石角砾岩形成于矿后，而其它角砾岩形成于矿前且可能近同期形成。角砾岩均处于下部“原地”和上部“外来”地层系统之间。研究认为含矿石砾角砾岩为矿后垮塌成因，其它角砾岩为(含砂)膏盐底辟成因，或含砂膏盐底辟破碎围岩、携带角砾流动的产物。目前角砾岩砂质杂基间的方解石胶结物和灰岩角砾间的方解石胶结物，可能为后期含有机质流体与先存的、作为胶结物的膏盐反应形成。这一过程同时产生H2S，对后期成矿具有重要意义。角砾岩的矿化与膏盐底辟体有关，具“单中心”分带、“多中心”叠加的特点。矿化主要为闪锌矿、方铅矿、黄铁矿等热液矿物交代角砾岩间或砂质杂基间的方解石胶结物，角砾本身弱/无矿化。比较而言，层状含灰岩角砾砂岩为含矿最普遍，次为方解石胶结灰岩砾角砾岩、铁泥质胶结灰岩砾角砾岩、含矿石砾角砾岩，混杂状砂质胶结灰岩砾角砾岩局部含矿。

角砾岩 含角砾砂岩 成因 (含砂)膏盐底辟 兰坪盆地 金顶矿床

Zhuang Tian-ming, Song Yu-cai, Hou Zeng-qian, Xue Chuan-dong, Han Chao-hui, Zhang Chong, Cheng Yang, Wang Zhe,Zhai Zhong-bao. Classification, characteristics and genesis of breccias and breccia-bearing sandstone in the giant Jinding Zn-Pb deposit of southwestern China[J]. Geology and Exploration,2016,52(6):1001-1015.

1 前言

兰坪盆地金顶矿床是目前我国最大的铅锌矿床，矿体赋存于砂岩、角砾岩及含角砾砂岩中，世界范围内也很难找到与其赋矿围岩相似的铅锌矿床，因此这套赋矿围岩的特点及成因也就备受关注。虽然前人已对金顶矿床的诸多科学问题(特别是矿床成因)进行了研究(施加辛等，1983；白嘉芬等，1985；高广立，1989；张乾，1991，1993；王京彬等，1992；胡瑞忠等，1998；覃功炯，1991；薛春纪等，2002，2006；高兰等，2005；曾荣等，2007；Xueetal., 2003，2007,2015；王安建等，2009；Chietal., 2007；池国祥等，2011)，但对矿区出现的角砾岩研究略少，尚存许多争议。此外，开展对角砾岩特征及成因的研究，对揭示矿床成因有重要意义(高荣臻等，2014；贺根文等，2015)。

以往研究对角砾岩或含角砾砂岩提出了各种成因认识。其中，高广立(1989)认为矿区出现的灰岩角砾岩体是硬石膏在构造应力作用下形成穿刺构造，后来由于硬石膏溶解崩塌或脱碳酸盐化而形成，即膏溶-构造角砾成因；覃功炯等(1991)认为金顶矿床地层的外来地层属推覆-滑覆构造体，由于推覆-滑覆作用使三叠系三合洞组灰岩滑塌堆积形成角砾岩和冲积扇相沉积，即构造滑塌-沉积成因；王安建等(2007)提出了金顶矿区容矿角砾岩为构造-膏溶和底辟-侵位成因的认识，其中构造-膏溶角砾岩是三合洞组灰岩、膏盐和少量粉砂岩在构造推覆-滑覆过程中发生碎裂和角砾岩化，在流体作用下膏盐层发生溶解并伴随着不同程度垮塌作用形成的，底辟-侵位角砾岩是在构造-膏溶角砾岩的基础上，泥火山或饱含大量铅锌、锶和有机质的高压流体，在某些构造部位底辟、穿刺、侵位的产物(高兰等，2005；王安建等，2007)；此外，有学者对金顶矿床碎质灌入体和含灰岩角砾的砂岩进行了研究，认为其成因是高压流体的瞬间释放引起水力致裂和碎屑贯入(Chietal., 2007；池国祥等，2011)。

然而，金顶矿床含有大量角砾岩，特点不同，类型多样，成因也可能有多种。限于矿山揭露程度等因素，过去研究缺乏对不同角砾岩的详细划分，往往将不同角砾岩概括地称为“角砾岩”，或仅对某一、两类角砾岩进行了解释，对不同角砾岩的特征、空间分布特点、与矿化的关系还缺少深入的工作。随着金顶矿山的深入开采，各类赋矿岩性也进一步被揭露，为详细研究矿床赋矿围岩特征和成因创造了条件。因此，笔者等所在课题组对金顶矿区开展了岩相-构造填图工作，作为这些工作的一部分，本文在野外填图的基础上，结合镜下岩相学观察和电子探针分析，详细划分不同角砾岩和含角砾砂岩，阐述其特点、空间分布特征及与矿化的关系，最后对它们的成因进行了探讨。

2 区域地质和矿床地质

金顶铅锌矿床位于云南省西部，发育在夹持于西部的澜沧江缝合带和东部的金沙江缝合带之间的兰坪中-新生代沉积盆地内，隶属于三江复合造山带(邓军等，2010)。盆地底部主要为早、中三叠世和晚三叠世早期的火山岩和碎屑岩，向上发育晚三叠世碳酸盐岩和碎屑岩；自晚侏罗纪以来，盆地沉积有厚的红色碎屑岩建造，其中发育多个膏盐层位(薛春纪等，2002;张峰等，2010)。大多学者认为兰坪中、新生代盆地先后经历了晚三叠碰撞后裂谷盆地、侏罗-白垩系前陆盆地和新生代走滑拉分盆地三个大的演化阶段(牟传龙等，1999；谭富文等，2001；潘桂棠等，2001)。盆地东侧金沙江-哀牢山断裂带、西侧澜沧江断裂带和盆地中央的兰坪-思茅断裂，这三条断裂和与之相关的次级断裂构成了盆地的基本断裂系统。逆冲推覆构造是兰坪-思茅褶皱带最主要的构造形式，其形成源于印度-亚洲大陆的强烈碰撞和随后的大陆斜向俯冲(侯增谦等，2008)。逆冲推覆自盆地两侧的造山带向盆地中心逆冲(图1)，构成对冲式逆冲推覆构造系统(何龙清等，2004；Heetal., 2009)。盆地南部永平-巍山一带喜马拉雅期岩浆活动较为强烈(张成江等，2000)，在金顶矿区及周边未见有火成岩出露。

