青藏高原三江中段碳酸盐岩容矿铅锌矿床成矿特征与成因研究

来源 :中国地质科学院 | 被引量 : 10次 | 上传用户:mgqzhineng
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玉树地区和昌都地区地处青藏高原碰撞造山带的东北部,是西南“三江”构造-岩浆带的重要组成部分。区内新生代逆冲推覆构造十分发育,碳酸盐岩容矿的铅锌矿床大量产山。这类矿床整体特征类似于MVT铅锌矿床,但明显受逆冲推覆构造系统控制,不仅独具特色,而且发育广泛,令人瞩目。对该区铅锌矿床的深入研究,可以丰富和完善大陆碰撞成矿理论体系,发展沉积岩容矿铅锌矿床成矿理论,提高我国铅锌矿床成矿预测与找矿效率。本文通过对玉树地区东莫扎抓和莫海拉亨大型铅锌矿、昌都地区赵发勇大型铅锌矿集区进行详细野外填图和系统室内实验测试工作,查明了三江中段碳酸盐岩容矿铅锌矿床基本地质特征,识别出4种矿化式样和两期区域铅锌矿化事件,查明了逆冲推覆构造系统及其对铅锌矿床的控制形式;系统厘定了区域铅锌成矿地质年代,确定了成矿流体性质和成矿物质来源;建立了三江地区沉积岩容矿铅锌矿床成矿系统模型,总结了区域碳酸盐岩容矿铅锌矿床找矿方法。详细的矿区地质填图表明,三江中北段沉积岩容矿铅锌矿床均赋存于作为构造岩片产山的碳酸盐岩建造中,矿床矿体均受到新生代逆冲推覆构造系统的反冲断层控制。根据含矿建造特征和矿化产出特点,至少将区域铅锌矿床划分为4个矿床式,即:东莫扎抓式、莫海拉亨式、拉拢拉式和赵发勇式。东莫扎抓式和莫海拉亨式主要发育于玉树地区,矿物组合主要为闪锌矿+方铅矿+黄铁矿±白铁矿±黄铜矿±砷黝铜矿+白云石+方解石+重晶石+石英±萤石。其中,东莫扎抓式矿体受逆断层上盘灰岩层间破碎带和围岩强烈白云石化控制,呈似层状产出,矿石以浸染状构造为主;莫海拉亨式矿体受逆冲断层上盘灰岩褶皱核部破碎带控制,呈切层板状产出,矿石以角砾状、细脉状构造为主。拉拢拉式和赵发勇式主要发育于昌都地区,矿物组合主要为方铅矿+闪锌矿+菱锌矿+白铅矿+铅矾+白云石+方解石+石膏+黄铁矿+重晶石+硅锌矿+水锌矿。其中,拉拢拉式矿体受逆冲断层附近灰岩与页岩分界面控制,呈透镜状产出,矿石以角砾状、网脉状构造为主;赵发勇式矿体受热液溶蚀垮塌溶洞和古喀斯特溶洞控制,呈筒状产出,矿石以皮壳状、角砾状构造为主。系统显微镜下观察和测年工作表明,三江中北段发育早晚两期区域铅锌矿化。早期以粗粒铅锌硫化物矿化为特征,矿体呈似层状赋存在逆冲断层上下盘碳酸盐岩层间破碎带、裂隙带和褶皱核部。在玉树地区,矿区闪锌矿Rb-Sr和萤石Sm-Nd同位素等时线年龄限定早期矿化发生在35.0-31.8Ma;在昌都地区,方解石Sm-Nd同位素等时线定年确定早期矿化时间为41.1-38.1Ma;在沱沱河地区,地质特征限定确定其矿化时间为34~30Ma;晚期以出现细粒铅锌碳酸盐矿化为特征,矿体呈筒状、透镜状赋存在逆冲断层附近的破碎带、碳酸盐岩和页岩岩性界面和溶洞中。在昌都地区,地质特征限制和区域对比限定晚期矿化时间为29-26Ma,在沱沱河地区,地质证据限定矿化矿化时间为23~20Ma。这些年代学资料表明,三江中北段的碳酸盐岩容矿铅锌成矿具有时空一致性,成矿作用主要形成于印-亚大陆晚碰撞构造转换阶段,部分延续至后碰撞地壳伸展阶段。采自逆冲断层中的脉方解石的Sm-Nd等时线定年结果表明,三江中段莫海拉亨和三江北段茶曲帕查矿区逆冲断层破碎带形成时间分别为34.6Ma和35.3Ma,均早于矿区早期铅锌成矿年龄,证明成矿发生在逆冲推覆断后伸展阶段。镜下观察表明,吕都地区早期铅锌矿石均受到挤压变形,表明晚期铅锌矿化发生在区域第二次挤压活动之后。三江中北段碳酸盐岩容矿铅锌矿床早晚两期铅锌矿化事件均晚于区域逆冲推覆活动,发生在两次区域挤压作用之后的应力松弛阶段。流体包裹体显微测温及成分分析显示,三江中段碳酸盐岩容矿铅锌矿床流体包裹体主要为气液两相和富CO2三相流体包裹体,属于Ca2+-Mg2+-Na+-K+-SO42--Cr-F体系。