扬子陆块北缘马元铅锌矿床地质和地球化学特征.pdf

2008年2月 Feb. , 2008 矿 床 地 质 MINERAL DEPOSITS 第27卷 第1期 Vol. 27 No. 1 文章编号025827106 2008 0120037212 扬子陆块北缘马元铅锌矿床地质和地球化学特征 Ξ 王晓虎1,薛春纪2 ,3 3 3 ,李智明1 ,4,李 强5,杨荣进6 1 长安大学资源学院,陕西 西安 710054 ; 2中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京 100083 ; 3中国地 质大学地学院,北京 100083 ; 4西安地质矿产研究所,陕西 西安 710054 ; 5长江大学地球科学学院,湖北 荆州 434023 ; 6陕西地矿局汉中地质大队,陕西 汉中 723000 摘 要 马元铅锌矿床是近年在扬子陆块北缘铅锌找矿的新突破。矿床主要形成于边缘基底隆起翼部震旦系 灯影组中,矿体呈层状、 似层状产于角砾化白云岩层间构造带中,围岩蚀变很弱。矿石中硫化物以闪锌矿、 方铅矿为 主,矿物成分简单,中粗粒晶质结构,充填于白云岩角砾间。矿石中矿物流体包裹体记录的成矿流体温度为100～ 320℃,密度为01850～11068 g/ cm3,估算成矿流体压力为2419～3117 MPa ,相应成矿深度900～1 198 m。矿石中硫 化物的δ 34SV2CDT为 12194‰～1914‰, 且δ 34S黄铁矿 δ 34S闪锌矿 δ 34S方铅矿 ;硫酸盐矿物的δ 34S为 3212‰ ～33148‰, H2S来自海相硫酸盐的还原。矿石硫化物206Pb/ 204Pb 为17162～18102 ,207Pb/ 204Pb 为15149～15163 ,208Pb/ 204Pb 为 37157～38135 ,成矿金属来源于震旦纪 寒武纪地层。矿石中热液脉石矿物的δ 13C V2PDB为- 312‰～- 112‰, δ 18OV2SMOW为 1914‰～2114‰,成矿流体中CO2为震旦系碳酸盐岩的溶解成因。马元铅锌矿床成矿流体可能为起 源于盖层沉积的中低温盆地卤水,伴随碑坝穹隆构造过程,成矿流体沿灯影组白云岩层间滑脱或溶塌构造从盖层 沉积中心向隆起边部运动并发生热液充填成矿,在成因上为MVT铅锌矿床。 关键词 地球化学;铅锌矿床;矿床地质;马元;扬子陆块北缘 中图分类号P618142 ;P618143 文献标识码A Geological and geochemical characteristics of Mayuan Pb2Zn ore deposit on northern margin of Yangtze landmass WANG XiaoHu1,XUE ChunJi2 ,3,LI ZhiMing1 ,4,LI Qiang5and YANG RongJin6 1 School of Earth Sciences and Land Resources , Chang’an University , Xi’an 710054 , Shaanxi , China ; 2 State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources , School of Earth Sciences and Resources , China University of Geosciences , Beijing 100083 ,China ; 3 China University of Geosciences , Beijing 100083 ,China ; 4 Xi’an Institute of Geology and Mineral Resources , Xi’an 710054 , Shaanxi , China ; 5 School of Earth Sciences , Yangtze University , Jingzhou 434023 , Hubei , China ; 6 Hanzhong Geological Party , Shaanxi Bureau of Geology