金顶矿床Zn+Pb储量超过1500万吨(平均品位 Pb 1.29 %、Zn 6.08 %)，同时Tl (8167吨)、Cd (17万吨)、Ag (1722吨)、S(513万吨)、Sr (147万吨)也分别达到大型矿床规模(薛春纪等，2002)。金顶矿床由北厂、架崖山、跑马坪、蜂子山、西坡、南厂、白草坪等7个矿段组成。关于矿床地质，在前人研究的基础上，本课题组最新研究重新划分了金顶矿床地层系统(他文详细介绍)，包括外来地层系统、原地地层系统、夹持于两者之间的一套岩性系统(图2)，本文所研究的角砾岩和含灰岩角砾砂岩属于后一岩性系统。

外来地层系统位于整个地层系统的上部，包含两个倒转的逆冲构造岩片，即上部的晚三叠世三合洞组上段的灰白色、深灰色白云质灰岩和晚三叠世麦初箐组泥岩、下部的中侏罗世花开佐组紫红色泥岩、泥质粉砂岩、细砂岩，上下逆冲岩片为总体北东倾向的逆冲断层接触。原地系统地层处于整个地层系统的下部，由一套灰色粉砂岩、细砂岩，向上过渡为砖红色含细小灰岩砾(局部灰岩砾较粗)的细砂岩(蚀变后为青色)组成，通常认为属于云龙组底部。位于外来和原地地层系统之间的岩性系统由多类角砾岩、含角砾砂岩、砂岩(通常认为是景星组)、混杂体、岩块/片组成，本文对该岩性系统中的角砾岩和含角砾砂岩有详细介绍，这里不再多述。金顶矿床矿化主要出现在夹持于外来和原地地层系统之间的岩性系统中。

其中，主要矿体赋存于砂岩及含灰岩角砾砂岩中，为闪锌矿、方铅矿、黄铁矿等热液矿物交代石英颗粒之间的胶结物，形成以浸染状或稠密浸染状为主的矿化样式；其他重要的矿体出现在各类角砾岩中，为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、方解石、天青石交代胶结灰岩(三合洞组)角砾间的胶结物，此种样式的矿化强度差别较大，当交代强烈时可形成开放空间充填形式矿化，形成胶状角砾状矿石(宋玉财等，2011)。

图2 金顶铅锌矿床地质图(据Leach et al., 2013, 修改)Fig. 2 Geological map of the Jinding lead-zinc deposit (modified from Leach et al., 2013)1-第四纪；2-新近纪三营组；3-古近纪果朗组；4-古近纪云龙组；5-古近纪云龙组下段；6-晚白垩世虎头寺组；7-晚侏罗世坝注路组；8-中侏罗世花开左组；9-晚三叠世麦初箐组；10-晚三叠世三合洞组；11-晚三叠世歪古村组；12-古近纪？；13-角砾岩带I；14-角砾岩带II；15-地层界线；16-推测地层界线；17-不整合接触；18-高品位矿体；19-低品位矿体；20-矿段；21-断层；22-推测断层；23-逆断层；24-逆冲推覆断层；25-矿后垮塌角砾岩1-Quaternary; 2-Neogene Sanying Formation; 3-Paleogene Guolang Formation; 4-Paleogene Yunlong Formation; 5-Lower member of Yunlong Formation; 6-Late Cretaceous Hutousi Formation; 7-Late Cretaceous Bazhulu Formaton; 8-Middle Jurassic Huakaizuo Formation; 9-Late Triassic Maichuqing Formation; 10-Late Triassic Sanhedong Formation; 11-Late Triassic Waigucun Formation; 12-Paleocene?; 13-breccia zone I; 14-breccia zone II; 15-stratigraphic boundary; 16-presumed Stratigraphic boundary; 17-unconformity; 18-orebody with higher grade; 19-orebody with lower grade; 20-ore block; 21-fault; 22-presumed fault; 23-reverse fault; 24-gliding nappe; 25-post-ore collapsed breccia

3 角砾岩、含角砾砂岩类型及特征

本次研究，主要根据角砾岩砾、杂基、胶结物的成分，兼顾结构特征，划分出以下8类岩石：(1)层状含灰岩角砾砂岩，(2)方解石胶结灰岩砾角砾岩，(3)石膏/硬石膏胶结灰岩砾角砾岩，(4)铁泥质胶结灰岩砾角砾岩，(5)混杂状砂质胶结灰岩砾角砾岩(或称混杂状含灰岩角砾砂岩)，(6)膏砂泥胶结复成分砾角砾岩，(7)砂质胶结复成分砾角砾岩，(8)含矿石砾角砾岩。它们主要分布于三个区域，其中，层状含灰岩角砾砂岩分布于北厂矿段西侧，图2中用“含角砾砂岩”表示；含矿石砾角砾岩出现在F27断层内和北厂矿段西部砂岩内，对于后者图2中未标出；其他角砾岩出现在北厂矿段东部、架崖山、跑马坪、南厂、西坡等矿段，图2中以“角砾岩带”表示出。

3.1 层状含灰岩角砾砂岩

该类岩石分布于金顶矿区北厂矿段西部的“含角砾砂岩”中(图2)。此种岩石为除砂岩之外的另一重要含矿地层，其厚度较大，可达百米。其整体具有“层”的特点，灰岩角砾整体上也具有一定的定向性，故强调“层状”(图3a)。其与上覆砂岩界线不明显，似过渡关系，与下伏云龙组含细小灰岩砾砂岩为沉积接触。其特征如下：

