滇西兰坪盆地金顶铅锌矿盐构造发育特征及其与成矿关系

收稿日期: 2015-03-22; 改回日期: 2015-06-16

项目资助: 国家自然科学基金项目(41362008、U0933605)、江西省教育厅科技项目(GJJ14475)和核资源与环境重点实验室开放基金项目

(NRE1506)联合资助。

第一作者简介: 朱志军(1976–), 男, 博士, 副教授, 从事沉积学教学和研究工作。Email: zhuzj013@ doi: 10.16539/j.ddgzyckx.2016.02.012

卷(Volume)40, 期(Number)2, 总(SUM)151 页(Pages)344~353, 2016, 4(April, 2016)

大 地 构 造 与 成 矿 学

Geotectonica et Metallogenia

滇西兰坪盆地金顶铅锌矿盐构造发育特征

及其与成矿关系

朱志军1, 2, 郭福生1, 2

(1.东华理工大学 省部共建核资源与环境国家重点实验室培育基地, 江西 南昌330013; 2.东华理工大学 地球科学学院, 江西 南昌 330013)

摘 要: 滇西兰坪中新生代盆地广泛发育盐岩层系。通过对金顶超大型铅锌矿区的露天采厂和地下采坑的最新野外调查及大量钻孔资料的综合分析, 研究区盐岩层系具有多期、多阶段运动的特点, 厚度分布极不均一, 它们作为区域推覆构造作用的滑脱层, 对盐上层构造变形起着重要控制作用, 形成一系列储矿构造。研究表明, 矿区盐构造主要包括盐枕、盐背斜、盐焊接、盐穿刺、盐推覆、盐岩滑脱‒断层相关褶皱组合等多种盐构造变形样式。这些盐构造的形成演化及变形机制主要受到推覆挤压缩短作用、基底断层作用和塑性流动汇聚作用、盐下和盐上层断裂滑脱作用等控制, 主要沿推覆断裂构造带呈串珠状分布。金项矿区盐构造分为两个阶段: 古新世–始新世挤压–拗陷层内变形阶段, 形成盐枕、隆升较低的盐背斜等整合型盐构造; 渐新世的逆冲推覆–盐岩滑脱阶段, 受强烈的挤压推覆作用而形成盐墙、盐株等盐穿刺型构造。盐构造不同阶段的变形演化对金属元素富集成矿起到关键作用, 其流动变形而形成的盐构造圈闭促使了金属聚集成矿。 关键词: 金顶铅锌矿; 盐构造; 成矿特征; 兰坪盆地

中图分类号: P613 文献标志码: A 文章编号: 1001-1552(2016)02-0344-010

0 引 言

盐构造不仅与油气关系密切, 它还能聚集许多金属与非金属工业矿床, 如钾盐、(硬)石膏、重晶石、自然硫、铅、锌、银、硫酸锶等矿床(Kyle and Posey, 1991)。位于我国三江多金属成矿带中的兰坪金顶超大型铅锌矿是目前中国最大的铅锌矿床, 也是世界上形成时代最新且唯一产于陆相沉积岩容矿的超大型Pb-Zn 矿床, 并且不同于世界上公认的沉积岩容矿SST 、MVT 、Sedex 等基本类型(薛春纪等, 2007)。金顶超大型铅锌矿拥有2亿吨矿石, 在不到10 km 2范围内堆积了如此巨量金属实属罕见, 但是关于矿

床成因一直存在众多分歧。在金顶矿区及其邻区可见到大量的金属矿体与膏盐在空间上密切伴生, 前人研究发现金顶矿区硬石膏产于铅锌矿体的边缘或深部, 在平面上, 围绕铅锌矿体, 形成明显的分带特征, 由中心向外, 依次为铅锌矿体、天青石矿体、硬石膏矿体(潘忠华, 1989)。高广立(1989)认为兰坪‒金顶铅锌矿容矿岩石之一的灰岩角砾岩就是膏溶构造角砾岩; 王安建等(2007)将容矿角砾岩进一步分为不含矿的构造–膏溶角砾岩和含铅锌矿、黄铁矿、天青石和硬石膏矿化的底辟–侵位角砾岩两类; 高怀忠(1989)认为矿体分布于盐溶洞穴中, 并在溶洞中能够产生次生硫化物的富集。通过砂岩型矿体

第2期朱志军等: 滇西兰坪盆地金顶铅锌矿盐构造发育特征及其与成矿关系 345

和灰岩角砾岩型矿体的叠置关系研究, 认为(硬)石膏、天青石矿体空间上展现了残余盐丘的特点。进而认为金顶超大型铅锌矿床的形成与盐丘破坏、油气逃逸作用使成矿物质大量聚集等有一定的联系(修群业等, 2005)。随着研究的深入, 王安建等(2009)提出金顶矿床为构造推覆–盐丘穹窿–区域伸展–油气聚集–流砂底辟–流体排泄–金属沉淀的成矿模式。也有学者认为金顶矿床矿化与逆冲推覆引起的盐底辟构造密切相关, 金顶穹窿是逆冲推覆引起盐底辟的结果, 底辟角砾或底辟后盐溶角砾是矿化的重要部位(吴淦国和吴习东, 1989; 宋玉财等, 2011)。董帅(2012)论证了兰坪盆地金顶矿区发育大量的盐丘构造。李彬等(2012)通过研究盐丘周缘的矿化情况发现盐丘底辟也影响着矿体的矿化蚀变分带。总之, 盐构造与金顶成矿的关系受到越来越多学者的关注。