and Mineral Resources , Hanzhong 723000 , Shaanxi , China Abstract Mayuan is a newly discovered Zn2Pb ore deposit on the northern margin of Yangtze landmass. The ore de2 posit mainly occurs in the Sinian Dengying ation around an old basement dome. The ore body is bedded and stratoid in and lies in a structural zone of dolomite breccias along the stratification , and the wall2rock alter2 ation is weak. The sulfide minerals sphalerite and galena are simple and assume medium to coarse grained crys2 tals in the ore , and fill the dolomite breccias. Studies of fluid inclusions in some gangue minerals and sphalerite Ξ本文得到中国地质调查局综合研究项目1212010511807和教育部优秀青年教师资助计划的联合资助 第一作者简介 王晓虎,男,1983年生,在读硕士研究生,研究方向为矿床地球化学。E2mail wangzykc yeah. net 3 3通讯作者 薛春纪,男,1962年生,博士,教授,从事矿床学、 矿产普查与勘探教学的研究工作。E2mail chunji. xue 收稿日期 2007209221 ;改回日期 2007210223。李德先、 张绮玲编辑。 show that the ore2ing fluid temperatures are 100～320℃, the ore fluid densities are 01850～11068 g/ cm3, the fluid pressures are 2419～3117 MPa and the corresponding metallogenic depths are 900～1 198 m. The δ 34S V2CDTof sulfides are 12194‰～1914‰andδ 34S pyriteδ 34S sphaleriteδ 34S galena, and theδ 34 S of barite are 3212‰～33148‰. The mineralization H2S resulted from marine sulfate reduction. The 206Pb/204Pb of ore sul2 fide are 17162～18102 ,207Pb/ 204Pb are 15149 ～15163 ,208Pb/ 204Pb are 37157 ～38135 ,and the ore metals were derived from the Sinian2Cambrian strata.δ 13CV2PDBof the hydrothermal gangue mineral calcite are - 312 ‰ ～- 112‰,δ 18OV2SMOW are 1914‰～2114‰,and the CO2in the ore2ing fluid was derived from the disso2 lution of Sinian carbonates. The ore2ing fluid was a basin brine of middle2lower temperature and might have originated from Sinian2Cambrian sediments. With the Beiba dome2structure process , the fluid migrated