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摘要：研究铅锌矿成矿流体来源对寻找隐伏铅锌矿具有重要的理论意义及实用价值。碳酸盐矿物方解石是铅锌矿床中最为常见的热液蚀变矿物之一，其记录了成矿流体相关的地球化学特征，方解石矿物的元素地球化学特征及同位素组成与成矿热液作用关系密切。本文通过对四川省九龙县观音山铅锌矿方解石矿物和赋矿围岩大理岩的主量元素、稀土元素及其碳同位素地球化学特征分析研究，探讨了成矿流体来源及成矿过程，为研究区成矿流体演化过程及深部找矿提供方向。研究结果表明，九龙县观音山铅锌矿受构造控制且受地壳流体影响较小，成矿流体来源以幔源为主、壳源为辅的混合来源，具多期成矿热液活动，深部褶皱核部有较大的成矿远景。
关键词：观音山铅锌矿；主量元素地；稀土元素；碳氧同位素；深部成矿
铅锌矿是重要的矿产资源与工业原料，目前我国的消费量位居全球金属矿物消费量的前列，仅次于铁、铝、铜。根据河北省自然资源厅2020年发布的全球铅锌矿资源分布，目前国内铅锌矿产量虽然位居全球前列，但铅锌矿供应缺口依然巨大，对于进口铅锌矿尤其是铅锌精矿依存度很高。因此，研究铅锌矿成矿来源及探明深部铅锌矿矿床迫在眉睫。
九龙县地区矿产资源丰富，但目前在该区域内观音山地区开展相关地学方面研究较少，特别是找矿勘查方面研究更少。九龙县观音山铅锌矿床是典型的热液矿床，方解石碳酸盐矿物是铅锌矿床中最为常见的热液蚀变矿物之一，其记录了成矿流体相关地球化学特征，方解石矿物元素地球化学特征及同位素组成与成矿热液作用关系密切。目前大部分与铅锌矿相关的蚀变矿物方解石地球化学特征研究主要集中于沉积岩区域，四川九龙县观音山铅锌矿床地质环境主要为变质岩环境，其主要围岩为大理岩与千枚岩。因此，研究九龙县观音山铅锌矿蚀变矿物方解石地球化学特征,有助于更加深入地理解变质岩区域内铅锌矿床成矿流体来源，和成矿过程及探讨深部隐伏矿体形成过程，为铅锌矿找矿勘查提供依据。
1区域地质特征
1.1区域构造
研究区整体坐落于巴颜喀拉-松潘-甘孜三叠纪浊积盆地，盆地整体自西侧塔里木盆地与喜马拉雅造山带之间区域向东南方向扬子板块展布，东至龙门山逆冲断层。区域整体呈倒三角状坐落于我国西南方。其北部与阿尼玛卿缝合带及东昆仑造山带接壤，其北方为柴达木盆地、祁连造山带与阿尔金断裂。西北方毗邻塔里木盆地，东北方毗邻华北板块。区域东侧与扬子板块接壤，西侧是西金乌兰-金沙江造山带。同时，区域西部与羌塘相接，整体坐落于喜马拉雅造山带东缘。区域内部则发育有厚度极高的沉积盆地盖层。
1.2区域地层
区域内主要出露有四组三叠系地层，由下至上分别为。
（1）砂岩板岩组。主要为粒度较大的灰色、灰绿色、褐色粗-细粒砂岩、粉砂岩与板岩，其间夹杂有少量灰岩，成分主要为石英与长石。该组岩层的砂岩与板岩常常呈互层状产出，岩层内可见菊石类与双壳类化石。
（2）中部砂岩组。该组岩石在区域内分布广泛，主要出露灰绿色中厚层砂岩与浅灰绿色中薄层状板岩，在该组岩层中砂岩与板岩常常呈现出砂岩夹板岩的结构产出，岩层中偶见灰岩与火山岩。该组岩层内罕见化石。
（3）上部板岩组。该组岩层主要为砂岩、粉砂岩与板岩，期间夹杂有少量灰岩，砂岩成分主要为石英与长石，板岩主要为千枚岩、砂质板岩与绢云板岩。岩层内仅可见双壳类化石。
（4）顶部砂岩。该组岩石覆盖范围较小，主要由的灰色、灰绿色中—细粒砂岩、粉砂岩与板岩，期间夹杂有少量灰岩与火山岩，成分主要为石英与长石。该岩层内可见植物与双壳类化石。
2矿区地质特征
2.1矿区地层
矿区内主要为中生界三叠系中下统第三段、第四段与第五段地层，其由新到老的具体岩性如下。
T1-25厚度两百余米，底部为灰黑色炭质千枚岩夹灰色钙质变砂岩及青灰色薄层泥质大理岩；中部为青灰色薄层泥质大理岩、青灰色大理岩；顶部为灰黑色炭质千枚岩夹变砂岩或钙质变砂岩，局部见黄铁矿化、绢云母化等。
T1-24地层具有五种不同的岩性分层，其由新到老分别为：
（1）厚度29m～130m的青灰色薄层泥质大理岩、青灰色大理岩。
（2）厚度93m～130m的变砂岩或千枚岩与薄-中厚层状泥质大理岩互层。
（3）厚度50m～56m的薄—中厚层泥质大理岩夹钙质千枚岩。
（4）厚度80m～161m的青灰色条纹条带状大理岩，局部泥质条纹条带密集。岩石节理裂隙发育。矿区主要赋矿层位，矿产主要为铅、锌。
