滇西兰坪金顶特大型锶矿矿床地质特征及矿床成因探讨

何志芳　何永波　张烨　雷阳艾普米仓　杨飞云南省有色地质局三一0队，云南大理，671000

滇西兰坪金顶特大型锶矿矿床地质特征及矿床成因探讨

何志芳*何永波张烨雷阳艾普米仓杨飞
云南省有色地质局三一0队，云南大理，671000

提 要 云南兰坪金顶锶矿位于 “三江”银铜铅锌多金属成矿区的兰坪金顶超大型铅锌矿区。矿区处于较为特殊的推覆构造中,推覆构造形成上三叠统三合洞组灰岩组成的推覆体叠置于白垩系和古新统云龙组之上,形成金顶穹隆,围绕金顶穹隆,无论是铅锌矿、锶矿，还是石膏矿矿体均呈板状、脉状、透镜状产在主推覆构造面下的景星组和云龙组陆相碎屑岩中。通过对锶矿床的地质特征、矿体特征研究，认为该矿床是沉积—热卤水构造动力改造型。

关键词锶矿床地质特征 矿床成因 兰坪金顶 云南滇西

目前，世界探明的锶矿资源在美洲、亚洲、欧洲及大洋洲都有分布，但总体资源仍属贫乏。在巳发现锶矿资源的国家中，具有工业开采意义的不多（黄绍云；锶矿资源及其应用前景浅析）。

我国锶矿勘探工作从20世纪60年代开始一直到现在，虽然做了较多的工作，但总体地质工作程度较低。我国锶矿资源丰富，居世界第2位，但分布不广，现已开发利用的矿点不多，仅六个省（区）有锶矿产出。以青海最多；其次是云南、陕西、湖北、重庆。锶矿矿床类型主要以陆相湖泊化学沉积型为主,其次为岩浆—热液型、海相沉积—热卤水改造型和火山热液型【1】。成矿时代以新生代为主，中生代次之。兰坪金顶锶矿是1965～2007年勘探的，目前在矿区共探明锶矿具特大型锶矿床规模，属沉积-热卤水构造动力改造型。

1 区域地质背景

云南金顶锶矿床是世界闻名的兰坪铅锌矿床之共伴生矿床，位于西南三江褶皱系南段的兰坪中—新生代盆地,处于澜沧江与金沙江—哀牢山两个构造带之间的昌都—思茅微板块,东侧与扬子板块相接,西侧与藏滇板块毗邻（图1）【2】。受金沙江洋和澜沧江洋相向俯冲以及印度与欧亚板块持续作用影响,兰坪盆地内在古特提斯基础上先后沉积中—新生界海相、陆相碳酸盐岩、火山岩和碎屑岩建造,地层中有多个陆相含膏岩层位,存在多个沉积间断。以盆地东西边缘金沙江—哀牢山断裂和澜沧江断裂及盆地中央兰坪—思茅断裂为主构成的盆地断裂系统深达下地壳、上地幔,同时存在近东西向隐伏构造,它们共同控制了盆地的构造演化:印支期为残留海性质,燕山期是拗陷盆地,喜马拉雅期属走滑拉分盆地。受印度板块与欧亚板块碰撞作用过程制约,板内构造体制下的深大断裂和岩浆活动、地幔扰动和地幔流体上涌、地层中不整合及壳幔相互作用等所体现的大陆地壳强烈运动是兰坪盆地的基本成矿地质背景【3】。

本区构造以南北向，北北西向、北北东向的区域性断裂为主，次有发生较晚的东西向断裂【4】。南北向断裂构造以澜沧江断裂形成较早，它控制了滇西中生代地层的西界，沿断裂带有中酸性的火山活动和多期的变质作用。北北西向次级断裂以弥沙河断裂为代表，沿断裂带三叠系至侏罗系有动力变质现象并见有温泉活动。北北东向次级断裂有黑惠江断裂，构成古生界地层的西界，并有喜马拉雅期岩浆活动。东西向构造主要为鹤庆东西向构造带西沿至本区的反映。