from the sedimentary center to the margin of the dome along the structure zone between the stratifications and , as a re2 sult , the hydrothermal space2filling mineralization occurred.The Mayuan Zn2Pb ore deposit is genetically a MVT deposit. Key words geochemistry , Zn2Pb ore deposit , geology , Mayuan , northern margin of Yangtze landmass 大型盆地或古陆边缘盆地是铅锌矿床形成的重 要地质环境,沉积岩为主岩的铅锌矿床金属储量占 世界铅锌总储量的80 左右Deb et al. ,2004。扬 子陆块西南边缘震旦系、 古生界和三叠系中产有许 多重要铅锌矿床邵世才等,1997 ;周朝宪,1998 ;韩 润生等,2001 ;黄智龙等,2001a ;2001b;王奖臻等, 2001 ;方维萱等,2001 ;芮宗瑶等,2004 ;付绍洪等, 2004 ;林方成,2005 ;张长青等,2005 ,东部边缘也形 成重要矿床谢树成等,1997 ;叶水泉等,2000 ;芮宗 瑶等,2004 ;徐忠发等,2006 ,扬子陆块周边地区沉 积岩中铅锌矿的资源潜力受到高度关注。 近年,在扬子陆块北缘震旦系中发现了马元等 铅锌矿床,它们层控特征明显,铅锌矿资源潜力大, 引起关注。齐文等2004 ;2006从矿床的发现角度 探讨了马元铅锌矿的地质特征,薛春纪等2006 ; 2007探讨了马元铅锌矿的成矿模式 ,侯满堂等 2006 ;2007a ;2007b分析了马元铅锌矿的地质特征 和找矿的方向及远景,李厚民等2007研究了马元 铅锌矿的地球化学特征,指出马元铅锌矿的成矿时 代为早奥陶世 486 12 Ma。本文拟较系统地研究 马元铅锌矿床地质和地球化学性质,分析矿床类型 和勘查方向,以期服务于扬子周缘相关铅锌矿床的 勘查和研究。 1 区域地质 马元铅锌矿床位于扬子陆块北缘,陕西汉中南 部碑坝杂岩穹隆的周边。区域基底由中2上元古 界火地垭群和晋宁2澄江期变中酸性侵入岩2基性杂 岩等构成,火地垭群由中2深变质火山碎屑岩夹中基 性火山熔岩、 大理岩及混合岩组成。盖层由震旦系 上统 寒武系下统被动大陆边缘碳酸盐岩2碎屑岩 系组成,震旦系上统为灯影组,底部有底砾岩,下段 为砂岩、 含砾砂岩,上段为层纹状藻屑白云岩夹中厚 层状白云岩、 厚层白云岩、 砾屑白云岩、 角砾状白云 岩、 含燧石条带白云岩和薄层白云岩;寒武系下统为 郭家坝组,底部零星分布有含钴铝土矿层,下段是炭 质板岩、 含炭粉砂质板岩,上段是粉砂质板岩、 泥质 板岩、 泥灰岩。基底与盖层之间不整合接触。震旦 系上统是区域上重要的铅锌赋矿层位。 在汉南碑坝地区,盖层围绕基底环形分布,表现 为一大型穹隆构造,核部为火地垭群及晋宁2澄江期 中酸性2基性杂岩体,翼部为震旦系上统 寒武系下 统,震旦系 寒武系本身发育舒缓复式向斜和背斜 构造。受灯影组角砾状白云岩层位控制,铅锌矿体 也围绕穹隆核部呈带状展布图 1 。汉中南部碑坝 穹隆构造是重要的控矿构造,不仅控制了本区基底 和盖层的分布,而且穹隆化过程很可能引起翼部灯 影组厚层白云岩发生层间滑动而形成滑脱构造,并 可能伴随网状张性裂隙和角砾化,为铅锌硫化物沉 淀提供了良好场所。 区域岩浆活动主要是作为基底组成部分的中 新元古界火地垭群英安岩、 流纹岩、 玄武岩和晋宁2 澄江期侵入的黑云母花岗岩、 花岗斑岩、 斜长花岗 岩、 闪长岩、 辉长岩、 辉绿岩及超基性岩等,它们不同 程度发生了变质。震旦系上统 寒武系下统盖层沉 积区无岩浆岩出露。 83 矿 床 地 质 2007年 2 矿床地质 马元铅锌矿床位于汉中南部碑坝穹隆构造南翼 的孔隙沟2楠木树2尖硐子沟一带图1 ,NEE向或近 EW向展布。沿震旦系灯影组层位顺层勘查,先后 在穹隆东翼麻地坪2松坪2安山一带发现SN向矿带, 在穹隆北翼西河2地坪一带发现NEE走向的矿带。 