云南金顶铅锌矿碳、氧、硫同位素地球化学特征及其地质意义

本文对金顶铅锌多金属矿床矿石中硫化物硫同位素及碳酸盐胶结物中碳、氧同位素进行了研究分析,结果表明:成矿流体中的CO2与沉积有机物和海相碳酸盐岩有关,源自碳酸盐岩热解作用和去碳作用以及沉积有机物的氧化作用和脱羧基作用。矿床的矿石矿物组成反映了成矿环境为高氧逸度环境。硫同位素特征研究表明:矿床中石膏矿体中的硫可能来自三叠系古大洋硫酸盐矿物。而金属硫化物矿物中的硫具有多源性,其主要来源为生物或细菌还原地层中膏盐(石膏、硬石膏、有机质等)的还原硫、壳源硫和有机硫。同位素研究表明金顶铅锌多金属矿的成矿物质应源自地壳。     

西南三江兰坪盆地大规模成矿的流体动力学过程——流体包裹体和盆地流体模拟证据

中国西南部云南兰坪盆地因金顶Zn-Pn矿床和新发现的白秧坪超大型Cu-Co-Ag矿床而驰名。金顶矿床以白垩系和第三系陆相碎屑岩为主岩,拥有2亿吨矿石,平均品位Zn6.08%、Pb1.29%(1500万吨金属),是目前中国最大的Zn-Pb矿床,也是世界上形成时代最新且唯一产于陆相沉积岩容矿的超大型Zn-Pb矿床。不同于世界上人们公认的沉积岩容矿基本类型,即SST、MVT和Sedex型,金顶矿床也许代表了Zn-Pb矿床的一个新类型。通常认为兰坪盆地大规模成矿流体起源于盆地卤水,流体流动以重力驱动为主,压力体系接近静水压力。但基于矿田内水压破裂观察、流体包裹体研究和盆地流体动力学模拟,我们认为深部超压流体的注入对整个成矿系统起着重要作用。闪锌矿及相关脉石矿物(石英、天青石、方解石、石膏)中流体包裹体观测的均一温度主体在110～150℃,盐度(质量分数)在1.6%～18.0%NaCl;在时间上,大规模成矿主要阶段伴随着流体温度的不断升高和盐度的逐渐降低;在空间上,金顶矿区空间上从东到西,成矿流体温度明显降低,盐度系统性升高。富CO2流体包裹体揭示成矿流体曾高达(513～1364)×105Pa,大大高于静水压力。数值模拟表明,盆地沉积和压实产生的流体超压可以忽略,区域构造推覆也不足以产生如此高的流体压力。我们认为成矿流体超压很可能是幔源流体注入引起的;幔源含矿的相对高温低盐度流体沿导矿构造注入金顶穹隆构造-岩性圈闭并与其中富H2S的相对低温高盐度卤水混合是兰坪盆地大规模成矿的关键动力学过程。这个特殊的流体动力学过程和成矿系统,使兰坪盆地的成矿有别于世界其他沉积盆地已知的成矿作用。     

兰坪金顶大规模成矿的流体过程——不同矿化阶段流体包裹体微量元素约束

金顶矿床是世界上形成时代最新且唯一的陆相沉积岩容矿的超大型铅锌矿床,受人关注.金顶矿石中矿物的交生关系表明内生流体成矿经历了石英-闪锌矿-方铅矿、闪锌矿-方铅矿-天青石、方铅矿-方解石-天青石-石膏三个矿化阶段,黄铁矿在各矿化阶段中均有形成,不同世代矿物从产状、结构、组合关系等得以区分;矿物流体包裹体中包括REE在内的几十种微量元素的配分曲线和含量分布不因寄主矿物种类而明显变化,不同矿化阶段矿物流体包裹体微量元素组成是大规模成矿流体过程的重要约束;大规模成矿从第1到第3矿化阶段,内生成矿流体∑REE逐步升高(1.34×10-9～6.28×10-9～297.03×10-9),轻重REE分异越趋显著,系统从还原性演化为氧化性,微量元素组合趋于复杂,流体中成矿元素(Zn 13.594×10-9～29331.810×10-9)不断富集(Zn依次是中国陆壳的0.16×10-3～0.20×10-3倍、0.041～0.193倍、0.028～0.341倍);早-中阶段的流体成矿可能是快速的,中-晚阶段趋缓;深、浅部两种不同性质流体混合可能是流体大规模成矿的基本过程.     

