四川甘洛赤普铅锌矿床流体包裹体特征及成矿机制初步探讨!.pdf

书书书 四川甘洛赤普铅锌矿床流体包裹体特征及 成矿机制初步探讨 张长青毛景文余金杰李厚民 收稿 改回 摘要赤普铅锌矿床位于扬子地台西南缘川滇黔成矿区内是川滇黔地区重要的铅锌矿床之一 通过野外和显微镜下 观察将成矿期形成的石英划分为三个阶段 本次选取了 件样品进行研究对保存于石英闪锌矿及硅化白云石 中的原生包裹体进行的详细研究赤普铅锌矿床中包裹体类型相对较为单一以气液包裹体为主 阶段石英中流体 包裹体均一温度和盐度范围分别为 和 和 和 和 三个区间 主成矿阶段的闪锌矿流体包裹体的均一温度和盐度范围为 和 该矿床成矿流体均一温度和盐度范围主要在 和 之 间属于低温中等盐度铅锌矿床 成矿流体为 体系成矿过程中成矿流体始终处于相对还原环境 成矿物质来源于上地壳成矿流体主要 来自围岩地层成矿机制可能为含金属和含还原硫流体混合成矿 该矿床应归属于密西西比型铅锌矿床 关键词均一温度 流体包裹体 成矿机制 铅锌矿床 赤普 中图法分类号 岩石学报 地质大调查项目和国家自然科学基金项目滇东北峨眉山玄武岩中有机质对铜富集成矿的作用的资助 第一作者简介张长青男 年生岩石矿物矿床学博士 位于扬子地台西南缘的滇川黔铅锌多金属成矿区是我 国重要的铅锌锗银生产基地之一目前在该成矿区已经发现 大中小型铅锌多金属矿床和矿点 多个 柳贺昌等 近年来许多学者在滇川黔地区开展了一系列的地 质科研工作柳贺昌林方成刘文周 周朝宪高子英管士平等韩润生等 胡耀国等王浆臻等黄智龙等 李泽琴等 龙训荣徐新煌等取得了重 要进展 四川甘洛赤普铅锌矿床作为川滇黔铅锌成矿区中 似层状矿体代表对它的研究相对薄弱 本文选择与成矿关 系密切的闪锌矿石英方解石和硅化白云石作为研究对象 试图探讨成矿流体性质和成矿机制 矿床地质背景 赤普铅锌矿床位于四川省甘洛县是扬子准地台西南缘 康滇地轴东缘铅锌成矿区上的重要矿床之一 矿区处于小 江深大断裂东支的甘洛河断裂活动带上马拉哈倒转背斜的 东翼 区内出露的地层有上震旦统灯影组白云岩下寒武统 筇竹寺组白云质含磷粉砂岩细砂岩等沧浪铺组泥质砂岩 泥质灰岩龙王庙组白云质灰岩中 上寒武统白云岩白云 质粉砂岩奥陶系白云岩杂砂岩和志留系粉砂岩夹灰岩等 图 矿体产于上震旦统灯影组白云岩中灯影组地层岩 性自下而上分为三段灯影组下段 区内见其上部岩 性为深灰色中薄层状微晶白云岩厚度大于 灯影 组中段 岩性主要为一套灰深灰色富藻微晶白云 岩厚度约 灯影组上段 岩性主要为燧石条带 白云岩自下而上可分为两个亚段 第一亚段下部岩性为灰 白浅灰色厚层状含硅质条带局部呈结核状微晶白云岩 硅质条带一般宽 该亚段厚约 第二亚段下部 岩性为灰深灰色砾屑白云岩厚度为 其顶部 有一层厚 的黑色粉砂质页岩层中部岩性为溶孔白 云岩厚度约 溶孔中充填物为沥青质硅酸盐及硅质 此层中普遍见铅锌矿化为矿区主要的容矿围岩上部岩性 为深灰色薄层状粉晶白云岩夹数层黑色粘土质白云质粉砂 岩厚度约 矿区内构造简单主要构造线方向以北北西 南南东向 为主主体构造为马拉哈倒转背斜马拉哈断裂以及受主干 构造的应力影响而产生的一些次级褶皱和断裂在矿体内有 不少断层存在但断距不超过 灯影组和寒武系不同岩 性地层的层间构造发育为成矿提供了有利的空间在层间 构造中往往充填有闪锌矿和方铅矿矿脉层间构造和垂直 岩层的小断裂发生交切的地段往往有高品位的富矿体分 