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安徽东至兆吉口铅锌矿床的地质和地球化学特征及成因

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doi:10.16539 ̄.ddgzyckx.2015.06.009 卷(Volume)39,期(Number)6,  ̄,(SUM)I49 页(Pages)1O72~1O82,2015,12(December,2015) 大地构造与成矿学 Geotectonica et Metallogenia 安徽东至兆吉口铅锌矿床的地质 和地球化学特征及成因 刘晓燕1 5徐晓春 ,谢巧勤 ,赵艳玲1,刘 张赞赞 2,范子良 ,何 俊 (1.合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽合肥230009;2.安徽省地质调查院,安徽合肥230001) 摘 要:安徽省东至县兆吉口铅锌矿床是近年来在江南过渡带上新发现的一处大型铅锌矿床。矿体受NNE向东至断裂及 其次级张扭性裂隙控制。矿石主要呈脉状、细脉一网脉状充填于中元古界蓟县系木坑组浅变质碎屑岩中,亦见矿脉穿切细 晶闪长岩脉。矿石的矿物组合主要为闪锌矿+方铅矿+黄铁矿+石英+方解石。矿石结构以交代结构、交代残余结构和填隙 结构为主;矿石构造主要为脉状和网脉状,局部块状或团块状。围岩蚀变主要为硅化、黄铁矿化和碳酸盐化。矿床主成 矿阶段流体包裹体类型以富液相气液包裹体(V 2o+LH2o)为主,均一温度为110 ̄275℃,盐度为0.18%~12.85%NaC1 。,密 度为0.57~1 03 g/cm ,成矿压力为24.4~61.9 MPa,成矿深度为1.0-2.5 km,显示成矿流体为低温、低密度、中一低盐度的 流体;流体包裹体液相成分反映成矿流体为CaSO 一NaC1一H O体系。矿石中石英81 8O值为12.7‰~15.9%o,换算为成矿流 体的6”O 2o值为一2.7‰~0.8‰,8D值为一81.5‰一70.7%o,显示成矿流体为深源岩浆水与大气降水的混合溶液。矿脉中的 方解石81 3Cv 值为一8.08%o一7 73%o,8t80sMow值为8.49%o~9.44%o,反映成矿的炭质主要来自深部岩浆。综合成矿地质 背景、矿床地质和地球化学特征,可以认为,兆吉口铅锌矿床是一个受断裂构造控制的、与燕山期中酸性岩浆作用密切 相关的浅成低温热液脉状矿床。 关键词:地质和地球化学特征;矿床成因类型;成矿流体;兆吉口铅锌矿床;安徽东至 中图分类号:P61 文献标志码:A 文章编号:1o01—1552(2015)06—1072—011 0 引 言 兆吉口铅锌矿床位于安徽省南部的池州市东至 县境内。矿区自2007年开展普查至今,已累计探明 铅锌资源量超过50万吨,伴生有铜、金和银,后续 勘探还有望进一步扩大规模。兆吉口铅锌矿床处在 长江中下游铜铁硫金成矿带与皖南钨钼多金属成矿 发现,近年来陆续发现了一批以钨钼和多金属矿床 为特征的大中型矿床,如青阳百丈岩中型W—Mo矿 床(赵文广等,2007;王克友,2008;秦燕等,2010)、 高家螃大型W.Mo多金属矿床(蒋其胜等,2009;张 鹏等,201 1)、贵池黄山岭大型Pb—Zn Mo多金属矿床 (邱瑞龙,1994;李文庆和曹静平,2006)、马头中一大 型Cu—Mo矿床(宋国学等,2010;艾金彪等,2013)、 带之间的江南过渡带上,发育在该带的最西端(图 鸡头山中一大型W.Mo矿床(宋国学等,2010),等等, 1)。值得指出的是,在江南过渡带上,以往少有矿床 显示出该带具有巨大的找矿潜力以及有别于长江中 收稿日期:2014-11-07;改回日期:2015-02-04 项目资助:国家自然科学基金项目(41172085,41472066)和安徽省国土资源厅科技项目(2011一K7)联合资助。 