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鄂西地区层控型铅锌矿床成矿物质来源研究

谭满堂  
【摘要】: 鄂西地区层控型铅锌矿的找矿工作近几年取得较大进展,但相关成矿理论研究比较滞后。鄂西地区横跨秦岭褶皱系和扬子准地台两个一级大地构造单元,以青峰一襄广断裂为界,以南属于扬子地台,以北属于秦岭造山带。区内岩浆岩以侵入岩为主,主要分布于黄陵杂岩区、神农架穹隆和南秦岭造山带的局部地区。地层从太古宙到第四系出露齐全,其中根据岩性组合,震旦系陡山沱组可以细分为四个岩性段,灯影组分别可分为三个岩性段,在陡山沱四段与灯影组有多层黑色岩系发育。 鄂西地区目前共发现铅锌矿点150余处,主要集中分布于青峰断裂南侧、神农架断穹周缘、黄陵背斜北缘等地。铅锌矿的赋矿地层相对稳定,严格受层位控制,主要包括青峰断裂带附近的灯影组白云岩、宜昌地区灯影组角砾状白云岩、神农架地区陡山沱组角砾状白云岩,具有明显的“层控”特征。 本次研究重点考察了冰洞山、沐浴河、凹子岗和谭堡铅锌矿床(点),共采集或挑选了30件岩矿石的地球化学样品、20件硫铅同位素样品、4个C-H-O同位素样品、3个流体包裹体样品进行了测试分析。 冰洞山、沐浴河铅锌矿分布于神农架断穹周缘,矿体主要赋存在陡山沱四段两套黑色岩系所夹的角砾状白云岩之中,含矿岩系沉积环境属于高位体系域局限台地(白云岩)和泻湖(黑色岩系)。矿石中矿物主要有闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、白云石(方解石)、石英、重晶石等,具有多期次多阶段形成的特点。地球化学特征显示围岩中具有较高的金属元素背景值,围岩中硅质岩属于大陆边缘的生物成因而非海底热水沉积产物;硅质岩、碳质页岩和白云岩均具有显著的Ce负异常,前二者Eu负异常也较为明显,而白云岩中Eu的微弱正异常、负异常均有存在,说明在沉积成岩过程中有较弱的热液流体作用参与。 凹子岗锌矿位于黄陵断穹北东缘,矿体赋存于灯影组蛤蟆井段上部白云岩中,含矿岩系代表一套碳酸盐台地潮坪相为主的沉积组合。矿石矿物主要为闪锌矿,其次为菱锌矿、黄铁矿;脉石矿物有白云石(方解石)、石英。地球化学特征显示围岩中具有较高的金属元素背景值,稀土元素分配模式表现为具有显著Ce负异常的中稀土富集型,说明在海水沉淀过程中吸附了一定量的包含Pb、Zn等在内的微粒反应敏感的元素并造成Pb、Zn一定程度的富集。 谭堡铅锌矿位于青峰断裂带南侧西蒿坪一带,矿体主要产于灯影组顶部白云岩中,含矿岩系沉积环境属于高位体系域开阔台地体系。矿石矿物组合主要有方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、白云石(方解石)、石英、萤石等。近矿围岩白云岩具有明显Ce负异常、Eu正异常的重稀土相对亏损的稀土元素分配模式,说明在沉积作用过程中具有海水与一定量热水混合。 铅同位素Zartman图解中,矿石和绝大部分围岩均落在上地壳范围,只有谭堡的一个围岩样品较为接近于造山带,表明沐浴河、凹子岗、冰洞山铅锌矿矿石与围岩以及谭堡铅锌矿的矿石铅的主要来源为壳源;而谭堡铅锌矿围岩的铅具有壳源铅和造山带铅的混合来源。硫同位素以富重硫为特征,其中沐浴河、凹子岗、冰洞山铅锌矿的δ~(34)S的值在17.57-33.90‰之间,表明硫主要来自于海相硫酸盐即地层本身;而谭堡铅锌矿矿石中方铅矿的δ~(34)S为12.35%,处于蒸发硫酸盐与变质岩相交的范围,这应是由于造山带热液硫的混入使得其δ~(34)S向变质热液硫的范围发生了一定偏移。 流体包裹体分析表明沐浴河铅锌矿矿石中流体包裹体气相成分主要为甲烷,二氧化碳较少,液相成分主要为水。测温结果显示:凹子岗锌矿冰点温度为-14.4℃--5.1℃,对应盐度W(NaCl)%为9.79-18.27%;均一温度为100.3℃-171.6℃,统计直方图显示出一个峰值,表明矿物形成基本只经历了一个形成阶段。沐浴河铅锌矿冰点温度为-24.1℃--0.5℃,对应盐度以W(NaCl)%为0.87-25.42%;均一温度为80.6℃-167.3℃。统计直方图显示出大约3个峰值,表明矿物形成大体经历了三个阶段。沐浴河、凹子岗锌矿矿石的成矿流体均为低温低压流体,成矿流体主要为盆地热卤水。 鄂西地区震旦系陡山沱组和灯影组数层黑色岩系和白云岩中金属元素含量分析表明:无论是在黑色岩系还是碳酸盐岩的沉积成岩过程中,来自于壳源的Pb、Zn等金属元素均可得到一定程度的初始富集,并由此而形成矿源层乃至矿(化)层。 综合分析认为: 1.鄂西层控型铅锌矿成矿金属(Pb、Zn等)主要来自于上地壳,初始富集于陡山沱期和灯影期的黑色岩系和碳酸盐岩沉积阶段,在成岩阶段得到进一步富集而形成矿源层乃至矿(化)层;在后期造山运动中可受热液改造发生再富集而成矿,局部围岩中有造山带铅混入。 2.矿石中硫主要来自于海相硫酸盐,即地层本身;青峰断裂带附近的铅锌矿有一定热液成因硫的加入。 3.成矿流体主要为地下热卤水,如盆地卤水或沉积建造水,在早期沉积成岩阶段中同沉积的盆地热卤水可以淋滤萃取成矿金属并迁移至白云岩角砾间而成矿;在后期造山运动过程中,下渗的循环热卤水可以携带矿质在层间构造带及断裂裂隙中充填成矿并对早期形成的矿(源)层形成不同程度的改造。 4.鄂西层控型铅锌矿成矿模式具有从沉积成矿到热液改造发展的趋势过程;不同构造部位、不同赋矿层位具有细微的差别,具体可分为沉积型(以凹子岗锌矿为代表)、沉积-改造型(以冰洞山铅锌矿为代表)和热液再造型(以西蒿坪谭堡铅锌矿为代表)三种成因类型。


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