布一般沿走向伸展十 数十米龙训荣 褶皱形态 复杂一般发生倒转轴部受断层破坏强烈者有利于成矿流 体的运移和富集成矿也最好 图 四川省甘洛县赤普铅锌矿床矿区地质图 第四系残积物 志留系砂岩 奥陶系灰岩砂岩 寒武系砂 岩白云岩 震旦系灯影组白云岩 马拉哈大断裂及破碎带 实测推测断层 矿体露头 赤普铅锌矿床由若干个矿体组成矿区已经探明的矿体 形态大多呈似层状层状顺层透镜状产出于上震旦统灯影 组白云岩上段 地层的层间破碎带中矿体的产状与 顶底板围岩产状基本一致矿体倾向 倾角 矿层一般厚度为 铅锌品位局部地段可 达 但品位不稳定平均品位为 探明矿 石储量为 万吨金属量 为 万吨 其中主矿 体延伸稳定走向长 多米厚 平均厚度为 呈层状似层状产出属于较规则矿体矿体基本无分 支复合现象无大构造破坏矿体组合样品分析 为 矿石矿物成分简单原生硫化矿物以方铅矿闪锌 矿为主其次有黄铁矿微量组分有砷黝铜矿类砷硫锑铅 岩石学报 矿氧化矿物有白铅矿铅矾菱锌矿水锌矿异己矿褐铁 矿等银为混入物均匀分布于方铅矿中 脉石矿物主要为白 云石石英和少量方解石偶见重晶石萤石等 围岩蚀变主 要有硅化白云岩化沥青化等硅化白云岩化与矿化关系 密切沥青化一般在矿化层上部 矿物共生组合及成矿阶段划分 根据矿床成矿地质特征矿物共生组合及相互穿切关 系矿石组构等特点将整个成矿过程划分为沉积 成岩期 热液期和表生期其中热液期又可分为黄铁矿阶段 闪锌 矿 方铅矿阶段和方铅矿 石英碳酸盐阶段龙训 荣 阶段主要发育致密块状黄铁矿黄铁矿呈板块状 聚合体常构成菊花状脉石矿物为白云石硅化白云石 阶段石英 阶段以闪锌矿为主见有少量黄铁矿方铅矿 脉石矿物为阶段石英 早期方解石 闪 锌矿的胶状变胶结构发育 阶段则以条纹状排列的致密块状细晶方铅矿 为 主其次为浅色闪锌矿见有少量砷黝铜矿细硫砷锑铅 矿车轮矿等方铅矿交代阶段的闪锌矿脉石矿物为阶 段石英 白云石晚期方解石 等 硅化白云石 与石英共生通常通过石英与铅锌矿 体相连图 偶尔见硅化白云石与闪锌矿直接接触 偶 见硅化白云石中含浸染状闪锌矿镜下观察硅化白云石为粒 状结构具有条带状构造通常被阶段石英和铅锌闪锌矿 方铅矿交代硅化是热液期阶段的产物 阶段石英 结晶程度较好为自形 半自形结构通 常与白云岩直接接触镜下观察具有交代环带粒状结构 块状条带状构造交代或充填白云石裂隙和颗粒之间孔隙 图 该阶段形成的石英通常被闪锌矿交代或充填其粒 间孔隙图 阶段石英 与闪锌矿方铅矿密切共生石英成条 带状充填于闪锌矿方铅矿之间闪锌矿方铅矿以浸染状产 于石英集合体中镜下观察石英为自形 他形粒状交代环 带结构脉状块状构造与闪锌矿方铅矿共生图 阶段石英 通常形成于早阶段石英闪锌矿和 方铅矿颗粒之间的孔洞内或呈条带状穿插于闪锌矿方铅矿 内部图 镜下结晶程度较差多为他形粒状结构与前 两阶段的石英相比较晶体表面洁净未发现蚀变现象图 方解石 在矿区内较少发育早阶段方解石以脉状 充填于白云岩中被石英切穿图 晚阶段方解石呈脉状 充填于白云岩内自形程度较差多为他形粒状结构 闪锌矿为本矿床最主要的硫化物其颜色为深褐 色棕色和浅黄色结构为自形 他形粒状结构或者胶状集合 体以条带状团块状和浸染状产出 胶状闪锌矿集合体细 小的颗粒之间通常保留开放空隙空间被阶段石英 或 沥青所充填 结晶闪锌矿交代充填白云石和石英中的孔隙 空间图 闪锌矿和阶段石英 充填的裂隙为 