（5）厚度90m～110m的灰—灰黑色碳质千枚岩，灰白色变砂岩夹大理岩。
研究区内的T1-23主要为厚度在两百米以上的灰白色厚层块状大理岩，局部见条带状大理岩，灰白色条纹条带状大理岩及白色粗晶厚层状大理岩。矿区北段在断层顶板硅化、绢云母化强烈。
2.2矿区构造
九龙县观音山位于四川盆地西缘，西邻横断山脉东邻松潘甘孜构造带与扬子克拉通板块，其西南方向为冈瓦纳古陆。九龙县观音山整体上坐落于一个南北走向的背斜褶皱的一翼，该褶皱核部地层为三叠纪地层，两翼地层为二叠纪地层，其西侧受断层影响出露有石炭系地层。部分矿体赋存于褶皱与断层构造当中。该褶皱形成于印支晚期的地质运动，地层受到挤压变形发育成背斜并导致区域内的海相碳酸盐岩变质为大理岩，随后受地质应力影响发育出断层。
受上述地质运动影响，矿区内岩层普遍为大理岩与千枚岩，且矿区内具有五条走向各异的断层穿插分割矿区内地层，其中三条相交的断层发育于研究区南部，两条相交的断层发育于研究区北部，矿区内出露地层主要为中生界三叠系中下统地层。
2.3矿石特征
矿体主要赋存于大理岩地层中，矿石构造主要呈现块状构造和浸染状构造。
矿石结构主要呈包含结构、浸蚀结构、乳滴状结构、交代残余结构、格状结构、文象结构、交错结构、港湾状结构、交代网格结构、自形—半自形—它形粒状结构。矿石金属矿物主要是铅锌矿、闪锌矿及黄铁矿。非金属矿物主要是方解石及石英。
3方解石元素地球化学特征
3.1常量元素
变质岩中，常量元素组成可以反映其原岩沉积环境与原岩类型。沉积岩层中，MgO与Al2O3含量比是反映沉积环境的重要标准，大理岩MgO与Al2O3含量比可充分反映大理岩的原岩类型。分析获取了方解石与大理岩主量元素氧化物含量，根据前人资料，通过对大理岩镁铝氧化物含量进行运算，反映出了大理岩的原始沉积环境。
M=100×MgO/Al2O3。M即为岩层中的镁铝氧化物含量比。
大理岩MgO/Al2O3比值百分数计算结果大于10，部分数值介于10～500，反映其原岩为海相碳酸盐岩；其余数值基本大于500，富集了大量的MgO，反映热液上升时与大理岩围岩接触造成大理岩白云石化。
3.2微量元素
（1）方解石的微量元素特征。研究区内方解石普遍亏损K与Ti，富集Eu与Dy，其中部分成矿期方解石与成矿后方解石Eu与Dy富集现象最为明显。成矿后方解石在野外出露于与含矿岩层具有穿插关系的方解石脉，其形成于后期流体作用下成矿期方解石的重结晶作用，其微量元素含量与成矿期方解石关联度高、含量接近，二者具有相同的物质来源。部分成矿期方解石与成矿后方解石的La、Ce、Pr、Sr、Nd、Sm元素普遍较成矿前方解石偏高，会有其它成矿物质来源，推测多种成矿热液带来了这些含量偏高的元素。
（2）相关性分析。运用SPSS软件对20种元素进行相关性分析。Ge与Li、Ta相关性较好，Cu与Ag、Cd相关性较好，Pb与Ag、Sb相关性较好，Bi和Ga相关系较好，Li和Ge、Ta相关系较好，相关系都超过0.8。剩余部分元素相关系数在0.6~0.8之间，其他元素间的相关性较低。不相容元素Li、Ta、Pb、Cu等之间的相关性非常好。Ag和Sb、Bi等元素的相关性较好也表明成矿流体为中高温热液。
（3）聚类分析。运用SPSS软件对20种元素进行聚类分析，可将20种微量元素分为四类，其中Li、Ge、Ta、Ga、Bi、Sr、W、Cs、Ti可归为一类，相关水平约为10；Cu、Cd、Sb、Pb、Ag可归为一类，相关水平约为10；Sc、V、Y可归为一类，相关水平约为11；B、Ni、Co可归为一类，相关水平约为9，聚类分析表明流体可能有多来源倾向。
3.3稀土元素
成矿前方解石与大理岩具有明显Ce负异常与Eu负异常现象。据此反映大理岩原岩的海相沉积环境，推测大理岩原岩为海相碳酸盐岩。
成矿期方解石与大理岩基本不具有Ce异常或出现微弱的负异常，反映成矿热液来源于还原环境下的深部地幔。无Ce异常的成矿期方解石不具有Eu异常或具有Eu正异常现象，反映出成矿热液在上涌过程中未经历明显结晶分异作用。同时，两组成矿期方解石的数据显示出两条差异较大的曲线，反映成矿热液可能为多期次热液。
成矿期方解石的数据特征及Ce异常与Eu异常现象反映出热液为多期次未经过结晶分异作用快速上涌的幔源热液。
