中上扬子地块周缘是一巨型多金属成矿带,主要发育有大量的铅、锌、锰、金、锑、银、钒等大型矿床,具有巨大的找矿潜力。该区域内有一套赋存于震旦系的铅锌矿床,记录着中上扬子板块演化所经历的地质演化、流体运移以及成矿作用的相关信息。中上扬子地块周缘的铅锌矿主要分布于：(1)西缘的康滇地轴东部一带,如会泽、乌斯河、大梁子、天宝山和赤普铅锌矿等；(2)北缘的碑坝隆起一带的马元铅锌矿带,以楠木树铅锌矿为代表；(3)东缘湘西-鄂西地区,如董家河铅锌矿床、花垣铅锌矿床、冰洞山、白鸡河和凹子岗锌矿等。本次研究以流体-成矿作用为主线,选取赋存于震旦系地层的凹子岗锌矿床、乌斯河铅锌矿床和楠木树铅锌矿床为主要研究对象,以探讨流体运移聚集和流体成矿作用为指导思想,通过详实的野外地质调查工作、室内测试和区域综合资料的搜集,探讨典型矿床的成因类型、特征及其关键控矿要素。为进行对比研究,本次还调研了位于中上扬子地块与岩浆热液作用有关的铅锌矿,包括江西张十八铅锌矿和湖南黄沙坪铅锌矿。开展上扬子地块铅锌矿成矿流体研究不仅对归纳不同成矿环境下、成矿流体的特征以及其成矿作用机制有积极作用,也对研究不同成矿环境下沉积作用、岩浆活动、流体作用及构造作用对中上扬子地块大规模金属成矿有重要意义。本论文从典型矿床研究的视角进行野外调查,通过室内观察、实验和分析,取得以下主要成果及认识：(1)凹子岗锌矿床凹子岗锌矿床位于上扬子地块东缘,赋存于震旦系碳酸盐岩地层中。该矿床经历了两个成矿期：沉积成岩期和热液期,并且形成两种不同岩相学特征的闪锌矿。沉积成岩期,藻类生物对成矿物质的吸附作用促使锌元素富集,从而形成条带-纹层状矿石。热液期主要形成角砾状和浸染状矿石,有机流体活动与成矿存在耦合关系。存在两期沥青,其中早期沥青与闪锌矿密切共生。流体包裹体岩相学观察显示主要含有三类包裹体：1.盐水包裹体(W型),该类包裹体分布最广泛,由液相和气相组成,大小集中于4～15μm；2.烃类包裹体(G型),此类包裹体主要分布在白云石和粗粒闪锌矿内,大小集中于6-20μm,以不规则和椭圆形为主。在单偏光显微镜下,含烃类物质为黑色或者褐色。在荧光显微镜下,液态烃会显示出黄色荧光；3.含石盐子晶包裹体(S型),由气相、液相和固相组成,其中固相的子矿物主要为石盐,具有立方体形,态大小集中于8-16μm,此类包裹体可以与W型、G型包裹体共生。显微测温结果显示,凹子岗锌矿床方解石内包裹体初融温度为-34.3～-31.0℃,石英内包裹体初融温度为-34.8℃。热液期成矿流体除含有机质外,还含有NaCl、KCl、CaCl2、 MgCl2,H2O,为多元的流体体系。方解石内W型包裹体的均一温度为139～229℃,冰点温度为-14.0--5.0℃,盐度为7.9～17.8wt.%NaCl equiv,流体密度为0.91～1.03 g/cm3。白云石内W型包裹体的均一温度为139～237℃,冰点温度为-12.9～-1.9℃,盐度为3.2～16.8wt.%NaCl equiv,流体密度为0.91～1.04g/cm3。石英内W型包裹体均一温度为122～221℃,冰点温度为-12.9～-3.8℃,盐度为6.2～16.8wt.%NaCl equiv,流体密度为0.93～1.04 g/cm3。S型包裹体在显微测温时的均一方式一致,都是子晶先熔化消失,然后气泡再消失,从而达到完全均一。石盐子晶熔化温度为200～217℃,对应的盐度为31.9～32.7wt.%NaCl equiv.凹子岗矿床的流体包裹体显微测温结果表明,方解石、石英和白云石中流体包裹体的均一温度都非常集中,为140～180℃,表现出一种相对稳定的成矿环境；成矿流体的盐度范围有一定的变化,其中W型包裹体的盐度范围集中于6-18 wt.%NaCl equiv,密度为0.91～1.04g/cm3。S型包裹体盐度可以达到32～33wt.