白云岩溶解后形成的孔隙空间 胶状闪锌矿集合体充填的 空隙空间也可能为白云岩溶解形成 石英碳酸盐岩和闪锌矿的形成时间顺序如下黄铁矿 硅化白云石和阶段石英 的形成早于或形成于矿化作 用过程中的早期阶段阶段石英 与闪锌矿共生存在 于先期形成的裂隙和白云岩的孔隙空间之中阶段石英和 闪锌矿彼此共生图 阶段石英 充填 阶段石英或闪锌矿的孔隙空间为成矿后期阶段或者 成矿后的产物 研究方法及结果 取样位置和研究方法 在矿区范围内按照坑道间约 米的高差从上而下分 别在鸿照 号豫光 号豫光 号豫光 号和豫光 号坑 道采集了石英闪锌矿硅质白云石和方解石等 个样品 表 流体包裹体测温在中国地质大学北京流体包裹 体实验室进行仪器为英国产的 冷热台均 一温度重现误差小于 冰点温度重现误差小于 流体包裹体组分分析在中国地质科学院矿产资源研究所采 用激光拉曼光谱测试仪完成测试仪器为 型激光拉曼光谱仪 离子激光器扫描范围 精度 流体包裹体特征 此次对该矿区内的闪锌矿石英硅化白云石和方解石 等 个样品进行了 个原生流体包裹体的温度测定 对 闪锌矿阶段石英 和方解石 以及硅化白云石 中的包裹体进行了研究 如上所述硅 化白云石 阶段石英 略早于铅锌矿化或形成于 铅锌矿化的早期阶段闪锌矿阶段石英 与铅锌矿化 同阶段阶段石英 略晚于铅锌矿化或形成于铅锌矿 化的晚期阶段 故将流体包裹体分为三个阶段分 别进行研究 闪锌矿可以作为成矿作用研究的主要对象它含有可供 研究的流体包裹体可用于测定的包裹体主要分布于浅色闪 锌矿颗粒中以原生包裹体为主次生假次生包裹体较少 原生包裹体多为气液两相包裹体图 大小一般为 包裹体形状多样有负晶形椭圆形圆形菱形及各 种不规则形态气液比为 未见 包裹体 闪锌 矿为半透明矿物包裹体边缘轮廓线较粗且颜色较暗其包 裹体冰点和均一温度不易观察部分样品中仅有少数包裹体 得出测试结果 张长青等 四川甘洛赤普铅锌矿床流体包裹体特征及成矿机制初步探讨 书书书 表赤普铅锌矿不同阶段流体包裹体温度盐度测试结果 阶段 样品 位置 样品号主矿物点数 大小 气液比 初熔温度 均一温度 冰点 盐度 密度 压力 深度 豫光 号 石英 豫光 号 石英 豫光 号 石英 豫光 号 石英 豫光 号 石英 豫光 号 石英 鸿照 号 石英 鸿照 号 石英 豫光 号 石英 豫光 号 石英 豫光 号 石英 豫光 号 石英 豫光 号 石英 豫光 号 石英 豫光 号 石英 豫光 号 石英 鸿照 号 石英 豫光 号 方解石 豫光 号 闪锌矿 豫光 号 闪锌矿 豫光 号 闪锌矿 鸿照 号 闪锌矿 鸿照 号 闪锌矿 豫光 号 石英 豫光 号 石英 鸿照 号 石英 鸿照 号 石英 岩石学报 图 赤普铅锌矿床野外及显微下石英白云石和矿石结构及其之间的相互关系 张长青等 四川甘洛赤普铅锌矿床流体包裹体特征及成矿机制初步探讨 其中 白云岩 硅化白云石 阶段石英 阶段石英 阶段石英 闪锌矿 方铅矿 方解石 石英中包裹体发育以原生包裹体为主次生假次生包 裹体较少原生包裹体为气液两相包裹体为主图 仅成 矿晚期阶段样品 中存在极个别纯气体包裹体图 未见 包裹体大小为 之间包裹体形态多样 有负晶形椭圆形矩形菱形圆形以及各种不规则形态气 液比不等一般为 阶段石英中个别包裹体最大 可达 左右图 硅化白云石中的流体包裹体数量较少以气液两相为主 图 未见 包裹体分布不均匀且个体较小一般为 形态以不规则状和椭圆形为主气液比多为 