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云南金顶铅锌矿床成矿流体与矿化机制研究

王哲  
【摘要】:云南金顶铅锌矿床是我国最大的铅锌矿床,因其超大规模金属聚集和特殊而复杂的成矿地质特征而备受关注。在热液矿床中,成矿流体是成矿物质运移和卸载的载体,流体特点和金属矿化机制研究是矿床研究不可或缺的重要内容,本次工作即对金顶超大型矿床的成矿流体及矿化机制开展了研究。在这方面,过去对金顶矿床成矿流体探讨较多,但在测温包裹体的选择上存在很多问题;对成矿机制探讨较少,缺乏系统的热液矿物地球化学研究,因此,导致了关于成矿流体特征、来源等仍存在很多争议。另外,距金顶矿床东北方向约9公里的兔子山矿段研究程度低,对其成矿流体和矿化特点了解较少。 本论文以金顶露天采场、跑马坪矿段和兔子山矿段流体包裹体和热液矿物为主要研究对象,首先通过资料收集整理、野外地质填图和光薄片显微镜观察,查明矿床的地质特征和热液矿物形成特点;在此基础上,通过室内的流体包裹体研究、矿物成分分析、方解石C-O同位素和硫酸盐及硫化物的S同位素研究,分析对比三个矿段的成矿流体特征、来源及演化,阐述金顶矿床的流体矿化机制。 研究表明,金顶露天采场岩性系统分为“原地系统”、“外来系统”和“膏盐(砂)底辟有关岩性系统”,后者由多种角砾岩和膏、砂等底辟体构成,其原生矿化主要出现在这套膏盐(砂)底辟有关的地层系统中。按含矿围岩岩性,矿石可分为砂岩型、含灰岩角砾砂岩型和灰岩角砾岩型三种。露天采场和跑马坪的金属硫化物矿物主要有方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、白铁矿等,脉石矿物主要有方解石、天青石、重晶石、石膏等,并常见沥青。兔子山矿段矿化出现在三合洞组白云质灰岩中,呈脉状,由方解石、石英、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿组成。 在金顶露天采场和跑马坪矿段,主要发育盐水两相包裹体和油气包裹体,后者气相中往往含CO2和CH4。两矿段热液方解石中的盐水两相包裹体均一温度为145~245℃,成矿流体显示低温的特点,不指示有高温岩浆流体参与成矿;金顶露天采场流体包裹体盐度集中在14.0~16.0wt%NaCl;跑马坪矿段盐度出现两个区间,为20.5~20.8wt%NaCl和4.7~5.9wt%NaCl。兔子山矿段主要发育盐水两相包裹体,成矿流体温度为170.0~258.0℃,盐度22.7~23.1wt%NaCl。在这三个矿段热液方解石都具有富18O特征,为14‰~24‰,显示成矿流体为壳源。这些特征表明,金顶露天采场和跑马坪矿段发育有迁移金属的盆地卤水(低温高盐度)和来自古油气藏的富油气流体(低温低盐度),而兔子山矿段成矿流体主要来自盆地卤水。流体混合与否及混合的不同条件和方式可能是导致不同矿段包裹体温度、盐度特点差异的原因。 金顶露天采场矿化白铁矿的出现显示成矿流体为含复硫化合物、略偏低pH的特点;露天采场和跑马坪矿段闪锌矿不同生长环带的Cd元素含量变化较大,反映成矿流体的在矿物过程中的物理化学条件不稳定;从兔子山矿段到跑马坪和金顶露天采场,热液方解石中的Mg含量降低、Mn含量升高,显示成矿流体和围岩发生了相互作用。另外,露天采场和跑马坪矿段闪锌矿中的Fe和Cd含量显示闪锌矿具有MVT矿床成因特点。 金顶露天采场和跑马坪矿段矿化砂岩中方解石胶结物、胶结灰岩角砾的含矿/无矿方解石、含矿方解石脉中方解石的δ~13C主体变化于-26.2‰和-9‰之间,反映矿化过程增有有机碳的加入,其中,砂岩中方解石胶结物较其它方解石相对富集13C,指示后者在成矿过程存在有机碳不断的加入的可能,而前者则缺乏这个过程。两个矿段早期沉淀的硫化物δ~34S值为-28‰~-8.3‰,晚期伴随硫酸盐沉淀的硫化物期δ~34S值为-5.4‰~+0.5‰,结合矿区石膏的硫同位素组成,反映在早期成矿阶段,富金属流体与硫酸盐生物还原(BSR)产生的硫化氢相互作用导致金属硫化物的沉淀,在成矿晚期阶段,富金属流体与硫酸盐有机热还原(TSR)产生的硫化氢相互作用导致金属硫化物的沉淀。与金顶露天采场和跑马坪矿段不同,兔子山矿段δ~13C值为-3.8‰~+1.6‰,方铅矿S同位素为-1.6‰,缺乏有机质参与成矿的显示,其金属硫化物的沉淀可能由温度下降等非流体混合因素所致。


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