本文以南翼矿带为重点揭示矿床地质特征。 矿体呈层状、 似层状产于灯影组角砾状白云岩 层中,与上下盘岩层基本整合图 2 。矿体局部有分 枝复合及膨大狭缩,膨大处往往形成矿囊,厚度增 大,矿石品位增高。从地表到深部,矿石品位与厚度 有增大的趋势。 图1 马元铅锌矿田地质图据齐文等,2004 Fig. 1 Geological map of the Mayuan lead2zinc orefield , Hanzhong , Shaanxi Provinceafter Qi et al. , 2004 1∈1g寒武系下统郭家坝组炭质板岩; 2Z2dn震旦系灯影组白云岩夹砂岩; 3Pt223h中2上元古界火地垭群火山碎屑岩夹中基性火山 熔岩; 4 γ π 223b 2 花岗斑岩; 5 γ β 223b 2 黑云母花岗岩; 6 δ 222 2闪长岩; 7 γ δ 223a 2 黑云母斜长花岗岩、 斜长花岗岩; 8vδ 222 2辉长岩; 9 铅锌 矿带; 10 地质界线; 11 断裂 1Carbonaceous slate of Lower Cambrian Guojiaba ation; 2Dolimite intercalated with sandstone of Upper Sinian Dengying ation; 3Volcanic clastic rocks intercalated with intermediate2basic lava of Middle2Upper Proterozoic Huodiya Group ; 4 γ π 2 - 3b 2 Granite porphyry; 5 γ β 2 - 3b 2 Granitite; 6 δ 2 - 2 2 Diorite; 7 γ δ 2 - 3a 2 Biotite plagiogranite , plagiogranite; 8vδ 2 - 2 2 Gabbro ; 9Lead2zinc ore belt ; 10Geological boundary; 11Fault. 93 第27卷 第1期 王晓虎等扬子陆块北缘马元铅锌矿床地质和地球化学特征 图2 马元铅锌矿床楠木树矿段勘探线剖面图齐文等,2004 Fig. 2 Exploration section of Nanmushu ore block in the Mayuan lead2zinc deposit 矿石自然类型为铅锌矿化角砾状白云岩,氧化矿石 呈灰黄色,原生矿石呈深红2灰白色。铅锌硫化物矿 化主要发生在角砾状白云岩的砾间空洞或胶结物 中,呈空隙、 裂隙充填状产出,白云岩角砾比较干净, 无矿化及明显蚀变现象。赋存在角砾之间胶结物中 的矿石矿物主要为闪锌矿,次为方铅矿。角砾化强 烈的白云岩中矿化强度高,往往形成富矿体,而碎裂 化程度低的白云岩中脉状、 网脉状矿化较弱,铅锌品 位较低。 矿石矿物成分简单,以闪锌矿、 方铅矿为主,表 生矿物包括少量菱锌矿、 水锌矿、 红锌矿、 异极矿、 锌 钒、 白铅矿;脉石矿物以白云石、 方解石、 黄铁矿、 磁 铁矿为主,另见石英、 重晶石、 萤石、 沥青、 粘土质、 碳 质等。矿石中硫化物矿物以不规则中粒晶质结构为 主,也见他形粒状结构、 包含结构及黄铁矿的草莓状 结构;矿石以白云岩角砾空隙、 裂隙充填构造为主, 也见网脉状及浸染状构造,角砾多为白云岩图3 , 大小不等,呈不规则状分布,棱角明显,无方向性,显 示了原地碎裂等张性构造特点。锌矿物呈不规则 的、 大小不等的团块状,也有呈似条纹状或条带状、 网脉状,还有的沿角砾或方解石2石英脉、 重晶石脉 的边部断续呈似脉状充填在角砾之间。在脉内偶尔 见到不规则状的闪锌矿、 方铅矿团块,并可见到少量 的闪锌矿呈薄膜状附着在节理面上。 矿石中黄铁矿的电子探针分析表明表1 ,本区 黄铁矿中铁含量为45104 ～46127 ,平均为 45165 ;硫 含 量 为52116 ～53114 ,平 均 为 52161 ;S/ Se比值为10 628。与黄铁矿的理论值 Fe 46155 、S 531 45 相比,硫和铁均显亏损 , 这些化学成分特点与热液成因黄铁矿的相应特征相 似。 