陕西马元地区楠木树铅锌矿床有机流体成矿的包裹体证据

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世界上大多数MVT型铅锌矿床在成因上都与有机质密不可分。马元地区的铅锌矿床属于类MVT型铅锌矿床,矿床中有大量沥青出现,闪锌矿中包裹体富含有机质。对于矿床中的有机质来源以及有机质在成矿过程中扮演的角色,近年来成为地质学者研究的重点问题,且尚无定论。在厘清矿床的地质特征、成矿阶段的基础上,论文开展系统的包裹体研究,分析成矿流体的特征,试图从矿物包裹体的角度解释有机质如何参与金属成矿过程,并取得以下认识:楠木树铅锌矿床位于四川盆地北缘,大地构造位置处于区域古油气藏分布范围内,在空间上有一定的叠加性,而且矿床的成矿年龄与区域上第一期古油藏破坏时间相近,两者表现出很强的相关性。矿床的主要控矿构造是碑坝穹窿,没有受岩浆活动影响。铅锌矿体在震旦系灯影组产出,形态多为似层状、层状,铅锌矿主要赋存在灯影组地层的角砾状白云岩中,常充当胶结物胶结白云岩角砾,形成角砾状矿石。矿床成矿期分为沉积期、热液期、氧化期,热液期又分为沥青—白云石阶段、闪锌矿—方铅矿—重晶石阶段(主要金属成矿阶段)、晚期沥青阶段。矿石矿物主要有闪锌矿、方铅矿和少量的黄铁矿,脉石矿物主要为白云石,重晶石、石英、天然沥青以及方解石。在主要金属成矿阶段可见沥青与金属矿物密切共生,而且在该阶段的矿物中存在大量有机包裹体和无机包裹体,两者密切共生,形态皆以负晶型为主,显微测温显示其均一温度也相差较小。其中,无机包裹体以H2O包裹体为主,有机包裹体常包含烃-H2O包裹体、烃类包裹体两个类型。经单个包裹体激光拉曼成分分析,有机包裹体中的烃类以CH4、C2H6等为主,其他组分还包括H2S、CO2等。有机包裹体大量出现在主要金属成矿阶段,显示出有机质与金属成矿成因上有密切关系。通过包裹体显微测温显示,矿床成矿流体的温度变化区间为110℃250℃,盐度集中在316wt%NaCl之间,通过计算得出:成矿流体密度为0.891.02g/cm3,铅锌成矿的压力在12.533.4MPa范围内,由此估算成矿深度为371.11264.3m。这些结果表明楠木树铅锌矿床的成矿流体属于中低温、中低盐度、高密度的流体,流体体系总体上属于NaCl-H2O体系,与典型MVT型铅锌矿床成矿流体具有相似特征,成矿流体可能在浅层成矿。包裹体氢氧同位素研究表明成矿热液具有机水与海水混合的特征,而氦、氩同位素研究显示成矿流体性质介于大气饱和水与地壳流体之间,两者反应成矿流体应为混合性流体;且包裹体成分中含有甲烷、硫化氢等,有机质碳同位素显示有机质可能来自古油藏,可以确定成矿流体是一种强还原性混合流体;综上所述,认为楠木树铅锌矿床成矿流体不是单一流体组成,是由多种性质不同的流体组成的还原性混合流体,其中包括盆地卤水、有机流体。基底岩系具有极高的铅锌金属元素丰度,来自震旦系沉积地层的盆地卤水下渗至基底岩系并萃取其中的铅锌等金属离子,形成富含金属络合物的流体,构造运动不仅加速了富含金属元素流体沿裂隙、断裂向上运移,其提供的热量还使盆地温度升高,第一期油藏因为温度不断升高而产生热裂解,烃类与灯影期或早寒武世的海相硫酸盐发生TSR反应,从而演化形成富H2S等气体的有机流体,伴随产生第一期沥青;当富铅锌的盆地卤水与有机流体在灯影组角砾带相遇,并混合,混合流体中的铅锌金属离子与H2S等发生反应沉淀析出,形成铅锌矿床。
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