图1　金顶锶矿区域背景（A、B）及矿区地质略图（C）Fig.1 Regional background and geological scheme of Jinding Strontium deposit

2 矿区地质特征

矿区地层主要由外来系统和原地系统两部分组成。外来系统由已倒转了的中生代地层由上而下分别为上三叠统三合洞组（T3s）、中侏罗统花开左组（J2h）等。穹隆下部及核部主要由原地系统地层组成，由上而下，主要为古新统云龙组（Ey），按岩性岩相特征，可分为两段，即Eyb（砂岩与粉砂岩互层，为矿区主要含矿层位）和Eya（砂岩粉砂岩夹灰岩透镜体）。

兰坪思茅中生代坳陷在本区宽约60km，以侏罗一白垩系地层为主，组成一系列复式向斜。在白垩纪末至古新世间，发生了大规模的区域性推覆作用，沿弥沙河断裂西侧，从白基阻山至河西，长达80 km，宽约20 km的范围内均可见到：由河西，长达80 km，宽约20 km的范围内均可见到：由上三叠统三合洞组灰岩组成的推覆体叠置于白垩系和古新统云龙组之上（图1）。矿区即处于区域推覆构造的西部前缘，推覆体主要保存在沘江大断裂西侧（图1）；沘江大断裂东侧由于上升剥蚀，只残留一些“飞来峰”,主要由上三叠统三合洞组,少量挖鲁八组、麦初箐组及侏罗系，白垩系组成。三合洞组飞来峰在区内岩性主要为一套灰色灰岩，其灰岩都有不同程度的破碎，呈大小不一的角砾状，飞来峰面积越小，破碎程度越大，区内飞来峰各时代地层无规律混杂，地层层序倒置，挖鲁八组和麦初箐组为一套灰色碎屑岩。区域推覆作用延续时间较长，从云龙组沉积初期，推覆体己到达盆地边缘，由于推覆体前缘的折断崩落，大量岩块、角砾进入古新世盐盆地中，形成一些“飞来掩埋层”和大量与推覆体成分有关的碎屑岩。最后，大片的外来系进入并封存在云龙组地层上部（图1）。这些外来系有的呈巨大的席状体，其中互相平行的一组水平断裂仍保存得较为完好，特别是在岩块的底部界面附近更为清晰；后期的构造也常沿此界面产生继承性的活动。

矿区中—新生界由于受推覆构造影响, 较老地层被多次推覆到较新地层之上, 形成多个推覆构造面。局部穹隆化过程使推覆构造面和其上下地层发生变形, 形成金顶穹隆（图1）。穹隆核心由云龙组（E1y ） 正常层序（原地系统） 构成, 围绕穹隆核心向外围依次为花开左组（J2h） 、麦初箐组（T3m） 和三合洞组（T3s） 等倒转层序构成的外来系统。外来系统累计最大厚度可达900余m，但由于其内部发育着次级水平推覆断层组而使其中某些地层常呈楔形尖灭，故一般总厚度多为300～500m。原地系统揭到的上白垩统南新组上部200多m地层，总厚达689～940m不等。围绕金顶穹隆,无论是铅锌矿、锶矿，还是石膏矿矿体均呈板状、脉状、透镜状产在主推覆构造面上下的景星组和云龙组陆相碎屑岩中, 受穹隆化的推覆构造-岩性圈闭控制。成矿时间与该区喜马拉雅期碱性岩浆活动开始的时间（68Ma）相当【5】。