矿石中闪锌矿的Cd含量变化于 540 ～5 120 10 - 6表 1 ,晶体不同部位Cd含量有明显变化, 从中心到边部, Cd的含量逐渐增大,中心540 10 - 6 ,中间1 63010 - 6 ,边部5 12010 - 6。铅锌矿 床中闪锌矿富Cd ,富集程度受成矿流体的硫离子活 度、 成矿温度、pH和Cd/ Zn比值等物理化学条件的 制约,硫离子活度低、 成矿温度低、pH值低和Cd/ Zn 比值高,有利于Cd在闪锌矿中的富集Schwartz , 2000。闪锌矿Cd含量及变化反映出 ,从矿化早阶 段到晚阶段可能伴随着成矿流体的硫离子活度、 成 矿温度和pH值的降低和Cd/ Zn比值的增高。 04 矿 床 地 质 2007年 图3 马元铅锌矿床矿石构造照片 Fig. 3 Photos of Ore fabrics of the Mayuan lead2zinc deposit ,Hanzhong ,Shaanxi 表1 马元铅锌矿石中金属矿物的电子探针分析结果wB/ Table 1 Electric microprobe analyses of metallic minerals in the Mayuan Zn2Pb deposit, H anzhong,ShaanxiwB/ 样品号矿物AsSInSeZnSnGePbSbCuCoFeCdNiAgAu总和 PD22B2磁铁矿0.0210.0360.0173.260--0.1200.0230.0690.033 53.150-0.008--56.737 PD22B3黄铁矿-52.160---0.001-0.0550.0060.0360.072 45.180 0.019-0.035-97.563 PD22B3闪锌矿-31.820 0.012-66.620 0.039--0.0510.053-0.2660.029--0.010 98.900 KXG25黄铁矿0.204 52.490 0.009-0.122----0.0580.094 45.040---0.114 98.131 KXG25闪锌矿-32.610-0.007 66.500 0.0020.093--0.136-0.0810.054--0.020 99.503 KXG25闪锌矿0.009 32.640--65.840-0.1060.026-0.2450.0400.1090.163---99.179 KXG25闪锌矿-31.840--65.460----0.0100.0980.1250.512---98.045 MY216黄铁矿-53.140-0.005------0.041 46.270 0.007---99.464 MY217黄铁矿0.205 52.650--0.0860.004-0.032-0.0700.080 46.110 0.027--0.032 99.297 测试单位国土资源部成矿作用及其动力学开放研究实验室。仪器型号为JXA28100。 “-” 为未检测出。 图4 马元铅锌矿石及其中的沥青 Fig. 4 Ore and asphalt in the Mayuan Zn2Pb deposit ,Hanzhong ,Shaanxi 矿区内围岩蚀变较弱,与铅锌矿化有关的蚀变 主要有硅化、 重晶石化,其次为白云石化、 萤石化、 沥 青化。硅化和重晶石化主要以胶结物形式与闪锌矿 等同时充填于角砾间及裂隙内,对白云岩角砾无明 显的交代现象。沥青充填于白云岩的角砾之间或呈 水滴状嵌布于沿洞壁生长的水晶晶簇之间图 4 。 14 第27卷 第1期 王晓虎等扬子陆块北缘马元铅锌矿床地质和地球化学特征 24 矿 床 地 质 2007年 图5 马元铅锌矿石中石英左和方解石右内流体包裹体 Fig. 5 Fluid inclusions in quartzleftand calciterightfrom the Mayuan Pb2Zn deposit ,Hanzhong ,Shaanxi 3 矿床地球化学特征 流体包裹体的显微镜下观察发现,马元铅锌矿石 中石英、 重晶石、 方解石、 闪锌矿等矿物晶体内,流体 包裹体大小一般小于10μm ,呈米粒状、 长条形、 椭圆 形或不规则状图5中左图 , 多为气2液两相和单液 相包裹体,次生包裹体一般沿裂隙发育图5中右图 , 不作为本次研究对象。 