(1)角砾的成分为灰岩，与后文所述混杂状砂质胶结混杂灰岩角砾岩中的角砾成分一致。角砾在碎屑杂基中分布不均，其含量变化较大，但基本在10%～60%之间。角砾大小不一，长轴方向多在0.5～5cm之间，小者数毫米。灰岩角砾大多不具磨圆，为棱角状-次棱角状，具撕裂、拉长状特点。角砾长短轴相差较大，宏观上灰岩角砾具有良好的定向排布特征(图3b、5c)。角砾不具拼合性。

(2)灰岩角砾间的杂基为石英或燧石碎屑颗粒(图3e)，碎屑间胶结物为方解石，常见石英颗粒悬浮于方解石胶结物中(图3e)，部分胶结物为砖红色泥质胶结物，往往伴有天青石/重晶石，呈梭状。

(3)矿化为黄铁矿、闪锌矿、方铅矿呈浸染状交代碎屑颗粒间的方解石胶结物，很少出现在灰岩角砾中，少量矿化脉状形式出现(图3d)，脉中矿物组合以黄铁矿+闪锌矿+方铅矿+粗晶方解石为主。该类角砾岩靠近上部砂体部位矿化较强，远离砂体，总体上矿化减弱。

图3 层状含灰岩角砾砂岩Fig.3 Bedded limestone clasts-bearing sandstonea～d-野外露头及手标本；e-正交偏光；f-反射光；Lm-灰岩角砾;Mt-杂基；Cal-方解石；Qz-石英； Py-黄铁矿；Sp-闪锌矿；Gn-方铅矿a～d-field outcrops and hand specimens; e-orthogonal light image; f-reflect light image; Lm-limestone breccias; Mt-matrix; Cal-calcite; Qz-quartz; Py-pyrite; Sp-sphalerite；Gn-galena

3.2 方解石胶结灰岩砾角砾岩

分布于图2中的“角砾岩带”内，不规则状产出，厚度变化大，常与未发生角砾化的灰岩混杂在一起，两者边界不截然。在跑马坪矿段，该类角砾岩大量分布，是其主要含矿岩性。该类角砾岩特征如下：

(1)灰岩角砾的成分为亮晶灰岩、沥青质结晶灰岩。角砾大小不一，长轴方向多在0.2～10cm之间，小者数毫米。角砾含量变化较大，在30%～80%之间。灰岩角砾呈棱角状-次棱角状，部分角砾具中等圆度，一些角砾也可见溶蚀结构(图4a)。多数角砾无定向性与混杂状出现(图4a、b)，也有部分角砾有定向性，和胶结的方解石整体呈斑马纹层状(图4c、d)。角砾可拼合程度不同，多数不具有可拼合性，有的为轻度破碎的角砾，角砾局部可拼，部分为热液方解石呈细脉状贯入灰岩内，灰岩破碎呈裂纹状，角砾可拼。

(2)角砾岩的胶结物为方解石，晚于方解石，常见天青石或沥青充填于方解石孔洞中(图4b)。

(3)矿化广泛发育于方解石胶结物中(图4d)，硫化物主要见黄铁矿、闪锌矿、方铅矿(图4e、f)，其它热液矿物包括方解石、天青石、少量重晶石。

图4 方解石胶结灰岩角砾岩Fig.4 Limestone clasts cemented by calcitea～d-野外露头及手标本；e-f:反射光；Lm-灰岩角砾；Cal-方解石；Cls-天青石；Py-黄铁矿；Sp-闪锌矿；Gn-方铅矿a～d-field outcrops and hand specimens; e-f:reflect light images; Lm-limestone breccias; Cal-calcite; Cls-celestite; Py-pyrite; Sp-sphalerite; Gn-galena

3.3 石膏/硬石膏胶结灰岩砾角砾岩

分布于图2中的“角砾岩”带内，不连续分布。在跑马坪出现在方解石胶结灰岩砾角砾岩分布范围内，在北厂和架崖山露天采场，多处与石膏体相伴，其特征如下：

(1)灰岩角砾混杂于石膏/硬石膏中(图5a、b、c)，角砾成分为微晶灰岩、亮晶灰岩和沥青质灰岩等。角砾含量大多在20%～60%。角砾大小悬殊，长轴方向多为1 ～10cm，小者数毫米，大的灰岩块可达几米，灰岩角砾大多不具磨圆，为棱角状-次棱角状，部分角砾具有拉长状。角砾多呈混杂状，但有时具一定的定向排布特征，长轴方向为石膏/硬石膏流动方向(图5a、d)。角砾之间大多数不可拼合，少数石膏呈穿刺状挤入灰岩(图5b)，导致灰岩破碎、撕裂(图5b)，因此这部分角砾具有拼合性。

(2)胶结物成分为石膏或硬石膏(图5e、f)，石膏/硬石膏多具有流动性质，部分发生方解石化，多数角砾岩显示胶结物支撑的特点。

(3)胶结物和角砾中几乎无铅锌矿化。需要强调的是，金顶矿床中的石膏/硬石膏的储量可达大型矿床规模。

图5 石膏/硬石膏胶结灰岩角砾岩Fig.5 Limestone clasts cemented by gypsum/anhydritea～d-野外露头及手标本；e-f:正交偏光；Lm-灰岩角砾；Anh-硬石膏；Gp-石膏a～d-field outcrops and hand specimens; e-f:orthogonal light image; Lm-limestone breccias; Anh-anhydrite; Gp-gypsum

3.4 铁泥质胶结灰岩砾角砾岩

主要分布于跑马坪矿段和北厂矿段的“角砾岩带”内(图2)，在跑马坪矿段较为典型，不具明显层位，呈孤立出现。其特征如下：

(1)角砾成分为微晶灰岩、亮晶灰岩和沥青质灰岩。角砾含量大多在40%～60%。角砾大小不一，长轴方向多为1～10cm，小者数毫米。灰岩角砾大多为棱角状-次棱角状。角砾不具有定向性，部分灰岩角砾无序混杂分布于铁泥质中(图6a、b)，部分灰岩呈碎裂状，被铁泥质等充填，角砾可以拼合(图6a、b)。