3 矿床地质特征

矿区锶矿的主要赋存层位是在原地系统中（推覆构造面之下），主要由古近系古新统云龙组（Ey）组成，具体特征如下：

（1）古近系古新统云龙组中部（Eyb-2）：浅灰至紫红色薄至中厚层状含角砾粉砂质泥岩、细砂岩，夹灰岩角砾岩（角砾状灰岩）岩块，局部夹细粒长石石英砂岩。在灰岩角砾岩岩块中赋存锶矿体，石膏、硬石膏矿体。是一个比较特殊的沉积相。由于靠近古河道及古剥蚀区边缘，处于冲积相与慢流相的过度部位，岩性复杂且变化大，地层中角砾、岩块分布广泛，主要由灰岩角砾岩及含砂质灰岩角砾岩组成。古剥蚀区边缘崩落岩块堆积，由于重力作用，整个岩块向西斜插，对其包围它（灰岩角砾岩）的云龙组（Eyb-2）之砂泥岩对锶矿、石膏的沉积由一定的隔挡作用，尽而富集形成锶矿和石膏矿体。

（2）Eyb-1：上部为浅紫红色厚层至块状泥质粉砂岩，粉砂质泥岩夹厚层状细粒石英砂岩，含石膏细脉，顶部有铅锌小矿体。下部为浅灰白色角砾质石膏岩赋存石膏矿体。夹泥灰岩岩块、灰岩角砾岩，常常含石膏及锶矿体。本层厚5～241m。

图2　兰坪金顶矿区铭矿典型剖面图（第三地质大队，1990）Fig.2 Typical profiles of Jinding Ming ore

锶矿体产于云龙组Eyb-2地层中（图2），主（大）矿体均产于铅锌矿、石膏矿下部，少部分产于硫铁矿边缘。在云龙组地层Eyb-1中部铅锌矿附近也有厚大锶矿体产出。含矿岩性为灰岩角砾岩或角砾状灰岩，局部为沥青质灰岩、含燧石结核结晶灰岩、泥灰岩，矿体呈囊状、透镜状产出，整体呈不规则面型分布，矿体产状、形态和推覆构造面基本一致。矿区共探明锶矿体100余个，矿体沿走向长一般200～530m，控制最宽210m，最厚29.35m，平均8～10m，Sr最低品位10.60%，最高品位26.40%，平均20%左右。矿区导矿构造主要是沘江大断裂，它构成了古新世断陷盆地的东部边界，是一多期活动性断裂，区域上在古近系末仍有活动痕迹。

4 矿石特征

4.1 矿石矿物组成

矿石矿物成分有天青石、碳酸锶矿（菱锶矿）、石膏、硬石膏及少量重晶石；脉石矿物以方解石、碎屑石英为主，少量玉髓、铁泥质、沥青、长石、黄铁矿、白云母、粘土矿物等。微量重矿物有电气石等。

矿石矿物的含量，不同岩性各异。砂岩型矿石中以碎屑石英为主；灰岩型矿石中以方解石为主。黄铁矿、沥青等多见于灰岩型矿石；碎屑长石，云母以及各种微量重矿物则多集中在砂岩型矿石中。

矿物成分复杂。次生硫化物有天青石（SrS04）、石膏（CaS04·2H2O），硬石膏（CaS04）、重晶石（BaS04）、黄铁矿（FeS2）；碳酸盐矿物有碳酸锶（SrCO3）、方解石（CaC03）；氧化物有褐（赤）铁矿（Fe203）、石英（Si02）；碳氢化合物有沥青。

这些矿物，最常见的有天青石、碳酸锶矿、方解石、石膏、硬石膏、重晶石、石英、沥青及次生的黄铁矿等，其它矿物少见。

4.2 矿石的结构构造

矿石主要结构有：

不等粒结构：天青石结晶粒度极不均匀，一般中—细—显微粒状杂乱不均匀分布，少量硅质石英呈浸染状不均匀分布，极少铁泥质充填其间。

微粒结构：矿物成分主要由天青石组成，结晶粒度十分细小，显微粒状紧密镶嵌分布，局部粒度不均，裂隙中有极少铁泥分布。

它形—半自形粒状结构：主要由它形—半自形粒状方解石组成，受碳酸盐交代，方解石呈脉团状不均匀分布，且明显交代残留现象，之后热液石英不对先形成的天青石、方解石进行交代。形成大量石英不规则分布。