衢州市上方镇方解石矿床碳、氧同位素地球化学特征

为研究浙江省衢州市上方镇方解石矿床的成岩成矿环境,采集了上方镇方解石矿床中的大理岩样品,用MAT-253型气体同位素质谱仪对其进行了碳、氧同位素分析测试。结果表明,样品的δ¹³C_PDB和δ¹⁸O_SMOW均值分别为-1.32‰和18.25‰,计算的盐度指数Z值为97.42～130.08,均值为118.50,在δ¹⁸O_SMOW-δ¹³C_PDB图解上大多数样品点落于海相碳酸盐与碳酸盐溶解作用范围内,上方镇方解石矿床大理岩的原岩应为沉积成因,可能形成于宽阔的海洋环境。     

柴达木盆地南翼山地区新近系湖相碳酸盐岩成岩环境初探——碳、氧同位素和流体包裹体证据

柴达木盆地南翼山地区新近系储层类型主要为湖相碳酸盐岩.用碳、氧同位素和流体包裹体方法研究湖相碳酸盐岩的形成环境结果表明,碳酸盐岩总体形成于高盐度环境,局部地区浅层样品在成岩过程中遭受过大气淡水的改造.根据孔隙充填胶结物中流体包裹体的均一温度,推断胶结物形成于储层深埋阶段,随后地层发生抬升,导致现今较低深度的包裹体样品具有较高的均一温度.     

滇西兰坪盆地茅草坪脉状Cu矿床流体包裹体和稳定同位素地球化学研究

兰坪盆地西缘发育一条重要的脉状Cu矿带,矿床的成矿流体来源一直存在较大的争议。本次研究对该矿带南段新发现的茅草坪矿床进行流体包裹体和H-O-C-S同位素研究,结合前人发表的该矿带矿床的同位素数据,探讨矿床成矿流体特征和来源。茅草坪矿床早(A1脉)、晚(A2脉)两期含矿石英脉中的流体包裹体均为含CO2盐水包裹体,可细分为含石盐子晶、富液相(水溶液相)、富气相(CO2相)包裹体等不同类型。根据流体包裹体的共生特点,将其划分为3组包裹体组合:(1)第I组,出现在A1脉石英中,为富液相(I-W型)、富气相(I-C型)和含石盐子晶(I-S型)包裹体共生;(2)第Ⅱ组,同样出现在A1脉石英中,为富液相(Ⅱ-W型)和富气相(Ⅱ-C型)包裹体共生;(3)第Ⅲ组,出现在A2脉石英中,为富液相(Ⅲ-W型)和富气相(Ⅲ-C型)包裹体共生。测温结果显示:I-S型包裹体均一温度在293~370℃之间,流体盐度为30.06%~39.76%Na Cleqv;Ⅱ-W型包裹体均一温度在302~490℃之间,流体盐度为1.23%~18.63%Na Cleqv;Ⅲ-W型包裹体均一温度在263~400℃之间,流体盐度为1.20%~11.34%Na Cleqv。同一组内,包裹体气/液相比高度变化,表明包裹体捕获时的流体呈不均一态,此时包裹体均一温度中低值部分近似代表该组包裹体真实的捕获温度。因此,从I组到Ⅲ组,包裹体分别捕获于280~320℃(I组、Ⅱ组)和260~280℃(Ⅲ组),结合盐度数据,反应初始成矿流体发生沸腾作用,伴随石盐子晶析出,流体盐度下降,随后温度降低。茅草坪矿床成矿流体富CO2的特点与区域内其他脉状Cu矿床一致,但盐度明显偏高。矿床热液石英的δDV-SMOW值变化在-94.6‰~-56.2‰之间,计算的流体的δ18OV-SMOW值集中在+8.1‰~+9.6‰之间,与区域其他脉状Cu矿床相似,数据主要落在原生岩浆水区域的下方,表明流体来源于岩浆水,但经历了开放系统下的脱气作用,没有盆地流体或大气降水的贡献;热液碳酸盐方解石的δ13CV-PDF值为-8.3‰~-2.4‰,δ18OV-SMOW值为14.46‰~16.63‰,与区域其他脉状Cu矿床的C-O同位素组成相似,但C同位素组成明显低于区域脉状Pb-Zn矿床(碳主要来自盆地流体溶解的碳酸盐岩);黄铜矿的δ34SV-CDT值变化于-6.4‰~-3.9‰之间,处于区域其他脉状Cu矿床的S同位素组成范围内,但区别于区域砂岩型Cu矿床(硫来自硫酸盐的细菌还原作用)。因此,推测矿床的CO2和硫可能也来自脱气的岩浆。茅草坪脉状Cu矿床成矿流体的研究表明:兰坪盆地西缘脉状Cu矿床成矿流体可能来自富CO2、经历脱气的岩浆水,没有大气降水和盆地卤水的参与。     