(2)杂基主要为粘土质矿物和有机质，胶结物主要为砖红色铁泥质(主要为褐铁矿)(图6a～d)，含有有机质和少量硬石膏(图6e、f)，常被晚期方解石和硫化物交代(图6d)。

(3)矿化主要出现在铁泥质胶结物中，常见黄铁矿和闪锌矿强烈交代铁泥质胶结物，有时也见方铅矿和热液方解石，并形成交代残留结构(图6b)。

图6 铁泥质胶结灰岩角砾岩Fig.6 Limestone clasts with ferruginous and mudy matrixa～b-手标本；c～d-单偏光；e～f-背散射图像；Lm-灰岩角砾;Cal-方解石;Anh-硬石膏;Sd-菱铁矿;Py+Sp-闪锌矿和黄铁矿a～b-hand specimens; c～d-single polarizing light images; e～f-back-scattered electron images; Lm-limestone breccias; Cal-cal-cite; Anh-anhydrite; Sd-siderite; Py+Sp-sphalerite and pyrite

3.5 混杂状砂质胶结灰岩砾角砾岩或含灰岩角砾砂岩

分布于图2中的“角砾岩带”内，整体呈不连续出现，孤立分布，不具有稳定的层位，厚度小者几十厘米，大者几十米，常伴随不含角砾的砂体。其成分与层状含灰岩角砾砂岩一致，由于砂质和角砾相对含量变化大，当角砾含量多时可称为角砾岩，角砾少时，可称为含角砾砂岩，特点如下：

(1)灰岩角砾无序混杂于砂质颗粒中，成分为亮晶灰岩和沥青质灰岩等，与三合洞组灰岩岩性一致。角砾含量变化大，大多在15%～70%(图7a)。角砾大小悬殊，多数角砾长短轴相差不大，长轴方向多为1～10cm，小者数毫米，大者少数可达几十厘米。灰岩角砾基本不具磨圆，为棱角状-次棱角状，甚至呈“撕裂状”(图7a)。角砾一般不具有定向排布特征，大多数不可拼合，但少数显示出拼合特点，显示出石英颗粒呈脉状侵(挤)入灰岩(图7b)，部分灰岩并未破碎而呈现裂纹状，常被晚期方解石充填，部分灰岩角砾具有一定流动特征(图7a)。

(2)灰岩角砾间的砂质杂基以石英和燧石为主(图7c)，少量为长石。碎屑颗粒间的胶结物主要为细晶方解石，常被晚期粗晶方解石或硫化物交代，部分胶结物中也见重晶石/天青石(图7d)和砖红色铁泥质。

(3)灰岩角砾中几乎无矿化，矿化主要出现在砂质颗粒间的胶结物中，呈浸染状黄铁矿、闪锌矿和方铅矿矿化(图7e)，交代强烈时，硫化物和方解石可完全交代胶结物(图7f)，部分部位也见晚期重晶石、天青石交代前期形成的硫化物和方解石。少数矿石中见与黄铁矿大致同期的白铁矿。

图7 混杂状砂质胶结灰岩砾角砾岩或含灰岩角砾砂岩Fig.7 Chaotic limestone clasts with sand matrix (or chaotic limestone clasts-bearing sandstone)a～b-手标本；c～d-正交偏光；e～f-反射光；Lm-灰岩角砾；Mt-杂基；Cal-方解石；Cls-天青石；Qz-石英；Brt-重晶石；Py-黄铁矿；Sp-闪锌矿；Gn-方铅矿a～b-hand specimens; c～d-orthogonal light image; e～f-reflect light images; Lm-limestone breccias; Mt-matrix; Cal-calcite; Cls-celestite; Qz-quartz; Brt-barite; Py-pyrite; Sp-sphalerite; Gn-galena

3.6 膏砂泥胶结复成分砾角砾岩

仅见北厂矿段东部的“角砾岩带”内(图2)，出现在主要含矿砂岩(通常称为景星组)下部、层状含灰岩角砾砂岩侧部，分布范围小。其和砂质胶结复成分砾角砾岩伴生，但两者的界线并不明显，呈渐变过渡接触关系(图8a)。该类角砾岩主要有以下特征：

(1)角砾组成主要有灰岩、黑石膏砾、泥岩砾等(图8b～d)，含量在10%～50%。角砾大小悬殊，长轴方向大多数为1～20cm，小者数毫米，大者可达上百厘米(图8c)。灰岩角砾和泥岩砾具轻度磨圆，黑石膏砾常为透镜状、梭状或压扁状。角砾长短轴大小悬殊，整体具有定向排布，并具有一定的挤压流动特征(图8a)，角砾之间不可拼合。

(2)角砾间杂基为石英颗粒，石英颗粒间胶结物为石膏和粘土质物质(图8e、f)，石英颗粒明显悬浮于石膏和泥质胶结物中。另外，常见晚期白色的重结晶石膏脉穿插于角砾岩中，可能来自于早期围岩中的石膏溶解，沿裂隙充填重结晶的结果(图8b)。

(3)角砾岩中矿化较弱并极为不均，主要发育于含膏砂泥的角砾岩体边部，呈块状或胶状矿化，有时为脉状矿化。角砾中几乎无矿，主要在胶结物中，见粗晶方解石、闪锌矿、黄铁矿、方铅矿、天青石和重晶石交代早期膏砂泥胶结物。

3.7 砂质胶结复成分砾角砾岩

出露范围小，仅见北厂矿段东部的“角砾岩”带内(图2)，和膏砂泥胶结复成分砾角砾岩伴生。主要有以下特征：

(1)角砾岩组成主要为亮晶灰岩砾(图9a)、泥晶灰岩砾(图9c)、纹层状灰岩砾(图9b)、泥岩砾(图9c)和白云质灰岩砾(图9f)等，角砾岩中角砾含量基本在30%～60%。角砾大小长轴方向多在0.5～10cm之间，小者数毫米。大多数角砾为棱角状-次棱角状，部分泥岩砾具中度磨圆。角砾不可拼合，不具定向性。

