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《中国地质大学》 2019年
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西成矿田隐伏铅锌矿床找矿模型及成矿预测研究

张世新  
【摘要】:西成矿田是我国重要的铅锌等有色金属矿集区,位于秦岭泥盆系铅锌成矿带的西部,往西可延伸到宕昌代家庄一带,向东过两当与凤太铅锌矿田相接,其北以黄褚关断裂为界,南以人土山-江洛断裂为界,夹持在商丹缝合带、勉略缝合带之间。论文在典型矿床解剖的基础上,以成矿系统理论为指导,以成矿建造与构造-热液叠加改造与铅锌成矿关系为切入点,以矿床定位规律和找矿模型总结为目的,以铅锌成矿预测为目标,从宏观与微观两个角度研究了西成矿田与铅锌成矿有关的泥盆系沉积盆地构造动力学背景、盆-山演化过程中沉积建造、改造及岩浆活动对铅锌成矿的控制,总结了铅锌区域及矿床成矿地质条件和控矿因素,构建了区域成矿模型及以矿体定位规律为基础的矿区综合找矿模型,并结合地球物理和地球化学资料开展了深部隐伏铅锌矿床的成矿预测研究。取得了以下主要成果和认识:1、在系统研究区内铅锌矿床基础上,系统解剖郭家沟、洛坝、水贯子3个典型铅锌矿床,总结了区内铅锌矿成矿特征。区内铅锌矿床矿体呈层状、似层状、鞍状等主要产于泥盆系安家岔组、西汉水组地层中,少数产在泥盆系吴家山群、洞山组中。以厂坝-李家沟矿床为代表,矿体主要产在以泥质岩、细粒碎屑岩为主夹薄层碳酸盐岩建造的碎屑岩建造中,保存典型的沉积组构,代表同生喷流沉积矿床(SEDEX),主要分布在厂坝-向阳山一带的矿田北带。以毕家山、洛坝、郭家沟等为代表,矿体主要产在灰岩与千枚岩岩相界面的热水硅质岩中以及界面附近的千枚岩中灰岩透镜体及厚层灰岩一侧,显示明显后生成矿特征。矿床总体受泥盆系层位控制,但不同程度受到了变质、变形和后期热液叠加成矿改造,属于层控铅锌矿床。2、通过对赋矿硅质岩地球化学示踪,识别出了硅质岩为泥盆系地层中同生沉积的热水沉积岩,指示了同生沉积成岩期存在热液喷流沉积活动。基于矿石中代表后生热液活动脉状矿物的流体包裹体冷热台观察及均一温度、冰点及盐度计算,成矿流体总体为中-低温、中低盐度、低密度、中等压力、酸性、弱氧化性的Ca~(2+)(Mg~(2+)、Na~+)-SO_4~(2-)(Cl~-)流体体系。流体包裹体氢氧同位素研究指示后期成矿热液主要来自岩浆水与大气水的混合,以前者为主。矿石硫、铅同位素研究表明,成矿元素主要来自下伏基底碧口群、李子园群及赋矿围岩泥盆系。硫同位素具有明显富重硫特征,矿石硫主要来源自地层中的海相硫酸盐,通过TSR反应形成还原硫,并与金属元素结合形成硫化物而沉淀。矿石热液碳酸盐矿物的C、O同位素组成,指示热液碳酸盐为地层灰岩溶溶解、沉淀形成,具有原地或近原地“就地取材”特点,这种化学反应过程不仅有利于成矿热液的运移,也有效改变着流体性质,对后期成矿意义重大。矿石碳酸盐矿物Sr同位素比值明显高于同时代印支期花岗岩初始Sr同位素比值,而与地层灰岩Sr比值范围重叠,同样指示热液溶解、就地取材的特征。综合以上研究,将西成铅锌矿床归为热水喷流沉积-岩浆热液叠加改造型矿床。3、对西成矿田及外围开展了碎屑锆石U-Pb定年,泥盆纪不同地层中碎屑锆石U-Pb年龄谱系均发育450Ma左右的年龄峰,而南秦岭志留系缺少此年龄峰值,指示南秦岭在志留纪到泥盆纪之间,碎屑物源发生了根本的变化,即志留系碎屑物源缺少早古生代岩浆锆石组分,指示此时北秦岭尚未作为碎屑物源的供给者,而到泥盆纪时大量北秦岭早古生代岩浆锆石出现在泥盆系中,指示此时分隔南、北秦岭之间的商丹洋已经闭合,北秦岭地体已经成为泥盆系碎屑源区。因此推断商丹洋盆闭合应在白龙江群沉积之后,泥盆系沉积之前或同时,不晚于泥盆纪。基于对碎屑锆石U-Pb定年及碎屑源区示踪,结合前人对本区沉积构造古地理研究成果,推断赋矿地层泥盆系西汉水群沉积之时,盆地应属于碰撞后同造山阶段的前陆盆地,而非伸展性质的裂陷盆地。如若前人提出泥盆纪为伸展盆地构造背景,则因深水盆地(舒家坝群为代表)阻隔,北秦岭碎屑物质不可能越过深水盆地到达南侧的浅水区域(西汉水群为代表),所以将西汉水群视为泥盆系前陆盆地前缘部分的沉积较为合理。与盆地有关的喷流沉积成矿系统可能并不像前人认为的是断陷盆地同生断裂控制流体对流成矿系统,而可能是受同造山挤压构造体制控制前陆盆地流体成矿系统。据此,我们推断吴家山隆起一带是早期同生盆地流体成矿的有利地区。4、基于矿区矿床定位规律及典型矿床解剖和成矿控制因素分析,认为泥盆纪沉积盆地从志留纪被动陆缘伸展盆地,转化为挤压构造背景下的前陆盆地,它控制了区内早期喷流沉积的层状铅锌矿体的产出,矿体直接产于碳酸盐岩与碎屑岩界面以及局部伸展地段,在印支期造山过程中,原有矿体受到变质变形和岩浆活动不同程度改造影响,在褶皱转折端、层间虚脱部分和岩体附近进一步叠加成矿,在此基础上构建了“层位(热水硅质岩)+界面+圈闭构造”的矿区尺度的找矿模型。5、基于GIS技术,利用空间分析功能,提取了有利的找矿地质信息,建立了以综合找矿标志为证据层的证据权模型,并通过对研究区已知铅锌矿床符合度验算(大于90%)和成矿信息预测,在区内圈出一级找矿远景区5个,二级找矿远景区6个,三级找矿远景区5个;6、在郭家沟矿区开展了矿体定位预测和钻探工程验证,找矿取得了重大突破。基于对矿区“界面控矿”和“褶皱转折端”的矿体定位规律的总结,利用EH4电磁测深技术圈定了矿区内碳酸盐岩与碎屑岩的岩性界面形态,在南北两边各识别出一个近东西走向的背斜,并在褶皱转折端部位布置钻孔进行了钻探验证,在垂深350米以下发现了郭家沟隐伏铅锌矿体,找矿取得重大突破。目前,该矿床以控制Pb+Zn金属量超过300万吨,银金属量超过1000吨;
【学位授予单位】:中国地质大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:P618.4

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【参考文献】
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