兰坪盆地连城Cu-Mo多金属矿床流体包裹体和稳定同位素地球化学研究

兰坪盆地贱金属矿床是一套独特的受逆冲推覆构造系统控制的矿床类型,连城Cu-Mo多金属矿床是其重要组成部分。成矿过程包括早、中、晚三个阶段,分别以石英-辉钼矿、石英-多金属硫化物和石英-碳酸盐组合为标志。矿区不同阶段石英中广泛发育流体包裹体,可分为水溶液包裹体(A型)、纯CO2包裹体(C型)、CO2-H2O包裹体(B型)三类。早、中阶段主要发育B型和A型包裹体,均一温度集中在177～346℃,流体盐度介于1%～22%NaCleqv之间,密度介于0.67～1.04g/cm3;晚阶段主要发育A型包裹体,均一温度为121～185℃,流体盐度介于1%～9%NaCleqv之间。发育在早、中阶段的B型和C型流体包裹体气相成分主要为CO2,含有少量的CH4。成矿压力为50～160MPa,成矿深度为5～5.9km。矿区不同阶段矿石氧同位素组成总体变化较小(5.5‰～8.6‰),氢同位素变化较大(-56‰～-109‰),碳同位素组成变化为-3.4‰～-8.1‰,表明成矿流体可能以岩浆源为主,并伴有大气降水的参与。综合对比研究认为,65Ma左右印度-亚洲大陆发生对接碰撞,由此诱发的岩浆热液作用可能导致了连城Cu-Mo多金属矿床形成。温度的降低和流体的不混溶是导致钼等成矿元素沉淀和富集的重要机制。     

滇西兰坪盆地西缘铜矿床矿物流体包裹体研究

滇西兰坪中新生代盆地西缘发育众多的铜多金属矿床，主要以脉状或透镜状赋存于由砂岩、粉砂岩和页岩组成的含盐红色碎屑岩建造中，或产于火山岩中。本文在前人工作基础上，对区域3个代表性矿床进行了系统的矿物流体包裹体地球化学研究，结果表明：区域铜矿床矿物流体包裹体类型简单，以气液两相包裹体和液相包裹体为主；均一温度不高，显示成矿为中低温度；流体包裹体成分显示为a^＋（K^＋）＋Ca^2＋Cl^-＋SO^2-4型，表明成矿流体主要是以大气降水补给的热卤水；成矿流体气相组成主要为H2O和CO2，还原性烃类气体的存在并与氧化性气体的反相关关系显示其与盆地有机质的密切关系及在成矿过程中的重要性。结合成矿地质背景及矿物氢氧同位素的分析，认为该带中的矿床地幔物质参与成矿是次要的，成因上应为受深断裂控制的、大气降水补给的热卤水型矿床。     