个别达到 方解石中包裹体数量少以气液两相为主未见 包 裹体大小一般为 形状多为负晶形和不规则形态 气液比为 流体包裹体显微测温 矿物中的大部分流体包裹体为气 水溶液包裹体石英 中个别包裹体为富气相和纯液相包裹体 包裹体的均一温 度未进行压力校正因为对于密西西比型铅锌矿而言该类 矿床的成矿部位较浅 需进行压力校正的值不大小于 通常可以忽略 硅化白云石阶段石英以及闪锌矿均一温度 表 图 显示其流体包裹体的均一温度范围集中于 之间 每组流体包裹体样品值都落入一个较 窄的范围其中硅化白云石和阶段石英流体成矿温度最 高温度范围为 和 主要范围集 中于 和 之间阶段石英与闪锌 矿流体成矿温度接近温度范围为 和 主要范围集中于 和 之间 阶段石英流体温度也较低范围为 主要范 围集中于 之间阶段石英和硅化白云石流体 成矿温度最高阶段石英成矿温度介于阶段石英和闪锌 矿形成温度之间阶段石英的流体包裹体均一温度略高于 闪锌矿成矿温度和阶段石英均一温度但总体变化不明显 赤普铅锌矿区石英闪锌矿方解石和硅化白云石中流 体包裹体的初熔温度为 初熔温度的主 要范围为 之间如图 冰点温度范 围为 这一冰点温度对应的盐度不高于 这一盐水溶液流体盐度的测定结果可以用 来表示卢焕章利用 的盐度计算公式 计算的盐度结 果范围为 主要范围为 来自硅化白云石阶段石英和闪 锌矿之间的包裹体盐度范围分别为 和 表图 总体上没有十分明显的差异说明硅化 和矿化流体为中等盐度的热液流体不同阶段石英流体包裹 体温度盐度双变量图大致显示流体演化的趋势 闪锌矿和 阶段石英的盐度相对较高而硅化和阶段石英的含 盐度相对较低其中闪锌矿样品 号测点和 号 测点和阶段石英 号测点样品中个别包裹 体的盐度与大部分其他测定值相比明显偏低 流体包裹体组分 本次利用激光拉曼对于闪锌矿石英方解石和硅化白 云石等样品中的流体包裹体进行了测试 结果显示除闪锌 矿和方解石中流体包裹体受主矿物闪锌矿和方解石的影响 导致成分基值较高从而影响了组分的测定结果的准确性 外 石英和硅化白云石流体包裹体组分测试结果显示包裹 体气相和液相均分别以水和水蒸气为主同时与显微镜下观 察结果相同未检测出 气体阶段石英流体包裹体中 检测到有 的存在图 室温下流体包裹体中 的 特征拉曼谱峰范围为 如图 说明硫化 物沉淀的晚期阶段受到含甲烷流体的影响 讨论 矿化和硅化的关系 阶段石英 和硅化白云石 为硫化沉淀的早期 阶段阶段石英 形成于硫化物沉淀的晚期阶段因此 硅化作用伴随硫化物沉淀的全过程 硅化白云石和阶段 石英的裂隙或孔隙被硫化物所充填图 流体包裹体 数据显示石英和闪锌矿的均一温度和盐度值差异均不大 闪锌矿均一温度略低于石英的温度主要是石英的结晶温度 高于闪锌矿的结晶温度的结果 这一结果显示硅化和硫化 物沉淀是同期流体作用的结果 阶段石英的均一温度高 于闪锌矿和阶段石英的温度同时在阶段石英流体包裹 体中有机质 的出现说明晚期阶段成矿流体仍保持相 对还原的环境 赤普铅锌矿床的成矿过程应为在还原条件 下成矿热液导致白云岩发生硅化进而发生大规模的成矿 作用闪锌矿方铅矿呈块状脉状和浸染状充填石英和白云 岩的裂隙和粒间孔隙 岩石学报 图 赤普铅锌矿流体包裹体显微照片常温单偏光 闪锌矿中流体包裹体 阶段石英中流体包裹体 阶段石英中流体包裹体 阶段石英中纯气体包裹体 硅化白云石中流体包 裹体 阶段石英中含 流体包裹体