4碳氧同位素分析
4.1方解石碳氧同位素地球化学特征
通过对九龙县观音山铅锌矿方解石的期次划分工作，对采集的样品中的成矿前方解石、成矿期方解石与成矿后方解石进行了区分。
成矿前方解石主要特征是呈条带状产出于大理岩层中、晶体发育极不完全，基本呈现微晶质与隐晶质结构，其主要来源是变质作用发生时变质分异作用下形成的方解石。
成矿期方解石为热液沿导矿构造上涌时与成矿同时形成的方解石晶体，这些方解石晶体形成时间较晚，受到变质成岩作用影响较小，其碳氧同位素数据可以较为直观地反映成矿流体来源，特征是常常与金属硫化物矿物共生且结晶程度较成矿前方解石完整，可见较为完整的细小方解石晶体，呈团块状产出。
成矿后方解石主要赋存于后期形成的方解石脉中，其晶体结晶程度极好，可见大块方解石晶体与清晰的解理面。
大理岩与成矿前方解石碳氧同位素数据呈现出较为明显的线性关系，且Δ13CPDB与Δ18oPDB数据呈明显正相关关系，因此可推测该区域内大理岩已经由于遭受变质成岩作用，导致其碳氧同位素数据无法直接反映沉积成岩环境。
通过野外踏勘与构造分析发现，成矿期方解石由于其形成晚于变质作用发生时期，因此其碳氧同位素数据相对可靠，能够帮助指示成矿流体来源。
在通常情况下，当碳酸盐岩Δ18oPDB数据大于-5‰时则认为其未受到后期成岩作用影响，当碳酸盐岩Δ18oPDB数据小于-10‰时则认为其受到了强烈后期成岩作用影响，如热液流体或大气降水等。九龙县观音山铅锌矿方解石碳氧同位素数据说明原始沉积碳酸盐岩通过变质作用变质为大理岩后其未受到其它成岩作用的影响，在地壳中存在环境较为稳定。
根据前人研究，对方解石δ13CPDB数据与δ18OSMOW数据进行分析其来源与演化。通过本文δ13CPDB数据与Δ18oSMoW数据分析，成矿期方解石矿流体主要来自地幔深部热液，同时还有少量其它碳元素来源。
4.2方解石碳源探讨
通过研究九龙县观音山铅锌矿方解石碳源可以有效指示成矿流体来源，有助于进一步推测矿床成矿过程。根据前人研究成果，成矿热液系统中碳主要有3种来源：
（1）源自地幔和岩浆的深源碳，Δ13C值约-5‰，若测试对象为碳酸盐矿物，则约-7‰。
（2）海相碳酸盐岩去碳酸盐化，Δ13C值与海相碳酸盐岩一致，大多稳定在0‰附近，变化范围为-4‰～10‰，若源于页岩或砂岩中浸染状同生碳酸盐矿物，则为-10‰±5‰。
（3）沉积物（岩）还原或有机碳，Δ13C值变化范围为-40‰～-15‰，平均-25‰。
成矿期方解石碳氧同位素Δ13CPDB数值接近深源碳数值。结合常量元素与微量元素研究成果，九龙县观音山大理岩原岩为海相碳酸盐岩，且在成矿期方解石与大理岩界线上可观察到较为明显的蚀变现象，推测成矿期方解石碳源是深源碳为主，海相碳酸盐岩来源为辅的混合来源。4.3方解石碳氧同位素指示意义
通过对九龙县观音山铅锌矿方解石碳氧同位素分析数据的分析，指示了在观音山大理岩形成后，来自深处的混合来源的多期含矿热液沿印支晚期形成的导矿构造上升，聚集在深部褶皱核部，形成铅锌矿体。
5结语
在对九龙县观音山铅锌矿区域地质特征，及矿床地质特征进行野外地质调查与室内资料整理的基础上，对蚀变矿物方解石及赋矿围岩大理岩进行了手标本鉴定、镜下薄片观察、形成期次划分、常量元素和微量元素及碳氧同位素地球化学特征分析，探讨了成矿流体来源及成矿过程，得出了以下结论：成矿期方解石碳氧同位素数值接近深源碳，结合常量元素与微量元素地球化学特征，可推测成矿期方解石碳源为深源碳为主海相碳酸盐岩来源为辅的混合来源；通过对观音山大理岩镁铝氧化物含量分析，反映九龙县观音山大理岩原岩属于海相沉积碳酸盐岩，深部褶皱核部为其有利的成矿空间。后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
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四川省九龙县观音山铅锌矿方解石地球化学特征及其指示意义论文
人参与 2024-11-20 10:32:50 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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