它形粒状结构：天青石结晶程度不均匀，多为半自形粒柱状不均匀分布。

矿石主要构造有（图3）。

块状构造：主要由天青石单独形成，其间有少量方解石混入物，也是矿区天青石矿石的主要构造。

脉团状构造：由天青石充填交代形成其间残留灰岩团残块。

放放射状构造：矿石结晶较好时，可见放射状天青石，夹少量灰岩残团块。

晶（晶洞）状构造：矿石呈晶簇状，在晶洞中形成碳酸锶的自形晶体。

板（片）状构造：无色透明天青石呈“云母薄片”，集合体呈板状。

疏松土状，沙糕状构造：天青石矿石受后期构造的影响并风化后，多形成此构造。多呈灰绿色，紫红色。

4.3 矿石的化学成分

矿区内主要岩石的化学成分含量（见表1）。

从表1可以看出，无矿灰岩的主要含量是CaO，为31.58%～45.12%，其次是SO3为28.10～29.05%，而F仅为0.04（%）。随着SrO含量的增加，BaO含量逐渐增加。F-平均含量为0.023%，BaO平均含量为1.65（%），CO2平均含量为10.32 （%）。矿石的化学成分与无矿灰岩相近，但BaO明显减少，而CaO逐渐增加，其余含量变化不大。

图3　兰坪金顶锶矿结构构造图集Fig.3 Structure and tectonic graph set of Jinding Strontium ores

表1　矿区岩石锶化学成分含量表Table 1 Content table of strontium chemical constituent

5 矿床成因

矿体赋存于新生带断陷盆地中的碳酸盐岩系中，区内无岩浆岩，深部也无蚀变增强的现象。但矿层上下及矿床周围有较多的蒸发岩类，并构成硫酸盐矿体。因此，矿体明显受岩性和构造的双重控制，含矿岩性为云龙组地层中角砾状灰岩或灰岩角砾岩，无矿岩性为紫红色砂泥岩，为明显的断层接触关系。

在矿区内，由于逆冲推覆构造使得倒转地层系统[中侏罗统花开左组（ J2h ） 、上三叠统麦初箐组（ T3m ） 及三合洞组（ T3s ）]与正常沉积地层系统[古新统云龙组（ E1y ） ]形成构造圈闭【6】。在这个构造圈闭中，砂岩、角砾岩等孔隙度好、渗透率高，使得成矿流体得以聚集，成为储层；泥岩、粉砂质泥岩等具低渗率【7】，具很好的遮挡能力，对成矿流体起到了很好的封闭作用，是良好的遮挡层。

由于区域构造运动，将外来系统地层推覆叠置在原地系统的云龙组之上，两者又共同褶皱形成穹隆构造（图1），为后期成矿提供了有利的导矿构造和容矿空间。构造不仅为深部热卤水的上升、运移提供了通道，而且也为含矿岩系的构造动力再改造，并富集成矿创造了极为重要的构造基础与前提。且矿区位于古剥蚀区边缘，外来系统之岩块蹦落进入云龙组地层中，而云龙组地层中Sr、Ca、Pb、Zn等元素丰度值较高，为矿液富集沉淀提供了较为有利的成矿因素。

在金顶矿床中存在着大量有机物－泥岩/泥灰岩中的干酪根、灰岩/砂岩/含砾砂岩中的沥青（含量达1%～25%）、矿区岩/矿石中裂隙充填脉内的沥青质以及轻油、重油等不同赋存形式、多个演化阶段的有机物质，按照赋存形式分为囊状、团块状、浸染状、含沥青灰岩角砾中的沥青、脉状、重油、含有机质包裹体等不同类型的有机质。有机物质在成岩、成矿过程中经历了复杂的演化过程，沥青可能是古油气藏在金属成矿过程中被改造、破坏及热成熟到裂解的产物。从兰坪盆地到金顶矿区，岩石、矿石中有机物质含量增加明显，金顶矿区矿石及其围岩中有机物质热成熟显著。有机物质烃源母质主要为菌藻类，烃源母质经历了强还原的高盐度环境。有机物质的铅同位素表明矿区的沥青主要来源于盆地的有机物质，是其经过漫长的地质演化演变而来的；碳同位素以生物有机成因碳为主，说明有机物质与金属成矿具有密切的联系。盆地演化尤其是在金顶局部穹隆化过程中可能聚集起来的油气藏是金属大规模快速沉淀的重要还原剂【8】。