(2)角砾岩的杂基主要为石英、燧石和长石碎屑，呈杂基支撑(图9c-e)。碎屑颗粒间胶结物为细晶方解石，电子探针鉴定发现含有粘土矿物。

(3)该角砾岩矿化较弱，主要是黄铁矿、闪锌矿呈浸染状交代早期细晶方解石胶结物(图9e)。也见晚期的粗晶方解石，常与重晶石和天青石伴生，交代早期的细晶方解石(图9f)，另外还见粗晶方解石+重晶石+天青石脉充填于裂隙中。

图9 砂质胶结复成分砾角砾岩Fig.9 Polymictic clasts with sand matrixa～b-野外露头及手标本；c-单偏光; d-正交偏光; e～f-背散射图像；Lm-灰岩角砾；Md-泥岩角砾；Dm-白云岩角砾；Mt-杂基；Cal-方解石；Qz-石英；Py-黄铁矿；Sp-闪锌矿；Cls-天青石；Brt-重晶石a～b-field outcrops and hand specimens; c-single polarizing light images; d-orthogonal light image; e～f-back-scatteredelectron images; Lm-limestone; Md-mudstone; Dm-dolomite; Mt-matrix; Cal-calcite; Qz-quartz; Py-pyrite; Sp-sphalerite; Cls-celestite; Brt-barite

3.8 含矿石砾角砾岩

含矿石砾角砾岩主要有两种，一种发育于金顶矿区北厂矿段和架崖山矿段的分界处的F27断裂带内(图2，图10a)；另一种位于北厂矿段西部的砂体内(图10b)，其特征如下：

(1)F27断裂带内角砾岩为复成分砾，包括灰岩砾、沥青质灰岩砾、纹层状灰岩砾、砂岩砾、泥岩砾、白云岩砾、角砾岩砾和矿石角砾等(图10c、10e)。砾的含量多在20%～60%。角砾大小差别很大，长轴方向多在0.2～20cm之间，小者数毫米，角砾有棱角状-次棱角状，也有呈磨圆状和碎裂状(图10e)。角砾长短轴大小无规律，无定向性，也不具拼合性。

砂体内角砾岩几乎全部由角砾构成。角砾组成较为单一，为矿化的砂岩(图10b)，角砾大小差别较大，长轴方向大多数为1～50cm，砂岩角砾多为形状极不规则的棱角状-次棱角状，整体不具有定向排布特征，许多角砾粘合在一起，但不具拼合性，角砾之间常有较大的孔洞，未被物质充填。

(2)F27断裂带内角砾岩的杂基和胶结物非常复杂，杂基主要为岩屑、岩粉和矿屑(图10c、10e)，电子探针分析表明，胶结物主要有石膏、重晶石(图10f)和方解石等。

图10 含矿石砾角砾岩Fig.10 Ores-bearing clasts with polymictic matrixa～d-野外露头及手标本；e～f-反射光；Lm-灰岩角砾；Dm-白云岩角砾；Ss-砂岩角砾；Mt-杂基；Py-黄铁矿角砾；Sp-闪锌矿角砾；Sm-菱锌矿a～d-field outcrops and hand specimens; e～f-reflect light images; Lm-limestone breccias; Dm-dolomite breccias; Ss-sandstone brec-cias; Mt-matrix; Py-pyrite; Sp-sphalerite; Sm-smithsonite

砂体内角砾岩的角砾间无杂基充填，角砾表皮为表生阶段的菱锌矿，其将矿化的砂岩砾胶结在一起，菱锌矿表面为黑褐色物质，推测为次生的富锰物质(图10d)。

(3)观察显示，F27断裂带内角砾岩中有许多黄铁矿角砾、闪锌矿角砾和矿化的各类角砾岩，另外见有晚期淋滤重结晶形成的菱锌矿。

砂体内角砾岩中的角砾即为矿化砂岩，矿化为砂岩角砾内碎屑颗粒间的浸染状闪锌矿、方铅矿和黄铁矿交代钙质胶结物，矿化强烈时可达稠密浸染状。另外作为胶结物的次生形成的菱锌矿也是一种矿化。

4 讨论

4.1 角砾岩的时空发育特征

含矿石砾的两类角砾岩明显形成于成矿之后，而对于其它类型角砾岩，矿化以交代/胶结灰岩角砾间胶结物或交代石英碎屑颗粒间胶结物，表明角砾岩形成于矿前，意味着其它角砾岩要比含矿石角砾岩形成早，事实上在F27断层中含矿石砾角砾岩内有的砾是角砾岩也说明了这一点。除含矿石砾角砾岩外的其它角砾岩的砾石成分主要为灰岩砾，未见某种角砾岩作为另外一种角砾岩的砾，空间上也未见明显的穿切关系，表明这些角砾岩可能近同期形成。

角砾岩空间上均处于下部的原地地层系统和上部的外来地层系统之间。从跑马坪到金顶露天采场，不同角砾岩的分布有一定差异(图2，图11)。在跑马坪，角砾岩为石膏/硬石膏胶结灰岩砾角砾岩、铁泥质胶结灰岩砾角砾岩、方解石胶结灰岩砾角砾岩，不发育以砂质为杂基的各类角砾岩。而在金顶露天采场，除出现上述三类角砾岩外(以方解石胶结灰岩砾角砾岩为主，前两者发育较少，其中，石膏/硬石膏胶结灰岩砾角砾岩仅出现在含膏盐的云龙组地层内)，还发育大量以砂质为杂基的各类角砾岩。其中，露天采场东部(包括架崖山矿段和北厂矿段一部分)，为方解石胶结灰岩砾角砾岩和混杂状砂质胶结灰岩砾角砾岩共同出现，并伴有大量底辟砂体；砂质胶结复成分砾的角砾岩出现于“角砾岩带”内麦初箐组(T3m)岩片和石膏体附近(图11)，显示周围物质对角砾岩成分有贡献；露天采场西部主要发育层状含灰岩砾砂岩，而不发育其它类型角砾岩(图2)。因此，从东至西，角砾岩的胶结物或杂基的膏盐成分减少，砂质成分增多；砾石成分没有明显变化，仍以灰岩砾为主，但局部砾石成分的发生变化，是受邻近围岩成分影响；从跑马坪到露天采场东部，角砾岩结构和砾的大小无明显变化，但到露天采场西部，角砾岩明显呈层状，角砾变小(图11)。