采用Linkam2THMSG600型冷热台,测得矿石 中脉石矿物均一温度变化于100～320℃之间表 2 ,平均温度约250℃,属中低温性质;测得流体包裹 体的冰点温度范围为- 1515～- 511℃。利用Hall 等1988的冰点下降温度计算盐度的公式得出,马 元铅锌矿床盐度wNaCleq变化范围为719 ～ 1716 ,具有盆地卤水特点。 矿物流体包裹体反映的成矿流体主要为NaCl2 H2O2MgCl2、NaCl2H2O2CaCl2和NaCl2H2O三种化学 体系姚书振等,2006 Ο 。流体包裹体记录的成矿流 体密度通过Bodnar 1983的NaCl2H2O2MgCl2、Na2 Cl2H2O2CaCl2、NaCl2H2O体系的t2W2 ρ相图得出,ρ 变化范围在01850～11068 g/ cm3之间表 2 。马元 铅锌矿床成矿流体在已存的张性开放空间内充填, 是主要的成矿方式。成矿压力和成矿深度的估算采 用邵洁涟1988的经验公式,即 pp0T/T0 其中p0 219 2620S ,T0 374 920ST为流 体均一温度,S为流体盐度。 表3 马元铅锌矿床硫同位素组成 Table 3 Sulfur isotopic compositions of the Mayuan Pb2Zn deposit 样品编号样品名称δ 34SV2CDT/ ‰样品来源 S21闪锌矿17. 8采自楠木树矿段 S22闪锌矿18. 0采自楠木树矿段 F21方铅矿16. 8采自楠木树矿段 F22方铅矿16. 6采自楠木树矿段 F23方铅矿15. 6采自楠木树矿段 H21黄铁矿18. 8采自楠木树矿段 H22黄铁矿18. 6采自楠木树矿段 MY28闪锌矿17. 0采自楠木树矿段 KXG29闪锌矿16. 0采自孔隙沟矿段 MAYN21闪锌矿18. 9据李厚民等2007 MAYN22闪锌矿17. 7据李厚民等2007 MAYN23闪锌矿17. 7据李厚民等2007 MAYN24闪锌矿18. 5据李厚民等2007 MAYN25闪锌矿18. 1据李厚民等2007 MAYN26闪锌矿18. 5据李厚民等2007 MAYN27闪锌矿19. 4据李厚民等2007 MWT1闪锌矿18. 22侯满堂等2007b MWT3闪锌矿17. 94侯满堂等2007b MWT4方铅矿12. 94侯满堂等2007b MWT2重晶石32. 2侯满堂等2007b MWT5重晶石33. 33侯满堂等2007b MWT5重晶石33. 48侯满堂等2007b 测试单位中国地质科学院矿产资源研究所同位素实验室。质谱 仪型号MAT251。测试精度0. 2‰。 Ο 姚书振等,秦岭地区重大找矿疑难问题研究报告[R] , 2006. 34 第27卷 第1期 王晓虎等扬子陆块北缘马元铅锌矿床地质和地球化学特征 估算结果成矿压力介于2419～3117 MPa之间, 对应的成矿深度介于900～1 198 m之间,平均约 912 m ,成矿深度属于浅成环境。 对马元铅锌矿石中的黄铁矿、 闪锌矿、 方铅矿、 重晶石做了硫同位素测定表 3 。矿区19件硫化物 样品δ 34S 12194 ‰ ～1914‰,平均值18151‰;3件 重晶石样品δ 34 S 3212‰ ～33148‰,平均值 3310‰。研究表明震旦纪灯影期古海水硫酸盐的 δ 34S 2012 ‰～3817‰张同钢等,2004 ,早寒武 世海相硫酸盐的δ 34S 30 ‰福尔,1983。对比这 些事实,可能指示了导致硫化物沉淀的H2S由海相 硫酸盐还原形成,硫源于震旦系 寒武系或盆地卤 水。 矿石中硫化物表现出δ 34 S黄铁矿δ 34 S闪锌矿 δ 34S方铅矿的明显趋势图 6 ,反映成矿流体中硫同位 素达到平衡,属于同期矿化的产物。利用矿石中共 生硫化物矿物对黄铁矿2闪锌矿的硫同位素进行的 平衡温度估算,结果为274℃1000 lnα 3105 / T2 , 与流体包裹体平均温度接近,应代表了主成矿 的温度。 马元铅锌矿石5个硫化物样品的铅同位素组成 206Pb/204Pb 17162 ～18102 ,207Pb/ 204Pb 15149 ～15163 ,208Pb/ 204Pb 37157 ～38135 ,侯满堂等 2007b基于此,用豪特曼斯公式计算的模式年龄值 为4120～6137亿年。