胶东辽上金矿床的流体包裹体、氢-氧-碳-硫-铅同位素特征及矿床成因

辽上金矿床位于胶莱盆地东北缘, 是胶东东部唯一的超大型金矿床。通过流体包裹体和氢-氧-碳-硫-铅同位素地球化学特征研究, 探讨辽上金矿的成因。主成矿阶段流体包裹体完全均一温度变化范围为125~345℃, 主成矿温度集中于260~320℃, 盐度为2.22%~13.87%NaCleqv, 流体密度为0.68~1.02 g/cm3, 成矿流体属于中—低温度、中—低盐度、低密度, 为富含CO2的还原性质热液体系。氢、氧同位素(δD=-82.6‰~-68.9‰, δ18OW-SMOW=-0.24‰~+3.33‰)和流体包裹体成分指示, 成矿流体为地幔初生水热液及岩浆热液+大气降水的混合流体。碳、氧同位素组成(δ13CPDB=-2.9‰~-4.7‰, δ18OSMOW=6.9‰~9.6‰, )指示成矿流体中碳来源于花岗岩源区。矿石δ34S介于7.6‰~12.6‰之间, 206Pb/204Pb值为17.202~17.955, 207Pb/204Pb值为15.457~15.577, 208Pb/204Pb值为37.729~38.341, 指示铅源主要来自下地壳的早前寒武纪变质岩系, 可能有少量幔源铅的贡献。研究认为, 辽上金矿床是与早白垩世伟德山型花岗岩有关的岩浆热液金矿, 与壳幔混合花岗岩浆活动有关的岩浆热液、地幔流体在热隆-伸展构造作用下与大气降水混合产生流体不混溶而成矿。     

滇西北兰坪盆地白秧坪多金属矿床流体包裹体研究

白秧坪多金属矿床位于滇西兰坪中-新生代沉积盆地中北部,是著名三江成矿带内新近发现的重要矿床之一。碳酸盐矿物染色法岩相学和矿相学研究表明白秧坪多金属矿床成矿期早阶段共生组合矿物为闪锌矿+方铅矿+白云石+石英±含Ag矿物±含Cu矿物,方解石主要为成矿期晚阶段产物。闪锌矿及与其共生脉石矿物(白云石、石英)中流体包裹体多呈米粒状、椭圆状、负晶形以及不规则状,以孤立产出的原生包裹体为主。流体包裹体显微测温以及激光拉曼探针分析表明,成矿流体为H2O-NaCl-CaCl2流体体系,盐度峰值范围为22.00%～25.00%NaCleqv,成矿温度多数集中在110.0～180.0℃之间,密度大于1.00g.cm-3。该矿床属于低温、高盐度、中等密度热液铅锌多金属矿床。矿床成矿压力介于28.02～70.64MPa之间,成矿深度范围在1.04～2.62km,形成深度较浅。成矿流体始终处于相对还原环境,金属离子和还原硫可能共存于同一流体系统,由于物理化学条件的改变发生沉淀而形成矿床。结合矿床产出背景、矿质来源、控矿构造等因素,白秧坪多金属矿床具有密西西比河谷型(MVT)成矿流体特点。     

滇西兰坪盆地金顶铅锌矿盐构造发育特征及其与成矿关系

滇西兰坪中新生代盆地广泛发育盐岩层系。通过对金顶超大型铅锌矿区的露天采厂和地下采坑的最新野外调查及大量钻孔资料的综合分析,研究区盐岩层系具有多期、多阶段运动的特点,厚度分布极不均一,它们作为区域推覆构造作用的滑脱层,对盐上层构造变形起着重要控制作用,形成一系列储矿构造。研究表明,矿区盐构造主要包括盐枕、盐背斜、盐焊接、盐穿刺、盐推覆、盐岩滑脱-断层相关褶皱组合等多种盐构造变形样式。这些盐构造的形成演化及变形机制主要受到推覆挤压缩短作用、基底断层作用和塑性流动汇聚作用、盐下和盐上层断裂滑脱作用等控制,主要沿推覆断裂构造带呈串珠状分布。金项矿区盐构造分为两个阶段:古新世–始新世挤压–拗陷层内变形阶段,形成盐枕、隆升较低的盐背斜等整合型盐构造;渐新世的逆冲推覆–盐岩滑脱阶段,受强烈的挤压推覆作用而形成盐墙、盐株等盐穿刺型构造。盐构造不同阶段的变形演化对金属元素富集成矿起到关键作用,其流动变形而形成的盐构造圈闭促使了金属聚集成矿。     

兰坪金顶铅锌矿床泥底辟流体成矿特征初探

兰坪金顶铅锌矿床的成矿过程与油气的生成有许多相似之处,泥底辟构造在金顶铅锌矿床的成矿过程中起着极为重要的作用。首先,随着泥底辟的上侵,塑性泥流夹带大量气体到构造圈闭中释放压力,扩大成矿空间;其次,流体的去气作用在构造圈闭中进行一系列的强改造活动,进而促使铅锌矿体的形成。文章通过对金顶铅锌矿床形成有关的泥底辟流体的来源、流体形成原因、流体在张性-挤压走滑盆地阶段的演化及金顶铅锌矿床成矿的泥底辟流体特征的分析,认为兰坪金顶铅锌矿床的形成与泥底辟构造密切相关,该矿床具泥底辟流体的成矿特征。     