图11 金顶矿区岩相特征及矿体分布示意图(据施加辛等, 1983, 修改)Fig.11 A schematic E-W cross-section showing lithofacies and distribution of orebodies in the Jinding Zn-Pb deposit (modified from Shi et al., 1983)1-三合洞组灰岩、白云质灰岩；2-砂岩；3-砂；4-花开左组泥岩、粉砂岩、砂岩；5-层状含灰岩角砾砂岩；6-石膏/硬石膏；7-推测断层；8-麦初箐组泥岩、粉砂岩；9-角砾/角砾岩；10-逆冲断层；11-矿化1-Sanhedong Formation limestone and dolomitic limestone; 2-sandstone; 3-sand; 4-Huakaizuo Formation mudstone, siltstone and sandstone; 5-bedded limestone clast-bearing sandstone; 6-gypsum/anhydrite; 7-presumed fault; 8-Maichuqing Formation mudstone and siltstone; 9-breccia; 10-thrust fault; 11-mineralization

4.2 角砾岩成因

对于石膏/硬石膏胶结灰岩砾角砾岩，本文推断为膏盐底辟成因，虽然不排除局部或少量为盐(膏)溶垮塌所致，但总体应为膏盐底辟形成。原因是：(1)作为胶结物的石膏/硬石膏发育流动构造(图5a、d、e)；(2)角砾成分简单，且往往悬浮于石膏/硬石膏胶结物中，角砾和角砾之间不接触(图5a、c)；(3)石膏/硬石膏原位挤入灰岩特征明显，导致灰岩原位碎裂，许多角砾还可拼(图5b)。如果是膏盐溶解垮塌，则不会出现这些现象。

铁泥质胶结灰岩砾角砾岩与石膏/硬石膏胶结灰岩砾角砾岩有着相似的结构特点，其角砾成分也简单，且往往胶结物支撑而非角砾支撑(图6a)，也常见铁泥质呈脉状灌入灰岩，灰岩角砾局部具有可拼性(图6b)，更重要的是这些铁泥质往往伴有硬石膏等膏盐物质(图6e)。因此，我们认为这类角砾岩是铁泥质底辟成因，即铁泥质底辟侵入并破碎灰岩所致，可以视为膏盐底辟角砾岩的一种。这种砖红色铁泥质很可能是当时伴随膏盐沉积形成的，但未固结成岩，后来随着膏盐一起底辟进入围岩当中。

方解石胶结灰岩砾角砾岩在金顶矿床十分发育，我们注意到这类角砾岩普遍形成胶结物支撑结构，即大量灰岩角砾“悬浮”于方解石胶结物中(图4a、b、c)，在不同方向观察均是如此，所以与观察的角度无关；并且脉体为张性脉体特征，往往形成未被充填的孔洞(图4b)。如此普遍地出现这种结构，很难用热液溶蚀垮塌成因来解释，因为水流体的密度低于灰岩角砾，所以很难让角砾“悬浮”于水溶液中，必然形成角砾间的相互接触；也很难用水压致裂来解释，水压致裂形成的热液脉体不会形成张性的、带有孔洞的脉。我们同时注意到，这类角砾岩的结构和石膏/硬石膏胶结灰岩砾角砾岩的几乎完全一致，即后者的不同结构在方解石胶结灰岩砾角砾岩中都能找到，如斑马结构、原位碎裂状结构、胶结物支撑结构等，故我们认为这类角砾岩也是膏盐底辟形成，原来的作为胶结物的膏盐通过后来的热液作用转变为方解石，故而保留了原来的结构，这种转换作用在自然界是非常常见的，反应方程如下(Hill, 1995;Andersonetal., 2008)：

CaSO4+ CH4(含有机质流体) =H2S +CaCO3+H2O

(1)

其中，有机质在金顶矿床大量出现，包括沥青和大量油气包裹体等，甚至形成了古油气藏，这些有机质很可能来自构成角砾岩砾的三合洞组灰岩(薛春纪等, 2009)。金顶矿床中石膏-硫化物之间硫同位素分布规律一致，表明矿床中的大部分硫源自有机质还原三叠纪膏盐所产生的硫化氢(胡古月等，2013)。因此，本文认为方解石胶结灰岩砾角砾岩是(热液改造的)膏盐底辟角砾岩。

再看角砾以灰岩砾为主，杂基以砂质颗粒为主的角砾岩。有两种，一种角砾岩体不成层，包括混杂状砂质胶结灰岩砾角砾岩、砂质胶结复成分砾角砾岩、膏砂泥胶结复成分砾角砾岩；一种具层状，即层状含灰岩角砾砂岩。对于前者，往往与“挤入”灰岩的砂体伴生，同时本身也发育明显的挤入破碎灰岩的特征(图7a、b)，前人也大量描述了类似结构(Chietal., 2007；池国祥等，2011)，显示这些砂质是流动挤入灰岩的，砂的流动特点在图7a中尤为显著，表明形成角砾岩石的砂是以塑性流动的方式出现的。池国祥等(2011)研究认为砂是以高压流体方式迁移而发生流动的，而我们经研究发现砂是膏盐携带而发生塑性流动的，原因有：一是矿区出现膏砂泥胶结复成分砾角砾岩，其表现为膏和砂混杂出现(图8a-d)，且具流动特征，表明矿区确实存在膏盐迁移砂和灰岩角砾的事实；二是砂质颗粒往往为基底支撑而非接触式支撑，同上述对方解石胶结灰岩砾角砾岩成因的讨论相似，水流体迁移砂质形成的岩石不可能形成这种结构，而像图8f所显示那样，以膏盐迁移则能够形成这种结构。因此，我们主张这类角砾岩是膏盐携带石英等碎屑颗粒发生塑性流动，底辟-挤入-破碎围岩形成的，后来，通过反应(1)，膏盐转变为方解石，形成了目前的角砾岩，即其为(热液改造的)含砂膏盐底辟角砾岩。对于层状含灰岩角砾砂岩，与混杂状砂质胶结灰岩砾角砾岩的成分完全一致，但其最大的特点是具有层，有沉积特征。但完全用正常沉积成因又难以理解灰岩角砾不具任何磨圆度、且常常显示为“拉长、毛边”等特点(图3a、c)，也难以理解石英颗粒有时呈基底式支撑结构(图3e中局部石英颗粒)；如果解释为沉积物在未/弱固结期形成的液化角砾岩或震积岩，又难以理解其上百米的厚度且岩性均一，以及不具脉体灌入的特点等。本文考虑到这类岩石与混杂状砂质胶结灰岩砾角砾岩空间上邻近及成分上相同，因此，它们有成因上的联系。这类岩石很可能是膏盐携带砂和灰岩角砾流动到地表，甚至流入当时的沉积湖泊中，相当于现代盐底辟发育的“open-toed sheet”部位(Hudec and Jackson, 2007)，由于膏盐兼有塑性流动和固体的特性，从而导致了这类岩石同时具有膏盐底辟相关角砾岩和沉积岩的特征，因此认为层状含灰岩角砾砂岩为膏盐携带砂和灰岩砾底辟流动形成。