第一作者简介:刘晓燕(1989一),女,硕士研究生,矿床学、岩石学、矿物学专业。Email:liuxiaoyhappy@sina cn 通信作者:徐晓春(1961),男,教授,博士生导师,主要从事矿床学研究。Email:xuxiaoch@sina.com 第6期 刘晓燕等:安徽东至兆吉口铅锌矿床的地质和地球化学特征及成因 图6兆吉口铅锌矿床石英中流体包裹体的6D.6埔O关系 图f中生代大气降水范围据张理刚,1989;底图据 Hoefs,1997) Fig.6 6D VS.6tSo diagram of fluid inclusions in the Zhaojikou Pb-Zn deposit 热液方解石的c一0同位素组成是示踪成矿物质 来源的有效手段(郑永飞和陈江峰,2000)。成矿热液 中的C主要有3种可能来源:(1)地幔射气或岩浆来 源(Taylor,1986);(2)沉积岩中碳酸盐岩的脱气或含 盐卤水与泥质岩相互作用(Veizer et a1.,1980);(3)各 种岩石中的有机C(Ohmoto and Rye,1972,1979;郑 永飞和陈江峰,2000)。因兆吉口铅锌矿床中未见石 墨与方解石共生,故方解石的c同位素组成代表矿 物沉淀热液的总c同位素组成(Ohmoto and Rye, 1979)。 兆吉口矿床22件方解石样品的C同位素组成 613Cv.PDB为一7.64%0-一8.29%o,全为负值且相对变化 较小(图7),明显高于有机质(Schidlowski,1998)、淡 水CO2(Hoe ̄,1997),低于海相碳酸盐(Hoe ̄,1997), 火成碳酸 和地幔包 有机质氧化作用l沉积有机物 5 l(】6 o …15(‰)2O 25 30 图7 兆吉口铅锌矿床方解石的6 C.6 。O关系图(底图 据刘建明和刘家军,1997) Fig.7 613C vs.61So diagram of fluid inclusions in the Zhaojikou Pb-Zn deposit 而与大气CO2(Schidlowski,1998)、岩浆系统(Hoefs, 1 997)、地壳(Faure,1 986)和地幔(Hoefs,1 997)大致相 似,并与“初生碳”(张理刚,1989)相吻合。兆吉口矿 床方解石的0同位素组成6 Ov.PDB为一20.43%0- 一22.99%0,换算为8180 v.sMow值=7.16%o~9.80%0,落 在“初始火成碳酸岩”(Keller and Hoers,1995)范围 内,说明兆吉口矿床成矿流体的c和O主要来自岩 浆系统。 4 讨 论 4,1成矿流体性质与来源 兆吉口铅锌矿床成矿流体均一温度为110-275℃, 盐度为0.1 8%12.85%NaC ̄,流体密度为0.57 ̄1.03 g/cm ̄; 成矿压力为24.4~61.9 MPa,成矿深度为1.0~2.5 km, 显示其为低温、低密度、中一低盐度流体,成矿深度 浅。成矿流体的F一/C1一为0.02~0.38,K+/Na 为 0.45~1.36,其中石英流体包裹体的F一/C1一为0.02~ 0.07,K /Na 为0.63~1.36。通常岩浆热液的K /Na >1, 与沉积或地下热卤水有关的矿床K+/Na 比值较低 (Roedder,1979)。与I型花岗岩有关的斑岩型、矽卡 岩型、次火山型及中低温热液型Fe,Cu,Pb,Zn矿床 的矿物包裹体具有较低的F一/C1一比值(F一/C1一比值<1 或F一/C1一比值<<1),和较低的K+/Na 比值(张德会, 1992)。矿区出露花岗斑岩脉与北部戴村花岗闪长斑 岩体均为I型花岗岩,且部分铅锌矿脉产于细晶闪 长岩脉中。结合兆吉口铅锌矿床石英包裹体K /Na 值以及矿床地质特征,显示成矿流体来源于岩浆。 石英包裹体F一/C1一值为0.02~0.07,F一/C1一比值低可能 是地下水热液的一个标志(张德会,1992)。