兰坪金顶跑马坪铅锌矿床幕式流体混合成矿作用——矿石组构证据

滇西北金顶巨型Zn-Pb矿田产于兰坪晚中生代—新生代盆地中北部,对其成矿作用机制仍存在分歧。跑马坪铅锌矿床是其北东部的一个大型隐伏矿床,由众多规模不等、呈筒柱状、大脉状及不规则囊状的矿体(群)组成。大量的地质填图及坑道观察表明,该矿床的形成严格受北西向逆断层破碎带的控制,矿体就位于云龙组(Ey)砂泥岩不整合面下伏的三合洞组(T3s)碎裂状灰岩、砂结灰岩质角砾岩内;断层破碎带中的矿化更强,而旁侧的次级裂隙多被砖红色砂泥岩充填。依据矿物组合及矿石组构特点,自矿体中心向外,依次可分为致密块状富锌矿带、脉状细粒硫化物矿化带、脉状胶粒状硫化物矿化带、方解石-天青石-铁氧化物矿化带和碳酸盐化带5个矿化带,各带之间多为渐变过渡关系。显微镜、扫描电镜观测和能谱面扫描分析发现,矿石中存在代表流体混合成矿特征的环-胶状构造及包含结构等显微组构,指示富含金属离子及硫酸盐的卤水与富含还原性硫的流体在高渗透性碎裂状灰岩或灰岩质角砾岩中混合而快速沉淀成矿。因此,逆断层控制的幕式流体混合作用可能是跑马坪铅锌矿床的重要成矿机制。     

云南金顶超大型铅锌矿床沥青Re-Os法测年及地质意义

油气藏与金属矿床在世界许多沉积盆地内共存,油气成藏与金属成矿的动力学关系备受关注。云南兰坪金顶产有中国目前最大铅锌矿床,也是世界上唯一陆相沉积岩容矿、且形成于新生代的超大型铅锌矿床。矿床中常见沥青、重油等有机质,它们的形成早于或晚于铅锌硫化物成矿存在明显分歧,限制了对油气成藏与铅锌成矿关系的认识。本文针对金顶超大型矿区以古新统云龙组含砾砂岩和砂砾岩为主岩铅锌矿石中沥青,开展了Re-Os法同位素测年,获得68±5Ma的等时线年龄(MSWD=9.2,n=6),指示金顶古油气成藏形成于古新世,先于铅锌硫化物大规模成矿;烃类物质具有通过热化学还原硫酸盐提供铅锌成矿所需硫化氢的客观条件;油气成藏与铅锌成矿在云南金顶矿区很可能是一个先后发生的连续地质过程,成藏为成矿奠基,成矿伴随着油气藏的破坏。     

Genesis of the Jinding Zn-Pb deposit,northwest Yunnan Province,China: Constraints from rare earth elements and noble gas isotopes

The giant sediment-hosted Jinding zinc-lead deposit is located in the Lanping Basin, northwestern Yunnan Province, China. The genesis of the deposit has long been debated and the sources of the ore-forming fluids and metals are controversial. This study presents rare earth element (REE) and noble gas isotope data that constrain the origins of the ore fluids and the heat source driving the hydrothermal circulation. The early-stage sulfides are enriched in light REEs and have high ∑REE values (30.8–94.8 ppm) and weakly negative Eu (δEu 0.85–0.89) and Ce anomalies (δCe 0.84–0.95), suggesting that the fluids were likely derived from dissolution of Upper Triassic marine carbonates with input of REEs from aluminosilicate rocks in the basin. In contrast, the late-stage sulfides have irregular REE patterns, generally low ∑REE values (0.24–10.8 ppm) and positive Eu (δEu 1.22–10.9) and weakly negative Ce anomalies (δCe 0.53–0.90), which suggest that the ore-forming fluids interacted with evaporite minerals. The ³He/⁴He (0.01–0.04 R_a) and ⁴⁰Ar/³⁶Ar values (301–340) of the ore-forming fluids indicate crustal and atmospheric origins for these noble gases. These findings are in agreement with the published fluid inclusion microthermometry data and the results of H, O, C, S, Pb and Sr isotope studies. Our data, in combination with published results, support a two-stage hydrothermal mineralization model, involving early-stage basinal brines and late-stage meteoric water that acquired metals and heat from crustal sources.     

