滇东北-黔西北地区铅锌矿床成矿作用研究

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滇东北-黔西北地区位于扬子地台西南缘,该地区已发现超过400个铅锌矿床(点),其铅锌金属量超过20 Mt,是我国重要的铅锌多金属工业基地。目前对于这些铅锌矿床的成因研究仍然存在较大争议,尤其是在成矿时代、成矿流体来源、成矿物质来源和矿床形成机制等方面。本文以滇东北毛坪铅锌矿床、黔西北杉树林、筲箕湾、垭都和天桥铅锌矿床为研究对象,在全面介绍研究区区域地质背景、矿床地质特征的基础上,对这些矿床进行了系统的硫化物原位S同位素分析、微量元素分析、流体包裹体显微测温、流体包裹体群体成分分析、单个包裹体成分分析和闪锌矿Rb-Sr定年,以对滇东北-黔西北地区铅锌矿床的成矿时代、成矿物质及流体性质和来源进行了研究。在此基础上对研究区铅锌矿床的成矿类型进行划分,结合区域地质演化,详细分析了研究区铅锌成矿作用与重大地质事件的耦合关系,并建立了成矿模型。最后根据研究区铅锌矿床的地质特征、地球化学特征、成矿背景和控矿因素,系统总结了滇东北-黔西北地区铅锌矿床的成矿规律。取得主要认识如下:(1)滇东北-黔西北地区铅锌矿床矿体基本都赋存于震旦系-二叠系海相碳酸盐岩中,以白云岩为主。滇东北铅锌矿床主要受北东向逆断层控制,黔西北铅锌矿床主要受北西向逆断层控制。矿床矿体多呈脉状、透镜状和似层状产出,次为角砾状和网脉状。成矿期可主要划分为三个阶段:早期黄铁矿阶段,中期铅锌硫化物主成矿阶段和晚期碳酸盐阶段。金属矿物主要为闪锌矿、黄铁矿和方铅矿,脉石矿物主要见方解石、白云石和石英等。围岩蚀变以碳酸盐化和黄铁矿化为代表。(2)硫化物LA-ICPMS硫同位素分析显示,这些铅锌矿床δ34S值分布在10~23‰之间,富集重硫,且其分布特征表明沉淀的硫化物之间已经达到了硫同位素平衡。滇东北毛坪铅锌矿床成矿流体δ34S在19~22‰之间,成矿还原硫主要来自下伏震旦系灯影组和(或)寒武系地层中海相硫酸盐的热化学还原作用;黔西北地区铅锌矿床成矿流体δ34S为13~19‰,成矿还原硫可能具有多来源性,主要为赋矿地层和下伏震旦系或寒武系地层硫酸盐的混合来源。硫化物LA-ICPMS微量元素分析结果显示闪锌矿以富集Ge、Ga、Cd和Ag,贫Bi、Ni、Co、Ti和Tl为特征;黄铁矿相对富集Ni、Co和As,与典型MVT铅锌矿床中闪锌矿和黄铁矿微量元素特征相似。(3)该地区铅锌矿床成矿流体温度范围集中在120~250℃之间,盐度主要分布在7~14%(Na Cleqv)之间,属于中低温、中低盐度流体。流体包裹体成分较为复杂,气相主要为H2O、CO2和少量CH4,液相成分主要含有Na、Ca、K、Mg、Cl等。LA-ICPMS单个流体包裹体分析显示,成矿流体还具较高浓度的Li、Rb、Sr、Cs、Ba等元素;对比岩浆热液成矿流体、盆地卤水及变质卤水成分数据,发现滇东北和黔西北地区铅锌矿床的成矿流体都具有盆地卤水来源特征。(4)闪锌矿Rb-Sr年代学研究显示毛坪铅锌矿床成矿年龄为202.5±8.5Ma,处于晚三叠世-早侏罗世时期,晚于泥盆系赋矿地层。结合前人在研究区的研究成果,进一步约束了滇东北-黔西北地区铅锌矿床的形成时代。结合研究区铅锌矿床的地质特征、成矿流体性质及来源、成矿物质来源、微量元素特征和区域构造演化研究,本文认为滇东北-黔西北地区广泛分布的铅锌矿床属于MVT铅锌矿床,其成矿作用与印支期右江盆地的演化相耦合,是右江盆山挤压造山作用驱动下的大规模盆地流体迁移导致的。右江前陆盆地在中三叠世为浊积岩盆地阶段,是相对高温盆地卤水的准备期,产生了150~280℃相对较高温度的盆地卤水,最高温度为300~350℃;晚三叠世至早侏罗世的盆地消亡阶段,右江盆地自SE向NW隆起形成造山带,地形作用及构造挤压导致盆地热卤水向NW向大规模迁移。流体沿着NW向紫云-垭都断裂和中元古界褶皱基底与沉积地层之间的不整合面迁移,并沿途萃取了基底地层和沉积盖层中大量的成矿元素,最终在NW、NE、NNE向逆断层和褶皱虚脱部位沉淀金属硫化物而形成研究区内广泛分布且具有众多相似特征的铅锌矿床。(5)滇东北-黔西北地区铅锌矿床受地层、岩性、构造和岩相的多重控制。首先,矿床选择性的赋存于震旦系-二叠系地层中,且自南东部的黔西北地区到北西部的滇东北北部地区赋矿地层逐渐变老,但赋矿地层岩性一直为海相碳酸盐岩,并以白云岩为主;其次,区域性深大断裂、地区大断裂和矿床范围内的次级构造分别控制着成矿区总体范围、矿床分布和矿体产出特征。在成矿模式、成矿规律与成矿条件分析的基础上,综合岩相古地理特征、矿床地球化学以及已有矿床分布情况,本文认为黔西北垭都-蟒硐断裂带NW端找矿潜力较好,滇东北地区莲峰-巧家断裂至矿山厂-金牛厂断裂之间可能具有更好的找矿前景。
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