可能指示成矿金属来源于震 旦系 寒武系地层。 马元铅锌矿区3件矿石样品中热液方解石矿物 的δ 13CV2PDB - 211‰ ～- 112‰,平均为- 116‰, 相应样品方解石的δ 18OV2SMOW 1914‰～1918‰, 平均为1916‰;热液白云石δ 13C V2PDB值为- 312‰, δ 18OV2SMOW值为 2114‰;围岩白云岩中δ 13CV2PDB值为 011‰,δ 18OV2SMOW值为 2612‰李厚民等,2007 表 4 。研究证明,海相碳酸盐岩的δ 13C 值变化范围很 小 - 1 ‰～2‰ , 平均为0‰郑永飞等,2000 ,分 析与综合研究不同学者Veizer et al. ,1976 ;郝立波 等,2004的成果,可见海相碳酸盐岩的δ 13CV2PDB - 6139‰～5120‰,平均为- 0190‰。马元矿石中 热液脉石矿物δ 13C V2PDB平均值为- 210‰,可能反映 了碳来自震旦系 寒武系地层中的碳酸盐岩。结合 相应热液脉石矿物样品中δ 18 OV2SMOW平均值为 2010‰ 的事实,推测矿石中热液方解石和热液白云 石应是本地区震旦系 寒武系地层中,碳酸盐岩矿 物溶解形成,成矿流体应属于盆地流体系统。 矿石 图6 马元铅锌矿床硫同位素直方图 Fig. 6 Sulfur isotopic histogram of the Mayuan Pb2Zn deposit 表4 马元铅锌矿床中热液方解石、 热液白云石、 围岩白云岩 碳氧同位素组成及沥青的C同位素组成 Table 4 Carbon and oxygen isotopic compositions of hy2 drothermal calcite and dolomite, host rock dolomite and carbon isotopic composition of bitumen in the Mayuan Pb2Zn deposit 样品编号 样品名称 δ 18OV2SMOW/ ‰ δ 18OV2SMOW/ ‰ δ 18OV2SMOW/ ‰ S23方解石- 1. 6- 11. 119. 4 MY214方解石- 1. 2- 10. 819. 7 MY215方解石- 2. 1- 10. 819. 8 MAYN23 3 白云岩0. 1- 4. 626. 2 MAYN24 3 白云石- 3. 2- 9. 221. 4 MAYN22 3 沥青- 33. 0 MAYN23 3 沥青- 33. 4 MAYN28 3 沥青- 32. 1 测试单位中国地质科学院矿产资源研究所同位素实验室。3样品 据李厚民等2007。 中沥青的C同位素组成是典型的沉积有机质来源, 锌成矿作用与盆地的有机质有密切关系李厚民等, 2007。 4 矿床基本特征及对比分析 综上所述,根据马元铅锌矿床的基本特征表 5 ,该矿床应属于白云岩等沉积岩为主岩的后生层 控矿床。世界上有可能以沉积碳酸盐岩为主岩的重 要铅锌矿床主要有MVT和Sedex两种类型Deb et al. ,2004 ,马元铅锌矿床与MVT铅锌矿床和Sedex 型铅锌矿床的一般特征对比分析见表5。 马元铅锌矿床出露于扬子陆块北缘被动大陆边 缘碑坝古隆起周边,铅锌矿大部分产于震旦系灯影 44 矿 床 地 质 2007年 表5 马元铅锌矿床基本特征及与MVT、Sedex铅锌矿床对比 Table 5 Basic characteristics of the Mayuan Zn2Pb deposit in comparison with MVTand Sedex deposits 矿床类型马元铅锌矿床特征MVT铅锌矿床特征SEDEX型铅锌矿床特征 容矿岩石角砾状白云岩以白云岩为主的碳酸盐岩碎屑岩2碳酸盐岩含蒸发岩 , 多种沉 积岩 容矿地层成矿时代震旦系上统灯影组角砾化白云 岩3,早奥陶世 486 12 Ma 古生界,少量三叠系和元古界成矿作用 发生于容矿地层形成之后 中2上元古界和泥盆系为主成矿时代与 容矿地层时代相同同生矿床 矿体形态基本是层控的,矿体呈层状、 似 层状、 脉状 层控的。