滇西北兰坪盆地金顶超大型矿床有机岩相学和地球化学

云南兰坪金顶矿床是世界上形成时代最新且唯一陆相沉积岩容矿的超大型铅锌矿床,也是中国目前最大的铅锌矿床,有机物质在金属成矿中可能发挥重要作用,受人关注.矿石及矿化岩石中产有包括干酪根、轻油、烃类气、重油、沥青及方解石中石油、甲烷包裹体等多种形式、产状和成熟度的有机物质,油气显示突出,古油气藏遗迹明显,是金顶古油气藏在铅锌成矿过程中热成熟、裂解和被改造、破坏不同阶段的产物.有机物质的氯仿沥青"A"变化大(72×106～395415.42×106)."A"的族组分中,总烃(58.47%)大于"非烃 沥青烯"(41.53%),饱和烃/芳香烃比值大于1,具Ⅰ型有机母质特征.有机转化率(A/C=0.5%～7.2%)较矿床外围岩石低,有机热成熟度高.矿石及矿化岩石中有机质的饱和烃包括正构烷烃、Pr、Ph和iC18等化合物,碳数分布介于C10～C34之间,C21 22/C28 29=0.78～3.582,Pr/C17=0.25～0.646,Ph/C18=0.39～1.57,有机母质为海相菌藻类.有机质中检测出萘、菲、三芳甾烷、联苯、荧蒽等芳香烃类化合物,菲系列化合物最为明显,MPI1=0.215～0.434,MPI2=0.252～0.588,菌藻等有机母质发育在高盐度还原沉积环境,烃源岩主要是三叠系残留海相碳质泥岩和泥灰岩.伴随金顶局部穹隆过程,很可能在金顶穹隆中形成油气藏,它是矿区铅锌快速大规模集中成矿的重要还原剂之一.     

大兴安岭南段白音诺尔铅锌矿床流体包裹体研究

白音诺尔铅锌矿床是我国长江以北最大的铅锌矿床,矿区出露二叠纪地层和中生代岩浆岩。流体作用过程可大致分为3个阶段,即前成矿阶段(P阶段)、同成矿阶段(S阶段)以及后成矿阶段(L阶段)。P阶段以发育钙质石榴石、辉石等典型的矽卡岩矿物为主,辉石中普遍发育含石盐子晶包裹体(~44% NaCleqv)和富气相包裹体的共生组合,且具有相同的均一温度(~470℃),显示了流体不混溶作用的发生。该阶段流体捕获压力~400bars,对应形成深度~1.5km。这一阶段还发育以石盐子晶消失而达到均一的高盐度流体包裹体,其均一温度为~390℃,盐度为~46% NaCleqv,估计的最小压力分布范围较大(150~3000bars,平均~1200bars)。S阶段发育含水矽卡岩矿物(如绿帘石),并伴随闪锌矿等大量硫化物的沉淀。闪锌矿以及与之共生的石英、方解石中均发育富气相和富液相包裹体的共生组合,显示了流体沸腾特征。其中富液相包裹体盐度为6.6±3.0% NaCleqv,与其共生的富气相包裹体盐度为1.3±0.6% NaCleqv,二者均一温度皆在350℃左右,平均捕获压力为~150bars,以静水压力估计深度也为1.5km。L阶段矿化已经基本结束,发育大量的方解石(-石英-萤石)脉体。这一阶段发育特征的CaCl₂-NaCl-H₂O体系流体,均一温度<250℃,且随着均一温度降低,流体中Ca/Na比值有上升的趋势。流体包裹体研究显示了白音诺尔铅锌矿的成矿流体来自于深部岩浆,跟围岩地层无关。早期流体不混溶作用是矽卡岩矿物结晶的主要机制,随后的流体沸腾作用与大规模成矿作用密切相关。两期流体来自深部岩浆房不同时期的出溶,并经历了不同的温压演化过程。