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西南三江昌宁-孟连缝合带典型VMS矿床成矿作用研究

张鹏飞  
【摘要】:西南三江特堤斯昌宁-孟连缝合带系古特提斯主洋的重要组成部分,洋盆扩张过程中形成了系列与洋岛火山岩(OIB)和洋中脊火山岩(MORB)相关的VMS型矿床,分别以老厂Pb-Zn-Ag矿床和铜厂街Cu矿床为代表。将两类不同成生环境的矿床进行对比研究对于加深古特提斯VMS成矿作用的理解具有重要作用,但该项工作一直缺乏。本文在系统的区域地质特征与重要岩浆事件解析基础上,对老厂与铜厂街矿床进行了野外地质、火山岩元素和同位素地球化学、成矿年代学、流体包裹体热力学以及C-O-S-Zn多元同位素组成研究,制约昌宁-孟连古特提斯VMS矿床时空格架、查清成矿流体属性和成矿物质来源并揭示成矿主因;提取两者关键控矿因素的异同,最终达到构建老厂和铜厂街矿床成矿模式的目的。老厂VMS型Pb-Zn-Ag多金属矿床赋存于早石炭世火山岩和中晚石炭世-二叠纪海相碳酸盐岩中,容矿玄武岩类展示出典型的与OIB一致的元素和同位素富集特征。岩浆锆石U-Pb年龄320.7±2.6Ma,与块状矿体中方铅矿和闪锌矿的Re-Os等时线年龄一致,将VMS成矿作用的年代精确限定在早石炭世末期。通过岩相学观察,老厂矿床成矿期方解石与石英中流体包裹体以气液两相包裹体为主,不发育含子晶包裹体,沸腾包裹体不发育。激光拉曼结果显示含CH4,不含CO2;上部块状硫化物矿体均一温度为113~240℃,盐度为6.0~14.4 wt%NaCl eqv;下部网脉状矿体为254~440℃和3.9~19.8wt%NaCl eqv。成矿流体主体表现的中低温和中低盐度特征符合典型VMS成矿流体属性,从网脉状矿化到块状矿体的成矿温度降低,反映较高温度的成矿热液沿喷流通道上升至海底面与海水混合并降温的过程。该过程中流体盐度并未发生明显下降,可能与成矿流体持续补给有关。方解石C-O同位素结果显示,网脉状矿化δ13CPDB为-11.1 8‰~3.87‰,δ1 8OSMOW 8.12‰~14.20‰;块状矿体 δ13CpDB 为-6.17‰~2.71‰,δ180SMOW 为 10.74‰~13.15‰。网脉状矿化δ13C相对于块状矿体δ13C更偏向于幔源碳,显示了从网脉状矿化到块状矿体,幔源碳比重减少,代表了多碳源的特征,推测为幔源碳和海相碳酸盐岩混合来源。网脉状矿化成矿流体δ18Ofluid为3.11‰至9.19‰,块状矿体成矿流体δ18Ofluid为-0.09‰至2.32。网脉状矿化δ18Ofluid更接近于岩浆水,而块状矿体δ18Ofluid更接近海水,表现出了从网脉状矿化到块状矿体岩浆水和海水的混合过程。硫化物S同位素为-1.43‰至1.32‰,集中零值分布特征指示幔源为主要硫源。Zn同位素结果显示其直接来源于玄武岩。综合反映老厂矿床VMS成矿过程中存在岩浆房释气作用。铜厂街Cu矿床产于石炭纪-二叠纪蛇绿岩中,容矿玄武岩显示出与MORB型火山岩一致的亏损特征。铜厂街矿床矿石中透明矿物流体包裹体主要为气液两项包裹体,沸腾包裹体不发育,未见含子晶包裹体。块状矿体均一温度为110-189℃,盐度为4.0~10.2wt%NaCl eqv;网脉状矿体均一温度为201-351℃,盐度为5.1~15.5wt%NaCl eqv;成矿流体具有中低温、中低盐度特征。硫化物S同位素为-0.16‰~3.31‰,显示容矿玄武岩提供了主要的硫源。综上所述,昌宁-孟连缝合带内VMS矿床均形成于早石炭世,成矿流体具有岩浆热液和海水的混合特征。老厂矿床成矿物质具有幔源和底部岩浆房热驱动淋滤海相碳酸盐岩特征;铜厂街矿床成矿物质具有幔源特征。


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