对于含矿石砾角砾岩，无论其中的哪个亚类，既然矿石作为角砾，表明其一定形成于矿后。其中发育于F27断裂内的这类角砾岩，角砾成分多样，有的还具有一定磨圆度，大大小小混杂在一起，基质成分多样，其中常见石膏等物质，因此推断此类角砾岩为盐(膏)溶垮塌角砾岩(图10c)；发育于砂体西部的含矿石砾角砾岩角砾成分单一，但角砾间未被填隙物充填，仅为表生的菱锌矿将角砾胶结，角砾显示出混杂堆积的特点，因此推断为垮塌角砾岩(图10d)，至于垮塌的原因，可能是地表水循环淋滤，也可能是构造活动所致。相比较前者，后者角砾搬运距离不远，基本是原位垮塌，砾来自单一的围岩，没有混杂入其它的围岩；而前者垮塌规模大，角砾有一定的运移距离，各种成分围岩都被卷入。总之，这两类含矿石角砾岩为矿后垮塌成因。

4.3 角砾岩的矿化特征

金顶矿床最主要的矿体赋存于这些角砾岩上部的砂岩(Ss)中，其次赋存于这些含角砾砂岩和角砾岩中(图11)。其中，出现在砂岩(Ss)和层状含灰岩角砾砂岩中的矿体连续、稳定展布，而出现在其他角砾岩中的矿体不连续，多孤立分布(图11)。除含矿石砾角砾岩外，无论哪一类角砾岩或含角砾砂岩，其矿化主要发育于角砾之间或砂质杂基间的胶结物内，主要为热液矿物交代方解石形成浸染状或胶结角砾状矿石，角砾本身基本不含矿。热液矿物主要有闪锌矿、黄铁矿、方铅矿、少量白铁矿、少量方解石、天青石和少量重晶石、微量石英。其中层状含灰岩角砾砂岩含矿最常见，矿化发育于其靠近含主矿体的含膏盐的砂岩部位，远离砂岩，矿化变弱至消失；矿化其次出现在方解石胶结的灰岩砾角砾岩、铁泥质胶结的灰岩砾角砾岩、混杂状砂质胶结灰岩砾角砾岩中，它们主要分布于盐丘和灰岩内含石膏砂体的外围。另外，在铁泥质胶结灰岩砾角砾岩的矿化形式主要为硫化物交代砖红色铁泥质，强烈交代时形成块状矿石。混杂状砂质胶结的灰岩砾角砾岩局部含矿，矿化形式与层状含灰岩角砾砂岩相似，多为浸染状矿化，少数为脉状矿化。硫化物在不同岩性及部位有着不同的矿化特征，浸染状硫化物多呈细粒状，而脉状和胶状硫化物多为粗粒状，流体混合、微生物硫酸盐还原(BSR)和硫酸盐热化学还原(TSR)是硫化物沉淀的主要机制(Tangetal., 2014；Xueetal., 2015)。此外，通过对比发现，以交代为主的后生矿化特点非喷流沉积矿床(SEDEX)的矿化特征，而与密西西比河谷型(MVT)矿床矿化特征更为相似。

上文已述，金顶矿床角砾岩与(含砂)膏盐底辟作用有关，矿床的矿体矿化，矿区尺度受与逆冲—膏盐底辟形成的穹隆构造及岩性封—储建造控制，矿体尺度，围绕单一底辟体，矿化强度、式样和矿物组合具有空间分带性，因此矿化与膏盐底辟作用有关，形成了金顶矿床矿化一蚀变“单中心”分带、“多中心”叠加的特点。目前看到的胶结物为方解石，可能为原来的石膏经有机质作用(来自构成角砾岩砾的三合洞组灰岩)转变而来，并伴有H2S的形成(反映方程式(1))，从而形成了一个富H2S的储层，这为后期含金属氧化性卤水与其混合、导致矿质沉淀提供了良好的条件，这两种流体混合也是世界上许多MVT铅锌矿床的金属沉淀机理(Leachetal., 2005)。因此，胶结物为膏盐、角砾为富有机质灰岩的角砾岩，经过热液改造作用形成的矿前富H2S储层控制着后来发生的矿化。

5 结论

(1)根据金顶矿区角砾岩的成分及结构特点，划分出8种角砾岩/含角砾砂岩：层状含灰岩角砾砂岩、方解石胶结灰岩砾角砾岩、石膏/硬石膏胶结灰岩砾角砾岩、铁泥质胶结灰岩砾角砾岩、混杂状砂质胶结灰岩砾角砾岩(或称含灰岩角砾砂岩)、膏砂泥胶结复成分砾角砾岩、砂质胶结复成分砾角砾岩和含矿石砾角砾岩。