与围岩不整合的似层状、 透镜 状、 筒状、 脉状 层控的。层状、 透镜状、 堆垛状与围岩 整合,也见层状矿体底部伴有脉状、 网脉状或浸染状矿化带 矿石的矿物组合简单,闪锌矿、 方铅矿、 黄铁矿、 白云石、 方解石、 石英、 重晶 石,见沥青 黄铁矿、 白铁矿、 闪锌矿、 方铅矿,有的 矿床重晶石和萤石为主要脉石矿物, 见沥青 黄铁矿、 磁黄铁矿、 闪锌矿、 方铅矿,有 的矿床含大量重晶石和硅质岩 热水沉积岩无无硅质岩、 钠长石岩、 铁白云岩、 电气石 岩、 重晶石岩 矿石组构粗晶结构、 硫化物和热液碳酸 盐岩矿物胶结白云岩角砾、 网脉状构造、 浸染构造 块状、 浸染状、 脉状构造。常见硫化物 和热液粗晶白云石胶结碳酸盐岩角 砾 块状构造、 微细晶硫化物与上下地层构 成纹层状构造、 浸染状构造 围岩蚀变硅化、 重晶石化、 白云石化、 萤 石化 硅化、 碳酸盐化、 黄铁矿化、 重晶石化、 萤石化等发育 层状矿体的围岩蚀变不发育,下部蚀变 浸染状矿体 矿床规模矿床规模不大,但矿田资源远 景好 单个矿床规模较小 30 ～300万吨 , 但 可成群分布.矿田Pb Zn金属量可 达1000万吨以上 呈单个矿床或小群矿床产出,矿床规模 非常大,平均矿石量7000万吨 成矿背景扬子陆块北缘,汉中南部碑坝 古隆起边缘 克拉通盆地边缘的碳酸盐岩台地,部分 产于裂谷带 伸展背景,克拉通及其边缘裂陷海槽 容矿构造张性层间滑脱、 角砾岩化带和 断裂裂隙 不整合面、 溶塌角砾岩带/岩筒为主,次 为断裂裂隙 同沉积构造作用形成的次级盆地 与岩浆岩关系无关无关无关 成矿方式热液充填先存开放式空间角砾之间的开放孔隙充填和对碎屑和 围岩的交代作用 地表海底或湖底热水沉积作用 赋矿地层岩相 古地理 浅水碳酸盐岩台地白云岩浅水碳酸盐岩相,包括碳酸盐岩层、 礁 体、 页岩2碳酸盐岩相变带 深水相黑色页岩、 粉砂岩、 浅水相砂岩、 碳酸盐和燕发岩,甚至是巨大的陆相 湖泊等 铅同位素指示成矿金属来自震旦2寒武 系 组成变化大,与赋矿地层关系密切组成均匀,指示成矿金属来自盆地巨厚 沉积柱或基底 硫同位素富重硫,硫来源于地层硫酸盐 的还原 富重硫,硫来源于海水硫酸盐的还原富集重硫,硫来源于海相硫酸盐的还原 3 据李厚民等,2007 组中。区域上地层控制铅锌矿产出,矿体呈层状、 似层状产于角砾状白云岩或厚层砾屑白云岩中,张 性层间滑脱、 角砾岩化带和断裂裂隙为主要聚矿容 矿构造。矿区围岩蚀变较弱,发育白云石化、 重晶 石化、 硅化、 萤石化等,溶蚀角砾表现为由重晶石、 方解石等胶结物包围白云岩质角砾,角砾呈棱角 状、 次圆状,磨圆度较差,显示出原地破碎的特点。 矿区矿石矿物组合简单,以闪锌矿、 方铅矿为主,脉 石矿物主要为重晶石、 石英等。矿石具有角砾状、 网脉状构造,中、 粗粒状结构,具有低温热液后生充 填成矿特点。整个矿区未见岩浆岩活动。从一系 列地质特征看,马元铅锌矿床在地质特征和地球化 学性质方面与MVT型铅锌矿床具有明显的相似 性。 5 结 论 马元铅锌矿床形成于扬子陆块北缘基底汉中 54 第27卷 第1期 王晓虎等扬子陆块北缘马元铅锌矿床地质和地球化学特征 南部碑坝隆起翼部震旦系角砾化白云岩中,区域 基底由中 上元古界火地垭群和晋宁2澄江期变中 酸性侵入岩2基性杂岩构成,盖层为震旦系 寒武系 被动陆缘碳酸盐岩2碎屑岩系。矿体呈层状、 似层状 产于灯影组角砾化白云岩层间构造带中,围岩蚀变 很弱。矿石中硫化物以闪锌矿、 方铅矿为主,并含 沥青。矿物成分简单,中粗粒晶质结构,充填于白 云岩角砾间,闪锌矿晶体中Cd含量从晶核到边部 增加趋势明显。 马元铅锌矿床成矿流体温度为100～320℃,平 均温度约250℃,利用矿石中共生硫化物矿物对黄 铁矿2闪锌矿的硫同位素进行的平衡温度估算结果 为274℃,两者温度接近,可能代表主成矿温度。马 元铅锌矿床成矿流体密度为01850～11068 g/ cm3, 估算成矿流体压力为2419～3117 MPa ,相应成矿 深度900～1 198 m。 矿石 中 硫 化 物 的 δ 34 SV2CDT 12194‰ ～ 1914‰, 且δ 34S黄铁矿 δ 34S闪锌矿 δ 34S方铅矿 ,硫酸盐 矿物的δ 34S 3212 ‰～33148‰,H2S来