在金顶矿区膏盐体多呈蘑菇状、透镜状、囊状、枕状等, 显示出不同变形样式和不同变形期次的盐构造特征, 虽然许多学者在兰坪盆地已经重视膏盐与铅锌多金属成矿的联系, 但是对盐构造的发育规律、变形期次及其与金属成矿的关系尚未见有报道。本文拟对金顶矿区盐构造进行解析, 查明盐构造与金属成矿的关系, 为该区金属矿产勘查提供更多的理论依据。对丰富“金顶”式成矿理论具有重要意义, 为在含盐盆地及盐构造发育的盆地中进行金属矿产勘探提供新思路。

1 地质背景

滇西兰坪盆地处于欧亚板块与印度板块的结合部位, 位于金沙江断裂带与澜沧江断裂带之间, 是三江褶皱带的一部分(罗君烈等, 1994; 王义昭等, 2000)。东以金沙江断裂为界与扬子陆块西南缘的金沙江–哀牢山造山带相邻, 西以澜沧江断裂为界与藏滇板块北东缘的碧罗雪山–崇山造山带相邻。北起维西, 南至景东, 与思茅盆地相连, 南北长约270 km, 宽约25~70 km, 面积近2000 km2。兰坪盆地除东西两侧发育巨型断裂以外, 中部还有兰坪–思茅中轴断裂。

在兰坪充填序列中已经证实主要有三套盐岩层系(帅开业, 1987; 高建华, 1989; 肖荣阁等, 1990)(图1), 中、上三叠统三合洞组普遍发育以硫酸盐为主蒸发岩建造, 局部达到石盐沉积阶段, 如云龙县的宝丰乡和兰坪县的马登乡、河西乡及洱源乔后盐矿等地; 中、上侏罗统膏盐沉积主要沿澜沧江东侧展布, 如兰坪县阿尼戛、大华, 永平四角田等地; 上白垩统–古新统盐系分布较广, 石盐矿床、矿点及盐泉、卤井随处可见, 且岩盐储量丰富, 已经开采的有兰坪的拉井镇、乔后等地。

2 金顶矿区盐构造类型及特征

2.1盐构造平面展布特征

金顶矿区已圈定天青石矿体100个, (硬)石膏矿体48个(李永强, 2006), 其规模都达到大型矿床。其中天青石矿体主要集中在北厂矿段66个, 跑马坪矿段21个及架崖山矿段13个。(硬)石膏矿体在架崖山矿段4个, 北厂矿段13个, 蜂子山矿段4个, 跑马坪矿段27个, 仅跑马坪矿段的石膏储量为16622万吨, 达到大型规模。随着金顶铅锌矿架崖山–北厂矿段大面积、更深层地露天开采, 揭露出的地质现象为研究矿区盐构造提供了更为直观的证据(图2)。

本文选取了架崖山–北厂矿段–跑马坪矿段Ⅲ线进行盐构造剖析, 该勘探剖面具体位置见图2中的AA 线段。金顶矿区的膏盐体主要分布在矿区东北部及东部, 至跑马坪矿段膏盐层更大、更厚(图3), 再往北东和东的方向膏盐层一直延伸到矿区外。(硬)石膏矿体在矿区有两种, 一种产于棕红色和紫红色粉砂岩及粉砂质泥岩中, 硬石膏矿体表现为青灰色的膏泥和纯白色的块状石膏, 晶体呈粗大粒状, 石膏层中夹紫红色的泥岩层, 未见灰岩夹层, 此膏盐矿体与铅锌矿体相差甚远。另一种主要产于Pb、Zn 矿体上、下及边部, 在平面上围绕铅锌矿体形成由中心向外, 依次为铅锌矿体、天青石矿体、硬石膏矿体。垂向上, 天青石矿体分布于(硬)石膏矿体上、下或石膏矿体与铅锌矿体的过渡带, 其矿体长几十米至二百米, 厚几十米至三四百米, 形态呈透镜状、囊状和蘑菇状, 表现出不同的后期变形特征。(硬)石膏矿体往往呈块状, 夹薄层沥青质灰岩, 含有大量黑色灰岩角砾, 角砾多为白云质灰岩、沥青质灰岩, 角砾为尖棱角状, 大小混杂, 偶见灰岩条带。

矿区见石膏矿钻孔近50多个, 各个矿体呈断续分布, 在石膏矿体内部变形强烈, 常见揉皱构造, 有时不仅膏盐中所夹灰岩薄层被揉碎成角砾, 而且膏盐本身也呈角砾, 之后又被石膏胶结, 偶见这些角砾长轴呈定向排列, 显示出一定的流动特征, 尤其以跑马坪矿段最为发育。据钻孔揭露, 跑马坪矿段上三叠统三合洞组灰岩层上、下皆有膏盐体, 上部膏盐保存较好, 呈大凸透镜状, 长度>1500 m, 最大垂直厚度约300 m。下部膏盐体分布不规则, 如图

3 ZK383孔, 在孔深47

4 m处突然出现厚层膏盐体,