(2)金顶矿床含矿石砾的两类角砾岩形成于其它角砾岩之后，两类含矿石砾的角砾岩之外的其它角砾岩可能近同期形成。含矿石砾角砾岩为矿后垮塌成因。除此之外，非层状角砾岩为(含砂)膏盐底辟、破碎围岩形成，不排除少量或局部为盐溶垮塌成因，层状含灰岩角砾砂岩为含砂膏盐底辟破碎围岩后，携带围岩角砾流动形成。现在角砾内砂质杂基间的方解石胶结物和灰岩角砾间的方解石胶结物，推测是后期含有机质流体与先存的、作为胶结物的膏盐物质反应形成。总之，金顶矿床角砾岩/含角砾砂岩为(含砂)膏盐底辟构造相关的岩石。

(3)角砾岩的矿化与膏盐底辟体有关，具“单中心”分带、“多中心”叠加的特点。矿化主要出现在角砾间或砂质杂基间的胶结物内，角砾基本不含矿，以闪锌矿、黄铁矿、方铅矿等热液矿物交代方解石为主。其中层状砂质胶结灰岩砾角砾岩含矿最常见，次为方解石胶结灰岩砾角砾岩、铁泥质胶结灰岩砾角砾岩、含矿石砾角砾岩，混杂状砂质胶结灰岩砾角砾岩局部含矿，其它角砾岩或砂岩不含矿。除矿后垮塌成因角砾岩外，矿化明显形成于角砾岩形成后，角砾间先存的膏盐物质通过转化形成的还原硫为后来矿质沉淀发挥了重要作用。

致谢：杨天南研究员在金顶开展的工作对本文研究有重要启发，在此表示感谢；感谢云南金鼎锌业公司谭俊伦经理及其他领导、同仁对笔者等在矿山开展工作时给予的帮助。感谢审稿人提出的建设性建议。感谢编辑部提出的修改建议。

[注 释]

① 云南地质矿产资源局第三地质大队. 1975. 1:200000兰坪幅云南地质矿产资源图[R].

② 云南地质矿产资源局第三地质大队. 1986. 1:200000沘江幅云南地质矿产资源图[R].

③ 云南地质矿产资源局第四地质大队. 1986. 1:200000维西幅云南地质矿产资源图[R].

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Classification, Characteristics and Genesis of Breccias and Breccia-Bearing Sandstone in the Giant Jinding Zn-Pb Deposit of Southwestern China

ZHUANG Tian-ming1,2, SONG Yu-cai2, HOU Zeng-qian2, XUE Chuan-dong3, HAN Chao-hui4, ZHANG Chong5, CHENG Yang6, WANG Zhe7, ZHAI Zhong-bao8

(1.YantaiGoldCollege,Zhaoyuan,Shandong265401; 2.InstituteofGeology,ChinaAcademyofGeologicalSciences,Beijing100037; 3.DepartmentofEarthSciences,KunmingUniversityofscienceandTechnology,Kunming,Yunnan50093; 4.ShoolofEarthSciencesandResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083; 5.BeijingResearchInstituteofChemicalEngineeringandMetallurgy,Beijing101149; 6.InstituteofMineralResourcesResearch,ChinaMetallurgicalGeologyBureau,Beijing101300; 7.ChinaGeologicalandMiningCorporation,Beijing100029; 8.SixthSinohydroEngineeringBureauCo.,Ltd.,Dandong,Liaoning118002)

There are many types of breccia with special compositions and textures (some can be named breccia-bearing sandstone) in the giant Jinding Zn-Pb deposit. According to new field observations, this study classifies them into eight types in terms of the composition of the clast, matrix, and cement as well as the texture. These breccias are: (1) beddedlimestone clasts-bearing sandstone (bLSB), (2) limestone clasts cemented by calcite (LCB), (3) limestone clasts cemented by gypsum/anhydrite (LGB), (4) limestone clasts with ferruginous and mudy matrix (LFMB), (5) chaotic limestone clasts with sand matrix (or limestone clasts-bearing sandstone) (LSB), (6) polymictic clasts with gypsum, and sandy and mudy matrix (PPB), (7) polymictic clasts with sand matrix (PSB), and (8)ores-bearing clasts with polymictic matrix. Temporally, the breccia as ores-bearing clasts with polymictic matrix was formed after the mineralization whereas the other breccias were formed before the mineralization or nearly in the same time. Spatially, all the breccias occur between the underlying, normal, and autochthonous sequences, and the overlying and allochthonous sequences. This study interprets that the breccia as ores-bearing clasts with polymictic matrix is of post-ore collapsed origin. The other breccias are of salt diapir origin, or the salt diapir-realated origin that sand-bearing evaporite pierced the hanging wall rocks and transported the clasts to reach the surface, like open-toed sheet in the modern salt structural environment. The present calcite cements between the sand matrix and limestone clasts in the breccias may be produced by the reaction between organic-rich fluid and pre-existing evaporite as cements.The mineralization of breccias is related to the salt diapir, which have the “single center ”zoning and “multi center” superimposing features. Mineralization occurs in the cements between the sand grains or between the clasts. Comparatively, the bLSB contains more ores than the LCB and the LFMB, and the breccia as ores-bearing clasts with polymictic matrix. The LSB locally contains ores whereas the LGB, the PPB, and the PSB are barren or rare in ores.

breccia, breccia-containing breccis, genesis, sand-bearing salt diapir, Jinding deposit, Lanping basin

2016-01-19；[修改日期]2016-08-23；[责任编辑]郝情情。

国家重点基础研究规划项目(编号：2009CB421008)、国家自然科学基金(编号：41273050、41373049、41320104004)、IGCP/SIDA 600项目、国土资源大调查项目(编号：1220114010301、1212011220908、1212011121065)联合资助。

庄天明(1988年-)，男，2013年毕业于中国地质大学(北京)，获硕士学位，助教，现主要从事矿床地质研究。E-mail：zhuangtm@163.com。

宋玉财(1978年-)，男，博士，副研究员，主要从事沉积岩容矿矿床及成矿流体研究。E-mail：song_yucai@aliyun.com。

P581+P588.2

A

0495-5331(2016)06-1001-15