综上所述，对矿床成因初步认识如下：

（1）矿床形成于喜山期。既古新世云龙组地层发生褶皱形成穹隆之后。

（2）含矿溶液以大气降雨为主，循环于含盐盆地中，并从周围地层中渗出有用组分，逐渐形成富含SO2-4、CO2-3、锶元素等及有用组分的高盐度卤水，在地下水形成过程中可能有原生卤水的加入，通过南北向主控矿断层的控制（对热卤水有隔挡作用），再加上东西向推覆断层及后期层间小断裂是矿液的良好通道，于是在有利的岩性和部位通过循环—富集—沉淀—再循环—再富集—再沉淀，最后通过沉积作用形成具有工业价值的矿体。

（3）成矿作用

在有机质和生物活动的参与下，富含金属组分的高盐热卤水沿导矿构造循环至有利的地层和构造部位，逐步沉淀富集。

因此，初步认为该矿床是沉积—热卤水构造动力改造型（图4）。

6 结论

通过对微量元素特征的分析研究，得出以下结论：

（1）古新世末,出现推覆构造。云龙组沉积后期，推覆体自东而西进入盆地, 覆盖盆地东部成矿坳陷。形成上千米厚的外来岩系，改变了坳陷沉积物的静压力, 加速了成岩成矿进程。同时,推覆体中侏罗统花开左组的高泥质隔水层, 作为含矿层的上屏蔽层, 使成矿系统成为有利的圈闭环境。

（2）受沘江断裂的影响，在该区沉积了古新世云龙组巨厚含盐建造, 沿断裂带形成次级坳陷，为金属硫化物大量堆积创造条件；山体的抬升, 形成一套受控于同生断层的粗碎屑及角砾岩沉积，成为良好的容矿岩系。大量含矿气液沿沘江断裂上升，在推覆构造形成的封闭层中聚集，从而形成工业矿体。

图4　兰坪金顶铅锌锶矿成矿模式图（据第三地质大队资料改编）Fig.4 Metallogenic mode chart of Jin ding lead and zinc strontium ores

（3）通过研究认为该矿床属沉积—热卤水构造动力改造型矿床。

参 考 文 献

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GEOLOGICAL CHARACTERISTICS AND GENESIS DISCUSSION OF THE JINDING OVERSIZE STRONTIUM DEPOSIT IN LANPING COUNTY, WESTERN YUNNAN PROVINCE

He Zhifang He Yongbo Zhang Ye Leiyang Aipumicang Yang Fei No.301 team of Yunnan nonferous geological bureau, Dali, Yunan, 671000

Abstract

Jinding strontium deposit is located at the oversize lead-zinc district of Sanjiang polymetallic metallogenic region with silver copper and lead-zinc ores. Composed of upper triassic system and Sanhedong formation limestone, the nappe stacked on the cretaceous and paleocene Yunlong formation, all of which fomed the Jinding dome. Some lead-zinc strontium and gypsum with tabular and veined as well as lens shaped are developping in the continental facies clastic rocks of Jingxing formation and Yunlong formation. The research on the geological and orebody characteristics of strontium deposit shows that it is a sedimentary-hot brine tectonic driving alteration deposit.

Keywords:strontium deposit geological characteristics deposit genesis cause lanping Jinding weastern Yunnan province

收稿日期：2015-04-03；改回日期：2015-04-21

* 第一作者简介：何志芳（1974～），男，地质矿产勘查专业，工程师

中图分类号：P618.78

文献标识码：A

文章编号：1006–5296（2015）02–0077–08