%NaCl equiv,密度达到1.09-1.11 g/cm3。激光拉曼研究结果显示,白云石和石英内盐水包裹体主要成分为H2O。在白云石的G型包裹体成分可以检测出H20和CH4。闪锌矿内G型包裹体拉曼光谱图显示其具有多组分共存的特点,存在沥青质、CH4和C3H8。利用W型包裹体和S型包裹体的包裹体等容线估算成矿压力(最小捕获压力)为22-84MPa。凹子岗锌矿床是一个沉积-热液弱改造型矿床。在沉积成岩期形成初始矿层,在热液期含有机质的热液叠加改造作用促使成矿元素进一步富集。(2)乌斯河铅锌矿床扬子地块西缘是中国著名的铅锌矿成矿带,在四川省大渡河谷沿岸发育一个延伸可达大型层状铅锌矿带,乌斯河铅锌矿床是本矿带中的大型铅锌矿床,资源量可达370万吨。乌斯河铅锌矿床有沉积期和热液期两个成矿期,在本矿床的局部部位仍然可见到沉积特征,在沉积成岩期已经形成矿化层,受热液-构造改造作用的影响较大,后期热液作用是成矿物质大规模富集的主成矿期,包括四个成矿阶段：Ⅰ.磁黄铁矿-黄铁矿-闪锌矿阶段；Ⅱ.沥青-黄铁矿-方铅矿-闪锌矿阶段；Ⅲ.闪锌矿-方铅矿阶段；Ⅳ.沥青-石英-方解石阶段。第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段为金属硫化物形成的主要阶段,第Ⅳ阶段为沥青形成的主要阶段。流体包裹体岩相学研究显示包裹体以气液两相包裹体为主,但成分较为复杂。激光拉曼结果显示除含有H20外,还含有CH4、N2、H2S、C2H6、C2H2和NH3等成分。包裹体的初融温度显示流体主要为NaCl-H2O流体体系,但在较早阶段含有Mg2+、Ca2+等阳离子,为多元流体体系。沉积期包裹体平均均一温度为183℃,平均盐度为9.5wt.%NaCl equiv,其中闪锌矿包裹体内的均一温度132～223℃,盐度6.5～14.8wt.%NaCl equiv,密度0.91～1.02g/cm3。热液期各阶段均一温度呈逐渐降低的趋势(203～291℃→168-269℃→133-229℃→102-199℃),各阶段的平均盐度为10 wt.%NaCl equiv左右。第Ⅰ阶段浅棕色闪锌矿的均一温度为217～282℃,盐度5.4～14.3wt.%NaCl equiv,密度0.79-0.90 g/cm3；第Ⅱ阶段具环带的黄白-浅黄白闪锌矿的均一温度为168～238℃,盐度6.9～13.0wt.%NaCl equiv,密度0.87～0.98 g/cm3；第Ⅲ阶段红棕色粗粒闪锌矿均一温度为133～21 1℃,盐度7.6-21.8wt.%NaCl equiv,密度0.92～1.07g/cm3。利用包裹体等容线法和激光拉曼对包裹体的内压进行估算,成矿压力为32-68MPa。Thermochemical Sulfate Reduction(TSR),即硫酸盐热化学还原反应存在于乌斯河铅锌矿中,热液成矿期存在TSR作用启动所需要的热驱动力、物质基础和催化剂。在热驱动力下(120-260℃),流体混合作用所提供的物质基础(S042-)和催化剂(Mg2+)促使TSR作用启动。有机质和CH4还原硫酸盐的过程中流体pH发生变化,进一步促进了金属硫化物沉淀,而成矿流体中含有沥青、CH4、N2、C2H6、C2H2、H2S和硫同位素分馏特征均是TSR作用发生的证据。乌斯河铅锌矿为沉积-热液强改造型的矿床,成矿流体为中.低温、中等盐度的多元系统,有机流体参与成矿作用明显。(3)楠木树铅锌矿楠木树大型铅锌矿床位于扬子地块北缘,前人在研究该矿床成矿阶段的划分和流体包裹体研究方面仍然存在问题。本文通过系统研究,确定楠木树矿床热液期经历了三个成矿阶段：Ⅰ黄铁矿-闪锌矿-石英-白云石；Ⅱ多金属硫化物阶段；Ⅲ重晶石-方解石阶段的流体包裹体特征。矿床存在两种岩相学特征的闪锌矿,第一种闪锌矿产于第Ⅰ成矿阶段,为棕红色,呈半自形-它型、细粒状结构,与自形粒状黄铁矿共生,第二种代闪锌矿产于第ⅡⅡ成矿阶段为浅黄-浅黄白色,呈粗粒自形结构。