在玉树地区,铅锌矿床硫化物沉淀阶段的流体温度、盐度和密度峰值分别为110~150℃、16.0~27.0wt% NaCl eq和0.98~1.14g/cm3,在昌都地区,铅锌矿床硫化物沉淀阶段成矿流体温度、盐度和密度峰值分别为120~150℃、19~24 wt% NaCl eq.和1.04~1.12g/cm3。两个地区矿床流体在硫化物沉淀前后则体现了不同性质,一般都具有温度相对较高、盐度和密度相对较低的性质,不同阶段流体呈现泵析进入矿区的特征。C-O同位素和H-O同位素研究表明,玉树地区铅锌矿床方解石δ13CV-PDB值、δ18d OV_SMOW值、流体δDV_SMOW值和流体δ18O流体值分别为-10.4‰~2.6‰、15.8‰~25.3‰、-140‰~-53‰和-4.9‰~13.9‰,吕都地区铅锌矿床方解石δ13 Cy-PDB值、δ18OV_SMOW值、流体δDV-SMOW值和流体δ18O流体值范围分别为-5.0‰~v7.2‰、9.1‰~27.4‰、-147‰~-93‰和-2.9‰~13.6‰。结合流体包裹体相关工作,发现三江中段碳酸盐岩容矿铅锌矿床成矿流体有2种来源:①’下渗的第三纪盆地低温高盐度盆地卤水;②沿逆冲断层运移的中温、低盐度区域流体,包括地层中封存的蒸发浓缩海水、变质岩释放的变质水和循环的大气降水。研究提山,区域流体在运移与成矿程中同碳酸盐岩发生水岩交换作用,并在演化过程中同沉积物中的有机质或来自变质水的有机气体发生反应。S-O同位素资料表明,玉树地区铅锌矿床硫化物、重晶石和区域古近系石膏δ34S值范围分别为-30.0‰~5.9‰、11.8‰~24.2‰和13.1‰~18.3‰,重晶石δ18OV-SMOW值范围为12.7‰~17.8‰:昌都地区铅锌矿床硫化物、重晶石和区域古近系石膏δ348值范围分别为-24.7‰~0.1‰、10.8‰~27.1‰和2‰~4.7‰,重晶石δ18OV-SMOW值范围为10.5‰~13.2‰。结合方解石C同位素研究,发现还原硫主要来自生物还原硫酸盐,并有有机质热还原硫酸盐的贡献,而硫酸盐主要来自上覆第三纪盆地下渗的盆地卤水和地层中封存的蒸发浓缩海水,矿质沉淀由于两种流体混合而发生。Sr-Pb放射性同位素研究表明,玉树地区矿床成矿时重晶石和区域地层87Sr/86Sr初始比值分别为0.708553~0.708715和0.706188~0.718789,昌都地区矿床成矿时重晶石和区域地层87Sr/86Sr初始比值分别为0.709865~0.711809和0.709288~0.709827,综合对比区域地层Sr含量,说明Sr同位素来自高Sr含量、低放射成因Sr的灰岩,和低Sr含量、高放射成因Sr的碎屑岩(含火山岩)。玉树地区方铅矿和区域地层206pb/204pb、207pb/204pb和208pb/204pb值范围分别为(18.298~18.526、18.316~18.645)、(15.401-15.598、15.461~15.543)和(38.234~38.476、38.338~38.692),说明Pb同位素来白碎屑岩、灰岩和中深变质岩。综合分析对比三江带内沉积岩容矿铅锌矿床矿化特征和成矿过程,建立了三江地区沉积岩容矿铅锌矿床区域成矿系统模型:逆冲推覆构造在碳酸盐岩地层中形成构造圈闭,第三纪盆地卤水下渗汇聚及伴随的硫酸盐生物还原作用形成富含H2S的本地流体储库:区域挤压变形释放的区域流体沿逆冲推覆主滑脱带运移,淋滤地层中的成矿物质,形成富含金属元素的外来流体;逆冲断层断后伸展导致区域流体沿断层上升至有利空间,与本地流体发生混合,使金属物质卸载成矿。总结区域铅锌矿化特征,提出了三江地区沉积岩容矿铅锌矿床找矿方法,包括①在大范围内寻找白云石化和硅化;②在白云石化和硅化范围内及邻近外围地区圈定黄铁矿化;③在圈定的黄铁矿化范围内寻找黄铁铁矿化最强的位置;④根据黄铁矿S/Fe原子比、闪锌矿S/Zn原子比判断成矿流体活动中心。
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