石英包裹 体中大量Ca 和SO42-存在,表明流体在成矿期处于 高度氧化状态(高氧逸度)(秦臻等,2012);成矿作用 发生于浅部氧化环境,亦与流体包裹体研究显示成 矿深度浅相对应。 据区域航磁异常推测,戴村岩体的深部存在一 个向东南倾伏的隐伏岩体,且矿区地表出露较多的 小岩脉和钻孔中见到相似岩性的侵人岩脉,都说明 兆吉口铅锌矿床深部极可能存在隐伏的侵入岩体。 其次,矿区出露的花岗斑岩脉与北部戴村岩体年龄 一致(徐晓春等,2014),说明二者为同一期岩浆活 动。最后,部分铅锌矿脉穿插细晶闪长岩中,亦说明 成矿与岩浆热液活动密切相关。作者对矿区地层成矿 元素分析表明,成矿元素含量cu为35.7 g/g、Zn为 第39卷 107 gg/g、Au为0.0045 gg/g、Ag为0.047 gg/g,均略 高于中国东部地壳平均值,而Pb的丰度为15 gg/g,略 低,显示地层提供成矿物质的可能性不大。而且这 套浅变质碎屑岩石岩性致密坚硬,孔隙度低,化学 性质稳定,也不利于成矿热液流体的运移和交代萃 取。根据前文兆吉口矿床成矿流体的C.H.O同位素 特征,结合矿区和区域地质情况,认为成矿流体来 致谢:野外工作得到了安徽省核工业勘查技术总院 271地质队的大力支持,室内测试工作得到南京大 学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室、核 工业北京地质研究院和中国科学院地球化学研究所 矿床地球化学实验室的帮助。研究工作得到合肥工 业大学石永红教授的有益指导,两位评审老师提出 了宝贵的修改意见和建议,在此表示衷心的感谢! 参考文献(References) 源于岩浆,成矿中、晚期大气降水参与成矿。矿区 花岗斑岩及北部戴村花岗闪长斑岩体符合流体源区 物质的特征。 4.2矿床成因 矿区赋矿细晶闪长岩脉年龄为129~128 Ma(徐 晓春,2014),且矿床H—O和C.O同位素组成均指示 成矿流体具有岩浆来源的特征,表明铅锌矿化与该 期岩浆作用关系密切。矿床流体包裹体研究显示成 矿流体属于低温、低密度、中一低盐度流体,成矿深 度较浅;矿体赋存形式、矿石结构构造、矿物共生 组合及蚀变特征也均显示出低温热液成矿的特征。 一些规模大的低温热液矿床都定位于深大断裂的次 级断裂中,成矿热液的运移与深大断裂密切相关(李 朝阳,1999)。兆吉口铅锌矿床即受区域性NNE.NE 向东至断裂及其次生裂隙控制。且兆吉口铅锌矿床 在地质和地球化学特征上与低硫型浅成低温热液矿 床和斑岩一浅成低温热液矿床较为相似,如庐枞盆 地中的岳山银铅锌矿床(查世新和韩忠义,2002;钱 兵等,2010)和江西德兴银山银铜铅锌矿床(毛景文等,2010)。综上所述,兆吉口铅锌矿床为一受东至断裂 控制的、与中生代岩浆作用密切相关的浅成低温热 液脉状铅锌矿床。 5 结 论 通过对兆吉口铅锌矿床地质和地球化学特征的 研究,可以得出如下认识: (1)矿床发育纯液相、纯气相、富液相气液两相 包裹体,中晚成矿阶段以气液两相包裹体为主。成 矿流体为低温、低密度、中一低盐度的流体;成矿压 力低、深度浅;成矿流体为CaSO4-NaC1一H2O体系。 (2)矿床H—O和C.O同位素组成显示成矿流体 来自岩浆热液及大气降水。 (3)兆吉口铅锌矿床的成矿特征与斑岩一浅成 低温热液矿床相似,成因上应为与燕山期中酸性岩 浆活动有关的浅成低温热液脉状铅锌矿床。 艾金彪,马生明,朱立新,樊连杰,胡兆鑫,席明杰.2013 长江中下游马头斑岩型钼铜矿床常量元素、稀土元素 特征及迁移规律.地质学报,87(5):691-702. 安徽省核工业勘查技术总院.201 1.安徽省东至县兆吉口 铅锌多金属矿床成矿规律研究报告. 曹达旺,陈永明,乐成生.2010.东至县兆吉口铅锌多金 属矿成矿地质特征及找矿方向.上海地质,3l(增刊 : 206-209. 查世新,韩忠义.2002.岳山银铅锌矿床地球化学特征. 资源调查与环境,23(4):272—280. 常印佛,刘湘培,吴言昌.1991.