在楠木树铅锌矿床中首次发现成矿流体中存在有机包裹体,且存在两期有机流体的活动,其中第二期有机流体与成矿关系密切。流体包裹体岩相学相态特征显示本矿床的包裹体以气液两相包裹体(L+V型)为主,按照其成分不同特征又可以分为：(1)广泛分布于各种矿物中的水盐包裹体,成分以H2O为主;(2)具黄色荧光或弱浅黄色荧光的油包裹体,其成分为液态的烃类物质；(2)富CH4的包裹体。第Ⅰ、Ⅱ成矿阶段中具有荧光效应的油包裹体及富甲烷包裹体与成矿密切相关。显微测温结果显示,第Ⅰ成矿阶段包裹体的均一温度集中于180～340℃,盐度为4.0～13.3 wt.%NaCl equiv;本阶段的棕红色闪锌矿内包裹体均一温度为225～314℃,冰点-7.6～-3.8℃,盐度6.2～11.2 wt.%NaCl equiv,密度为0.75～0.93g/cm3。第Ⅱ成矿阶段包裹体的均一温度集中于180～260℃,盐度为2.1～14.3 wt.%NaCl equiv;闪锌矿内包裹体均一温度为183～276℃,冰点-9.4-3.6℃,盐度5.9～13.3wt.%NaCl equiv,密度为0.84～0.95g/cm3。第Ⅲ成矿阶段方解石,石英和重晶石中包裹体的均一温度集中于140～180℃,冰点-15.4～-1.2℃,盐度为2.1～19.0 wt.%NaCl equiv,流体密度为0.90-1.04g/cm3。由于热液和构造作用,楠木树铅锌矿只保留后期热液充填式成矿特征,因此为热液充填型铅锌矿。原油热裂解作用可能提供了成矿所需的还原硫,矿质沉淀与流体混合作用有关,成矿压力为55～80 MPa。综上所述,本次研究的三个典型矿床产出位置位于中上扬子地块周缘,属于“扬子型”铅锌矿的范畴,成矿作用与沉积和热液作用有关。虽然凹子岗锌矿床、乌斯河铅锌矿及楠木树铅锌矿均赋存于震旦系地层中,但是产出的地质背景、矿石类型、流体特征有一定的差异和相似之处,按照矿床地质特征和主要成矿作用不同,可以划分为以下三种矿床成因类型：①沉积-热液弱改造型(凹子岗锌矿床);②沉积-热液强改造型(乌斯河铅锌矿)；③热液充填型(楠木树铅锌矿)。本次研究的“扬子型”铅锌矿是震旦系沉积成矿系统与印支-燕山期流体系统共同作用下形成的,热液期成矿流体具有以下特征：(1)“扬子型”铅锌矿的成矿流体属多元体系共存,含有NaCl、KCl、CaCl2、MgCl2、 H20等,所占主导地位的阳离子为Na+、K+、Ca2+、Mg2+,阴离子为Cl-、SO42-,其中K+<Na+,Mg2+<Ca2+；(2)各个矿床不仅在脉石矿物(如：石英、方解石、白云石、重晶石和萤石等)中可以见到丰富的原生包裹体,而且在闪锌矿中也能见到大量的原生包裹体。包裹体相态类型较为单一,以气液两相(V+L型)包裹体为主；(3)激光拉曼检测显示该类型矿床普遍富含CH4。其中,楠木树矿床中CH4含量非常高,凹子岗锌矿床和乌斯河铅锌矿中还可检测出CH4、N2、H2S、NH3、C2H6、C3H8和C2H2;(4)本类型矿床的流体均一温度范围相对集中150～280℃,盐度集中于8-16 wt.%NaCl equiv,为中-低温,中盐度矿床,成矿压力为20～80 MPa;(5)各个矿床中均可见多期沥青活动,其中有一期沥青活动与成矿密切相关,也存在有机包裹体参与成矿的证据。楠木树铅锌矿床和凹子岗铅锌矿床的包裹体成分中可检测出含有烃类物质,在紫外光下显示出荧光特征；(6)有机流体通过TSR(硫酸盐热化学还原反应)和热裂解作用参与成矿,有机流体与其他流体的混合是矿质沉淀的重要机制。“扬子型”铅锌矿与岩浆热液作用产生的铅锌矿(如湖南黄沙坪铅锌矿和江西张十八铅锌矿)在成矿流体体系、主要离子浓度、包裹体组合类型、温度、盐度以及流体成矿机制方面均有区别。