长江中下游铁铜成矿带. 北京:地质出版社:1-379. 段开兵,庄天明,段吉琳.2013.安徽东至兆吉口铅锌多 金属矿床地质特征及找矿方向.东华理工大学学报, 36(2):143—151. 蒋其胜,余传周,黄伟平.2009.安徽省青阳县高家螃钨 矿床地质特征及控矿因素.安徽地质,19(4): 25 1-254. 乐成生,揭祥葵.2012.安徽省东至县兆吉口铅锌矿成矿 控制条件分析.科技与企业,4:105—107. 李朝阳.1999.中国低温热液矿床集中分布区的一些地质 特点.地学前缘,6(11:163—170. 李文庆,曹静平.2006.黄山岭铅锌钼多金属矿床地质特 征、成因及找矿方向探讨.安徽地质,16(3):190—193. 刘斌,沈昆.1999.流体包裹体热力学.北京:地质出版 社:1-137. 刘建明,刘家军.1997.滇黔桂金三角区微细侵染型金矿 床的盆地流体成因模式.矿物学报,17(4):448—456. 毛景文,张建东,郭春丽.2010.斑岩铜矿一浅成低温热液 银铅锌一远接触带热液金矿矿床模型:一个新的矿床 模型——以德兴地区为例.地球科学与环境学报, 32(1):1-14. 钱兵,袁峰,周涛发,范裕,张乐骏,马良.2010.庐枞盆 地岳山银铅锌矿床地质特征及硫同位素地球化学研 究.矿床地质,24(增刊):495 ̄t96. 秦燕,王登红,吴礼彬,王克友,梅玉萍.2010.安徽东源 钨矿含矿斑岩中的锆石SHRIMP U.Pb年龄及其地质  第6期 刘晓燕等:安徽东至兆吉口铝锌矿床的地质和地球化学特征及成因 1081 意义.地质学报,84(4):479.484. 秦臻,戴雪灵,邓湘伟.2012.东秦岭秋树湾铜钼矿流体 包裹体和稳定同位素特征及其地质意义.矿床地质, 31(2):323-336. 邱瑞龙.1994.贵池黄山岭层控矽卡岩及铅锌矿床成因. 安徽地质,4(3):10—18. 邵洁涟.1988.金矿找矿矿物学.北京:中国地质大学出 版社:147—205. 宋国学,秦克章,李光明.2010.长江中下游池州地区矽 卡岩一斑岩型W.Mo矿床流体包裹体与H、O、s同位 素研究.岩石学报,26(9):2768—2782. 唐永成,吴言昌,储国正,邢凤鸣,王永敏,曹奋扬,常 印佛.1998.安徽沿江地区铜金多金属矿床地质.北 京:地质出版社:1-351. 王克友.2008.青阳县百丈岩钨钼矿床中斑岩型(浸染状)钼 矿体的发现及其找矿意义.安徽地质,1 8(3):1 85—1 88. 徐晓春,刘雪,张赞赞,何苗,刘晓燕,谢巧勤,范子良, 何俊.2014.安徽东至兆吉口铅锌矿区岩浆岩锆石 u—Pb年龄及其地质意义.地质科学,49(2):43 1_455. 张德会.1992.矿物包裹体液相成分特征及其矿床成因意义. 地球科学——中国地质大学学报,17(6):677—688. 张理刚.1989.成岩成矿理论与找矿.北京:北京工业大 学出版社:1-200. 张鹏,袁晓玲,张青,阳珊.2011.安徽省青阳县高家螃 钨、钼矿床矿石物质组成及其赋存状态.安徽地质, 21(3):35—39. 赵文广,孙乘云,狄勤松,蔡晓兵.2007.安徽省青阳县 百丈岩钨钼矿床地质特征、成因及找矿方向分析.安 徽地质,17(2):90—94,104. 郑永飞,陈江峰.2000.稳定同位素地球化学.北京:科 学出版社:1-312. 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Keywords:geological and geochemical characteristics;ore deposit genesis;ore--forming fluid;Zha ̄ikou lead-—zinc deposit;Dongzhi county,Anhui province 

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